Pulizia negli impianti alimentari

Le macchinazioni alimentari spesso lasciano residui sugli impianti e gli strumenti impiegati. Questi residui sono frequentemente infestati da batteri, identificandoli come un’ottima sorgente di nutrimento e uno spazio favorevole per la loro proliferazione. Di conseguenza, per raggiungere condizioni di igiene adeguate, è fondamentale eliminare inizialmente questi accumuli sporchi e seguitamente annientare i batteri rimanenti. Per eseguire ciò, esistono svariate soluzioni disinfettanti che possono essere utilizzate in varie maniere.

Pulizia negli impianti alimentari: Classificazione dei prodotti disinfettanti

Le soluzioni usate per la disinfezione possono essere categorizzate, in base alle leggi italiane ed europee, in tre gruppi distinti:

• Disinfettanti: Si tratta di agenti chimici o miscele, applicate su superfici non animate mediante

  

  una soluzione acquosa, che hanno la capacità di distruggere le forme vegetative dei batteri, ma non necessariamente le loro spore. È possibile definire un prodotto come disinfettante solo se è registrato presso il Ministero della Salute come un “Dispositivo Medico” .

• Biocidi: Si riferisce a composti o preparazioni che contengono uno o più ingredienti attivi, presentati nella forma in cui vengono forniti all’utente, il cui scopo è annientare, debellare, neutralizzare, ostacolare l’azione o infine esercitare un qualche controllo su qualunque organismo dannoso attraverso mezzi chimici o biologici (Direttiva 98/8/CE). In futuro, la denotazione di disinfettante potrebbe essere sostituita da questa.
• Sanitizzanti: Si tratta di agenti chimici o miscele, non registrati presso il Ministero della Salute, ma che includono ingredienti attivi di comprovata efficacia che svolgono un’azione simile a quella dei disinfettanti.

Regolamentazione italiana ed europea riguardante disinfettanti e biocidi per Pulizia negli impianti alimentari

DPR 392 del 6 ottobre 1998 “Regolamento per la semplificazione delle procedure di approvazione per la produzione e la commercializzazione di dispositivi medico-chirurgici, in conformità all’articolo 20, comma 8, della Legge 15 marzo 1997, n. 59”.

Direttiva 98/8/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio.

Metodologie europee e americane riguardo i biocidi

Pertinente all’introduzione nei mercati dei prodotti biocidi risale al 16 di febbraio del 1998 (Pubblicato nel rivista ufficiale delle Comunità europee n. L 123, in data 24 di aprile 1998).
In riferimento al decreto legislativo n. 174 del 25 febbraio 2000 per l’esecuzione della direttiva 98/8/CE concernente la messa in commercio dei biocidi, pubblicata sulla Gazzetta ufficiale n. 149 del giorno 28 giugno 2000, suppl. n. 101 ordinario.

Legislazione USA su disinfezione

La definizione di diverse classificazioni di disinfettanti sulla base della loro efficacia è stata fornita dall’Ente per la protezione ambientale degli Stati Uniti (EPA).
Uno sterilizzante è un agente capace di uccidere oppure sopprimere ogni entità microbica di vita. Alcuni sterilizzanti chimici includono l’ossido di etilene, la glutaraldeide e l’acido peracetico. Anche il calore – sia quello secco come nelle fornaci, o l’umidità (vapore ad alta pressione) come nelle autoclavi – è considerato uno sterilizzante.

Un disinfettante può uccidere i funghi patogeni e le forme di batteri vegetativi, ma non necessariamente le loro spore, che risiedono sulle superfici. L’azione di questo agente è meno mortale rispetto ad uno sterilizzante. I disinfettanti costituiscono l’elemento fondamentale dei prodotti usati a casa, in piscina e negli impianti di purificazione dell’acqua.

Un sanitizzante è un composto che, pur non venendo sempre del tutto debellata, ha la capacità di ridurre la contaminazione microbica sulle superfici a livelli considerati sicuri per la salute pubblica. In particolare, sono efficaci nella distruzione delle forme vegetative dei batteri. Gli agenti che sono inclusi in questa categoria sono soggetti alla regolamentazione da parte dell’EPA e devono superare i test di laboratorio molto rigidi per ottenere l’autorizzazione. Questi agenti vengono classificati in due gruppi: per le superfici a contatto con il cibo che non richiedono il risciacquo e per le superfici non a contatto con il cibo. Nel primo gruppo rientrano i sanitizzanti utilizzati per il trattamento degli alimenti.

Biocidi: I salvatori silenziosi dell’industria alimentare e della ristorazione

La manipolazione, la trasformazione e l’uso di attrezzature e utensili alimentari, in particolare nell’industria lattiero-casearia, delle bevande e della ristorazione, riguarda l’impiego finale di questi strumenti. Un elemento distintivo ed essenziale nel processo è il biocida, una sostanza potente che blocca l’espansione microbica nei dintorni di una produzione (ad esempio, disinfezione attraverso aerosol, sterilizzazione di linee asettiche o eliminazione di biofilm). Queste sostanze si dividono in

alogeni ossidanti; basati su perossido di idrogeno (acido peracetico, peracidi), biossido di cloro e ozono; derivati da tensioattivi (acidi grassi solfonati e composti di ammonio quaternario). Alcuni altri esempi di biocidi includono il gluconato di clorexidina, i composti fendici e le aldeidi (glutaraldeide e formaldeide).

Disinfezione Fisica: Il ruolo dei Trattamenti Termici

L’uso del calore per la disinfezione in genere non è molto efficiente a causa della grande quantità di energia necessaria per il suo funzionamento. L’esito di questa procedura dipende da variabili come l’umidità, la temperatura appropriata e il tempo di esecuzione. Con un controllo ottimale di queste variabili, la disinfezione può eliminare efficacemente i microrganismi esistenti sulla superficie in questione, purché la superficie sia esposta adeguatamente al calore e l’equipaggiamento o il sistema utilizzati permettano al calore di penetrare in tutti i punti da trattare. Per assicurare l’efficacia del processo di disinfezione, la temperatura deve essere controllata con l’ausilio di termometri accurati, che devono essere posizionati all’estremità delle linee di scarico in tali sistemi. Il vapore e l’acqua calda sono i due agenti principali di disinfezione termica.

Disinfezione con Vapore

Di solito, l’uso del vapore per la disinfezione è costoso e spesso non produce risultati efficaci. Regolarmente, il personale può confondere il vapore acqueo con il vapore, rendendo così la temperatura, di solito, insufficiente per ottenere una disinfezione adeguata. Inoltre, se la superficie che deve essere trattata è fortemente contaminata, è probabile che i residui organici resistano alla disinfezione.

Problemi legati all’uso del vapore nella sterilizzazione

Il vapore, sebbene sia comunemente utilizzato nel settore industriale, presenta difficoltà nell’essere impiegato per una sterilizzazione costante degli spostamenti delle cinghie. Il motivo per questa inefficacia è l’accumulo di condensa da tale utilizzo, e da altre implementazioni del vapore, che intensifica la complessità dei procedimenti di pulizia.

Disinfestazione con acqua bollente

L’impiego dell’acqua a temperature elevate, non inferiori a 82° C, per immergere strumenti di piccola dimensione e parti smontabili è un altro metodo di sterilizzazione. Questo include strumenti come i coltelli e vari attrezzi da usare in cucina. Inoltre, l’acqua calda può anche essere convogliata all’interno di diversi dispositivi per la disinfezione.

L’acqua calda è una scelta abbastanza accessibile e completamente non velenosa. La sua azione microbicida è attribuita alla denaturazione di certe proteine all’interno delle cellule. Ma nonostante queste qualità, l’interazione di alta temperatura con i recipienti non risulta sempre affidabile a causa delle sfide nel mantenere una temperatura sufficientemente alta per garantire una sterilizzazione efficace.

Fondamentalmente, l’uso di acqua calda è un efficace metodo non selettivo di sterilizzazione per tutte le superfici a contatto con alimenti. Tuttavia, le spore possono persistere per oltre un’ora a 100° C. Di solito, l’acqua calda viene usata per sterilizzare gli scambiatori di calore a piastre e le stoviglie.

Le implicazioni della temperatura dell’acqua

La temperatura dell’acqua necessita di un tempo di esposizione specifico per garantire una sterilizzazione efficace. Si può ad esempio fare riferimento alle combinazioni di 15 minuti a 85° C o di 20 minuti a 82° C, usate in alcune strutture industriali. Per ridurre il tempo necessario si dovrebbe rispettivamente aumentare la temperatura.

Ugualmente, il volume e il ritmo di flusso dell’acqua avranno un effetto sul tempo necessario per scaldare superfici e componenti alla temperatura richiesta. Se l’acqua presenta un tasso di durezza superiore a 60 mg/L di CaCO3, è molto probabile che si formino dei depositi calcarei sulle superfici, soluzione a questo inconveniente potrebbe essere l’addolcimento dell’acqua.

Esposizione alle radiazioni come trattamento

Le radiazioni, inclusi i raggi ultravioletti aventi lunghezza d’onda prossima a 250 nm e quelli ionizzanti, possiedono la capacità di eliminare i microrganismi. Per la manipolazione degli alimenti, si adoperano tre differenti generatori di radiazioni ionizzanti: fasci di elettroni, raggi gamma e raggi x. I fasci di elettroni hanno una capacità di penetrazione limitata (attorno a 4 cm a 10MeV), invece i raggi gamma e x possono permeare fino a diversi decimetri.

Applicazione dei Raggi UV

La luce UV, generata da lampade al vapore di mercurio a pressione bassa, trova applicazione in ambienti domestici e ospedalieri. Il funzionamento dei raggi UV non è condizionato dal pH o dalla temperatura, inoltre, non induce variazioni di sapore o di odore nell’acqua trattata, produce una minima quantità di sottoprodotti indesiderati, non ha sostanzialmente alcuna attività mutagena, né genera sottoprodotti alogenati. Le strumentazioni a raggi UV sono usualmente adoperate per la disinfezione dell’acqua potabile e quella utilizzata nella lavorazione degli alimenti. Nonostante non siano influenzate dal pH e dalla temperatura, la loro azione nociva sui microrganismi è di limitata portata, tali che non si possono utilizzare durante la produzione degli alimenti. La resistenza batterica istituisce il tempo di esposizione letale.

Per funzionare, i raggi UV devono colpire direttamente i microrganismi; dato che non attraversano facilmente, il loro uso come agente antibatterico è circoscritto ai microrganismi esistenti sulle superfici, nell’aria o all’interno di fluidi limpidi (i raggi UV possono, infatti, essere assorbiti da polvere, da film oleosi e da soluzioni dense o torbide). Gli ultravioletti vengono presi in considerazione nel trattamento dell’acqua utilizzata nella produzione delle bevande, dei manicaretti marini, dell’acqua di trasferimento di frutta e verdura, dell’acqua di risciacquo per impianti CIP, dell’acqua di riscaldamento e raffreddamento e dell’acqua di scarico.

Controllo degli Insetti con le Radiazioni UV

Le radiazioni ultraviolette dimostrano in aggiunta la loro efficacia nel controllare gli insetti infestanti, indipendentemente dallo stadio del loro ciclo vitale.
Le prestazioni delle luci a raggi ultravioletti sono strettamente correlate a diverse variabili: lo spettro specifico del bulbo, la durata dell’esposizione, la vicinanza alla fonte di luce e la presenza di elementi potenzialmente interferenti, come lo sporco sui riflettori di UV nella camera di reazione o sul coperchio di salvaguardia del bulbo. L’efficienza dei raggi ultravioletti si abbassa proporzionalmente alla distanza da cui sono emessi; di conseguenza, è importante ridurre la distanza tra la luce e l’oggetto o la superficie da sanificare. Poiché le lampade sono fatte di vetro e i tubi di quarzo, si devono utilizzare coperture protettive per prevenire eventuali rotture.

L’elemento sicurezza è vitale poiché i raggi UV possono causare serie lesioni agli occhi e a provocare irritazioni della pelle. Esiste inoltre l’eventualità che le cellule batteriche possano rigenerarsi, in quanto non rimane nessuna attività antibatterica residua. É da notare che le cellule batteriche, una volta esposte alla luce visibile, danneggiate dai raggi UV potrebbero auto-ripararsi.

L’Alta Pressione Idrostatica

Il trattamento ad alta pressione consiste nell’applicare intensi livelli di pressione (che variano in base all’applicazione specifica), solitamente non oltre 5 minuti, su cibi liquidi o solidi, confezionati o sfusi. Il processo ad alta pressione idrostatica (HHP) può essere utilizzato su una vasta gamma di prodotti alimentari: dalla carne cruda o cucinata, ai pesci e molluschi, ai prodotti ortofrutticoli, ai formaggi, alle insalate, ai cibi conservati, ai cereali e derivati, ai liquidi (succhi inclusi), alle salse e alle zuppe.

Attuato uniformemente da tutte le direzioni, il trattamento ad alta pressione non danneggia il cibo, al tempo stesso, inattiva i microrganismi presenti sulla superficie o all’interno degli alimenti. Questo si realizza alterando la configurazione molecolare di componenti chimici indispensabili per la crescita microbica. Il metodo ad alta pressione idrostatica risulta efficace nel distruzione di muffe, batteri, virus e parassiti.

In alcune situazioni, i siti e le spore batteriche possono resistere ad una vasta gamma di trattamenti biocidi. Questo, tra le altre cose, contribuisce al degrado dei cibi, persino quando

conservati a temperature refrigerate. Questa degradazione si verifica, in particolare, come risultato dell’attività dei sistemi enzimatici presenti nel cibo stesso o di enzimi microbiologici. L’utilizzo di alte pressioni può disattivare queste enzime, limitando, di conseguenza, la perdita di qualità del cibo.

Attraverso il metodo Vacuum/Steam/Vacuum (VSV), gli alimenti solidi subiscono alternativamente l’esposizione al vuoto, al vapore e nuovamente al vuoto. Il vapore saturo viene impiegato per sfruttare il massimo calore latente di condensazione rispetto al calore sensibile trasferito durante il raffreddamento del vapore surriscaldato. Anche se il processo VSV è ancora in fase di perfezionamento, sembra promettente nell’eliminazione di microrganismi nocivi nelle superfici di carne fresca, pollame, prodotti lavorati a base di carne, pesce, frutta e verdura.

Utilizzo dei disinfettanti chimici

Esistono diversi tipi di disinfettanti chimici utilizzabili nel settore alimentare e della ristorazione. Le loro composizioni e attività variano a seconda delle circostanze. Generalmente, più è elevata la concentrazione di un disinfettante, più rapida ed efficace è la sua azione.

Per scegliere il disinfettante più adatto ad un determinato impiego, è fondamentale comprendere le peculiarità di ogni prodotto chimico. Poiché i disinfettanti hanno una penetrazione limitata, è possibile che microrganismi nascosti in crepe, spazi vuoti, nicchie e depositi di sporcizia inorganica possano non essere completamente eliminati. Per assicurare l’efficacia dei disinfettanti, è importante che la temperatura della miscela con i detergenti non superi i 55 °C e che la quantità di sporco non sia eccessiva.
L’eliminazione della flora microbica aderisce ad un modello logaritmico, che implica che se il 90% dei microbi muore in un determinato lasso di tempo, il successivo lasso di tempo vedrà la distruzione del 90% dei microbi rimasti, lasciando solo l’1,1% della popolazione iniziale. Il periodo richiesto affinché un disinfettante eserciti il suo effetto dipende dalla densità microbica e dalla varietà di risposte al disinfettante tra le cellule, basate su fattori come l’età, la generazione di spore e altri elementi fisiologici.

Contatto Ottimale e Metodi di Applicazione

Per determinare il tempo di contatto ideale con il disinfettante, bisogna prestare attenzione alle indicazioni riportate sulla confezione. L’applicazione del disinfettante può avvenire attraverso un sistema centralizzato o con spruzzatori (soluzione spesso adottata per pulire esternamente macchinari o ambienti). In questi casi, è fondamentale usare la concentrazione più alta consentita dalle indicazioni, per compensare un’eventuale pulizia non sufficiente, specialmente nelle parti più complesse da raggiungere, e la diluizione naturale causata dall’accumulo di condensa o residui di acqua di risciacquo.

Influenza della Temperatura

La velocità di riproduzione dei microrganismi e il loro tasso di mortalità a causa di un agente chimico aumentano con l’aumento della temperatura. Di norma, un incremento della temperatura porta alla riduzione della tensione superficiale e della viscosità, all’aumento del pH e a vari altri cambiamenti che potrebbero favorire l’azione del disinfettante. Tutto questo, però, rende i disinfettanti chimici più corrosivi per le superfici, in particolare per elastomeri e guarnizioni; dunque, l’applicazione dovrebbe avvenire a temperature comprese tra i 21 e i 38°C. Solitamente, l’effetto battericida dei disinfettanti è molto più potente della velocità di riproduzione dei microbi. Effetto della temperatura sulla proliferazione batterica.
Un incremento di temperatura può influire decisamente sulla capacità di sviluppo dei batteri, amplificando notevolmente il tasso di sterminio dei microrganismi.

Influenza della concentrazione del disinfettante

Elevare la concentrazione del disinfettante può intensificare la distruzione dei microrganismi.

Significato del pH per gli antimicrobici

Le variazioni anche minime del pH dell’ambiente in cui gli antimicrobici si trovano possono influenzare grandemente la loro attività. Ad esempio, composti come il cloro e l’iodio tendono a perdere la loro efficacia all’aumentare del pH.

Grado di pulizia e efficacia del disinfettante

Un’accurata pulizia delle superfici è fondamentale per garantire l’efficacia di un disinfettante. Materiali come ipocloriti e altri composti clorati, composti iodati e vari disinfettanti ossidanti potrebbero reagire con le rimanenze di sporcizia organica su superfici e attrezzature, limitando così la loro efficacia nell’eliminare i microrganismi.

Il ruolo della durezza dell’acqua

I disinfettanti reagiscono alla composizione dell’acqua; particolarmente, la durezza dell’acqua può disattivarli o ridurne l’abilità tamponando il pH. I composti d’ammonio quaternario non lavorano bene con i sali di calcio e magnesio e non dovrebbero essere usati con acqua che contiene una concentrazione maggiore di 200 parti per milione di calcio, a meno che non si utilizzi un agente sequestrante o chelante; più dura è l’acqua, minore sarà la capacità di questi disinfettanti.

La popolazione microbica e la varietà di efficacia dei disinfettanti

Non tutti i disinfettanti agiscono con la stessa potenza su ogni tipo di microrganismo. Le spore batteriche sono generalmente più resistenti delle forme vegetative, e i batteri che si trovano all’interno di un biofilm sono più resistenti di quelli in sospensione. I contaminanti microbici principali nei sistemi di produzione di bevande sono i lieviti e le muffe, la cui rimozione potrebbe richiedere disinfettanti differenti da quelli utilizzati nei processi di lavorazione del latte.
Particolarmente pieni di batteri psicrotrofici distortivi sono i siti contaminati. L’efficacia di un disinfettante si limita a diminuire la popolazione microbica, dunque, un alto conteggio iniziale di microrganismi condurrà a una maggiore sopravvivenza post disinfezione. In presenza di gravi livelli di contaminazione, l’effetto dei disinfettanti può essere sopraffatto.

Aderenza Batterica e Resistenza

E’ confermato che l’adesione di certi batteri a superfici solide risulta in un innalzamento della resistenza al cloro. Inoltre, fattori restrittivi come la mancanza di nutrienti producono lo stesso effetto aumentando ulteriormente la resistenza al cloro.

I fattori menzionati sono in gran parte interconnessi. Pertanto, si può bilanciarne uno cambiandone un altro. Ad esempio, se si è costretti ad utilizzare acqua fredda per preparare la soluzione disinfettante, si può incrementare la concentrazione o il tempo di contatto per ottenere un’efficacia simile a quella che si avrebbe con acqua calda, una concentrazione inferiore o un minore tempo di contatto.

Requisiti Essenziali di un Disinfettante

Il disinfettante perfetto dovrebbe avere le seguenti qualità:

1. Ampia gamma di efficacia contro batteri, funghi e lieviti con la capacità di eliminare velocemente i microrganismi;
2. Ottima resistenza ambientale (mantiene efficacia in presenza di materiale organico, residui di detergenti, acqua dura e variazioni del pH);
3. Eccellenti proprietà di detergenza;
4. Nessuna tossicità o azione irritante;
5. Totale dissolubilità in acqua;
6. Contenuto o accettabilità dell’odore;
7. Stabilità (sia in forma concentrata sia diluita);
8. Semplicità di utilizzo;
9. Facilità di accesso;
10. Costi ragionevoli;
11. Semplicità nel dosaggio.

Un disinfettante chimico generico non sarà adeguato per ogni necessità.

Un qualunque agente chimico deve passare le verifiche del Test di Chambers per essere considerato come disinfettante. Questo implica che il disinfettante, nei 30 secondi successivi all’applicazione e a una temperatura di 20°C, deve essere in grado di eliminare il 99,999% di un campione che varia dai 75 ai 125 milioni di organismi come Escherichia coli e Staphylococcus aureus. Si sottolinea che il livello di pH in cui il disinfettante è applicato può avere un impatto sulla sua efficacia. Solitamente, i disinfettanti chimici vengono classificati in base al loro componente attivo.

Utilizzo del Cloro nelle soluzioni disinfettanti

I Composti del cloro, come il cloro liquido, gli ipocloriti, le clorammine organiche e inorganiche e il biossido di cloro, sono ampiamente utilizzati come disinfettanti, possiedono un’efficacia antimicrobica variabile. Il cloro gassoso può essere applicato cautamente in acqua per generare acido ipocloroso (HC1O), che ha proprietà antimicrobiche. Il cloro in forma liquida è essenzialmente un composto acquoso di ipoclorito di sodio (NaClO).

Quando paragonato, si dimostra che a pari concentrazione, l’efficacia disinfettante dell’acido ipocloroso è superiore 80 volte a quella dell’ipoclorito. La quantità di acido ipocloroso che si forma dipende dal pH della soluzione: valori di pH più bassi stimolano la formazione di HC1O, ma la soluzione risulta meno stabile; al contrario, con valori di pH elevati, la soluzione è più stabile, ma meno potente.

Meccanismi d’azione antimicrobica del Cloro

L’esatta modalità d’azione microbicida del cloro non è completamente compresa. L’acido ipocloroso, il più potente tra i composti del cloro, distrugge le cellule microbiche ostacolando l’ossidazione del glucosio mediante l’ossidazione dei gruppi sulfidrilici di alcuni enzimi vitali per il metabolismo dei carboidrati. L’enzima aldolasi risulta essere il fulcro di questa azione, data la sua importanza cruciale nel metabolismo. Altre ipotesi per l’azione del cloro includono:

• Inibizione della sintesi proteica;
• Decarbossilazione ossidativa degli amminoacidi in nitriti e aldeidi;
• Reazioni con acidi nucleici, purine e pirimidine.
  

  Effetti del cloro sulle cellule vegetative

In termini metabolici, le alterazioni possono verificarsi a seguito della distruzione di importanti enzimi.

L’integrità del DNA può essere compromessa, portando a una diminuzione nelle sue funzionalità trasformative. L’assorbimento di ossigeno e la fosforilazione ossidativa possono essere ostacolati, accompagnati da una perdita parziale di macromolecole. Si possono inoltre verificare danni dovuti alla formazione di componenti tossici come la N-cloro-citosina. L’insorgere di difetti cromosomici può essere un altro effetto collaterale.

Le cellule vegetative assimilano il cloro libero, ma non quello combinato. L’emergenza di clorammine all’interno del protoplasma cellulare inizialmente non porta alla disintegrazione. Studi con l’uso di 32P in presenza di cloro indicano l’occasione di un danno alla permeabilità della membrana cellulare.

Il cloro può compromettere il funzionamento della membrana cellulare, specialmente nel trasferimento dei nutrienti dall’ambiente esterno. È riconosciuto che i composti che rilasciano cloro possono accelerare la germinazione delle spore e, successivamente, invalidare le spore germinate.

Caratteristiche dei disinfettanti granulari a base di cloro

I disinfettanti granulari a base di cloro sono prevalentemente formati da sali di un composto organico famoso per rilasciare ioni. Il dicloroisocianurato è un portatore di cloro estremamente stabile e immediatezza solubile, che in acqua libera uno dei due ioni cloruro formando NaClO.

Gli agenti di tampone, in questi prodotti combinati con il carrier del cloro, determinano il livello di attività antimicrobica, la corrosività e la stabilità delle soluzioni disinfettanti, regolando il pH in modo efficace.

Reazioni chimiche tra cloro e acqua

Quando il cloro liquido si amalgama con acqua, si forma acido ipocloroso, che successivamente si divide a formare uno ione di idrogeno (H+) e uno ione ipoclorito (ClO-). L’associazione del sodio con l’ipoclorito genera ipoclorito di sodio attraverso le reazioni chimiche sottostanti:

Cl2 + H2O —–> HC1O + H+ 
NaClO + H2O ——> NaOH + HClO 
HC1O H++C1O 

A livelli più bassi del pH, l’efficienza antimicrobica dei composti di cloro si accresce, poiché prevale la presenza di acido ipocloroso.
Quando il valore del pH sale, il composto di cloro predominante diventa l’ione ipoclorito, il quale non è altrettanto efficiente nel combattere i batteri come lo è l’acido cloroso. Patendo dalla stessa base di cloro, il diossido di cloro si comporta diversamente in quanto non idrolizza in soluzioni acquose. Di conseguenza, la sua efficacia sembra derivare dalla molecola integra.

Applicazione del cloro su diverse superfici

Su superfici fatte di acciaio inossidabile lucidato meccanicamente, acciaio inossidabile non satinato lucidato elettroliticamente e policarbonato, il cloro risulta estremamente efficace. Su queste materie, infatti, riduce la quantità di microbi a meno di 1,0 log ufc/cm2. Tuttavia, l’efficacia è meno rilevante su superfici di acciaio inossidabile satinato lucidato elettroliticamente e resina minerale. Qui, la popolazione microbica residua è superiore a 1,0 log ufc/cm2.

Gli ipocloriti nel processo di disinfezione:

I composti più attivi di cloro, gli ipocloriti, in particolare quelli di calcio e di sodio, sono i più utilizzati. Questi disinfettanti possono neutralizzare le cellule microbiche nelle soluzioni acquose in un tempo che varia da 1,5 a 100 secondi circa. Ad esempio, per la maggior parte dei microrganismi, bastano meno di 10 secondi per ottenere una diminuzione del 90% della loro presenza, con livelli di cloro libero relativamente bassi.

Resistenza delle spore batteriche agli ipocloriti

Le spore batteriche sono più durevoli agli ipocloriti rispetto alle normali cellule batteriche. Il tempo necessario per ottenere una riduzione del 90% della presenza batterica può variare da circa 7 secondi a più di 20 minuti. La concentrazione di cloro libero necessaria per sopprimere le spore batteriche è da 10 a 1000 volte maggiore (1000 ppm in confronto a circa 0,6-13 ppm) rispetto a quella necessaria per le cellule ordinarie. Va notato che le spore di Clostridium sono meno resistenti al cloro rispetto alle spore di Bacillus. Queste informazioni indicano che durante l’igienizzazione, se la concentrazione di acido ipocloroso è bassa e il tempo di contatto è breve, l’effetto sulle spore batteriche è minimo. Nonostante una concentrazione di 200 ppm sia efficace per la maggior parte delle forme di vita, questo non è il caso per tutte.

Per superfici perfette, si consiglia un livello di 800 ppm. Ecco come si procede per ottenere 200 litri di

soluzione di ipoclorito di sodio a 200 ppm a partire da una soluzione iniziale di NaClO al 8,5%. Il NaOCl al 8,5% corrisponde a 85.000 ppm, dato che 1 L equivale a 1.000 mL, 200 L saranno pari a 200.000 mL. Calcolato sulla base di questi parametri, avremo bisogno di 470 mL di NaOCl all’8,5% per ottenere una soluzione a 200 ppm.

Potenziali Usi Disinfettanti delle Soluzioni a Base di Ipoclorito

Ipocloriti di calcio, di sodio e prodotti contenenti fosfato trisodico clorurato possono essere utilizzati in qualità di disinfettanti in seguito a una pulizia. Infatti, gli ipocloriti possono essere inglobati nelle soluzioni detergenti per ottenere un effetto detergente-disinfettante sinergico. Composti organici liberatori di cloro come il dicloroisocianurato di sodio e la diclorodimetilidantoina possono essere inclusi nelle formule dei detergenti.

Notiamo che la massima concentrazione di acido ipocloroso non dissociato si raggiunge quando il pH si attesta attorno a 4,0. Questo valore diminuisce rapidamente con l’incremento del pH, mentre per valori superiori a 5,0 aumenta l’ipoclorito (ClO). Quanto al cloro gassoso, cresce allorquando il pH scende sotto 4,0, ma questo rappresenta una questione di sicurezza. La disinfezione standard si realizza quindi con soluzioni la cui gamma di pH oscilla tra 6,5 e 7,0, dato che livelli di pH superiori a 6,5 portano alla formazione di notevoli quantità di acido ipocloroso.

Temperatura e Reazione dei Disinfettanti Clorati

Il tempo di reazione del cloro base disinfectants dipende dalla temperatura. Fino a 52°C, il tasso di reazione raddoppia ogni 10°C di aumento. Anche se gli ipocloriti sono relativamente stabili, la solubilità del Cl2 cala drasticamente oltre i 50°C.

Nessuna traccia di attività residua e nessun film visibile sono lasciate sulla superficie degli alimenti dopo il trattamento con la soluzione disinfettante. Quest’ultima non ha effetti sulla decomposizione degli amidi o dei lipidi. Le soluzioni di cloro attivo sono un potente strumento per la disinfezione, particolarmente quand’è in forma libera e in soluzioni leggermente acide.

Meccanismo d’Azione del Cloro Attivo

Appare che l’azione di questi composti sia finalizzata alla denaturazione delle proteine e all’inibizione degli enzimi. Agiscono contro i batteri Gram-positivi e Gram-negativi e in alcune circostanze possono essere efficaci contro diversi tipi di virus e spore. Essi mantengono la loro efficacia anche a basse temperature.

L’Impiego del Cloro

Il cloro attivo, proveniente dall’ipoclorito e da altri elementi che rilasciano cloro, può reagire con le sostanze organiche residue, risultando quindi neutralizzato. Tuttavia, utilizzando le dosi e le concentrazioni suggerite, si può ancora ottenere un effetto disinfettante.

Per garantire l’efficacia della soluzione, è indispensabile utilizzare solo soluzioni appena preparate. Le soluzioni rimanenti o parzialmente usate non devono essere conservate, poiché perdono la loro potenza e efficacia nel tempo.

La concentrazione di cloro utilizzata può essere misurata con appositi strumenti. Il cloro liquido, ovvero una soluzione di ipoclorito di sodio in acqua, può essere impiegato per disinfettare le acque utilizzate nelle attività di raffreddamento e lavorazione, allo scopo di prevenire la crescita di microorganismi e la formazione di mucillagini.

Effetto delle Clorammine

Le clorammine inorganiche si formano dalla reazione del cloro con azoto ammoniacale, mentre le clorammine organiche derivano dalla reazione dell’acido ipocloroso con amines, imines e imides. Le cellule vegetative e le spore batteriche dimostrano di avere una resistenza maggiore alle clorammine rispetto agli ipocloriti.

Il potere mortale più lento della clorammina T sembra dovuto alla liberazione di cloro più graduale rispetto agli ipocloriti. Alcune clorammine dimostrano di avere un efficacia uguale o superiore agli ipocloriti nella neutralizzazione dei microbi.

Ciò che è singolare nel rilascio lento di cloro è che, nonostante minori tassi di letalità, consente un’infiltrazione più sostanziosa nella materia biologica, rendendolo un’opzione attraente per combattere i biofilm. Allo stesso modo, si è constatato che il sodio dicloroisocianurato supera l’ipoclorito di sodio nell’uccidere E. coli, S. aureus e altre specie batteriche.

Il crescere dell’interesse per il biossido di cloro

I benefici antivirali del biossido di cloro (C1O2) non sono così ampiamente riconosciuti come i composti

di cloro alternativi. Ciononostante, questa molecola sta sperimentando una popolarità crescente. Le recenti innovazioni chimiche permettono l’uso immediato di questo composto senza necessità di preparazione sul posto, aumentando di conseguenza il suo utilizzo nell’industria alimentare.

Il biossido di cloro ha una capacità ossidativa che supera 2,5 volte quella del cloro. Anche se la sua efficacia è minore del cloro a pH 6,5, risulta nettamente superiore a pH 8,5. Come risultato, il biossido di cloro è meno affetto dagli ambienti alcalini e dalle sostanze organiche rispetto all’ipoclorito, diventando una scelta ottima per il trattamento delle acque reflue. Ecco alcuni esempi di reazioni per creare biossido di cloro a base di disinfettanti:

• 5 NaClO2 + 4 HC1-> 4 C1O2 + 5 NaCl + 2 H2O
• NaClO + HC1–> NaCl + HC1O
• HClO + 2NaClO2–> C1O2+ 2 NaCl + H2O

Funzionalità batteriostatiche di j a H 8.5

Il j a H 8.5 dimostra una moderata inibizione della crescita batterica. Anthium Dioxide è un composto che si forma da cloro e ossigeno, assieme definiti come C1O2, che, quando si trova in un’atmosfera acquosa, esibisce una resistenza prolungata rispetto ad altri disinfettanti clorati. Questa miscela viene impiegata in varie circostanze, tra cui la disinfettazione senza necessità di sciacquo (100 ppm), nel riposo delle vasche di raffreddamento impiegate nella produzione avicola (3-5 ppm), e nella purificazione dell’acqua potabile.

L’interesse crescente per l’Oxine come disinfettante

Recentemente, l’Oxine ha attirato l’attenzione come potenziale disinfettante e differisce dal C1O2 in quanto è completamente sintetizzato (attraverso un processo patentato), piuttosto che derivato dal clorito. Con la formazione di Oxine, è possibile aumentare l’efficacia antimicrobica modificando il rapporto tra clorito e biossido di cloro, oltre ad altre forme di ossidi di cloro. L’Oxine viene stabilizzata dissolvendola in una soluzione acquosa, protetta da brevetto, trasformandola sostanzialmente nel suo stato di “sale”. Per ridurre il pH e controllare la formazione di gas, è necessario l’uso di un attivatore, come un acido alimentare. La sua applicazione primaria è la disinfezione superficiale, poiché è molto efficace nel combattere i biofilm. Studi condotti su E. coli O157:H7 hanno dimostrato che Oxine può eliminare questo patogeno a una concentrazione di 6 ppm.

Il ruolo disinfettante del clorito di sodio acidificato (ASC)

Il clorito di sodio acidificato (ASC, dall’inglese ‘Acidified Sodium Chlorite’), un agente antimicrobico che si genera dalla combinazione di una soluzione fortemente concentrata di clorito di sodio e un acido classificato come GRAS (Generally Recognized As Safe, o ritenuto sicuro in genere) tra le concentrazioni di sodio di clorito da 500 a 1200 ppm, è un metodo riconosciuto dalla FDA per contrastare la contaminazione batterica nella produzione di pollame, carne rossa, prodotti di carne macinata, e beni alimentari a base di frutta e verdura. Inoltre, l’EPA ha approvato l’ASC come pesticida per l’uso sulle superfici che entrano in contatto con il cibo.

Un disinfettante può essere miscelato con acqua o ghiaccio, a concentrazioni comprese tra 40 e 50 ppm, per purificare, risciacquare, decongelare, spedire o conservare i prodotti derivati dal pesce.

Pro e contro dei composti clorati

I composti clorati come disinfettanti vantano una serie di benefici rispetto ad altri prodotti simili, come:

• Sono essenziali nella lotta contro una vasta gamma di batteri, funghi e virus;
• Comprendono sostanze ad effetto immediato che passano il Chambers test a una concentrazione di 50 ppm in 30 secondi;
• Sono tra le opzioni più economiche se vengono selezionati quelli a basso costo;
• Non necessitano di essere risciacquati (negli USA) se le concentrazioni non superano i 200 ppm;
• Sono disponibili sia in forma liquida che granulare;
• La loro efficacia non è compromessa dalla durezza dell’acqua, a meno di lievi variazioni legate al pH;
• Alte dosi di cloro possono ammorbidire le guarnizioni e pulire il carbonio dai componenti in gomma delle macchine;
• Sono meno corrosivi del cloro puro.

Tuttavia, presentano anche alcuni svantaggi:

• La loro stabilità è compromessa e si degradano rapidamente con il calore o la contaminazione

  

  organica;

• L’efficacia del disinfettante diminuisce con l’aumento del pH della soluzione;
• Hanno effetti corrosivi sull’acciaio inox e su altri metalli;
• E’ necessario ridurre al minimo il loro contatto con le attrezzature per il trattamento degli alimenti per prevenire la corrosione;
• Se esposti alla luce o a temperature superiori a 60°C, si deteriorano durante il magazzinaggio;
• Le soluzioni a basso pH possono produrre cloro gassoso (Cl2), che è tossico e corrosivo;
• Sono potenzialmente esplosivi se concentrati e in forma liquida;
• Il cloro può essere irritante per la pelle e le mucose;

Possono avere un impatto ambientale significativo, a causa della formazione di sottoprodotti organoclorurati pericolosi – diverse ricerche hanno dimostrato che il cloro reagisce con le sostanze organiche.

Impiego e Caratteristiche del Biossido di Cloro nei Processi di Disinfezione

Originariamente utilizzati nell’ambito naturale, gli acidi umici danno vita a molecole potenzialmente nocive come i trialometani, che sono sospettati di avere proprietà cancerogene. Nell’ambito della disinfezione, invece, viene spesso usato il biossido di cloro (C1O2) – un disinfettante generato attraverso la combinazione di sali di cloro e cloro stesso, oppure tramite la combinazione di ipoclorito e acido, con l’aggiunta di clorito.

Un particolare tipo di schiuma biodegradabile, contenente una concentrazione di C1O2 che varia tra 1 e 5 ppm, ha mostrato un’efficacia più rapida rispetto ai composti di ammonio quaternario e agli ipocloriti. Grazie alle suoi doti ossidanti, il biossido di cloro ha dimostrato la capacità di inibire la ricrescita microbica in maniera significativa.

Specificità del Biossido di Cloro

Il C1O2 ha rivelato di essere in grado di contrastare un vasto intervallo di organismi microbici, inclusi batteri (sia sporigeni che no) e virus. La peculiarità di questa sostanza è la sua capacità di mantenere la sua efficacia in diversi range di pH, come quelli tipici dei processi di trasformazione alimentare. Rispetto al cloro, il C1O2 è inoltre più stabile quando è presente una sostanza organica.

Il biossido di cloro si rivela inoltre meno corrosivo rispetto ai disinfettanti contenenti cloro, data la sua efficacia anche a basse concentrazioni; la sua utilizzazione comporta di conseguenza la riduzione della formazione di composti cloro-organici indesiderati. Tuttavia, il costo di produzione, la complessità del suo utilizzo, la sensibilità alla temperatura e alla luce, oltre ai rischi legati alla sicurezza e alla tossicità, rappresentano i principali svantaggi di questa sostanza.

Azione dei Disinfettanti a Base di Cloro

Quando i disinfettanti contenenti cloro vengono messi in soluzione o applicati su delle superfici, diventano attivi e iniziano una reazione con le cellule presenti. Esercitano un’azione battericida e sporicida. Si è osservato che le cellule vegetative vengono eliminate più facilmente rispetto alle spore di Clostridium che, tuttavia, presentano una minore resistenza rispetto a quelle di Bacillus.

Per quanto riguarda i microrganismi come Listeria monocytogenes, la capacità di azione del cloro risulta inattiva quando la sua concentrazione è inferiore a 50 ppm; livelli superiori del disinfettante, invece, si rivelano molto efficaci nel contrastare questo patogeno. Inoltre, esistono tecnologie che consentono di potenziare l’effetto letale del cloro.

Alcune sostanze clorate, incrementando il cloro libero, si arricchiscono di efficacia quando si riduce il pH o si innalza la temperatura. Tuttavia, l’aumento della temperatura complica le cose, poiché riduce la solubilità del cloro in acqua e accresce la sua capacità corrosiva. Soluzioni con concentrazioni elevate di cloro o con un pH basso possono deteriorare i metalli.

Elementi Iodio e la loro attività disinfettante

Non è ancora del tutto compreso come lo iodio agisce come disinfettante. Si ritiene che lo iodio biatomico sia il principale agente antimicrobico in grado di disgregare i legami proteici cellulari e di bloccare la produzione di proteine. Per lo più, l’annientamento microbico è eseguito dallo iodio elementare libero e

dall’acido ipoiodoso.

Usualmente, gli iodofori e le soluzioni di iodio, sia alcoliche che acquose sono i prodotti a base di iodio impiegati più spesso per la disinfezione. Entrambe le soluzioni di iodio vengono generalmente usate per la disinfezione della pelle, mentre gli iodofori sono adoperati nella sterilizzazione di attrezzature, superfici e nel trattamento dell’acqua, così come come antisettici per la pelle.

Gli iodofori liberano un intermedio chiamato ione triioduro che, a contatto con gli acidi, si converte velocemente in acido ipoiodoso e iodio biatomico, che sono entrambi dotati di qualità antimicrobiche.

Complessi Iodosolubili: gli Iodofori

Quando viene reso complesso con tensioattivi non ionici, come i nonilfenoli etossilati, o con un supporto, come il polivinilpirrolidone, lo iodio dà vita ai complessi idrosolubili chiamati iodofori. Essi dispiegano maggiore attività battericida in ambiente acido, ragion per cui, questi composti sono spesso mixati con acido fosforico.

Gli iodofori, quando resi complessi con tensioattivi e acidi, acquisiscono proprietà detergenti, rendendoli disinfettanti detergenti. Questi composti hanno proprietà battericide e hanno una maggiore solubilità in acqua rispetto alle soluzioni acquose e alcoliche di iodio; inoltre, sono inodori e non irritano la pelle.
Nel processo di produzione del composto iodio-tensioattivo, l’iodio viene mescolato con il tensioattivo non ionico. Questa miscela poi viene riscaldata ad una temperatura che oscilla tra i 55 e i 65 °C per migliorare la solubilità dell’iodio e stabilizzare il prodotto risultante. Durante questa procedura, si verifica una reazione esotermica tra lo iodio e il tensioattivo che causa un incremento della temperatura. Questa variazione di calore dipende dal tipo specifico di tensioattivo utilizzato e dal rapporto tra tensioattivo e iodio. Se l’aggiunta di iodio è mantenuta entro la massima solubilità del tensioattivo, il prodotto finale sarà perfettamente solubile in acqua.

Comportamento dei composti tensioattivo-iodio

Il comportamento del composto tensioattivo-iodio viene governato dall’equilibrio R+I2 RI+HI, dove ‘R’ indica il tensioattivo. Estraendo gli ioduri attraverso l’ossidazione in iodio, si facilita la liberazione di iodio ulteriormente disponibile. L’attività delle molecole di iodoforo dipende dalla quantità di iodio libero disponibile. Sebbene la presenza del tensioattivo non impatta l’attività degli iodofori, può avere effetti sulle proprietà antibatteriche dell’iodio.

Le spore dimostrano una maggiore resistenza allo iodio rispetto alle cellule vegetative, con i tempi di esposizione letale circa da 10 a 1000 volte maggiori di quelli necessari per le cellule vegetative. Rispetto al cloro, lo iodio non è altrettanto efficace nel disattivare le spore. Tuttavia, in presenza di sostanze organiche, i disinfettanti a base di iodio mostrano maggiore stabilità rispetto ai composti clorati.

Usi dei composti di iodio grazie alla loro bassa tossicità

Grazie alla loro limitata tossicità e stabilità in ambienti altamente acidi, i composti di iodio possono essere utilizzati a concentrazioni molto basse, fino a 6,25 ppm. Le concentrazioni più comunemente utilizzate vanno da 12,5 a 25 ppm.

È dimostrato che questi disinfettanti superano efficacemente il test di Chambers con una concentrazione di appena 6,25 ppm entro 30 secondi. Essi mostrano una superiorità rispetto al cloro in quanto i composti non selettivi dello iodio sono capaci di eliminare le cellule vegetative, una vasta gamma di spore e virus, rendendolo funzionale su una gamma più ampia di livelli di pH.

Iodofori: Potenza e perseveranza

Quando utilizzati nelle dosi suggerite, gli iodofori liberano generalmente tra 50 e 70 mg/L di iodio libero, garantendo livelli di pH che non superano 3 in acqua moderatamente alcalina. Tuttavia, una diluizione eccessiva degli iodofori in acque con un alto livello di alcalinità può compromettere seriamente la loro efficacia in quanto l’acidità viene neutralizzata. Le soluzioni che contengono questo disinfettante raggiungono il livello massimo di efficienza a pH che variano da 2,5 a 3,5.

Natura degli iodofori

Gli iodofori in forma concentrata presentano una lunga durata di conservazione. Se diluiti, lo iodio rischia di evaporare, un processo che diventa particolarmente veloce quando la temperatura della soluzione supera i 50°C, poiché lo iodio ha la tendenza a sublimare. Materiali plastici e guarnizioni in gomma come quelle presenti negli scambiatori di calore assorbono lo iodio, rischiando di macchiarsi e trattenendo un effetto residuo.

In determinate circostanze, questa proprietà colorante può rivelarsi utile: infatti, quando in contatto con lo iodio, la maggioranza dei residui organici e minerali si tinge di giallo, individuando così le aree in cui non è stata eseguita una corretta sanificazione. Il colore ambrato delle soluzioni iodate fornisce una prova visiva della presenza del disinfettante, anche se l’intensità del colore non è un indicatore affidabile della sua concentrazione.

Impatto delle sostanze organiche sugli iodofori

Di natura acida, le soluzioni di iodofori non risentono della durezza dell’acqua e, se usate con regolarità, possono prevenire la formazione di depositi minerali. Tuttavia, l’impiego di questi disinfettanti non è in grado di rimuovere i depositi già presenti. Le sostanze organiche, come ad esempio il latte, inibiscono lo iodio presente nelle soluzioni di iodofori.

L’utilizzo di soluzioni contenenti iodio può causare una tendenza alla decolorazione, specialmente se sono presenti tracce organiche in eccesso. È importante dunque monitorare costantemente tali soluzioni durante la conservazione e, se necessario, ripristinare la loro concentrazione ad un livello ottimale.

I composti iodici, oltre ad avere un costo più elevato rispetto a quelli clorati, possono alterare il sapore di alcuni cibi. Tra le problematiche associate troviamo una minore efficacia nel contrastare spore bacteriche e bacteriofagi in confronto ai composti a base di cloro, un’efficienza ridotta a temperature basse, sensibilità ai cambi di pH e tendenza a macchiare materiali di natura plastica o porosa.

Nonostante questi limiti, i disinfettanti iodici sono considerati ideali per la disinfezione delle mani dato il loro basso potenziale irritante cutaneo. Tuttavia, la loro applicazione nei sistemi CIP (Cleaning in Place) è limitata a causa della schiuma eccessiva che producono. In alcuni casi, vengono utilizzati per disinfezione degli strumenti utilizzati nel settore alimentare.

Composti a base di Bromo

Il bromo è usualmente impiegato, da solo o in combinazione con altri elementi, prevalentemente per il trattamento delle acque piuttosto che come disinfettante per utensili e attrezzature. L’introduzione di bromo a soluzioni clorurate può potenziare l’effetto germicida di entrambi gli alogeni.

Nella distruzione delle spore, come nel caso del Bacillus cereus, i composti organici della clorammina mostrano un’efficacia superiore rispetto ai composti bromati, soprattutto se utilizzati in un ambiente con pH che varia da leggermente acido a neutro. Tuttavia, l’associazione di clorammina e bromo è particolarmente attiva in condizioni alcaline (pH pari o superiore a 7,5).

Sali di Ammonio Quaternario

Conosciuti anche come QAC (Quaternary ammonium compounds), i sali di ammonio quaternario sono diffusamente adoperati per sanificare pavimenti, pareti e attrezzature. Queste soluzioni rivestono un ruolo determinante nella manutenzione dell’igiene in numerosi ambienti.

I tensioattivi cationici si distinguono per un efficace potere di penetrazione, rendendoli ideali per l’applicazione su superfici porose. Caratterizzati da proprietà umettanti, tensioattive e detergenti, essi permettono di creare una schiuma applicabile. Nonostante presentino una capacità detergente limitata, questi agenti sono riconosciuti per le loro eccellenti proprietà germicide.

Ioni di Ammonio Quaternario: efficacia e durabilità

I composti noti come sali di ammonio quaternario sono particolarmente efficaci contro L. monocytogenes e limitano lo sviluppo di funghi. Questi sono inoltre caratterizzati da stabilità e longevità.

In questi composti, quattro gruppi organici sono legati a un atomo di azoto, creando uno ione carico positivamente (catione), mentre l’anione è solitamente rappresentato da un ione cloruro. Al momento, il funzionamento di base dell’azione germicida di questi composti è ancora oggetto di studio, ma si crede che, data la loro natura tensioattiva, questi ammoni quaternari riescano a insinuarsi e circondare la membrana cellulare, causando danni e provocando la fuoriuscita degli organuli e l’inibizione degli enzimi.

Meccanismo d’Azione di Sali di Ammonio Quaternario

I sali di ammonio quaternario operano in modo diverso rispetto ai composti a base di cloro e iodio. Una volta applicati su una superficie, questi formano un residuo di pellicola antimicrobica. Nonostante questa pellicola sia batteriostatica, questi disinfettanti esplicano un’azione selettiva di distruzione contro certi microrganismi, pur non uccidendo le spore batteriche, riescono a ostacolarne la crescita.

La loro stabilità è superiore in presenza di sostanze organiche rispetto ai disinfettanti a base di cloro e iodio, anche se l’efficacia ne risente. Le superfici di acciaio inossidabile e policarbonato vengono disinfettate più velocemente di quelle in policarbonato satinato o in resina minerale.

La concentrazione delle soluzioni di tali composti è facilmente quantificabile. Essi mostrano una bassa tossicità e possono essere inattivati o resi inefficaci utilizzando un detergente anionico qualsiasi. Di solito, la loro efficacia come disinfettanti è maggiore in ambienti alcalini. Tuttavia, l’influenza del pH può variare a seconda del tipo di batteri. Ad esempio, i batteri Gram-negativi sono più vulnerabili ai sali di ammonio quaternario in condizioni acide, e i Gram-positivi in condizioni alcaline.

Applicazioni dei Composti di Ammonio Quaternario

Le proprietà tensioattive dei sali di ammonio quaternario permettono di produrre schiuma. Tale

caratteristica può essere utile per promuovere l’adesione del disinfettante a superfici verticali e curve. Se abbinati a particolari tensioattivi, possono essere impiegati come detergenti-disinfettanti. Tuttavia, questo tipo d’uso richiede un risciacquo successivo, rendendo l’applicazione più adatta per la sanificazione di servizi igienici, spogliatoi e altre superfici che non entrano in contatto con il cibo. Questi prodotti non sono raccomandati per l’uso nelle industrie alimentari, in quanto le proprietà detergente e i valori di pH non sono sufficienti per una sanificazione accurata. Inoltre, poiché questi prodotti richiedono il risciacquo, non lasciano alcuna attività antibatterica residua sulla superficie trattata.

Dopo la normale fase di pulizia, se si desiderasse procedere alla disinfezione di una superficie, si dovrebbero seguire ulteriori istruzioni.
È importante sottolineare che i composti d’ammonio quaternario non dovrebbero mai essere miscelati ad altri detergenti a causa del rischio di inattivazione da parte di sostanze come i tensioattivi anionici. Ciononostante, la loro capacità di uccidere i batteri può essere potenziata amplificando l’alcalinità attraverso la creazione di formulazioni in collaborazione con detergenti compatibili.

Punti di forza e debolezze dei Composti d’Ammonio Quaternario

Di seguito sono illustrati i punti salienti positivi dei composti di ammonio quaternario (QAC):

• Non hanno colore né odore
• Stabili in presenza di materia organica
• Non corrosivi per i metalli
• Poco influenzati dalla durezza dell’acqua
• Resistenti ai cambiamenti di temperatura e presentano una lunga durata di conservazione (“shelf life”)
• Non irritano la pelle
• Efficaci con pH alti
• Dotati di ottima capacità detergente e penetrante sui residui di sporco
• Efficienti nel contrastare la crescita di muffe
• Innocui
• Eccezionali tensioattivi con risultato di film antimicrobico residuo

Tuttavia, tali composti presentano anche alcune limitazioni:

• L’efficacia è confinata (inefficaci contro la maggior parte dei microrganismi Gram-negativi, eccetto Salmonella ed E. coli)
• Scarsamente attivi a temperature basse
• Inefficaci contro i virus
• Incompatibili con saponi e detergenti anionici sintetici
• Formano un film sulle superfici e sulle attrezzature destinate al contatto con il cibo
• Generano troppa schiuma nelle applicazioni meccaniche
• Non idonei per sistemi CIP (Clean-In-Place)

Impiego di Disinfettanti a Base di Acidi

I disinfettanti a base di acidi, reputati sicuri dal punto di vista tossicologico e biologicamente attivi, sono comunemente utilizzati negli Stati Uniti per combinare in un unico passaggio risciacquo e disinfestazione. Gli acidi organici — inclusi l’acetico, il peracetico, il lattico, il propionico e il formico — sono i più impiegati. I derivati dell’acido peracetico vengono utilizzati in concentrazioni abbastanza basse da evitare di lasciare un sapore o un odore di aceto residuo.
I tensioattivi ad azione negativa possono penetrare efficacemente le pareti delle cellule batteriche, inibendo cruciali processi vitali grazie alla loro capacità di interagire con la carica positiva presentata da queste ultime. Inoltre, neutralizzano l’alcalinità residua del detergente e prevengono l’accumulo di residui alcalini, svolgendo una notevole azione di disinfezione.

Disinfettanti a Base di Acidi e la Loro Efficacia

I disinfettanti di natura acida riescono a infiltrarsi attraverso la membrana cellulare, modificandola e in tal modo riescono a acidificare l’ambiente interno della cellula. Queste sostanze sono particolarmente efficaci su superfici di acciaio inox, oppure quando possono restare a contatto per un periodo prolungato. La loro capacità di neutralizzare la carica positiva dei batteri li rende potenti alleati contro i microrganismi psicrotrofi. Tuttavia, l’effetto su microrganismi patogeni e alterativi varia a seconda della concentrazione utilizzata.

Utilizzo di Disinfettanti in Sistemi di Pulizia Automatizzati

La tendenza attuale nell’industria alimentare è di incorporare operazioni di disinfezione nel ciclo di risciacquo finale dei sistemi di pulizia automatica. Questa pratica ha facilitato la diffusione dell’utilizzo dei disinfettanti acidi, che permettono di mantenere l’impianto chiuso e sterile fino al giorno seguente, eliminando i rischi di contaminazione e corrosione. A differenza dei composti a base di iodio, questi disinfettanti resistono meglio ai cambiamenti del pH e non sono molto sensibili alla durezza dell’acqua.

Problemi e Soluzioni dell’Uso di Disinfettanti Acidi

Un tempo, l’uso di disinfettanti acidi nei sistemi automatizzati di pulizia presentava il problema della produzione eccessiva di schiuma, che complicava lo svuotamento dell’impianto. Tuttavia, l’avvento dei disinfettanti acidi senza schiuma ha risolto questa deficienza, rafforzandone l’attrattività per l’industria alimentare. Nonostante ciò, c’è da notare che la loro efficacia tende a diminuire con l’aumento del pH o alla presenza di microrganismi termodurici. Allo stesso modo, un uso troppo concentrato può alterare colore e odore delle superfici alimentari come, ad esempio, la carne.

Considerazioni Economiche sui Disinfettanti a Base Acida

I disinfettanti a base di acidi rappresentano una scelta economica, tuttavia, non sono ancora stati adeguatamente valutati in un’ottica di rapporto costo-efficacia.

Esperimenti effettuati con acido acetico hanno dimostrato l’incapacità di quest’ultimo nel debellare la contaminazione proveniente da Salmonella. I disinfettanti che contengono acidi hanno la proprietà di combattere prontamente ed efficacemente la presenza di lieviti e virus. Avevano dimostrato di essere più efficaci quando il pH è inferiore a 3.

Utilizzo e caratteristiche dei disinfettanti acidi anionici

I disinfettanti acidi anionici possono essere adoperati per un lavaggio acido dell’attrezzatura, lasciandola pulita e lucida, senza alcuna macchia. Questo tipo di disinfettanti sono dotati di ottime proprietà detergenti, non lasciano macchie e di solito non sono corrosivi, consentendo così di lasciarli a contatto con le attrezzature durante la notte. Non hanno una notevole reazione con l’acqua dura e le sostanze organiche residue, quindi la loro efficacia non ne risente. Pertanto, possono essere utilizzati con metodi CIP, tramite spruzzo o come schiuma (dopo l’aggiunta di un agente schiumogeno).

Tuttavia, i disinfettanti a base acida potrebbero perdere completamente la loro efficacia se in presenza di residui alcalini o tensioattivi cationici. L’esposizione a basse dosi di acidi può intensificare la resistenza batterica. Prima di applicare un disinfettante acido, è importante risciacquare le superfici per eliminare qualsiasi residuo di composti detergenti.

Disinfettanti a base di acidi carbossilici

I disinfettanti a base di acidi carbossilici o acidi grassi, sono dotati di un’ampiezza di azione contro i batteri, producono poca schiuma e possono essere applicati sia meccanicamente che tramite CIP. Sono stabili in presenza di materiale organico, con alte temperature e quando diluiti; non corrodono l’acciaio inossidabile, presentano una buona durata a scaffale, un buon rapporto qualità-prezzo e sono usati sia per la disinfezione che per il risciacquo acido.

Rispetto ad altri disinfettanti, gli acidi carbossilici mostrano una minore efficacia contro lieviti e muffe e non risultano altrettanto efficaci a valori di pH compresi tra 3,4 e 4,0. Non sono efficaci a temperature inferiori a 10 °C. Poiché i tensioattivi cationici li neutralizzano, prima dell’uso è necessario prevedere un risciacquo adeguato.
Un processo di risciacquo accurato risulta essenziale. Inoltre, questi prodotti possono corrodersi con l’acciaio non inossidabile, i materiali plastici e talune gomme. I disinfettanti derivati da acidi grassi possono essere formati da acidi grassi liberi, da acidi grassi solfonati e da altri acidi organici. Classicamente, questi disinfettanti incorporano un acido inorganico, preferibilmente l’acido fosforico. Essi sono certificati dall’EPA come sanitizzanti non-risciacquo per superfici che interagiscono con gli alimenti.

Utilizzo di Acidi Organici e Batteriocine

Gli acidi organici e le batteriocine possono essere usati come agenti decontaminanti. L’efficienza di questi nell’eliminare i microrganismi patogeni sulla carne varia in base alla concentrazione

dell’acido, alla temperatura dell’acido e della carcassa, al tempo di esposizione, alla pressione di spruzzatura, al tipo di tessuto e alla resistenza dei microrganismi all’acido bandito. L’acido lattico e le composizioni acide (acetico con lattico o propionico) sono generalmente più efficaci contro i batteri Gram-negativi rispetto a quelli Gram-positivi.

I disinfettanti a base di acido peracetico-perossido di idrogeno costituiscono una categoria più recente di disinfettanti, benché in Europa siano utilizzati sin dagli anni ’70. Negli Stati Uniti, sono riconosciuti dall’EPA come sanitizzanti non-risciacquo per superfici di contatto con gli alimenti alle concentrazioni di uso. Come per i composti di cloro, la performance rapida e intensa di questi disinfettanti si basa sull’ossidazione; sembrano essere tra i disinfettanti più efficienti per prevenire la formazione di biofilm.

Questi disinfettanti, avendo un effetto non schiumogeno, sono appropriati per le applicazioni CIP. Sono attivi in un’ampia varietà di temperature, fino a 4°C; uniscono disinfezione e risciacquo acido in un’unica fase (permissibile negli Stati Uniti); non lasciano residui e in condizioni normali di applicazione non corrodono l’acciaio inox e l’acciaio.

Pro e contro dei disinfettanti a base di acido peracetico

Questi disinfettanti sono vantaggiosi per diversi motivi. Ad esempio:

1. Hanno una vasta gamma di efficienza termica;
2. Creano una bassa quantità di schiuma, rendendoli adatti per i sistemi CIP;
3. Non corrodono in genere l’acciaio inossidabile o l’alluminio;
4. Non lasciano residui.

Efficienza in presenza di sporco organico e interazione con alcuni metalli

La loro efficacia non viene molto condizionata dalla presenza di residui organici. Tuttavia, ci sono alcuni svantaggi. Un esempio è la diminuzione dell’efficacia al contatto con certi metalli nell’acqua. Un altro inconveniente riscontrato è la corrosione accelerata di metalli come l’acciaio dolce e il galvanizzato, specialmente in presenza di alte temperature.

Intenso odore e variabilità del rendimento

Essi possono avere un odore forte e acre a livelli di concentrazione elevati, e la loro efficacia può variare a seconda della specie di lieviti e muffe che devono contrastare. Nondimeno, le nuove versioni dei perossiacidi si sono dimostrate più efficienti rispetto ai disinfettanti originari basati su acido peracetico.

Uso di acido peracetico nell’industria alimentare e delle bevande

L’acido peracetico è impiegato sempre more spesso nell’industria alimentare CIP, soprattutto nei settori lattiero-caseario e delle bevande. Questo disinfettante, che ha un’azione rapida e a grande copertura, opera ossidando i componenti delle membrane cellulari. Trattandosi di un elemento meno corrosivo rispetto ai disinfettanti a base di iodio e cloro, causa una corrosione minore per venature delle superfici trattate.

L’acido peracetico può essere applicato durante il ciclo di risciacquo acido per abbassare il volume delle acque reflue, e inoltre è biodegradabile. Si è rivelato efficace contro vari tipi di lieviti e muffe, e per questo motivo è ampiamente adibito nelle industrie delle bevande e della birra, ad esempio per igienizzare i barili di alluminio.

Efficacia contro specie patogeni specifiche

La capacità dell’acido peracetico di combattere diversi ceppi di Listeria e Salmonella spiega l’aumento dell’utilizzo di questo disinfettante nell’industria alimentare, in particolare nei caseifici. Le concentrazioni d’uso vanno da 125 a 250 ppm.
I disinfettanti in oggetto sono noti per la loro capacità di annientare tutte le cellule vegetative senza alcuna distinzione. Avendoli in posizione, non c’è bisogno di preoccuparsi della maggior parte delle superfici che vengono a contatto con il cibo, dato che questi disinfettanti sono a bassa tossicità e si sciolgono in acqua, ossigeno e acido acetico.
Sono rinomati per la loro azione veloce e ampia contro batteri, lieviti e muffe. Gestiscono una vasta gamma di pH, sono potenti contro i biofilm e possono resistere al sudicio organico. Inoltre, la loro formula permette la disinfezione e lo sciacquo acido in un solo passaggio (una pratica accettabile negli USA).

Ciononostante, esistono svantaggi ad utilizzare questi disinfettanti, tra cui: il costo elevato, un odore sgradevole, potenzialità irritante, corrosione di ferro e altri metalli e un rilevante calo della loro efficacia contro lieviti e muffe rispetto ad altri disinfettanti.

Disinfettanti a base di acido peracetico e acidi organici

I composti che sono combinazioni di acido peracetico e acidi organici esibiscono un’azione sinergica tra i componenti. Questa prossima generazione di perossiacidi promette molto. Solitamente, i prodotti derivati vantano vantaggi e svantaggi simili a quelli dei disinfettanti a base di acido peracetico.

Hanno una ampia gamma di efficacia nel range di pH, combattono efficacemente batteri, lieviti e muffe, possiedono un’attività sufficiente in acqua fredda, non influenzati molto dalla durezza dell’acqua e resistono meglio alle sostanze organiche rispetto ad altri disinfettanti ossidanti (come quelli a base di cloro).

Rispetto ai normali perossiacidi, questi disinfettanti tendono ad essere più efficienti contro una varietà di lieviti e muffe e possono essere applicati a concentrazioni inferiori mantenendo la stessa efficacia. Essi sono più acidi e più efficaci nel sposare la disinfezione e lo sciacquo acido, mitigando la formazione di depositi minerali.

Innovazioni nel mondo dei disinfettanti

Queste nuove varietà di disinfettanti comprendono un tensioattivo che riduce la tensione superficiale, migliorando la capacità di bagnare la superficie su cui viene applicato.

La combinazione di tensioattivi anionici e acidi, tra cui l’acido fosforico e vari acidi organici, è la base per la formulazione di questi agenti disinfettanti. Questi componenti offrono un’azione rapida ed estesa contro i batteri, nonché una sostanziale attività antivirale. Caratterizzati da stabilità, scarsità di odore e assenza di macchie, risaltano per la loro efficienza in un vasto intervallo di temperature e indipendentemente dalla durezza dell’acqua. Possono complementare la disinfezione con risciacquo acido per l’eliminazione e controllo dei depositi inorganici.

Tuttavia, esistono anche degli svantaggi. Infatti, possono danneggiare superfici metalliche non protette e possono risultare irritanti per la pelle. Inoltre, possono essere neutralizzati da tensioattivi cationici e creano eccessiva schiuma, il che li rende non idonei per l’uso negli impianti CIP. La loro efficacia diminuisce a livelli di pH alti, e mostrano un’attività antimicrobica limitata e variabile, essendo meno attivi contro lieviti e muffe. Infine, sono più costosi rispetto ai disinfettanti a base di alogeni.

Il meccanismo di funzionamento sembra risiedere nella reazione del tensioattivo con la superficie batterica positiva, contribuendo alla penetrazione attraverso la parete cellulare e all’alterazione delle funzioni vitali del microrganismo.

Disinfettanti a base di Sali di Ammonio Quaternario e Acidi

Durante la prima metà degli anni ’90, è stata sviluppata e messa in commercio una serie di disinfettanti a base di acidi organici e sali di ammonio quaternario (Acid-quat sanitizers). Questi elementi sono particolarmente attivi contro L. monocytogenes; tuttavia, il principale svantaggio risiede nel fatto che sono più costosi rispetto agli alogeni.

I benefici di questi disinfettanti includono:

– Vasta attività contro i microrganismi;
– Azione potente contro la formazione di biofilm;
– Caratteristiche di non tossicità, inodore e incolore, con ottima tolleranza al calore;
– Formazione di un film con attività antimicrobica residua;
– Stabilità e lunga durata;
– Capacità di prevenire la formazione di muffe e odori noiosi.

Controindicazioni delle Sostanze Corrosive

Esistono certe decadenze, che includono:

• Il potenziale di corrosione per i metalli morbidi
• La produzione eccessiva di schiuma quando applicate con attrezzi meccanici
• Risolvimento dell’azione a temperature più basse
• Incompatibilità con i tensioattivi anionici
• Bassa resilienza alla durezza dell’acqua

Potenzialità del Peroxide di Idrogeno

Soluzioni di perossido di idrogeno che variano dal 3 al 6% sono potenti distruttori di biofilm.  Questo antisettico può essere usato su un’ampia gamma di materiali e aree incluse superfici di ogni genere, strumenti, pavimenti, sfiati, rivestimenti, guanti di metallo, nastro trasportatore e altre aree a rischio di contaminazione.

Nell’ambito dell’imballaggio alimentare, l’applicazione del perossido di idrogeno è considerato standard se è possibile verificare una concentrazione superiore a 0,1 ppm in un pacco di acqua distillata prodotta nelle stesse condizioni.

Le soluzioni di perossido di idrogeno, da sole o in combinazione con altri metodi, possono essere utilizzate per gestire una varietà di superfici che vengono in contatto con gli alimenti. Queste includono: copolimeri di etene e acido acrilico, resine iso-mere, resine di etene metilacrilato, copolimeri di etene-vinylacetato, polimeri dell’olefina, polietilenti tereftalati, polimeri di poliestirene e poliestirene modificato con gomma.

L’Uso del Peroxide di Idrogeno come Fumigante

La fumigazione utilizzando perossido di idrogeno in fase vapore (VPHP, Vapor phase hydrogen peroxide) possiede un’efficacia notevole contro batteri, virus, fungi e spore batteriche e può essere un’alternativa ai disinfettanti in fase liquida per la decontaminazione delle superfici e delle attrezzature a contatto con gli alimenti.

L’Ozono

L’ozono è un gas formato da tre atomi di ossigeno e viene prevalentemente trovato nelle alte sfere dell’atmosfera. Funziona come un ossidante potente e disinfettante universale.
L’ozono, quando interagisce con ogni tipo di materiale organico, riesce a moderare la minaccia sia chimica che microbica. Esso non genera scorie pericolose e non influisce sul gusto. Gli elementi derivati più frequentemente dall’ozonizzazione comprendono l’ossigeno molecolare, gli acidi, le aldeidi e i chetoni.

Rispetto al cloro, l’ozono ha un potere disinfettante superiore. Grazie alle sue caratteristiche di sicurezza ed efficacia, viene impiegato nel processo di purificazione dell’acqua. Negli USA, è ritenuto un elemento senza pericoli per la salute (GRAS, Generally Recognized As Safe) per la purificazione dell’acqua destinata ad essere imbottigliata. Anche in Europa, è stato precedentemente adoperato nell’industria alimentare. È un agente germicida di vasta portata e la sua attività contro agenti patogeni come virus e batteri è generalmente migliore di quella del biossido di cloro e del cloro stesso, rispetto ai quali viene considerato un alternativa plausibile. Poiché subisce rapidamente l’ossidazione, determina un impatto ambientale minore rispetto ad altre sostanze.

Limiti e Utilizzo dell’Ozono

L’ozono è un gas caro, instabile, caustico e termo-sensibile, molto reattivo e quindi necessita di essere prodotto in situ e al momento dell’impiego. Generalmente viene generato attraverso degli apparecchi chiamati generatori di ozono che utilizzano l’energia elettrica (attraverso un effetto noto come effetto corona). Un flusso di gas (usualmente aria secca o ossigeno) viene sottoposto ad una scossa elettrica ad alta intensità; un isolante in ceramica o vetro viene utilizzato per mantenere e controllare questa scossa elettrica; un elettrodo connesso a terra, solitamente in acciaio inossidabile, funziona da confine per l’area della scossa elettrica. I generatori di ozono più comuni sono di forma cilindrica, poiché è la configurazione più efficiente in termini di spazio e costi economici.

È necessario assicurarsi che la struttura sia adeguatamente ventilata, dato che l’ozono può generare fenomeni di irritazione negli operatori. L’ozono, altamente instabile a qualsiasi livello di pH, può essere utilizzato sotto forma di gas oppure viene iniettato e diffuso nell’acqua da trattare.

Proprietà e Utilizzo dell’Ozono

L’efficacia dell’ozono risulta massima quando il pH varia tra 6.0 e 8.5. Esso presenta una solubilità che tende a diminuire in relazione all’aumento della temperatura dell’acqua, specificatamente a 40°C, perde rapidamente la sua efficacia. L’ozono si rivela un potente germicida che combatte con successo virus, funghi, batteri patogeni, lieviti e protozoi.

Viene ampiamente utilizzato per la sanificazione di strumentazioni in aziende vinicole, per la depurazione dell’acqua, compresi i bacini delle piscine, stazioni termali e torri di raffreddamento. Tra le sue applicazioni, spicca anche il controllo delle proliferazioni algali in sistemi idraulici e nelle strutture di trattamento delle acque reflue.

Un punto da sottolineare sul suo funzionamento è che l’ozono viene reso inerte dalla presenza di sporco organico. L’azione antibatterica avviene probabilmente attraverso l’attacco e la successiva distruzione della membrana cellulare.

Un altro impiego dell’ozono riguarda l’emissione del gas all’interno di celle frigorifere al fine di controllare la formazione di muffe e di rimuovere l’etilene, elemento che favorisce la maturazione di frutta e verdura. L’ozono mostra una stabilità maggiore allo stato gassoso piuttosto che quando è dissolto in acqua.

Precauzioni e Costi dell’Ozono

Deve essere sottolineato che l’ozono può essere dannoso per la salute: è infatti molto irritante per le vie respiratorie, tossico a livello cellulare e può abbassare la capacità dei polmoni a resistere alle infezioni. Come nel caso del biossido di cloro, anche l’ozono può formare composti organici bromurati, ritenuti potenziali agenti cancerogeni.

L’utilizzo dell’ozono comporta costi notevoli dovuti alla necessità di avere generatori sul luogo di utilizzo e i costi energetici per il loro funzionamento. È necessario notare inoltre, che l’ozono può avere effetti corrosivi su vari metalli e sugli acciai dolci, sulla gomma e su alcune materie plastiche.

Caratteristiche della Glutaraldeide

La glutaraldeide è un disinfettante capace di controllare la crescita delle specie batteriche più comuni, oltre a quella di diverse specie di lieviti e funghi filamentosi, che si possono trovare in particolar modo nei lubrificanti dei trasportatori a nastro utilizzati nell’industria alimentare. D’altra parte, consumi nelle guarnizioni possono portare a perdite dagli ingranaggi e dalle sedi.

Il sistema idraulico può essere un luogo di contaminazione alimentare con lubrificanti in quantità non elevate. L’aggiunta di glutaraldeide alle miscele di lubrificanti, può abbattere il 99,99% della carica di batteri e il 99,9% di quella fungina in appena mezz’ora.

Per la loro natura chimica, i lubrificanti sintetici a base di polialfaolefine, utilizzati nell’industria alimentare, offrono resistenza all’invasione del microrganismo. Questi possiedono proprietà biostatiche e sono non biodegradabili.

Resilienza microbica

L’adattabilità dei microrganismi a condizioni ostili rappresenta una prova da affrontare per coloro che lavorano nel settore dell’igiene. L’insorgenza di resistenza dei batteri ai disinfettanti, in particolar modo ai composti di ammonio quaternario, potrebbe sorgere attraverso processi simili a quelli della resistenza antibiotica. I composti disinfettanti che evaporano velocemente post l’azione antibatterica, come gli ossidanti, sembrano offrire meno opportunità per resistenze. Tuttavia, il ruolo della resistenza ai disinfettanti nella sopravvivenza e crescita dei microrganismi non è ancora completamente compreso.

Adattamento e resistenza batterica

La resistenza a antibiotici e agli stress ambientali è dovuta a trasformazioni evolutive all’interno del genoma batterico, causate da mutazioni e selezioni (vertical evolution). L’ipotesi che queste mutazioni siano conseguenza di stress ambientali e che partecipino anche all’antibioticoresistenza, deve ancora essere confermata. Numerosi biocidi impiegati nelle strutture di lavorazione alimentare hanno un’azione potente contro i microrganismi che rende difficile la comparsa di resistenze.

I batteri hanno una maggiore possibilità di creare resistenza agli acidi organici rispetto agli alogeni. L’uso di terapie più delicate con acidi organici costituisce una scelta più sicura per il personale e anche produttiva in alcune applicazioni.
L’incoraggiamento dello sviluppo di ceppi resistenti che siano in grado di adattarsi e tollerare gli acidi è possibile. Ma un biocida a largo raggio come il cloro ha la forza necessaria per prevenire tale evoluzione.
Fra le soluzioni più comuni per limitare la crescita di resistenza microbica, la rotazione dei disinfettanti utilizzati ricopre un ruolo importante. Il razionale di tale approccio si basa sulla moltitudine di meccanismi di attacco biocida presenti nei vari disinfettanti. Nonostante possano essere adottate differenti sequenze di disinfettanti, la più comune include l’uso di cloro in diverse modalità durante la settimana e un disinfettante a base di ammonio quaternario per generare un effetto residuale, nel periodo di pausa del fine settimana.

 Test per l’efficacia dei disinfettanti

Per migliorare l’efficacia dei disinfettanti, sono stati sviluppati vari test per determinare la concentrazione di disinfettanti.
Questi test, consigliati dall’autorità FDA, servono per l’esame del fondo attivo presente nel prodotto.

Disinfettanti a base di cloro

Vi sono tre tecniche esclusive per certificare la densità di cloro presente nel disinfettante.

1. Metodo Udometrico
Mediante la titolazione, il cloro spinge via lo iodio dallo ioduro di potassio in una miscela acida producendo una tinta blu con la farina. Con l’introduzione di una soluzione standard di tiosolfato di sodio avviene la decolorazione. Questo metodo è adatto per esaminare alti livelli di cloro residuo.

2. Test colorimetrico con orto-toluidina
Alla soluzione di cloro si aggiunge una sostanza di colore neutro di o-toluidina. Risulterà così una miscela di tonalità arancio-marrone, la cui intensità di colore è direttamente proporzionale alla concentrazione di cloro e può essere confrontata con un campione di controllo.

3. Test con strisce reattive
Con questo rapido test, solitamente si immerge uno striscione di reazione, solitamente all’amido ioduro, nella soluzione. Il colore emerso può essere confrontato con un campione di controllo.

Lodofori

Dunque il colore delle soluzioni che contengono iodofori è un indicatore abbastanza accurato della loro concentrazione, ne esistono dei kit colorimetrici e di altri tipi.

Composti di ammonio quaternario

Ci sono diversi test adeguati per misurare la concentrazione di questi composti. Alcuni reattivi possono essere trovati in forma di pastiglie, mentre altri necessitano l’uso di cartine reattive per confrontare il colore.

Procedimento generale del processo di sanificazione

Non esiste un procedimento di sanificazione universale, considerando che ci sono vari fattori che possono influenzare il risultato finale come il tipo di sporco (compreso zuccheri, grassi, proteine e sali minerali), le proprietà e la temperatura dell’acqua, i prodotti chimici utilizzati, e la durata del lavaggio.

Di fronte alla variabilità dei materiali utilizzati nelle attrezzature e la volatilità delle soluzioni impiegate, si possono tuttavia delineare principi fondamentali applicabili alla maggior parte dei casi. Un ciclo di pulizia viene considerato pienamente efficace e sicuro se viene attuato in cinque tappe essenziali, elencate di seguito.

Le 5 fasi fondamentali di sanitizzazione

1. Prima fase: Prelavaggio
   Un iniziale lavaggio con acqua pulita al fine di rimuovere i depositi dello sporco grossolano che può essere rimosso senza l’uso di detergenti.
2. Seconda fase: Pulizia
   Eliminazione dell’intera gamma di sporco, sia visibile che invisibile, utilizzando detergenti. Questa fase comporta l’uso di detergenti alcalini per rimuovere le sostanze biologiche (proteine, grassi e zuccheri) e la stragrande maggioranza dei microorganismi, utilizzando sostanze caustiche di diversa potenza.
3. Terza fase: Risciacquo intermedio
   Rimozione del sudicio e del detergente rimasti utilizzando acqua pulita, ottenendo così una superficie visivamente pulita.
4. Quarta fase: Sterilizzazione
   Eliminazione dei microorganismi (solo le forme vegetative, non necessariamente le spore) utilizzando disinfettanti o sanitizzanti in diverse dosi, in base all’ingrediente attivo presente.
5. Quinta fase: Risciacquo finale
   Risciacquo finale con acqua pulita per rimuovere eventuali residui di disinfettante. Questa fase è obbligatoria se la superficie oggetto di trattamento entrerà in contatto con cibo. Prima di iniziare il processo, è necessario rimuovere manualmente i residui più ingombranti che potrebbero non essere eliminati nelle fasi successive.

Possibili variazioni del processo di sanificazione

Sporadicamente (solitamente una volta alla settimana), durante la seconda fase, il detergente alcalino può essere sostituito con un detergente acido che aiuti a rimuovere i residui inorganici (come i calcari). In questo stadio, può essere anche utilizzato un prodotto alcalino monofase, che include composti che ostacolano la formazione di depositi calcarei.

In alcune procedure, è possibile che la seconda e la quarta fase vengano in combinazione.
Gli articoli a doppio scopo per la pulizia e la sterilizzazione, come quelli con un principio attivo alcalino-clorato, offrono un’efficacia eccezionale nel condensare il processo di pulizia, riducendo il consumo energetico e l’uso dell’acqua.

Regole per il risciacquo finale post-disinfezione in Italia

Conformemente al DPR 327/80, che funge da direttive per il DPR inviato il 30 aprile 1962, numero. 283, e successive modifiche concernenti norme igieniche legate all’alimentazione e alle bevande, il risciacquo conclusivo è un requisito in Italia. Il punto 29 della Sezione II (Istruzioni igieniche per gli ambienti e le strutture) del suddetto decreto dichiara che: “gli ambienti, i sistemi, i dispositivi e gli strumenti devono essere mantenuti igienicamente puliti attraverso pulizie regolari e extra, devono inoltre essere sottoposti a un’abbondante pulizia con acqua potabile per garantire l’assenza di residui prima dell’utilizzo, successivamente all’uso di miscele detergenti e disinfettanti.”

In alcuni Paesi, un risciacquo finale con acqua potabile non è un requisito assoluto dopo la disinfezione. Ad esempio, negli Stati Uniti, le autorità sanitarie permettono di omettere il risciacquo dopo l’uso di particolari disinfettanti a certe concentrazioni.

Caratteristiche dell’acqua potabile in Italia

In Italia, i criteri che determinano l’idoneità dell’acqua per il consumo umano sono stabiliti nel Decreto Legislativo 31/2001 “Attuazione della Direttiva 98/83/CE riguardante la qualità dell’acqua idonea al consumo umano”, e successive aggiunte e variazioni. Il suddetto decreto regola la qualità dell’acqua, allo scopo di tutelare la salute umana da possibili effetti nocivi derivati dalla contaminazione dell’acqua, assicurandone la nettezza e la salubrità. Questa legge considera “acqua adatta al consumo”:

Acqua proposta per uso alimentare, per la preparazione di cibi e bevande o per altre necessità domestiche, non importa da dove provenga, siano esse distribuite attraverso un sistema di distribuzione, tramite cisterne, in bottiglie o in contenitori.

Un’organizzazione industriale dedicata alla produzione, elaborazione, conservazione o commercializzazione di prodotti o componenti destinati all’ingestione umana. Questa nozione include anche l’acqua utilizzata nella sterilizzazione delle superfici che possono entrare in contatto, direttamente o indirettamente, con gli alimenti.

Processi di disinfezione di carni negli USA

In Italia e in gran parte dell’Europa, si utilizzano soprattutto metodi di raffreddamento e rifinitura per minimizzare la contaminazione microbica delle carni post-macellazione. In altre nazioni, principalmente negli Stati Uniti, si implementano anche tecniche di disinfezione che, nonostante frequentemente siano proibite o non espressamente ammesse dalle nostre leggi, sono tuttavia importanti da apprendere.

L’esistenza potenziale di E. coli O157:H7 sulle carni (soprattutto il manzo) ha richiesto l’implementazione di procedure per abbassare il carico microbico, principalmente dei patogeni.

I metodi di controllo del carico microbico sulle carni includono l’uso di disinfettanti chimici e termici. Disinfettanti chimici, come il cloro e gli acidi organici (acido acetico, citrico e lattico) possono abbassare il carico microbico, ma non sono in grado di eliminare tutti i microrganismi patogeni. I risultati conseguiti in passato sono stati variabili e alcuni progetti sperimentali sono stati messi in discussione.

L’uso di fosfati, come il fosfato trisodico e il tripolifosfato di sodio, ha la capacità di ridurre la carica microbica ma non di annientare completamente i patogeni. L’efficacia totale, correlata all’alto pH, è comparabile a quella raggiunta con l’uso di acidi organici.

Le tecniche di lavaggio delle carni si sono dimostrate modestamente efficaci nell’annientare i microrganismi, dato che l’acqua non è capace di penetrare a sufficienza.

Difficoltà nella sterilizzazione di superfici contaminate

Per riesaminare i principi fondamentali, le superfici contaminate richiedono una sufficiente pulitura per garantire la rimozione di batteri. Un elemento interessante da notare è che i follicoli di pelo e piuma possono proteggere batteri, a causa della loro capacità di impedire l’accesso ai fluidi di pulizia, essendo troppo piccoli. Per superare la tensione capillare in un poro di dimensioni minuscole, l’impiego di acqua a pressioni estreme sarebbe necessario, il che tuttavia non è fattibile.

La questione della sopravvivenza delle cellule di E. coli O157:H7, rimossi dalle carcasse tramite lavaggi con prodotti disinfettanti, rimane insoluta. Gli intervalli temporali collegati alla decontaminazione delle carcasse appaiono eccessivamente brevi per raggiungere un importante livello di inattivazione diretta. L’obiettivo principale dei lavaggi di carcasse potrebbe quindi essere primariamente l’eliminazione fisica di microrganismi.

Decontaminazione termica vs. chimica

La distruzione di patogeni mediante la pastorizzazione, un metodo semplice e termico di decontaminazione, potrebbe mostrare una maggiore efficacia rispetto alla decontaminazione chimica. L’acqua riscaldata a temperature che raggiungono o superano i 82°C sembra dimostrare un’efficacia simile alla pastorizzazione a vapore. Questi processi di lavaggio sono generalmente condotti in tunnel, dove gli articoli sono portati attraverso da specifici dispositivi trasportatori per essere immersi o spruzzati con acqua calda o vapore.

Con l’incremento di temperatura, il livello microbico si riduce almeno di 3 cicli decimali. Il vapore o l’acqua calda sono comunemente impiegati in quasi tutti gli stadi della macellazione per minimizzare i patogeni sulla superficie delle carcasse.

Pastorizzazione a vapore: la soluzione alle contaminazioni batteriche

La pastorizzazione a vapore comprende il tragitto delle carcasse attraverso un tunnel di circa 12 metri, dove sono esposte a grandi quantità di vapore sulla loro superficie. Questo processo è efficace nell’uccidere un alto numero di batteri, limitando il rischio associato a enterobatteri pericolosi, come E. coli O157:H7 e Salmonella.

Dopo essere state accuratamente lavate, le carcasse sono essiccate usando una corrente d’aria pulita e purificata. Successivamente, si inizia una fase chiamata pasteurizzazione sotto pressione in cui le carcasse sono totalmente avvolte in un getto di vapore ad alta pressione dentro una cella specializzata per un periodo che oscilla tra 6 e 8 secondi. Questa operazione permette di raggiungere una temperatura di 82 °C. Il prossimo passo è il raffreddamento delle carcasse, che viene effettuato con acqua a una temperatura di 2-4 °C per un periodo tra 6 a 10 secondi. Questo procedimento riduce la temperatura superficiale fino a 20°C, preparando le carcasse per essere immagazzinate in condizioni di refrigerazione.

Possibili Contaminazioni e Soluzioni

È importante notare che la carne può inquinarsi durante le fasi di processo successive. A tale proposito, la pasteurizzazione utilizzando l’acqua calda e il vapore può essere adottata come una misura di decontaminazione durante la fase di rifilatura e di taglio della carne. Però, occorre fare attenzione poiché la pasteurizzazione può cambiare il colore della carne, compromettendo l’attrattiva del prodotto finito.

L’Approccio Vapore-Vuoto

L’approccio vapore-vuoto è stato progettato per trarre vantaggio dall’azione sinergica di acqua calda, vapore e rimozione fisica dei batteri e altri contaminanti mediante aspirazione. Di recente, nelle strutture di produzione di carni bovine, sono stati sviluppati dispositivi per eliminare lo sporco superficiale che sfruttano esclusivamente il vapore. In comparazione con altre tecniche che si basano sull’uso di calore umido, il sistema vapore-vuoto ha dimostrato una grande variabilità nella diminuzione dei patogeni.

Questa variabilità può essere attribuita alle molteplici passate della lancia di vapore sulla superficie della carne contaminata da batteri che si sono probabilmente infiltrati all’interno, rendendone difficile l’eliminazione durante l’utilizzo del sistema vapore-vuoto. Diverse ricerche hanno evidenziato che, nel rimuovere la contaminazione batterica dalle carcasse bovine, un impianto vapore-vuoto commerciale è più efficace rispetto alla rifilatura tramite coltello.

Alcuni studi hanno rivelato che il sistema vapore-vuoto può permettere una riduzione di 5 log per ciclo (100000 volte) di E. coli O157:H7 presente su superfici di manzo inoculate

La Sicurezza dell’Uso del Vapore a Basse Temperature

Il ricorso al vapore a bassa temperatura permette di non eccedere nel riscaldamento delle superfici di carne e pollame. L’efficacia di questo sistema può essere accresciuta eliminando l’aria che potrebbe ritardare il riscaldamento del vapore sulla superficie delle carcasse.

Utilizzando le alte pressioni idrostatiche per la decontaminazione, i tagli di carne possono essere posti (nelle confezioni flessibili sigillate) all’interno di un cilindro d’acciaio pieno di acqua. Lì, si genera una pressione elevata (misure in MPa). A seguire, rapidi incrementi e decrementi della pressione conseguono la distruzione dei batteri.

L’Irradiazione come Metodi di Pastorizzazione a Freddo

L’irradiazione, a volte chiamata “pastorizzazione a freddo”, è un efficace metodo per diminuire la presenza di microrganismi. In effetti, può rimuovere un’ampia quantità di essi efficacemente.

Il cetilpiridinio cloruro (CPC) — un composto sicuro, utilizzato da oltre tre decenni per l’igiene orale — è efficace per ridurre la Salmonella. È stato applicato con successo nei trattamenti contro i patogeni delle carcasse di pollame, prevenendo l’adesione batterica e diminuendo la contaminazione incrociata, senza modificare l’aspetto delle carni trattate. Un’altra tecnica possibile per diminuire i microorganismi sulle superfici delle carcasse è l’elettrostimolazione.

La Proteina Naturale: Lattoferrina Attivata

La lattoferrina attivata (ALF, Activated lactoferriri), una proteina naturale con proprietà antimicrobiche, è stata approvata dall’USDA nel 2002 per l’uso su carni fresche di manzo. Successivamente, è stato concesso un ulteriore consenso per l’utilizzo come coadiuvante tecnologico nei processi di risciacquo delle carcasse. Pertanto, tale composto può essere utilizzato per il trattamento delle carcasse senza la necessità di etichettatura. Il metodo approvato dall’ente statunitense prevede la dispersione elettrostatica di una formula brevettata di lattoferrina sulla carcassa, seguita da un risciacquo con acqua potabile, al fine di rimuovere eventuali residui e garantire la sicurezza alimentare del prodotto.

La contaminazione batterica superficiale può essere efficacemente eliminata attraverso un processo specifico. Quest’ultimo si rivela particolarmente potente contro batteri come E. coli O157:H7, L. monocytogenes, e Salmonella spp. L’ALF ha la capacità di inibire lo sviluppo di un ampio raggio di batteri che comprende circa una trentina di diverse specie.

Lattotransferrina e la Sua Versione Commerciale

La FDA ha riconosciuto la versione commerciale dell’ALF, una derivazione dal latte scremato o dal siero di latte, come un elemento universalmente sicuro per la salute (GRAS). Tuttavia, il processo di estrazione della lattotransferrina dal latte può portare ad alterazioni molecolari. Queste possono essere causate da cambiamenti di pH, esposizione al calore, proteolisi e squilibri ionici. Tali alterazioni hanno il potenziale di compromettere la sua potenza antimicrobica.

Una forma stabilizzata della proteina, che conserva tutte le sue proprietà antimicrobiche, è ottenibile grazie ad una tecnologia brevettata. Questa versione “attivata” della lattotransferrina mostra un’elevata efficacia nell’ingerenza tra le cellule batteriche e le superfici su cui si depositano, come i tessuti della carne.

L’affinità tra la Lattotransferrina Attiva e le Cellule Batteriche

Grazie alla sua forte affinità con le cellule batteriche, l’ALF riesce a impedire l’adesione di queste ultime a varie superfici. Ciò complica notevolmente la rimozione delle cellule, facilitando al contempo la loro proliferazione e crescita durante la conservazione. Tuttavia, l’ALF attiva riesce a legarsi ai tessuti, come il collagene, in maniera più stabile rispetto alle cellule batteriche, le quali possono così essere estratte più facilmente.

Applicando elettrostaticamente la lattotransferrina attiva, le cellule batteriche vengono prevenute dall’adesione a nuove superfici o staccate da quelle a cui erano già associate. La fase successiva di lavaggio permette una pulizia più accurata e completa dei batteri. La distruzione dei batteri, soprattutto di quelli Gram-negativi, si verifica attraverso il danno alla membrana, che è causato dal legame dell’ALF con le proteine della membrana stessa.

L’Attacco Mortale alle Cellule Batteriche

L’ALF mostra un’azione devastante e letale contro i batteri che potrebbero contaminare la carne, proteggendola così da potenziali patogeni.

L’ALF è un potente strumento nel miglioramento della sanitizzazione dei dispositivi e nel processamento del bestiame. Grazie alla sua abilità nel provocare la separazione dei batteri come il L. monocytogenes dal acciaio inossidabile, l’ALF può efficacemente aiutare in questo compito. Anche se un’investigazione completa su questo settore non è stata ancora portata a termine, emergono indicazioni che l’lattoferrina attivata potrebbe mostrarsi utile anche nella pulizia dei dispositivi.

Influenza della lattoferrina attivata sulla crescita batterica e virale

L’abilità della lattoferrina attivata di connettersi alle superfici cellulari potrebbe gettare luce sulla sua funzione antivirale. Nel momento in cui la proteina si aderisce alle cellule eucariote, questa previene l’attacco di virus alle superfici cellulari e, conseguentemente, la diffusione dell’infezione. La più accreditata ipotesi sulla capacità di questa proteina di rallentare la crescita delle cellule batteriche riguarda la sua capacità di catturare il ferro, un elemento vitale per le cellule. Questa efficacia nell’ostacolare lo sviluppo batterico persiste anche in ambienti ad alta concentrazione di ferro, come ad esempio nelle carni.