Antimikrobielle Konservierungsmittel sind vielfältiger Natur; Aufgrund ihrer molekularen Struktur können sie grob in anorganische und organische Kategorien eingeteilt werden.
Anorganische antimikrobielle Konservierungsmittel
Aufgrund ihrer Wirkmechanismen können anorganische antimikrobielle Konservierungsmittel weiter in oxidative und reduktive Typen unterteilt werden. Reduktive antimikrobielle Mittel entfalten ihre bakterizide und bleichende Wirkung durch ihre reduzierenden Fähigkeiten. -Beispiele hierfür sind schweflige Säure und ihre Salze, die hauptsächlich als Bleichmittel verwendet werden. Oxidative antimikrobielle Wirkstoffe hingegen erzielen ihre bakterizide Wirkung durch ihre oxidierende Wirkung. Obwohl diese Wirkstoffe hochwirksam sind, neigen sie dazu, chemisch instabil zu sein, neigen zur Zersetzung und haben eine begrenzte Wirkungsdauer; außerdem verströmen sie häufig einen deutlichen, unangenehmen Geruch. Daher werden sie überwiegend zur Desinfektion und Sterilisation von Geräten, Behältern, Halbzeugen und Prozesswasser eingesetzt; Diese Kategorie umfasst hauptsächlich chlor-basierte Zubereitungen und Peroxide.
Hypochlorite
Hypochlorite sind traditionelle Bleichmittel, bei denen die „Aktivchlor“-Komponente eine starke bakterizide Wirkung aufweist. Chlor dringt in das Innere mikrobieller Zellen ein, zerstört zelluläre Enzymproteine oder hemmt Enzyme, die gegenüber Oxidation empfindlich sind, was zum Absterben von Mikroben führt. Hypochlorite sind wirksam bei der Vernichtung eines breiten Spektrums von Mikroorganismen, darunter vegetative Bakterienzellen, Bakteriensporen, Viren, Hefen und Schimmelpilze. Ihre bakterizide Wirksamkeit wird unter Bedingungen mit erhöhten Temperaturen, hohen Konzentrationen, längeren Kontaktzeiten und niedrigen pH-Werten deutlich verstärkt.
Chloramine
Chloramine sind wirksame antimikrobielle Wirkstoffe, die sich durch ihre milden oxidierenden Eigenschaften auszeichnen. In Papierherstellungsanlagen werden Chloramine typischerweise durch direktes Mischen von Ammoniumsulfat mit einer Bleichlauge (mit 18–20 g/l aktivem Chlor) erzeugt. Die spezifischen Produkte dieser Reaktion variieren je nach pH-Wert der Lösung: Bei einem pH-Wert von 5 ergibt die Reaktion NHCl₂; Bei einem pH-Wert von 7 oder höher ergibt die Reaktion NH₂Cl. Bei der Zugabe zu Papierzellstoff beträgt die empfohlene Dosierung von Chloramin 0,03 % bis 0,05 % des Zellstoffgewichts; Bei Anwendung auf „Weißwasser“ (recyceltes Prozesswasser) beträgt die empfohlene Konzentration 3–5 mg/L. Sowohl die Herstellung als auch die Anwendung von Chloraminen sollten unter alkalischen oder schwach alkalischen Bedingungen erfolgen; Umgekehrt beeinträchtigen zu hohe pH-Werte ihre bakterizide Wirksamkeit. Zu den Hauptvorteilen der Verwendung von Chloraminen gehören ihre geringen Kosten und ihre hohe Wirksamkeit; Zu ihren Nachteilen gehört jedoch ein starker, stechender Geruch, der sich negativ auf die Betriebsumgebung auswirkt und ein potenzielles Risiko für die menschliche Gesundheit darstellt. Um die Entwicklung bakterieller Resistenzen einzudämmen, hat sich der abwechselnde Einsatz von Chloraminen mit Kupfersulfat -im Einklang mit dem Reinigungsplan der Einrichtung- als äußerst wirksame Strategie erwiesen.
Organische Biozide und Konservierungsmittel
Organische Biozide und Konservierungsmittel bieten zahlreiche Vorteile, darunter hohe Effizienz, geringe Toxizität und ausgezeichnete biologische Abbaubarkeit; Daher werden sie häufig in der Papierherstellungsindustrie eingesetzt. Derzeit werden in diesem Sektor hauptsächlich Organoschwefelverbindungen, Organobromverbindungen und stickstoff-schwefel-haltige heterozyklische Verbindungen eingesetzt.
Im Inland widmen sich zahlreiche Unternehmen der Forschung und dem Vertrieb dieser Biozide, wobei die Aktivitäten vor allem in Ostchina (z. B. Nanjing Gutian) und Südchina (z. B. Guangzhou Guyi) zu finden sind.
Organoschwefelverbindungen
Ein repräsentatives Produkt in dieser Kategorie ist Methylenbisthiocyanat (abgekürzt als MBT). MBT verfügt über ein breites Spektrum an biozider Wirkung und zeigt eine erhebliche Abtötungswirkung gegen Bakterien, Pilze und Algen; Es eignet sich daher zur Konservierung sowohl von Papierzellstoff als auch von Papierbeschichtungen. In der praktischen Anwendung wird MBT typischerweise durch Mischen mit Lösungsmitteln und synergistischen Wirkstoffen zu einer 10-prozentigen (Gewichts-)Lösung formuliert. Bei Zugabe in einer Dosierung von 7,5 mg/L kann innerhalb von 30 Minuten eine Sterilisationsrate von über 99,8 % erreicht werden. Dieses Mittel ist für den Einsatz in Systemen mit einem pH-Wert unter 11 geeignet. Ein weiteres häufig verwendetes Organoschwefel-Biozid ist Benzothiazol-3-on. Dieses Konservierungsmittel weist eine sehr geringe Toxizität für Menschen und andere Tiere auf; Bereits eine Zugabe von 45–170 Gramm pro Tonne Papier reicht aus, um den Verderb der Papiermasse wirksam zu verhindern. Bei der Konservierung von Papierbeschichtungen liegt die empfohlene Dosierung zwischen 0,015 % und 0,03 % des Gesamtbeschichtungsgewichts.
Organische Bromverbindungen
2,2-Dibrom-2-cyanoacetamid ist ein typisches Beispiel für ein Organobrom-Biozid. Es hat sowohl eine abtötende als auch eine hemmende Wirkung gegen Bakterien und Schimmelpilze und ist daher für die Konservierung von Papierbeschichtungen und Zellstoff geeignet. Diese Verbindung ist sehr anfällig für Zersetzung, wobei ihre Abbaurate mit zunehmendem pH-Wert und steigender Temperatur zunimmt. Während es beispielsweise bei 25 Grad und einem pH-Wert von 6,0 155 Stunden lang stabil bleibt, zersetzt es sich bei einem pH-Wert von 9,7 innerhalb von nur 6 Minuten vollständig. Daher eignet es sich am besten für den Einsatz in leicht sauren bis neutralen Systemen.
Heterocyclische Verbindungen
Ein Beispiel für diese Klasse ist 1,3,5-Tris(hydroxyethyl)hexahydro-s-triazin. Diese Verbindung zeigt starke abtötende und hemmende Wirkungen gegen verschiedene Mikroorganismen, darunter *Aerobacter*, *Pseudomonas aeruginosa*, *Bacillus* und *Escherichia coli*. Es wird hauptsächlich zur Konservierung von Papierbeschichtungen verwendet, kann aber auch zur Konservierung von Papierzellstoff eingesetzt werden; Insbesondere ist es über einen weiten pH-Bereich wirksam und behält seine Stabilität auch in stark alkalischen Systemen bei.. 1,2-Benzisothiazolin-3-on (abgekürzt als BTT) ist wirksam gegen eine Vielzahl von Mikroorganismen, darunter Bakterien, Schimmelpilze, Hefen und sulfatreduzierende Bakterien-; Es zeigt eine besonders hohe bakterizide Wirksamkeit gegen gramnegative Bakterien. Es eignet sich als Konservierungsmittel in Farben und Schlämmen; Da es sowohl unter sauren als auch alkalischen Bedingungen stabil ist, kann es in einem breiten pH-Bereich eingesetzt werden. Eine kürzlich aufgetauchte Klasse von Bioziden auf Isothiazolinon---Basis (auch bekannt als Kathon), die hauptsächlich aus 5-Chlor-2-methyl-4-isothiazolin-3-on (CMI) und 2-Methyl-4-isothiazolin-3-on (MI) besteht, weist eine hervorragende antimikrobielle Aktivität gegen verschiedene Bakterien, Schimmelpilze, Hefen und Algen auf. Die hohe Effizienz, das breite Wirkungsspektrum und die Umweltfreundlichkeit dieser Klasse bakterizider Konservierungsmittel sind weltweit weithin anerkannt; Sie eignen sich zur mikrobiellen Kontrolle und Konservierung von Zellstoff, Siebwasser und Farben in einem geeigneten pH-Bereich von 4 bis 8.
