Настоящее изобретение относится к применению композиции и способа для количественного уменьшения содержания бактериальных спор в суспензии пульпы для изготовления бумаги, картона и т. п. в соответствии с вводными частями включенных независимых пунктов формулы изобретения.
Бактериальные клетки обычно содержатся в водных средах целлюлозных предприятий, а также бумагоделательных и картонажных предприятий. За ростом бактерий в процессе обычно следят и его ограничивают с помощью разных мер, например, путем загрузки биоцидов в процесс. Однако некоторые бактериальные клетки образуют эндоспоры, которые весьма устойчивы при типичных методиках разрушения бактерий, таких как нагрев, дезинфицирующие вещества, химические биоциды, обезвоживание, воздействие ультрафиолетового и ионизирующего излучения. Эндоспоры могут оставаться жизнеспособными, но покоящимися в течение длительных периодов времени, даже в течение лет, пока внешние условия не станут благоприятными, после чего происходит трансформация, т. е. прорастание бактериальных эндоспор.
Наличие эндоспор в конечном продукте из бумаги или картона может привести к затруднениям, в особенности если продукт предназначен для гигиенических целей, упаковки пищевых продуктов или напитков. Поэтому в производстве бумаги и картона проявляется интерес к уменьшению содержания не только бактериальных, но и покоящихся эндоспор.
Задачей настоящего изобретения является сведение к минимуму или, возможно, даже устранение недостатков, имеющихся в предшествующем уровне техники.
Другой задачей настоящего изобретения является разработка эффективного способа количественного уменьшения содержания микроорганизмов и/или бактериальных спор в водной среде целлюлозного предприятия, бумагоделательного предприятия или картонажного предприятия.
Другой задачей настоящего изобретения является получение эффективной композиции для стимулирования прорастания бактериальных эндоспор в водной среде целлюлозного предприятия, бумагоделательного предприятия или картонажного предприятия.
Эти задачи решены с помощью настоящего изобретения, обладающего характеристиками, приведенными ниже в характеризующих частях независимых пунктов формулы изобретения.
Некоторые предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Все описанные варианты осуществления и преимущества относятся ко всем объектам настоящего изобретения, т. е. применению и способу, если это применимо, даже если это не всегда явно указано.
Типичным применением композиции, которая содержит катионогенное поверхностно-активное вещество, включающее первичную или вторичную аммониевую головную группу и линейную незамещенную C12-алкильную хвостовую группу, предлагаемой в настоящем изобретении, является применение для стимулирования прорастания бактериальных эндоспор в суспензии пульпы для изготовления бумаги, картона и т. п.
Типичный способ, предлагаемый в настоящем изобретении, для количественного уменьшения содержания бактериальных спор в суспензии пульпы для изготовления бумаги, картона и т. п., включает
- получение водной суспензии пульпы,
- введение катионогенного поверхностно-активного вещества, включающего первичную или вторичную аммониевую головную группу и линейную незамещенную C12-алкильную хвостовую группу, в суспензию пульпы,
- введение катионогенного поверхностно-активного вещества во взаимодействие с возможными микроорганизмами, такими как бактерии, и/или бактериальные эндоспоры, в суспензии пульпы, и
- стимулирование прорастания эндоспор и/или разрушения микроорганизмов.
Согласно изобретению неожиданно было установлено, что катионогенное поверхностно-активное вещество, которое включает первичную или вторичную аммониевую головную группу и линейную незамещенную C12-алкильную хвостовую группу, в суспензии пульпы эффективно взаимодействует с покоящимися эндоспорами и стимулирует их прорастание в вегетативную форму. После прорастания микроорганизмы, такие как бактерии, содержатся в суспензии пульпы в вегетативной форме и их можно легко разрушить путем использования биоцидного агента, нагрева или самого катионогенного поверхностно-активного вещества. Неожиданно установлено, что катионогенное поверхностно-активное вещество может успешно взаимодействовать с покоящимися эндоспорами в сложной матрице суспензии пульпы, которая содержит различные мешающие вещества и твердые частицы, например, свободные катионы, минеральные частицы и волокна. Кроме того, катионогенное поверхностно-активное вещество также может взаимодействовать с вегетативными микроорганизмами и разрушать вегетативные микроорганизмы, такие как бактерии, содержащиеся в суспензии пульпы. Таким образом, настоящее изобретение позволяет изготовить гигиеническую бумагу или картон из содержащей споры суспензии пульпы, что было затруднительно или невозможно традиционными способами.
Настоящее изобретение включает получение водной суспензии пульпы, которая содержит лигноцеллюлозные волокна. Водная суспензия пульпы может содержать натуральные волокна, полученные с помощью механической варки и/или химической варки, например, крафт-варки, химической термомеханической варки. Суспензия пульпы может дополнительно или альтернативно содержать рециклированное волокно и/или брак процесса изготовления бумаги или картона. Волокна могут быть белеными или небелеными.
Настоящее изобретение пригодно для применения на целлюлозном предприятии, бумагоделательном предприятии или картонажном предприятии.
В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения катионогенное поверхностно-активное вещество представляет собой н-додециламин, соль додецилгуанидина или их смесь, более предпочтительно н-додециламин или соль додецилгуанидина, такую как додецилгуанидингидрохлорид или додецилгуанидинацетат. Еще более предпочтительно, если катионогенное поверхностно-активным веществом может быть н-додециламин или додецилгуанидингидрохлорид.
Как отмечено выше, катионогенному поверхностно-активному веществу предоставляют возможность взаимодействовать с бактериальными эндоспорами и необязательно также с возможными микроорганизмами, такими как бактерии, в суспензии пульпы. Катионогенное поверхностно-активное вещество стимулирует прорастание бактериальных эндоспор. Затем проросшие эндоспоры могут разрушаться свободным неизрасходованным катионогенным поверхностно-активным веществом, дополнительным окисляющим биоцидом или с помощью нагрева. Суспензия пульпы нагревается, например, когда волокнистое полотно, образуемое из суспензии пульпы, сушат в сушильной секции бумагоделательной или картонажной машины. Кроме того, катионогенное поверхностно-активное вещество может непосредственно взаимодействовать с микроорганизмами, такими как вегетативные бактерии, и разрушать их.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения композиция может содержать
- по меньшей мере 10 мас.% катионогенного поверхностно-активного вещества, включающего первичную или вторичную аммониевую головную группу и линейную незамещенную C12-алкильную хвостовую группу,
- органический растворитель, который включает по меньшей мере одну группу OH, и
- необязательно воду.
Композиция может содержать 10-60 мас.%, предпочтительно 20-47 мас.%, более предпочтительно 25-45 мас.% катионогенного поверхностно-активного вещества, предпочтительно н-додециламин, соль додецилгуанидина или их смесь, более предпочтительно н-додециламин или соль додецилгуанидина, такую как додецилгуанидингидрохлорид или додецилгуанидинацетат, предпочтительно додецилгуанидингидрохлорид. Предпочтительно, если композиция содержит как можно большее количество катионогенного поверхностно-активного вещества с учетом его растворимости и с исключением разделения фаз.
Композиция может содержать органический растворитель, который включает по меньшей мере одну группу OH, для обеспечения растворимости катионогенного поверхностно-активного вещества. Органическим растворителем может быть любой органический растворитель, включающий по меньшей мере одну группу OH, но предпочтительно, если органический растворитель выбран из группы, включающей гликоли или спирты, и еще более предпочтительно, если органический растворитель выбран из группы, включающей этанол, изопропиловый спирт и дипропиленгликоль. В одном предпочтительном варианте осуществления органическим растворителем является дипропиленгликоль, который благоприятен для применения в промышленности вследствие его низкой огнеопасности. Дипропиленгликоль в настоящем изобретении означает смесь изомеров оксибиспропанола. Органический растворитель в цело улучшает стабильность и перекачиваемость композиции. Кроме того, при необходимости композиция может содержать дополнительный стабилизатор.
Композиция может содержать 10-90 мас.%, предпочтительно 10-60 мас.%, более предпочтительно 10-50 мас.%, еще более предпочтительно 20-47 мас.%, иногда еще более предпочтительно 25-45 мас.% органического растворителя. Отношение количества катионогенного поверхностно-активного вещества к количеству органического растворителя в композиции может составлять от 10:90 до 60:40. В одном предпочтительном варианте осуществления отношение количества катионогенного поверхностно-активного вещества к количеству органического растворителя может составлять примерно 1:1.
В одном предпочтительном варианте осуществления композиция в дополнение к катионогенному поверхностно-активному веществу и органическому растворителю содержит воду, а также необязательный биоцидный агент, как это описано ниже. Воду используют для дополнения полного количества композиции в разных составах до 100 мас.%.
В некоторых вариантах осуществления растворимость катионогенного поверхностно-активного вещества можно улучшить путем добавления кислоты, такой как хлористоводородная кислота.
Композиция может дополнительно содержать биоцидный агент, такой как растворимый в воде биоцид. Биоцидным агентом может быть неокисляющий биоцид. В типичном варианте осуществления неокисляющие биоциды могут включать глутаровый альдегид, 2,2-дибром-3-нитрилопропионамид (DBNPA), 2-бром-2-нитропропан-1,3-диол (бронопол), карбаматы, 5-хлор-2-метил-4-изотиазолин-3-он (CMIT), 2-метил-4-изотиазолин-3-он (MIT), 1,2-дибром-2,4-дицианобутан, бис(трихлорметил)сульфон, 2-бром-2-нитростирол, 4,5-дихлор-1,2-дитиол-3-он, 2-н-октил-4-изотиазолин-3-он, 1,2-бензизотиазолин-3-он, орто-фталевый альдегид, четвертичные аммониевые соединения (="кваты"), такие как н-алкилдиметилбензиламмонийхлорид, дидецилдиметиламмонийхлорид (DDAC) или алкенилдиметилэтиламмонийхлорид, другие гуанидины кроме солей додецилгуанидина, бигуанидины, пиритионы, 3-йодпропинил-N-бутилкарбамат, соли фосфония, такие как тетракисгидроксиметилфосфоний сульфат (THPS), дазомет, 2-(тиоцианометилтио)бензотиазол, метиленбистиоцианат (MBT), и любые их комбинации. Предпочтительно, если неокисляющие биоциды выбраны из группы, включающей 5-хлор-2-метил-4-изотиазолин-3-он (CMIT) и 2-метил-4-изотиазолин-3-он (MIT). Композиция может содержать 0,01-20 мас.%, предпочтительно 1-20 мас.%, более предпочтительно 5-15 мас.%, еще более предпочтительно 7-10 мас.% биоцидного агента. Биоцидный агент улучшает противомикробное воздействие композиции путем замедления метаболизма вегетативных микроорганизмов и проросших эндоспор.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения окисляющий биоцид добавляют к суспензии пульпы, предпочтительно после введения композиции, содержащей катионогенное поверхностно-активное вещество, после положения введения композиции. Таким образом, добавление окисляющего биоцида обеспечивает эффективную последующую обработку после добавления композиции, содержащей катионогенное поверхностно-активное вещество. Окисляющий биоцид быстро разрушает возможные вегетативные микроорганизмы, такие как бактерии, содержащиеся после стимулированного прорастания и/или оставшиеся в суспензии пульпы после обработки композицией. Окисляющий биоцид также уменьшает опасность чрезмерного роста вегетативных микроорганизмов, который может произойти при некоторых условиях вследствие прорастания эндоспор. Композицию, содержащую катионогенное поверхностно-активное вещество, вводят в суспензию пульпы по меньшей мере за 15 мин, предпочтительно по меньшей мере за 30 мин, более предпочтительно по меньшей мере за 90 мин до введения окисляющего биоцида. Таким образом можно гарантировать достаточную продолжительность реакции с катионогенным поверхностно-активным веществом и покоящимися эндоспорами для прорастания в вегетативную форму.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения окисляющим биоцидом может быть окислитель, выбранный из группы, включающей хлор, гипохлориты щелочных и щелочноземельных металлов, гипохлористую кислоту, хлорированные изоцианураты, бром, гипобромиты щелочных и щелочноземельных металлов, гипобромистую кислоту, бром хлорид, диоксид хлора, озон, пероксид водорода, пероксисоединения, такие как надуксусная кислота, надмуравьиная кислота, перкарбонаты или персульфаты, галогенированные гидантоины, например, моногалогендиметилгидантоины, такие как монохлордиметилгидантоин, или дигалогендиметилгидантоины, такие как хлорбромдиметилгидантоин, монохлорамины, монобромамины, дигалогенамины, тригалогенамины, или любые их комбинации. Гипохлориты щелочных и щелочноземельных металлов, такие как гипохлорит натрия, являются предпочтительными. Окисляющий биоцид вводят в суспензию пульпы в количестве, равном 1-30 част./млн, предпочтительно 5-20 част./млн, более предпочтительно 7-10 част./млн в пересчете на полный активный хлор или надкарбоновую кислоту.
Композицию, содержащую катионогенное поверхностно-активное вещество можно вводить в виде одиночной дозы, в виде постоянного потока или периодически в виде отдельных доз, вводимых через заранее заданные промежутки времени. В одном варианте осуществления композицию, содержащую катионогенное поверхностно-активное вещество, вводят в суспензию пульпы непрерывно. Введение в виде одиночной дозы или периодическое введение можно проводить в момент изменения процесса, такого как запуск машины после остановки производства на целлюлозном предприятии или бумагоделательном предприятии, или картонажном предприятии. Введение в виде одиночной дозы также можно использовать, если известно или предполагается, что сырье может быть загрязнено покоящимися эндоспорами. В этом случае сырье можно обработать композицией до ее введения в процесс производства бумаги или картона.
В одном предпочтительном варианте осуществления композицию, содержащую катионогенное поверхностно-активное вещество вводят в суспензию пульпы, обладающую концентрацией, равной 1-10 мас.%, предпочтительно 3-10 мас.%, более предпочтительно 3-7 мас.%. Другими словами композицию предпочтительно вводят в так называемую густую массу.
Композицию, содержащую катионогенное поверхностно-активное вещество, обычно можно вводить по меньшей мере в одно из положений процесса, выбранное из группы, включающей башню для хранения пульпы и/или брака, загуститель пульпы, разрыватель пульпы и/или брака. Точное положение зависит, в частности, от того, проводят ли введение на целлюлозном предприятии или картонажном/бумагоделательном предприятии. Предпочтительно, если композицию вводят в процесс заблаговременно, чтобы обеспечить достаточно времени для взаимодействия между катионогенным поверхностно-активным веществом композиции и покоящимися эндоспорами. Например, композицию можно вводить в циркуляционный трубопровод, по которому загружаемую густую суспензию пульпы, содержащую брак и обладающую концентрацией, равной ≥ 3%, подают в башню для хранения брака. При такой методике длительность взаимодействия увеличивается, даже до нескольких часов.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения композицию, содержащую катионогенное поверхностно-активное вещество, вводят в количестве, которое обеспечивает отрицательное изменение содержания спор между впускным и выпускным каналами в выбранном положении процесса. Отрицательное изменение содержания спор означает, что содержание эндоспор, измеренное в суспензии пульпы во впускном канале в некотором положении процесса, больше, чем содержание эндоспор, измеренное в суспензии пульпы в выпускном канале в том же положении процесса, т. е. разность этих двух значений отрицательна. Композицию можно вводить в количестве, обеспечивающем дозу катионогенного поверхностно-активного вещества в суспензии пульпы в диапазоне от 1-1000 част./млн, предпочтительно 10-500 част./млн, более предпочтительно 50-200 част./млн в пересчете на активное катионогенное поверхностно-активное вещество.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения хелатный агент, такой как DTPA или EDTA, добавляют к суспензии пульпы не позднее введения катионогенного поверхностно-активного вещества. Хелатный агент взаимодействует с возможными катионами, содержащимися в суспензии пульпы, и таким образом подавляет их мешающее воздействие на взаимодействие между катионогенным поверхностно-активным веществом и кортексом эндоспоры. В другом варианте осуществления хелатный агент, такой как DTPA или EDTA, можно добавить в суспензию пульпы до введения катионогенного поверхностно-активного вещества, чтобы гарантировать эффективное взаимодействие между хелатным агентом и катионогенным поверхностно-активным веществом. Хелатный агент можно добавить в суспензию пульпы в количестве, равном 1-100 част./млн, предпочтительно 10-50 част./млн, более предпочтительно 15-25 част./млн в пересчете на активный агент. Предпочтительно, если хелатный агент выбран из группы, включающей EDTA или DTPA. Применение хелатного агента особенно полезно, когда концентрация катионов в суспензии пульпы равна не менее 5 част./млн. Применение хелатных агентов особенно полезно, когда суспензия пульпы содержит катионы Fe3+ или Cu2+. Обычно применение хелатных агентов предпочтительно, когда суспензия пульпы содержит рециклированное волокно.
Температура волокнистой суспензии пульпы во время введения композиции, содержащей катионогенное поверхностно-активное вещество, может быть не ниже +30°C, предпочтительно +40 - +70°C. Установлено, что повышенная температура суспензии пульпы усиливает эффект прорастания, обеспечиваемый катионогенным поверхностно-активным веществом.
Значение pH суспензии пульпы предпочтительно находится в диапазоне 4-12, чтобы гарантировать оптимальное взаимодействие с катионогенным поверхностно-активным веществом и микроорганизмами и/или бактериальными эндоспорами.
Суспензию пульпы, обработанную композицией, содержащей катионогенное поверхностно-активное вещество, можно сформовать в волокнистое полотно бумаги, картона или тонкой бумаги и высушить. Способ, предлагаемый в настоящем изобретении, позволяет, например, изготовить картон, в котором содержание микроорганизмов, т. е. содержание меньше примерно 2500 КОЕ/г, предпочтительно меньше примерно 2000 КОЕ/г, более предпочтительно меньше примерно 1500 КОЕ/г, еще более предпочтительно меньше примерно 1000 КОЕ/г или более предпочтительно меньше примерно 500 КОЕ/г, или наиболее предпочтительно меньше примерно 250 КОЕ/г.
Экспериментальный раздел
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения подробнее описаны в следующих неограничивающих примерах.
Пример 1
Это боковое проточное исследование на месте проводили на щелочной картоноделательной машине, на которой изготавливается 3-слойный пищевой упаковочный картон, для исследования эффективности композиции 1-1, предлагаемой в настоящем изобретении и содержащей катионогенное поверхностно-активное вещество, для борьбы со всеми аэробными микроорганизмами и аэробными спорами в башне для хранения брака (концентрация 3,5%, pH 7,2, окислительно-восстановительный потенциал, ORP, +158 мВ). Катионогенное поверхностно-активное вещество вводили (длительность взаимодействия 90 мин, 180 об/мин) в виде 150 част./млн додециламина в образец брака, в котором затем во внешней лаборатории определяли полное содержание аэробных бактерий и аэробных спор (посев на агар в чашках Петри, +45°C/+37°C, инкубация в течение 2 дней). До определения содержания бактериальных спор образцы пастеризовали при +80°C в течение 20 мин. Результаты приведены на фиг. 1. В левом столбце представлен эталонный образец брака без добавления биоцида, в правом столбце представлен образец брака с введением композиции 1-1.
На фиг. 1 показано, что необработанный брак (концентрация 3,5%, pH 7,2, ORP +158 мВ) содержал много аэробных бактерий, 14000000 КОЕ/мл, а также аэробных спор, 300 КОЕ/мл. Применение композиции 1-1, предлагаемой в настоящем изобретении, приводило к заметному уменьшению полного содержания аэробных бактерий от 14000000 КОЕ/мл до 200 КОЕ/мл и аэробных спор от 300 КОЕ/мл до 40 КОЕ/мл. Таким образом, полученные результаты показывают, что композиция 1-1 может эффективно гигиенизировать брак при использовании экономически подходящих доз. В конечном счете такая гигиенизирующая обработка брака позволяет на картонажных предприятиях по производству упаковки для пищевых продуктов изготавливать самые гигиеничные марки картона с максимальным содержанием бактерий, равным 250 КОЕ на 1 г сухого готового картона.
Пример 2
Это боковое проточное исследование на месте проводили на щелочной картоноделательной машине, на которой изготавливается 3-слойный пищевой упаковочный картон, для исследования эффективности композиции 1-2, предлагаемой в настоящем изобретении и содержащей катионогенное поверхностно-активное вещество, для борьбы со всеми аэробными микроорганизмами и аэробными спорами в поступающей механической пульпе (концентрация 5,4%, pH 6,5, ORP -190 мВ). Катионогенное поверхностно-активное вещество вводили (+48°C, 75 мин, 180 об/мин) в виде 150 част./млн додециламина в образец пульпы. Полное содержание аэробных бактерий и аэробных спор определяли во внешней лаборатории (посев на агар в чашках Петри, +45°C/+37°C, инкубация в течение 2 дней). До определения содержания бактериальных спор образцы пастеризовали при +80°C в течение 20 мин. Результаты приведены на фиг. 2. В левом столбце представлен эталонный образец пульпы без добавления биоцида, в правом столбце представлен образец пульпы с введением композиции 1-2.
На фиг. 2 показано, что необработанная поступающая пульпа (концентрация 5,4%, pH 6,5, ORP -190 мВ) содержала много аэробных бактерий, 1000000 КОЕ/мл, но не содержала споры, <10 КОЕ/мл. После введения композиции 1-2 все аэробные бактерии эффективно уничтожались, поскольку их содержание уменьшалось от 1000000 КОЕ/мл до 200 КОЕ/мл. Таким образом, полученные результаты показывают, что композиция 1-2 может эффективно гигиенизировать пульпу, несмотря на высокое содержание волокна (концентрация 5,4%) и низкий ORP (-190 мВ), при использовании экономически подходящих доз. В конечном счете гигиенизация пульпы позволяет на картонажных предприятиях по производству упаковки для пищевых продуктов изготавливать самые гигиеничные марки картона, в которых максимальное содержание бактерий, равно 250 КОЕ на 1 г сухого готового картона.
Пример 3
Это боковое проточное исследование на месте проводили на щелочной картоноделательной машине, на которой изготавливается 3-слойный пищевой упаковочный картон, для исследования эффективности способа, предлагаемого в настоящем изобретении, для борьбы со всеми аэробными микроорганизмами и аэробными спорами в башне для хранения брака (концентрация 3,5%, pH 7,2, ORP +65 мВ). Катионогенное поверхностно-активное вещество, т. е. композицию 1-3, вводили (75 мин, 180 об/мин) в виде 150 част./млн додециламина в образец брака и затем подвергали последующей обработке (30 мин, 180 об/мин) гипохлоритом натрия (10 част./млн активного хлора) для усиления способности уничтожать вегетативные и проросшие клетки. Полное содержание аэробных бактерий и аэробных спор определяли во внешней лаборатории (посев на агар в чашках Петри, +45°C/+37°C, инкубация в течение 2 дней). До определения содержания бактериальных спор образцы пастеризовали при +80°C в течение 20 мин. Результаты приведены на фиг. 3. В левом столбце представлен эталонный образец брака без добавления биоцида, в среднем столбце представлен образец брака с введением композиции 1-3 и в правом столбце представлен образец брака с введением композиции 1-3 и гипохлорита натрия.
На фиг. 3 показано, что необработанный брак (концентрация 3,5%, pH 7,2, ORP +65 мВ) содержал много аэробных бактерий, 37000000 КОЕ/мл, и некоторое количество аэробных спор, 70 КОЕ/мл. Композиция 1-3 приводила к заметному уменьшению полного содержания аэробных бактерий от 37000000 КОЕ/мл до 1 600 КОЕ/мл и также проявляла спорицидную способность, поскольку содержание аэробных спор уменьшалось от 70 КОЕ/мл до 30 КОЕ/мл. Способность уничтожать бактерии и споры дополнительно усиливали путем проведения последующей обработки гипохлоритом натрия, 10 част./млн активного хлора. Микробиологическое качество брака значительно улучшалось; полное содержание аэробных бактерий уменьшалось от 37000000 КОЕ/мл до 400 КОЕ/мл и содержание аэробных спор от 70 КОЕ/мл до 10 КОЕ/мл. Таким образом, полученные результаты показывают, что способ, предлагаемый в настоящем изобретении, дает экономически подходящий раствор для гигиенизации брака, который в конечном счете позволяет на картонажных предприятиях по производству упаковки для пищевых продуктов изготавливать самые гигиеничные марки картона с максимальным содержанием бактерий, равным 250 КОЕ на 1 г сухого готового картона.
Пример 4 (эталонный)
Это лабораторное исследование проводили для изучения применимости гипохлорит натрия, для борьбы со всеми аэробными микроорганизмами и аэробными спорами в образце брака (концентрация 1,0%, pH 7,8, ORP +146 мВ), взятом из щелочной картоноделательной машины, на которой изготавливается 3-слойный пищевой упаковочный картон. Полное содержание аэробных бактерий и аэробных спор определяли во внешней лаборатории посевом на агар в чашках Петри (+45°C/+37°C, инкубация в течение 2 дней). До определения содержания бактериальных спор образцы пастеризовали при +80°C в течение 20 мин. Результаты приведены на фиг. 4. В левом столбце представлен эталонный образец брака без добавления биоцида при длительности взаимодействия, составляющей 1 день, в правом столбце представлен образец брака с введением гипохлоритом натрия при длительности взаимодействия, составляющей 1 день.
На фиг. 4 показано, что необработанный брак (концентрация 1,0%, pH 7,8, ORP +146 мВ) содержал много аэробных бактерий, 650000 КОЕ/мл и некоторое количество аэробных спор, 70 КОЕ/мл. Обработка гипохлоритом натрия, 10 част./млн активного хлора приводила лишь к незначительному уничтожению, поскольку полное содержание аэробных бактерий оставалось большим, 390000 КОЕ/мл, несмотря на обработку хлором. Аналогичным образом, обработка гипохлоритом натрия, 10 част./млн активного хлора, была неэффективной для уничтожения зрелых спор, поскольку содержание аэробных спор оставалось близким к исходному, равному 60 КОЕ/мл. Таким образом, полученные результаты показывают, что только гипохлорит натрия, 10 част./млн активного хлора, нельзя использовать для эффективной гигиенизации брака.
Пример 5
Это исследование проводили на экспериментальной бумагоделательной машине, на которой изготавливается 1-слойная бумага. Задачей исследования являлась проверка эффективности настоящего изобретения для обеспечения малого содержания аэробных бактерий и аэробных бактериальных спор в готовом сухом бумажном продукте. Использовали композицию 1-5, содержащую 40 мас.% додециламина, 40 мас.% дипропиленгликоля и 20 мас.% воды, соответствующую настоящему изобретению. Ее вводили по 100, 150 или 300 мг/л в суспензию пульпы, обладающую концентрацией, равной 2,25%. Суспензию пульпы перемешивали со скоростью 120 об/мин в течение 30 мин при +40°C. Суспензию пульпы получали из партии аутентичного картона для складных коробок, со средним содержанием спор, равным 7000 КОЕ/г в пересчете на сухой картон. Все суспензии пульпы из экспериментальной бумагоделательной машины также подвергали последующей обработке (5 мин, 120 об/мин) глутаровым альдегидом (доза: 50 част./млн в пересчете на активный агент) для обеспечения борьбы с вегетативными бактериальными клетками в экспериментальной машине. Полное содержание аэробных бактерий (без пастеризации) и аэробных спор (со стадией пастеризации при +82°C в течение 10 мин) определяли в готовом сухом бумажном продукте в соответствии со стандартом ISO 8784-1 микробиологического исследования бумаги и картона.
На фиг. 5, а также в таблице 1 приведены результаты микробиологического исследования образцов сухой бумаги, которые изготавливали на экспериментальной бумагоделательной машине с использованием разных доз композиции 1-5 в суспензии пульпы.
Таблица 1: Результаты примера 5.
Доза: 100 мг/л композиции 1-5
Доза: 150 мг/л композиции 1-5
Доза: 300 мг/л композиции 1-5
На фиг. 5 и в таблице 1 показано, что эталонная бумага содержала большое количество аэробных бактерий (1973 КОЕ/г) и аэробных бактериальных спор (1423 КОЕ/г). Это показывает, что зараженное сырье с большим начальным содержанием эндоспор приводило к последующему заражению полученной бумаги. Обработка только биоцидом глутаровым альдегидом не приводила к уменьшению заражения спорами полученной бумаги.
Применение композиции 1-5, предлагаемой в настоящем изобретении, приводит к заметному уменьшению содержания эндоспор в готовой бумаге при всех использованным для исследования дозах. Способ, предлагаемый в настоящем изобретении, характеризуется спорицидной способностью, приводящей к уменьшению содержания спор от 1423 КОЕ/г (эталон) до 414 КОЕ/г (обработка с помощью 100 мг/л) или до 20 КОЕ/г (обработка с помощью 150 мг/л), или до 18 КОЕ/г (обработка с помощью 300 мг/л). Аналогичным образом, полное содержание аэробных бактерий в сухой бумаге было намного сниженным. Таким образом, полученные результаты показывают, что настоящее изобретение относится к раствору, подходящему для гигиенизации готового бумажного продукта при использовании разумных доз, который в конечном счете позволяет на бумагоделательных и картонажных предприятиях по производству упаковки для пищевых продуктов изготавливать самые гигиеничные марки с максимальным содержанием бактерий, равным 250 КОЕ на 1 г сухой готовой бумаги или картона.
Пример 6
Это лабораторное исследование проводили для сопоставления биоцидной эффективности трех исследуемых продуктов, а именно, обычной биоцидной композиции R, содержавшей глутаровый альдегид (эталон), и композиций 1-6 и 2-6, которые содержали катионогенное поверхностно-активное вещество, включающее первичную аммониевую головную группу и линейную незамещенную C12-алкильную хвостовую группу, и катионогенное поверхностно-активное вещество, включающее вторичную аммониевую головную группу и линейную незамещенную C12-алкильную хвостовую группу. Композиция R содержала 50 мас.% глутарового альдегида. Композиция 1-6 содержала 40 мас.% додециламина, 40 мас.% дипропиленгликоля и 20 мас.% воды. Композиция 2-6 содержала 35 мас.% додецилгуанидингидрохлорида и 65 мас.% дипропиленгликоля.
Для продуктов исследовали полное содержание аэробных бактерий и аэробных спор в аутентичной технологической воде, взятой из бумагоделательной машины, изготавливающей пищевой упаковочный картон. В момент отбора проб из процесса аутентичная технологическая вода содержала большие количества аэробных бактерий, >100000 КОЕ/мл, но очень мало аэробных спор, <100 КОЕ/мл. Чтобы лучше оценить эффективность продукта для борьбы с аэробными спорами, в технологическую воду дополнительно добавляли споры до содержания аэробных спор, равного примерно 100000 КОЕ/мл. Этот раствор спор для прибавления готовили следующим образом: Аутентичные спорообразующие бактерии, выделенные из процесса изготовления бумаги, предварительно выращивали в течение 2 дней при +37°C в модифицированном питательном бульоне и затем зрелые споры собирали и промывали с использованием центрифугирования и холодной воды.
В начале исследования технологическую воду с добавлением спор разделяли на 8 отдельных образцов. Два образца обрабатывали композицией 1-6, два композицией 2-6 и два обычной композицией R. Композиции вводили в таком количестве, чтобы активное количество активного агента во всех образцах было одинаковым (90 мг/л). Кроме того, два образца хранили без изменения и использовали в качестве 0-эталонных образцов, без добавления какого-либо биоцида. Образцы держали при 45°C с перемешиванием при 180 об/мин в течение 50 мин, затем определяли полное содержание аэробных бактерий (непастеризованные образцы) и аэробных спор (посев на агар в чашках Петри, +37°C, инкубация в течение 2 дней). До определения содержания аэробных спор образцы пастеризовали при +82°C в течение 10 мин. Результаты приведены в виде средних значений для двух параллельных образцов на фиг. 6 и в таблице 2.
Таблица 2: Результаты примера 6.
Приведенные на фиг. 6 и в таблице 2 данные для 0-эталонного образца ясно показывают, что технологическая вода после добавления спор содержала большое количество аэробных бактерий, 379000 КОЕ/мл, и аэробных спор, 92000 КОЕ/мл. Композиция 1-6 приводила к эффективному уменьшению полного содержания аэробных бактерий от 379000 КОЕ/мл до 5050 КОЕ/мл и содержания аэробных спор от 92000 КОЕ/мл до 2500 КОЕ/мл. Композиция 2-6 приводила к эффективному уменьшению полного содержания аэробных бактерий от 379000 КОЕ/мл до 3300 КОЕ/мл и содержания аэробных спор от 92000 КОЕ/мл до 760 КОЕ/мл. Видно, что композиции 1-6 и 2-6 неожиданно оказались эффективными для уменьшения полного содержания аэробных бактерий, а также аэробных спор. Напротив, эталонная композиция R была неэффективной для уменьшения полного содержания бактерий и аэробных спор. Таким образом, полученные результаты показывают, что применение двух исследуемых композиций 1-6 и 2-6, предлагаемых в настоящем изобретении, содержащих додециламин или додецилгуанидингидрохлорид в качестве активного агента, может быть эффективным для гигиенизации технологических потоков процесса изготовления бумаги, обладающих большим полным содержанием бактерий и аэробных спор.
Пример 7
Это лабораторное исследование проводили для оценки эффективности композиции 1-7, предлагаемой в настоящем изобретении и содержащей катионогенное поверхностно-активное вещество, включающее вторичную аммониевую головную группу и линейную незамещенную C12-алкильную хвостовую группу, для борьбы с аэробными бактериями и аэробными спорами в аутентичной технологической воде, взятой из бумагоделательной машины, изготавливающей пищевой упаковочный картон. Композиция содержала 35 мас.% додецилгуанидингидрохлорида и 65 мас.% дипропиленгликоля.
В начале исследования технологическую воду разделяли на 4 отдельных образца; два обрабатывали композицией 1-7 и два образца хранили без изменения и использовали в качестве 0-эталонных образцов (технологическая вода без добавления биоцидов). Образцы держали при 45°C с перемешиванием при 180 об/мин в течение 30 мин, затем определяли полное содержание аэробных бактерий (непастеризованные образцы) и аэробных спор (посев на агар в чашках Петри, +37°C, инкубация в течение 2 дней). До определения содержания аэробных спор образцы пастеризовали при +82°C в течение 10 мин. Результаты приведены в виде средних значений для двух параллельных образцов на фиг. 7 и в таблице 3.
Таблица 3: Результаты примера 7.
Приведенные на фиг. 7 и в таблице 3 результаты показывают, что сама технологическая вода содержала большое количество аэробных бактерий, 1162500 КОЕ/мл, и некоторое количество аэробных спор, 70 КОЕ/мл. Композиция 1-7 с дозой активного агента, равной 90 мг/л додецилгуанидингидрохлорида, обеспечивала превосходный гигиенизирующий эффект для технологической воды. Полное содержание аэробных бактерий уменьшалось от 1162500 КОЕ/мл до < 100 КОЕ/мл, что меньше практического предела обнаружения, и содержание аэробных спор уменьшалось от 70 КОЕ/мл до 20 КОЕ/мл. Таким образом, полученные результаты показывают, что композицию 1-7, содержащую додецилгуанидингидрохлорид в качестве активного агента, можно эффективно применять для гигиенизации технологических потоков процесса изготовления бумаги, содержащих аэробные бактерии и бактериальные споры.
Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на то, что в настоящее время считается наиболее практичными и предпочтительными вариантами осуществления, понятно, что настоящее изобретение не ограничивается вариантами осуществления, описанными выше, а настоящее изобретение также охватывает разные модификации и эквиваленты технических решений, входящие в объем формулы изобретения.
Изобретение относится к области производства бумаги, картона. Композиция, содержащей катионогенное поверхностно-активное вещество, которое включает первичную или вторичную аммониевую головную группу и линейную незамещенную C12-алкильную хвостовую группу, применяют для стимулирования прорастания бактериальных эндоспор в суспензии пульпы для изготовления бумаги, картона и т. п. предлагаемая композиция применяется в способе количественного уменьшения содержания бактериальных эндоспор в суспензии пульпы для изготовления бумаги, картона и т. п. Способ включает получение водной суспензии пульпы и введение указанной композиции в суспензию пульпы. Катионогенному поверхностно-активному веществу предоставляют возможность взаимодействовать бактериальными эндоспорами в суспензии пульпы. Таким образом, стимулируется прорастание эндоспор и разрушение микроорганизмов. Предлагаемое изобретение позволяет изготовить гигиеническую бумагу или картон из содержащей споры суспензии пульпы. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 пр., 3 табл., 7 ил.
1. Применение композиции, содержащей катионогенное поверхностно-активное вещество, которое включает первичную или вторичную аммониевую головную группу и линейную незамещенную C12-алкильную хвостовую группу, для стимулирования прорастания бактериальных эндоспор в суспензии пульпы для изготовления бумаги, картона.
2. Применение по п. 1, отличающееся тем, что композиция содержит
- по меньшей мере 10 мас.% катионогенного поверхностно-активного вещества,
- органический растворитель, который включает по меньшей мере одну группу OH, и
- необязательно воду.
3. Применение по п. 1 или 2, отличающееся тем, что катионогенное поверхностно-активное вещество представляет собой н-додециламин или соль додецилгуанидина, такую как додецилгуанидингидрохлорид.
4. Применение по п. 1, 2 или 3, отличающееся тем, что композиция содержит 10-60 мас.%, предпочтительно 20-47 мас.%, более предпочтительно 25-45 мас.% катионогенного поверхностно-активного вещества.
5. Применение по любому из предыдущих пунктов 1-4, отличающееся тем, что композиция содержит 10-90 мас.%, предпочтительно 10-60 мас.%, более предпочтительно 10-50 мас.%, еще более предпочтительно 20-47 мас.%, иногда еще более предпочтительно 25-45 мас.% органического растворителя.
6. Применение по любому из предыдущих пунктов 1-5, отличающееся тем, что органический растворитель выбран из группы, включающей гликоли и спирты, такие как этанол, изопропиловый спирт и дипропиленгликоль.
7. Применение по любому из предыдущих пунктов 1-6, отличающееся тем, что композиция содержит биоцидный агент, такой как растворимый в воде биоцид.
8. Применение по п. 7, отличающееся тем, что биоцидным агентом является неокисляющий биоцид, выбранный из группы, включающей глутаровый альдегид, 2,2-дибром-3-нитрилопропионамид, 2-бром-2-нитропропан-1,3-диол, карбаматы, 5-хлор-2-метил-4-изотиазолин-3-он, 2-метил-4-изотиазолин-3-он, 1,2-дибром-2,4-дицианобутан, бис(трихлорметил)сульфон, 2-бром-2-нитростирол, 4,5-дихлор-1,2-дитиол-3-он, 2-н-октил-4-изотиазолин-3-он, 1,2-бензизотиазолин-3-он, орто-фталевый альдегид, четвертичные аммониевые соединения, другие гуанидины кроме солей додецилгуанидина, бигуанидины, пиритионы, 3-йодпропинил-N-бутилкарбамат, соли фосфония, дазомет, 2-(тиоцианометилтио)бензотиазол, метиленбистиоцианат и любые их комбинации.
9. Применение по п. 7 или 8, отличающееся тем, что композиция содержит 0,01-20 мас.%, предпочтительно 1-20 мас.%, более предпочтительно 5-15 мас.%, еще более предпочтительно 7-10 мас.% биоцидного агента.
10. Способ количественного уменьшения содержания бактериальных эндоспор в суспензии пульпы для изготовления бумаги, картона и т. п., способ включает
- получение водной суспензии пульпы,
- введение композиции, содержащей катионогенное поверхностно-активное вещество, которое включает первичную или вторичную аммониевую головную группу и линейную незамещенную C12-алкильную хвостовую группу, в суспензию пульпы,
- введение катионогенного поверхностно-активного вещества во взаимодействие с бактериальными эндоспорами в суспензии пульпы, и
- стимулирование прорастания эндоспор и разрушения микроорганизмов путем использования биоцидного агента, нагревания или самого катионогенного поверхностно-активного вещества.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что катионогенное поверхностно-активное вещество представляет собой н-додециламин или соль додецилгуанидина, такую как додецилгуанидингидрохлорид.
12. Способ по п. 10 или 11, отличающийся тем, что композицию, содержащую катионогенное поверхностно-активное вещество, вводят по меньшей мере в одно из положений процесса, выбранное из группы, включающей башню для хранения пульпы и/или брака, загуститель пульпы, разрыватель пульпы и/или брака.
13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что композицию, содержащую катионогенное поверхностно-активное вещество вводят в количестве, которое обеспечивает отрицательное изменение содержания спор между впускным и выпускным каналами в выбранном положении процесса.
14. Способ по любому из предыдущих пунктов 10-13, отличающийся тем, что композицию, содержащую катионогенное поверхностно-активное вещество вводят в количестве, обеспечивающем дозу катионогенного поверхностно-активного вещества в суспензии пульпы в диапазоне от 1-1000 част./млн, предпочтительно 10-500 част./млн, более предпочтительно 50-200 част./млн в пересчете на активное катионогенное поверхностно-активное вещество.
15. Способ по любому из предыдущих пунктов 10-14, отличающийся тем, что окисляющий биоцид вводят в суспензию пульпы.
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что окисляющий биоцид вводят в суспензию пульпы в количестве, равном 1-30 част./млн, предпочтительно 5-20 част./млн, более предпочтительно 7-10 част./млн в пересчете на полный активный хлор или надкарбоновую кислоту.
17. Способ по любому из предыдущих пунктов 10-16, отличающийся тем, что хелатный агент, такой как DTPA или EDTA, добавляют в суспензию пульпы не позднее введения катионогенного поверхностно-активного вещества.
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что хелатный агент, такой как DTPA или EDTA, добавляют в суспензию пульпы в количестве, равном 1-100 част./млн, предпочтительно 10-50 част./млн, более предпочтительно 15-25 част./млн в пересчете на активный агент.
| WO 2001066471 A2, 13.09.2001 | |||
| WO 2010000744 A2, 07.01.2010 | |||
| WO 2007125154 A1, 08.11.2007 | |||
| СПОСОБ БАКТЕРИАЛЬНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ВОДНОГО СОСТАВА И ПРИМЕНЕНИЕ БИОЦИДНОЙ КОМПОЗИЦИИ | 2011 |
|
RU2549771C2 |
