БИОЦИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2024 года по МПК A01N59/16 A01N37/02 A61L2/18 D21H21/36 

Изобретение относится к составу биоцидной композиции, применяемой для обработки бумаги.

Из уровня техники известно изобретение (CN 117026683 А, опубл. 10.11.2023), которое раскрывает способ изготовления бумаги, защищающей от плесени, для фотоэлектрического стекла. Способ получения включает следующие стадии: получение карбоксиэтилхитина с наносеребряным покрытием из нитрата серебра и карбоксиэтилхитина; способ получения включает следующие стадии: получение композиционного материала монтмориллонита, модифицированного карбоксиэтилхитином и наносеребряным покрытием, из карбоксиэтилхитина, покрытого наносеребряным покрытием, и модифицированного монтмориллонита; способ получения включает следующие стадии: получение композиционного материала карбоксиэтилхитин-пористая полимолочная кислота с наносеребряным покрытием из карбоксиэтилхитина, покрытого наносеребром, и пористой полимолочной кислоты; соответственно, добавление композитного материала монтмориллонита, модифицированного карбоксиэтилхитином с наносеребряным покрытием, и композитного материала карбоксиэтилхитин-пористая полимолочная кислота с наносеребряным покрытием в раствор поливинилового спирта и перемешивание с получением раствора А для покрытия, устойчивого к плесени, и устойчивого к плесени раствора А. Раствор для покрытия Б:

смешивание защищающей от плесени покрывающей жидкости А и защищающей от плесени покрывающей жидкости В, а затем нанесение на необработанную бумагу устойчивой к плесени бумаги для фотоэлектрического стекла с получением готового продукта.

Недостатком данного изобретения является необходимость использования высоких концентраций серебра, что приводит к удорожанию препарата, а также, неспособность композиции подавлять кроме плесенных грибков, антимикробные патогены, такие как стафилококк, стрептококк, синегнойная палочка, сальмонелла, термофильные бактерии, вирусы.

Также известно изобретение (RU 2229547 C1, опубл. 27.05.2004), которое относится к производству специальных видов бумаги. Предложена бумага и способ ее получения, включающий введение биоцида на основе водорастворимой соли полигексаметиленгуанидина, после введения водорастворимой соли полигексаметиленгуанидина ее переводят в цветообразующее соединение в среде изготовления путем обработки химическим реагентом, содержащим, как минимум, один анион, обладающий свойством образовывать продукты реакции определенного цвета при взаимодействии со специфическим колориметрическим индикатором. Введение водорастворимой соли полигексаметиленгуанидина осуществляют в бумажную массу или готовое бумажное полотно.

Недостатком данного изобретения является то, что применение синеродистого комплекса полигексаметиленгуанидина перорально обладает низкой токсичностью, но при вдыхании вызывает как у экспериментальных животных, так и у людей некротические поражения бронхов, что приводит к воспалению и фиброзу легких. При аэрозольном и ингаляционном воздействии вызывает гибель клеток слизистой оболочки и приводит к повреждению альвеол с сопутствующим облитерирующим бронхилитом, часто со смертельным исходом, как следствие необратимого обструктивного заболевания легких, при котором бронхиолы сжимаются и сужаются с фиброзом (рубцовой ткани) и/или воспалением. Это все приводит к невозможности использования такой бумаги для упаковки пищевых продуктов, так как данная бумага не является безопасной.

Наиболее близким к заявленной смеси является изобретение (RU 2494622 C2, опубл. 10.10.2013), которое относится к области к составу биоцидной композиции, применяемой для пропитки бумаги. Композиция содержит пропиленгликоль, крахмал и коллоидное серебро с размером частиц 1-13 нм в концентрации в коллоидном растворе 20-100 ppm при следующем соотношении компонентов, масс. %: пропиленгликоль - 2-4, крахмал - 2-4, коллоидное серебро 2-3, вода остальное до 100.

Недостатками данного изобретения являются: низкая фунгицидная способность, а также слабая закрепленность частиц серебра на бумаге, что не способствует к длительному ее применению.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение биоцидной композиции для бумаги.

Данная задача решается благодаря тому, что биоцидная композиция содержит следующие компоненты: поливиниловый спирт, кластерное серебро размером частиц менее 10 нм, концентрацией 100-300 ppm, лимонную кислоту, молочную кислоту, перекись водорода, при следующем соотношении компонентов (в масс. %): поливиниловый спирт - 2-4, кластерное серебро - 2-3, лимонная кислота - 0,1-0,2, молочная кислота - 0,1-1, перекись водорода -0,01-0,02, дистиллированная вода - остальное до 100.

Техническим результатом являются экологичность, безопасность, высокая фунгицидная способность полученной биоцидной композиции и способность подавлять антимикробные патогены, такие как стафилококк, стрептококк, синегнойная палочка, сальмонелла, термофильные бактерии, вирусы, а также длительность хранения пищевых продуктов при использовании данной композиции в бумаге и упрощение технологии ее получения.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

Фиг.1 - иллюстрации к эксперименту примера 1; Фиг. 2 - иллюстрации к эксперименту примера 2; Фиг. 3 - иллюстрации к эксперименту примера 3; Фиг. 4 - иллюстрации к эксперименту примера 3.

На фигуре обозначено: 1 - газетная бумага необработанная; 2 - газетная бумага обработанная; 3 - картон необработанный по примеру 2; 4 – картон, обработанный по примеру 2; 5 - крафт-бумага необработанная; 6 - крафт-бумага обработанная; 7 - картон необработанный по примеру 3; 8 - картон обработанный по примеру 3.

В предлагаемой композиции для пропитки биоцидной бумаги, предназначенной для длительного хранения продуктов питания и растительной продукции, использованы экологически безвредные компоненты, такие как вода, поливиниловый спирт (ПВС), кластерное серебро, лимонная кислота, молочная кислота, перекись водорода.

ПВС использован в композиции как компонент, являющийся отличным переносчиком влаги, способным удерживать ее до 5% в бумажной структуре, что способствует нахождению частиц серебра, ионы от которого подавляют патогены. Он безвреден для человека и животных (может применяется в качестве пищевой добавки). Оптимальное количество ПВС в композиции установлено экспериментально в пределах 2-4 масс. %, в которых он имеет хорошие пропиточные свойства и в то же время не деформирует бумагу. Бумага остается сухой и чистой, и длительно сохраняет требуемый уровень влажности, придавая ей прочность и эластичность. Было экспериментально установлено, что комбинация лимонной кислоты и кластерного серебра размерами частиц менее 10 нм вызывает синергию (усиление бактерицидных и фунгицидных свойств). Молочная кислота выбрана для композиции как мощный фунгицид, подавляющий грибковую микрофлору. Экспериментально установлено, что количество лимонной кислоты в композиции (0,1-0,2 масс. %), является достаточным для обеспечения биоцидных свойств бумаги.

Перекись водорода (0,01-0,02 масс. %), вводится как дополнительно усиливающий бактерицидный агент. Бактерицидные свойства бумаге придают частицы кластерного серебра в связи с лимонной кислотой, которые обладают высокими (из-за синергии) антибактериальными свойствами. При этом в кластерном состоянии частицы серебра (размер менее 10 нм) имеют большую удельную поверхность, способную к высокой степени генерации ионов серебра, обеспечивающих бактерицидные свойства (см. Ю.Ю. Сидорин «Жидкое серебро (наносеребро)» - Санкт-Петербург ИПЦ BOOKSNonStop). Экспериментально установлено (опыты по воздействию серебра и лимонной кислоты на патогенную микрофлору), что концентрация частиц серебра 100-300 ppm, является достаточной для обеспечения надежных биоцидных свойств бумаги, а увеличение концентрации серебра не целесообразно из-за возможного проявления светочувствительного свойства серебра на белой бумаге и удорожанию биоцидной композиции с точки зрения расхода драгоценного металла.

Биоцидная композиция с минимальными концентрациями компонентов: дистиллированная вода, с компонентами: поливиниловый спирт, кластерное серебро (размер частиц менее 10 нм, концентрация 100-300 ppm), лимонная кислота, молочная кислота, перекись водорода, при следующем соотношении компонентов (в масс. %): поливиниловый спирт - 2-4, кластерное серебро - 2-3, лимонная кислота - 0,1-0,2, молочная кислота - 0,1-1, перекись водорода - 0,01-0,02, вода дистиллированная - остальное до 100.

Композиция готовится следующим образом: в химический лабораторный стакан заливают дистиллированную воду, засыпают порошок ПВС, выдерживают 12 часов, затем помещают стакан в водяную баню с подогревом до 90°С, включают мешалку (любого типа со скоростью вращения 50 об/мин) и нагревают баню до 90°С. Процесс ведут до полного растворения ПВС. Затем выключают мешалку и остужают раствор до комнатных температур, при перемешивании последовательно вливают молочную кислоту, кластерное серебро, лимонную кислоту, перекись водорода, с сохранением общей пропорции (в масс. %): поливиниловый спирт - 2-4, кластерное серебро - 2-3, лимонная кислота - 0,1-0,2, молочная кислота - 0,1-1, перекись водорода - 0,01-0,02, вода остальное до 100.

При этом на 2 л дистиллированной воды идет 50 гр порошка ПВС.

Приготовленная по указанному составу композиция при длительном хранении (6 месяцев) в закрытой стеклянной емкости не изменяла своих биоцидных и реологических свойств, что подтверждает оптимальность подбора концентраций используемых компонентов.

Пример 1. Была приготовлена композиция, состоящая из (в масс. %): поливинилового спирта - 2, кластерного серебра - 2, лимонной кислоты - 0,1, молочной кислоты - 0,1, перекиси водорода - 0,01, дистиллированной воды - 95,79. На газетную бумагу плотностью 80 г/м² с помощью поролонового валика была нанесена композиция, после высыхания (2-3 минуты, при комнатной температуре) на бумаге образовалась пленка (наблюдалась в оптический микроскоп), которая пропитала бумагу на всю толщину. Расход композиции составил 20 мл/м². При этом, для нанесения композиции на бумагу можно использовать как методы пневматического напыления растворов, так и механическое нанесение, что приводит к упрощению технологии получения биоцидной бумаги при ее промышленном производстве. Из полученной биоцидной бумаги были вырезаны круглой формы ее образцы, аналогичный образец был вырезан из не обработанной бумаги. Затем образцы бумаги помещалась в чашку Петри. На оба участка был нанесен мясопептонный агар, на который был высеян раствор стафилококка (St. aureus) и грибковая микрофлора. Инкубация бумаги проводилась в термостате при 37°С в течение 24 часов. На необработанной бумаге 1 наблюдался рост колоний микроорганизмов, на обработанной бумаге 2 роста микроорганизмов не наблюдалось (фиг. 1). Газетная бумага 1 - не обработанная биоцидной композицией (на ней наблюдается рост колоний микроорганизмов). Газетная бумага 2 - обработанная биоцидной композицией не подвергается заселению (зона отсутствия роста колоний обозначена зеленым кружком). Полученный результат подтверждает биоцидные свойства полученной композиции.

Пример 2. Была приготовлена композиция, состоящая из (в масс. %): поливинилового спирта - 4, кластерного серебра - 3, лимонной кислоты - 0,2, молочной кислоты - 1, перекиси водорода - 0,02, дистиллированной воды - 91,78. На картон плотностью 230 г/м² с помощью поролонового валика была нанесена композиция, после высыхания (2-3 минуты, при комнатной температуре). Расход композиции составил 20 мл/м². Из полученного биоцидного картона были вырезаны круглой формы образцы, аналогичный образец был вырезан из необработанного картона. На оба участка был нанесен мясопептонный агар, на который был высеян раствор стафилококка (St. aureus) и грибковая микрофлора. Инкубация картона проводилась в термостате при 37°С в течение 72 часов. На необработанном картоне 3 наблюдался рост колоний микроорганизмов, на обработанном картоне 4 микроорганизмов не наблюдалось (фиг. 2). Картон 3 (не обработанный биоцидной композицией, на нем наблюдается рост колоний микроорганизмов). Картон 4 - обработанный биоцидной композицией, не подвергается заселению (широкая зона отсутствия роста колоний). Полученный результат подтверждает биоцидные свойства полученной композиции.

Пример 3. На крафт-бумагу 6 плотностью 230 г/м² и картон 8, обработанные биоцидной композицией, поместили куски хлеба разных сортов, аналогичные куски хлеба поместили в необработанные крафт-бумагу 5 и картон 7. Состав композиции (в масс. %): поливиниловый спирт - 4, кластерное серебро - 3, лимонная кислота - 0,2, молочная кислота -1, перекись водорода - 0,02, вода - 91,78. Хранение хлеба проводили при комнатной температуре в течение 7 суток, результаты эксперимента представлены на фиг. 3-4. После чего наблюдалось грибковое зарастание хлеба на необработанных биоцидной композицией крафт-бумаге 5 и картоне 7 и отсутствие зарастания на обработанных биоцидной композицией крафт-бумаге 6 и картоне 8.

Изобретение относится к составу биоцидной композиции, которая может быть использована для обработки бумаги, предназначенной для упаковки пищевых продуктов. Биоцидная композиция содержит поливиниловый спирт, кластерное серебро с размером частиц менее 10 нм и концентрацией 100-300 ppm, лимонную кислоту, молочную кислоту и перекись водорода при следующем соотношении компонентов, масс. %: поливиниловый спирт - 2-4, кластерное серебро - 2-3, лимонная кислота - 0,1-0,2, молочная кислота - 0,1-1, перекись водорода - 0,01-0,02, дистиллированная вода - остальное до 100. Полученная композиция является экологичной, безопасной, обладает высокой фунгицидной способностью и способностью подавлять микробные патогены, а также обеспечивает длительное хранение пищевых продуктов в упаковке, обработанной данной композицией. 4 ил., 3 пр.

Биоцидная композиция, характеризующаяся тем, что содержит следующие компоненты: поливиниловый спирт, кластерное серебро размером частиц менее 10 нм, концентрацией 100-300 ppm, лимонную кислоту, молочную кислоту, перекись водорода при следующем соотношении компонентов, масс. %:

поливиниловый спирт 2-4 кластерное серебро 2-3 лимонная кислота 0,1-0,2 молочная кислота 0,1-1 перекись водорода 0,01-0,02 дистиллированная вода остальное до 100