ES2329135T3 - Metodo y planta para el tratamiento de material fibroso susceptible a la degradacion por actividad biologica. - Google Patents

Abstract

Método para el tratamiento de material fibroso propenso a la degradación por actividad biológica, donde el material se somete al menos una vez a un ciclo de ozonización que comprende las etapas de - someter el material a subpresión en un recipiente cerrado (3), y posteriormente - aplicar una etapa de ozonización al material, donde la etapa de ozonización comprende el llenado del recipiente con un gas que tiene una concentración de ozono eficaz, opcionalmente seguido por dejar al material en la atmósfera que contiene ozono, de modo que el material sea eficazmente penetrado por el gas a fin de destruir microorganismos en el material mediante el ozono, y donde precediendo a la ozonización o intercalado con la misma, el material se somete a un tratamiento de vaporización que comprende al menos un ciclo con las etapas de - someter el material a subpresión en un recipiente cerrado (3) - llenar el recipiente (3) con vapor a fin de calentar el material bien hasta una temperatura donde los organismos biológicos son destruidos o inactivados.

Description

Método y planta para el tratamiento de material fibroso susceptible a la degradación por actividad biológica.

La presente invención se refiere a un método para tratar material fibroso propenso a la degradación por actividad biológica, particularmente balas de algodón, y a una planta para llevar a cabo el método.

Para propósitos de comercialización y transporte, el algodón crudo se comprime en balas. Actualmente, las balas de algodón se definen como teniendo 8,5% de contenido de agua, entre otras cosas, debido a que su precio es fijado por el peso. Sin embargo, siendo un material biológico, y soportado por este contenido de agua, el algodón es propenso a la putrefacción, es decir, a la degradación biológica por bacterias, hongos etc.

La Patente de los Estados Unidos No. 6.557.267 (Wanger; presentada el 27 de abril 2001) la cual se incorpora a la presente como referencia, describe un método para suprimir o al menos retardar el proceso de putrefacción de las balas de algodón. Las balas son repetidamente sometidas en forma alternada a vacío y "gas de agua", es decir esencialmente vapor ("Vaporización"). De ese modo, el vapor penetra profundamente en las balas impulsado por la diferencia de presión entre el núcleo de la bala y el lado exterior de la bala. Generalmente, el vapor tiene una temperatura de aproximadamente 80ºC ("temperatura de vaporización" y se aplica con una presión igual a la presión de vapor de agua a la temperatura de vaporización que es de aproximadamente 0,5 bar (50 kPa).

El proceso se lleva a cabo en un modo que incluso el núcleo de las balas alcanza una temperatura de aproximadamente 80ºC. A esta temperatura, los microbios más activos son destruidos o desactivados. Sin embargo, por ejemplo, las esporas de hongos sobreviven y por consiguiente, se producirá el crecimiento de hongos nuevamente cierto tiempo más tarde, por ejemplo después de 1 o 2 meses.

Se observan efectos de putrefacción o degradación similares con hilados y materiales textiles que consisten al menos parcialmente en material fibroso susceptible a ese tipo de degradación. En particular, los hilados se comercializan con un contenido de agua de 8,5%, también, lo cual promueve la actividad biológica.

El uso de ozono y vaporización se ha descrito también en el documento WO-A-01/37887 para el tratamiento de residuos médicos incluyendo instrumentos médicos. La secuencia de etapas del ejemplo propone primero llevar a cabo una o más ozonizaciones, posteriormente una o más fases de vaporización, opcionalmente combinada con irradiación.

Un objetivo de la presente invención consiste en proponer un método que proporcione una protección mejorada de material fibroso, particularmente de balas de algodón, propensas a la degradación por la actividad biológica, más particularmente por la actividad de microbios incluyendo hongos.

Dicho método se describe en la reivindicación 1. Las reivindicaciones posteriores definen ejecuciones preferentes del mismo y los productos obtenidos.

Por lo tanto, los microbios incluyendo sus esporas son más eficiente y sustancialmente destruidas o inactivadas por el ozono que penetra en el material fibroso, o más precisamente mediante un gas que tiene una concentración eficaz de ozono. Particularmente, el material puede ser balas de algodón (crudo).

Dentro de la totalidad de la memoria descriptiva incluyendo las reivindicaciones, por la palabra "microbios", se quiere decir cualquier clase de organismos microscópicos, tales como bacterias y hongos, ya sea en su forma activa o esporas. Por esporas, se quiere decir las formas durables de bacterias y hongos.

Los porcentajes son proporcionados en peso en caso de no indicarse lo contrario.

El tratamiento mediante ozono, la llamada ozonización, se lleva a cabo después de un tratamiento de vapor, por ejemplo de acuerdo con la patente de los Estados Unidos No. 6.557.267.

La invención será ahora adicionalmente descrita por medio de una realización ejemplar no limitativa con referencia al dibujo.

La Fig. 1 muestra un esquema de una planta de acuerdo con la invención;

La Fig. 2 muestra curvas de temperatura y presión versus tiempo para un primer modo de ejecución; y

La Fig. 3 muestra curvas de temperatura y presión versus tiempo para un segundo modo de ejecución.

Estructura

La planta 1 para llevar a cabo el método está dispuesta alrededor de un recipiente 3 el cual está lleno del material que será tratado. El material puede ser balas de algodón crudo, pero además cordoncillo de hilo de algodón sin colorear, trozos de textiles de algodón, telillas, fieltros, tela de lanilla alta o materiales similares. En lugar de materiales fibrosos de algodón puro, otros materiales fibrosos naturales tales como ramina, sisal, yute, lino, lana, seda, ya sea como material puro o en combinación con algodón pueden ser considerados, también, los cuales son susceptibles a la degradación biológica. Como regla, estos materiales son de origen biológico.

El recipiente 3 está conectado a un depósito de ozono 5, un conducto de gas de purga 7, una bomba de vacío 9, y un generador de vapor 11 por medio de respectivamente, una válvula de suministro de ozono 14, una válvula de purga 16, una válvula de vacío 18 y una válvula de vapor 20.

El recipiente 3 y el depósito de ozono 5 están conectados por medio de válvulas de escape respectivas 22, 23 a la línea de escape 25. La línea de escape 25 es provista con una unidad destructora de ozono de ventilación (VOD, correspondiente a "vent ozone destructor") 27 y un sensor 28 para determinar la concentración de ozono en la línea de escape 25. La unidad destructora de ozono de ventilación 27 reduce la concentración de ozono hasta el punto en que el gas de escape puede ser descargado en el ambiente.

La válvula de escape 23 del depósito de ozono 5 permite eliminar el ozono en caso de sobrepresión o intercambiar su contenido enteramente después de una interrupción de elaboración o durante largos períodos de no utilización.

El depósito de ozono 5 es suministrado con ozono por medio de una válvula generadora de ozono 30 mediante el generador de ozono 32. El generador de ozono 32 es de un tipo conocido, por ejemplo uno que utiliza una descarga de barrera dieléctrica. El generador de ozono 32 es suministrado con el gas de purga como el gas de trabajo. El gas es provisto por un suministro de gas 34.

Como alternativa, el generador de ozono 32 puede tener su propia fuente de gas, por ejemplo, oxígeno puro para producir una corriente de gas de concentración de ozono elevada al depósito 5. El gas de purga puede ser aire el cual es purificado a fin de evitar una contaminación secundaria con microorganismos del material tratado durante la etapa de purga. Si la fuente de gas 34 sirve el generador de ozono 32, el gas debe cumplir adicionalmente con los requerimientos del último, es decir, debe tener un punto de condensación de por ejemplo -60ºC como máximo y debe estar libre de polvo e hidrocarburos. Por ejemplo, con oxígeno puro, puede alcanzarse una concentración de ozono de hasta aproximadamente 14%, mientras que con aire, es posible como mucho aproximadamente 4,5% de ozono con generadores de ozono del tipo de descarga de barrera dieléctrica.

A fin de mantener el depósito de ozono 5 pequeño, se llena con gas que contiene ozono bajo presión elevada. Por ende, el generador de ozono es de un tipo que proporciona gas con contenido de ozono de por lo menos 100 kPa (1 Bar) de sobrepresión.

Operación

El material a ser tratado, por ejemplo balas de algodón, se almacena en el recipiente 3 y se cierra el recipiente 3.

La Fig. 2 muestra el desarrollo de temperatura 38ºC y presión 3,9 kPa (39 (mBar)) versus tiempo (minutos) durante el tratamiento. En una fase inicial, se produce un primer vacío 40 de 10 kPa (100 mBar) en el recipiente 3 abriendo la válvula de vacío 18. De ese modo, el aire inicialmente contenido es eliminado en la mayor cantidad posible. Naturalmente, organismos superiores, tales como insectos, ya pueden estar eliminados así.

En la segunda fase, se llevan a cabo de uno a cinco ciclos de vaporización durante el tiempo 42. En primer lugar, la válvula de vaporización 20 se abre para inundación del recipiente 3 con vapor. Después de aproximadamente 2 minutos, la válvula de vapor 20 se cierra y la válvula de vacío 18 se abre para reducir la presión nuevamente hasta aproximadamente 20 kPa (200 mBar) dentro de aproximadamente 2 minutos. Durante los períodos de vaporización 43, la presión en el recipiente es de alrededor de 50 kPa (500 mBar), y la temperatura es de alrededor de 80ºC. Según lo mencionado anteriormente, la presión se determina mediante la presión de vapor de agua a la temperatura de vaporización seleccionada, por ejemplo, 80ºC. Debe señalarse aun que la temperatura en el núcleo de las balas de algodón, particularmente si están compactadas como es generalmente el caso, alcanza aproximadamente 80ºC en el último período de vaporización 43 solamente.

En otros términos, los ciclos de vaporización son repetidos tan frecuentemente, y la relación de duración de la vaporización y la extracción del vapor por vacío se selecciona de modo que al menos durante el último período, la llamada temperatura de núcleo de las unidades del material tratado (por ejemplo, balas de algodón) alcanza la temperatura de vaporización.

Debe observarse aun que la temperatura en el recipiente disminuye hasta aproximadamente 60ºC al final 44 de cada período de subpresión. Sin embargo, esta temperatura es arbitraria y meramente ocasionada por las características térmicas del sistema (aislación, tiempo necesario para establecer la presión reducida, evaporación etc.)

El quinto período de vaporización es seguido por la fase de ozonización 45 la cual toma aproximadamente 5 minutos y durante la cual la presión en el recipiente llega a presión ambiente (100 kPa) (1 Bar). El recipiente se llena con gas que contiene ozono del depósito de ozono 5 abriendo la válvula de suministro de ozono 14. Debido a que los generadores de ozono en tamaño razonable no son capaces de proporcionar los volúmenes necesarios de ozono en solo unos pocos minutos con esfuerzos razonables, el tiempo entre las fases de ozonización se utiliza para llenar el depósito de ozono 5 utilizando un generador de ozono de índice de rendimiento inferior.

Como la presión en el recipiente 3 es aun de aproximadamente 50 kPa (500 mBar) o inferior, el ozono se extrae hacia dentro del material. Adicionalmente, en tanto y en cuanto haya ozono libre disponible, permanece activo en las partes internas del material y continúa desactivado microorganismos y esporas etc., particularmente también durante las siguientes fases.

Después de la fase de ozonización 45, el recipiente 3 es purgado abriendo la válvula de purga 16. El proceso de purga, normalmente con aire purificado u oxígeno proporcionado por la fuente de gas 34, se mantiene hasta que el sensor de ozono 28 indica que el recipiente puede ser abierto sin peligro.

La válvula de gas de purga 16 se cierra y el recipiente 3 se abre. El material es retirado y envuelto en un envase hermético al microorganismos, por ejemplo, una hoja de aluminio. El envase retiene la atmósfera con contenido de ozono en el material. Anteriormente, el material ya se había envasado en un envase cerrado a fin de mantener el contenido de agua de 8,5%, por ende, a menudo, la etapa de envasado convencional puede ser suficiente, posiblemente levemente moderado para mejorar el hermetismo frente a los microorganismos.

Como el ozono tiene un efecto esterilizante y anti-microbiano también dentro del material, el peligro a largo plazo es meramente re-contaminación del medio ambiente. Sin embargo, además del envase, la periferia del material en si mismo tiene un efecto filtrador e impide la penetración y contaminación por microorganismos y esporas. Particularmente, la putrefacción temida en el núcleo del material (por ejemplo balas de algodón) el cual es casi invisible desde el exterior es eficazmente suprimida.

La Fig. 3 muestra un modo de ejecución generalizado del proceso de acuerdo con la invención en una representación como la Fig. 2 con los mismos números designando etapas correspondientes. Aquí, se llevan a cabo n ciclos de vaporización, seguido por m ciclos de ozonización, con m+n = número total de ciclos. Específicamente, las m etapas de ozonización son cada una procedida por un período de subpresión 48 durante el cual la presión dentro del recipiente 2 es reducida hasta una presión entre 100 y aproximadamente 50 kPa (500 mBar). Como el gas con contenido de ozono es relativamente frío, la temperatura desciende durante los ciclos de ozonización y alcanza temperatura ambiente, indicado por la línea interrumpida 49.

Después de los m ciclos de ozonización, el procedimiento según lo descrito anteriormente con referencia a la Fig. 2 posterior a la ozonización puede seguir en forma análoga.

A partir de lo que antecede, son concebibles otras variantes al experto en la técnica, como alternando vaporización y ozonización varias veces. Sin embargo, la última etapa es una etapa de ozonización de modo que se mantiene la ventaja del efecto de ozono que permanece dentro del material envuelto, por ejemplo balas de algodón.

Debe aun mencionarse que el ozono también puede tener un efecto blanqueador lo cual puede ser una ventaja adicional al menos en el caso del tratamiento de las balas de algodón.

Otro aspecto es que el ozono incluso mata organismos superiores tales como insectos. Particularmente en la comercialización en cruces fronterizos, puede evitarse un tratamiento especial y a menudo ambientalmente crítico como la fumigación con, por ejemplo, bromuro de metilo, ácido ciánico u otros biocidas.

A partir de los ejemplos antes expuestos, el experto en la técnica es capaz de derivar numerosas variantes y alteraciones sin apartarse del alcance de la protección de la invención el cual se define por las reivindicaciones, por ejemplo:

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La invención puede ser aplicada a algodón crudo compactado y sin compactar, otros materiales fibrosos de origen biológico propensos a la degradación, putrefacción etc. por microorganismos y otros organismos vivientes, o materiales que contienen estos materiales fibrosos incluyendo algodón en mezcla con otros componentes, por ejemplo fibras sintéticas o lana.

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Aplicación a hilado y cordoncillos delgados de hilo u objetos textiles, particularmente de espesor significativo o dispuesto en pilones densos. Como las balas de algodón, el hilo y los cordoncillos delgados de hilo a menudo deben tener un contenido de agua de 8,5% el cual promueve el crecimiento de microorganismos.

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Aplicación de ozonización sin vaporización previa aplicando de manera repetida vacío e inundando con ozono. Después del purgado, el material tratado es nuevamente colocado en un envase o envoltorio hermético a los microorganismos para mantener el ozono dentro del material.

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Particularmente para materiales fuertemente compactados, puede aplicarse más de un ciclo de ozonización como lo descrito con referencia a la Fig. 3, sin embargo para una mejor penetración, la subpresión puede ser enfatizada reduciendo la presión precedentemente a la ozonización hasta una presión inferior a 50 kPa (500 mBar), preferentemente en el rango de 10 kPa (100 mBar) a 50 kPa (500 mBar).

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Cuando el recipiente es cargado con ozono, puede continuar una pausa predeterminada a presión final para permitir que la concentración de ozono dentro del material equilibre de mejor manera, y solamente entonces se lleva a cabo la purga. A la inversa, con respecto al método generalizado, una o más de las etapas de ozonización pueden ser seguidas inmediatamente por una etapa de subpresión, por ejemplo, el período de meseta de la primera etapa de ozonización 45 (izquierda en la Fig. 3) se acorta o se elimina, y la última de las etapas de ozonización 45 (derecha en la Fig. 3), se prolonga mediante un tiempo de espera antes de la purga.

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Generalmente, la duración de la ozonización debe ser adaptada al requerimiento real, por ejemplo al tipo, densidad y espesor del material a ser tratado. Se ha descubierto que la duración de la ozonización puede seleccionarse entre aproximadamente 3 minutos y alrededor de 20 minutos, desde el inicio del llenado del recipiente hasta el inicio de la siguiente etapa (creación de subpresión, purga etc.).

Claims (12)

1. Método para el tratamiento de material fibroso propenso a la degradación por actividad biológica, donde el material se somete al menos una vez a un ciclo de ozonización que comprende las etapas de

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someter el material a subpresión en un recipiente cerrado (3), y posteriormente

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aplicar una etapa de ozonización al material, donde la etapa de ozonización comprende el llenado del recipiente con un gas que tiene una concentración de ozono eficaz, opcionalmente seguido por dejar al material en la atmósfera que contiene ozono, de modo que el material sea eficazmente penetrado por el gas

a fin de destruir microorganismos en el material mediante el ozono, y donde precediendo a la ozonización o intercalado con la misma, el material se somete a un tratamiento de vaporización que comprende al menos un ciclo con las etapas de

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someter el material a subpresión en un recipiente cerrado (3)

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llenar el recipiente (3) con vapor a fin de calentar el material bien hasta una temperatura donde los organismos biológicos son destruidos o inactivados.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, donde la subpresión es una presión de como máximo aproximadamente 50 kPa (500 mBar).

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, donde la subpresión es una presión de aproximadamente 10 kPa (100 mBar) hasta aproximadamente 50 kPa (500 mBar).

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, donde la etapa de ozonización tiene una duración de entre 3 minutos y 20 minutos.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, donde al menos la etapa de ozonización final tiene una duración de aproximadamente 5 minutos.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, donde el contenido de ozono del gas con contenido de ozono es por lo menos 4% en peso.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, donde el gas con contenido de ozono se produce haciendo pasar un gas formado por aire hasta oxígeno puro a través de un generador de ozono que convierte oxígeno en ozono.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, donde el gas con contenido de ozono se almacena en un depósito de ozono (5) y el recipiente se llena sustancialmente vaciando el depósito de ozono (5) en el recipiente (3).

9. El método de acuerdo con la reivindicación 1, donde el material comprende balas de algodón crudo compactado o sin compactar.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 1, donde el material es balas, cordoncillos delgados y/o pedazos de telillas textiles, telas, hilos, fieltros, telas de lanilla alta y/o hilos formados por al menos parcialmente algodón y/u otros materiales fibrosos susceptibles a la degradación por actividad biológica.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 1, donde después de completarse la ozonización, el material se envuelve en un envase esencialmente hermético a los microorganismos a fin de mantener el ozono dentro del material.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 1, donde el último ciclo de vaporización se sigue por al menos un ciclo de ozonización final, la creación de subpresión de la primera de las etapas de ozonización finales estando opcionalmente constituida parcial o totalmente por la subpresión que prevalece al final del ciclo de vaporización precedente.