ES2837022T3 - Uso de una composición y método para reducir las esporas bacterianas en suspensión de pasta papel - Google Patents
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- A01N43/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
- A01N43/72—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with nitrogen atoms and oxygen or sulfur atoms as ring hetero atoms
- A01N43/80—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with nitrogen atoms and oxygen or sulfur atoms as ring hetero atoms five-membered rings with one nitrogen atom and either one oxygen atom or one sulfur atom in positions 1,2
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Abstract
Uso de una composición que comprende un tensioactivo catiónico, que comprende un grupo de cabeza de amonio primario o secundario y una cola de alquilo C12 lineal no sustituido, para inducir la germinación de endosporas bacterianas en suspensión de pasta papelera para la fabricación de papel o cartón.
Description
DESCRIPCIÓN
Uso de una composición y método para reducir las esporas bacterianas en suspensión de pasta papel
La presente invención se refiere al uso de una composición y un método para reducir cuantitativamente las esporas bacterianas en suspensión de pasta papelera para la fabricación de papel, cartón o similares de acuerdo con los preámbulos de las reivindicaciones independientes adjuntas.
El documento WO 01/66471 describe un método para controlar las esporas en un sistema acuoso cerrado mediante la adición de un agente germinador. Jiang et al informan sobre los efectos esporicidas de las sales de dodecilamina y dodecilguanidina en Chemical Science, 2014, 5, 3320-3324.
Las células bacterianas están normalmente presentes en los entornos acuosos de molinos de fabricación de pasta papelera, así como en molinos de fabricación de papel y cartón. El crecimiento bacteriano en el proceso se controla y limita comúnmente mediante el uso de diversas medidas, p. ej., alimentación de biocidas en el proceso. Sin embargo, ciertas células bacterianas forman endosporas, que son altamente resistentes a los métodos típicos de destrucción bacteriana, tales como el calor, desinfectantes, biocidas químicos, desecación, luz ultravioleta y radiación ionizante. Las endosporas pueden permanecer siendo viables, pero inactivas durante períodos prolongados, incluso años, hasta que las condiciones externas se vuelven favorables, después de lo cual tiene lugar la transformación, es decir, la germinación, de la endospora bacteriana.
La cantidad de endosporas en el producto final de papel o cartón puede ser un problema, especialmente si el producto está destinado a fines de higiene, envasado de alimentos o bebidas. En consecuencia, existe un interés en la producción de papel y cartón para reducir no solo las bacterias, sino también las endosporas inactivas.
Un objeto de esta invención es minimizar o posiblemente incluso eliminar las desventajas existentes en la técnica anterior.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un método eficaz para reducir cuantitativamente microorganismos y/o esporas bacterianas en el entorno acuoso de un molino de fabricación de pasta papelera, molino de fabricación de papel o molino de fabricación de cartón.
Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar una composición eficaz para inducir la germinación de endosporas bacterianas en el entorno acuoso de un molino de fabricación de pasta papelera, molino de fabricación de papel o molino de fabricación de cartón.
Estos objetos se logran con la invención que tiene las características que se presentan más adelante en las partes caracterizantes de las reivindicaciones independientes.
Algunas realizaciones preferidas de la invención se presentan en las reivindicaciones dependientes.
Todas las realizaciones y ventajas descritas se aplican a todos los aspectos de la presente invención, es decir, el uso y el método, cuando sea aplicable, incluso si no siempre se indica explícitamente.
El uso típico de una composición, que comprende un tensioactivo catiónico que comprende un grupo de cabeza de amonio primario o secundario y una cola de alquilo C12 lineal no sustituido de acuerdo con la presente invención, es para inducir la germinación de endosporas bacterianas en suspensión de pasta papelera para fabricar papel o cartón.
Método típico de acuerdo con la presente invención para reducir cuantitativamente las esporas bacterianas en suspensión de pasta papelera para la fabricación de papel o cartón, comprendiendo el método
- obtener una suspensión acuosa de pasta papelera,
- administrar un tensioactivo catiónico que comprende un grupo de cabeza de amonio primario o secundario y una cola de alquilo C12 lineal no sustituido a la suspensión de pasta papelera,
- permitir que el tensioactivo catiónico interactúe con posibles microorganismos, tales como bacterias y/o endosporas bacterianas en la suspensión de pasta papelera, e
- inducir la germinación de endosporas y/o destruir microorganismos.
Ahora se ha descubierto sorprendentemente que un tensioactivo catiónico, que comprende un grupo de cabeza de amonio primario o secundario y una cola de alquilo C12 lineal no sustituido, interactúa eficazmente con endosporas inactivas e induce su germinación a forma vegetativa en una suspensión de pasta papelera. Después de la germinación, los microorganismos, tales como bacterias, están presentes en forma vegetativa en la suspensión de pasta papelera y pueden destruirse fácilmente, ya sea utilizando un agente biocida, calor o por el propio tensioactivo catiónico. Es sorprendente que el tensioactivo catiónico pueda interactuar con éxito con las endosporas inactivas en la matriz de suspensión de pasta papelera compleja, que comprende diversas sustancias interferentes y partículas
sólidas, p. ej., cationes libres, partículas minerales y fibras. Además, el tensioactivo catiónico también puede interactuar y destruir microorganismos vegetativos, tales como bacterias, presentes en la suspensión de pasta papelera. La presente invención permite así la fabricación de papel higiénico o cartón a partir de una suspensión de pasta papelera que contiene esporas, lo cual ha sido difícil o imposible con los métodos convencionales.
La presente invención comprende la obtención de una suspensión de pasta papelera acuosa, que comprende fibras lignocelulósicas. La suspensión de pasta papelera acuosa puede comprender fibras vírgenes del proceso de fabricación de pasta mecánica y/o del proceso de fabricación de pasta química, por ejemplo, del proceso de fabricación de pasta kraft, proceso de fabricación de pasta químico termomecánico. La suspensión de pasta papelera puede comprender, adicional o alternativamente, fibras recicladas y/o partidas del proceso de fabricación de papel o cartón. Las fibras pueden estar blanqueadas o sin blanquear.
La presente invención es adecuada para su uso en un molino de fabricación de pasta papelera, un molino de fabricación de cartón o un molino de fabricación de papel.
De acuerdo con una realización preferida de la invención, el tensioactivo catiónico es n-dodecilamina, sal de dodecilguanidina o su mezcla, más preferiblemente n-dodecilamina o sal de dodecilguanidina, tal como hidrocloruro de dodecilguanidina o acetato de dodecilguanidina. Incluso más preferiblemente, el tensioactivo catiónico puede ser n-dodecilamina o hidrocloruro de dodecilguanidina.
Como se describió anteriormente, se permite que el tensioactivo catiónico interactúe con endosporas bacterianas y, opcionalmente, también con posibles microorganismos, tales como bacterias, en la suspensión de pasta papelera. El tensioactivo catiónico induce la germinación de las endosporas bacterianas. Las endosporas germinadas pueden ser destruidas por tensioactivo catiónico libre no consumido, biocida oxidativo adicional o por calor. La suspensión de pasta papelera se somete a calor, por ejemplo, cuando la banda de fibras formada a partir de la suspensión de pasta papelera se seca en la sección de secado de la máquina de fabricación de papel o cartón. Además, el tensioactivo catiónico puede interactuar directamente con microorganismos, tales como bacterias vegetativas, y destruirlos. De acuerdo con una realización de la invención, la composición puede comprender
- al menos 10% en peso de tensioactivo catiónico que comprende un grupo de cabeza de amonio primario o secundario y una cola de alquilo C12 lineal no sustituido,
- un disolvente orgánico, que comprende al menos un grupo -OH, y
- opcionalmente agua.
La composición puede comprender 10 - 60% en peso, preferiblemente 20 - 47% en peso, más preferiblemente 25 -45% en peso del tensioactivo catiónico, preferiblemente n-dodecilamina, sal de dodecilguanidina o su mezcla, más preferiblemente n-dodecilamina o sal de dodecilguanidina, tal como hidrocloruro de dodecilguanidina o acetato de dodecilguanidina, preferiblemente hidrocloruro de dodecilguanidina. Preferiblemente, la composición comprende la mayor cantidad posible de tensioactivo catiónico, teniendo en cuenta la solubilidad y evitando la separación de fases.
La composición puede comprender un disolvente orgánico, que comprende al menos un grupo OH para proporcionar solubilidad del tensioactivo catiónico. El disolvente orgánico puede ser cualquier disolvente orgánico que tenga al menos un grupo OH, pero preferiblemente el disolvente orgánico se selecciona entre glicoles o alcoholes, e incluso más preferiblemente el disolvente orgánico se selecciona entre etanol, alcohol isopropílico y dipropilenglicol. De acuerdo con una realización preferida, el disolvente orgánico es dipropilenglicol, que es ventajoso en aplicaciones industriales debido a su baja inflamabilidad. El dipropilenglicol se entiende aquí como una mezcla de isómeros de oxibispropanol. El disolvente orgánico en general mejora la estabilidad y capacidad de bombeo de la composición. Además, la composición puede comprender un estabilizador adicional, si es necesario.
La composición puede comprender 10 - 90% en peso, preferiblemente 10 - 60% en peso, más preferiblemente 10 -50% en peso, incluso más preferiblemente 20 - 47% en peso, a veces incluso más preferiblemente 25 - 45% en peso de disolvente orgánico. La relación de tensioactivo catiónico al disolvente orgánico puede ser de 10:90 a 60:40 en la composición. De acuerdo con una realización preferible, la relación de tensioactivo catiónico al disolvente orgánico puede ser de aproximadamente 1:1.
De acuerdo con una realización preferida, la composición comprende agua, además del tensioactivo catiónico y el disolvente orgánico, así como un agente biocida opcional como se explica a continuación. Se usa agua para agregar la cantidad total de composición en las diversas recetas hasta el 100% en peso.
En algunas realizaciones, la solubilidad del tensioactivo catiónico puede mejorarse mediante la adición de un ácido, tal como ácido clorhídrico.
La composición puede comprender, además, un agente biocida, tal como un biocida soluble en agua. El agente biocida puede ser un biocida no oxidante. En una realización ilustrativa, los biocidas no oxidantes pueden incluir
glutaraldehído, 2,2-dibromo-3-nitrilopropionamida (DBNPA), 2-bromo-2-nitropropano-1,3-diol (Bronopol), carbamatos, 5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona (CMIT), 2-metil-4-isotiazolin-3-ona (MIT), 1,2-dibromo-2,4-diciano butano, bis(triclorometil)sulfona, 2-bromo-2-nitroestireno, 4,5-dicloro-1,2-ditiol-3-ona, 2-n-octil-4-isotiazolin-3-ona, 1,2-bencisotiazolin-3-ona, orto-ftaldehído, compuestos de amonio cuaternario (= "quats"), tales como cloruro de nalquil dimetil bencil amonio, cloruro de didecil dimetil amonio (DDAC) o cloruro de alquenil dimetiletil amonio, otras guanidinas distintas de las sales de dodecilguanidina, biguanidinas, piritionas, 3-yodopropinil-N-carbamato de butilo, sales de fosfonio, tales como sulfato de tetraquis hidroximetil fosfonio (THPS), dazomet, 2-(tiocianometiltio)benzotiazol, bistiocianato de metileno (MBT) y cualquier combinación de los mismos. Preferiblemente, los biocidas no oxidantes se seleccionan entre 5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona (CMIT) y 2-metil-4-isotiazolin-3-ona (MIT). La composición puede comprender 0,01 - 20% en peso, preferiblemente 1 - 20% en peso, más preferiblemente 5 - 15% en peso, incluso más preferiblemente 7 - 10% en peso de agente biocida. El agente biocida mejora el efecto antimicrobiano de la composición al ralentizar el metabolismo de los microorganismos vegetativos y las endosporas germinadas.
En una realización de la invención, se añade un biocida oxidante a la suspensión de pasta papelera, preferiblemente después de la administración de la composición que comprende tensioactivo catiónico, y aguas abajo del punto de administración de la composición. La adición del biocida oxidante proporciona por tanto un post-tratamiento eficaz después de la adición de la composición que comprende el tensioactivo catiónico. El biocida oxidante destruye rápidamente los posibles microorganismos vegetativos, tales como bacterias, presentes tras la germinación inducida y/o que permanecen en la suspensión de pasta papelera tras el tratamiento con la composición. El biocida oxidante también reduce el riesgo de crecimiento excesivo de microorganismos vegetativos, que en algunas circunstancias podría resultar de la germinación de las endosporas. La composición que comprende el tensioactivo catiónico se administra a la suspensión de pasta papelera al menos 15 min, preferiblemente al menos 30 min, más preferiblemente al menos 90 min antes de la administración del biocida oxidante. De esta manera es posible garantizar un tiempo de reacción suficiente con el tensioactivo catiónico y las endosporas inactivas para la germinación a forma vegetativa.
De acuerdo con una realización de la invención, el biocida oxidante puede ser un oxidante seleccionado entre cloro, sales de hipoclorito alcalinas y alcalinotérreas, ácido hipocloroso, isocianuratos clorados, bromo, sales de hipobromito alcalinas y alcalinotérreas, ácido hipobromoso, cloruro de bromo, dióxido de cloro, ozono, peróxido de hidrógeno, compuestos peroxi, tales como ácido peracético, ácido perfórmico, sales de percarbonato o persulfato, hidantoínas halogenadas, p. ej., monohalodimetilhidantoínas, tales como monoclorodimetilhidantoína, o dihalodimetilhidantoínas, tales como clorobromodimetilhidantoína, monocloraminas, monobromaminas, dihaloaminas, trihaloaminas o cualquier combinación de las mismas. Se prefieren las sales de hipoclorito alcalino y alcalinotérreo, tales como hipoclorito de sodio. El biocida oxidante se administra a la suspensión de pasta papelera en una cantidad de 1 - 30 ppm, preferiblemente de 5 - 20 ppm, más preferiblemente de 7 - 10 ppm, como cloro activo total o ácido percarboxílico.
La composición que comprende tensioactivo catiónico puede administrarse como una dosis única, como alimentación constante o periódicamente como dosis separadas administradas a intervalos de tiempo predeterminados. De acuerdo con una realización, la composición que comprende el tensioactivo catiónico se administra de forma continua a la suspensión de pasta papelera. La administración de dosis única o periódica se puede realizar en el momento de un cambio de proceso, tal como la puesta en marcha de la máquina después de una parada de la producción, ya sea en el molino de fabricación de pasta papelera o en el molino de fabricación de cartón o en el molino de fabricación de papel. La administración de dosis única también se puede utilizar si se sabe o se sospecha que la materia prima puede estar contaminada por endosporas inactivas. En este caso, la materia prima puede tratarse con la composición antes de su introducción al proceso de fabricación de papel o cartón.
De acuerdo con una realización preferida, la composición que comprende tensioactivo catiónico se administra a una suspensión de pasta papelera que tiene una consistencia de 1 - 10% en peso, preferiblemente de 3 - 10% en peso, más preferiblemente de 3 - 7% en peso. En otras palabras, la composición se administra preferiblemente a la denominada pasta espesa.
En general, es posible administrar la composición que comprende tensioactivo catiónico a al menos una de las ubicaciones del proceso seleccionadas entre una torre de almacenamiento de pasta papelera y/o de papel defectuoso, un espesante de pasta papelera, un disociador de pasta papelera y/o de papel defectuoso. La ubicación exacta depende, entre otras cosas, de si la administración se realiza en un molino de fabricación de pasta papelera o en un molino de fabricación de cartón/papel. Preferiblemente, la composición se administra al comienzo del proceso, con el fin de garantizar un tiempo eficaz para la interacción entre el tensioactivo catiónico de la composición y las endosporas inactivas. Por ejemplo, la composición se puede administrar a la línea de circulación, que alimenta una suspensión de pasta papelera espesa que comprende papel defectuoso y que tiene una consistencia > 3% a una torre de papel defectuoso. De esta manera se prolonga el tiempo de interacción, incluso hasta varias horas.
De acuerdo con una realización de la invención, la composición que comprende tensioactivo catiónico se administra en una cantidad que proporciona un valor de esporas delta negativo entre la entrada y la salida del lugar de proceso seleccionado. Un valor de esporas delta negativo significa que el valor de endosporas medido de la suspensión de pasta papelera en la entrada de una ubicación del proceso es más alto que el valor de endosporas medido de la
suspensión de pasta papelera en la salida de la misma ubicación de proceso, es decir, la diferencia entre los dos valores es negativa. La composición se puede administrar en una cantidad que proporcione una dosificación del tensioactivo catiónico a la suspensión de pasta papelera en el intervalo de 1 - 1000 ppm, preferiblemente de 10 - 500 ppm, más preferiblemente de 50 - 200 ppm, calculada como tensioactivo catiónico activo.
De acuerdo con una realización de la invención, se añade un agente quelante, tal como DTPA o EDTA, a la suspensión de pasta papelera a más tardar con la administración del tensioactivo catiónico. El agente quelante interactúa con los posibles cationes presentes en la suspensión de pasta papelera y, por tanto, inhibe su interferencia en la interacción entre el tensioactivo catiónico y la corteza de la endospora. En otra realización, es posible añadir un agente quelante, tal como DTPA o EDTA, a la suspensión de pasta papelera antes de la administración del tensioactivo catiónico con el fin de garantizar una interacción eficaz entre el agente quelante y el tensioactivo catiónico. El agente quelante se puede añadir a la suspensión de pasta papelera en una cantidad de 1 -100 ppm, preferiblemente de 10 - 50 ppm, más preferiblemente de 15 - 25 ppm, calculada como agente activo. Preferiblemente, el agente quelante se selecciona de EDTA o DTPA. El uso de un agente quelante es especialmente ventajoso cuando la concentración de cationes en la suspensión de pasta papelera es de al menos 5 ppm. El uso de agentes quelantes es especialmente ventajoso si la suspensión de pasta papelera comprende cationes Fe3+ o Cu2+. Normalmente, es preferible el uso de agentes quelantes si la suspensión de pasta papelera comprende fibras recicladas.
La temperatura de la suspensión de pasta papelera fibrosa durante la administración de la composición que comprende el tensioactivo catiónico puede ser de al menos 30 °C, preferiblemente 40 - 70 °C. Se ha observado que la temperatura elevada de la suspensión de pasta papelera mejora el efecto de germinación que se puede obtener mediante el tensioactivo catiónico.
El pH de la suspensión de pasta papelera está preferiblemente en el intervalo de 4 - 12 con el fin de garantizar la interacción óptima con el tensioactivo catiónico y los microorganismos y/o las endosporas bacterianas.
La suspensión de pasta papelera tratada con la composición que comprende tensioactivo catiónico se puede conformar en una banda fibrosa de papel, cartón o tisú y se puede secar. El presente método permite, por ejemplo, la producción de cartón que contiene un nivel de microorganismos, es decir, un nivel bacteriano, que es menos de aproximadamente 2500 ufc/g, preferiblemente menos de aproximadamente 2000 ufc/g, más preferiblemente menos de aproximadamente 1500 ufc/g, incluso más preferiblemente menos de aproximadamente 1000 ufc/g o más preferiblemente menos de aproximadamente 500 ufc/g, o lo más preferiblemente menos de aproximadamente 250 ufc/g.
Parte experimental
Algunas realizaciones de la invención se describen más detalladamente en los siguientes ejemplos.
Ejemplo 1
Esta prueba de flujo lateral en el lugar se realizó en una máquina de fabricación de cartón alcalino, que produce cartón de 3 capas para envasado de alimentos, con el fin de testar la eficacia de la Composición 1-1 de acuerdo con la invención y que comprende tensioactivo catiónico contra organismos aerobios totales y esporas aerobias de la torre de papel defectuoso (consistencia 3,5%, pH 7,2, potencial de oxidación y reducción, ORP, 158 mV). Se dosificó tensioactivo catiónico (tiempo de contacto 90 min, 180 rpm) como 150 ppm de dodecilamina en una muestra de papel defectuoso que después de los recuentos totales de organismos aerobios y esporas aerobias se cuantificó (recuento en placa de agar, 45 °C/+ 37 °C, 2 días de incubación) en un laboratorio externo. Antes de la determinación de las esporas bacterianas, las muestras se pasteurizaron a 80 °C durante 20 min. Los resultados se muestran en la Figura 1. La columna de la izquierda muestra la muestra de referencia de papel defectuoso sin biocida agregado, la columna de la derecha muestra la muestra de papel defectuoso con la Composición 1-1.
La Figura 1 muestra que el papel defectuoso sin tratar (consistencia 3,5%, pH 7,2, ORP 158 mV) contenía muchas bacterias aerobias, 14 000 000 ufc/ml, así como esporas aerobias, 300 ufc/ml. El uso de la Composición 1-1 de acuerdo con la invención disminuyó notablemente los organismos aerobios totales de 14000000 ufc/ml a 200 ufc/ml y las esporas aerobias de 300 ufc/ml a 40 ufc/ml. Por tanto, los resultados obtenidos indican que la Composición 1-1 puede higienizar eficazmente el papel defectuoso con una dosificación económicamente viable. Finalmente, un tratamiento de este tipo de higienización de papel defectuoso permite que los molinos de fabricación de cartón para envasado de alimentos produzcan las calidades más altas de higiene con un contenido máximo de bacterias de 250 ufc por gramo de cartón final seco.
Ejemplo 2
Esta prueba de flujo lateral en el lugar se realizó en una máquina de fabricación de cartón alcalino, que produce cartón de 3 capas para envasado de alimentos, con el fin de testar la eficacia de la Composición 1-2 de acuerdo con la invención y que comprende tensioactivo catiónico contra organismos aerobios totales y esporas aerobias de pasta papelera mecánica entrante (consistencia 5.4%, pH 6.5, ORP -190 mV). Se dosificó el tensioactivo catiónico (+48 °C, 75 min, 180 rpm) como 150 ppm de dodecilamina en una muestra de pasta papelera. Se cuantificaron los recuentos
totales de organismos aerobios y esporas aerobias (recuento en placa de agar, 45 °C/+ 37 °C, 2 días de incubación) en un laboratorio externo. Antes de la determinación de las esporas bacterianas, las muestras se pasteurizaron a 80 °C durante 20 min. Los resultados se muestran en la Figura 2. La columna de la izquierda muestra la muestra de pasta papelera de referencia sin biocida añadido, la columna de la derecha muestra la muestra de pasta papelera dosificada con la Composición 1-2.
La Figura 2 muestra que la pasta papelera entrante sin tratar (consistencia 5,4%, pH 6,5, ORP -190 mV) contenía muchas bacterias aerobias, 1000 000 ufc/ml, pero ninguna espora, < 10 ufc/ml. Debido a la dosificación de la Composición 1-2, los organismos aerobios totales murieron eficazmente cuando el nivel disminuyó de 1000 000 ufc/ml a 200 ufc/ml. Por tanto, los resultados obtenidos indican que la Composición 1-2 puede higienizar eficazmente la pasta papelera a pesar del alto contenido de fibra (consistencia 5,4%) y bajo ORP (-190 mV) a una tasa de dosificación económicamente factible. Finalmente, la higienización de la pasta papelera permite que los molinos de fabricación de cartón para el envasado de alimentos produzcan las calidades de higiene más altas en las que el contenido de bacterias es de 250 ufc por gramo de cartón final seco.
Ejemplo 3
Esta prueba de flujo lateral en el lugar se realizó en una máquina de fabricación de cartón alcalino, que produce cartón de 3 capas para envasado de alimentos, con el fin de testar la eficacia del método de acuerdo con la invención contra organismos aerobios totales y esporas aerobias de la torre de papel defectuosos (consistencia 3,5%, pH 7,2, ORP 65 mV). El tensioactivo catiónico, es decir, la Composición 1-3, se dosificó (75 min, 180 rpm) como 150 ppm de dodecilamina en una muestra de papel defectuoso, y luego se trató posteriormente (30 min, 180 rpm) con hipoclorito de sodio (como 10 ppm de cloro activo) para mejorar el efecto letal contra las células vegetativas y germinadas. Se cuantificaron los recuentos totales de organismos aerobios y esporas aerobias (recuento en placa de agar, 45 °C/+ 37 °C, 2 días de incubación) en un laboratorio externo. Antes de la determinación de las esporas bacterianas, las muestras se pasteurizaron a 80 °C durante 20 min. Los resultados se muestran en la Figura 3. La columna de la izquierda muestra la muestra de referencia de papel defectuoso sin biocida agregado, la columna del medio muestra la muestra de papel defectuoso dosificada con la Composición 1-3 y la columna de la derecha la muestra de papel defectuoso dosificada con la Composición 1-3 y con hipoclorito de sodio.
La Figura 3 muestra que el papel defectuoso sin tratar (consistencia 3,5%, pH 7,2, ORP 65 mV) contenían muchas bacterias aerobias, 37 000 000 ufc/ml y algunas esporas aerobias, 70 ufc/ml. La composición 1-3 disminuyó notablemente el nivel de organismos aerobios totales de 37000000 ufc/ml a 1600 ufc/ml, y mostró también efecto esporicida, ya que el recuento de esporas aerobias disminuyó de 70 ufc/ml a 30 ufc/ml. El efecto de exterminio de bacterias y esporas se mejoró adicionalmente mediante la introducción de un post-tratamiento con hipoclorito de sodio, como 10 ppm de cloro activo. La calidad microbiológica del papel defectuoso mejoró drásticamente; el contenido total de organismos aerobios disminuyó de 37 000 000 ufc/ml a 400 ufc/ml y el recuento de esporas aerobias de 70 ufc/ml a 10 ufc/ml. Los resultados obtenidos indican así que el método de acuerdo con la invención proporciona una solución económicamente viable para la higienización de papel defectuoso, que finalmente permite que los molinos para la fabricación de cartón para el envasado de alimentos produzcan las calidades de higiene más altas con un contenido máximo de bacterias de 250 ufc por gramo de cartón seco final.
Ejemplo 4 (referencia)
Este ensayo de laboratorio se realizó con el fin de testar el efecto letal del hipoclorito de sodio contra organismos aerobios totales y esporas aerobias en una muestra de papel defectuoso (consistencia 1,0%, pH 7,8, ORP 146 mV) tomada de una máquina de fabricación de cartón alcalino, que produce cartón para envases de alimentos de 3 capas. Los recuentos totales de organismos aerobios y esporas aerobias se cuantificaron utilizando agar de recuento en placa (+45 °C/+ 37 °C, 2 días de incubación). Antes de la determinación de las esporas bacterianas, las muestras se pasteurizaron a 80 °C durante 20 min. Los resultados se muestran en la Figura 4. La columna de la izquierda muestra la muestra de referencia de papel defectuoso sin biocida añadido con un tiempo de contacto de 1 día, la columna de la derecha muestra la muestra de papel defectuoso dosificada con hipoclorito de sodio con un tiempo de contacto de 1 día.
La Figura 4 muestra que el papel defectuoso sin tratar (consistencia 1,0%, pH 7,8, ORP 146 mV) contenían muchas bacterias aerobias, 650000 ufc/ml y algunas esporas aerobias, 70 ufc/ml. El tratamiento con hipoclorito de sodio, como 10 ppm de cloro activo, mostró solo un efecto letal débil, ya que el nivel total de organismos aerobios permaneció en un nivel alto, 390000 ufc/ml, a pesar del tratamiento con cloro. De manera similar, el tratamiento con hipoclorito de sodio, como 10 ppm de cloro activo, fue ineficaz contra las esporas maduras, ya que el contenido de esporas aerobias se mantuvo cerca del nivel inicial de 60 ufc/ml. Por tanto, los resultados obtenidos indican que el hipoclorito de sodio, como 10 ppm de cloro activo, solo no se puede utilizar para higienizar eficazmente el papel defectuoso.
Ejemplo 5
Esta prueba se realizó en una máquina piloto de fabricación de papel que produce papel de 1 capa. El objetivo de la prueba era verificar la eficacia de la invención para proporcionar una cantidad baja de bacterias aerobias y esporas de bacterias aerobias en el producto final de papel seco. La composición 1-5 que comprende 40% en peso de dodecilamina, 40% en peso de dipropilenglicol y 20% en peso de agua se utilizó de acuerdo con la invención. Se dosificó como 100, 150 o 300 mg/l en una suspensión de pasta papelera con una consistencia de 2,25%. Después, la suspensión de pasta papelera se mezcló a 120 rpm durante 30 min a 40 °C. La suspensión de pasta papelera se preparó a partir de un lote de cartón de caja plegable auténtico contaminado con esporas, con un contenido medio de esporas de 7000 ufc/gramo de cartón seco. Todas las suspensiones de pasta papelera en la máquina de fabricación de papel piloto también se trataron posteriormente (5 min, 120 rpm) con glutaraldehído (dosis: 50 ppm como agente activo) con el fin de mantener el control de las células bacterianas vegetativas en la máquina piloto. Se cuantificaron las bacterias aerobias totales (sin pasteurización) y las esporas aerobias (con etapa de pasteurización a 82 °C durante 10 min) del producto final de papel seco de acuerdo con la Norma ISO 8784-1 para el examen microbiológico de papel y cartón.
La Figura 5 así como la Tabla 1 muestran los resultados del examen microbiológico de las muestras de papel seco que se produjeron en la máquina piloto de fabricación de papel con diferentes dosis de la Composición 1-5 en la suspensión de pasta papelera.
Tabla 1 Resultados del ejemplo 5.
La Figura 5 y la Tabla 1 demuestran que el papel de referencia contenía una gran cantidad de bacterias aerobias (1973 ufc/g) y esporas bacterianas aerobias (1423 ufc/g). Esto indica que la materia prima contaminada con un alto contenido de endosporas inicial provocó la contaminación posterior del papel producido. El tratamiento con el biocida de glutaraldehído no fue capaz por sí solo de reducir la contaminación por esporas en el papel producido.
El uso de la Composición 1-5 de acuerdo con la invención disminuyó notablemente el nivel de endosporas en el papel final a cada nivel de dosificación ensayado. El método de acuerdo con la invención mostró un efecto esporicida, reduciendo los recuentos de esporas de 1423 ufc/g (referencia) a 414 ufc/g (con tratamiento de 100 mg/l) o a 20 ufc/g (con tratamiento de 150 mg/l) o a 18 ufc/g (con tratamiento de 300 mg/l). De manera similar, los recuentos totales de bacterias aerobias del papel seco fueron significativamente más bajos. Los resultados obtenidos indican así que la invención proporciona una solución viable para la higienización del producto final del papel a un nivel de dosificación razonable, lo que finalmente permite que los molinos de fabricación de papel y cartón para el envasado de alimentos produzcan las calidades de higiene más altas con un contenido máximo de bacterias de 250 ufc por gramo de producto seco, papel o cartón final.
Ejemplo 6
Esta prueba de laboratorio se realizó para comparar la eficacia biocida de tres productos de ensayo, a saber, un biocida convencional Composición R que comprende glutaraldehído (referencia) y las Composiciones 1-6 y 2-6, que comprenden un tensioactivo catiónico que comprende un grupo de cabeza de amonio primario y una cola de alquilo C12 lineal no sustituido y un tensioactivo catiónico que comprende un grupo de cabeza de amonio secundario y una cola de alquilo C12 lineal no sustituido. La Composición R comprendía 50% en peso de glutaraldehído. La Composición 1-6 comprendía 40% en peso de dodecilamina, 40% en peso de dipropilenglicol y 20% en peso de agua. La Composición 2-6 comprendía 35% en peso de hidrocloruro de dodecilguanidina y 65% en peso de dipropilenglicol.
Los productos se testaron contra bacterias aerobias totales y esporas aerobias en agua de proceso auténtica extraída de una máquina de fabricación de papel que produce cartón para el envasado de alimentos. En el momento de la toma de muestras del proceso, el agua de proceso auténtica contenía altas cantidades de bacterias aerobias totales, > 100000 ufc/ml, pero muy pocas esporas aerobias, < 100 ufc/ml. Con el fin de ser más capaz de evaluar la
eficacia del producto contra las esporas aerobias, el agua de proceso se añadió con esporas adicionales, con el objetivo de un nivel de esporas aerobias de aprox. 100.000 ufc/ml. Esta solución de esporas para la adición se preparó de la siguiente manera: las bacterias formadoras de esporas auténticas que se aislaron de un proceso de fabricación de papel se cultivaron previamente durante 2 días a 37 °C en caldo nutritivo modificado, después de lo cual las esporas maduras se recolectaron y lavaron mediante centrifugación y agua fría. Al comienzo del ensayo, el agua de proceso enriquecida con esporas se dividió en ocho muestras individuales. Se trataron dos muestras con la Composición 1-6, dos con la Composición 2-6 y dos con una Composición R convencional. Las composiciones se dosificaron en tal cantidad que la cantidad activa de agente activo fue la misma (90 mg/l) en cada una de las muestras. Además, se almacenaron dos muestras como tales y se utilizaron como muestras de referencia 0, sin ningún biocida añadido. Las muestras se almacenaron a 45 °C, mezclando 180 rpm, durante 50 minutos, seguido de la cuantificación de bacterias aerobias totales (muestras no pasteurizadas) y esporas aerobias (agar de recuento en placa, 37 °C, 2 días de incubación). Antes de la determinación de esporas aerobias, las muestras se pasteurizaron a 82 °C durante 10 min. Los resultados se muestran como valores promedio de dos muestras paralelas en la Figura 6 y la Tabla 2.
Tabla 2 Resultados del ejemplo 6.
Los resultados de la Figura 6 y la Tabla 2 para la muestra de referencia 0 demuestran claramente que el agua de proceso, después de enriquecida con esporas, contenía una gran cantidad de bacterias aerobias totales, 379 000 ufc/ml, y esporas aerobias, 92 000 ufc/ml. La Composición 1-6 redujo eficazmente el nivel de bacterias aerobias totales de 379 000 ufc/ml a 5050 ufc/ml y el nivel de esporas aerobias de 92 000 ufc/ml a 2500 ufc/ml. La Composición 2-6 redujo eficazmente el nivel de bacterias aerobias totales de 379000 ufc/ml a 3300 ufc/ml y el nivel de esporas aerobias de 92 000 ufc/ml a 760 ufc/ml. Se ve que ambas Composiciones 1-6 y 2-6 fueron sorprendentemente efectivas en la disminución de bacterias aerobias totales, así como esporas aerobias. Por el contrario, la Composición R de referencia no fue eficaz contra bacterias totales y esporas aerobias. Por tanto, los resultados obtenidos indican que el uso de dos Composiciones testadas 1-6 y 2-6 de acuerdo con la invención, que contienen dodecilamina o hidrocloruro de dodecilguanidina como agente activo, puede ser eficaz para la higienización de corrientes de proceso de fabricación de papel con un alto contenido total de bacterias y esporas aerobias.
Ejemplo 7
Esta prueba de laboratorio se realizó para evaluar la eficacia de una Composición 1-7 de acuerdo con la invención y que comprende un tensioactivo catiónico que comprende un grupo de cabeza de amonio secundario y una cola de alquilo C12 lineal no sustituido, contra bacterias aerobias totales y esporas aerobias en agua de proceso auténtica extraída de una máquina de fabricación de papel que produce cartón para el envasado de alimentos. La composición comprendía 35% en peso de hidrocloruro de dodecilguanidina y 65% en peso de dipropilenglicol.
Al principio, el agua de proceso se dividió en cuatro muestras individuales; dos se trataron con la Composición 1-7 y dos muestras se almacenaron como tales y se utilizaron como referencia 0 (agua de proceso sin biocidas añadidos). Las muestras se almacenaron a 45 °C, mezclando a 180 rpm, durante 30 minutos, seguido de la cuantificación de bacterias aerobias totales (muestras no pasteurizadas) y esporas aerobias (agar de recuento en placa, 37 °C, 2 días de incubación). Antes de la determinación de esporas aerobias, las muestras se pasteurizaron a 82 °C durante 10 min. Los resultados de dos muestras paralelas se muestran como valores promedio en la Figura 7 y la Tabla 3.
Tabla 3 Resultados del ejemplo 7.
Los resultados de la Figura 7 y la Tabla 3 demuestran que el agua de proceso como tal contenía una gran cantidad de bacterias aerobias totales, 1162500 ufc/ml, y algunas esporas aerobias, 70 ufc/ml. La composición 1-7, a una dosis de agente activo de 90 mg/l de hidrocloruro de dodecilguanidina, mostró un excelente efecto higienizante del agua de proceso. El nivel de bacterias aerobias totales descendió de 1162500 ufc/ml a < 100 ufc/ml, que está por debajo del límite de detección práctico, y el nivel de esporas aerobias disminuyó de 70 ufc/ml a 20 ufc/ml. Los resultados obtenidos indican, por tanto, que la Composición 1-7, con hidrocloruro de dodecilguanidina como agente activo, puede usarse eficazmente para higienizar las corrientes del proceso de fabricación de papel que contienen bacterias aerobias y esporas bacterianas.
Claims (16)
1. Uso de una composición que comprende un tensioactivo catiónico, que comprende un grupo de cabeza de amonio primario o secundario y una cola de alquilo C12 lineal no sustituido, para inducir la germinación de endosporas bacterianas en suspensión de pasta papelera para la fabricación de papel o cartón.
2. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la composición comprende
- al menos un 10% en peso del tensioactivo catiónico,
- un disolvente orgánico, que comprende al menos un grupo OH, y
- opcionalmente agua.
3. Uso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el tensioactivo catiónico es n-dodecilamina o sal de dodecilguanidina, tal como hidrocloruro de dodecilguanidina.
4. Uso de acuerdo con la reivindicación 1,2 o 3, caracterizado por que la composición comprende 10 - 60% en peso, preferiblemente 20 - 47% en peso, más preferiblemente 25 - 45% en peso, del tensioactivo catiónico.
5. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4 anteriores, caracterizado por que la composición comprende 10 - 90% en peso, preferiblemente 10 - 60% en peso, más preferiblemente 10 - 50% en peso, incluso más preferiblemente 20 - 47% en peso, a veces incluso más preferiblemente 25 - 45% en peso, de disolvente, que se selecciona preferiblemente entre glicoles y alcoholes, tales como etanol, alcohol isopropílico y dipropilenglicol.
6. Uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5 anteriores, caracterizado por que la composición comprende un agente biocida, tal como un biocida soluble en agua.
7. Uso de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que el agente biocida es un biocida no oxidante seleccionado del grupo que comprende glutaraldehído, 2,2-dibromo-3-nitrilopropionamida, 2-bromo-2-nitropropano-1,3-diol, carbamatos, 5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona, 2-metil-4-isotiazolin-3-ona, 1,2-dibromo-2,4-diciano butano, bis(triclorometil)sulfona, 2-bromo-2-nitroestireno, 4,5-dicloro-1,2-ditiol-3-ona, 2-n-octil-4-isotiazolin-3-ona, 1,2-bencisotiazolin-3-ona, orto-ftaldehído, compuestos de amonio cuaternario, otras guanidinas distintas de las sales de dodecilguanidina, biguanidinas, piritionas, 3-yodopropinil-N-butilcarbamato, sales de fosfonio, dazomet, 2-(tiocianometiltio)benzotiazol, bistiocianato de metileno y cualquier combinación de los mismos.
8. Uso de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, caracterizado por que la composición comprende 0,01 - 20% en peso, preferiblemente 1 - 20% en peso, más preferiblemente 5 - 15% en peso, incluso más preferiblemente 7 - 10% en peso, del agente biocida.
9. Método para reducir cuantitativamente endosporas bacterianas en suspensión de pasta papelera para la fabricación de papel o cartón, comprendiendo el método
- obtener de una suspensión acuosa de pasta papelera,
- administrar una composición que comprende un tensioactivo catiónico, que comprende un grupo de cabeza de amonio primario o secundario y una cola de alquilo C12 lineal no sustituido a la suspensión de pasta papelera, - permitir que el tensioactivo catiónico interactúe con las endosporas bacterianas en la suspensión de pasta papelera, e
- inducir la germinación de endosporas y destruir microorganismos utilizando un agente biocida, calor o el propio tensioactivo catiónico.
10. Método de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que el tensioactivo catiónico es n-dodecilamina o sal de dodecilguanidina, tal como hidrocloruro de dodecilguanidina.
11. Método de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, caracterizado por administrar la composición que comprende el tensioactivo catiónico a al menos una de las ubicaciones del proceso seleccionadas entre una torre de almacenamiento de pasta papelera y/o papel defectuoso, un espesante de pasta papelera, un disociador de pasta papelera y/o de papel defectuoso.
12. Método de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por administrar la composición que comprende tensioactivo catiónico en una cantidad que proporcione un valor de esporas delta negativo entre la entrada y la salida del lugar de proceso seleccionado.
13. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 - 12 anteriores, caracterizado por administrar la composición que comprende tensioactivo catiónico en una cantidad que proporciona una dosificación del
tensioactivo catiónico a la suspensión de pasta papelera en el intervalo de 1 - 1000 ppm, preferiblemente de 10 - 500 ppm, más preferiblemente de 50 - 200 ppm, calculado como tensioactivo catiónico activo.
14. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 - 13 anteriores, caracterizado por administrar un biocida oxidante a la suspensión de pasta papelera, preferiblemente en una cantidad de 1 - 30 ppm, preferiblemente de 5 - 20 ppm, más preferiblemente de 7 - 10 ppm, como cloro activo total o ácido percarboxílico.
15. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 - 14 anteriores, caracterizado por añadir un agente quelante, tal como DTPA o EDTA, a la suspensión de pasta papelera a más tardar con la administración del tensioactivo catiónico, preferiblemente en una cantidad de 1 - 100 ppm, preferiblemente de 10 - 50 ppm, más preferiblemente de 15 - 25 ppm, dado como agente activo.
16. Método de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por formar la suspensión de pasta papelera tratada con la composición que comprende tensioactivo catiónico en una banda fibrosa de papel, cartón o tisú, y secarla.
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