ES3067455T3 - Method for reducing amount of bacterial endospores in an aqueous fibre suspension - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para reducir las endosporas bacterianas en una suspensión acuosa de fibras compuesta por fibras celulósicas recicladas, donde la suspensión de fibras tiene una cantidad original de endosporas, preferiblemente de >=10 000 UFC/ml. El método comprende ajustar el pH de la suspensión de fibras a un valor de pH <=6,5, ajustar el potencial de oxidación-reducción (ORP) de la suspensión de fibras a un valor de ORP >=200 mV con un primer agente oxidante, e introducir una cantidad de ácido perfórmico como segundo agente oxidante en la suspensión de fibras para reducir las endosporas bacterianas a una cantidad de endosporas de <=1000 UFC/ml. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Método para reducir la cantidad de endosporas bacterianas en una suspensión acuosa de fibras

[0003] La presente invención se refiere a un método para reducir o disminuir la cantidad de endosporas bacterianas en una suspensión acuosa de fibras según la presente reivindicación 1.

[0004] Las células bacterianas suelen estar presentes en los entornos acuosos de las fábricas de papel, cartón y papel tisú. El crecimiento bacteriano en el proceso se suele monitorizar y limitar a través del uso de diversas medidas, por ejemplo la introducción de blocldas en el proceso. Sin embargo, determinadas células bacterianas forman endosporas, que son muy resistentes a los métodos habituales de destrucción bacteriana, como el calor, los desinfectantes, los blocldas químicos, la desecación, la luz ultravioleta y la radiación ionizante. Las endosporas bacterianas pueden permanecer viables, pero en estado latente, durante periodos prolongados, Incluso años, hasta que las condiciones externas se vuelven favorables, tras lo cual tiene lugar la transformación, es decir, la germinación, de las endosporas bacterianas.

[0005] La fibra reciclada suele contener altas cantidades de bacterias, así como endosporas bacterianas. El material de fibras recolectado de consumidores y fuentes Industriales para reciclar a menudo contiene contaminación, como residuos de alimentos o aceite, que proporcionan un buen medio de crecimiento para las bacterias. Incluso el material de fibras reciclado de aspecto relativamente limpio, como el papel de oficina recolectado, suele contener altas cantidades de endosporas, ya que las cantidades de endosporas no se monitorizan activamente en la producción de papel o cartón para envases no higiénicos o no alimentarios. Además, el material de fibras recolectado a menudo se almacena envasado en condiciones sucias, húmedas o cálidas que aumentan el riesgo de un crecimiento bacteriano extenso. En consecuencia, las suspensiones de fibras producidas a partir de material de fibras reciclado suelen contener altas cantidades de contaminación bacteriana en forma de bacterias y endosporas bacterianas.

[0006] La alta contaminación bacteriana de las suspensiones de fibras producidas a partir del material de fibras reciclado puede causar problemas en el proceso de fabricación de papel y cartón en sí, o puede limitar los usos del papel o cartón producido. Por ejemplo, si el producto de papel o cartón está destinado a fines de higiene o para el envasado de alimentos o bebidas, la cantidad permisible de endosporas bacterianas en el producto final de papel y cartón está estrictamente limitada para evitar la posible contaminación de los materiales envasados. Estas limitaciones han provocado que el uso de material de fibras reciclado haya sido prácticamente inexistente en productos de papel y cartón destinados al envasado de alimentos y bebidas. Por otro lado, debido a la demanda constantemente creciente de sostenibllldad en toda la producción industrial, existe un interés en aumentar y/o expandir el uso de fibras recicladas en la producción de todas las calidades de papel y cartón. En consecuencia, existe la necesidad de formas eficaces de disminuir la cantidad de endosporas bacterianas en suspensiones acuosas de fibras que comprenden fibras celulósicas recicladas.

[0007] El documento US 5,900,111 describe un proceso para el saneamiento de fibras de papel usado posconsumo para envases y recipientes de líquidos. El proceso comprende obtener fibras de papel procedentes de un proceso de reciclaje de papel usado, añadir agua a las fibras de papel para obtener una suspensión, deshidratar la suspensión para obtener una corriente de fibras de papel y pasar la misma por un mezclador, calentando la corriente y suministrando peróxido de hidrógeno al mezclador.

[0008] El documento WO 2013/098478 describe un método para prevenir el crecimiento microbiano en aguas de proceso. El método comprende añadir iones de aluminio al agua de proceso antes de o junto con la adición de un perácldo o una mezcla de perácldos para mantener la concentración de aluminio soluble en el agua de proceso en al menos 0,05 ppm. La adición de Iones de aluminio mejora el rendimiento bloclda del perácldo o una mezcla de perácldos en el agua de proceso.

[0009] El documento US 2019/0364892 describe métodos y composiciones para reducir la contaminación de un sustrato por endosporas con composiciones a base de ácido percarboxíllco. Los métodos pueden incluir una etapa de monitorizaclón continua del potencial de oxidación-reducción de las composiciones a base de ácido percarboxíllco.

[0010] El documento WO 2016/135387 describe un método para la monitorizaclón cuantitativa de endosporas bacterianas en un entorno acuoso de una fábrica de papel o cartón. El método comprende obtener una primera muestra acuosa y destruir las bacterias en forma vegetativa mediante un tratamiento adecuado, añadir un agente Intercalante a la primera muestra tratada y permitir que éste ¡nteractúe con las bacterias destruidas. El nivel de endosporas en la primera muestra se determina mediante qPCR, en la que solo el ADN de las endosporas está disponible para la amplificación.

[0011] Un objeto de esta invención consiste en minimizar o posiblemente Incluso eliminar las desventajas existentes en la técnica anterior.

[0012] Otro objeto de la presente invención consiste en proporcionar un método eficaz para reducir o disminuir la cantidad de endosporas bacterianas en suspensiones acuosas de fibras que comprenden fibras celulósicas recicladas.

[0013] Estos objetos se logran con la invención, que tiene las características presentadas más abajo en las partes caracterizadoras de las reivindicaciones independientes.

[0014] Algunas realizaciones preferidas de la invención se presentan en las reivindicaciones dependientes.

[0015] En la reivindicación 1 se describe un método típico según la presente invención para reducir o disminuir la cantidad de endosporas bacterianas en una suspensión acuosa de fibras que comprende fibras celulósicas recicladas, en donde la suspensión de fibras tiene una cantidad original de endosporas, preferiblemente de >10 000 UFC/ml. El método de la presente invención se define en la presente reivindicación 1.

[0016] Ahora se ha descubierto sorprendentemente que la alta cantidad de endosporas bacterianas en una suspensión de fibras que comprende fibras celulósicas recicladas se puede reducir eficazmente cuando el pH y el potencial de oxidación-reducción (ORP) de la suspensión de fibras primero se ajustan a los valores específicos de pH <6,5 y ORP >200 mV, seguido del tratamiento de la suspensión de fibras con ácido perfórmico. Se supone que cuando el ácido perfórmico se introduce en la suspensión de fibras como un segundo oxidante, en el rango de pH adecuado y después del ajuste del valor de ORP de la suspensión con un primer oxidante, el poder destructor de endosporas del ácido perfórmico se puede emplear con éxito, e incluso una cantidad excesiva de endosporas en la suspensión puede reducirse significativamente con un consumo razonable de ácido perfórmico. Se ha observado que el presente método puede reducir fácilmente la cantidad de endosporas bacterianas en la suspensión de fibras en 2 a 4 unidades logarítmicas, posiblemente incluso más. La combinación del ajuste del pH y el valor de ORP con la introducción del ácido perfórmico proporcionó una mejora inesperada en el control de endosporas en suspensiones de fibras que comprenden fibras recicladas y una alta concentración de endosporas bacterianas. La reducción de la cantidad de endosporas bacterianas permite el uso de la suspensión de fibras tratadas, que comprende fibras celulósicas recicladas, incluso para la producción de calidades de papel y cartón con fines higiénicos o para el envasado de alimentos y bebidas. En el presente contexto, la expresión "potencial de oxidación-reducción", abreviada como ORP, se refiere al potencial de oxidación o reducción de la suspensión acuosa de fibras. El valor de ORP de una suspensión acuosa de fibras puede determinarse utilizando un electrodo químicamente inerte sumergido en la suspensión y midiendo su potencial con respecto a un electrodo de referencia. Existen varios sensores comerciales disponibles para mediciones del valor de ORP.

[0017] En el presente contexto, la expresión "endospora bacteriana" se refiere a una estructura latente y no reproductiva formada por bacterias. La endospora bacteriana comprende ADN de la bacteria y una parte de su citoplasma, recubierto por una cubierta protectora. Las endosporas bacterianas pueden germinar hasta alcanzar el estado metabólicamente activo, es decir, el estado vegetativo, en condiciones favorables. Según una realización de la invención, el presente método se utiliza para reducir la cantidad de endosporas bacterianas, por ejemplo de Bacillus, Brevibacillus y/o Paenibacillus, que se sabe que crecen en las condiciones de procesamiento de máquinas de papel, cartón y papel tisú, y similares. Estos géneros bacterianos son capaces de producir endosporas termotolerantes, resistentes al calor de las secciones de secador empleadas en los procesos de producción de redes de fibra celulósica, como papel, cartón, papel tisú, y similares.

[0018] En este contexto, todos los valores de endosporas bacterianas (UFC/ml) se dan para una suspensión de fibras con una consistencia de fibra del 4 % en peso, expresada como fibra seca. El valor de endosporas bacterianas se determina a partir de una suspensión de fibras con una consistencia del 4 % en peso o, si se determina a partir de otra consistencia, la endospora bacteriana se calcula para que corresponda al valor de endosporas para una consistencia del 4 % en peso.

[0019] La suspensión de fibras comprende una fase líquida, que típicamente es agua, y una fase sólida que comprende al menos fibras celulósicas recicladas y partículas inorgánicas opcionales suspendidas en la fase líquida. La suspensión acuosa de fibras inicial, que se somete a un tratamiento reductor de endosporas bacterianas en el método de la presente invención, comprende fibras celulósicas recicladas y tiene una cantidad inicial de endosporas bacterianas de al menos 1000 UFC/ml, típicamente al menos 5000 UFC/ml, más típicamente al menos 10 000 UFC/ml. La suspensión de fibras comprende una fase líquida acuosa y una fase sólida que comprende fibras recicladas. Las fibras celulósicas recicladas en la suspensión de fibras pueden ser fibras recicladas blanqueadas, sin blanquear o una mezcla de fibras recicladas blanqueadas y sin blanquear. Las fibras celulósicas recicladas en la suspensión de fibras son fibras naturales no sintéticas que se han obtenido originalmente por cualquier método de producción mecánica o química de producción de pulpa o por cualquier combinación de métodos de producción mecánica y química de pulpa. Las fibras celulósicas recicladas pueden ser fibras de madera y/o no de madera, preferiblemente fibras de madera, como madera dura, madera blanda o cualquier combinación de las mismas. Las fibras recicladas pueden proceder de cualquier material de fibras industrial y/o de consumo reciclado disponible. Las fibras recicladas pueden proceder, por ejemplo, de contenedores de cartón corrugado viejos (OCC), papel de desecho de oficina, papel de desecho de oficina mixto, papel de desecho de oficina clasificado o cualquier mezcla de los mismos. Las fibras recicladas pueden proceder, por ejemplo, de material de fibras preconsumo reciclado y/o material de fibras postconsumo reciclado. Las fibras recicladas pueden Incluso ser fibras secundarlas del proceso de producción de papel, cartón, papel tisú o similares, como desechos. La cantidad de fibras celulósicas recicladas en la suspensión de fibras que ha de ser tratada es de al menos el 60 % en peso, preferiblemente al menos el 80 % en peso, más preferiblemente al menos el 90 % en peso o al menos el 95 % en peso, calculado a partir del peso total de fibra seca de la suspensión. Según una realización, las fibras celulósicas en la suspensión de fibras consisten en fibras celulósicas recicladas.

[0021] La suspensión acuosa de fibras puede tener una cantidad inicial de endosporas bacterianas de al menos 5000 UFC/ml, típicamente al menos 10 000 UFC/ml, más típicamente al menos 15 000 UFC/ml, incluso más típicamente al menos 20 000 UFC/ml. La cantidad inicial de endosporas de la suspensión de fibras que comprende fibras celulósicas recicladas puede estar en un rango de 1000 - 500000 UFC/ml, más típicamente de 10 000 - 500 000 UFC/ml o de 15 000 - 400 000 UFC/ml, incluso más típicamente de 20 000 - 350 000 UFC/ml.

[0023] La suspensión acuosa de fibras tiene típicamente un valor de oxidación-reducción (ORP) inicial que es negativo, por ejemplo en un rango de -500 mV a -50 mV, más típicamente de -400 mV a -100 mV, incluso más típicamente de -300 mV a -200 mV.

[0025] Según una realización de la invención, la suspensión de fibras puede contener partículas Inorgánicas, tales como partículas de carbonato de calcio, caolín, talco, yeso o similares. Estas partículas suelen proceder de rellenos Internos, revestimientos Inorgánicos, etiquetas, pegatlnas o similares presentes en el material de fibras recogido para su reciclaje. La cantidad de partículas Inorgánicas, expresada como contenido de cenizas del material de fibras celulósicas reciclado usado, puede oscilar entre el 5 y el 30 % en peso, habltualmente entre el 5 y el 25 % en peso o entre el 10 y el 20 % en peso. Normalmente resulta difícil o poco rentable eliminar completamente las partículas Inorgánicas del material de fibras celulósicas reciclado durante la nueva producción de pulpa del material de fibras, lo que significa que, por lo general, al menos algunas partículas Inorgánicas siguen con el material de fibras celulósicas reciclado hasta la suspensión de fibras.

[0027] La suspensión de fibras puede contener habltualmente al menos algunos Iones de carbonato disueltos.

[0028] La consistencia de fibras de la suspensión de fibras, al ajustar el valor pH y/o el valor de ORP, y/o al introducir el ácido perfórmico, puede ser de al menos el 1 % en peso, preferiblemente al menos el 3 % en peso, calculada como fibra seca. Según una realización de la invención, la consistencia de fibras de la suspensión de fibras puede ser del 1 al 30 %, preferiblemente del 3 al 20 %, más preferiblemente del 4 al 10 % en peso, calculada como fibra seca. Según otra realización de la invención, la consistencia de fibras de la suspensión de fibras puede ser del 1 al 15 %, preferiblemente del 2 al 10 %, más preferiblemente del 2 al 5 % en peso, calculada como fibra seca.

[0030] El ajuste del pH y el valor de ORP, así como opclonalmente la introducción del ácido perfórmico, se puede hacer en o después de un reductor a pulpa, o en o después de una etapa de producción de pulpa donde el material de fibras reciclado se desintegra y se diluye con agua, típicamente a una consistencia de fibra del 1 -5 % en peso, preferiblemente del 1 - 3 % en peso. Alternativamente, el ajuste del pH y el valor de ORP, así como opclonalmente la introducción del ácido perfórmico, se puede hacer en una etapa de proceso o dispositivo de proceso donde la consistencia de la fibra de la suspensión de fibras es relativamente alta, tal como del 8 -30 % en peso, preferiblemente del 15 - 25 % en peso. Es posible que el ajuste de los valores de pH y ORP se haga a la misma consistencia de fibra o a una consistencia de fibra diferente que la introducción del ácido perfórmico, es decir, la suspensión de fibras puede concentrarse o diluirse entre las diferentes etapas del método, especialmente entre la etapa (b) y la etapa (c).

[0032] Flabltualmente, la suspensión de fibras formada en la etapa de reductor a pulpa/producción de pulpa comprende, entre otros, contaminantes hidrófobos, como plásticos, cintas o residuos de adhesivo. Estos contaminantes, así como otras Impurezas, partículas grandes, etc., se eliminan en una o más etapas de cribado posteriores a la etapa de reductor a pulpa/producción de pulpa, donde típicamente se eliminan contaminantes o Impurezas con un tamaño superior a 200 micrómetros. Según una realización de la invención, el ajuste de los valores de pH y ORP, así como opclonalmente la introducción del ácido perfórmico, pueden realizarse después de la o las etapas de cribado, por ejemplo, para optimizar el consumo de productos químicos. Por ejemplo, al menos el ajuste del pH y el valor de ORP, preferiblemente también la introducción del ácido perfórmico, pueden realizarse en un tanque de mezcla separado, situado detrás de la o las etapas de cribado y antes de un posible dlspersor térmico o similares.

[0034] La suspensión de fibras suele someterse a fraccionamiento de fibras, donde las fibras se separan según su longitud en al menos una fracción de fibras largas y una fracción de fibras cortas. Según una realización de la invención, el ajuste del pH y los valores de ORP, así como opclonalmente la introducción del ácido perfórmico, pueden realizarse después de la etapa fraccionamiento. Por ejemplo, al menos el ajuste del pH y el valor de ORP, preferiblemente también la Introducción del ácido perfórmlco, pueden realizarse en al menos una, preferiblemente en todas las fracciones de fibra obtenidas del fraccionamiento de fibras y que se utilizan para producir una pasta de fibras.

[0036] Según una realización de la Invención, el pH de la suspensión de fibras se ajusta a un valor <6,5, preferiblemente mediante la Introducción de un agente acidificante en la suspensión de fibras. El pH de la suspensión de fibras puede ajustarse dentro de un rango de pH de 4 a 6,5, preferiblemente de 4,5 a 6,5, más preferiblemente de 5 a 6,5, e Incluso más preferiblemente de 5,5 a 6,3. El agente acidificante puede ser cualquier compuesto químico adecuado para ajustar el valor pH de la suspensión de pulpa a un nivel deseado, por ejemplo cloruro de pollalumlnlo, alumbre o similares. El agente acidificante puede ser un ácido orgánico, como ácido cítrico, ácido fórmico, o similares, o un ácido Inorgánico, como ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, o similares, o una mezcla de ácidos orgánicos y/o Inorgánicos. El agente acidificante puede ser un gas acidificante, como dióxido de carbono. Cuando el agente acidificante es un ácido líquido, se añade a la suspensión de fibras, y cuando el agente acidificante está en forma gaseosa, por ejemplo gas de dióxido de carbono, se introduce en la suspensión de fibras. El agente acidificante preferiblemente se introduce en la suspensión de fibras o se añade a la misma en una cantidad que ajuste el pH de la suspensión a un valor pH deseado, sin aumentar significativamente la conductividad de la suspensión de fibras. Resulta ventajoso realizar una mezcla eficazmente al añadir el agente acidificante a la suspensión de fibras.

[0038] Preferiblemente, el pH de la suspensión de fibras se ajusta a un valor pH no demasiado ácido, por ejemplo, a un valor de pH >4, preferiblemente >4,5, más preferiblemente >5. Un pH demasiado ácido puede provocar la disolución de diversos componentes, como al menos algunas de las partículas inorgánicas presentes en la suspensión de fibras, lo que puede provocar un aumento de la conductividad y problemas posteriores en el proceso de producción de la red de fibra. En particular, si la suspensión de fibras comprende partículas inorgánicas, como partículas de carbonato de calcio, el pH de la suspensión se ajusta preferiblemente a un rango de 5 a 6,5, más preferiblemente de 5,5 a 6,5, incluso más preferiblemente de 6 a 6,5. El agente acidificante puede seleccionarse en función de las propiedades, especialmente la capacidad tampón, de la suspensión de fibras que ha de ser tratada. Por ejemplo, una suspensión de fibras con una alta capacidad tampón, por ejemplo una suspensión de fibras que comprende fibras recicladas procedentes de residuos de oficina clasificados y con un alto contenido de partículas de carbonato de calcio, se puede tratar con uno o más agentes acidificantes seleccionados entre dichos ácidos orgánicos o inorgánicos o sus mezclas, con el fin de obtener un consumo económicamente apropiado del agente acidificante y evitar cambios importantes de pH que podrían conducir a cambios no deseados en la conductividad de la suspensión de fibras.

[0040] Según una realización preferible, la conductividad de la suspensión de fibras no cambia significativamente durante la reducción de las endosporas bacterianas en la suspensión de fibras según el presente método. Esto significa que la suspensión de fibras habitualmente tiene un valor de conductividad inicial en un rango de 2 a 10 mS/cm, preferiblemente de 2 a 7 mS/cm, medido antes del ajuste del valor del pH y el valor ORP y la introducción del ácido perfórmico, y un valor de conductividad final en el rango de 2 a 10 mS/cm, preferiblemente de 3 a 7 mS/cm, medido después de los ajustes del pH y el ORP y la introducción del ácido perfórmico. La conductividad de la suspensión de fibras después del ajuste de los valores de pH y ORP, así como la adición del ácido perfórmico, se mantiene en el nivel que preferiblemente permite el rendimiento eficaz de los productos químicos de encolado y retención posteriormente en el proceso de fabricación de la red de fibra final.

[0042] El potencial de oxidación-reducción (ORP) de la suspensión de fibras se ajusta a un valor de ORP >200 mV con un primer agente oxidante, que se añade a la suspensión de fibras o se introduce en la misma. Preferiblemente, el valor de ORP de la suspensión de fibras puede ajustarse a un valor de ORP >250 mV, más preferiblemente >300 mV. Se ha observado que, cuando el valor de ORP de la suspensión de fibras se ajusta a un nivel >200 mV, el ácido perfórmico puede eliminar y destruir eficazmente las endosporas bacterianas presentes en la suspensión de fibras. Según una realización, el valor de ORP de la suspensión de fibras puede ajustarse en un rango de 200 mV a 400 mV, más preferiblemente de 300 mV a 400 mV.

[0044] El primer agente oxidante para ajustar el valor de ORP es diferente del ácido perfórmico, es decir, el primer agente oxidante no es ácido perfórmico. Preferiblemente, el primer agente oxidante utilizado está libre de ácido perfórmico. Es posible que se puedan utilizar otros perácidos orgánicos distintos del ácido perfórmico como primer agente oxidante para ajustar el valor de ORP. El primer agente oxidante es peróxido de hidrógeno, H2O2 o una sal de percarbonato, preferiblemente percarbonato de sodio. El peróxido de hidrógeno y las sales de percarbonato están fácilmente disponibles a escala industrial y pueden ajustar eficazmente el valor de ORP de la suspensión de fibras al nivel deseado. El primer agente oxidante puede considerarse como un agente de tratamiento de sacrificio, con el que el consumo de ácido perfórmico puede mantenerse lo más bajo posible. El uso del primer agente oxidante proporciona medios eficaces para ajustar el valor de ORP a un nivel en el que se pueda alcanzar todo el potencial del ácido perfórmico.

[0045] El primer agente oxidante puede introducirse en la suspensión de fibras en una cantidad que proporcione el valor de ORP deseado para la suspensión de fibras que comprende fibras celulósicas recicladas. Según una realización de la invención, el primer agente oxidante puede introducirse en la suspensión de fibras en una cantidad de 300 a 1000 ppm, preferiblemente de 400 a 800 ppm, preferiblemente de 500 a 700 ppm, expresada en gramos de agente activo por tonelada de suspensión de fibras.

[0047] La adición del primer agente oxidante a la suspensión de fibras no produce un efecto blanqueador para la suspensión de fibras. Esto significa que el brillo ISO de la suspensión de fibras no cambia significativamente tras la adición del primer agente oxidante. En general, el cambio en el brillo ISO de la suspensión de fibras, si lo hay, es inferior al 5 % ISO, preferiblemente inferior al 3 % ISO, y más preferiblemente inferior al 1 % ISO, medido según la norma ISO 2470-1 :2016.

[0049] Según la presente invención, el ácido perfórmico, como segundo agente oxidante, se introduce en, es decir, se añade a, la suspensión de fibras en una cantidad que reduce la cantidad de endosporas bacterianas a <1000 UFC/ml, preferiblemente <500 UFC/ml, más preferiblemente <250 UFC/ml, incluso más preferiblemente <150 UFC/ml, e incluso a veces <100 UFC/ml, para la suspensión de fibras tratada. Según una realización de la invención, el ácido perfórmico puede introducirse en la suspensión de fibras en una cantidad que reduce la cantidad de endosporas bacterianas a <50 UFC/ml, incluso <30 UFC/ml o incluso <10 UFC/ml. El ácido perfórmico puede introducirse en, es decir, añadirse a, la suspensión de fibras en una cantidad de 50 a 500 ppm, preferiblemente de 100 a 400 ppm, preferiblemente de 200 a 300 ppm, expresada en gramos de agente activo por tonelada de suspensión de fibra. Las cantidades de endosporas bacterianas se pueden determinar mediante técnicas convencionales, conocidas como tales por una persona experta en la materia.

[0051] El ácido perfórmico, CH2O3, se introduce en la suspensión de fibras en forma de una solución acuosa. El ácido perfórmico puede prepararse mezclando una solución acuosa de peróxido de hidrógeno con una solución acuosa de ácido fórmico y, opcionalmente, un catalizador, por ejemplo ácido sulfúrico. Preferiblemente, la solución acuosa de ácido perfórmico se utiliza como solución de equilibrio que comprende ácido perfórmico, ácido fórmico, agua, peróxido de hidrógeno y, opcionalmente, un catalizador. La solución de ácido perfórmico suele tener una concentración de al menos el 10 %, calculada en peso/volumen, típicamente alrededor del 13,5 % o el 14 % de ácido perfórmico, calculado en peso/volumen.

[0053] Preferiblemente se permite que el ácido perfórmico interactúe con las endosporas bacterianas en la suspensión de fibras a una temperatura elevada de la suspensión de fibras. Según una realización, la temperatura de la suspensión de fibras puede ser de al menos 50 °C, preferiblemente de al menos 60 °C o, a veces, incluso de al menos 70 °C. La temperatura de la suspensión de fibras puede ser preferiblemente <100 °C, más preferiblemente <85 °C, incluso más preferiblemente <75 °C. Especialmente, cuando el pH de la suspensión de fibras se ajusta en el rango de 5,5 a 6,5, resulta ventajoso que la temperatura de la suspensión de fibras esté en un rango de 30 a 120 °C, preferiblemente de 30 a 99 °C, más preferiblemente de 50 a 80 °C, incluso más preferiblemente de 60 a 80 °C, cuando el ácido perfórmico se introduce en la suspensión de fibras y/o cuando el ácido perfórmico interactúa con las endosporas bacterianas. Se ha observado que de esta manera se puede lograr el máximo efecto destructor de endosporas. Se supone, sin pretender imponer ninguna teoría, que la temperatura elevada puede sensibilizar aún más las endosporas bacterianas y hacerlas receptivas a la acción destructora cuando se introduce ácido perfórmico en la suspensión de fibras. Resulta ventajoso que la reducción o destrucción eficaz de las endosporas se pueda obtener incluso a temperaturas de la suspensión de fibras inferiores a 100 °C. De este modo se pueden evitar dispositivos de proceso costosos y complejos, como los tanques de tratamiento térmico con vapor a presión.

[0055] La temperatura de la suspensión de fibras puede aumentarse al valor deseado calentando la suspensión de fibras en una etapa de proceso separada. Por ejemplo, la suspensión de fibras puede transferirse a un tanque independiente, situado detrás del reductor a pulpa, preferiblemente detrás de la o las etapas de cribado. En el tanque independiente, la suspensión de fibras puede calentarse a la temperatura deseada. Alternativamente, el ajuste del pH, el ajuste del valor de ORP y/o al menos la introducción de ácido perfórmico pueden realizarse en una etapa del proceso donde la temperatura de la suspensión de fibras está en el nivel deseado. Un ejemplo de una etapa de proceso, posiblemente una etapa de proceso en una fábrica de RCF, puede ser, por ejemplo, la dispersión de la suspensión de fibras reciclada en un dispersor térmico. Los dispersores térmicos están disponibles comercialmente y se emplean convencionalmente en los procesos de producción de pulpa de fibras recicladas para la desintegración de sustancias pegajosas y la homogeneización de la suciedad. Es posible ajustar la temperatura de la suspensión de fibras a un nivel deseado poco o inmediatamente después de la introducción del ácido perfórmico en la suspensión de fibras. Por ejemplo, la introducción de ácido perfórmico puede realizarse inmediatamente antes de que la suspensión de fibras se deshidrate previamente, se caliente y se disperse en el dispersor térmico. También es posible introducir el ácido perfórmico en la suspensión de fibras al mismo tiempo que la suspensión de fibras se calienta a la temperatura deseada, por ejemplo en un dispersor térmico. La consistencia de la suspensión de fibras a la entrada del dispersor térmico puede ser del 20 al 40 % en peso, calculada como fibra seca, y la temperatura de la suspensión de fibras en un dispersor puede ser de 60 a 120 °C.

[0056] Preferiblemente, la temperatura de la suspensión de fibras se ajusta a la temperatura elevada arriba especificada, antes de introducir el ácido perfórmico en la suspensión de fibras.

[0057] También es posible que el ajuste del pH y el valor de ORP, así como la introducción del ácido perfórmico, en la suspensión de fibras se puedan realizar en un tanque Independiente, situado Inmediatamente detrás del dlspersor. La suspensión de fibras puede Incluso calentarse a la temperatura deseada en el mismo tanque Independiente.

[0058] Según una realización, el ajuste de los valores de pH y ORP, y opclonalmente también la introducción del ácido perfórmico, pueden realizarse en la suspensión de fibras en un tanque Independiente, como un tanque de almacenamiento o similares, donde se almacena una suspensión de fibras utilizada para la fabricación de una pasta de fibras. La suspensión de fibras puede comprender o consistir en fibras recicladas o, por ejemplo, fibras obtenidas mediante producción mecánica de pulpa.

[0059] SI el pH de la suspensión de fibras se encuentra en un rango de 4 a 5,5, preferiblemente de 4,3 a 5, puede ser suficiente Incluso una temperatura más baja, como 25 a 60 °C, preferiblemente de 30 a 55 °C, y más preferiblemente de 35 a 55 °C. Se supone, sin pretender imponer ninguna teoría, que un pH más bajo puede sensibilizar las endosporas bacterianas de forma similar que una temperatura elevada y hacerlas receptivas a la acción destructora del ácido perfórmico.

[0060] Según una realización de la invención, después del tratamiento de la suspensión de fibras con ácido perfórmico, al menos una parte de la fase líquida acuosa de la suspensión de fibras se separa de la fase sólida de la suspensión de fibras que comprende las fibras celulósicas recicladas, y la fase líquida acuosa separada se recicla de vuelta en el proceso y se reutlllza para la formación de la suspensión de fibras inicial. La fase acuosa separada suele comprender una concentración base del primer y/o el segundo agentes oxidantes no consumidos. Esto significa que la reclrculaclón de la fase acuosa en el método permite reducir la cantidad del primer y/o el segundo agentes oxidantes necesaria para ajustar el valor de ORP al nivel deseado y para la destrucción o reducción de endosporas bacterianas.

[0061] Después de permitir que el ácido perfórmico ¡nteractúe con la suspensión de fibras y reducir la cantidad de endosporas bacterianas en la suspensión de fibras, el pH de la suspensión de fibras se puede ajustar, por ejemplo neutralizar, a un valor deseado utilizando una base fuerte, por ejemplo NaOH, o bisulfito de sodio, si es necesario. Habltualmente, la neutralización se realiza después de que haya transcurrido un tiempo adecuado de tratamiento o Interacción tras la introducción del ácido perfórmico. El tiempo de tratamiento necesario para la Interacción entre el ácido perfórmico y las endosporas bacterianas puede ser, por ejemplo, de 15 o 30 minutos.

[0062] La presente invención es adecuada para su uso en cualquier proceso de fabricación en el que se produzca una red de fibra celulósica a partir de fibras recicladas, como en la fabricación de papel, cartón, papel tisú o similares. La presente invención es adecuada, entre otras cosas, para la fabricación de productos de pulpa moldeada. El presente método es especialmente adecuado para reducir la cantidad de endosporas bacterianas en una suspensión de fibras que contiene fibras celulósicas recicladas, destinada a la producción de cartón para envasado de líquidos, alimentos y similares.

[0063] Según una realización preferible de la presente invención, tras la Introducción, es decir, la adición, del ácido perfórmico, la suspensión de fibras tratada puede utilizarse para fabricar una pasta de fibras, que se transforma en una red de fibras o una capa de fibras en una red de fibras multlcapa. La suspensión de fibras puede diluirse con agua hasta obtener una consistencia adecuada para la formación de la pasta de fibras y para la formación de la red de fibras o la capa de fibras. La pasta de fibras también puede utilizarse para la fabricación de productos de pulpa moldeada. La pasta de fibras puede comprender cualquier producto químico de uso común, como uno o más agentes de retención, uno o más agentes de encolado Interno, agentes de resistencia en húmedo y/o en seco, etc., utilizados habltualmente en la fabricación de redes de fibras, como papel, cartón, papel tisú y similares.

[0064] Además de las fibras recicladas, la pasta de fibras también puede incluir fibras vírgenes.

[0065] Preferiblemente, la pasta de fibras comprende al menos un 10 % en peso, preferiblemente al menos un 20 % en peso, más preferiblemente al menos un 30 % en peso o al menos un 50 % en peso, de suspensión de fibras que comprende fibras celulósicas recicladas y tratadas de acuerdo con el método de la presente invención. Preferiblemente, la cantidad total de endosporas bacterianas en la red de fibras formada o en la red de fibras multlcapa puede ser <5000 UFC/g de red fibrosa seca, preferiblemente <2500 UFC/g de red fibrosa seca, más preferiblemente <1000 UFC/g de red de fibra seca, preferiblemente <500 UFC/g de red de fibra seca, Incluso más preferiblemente <250 UFC/g de red de fibra seca.

[0066] Según una realización preferida, el método se utiliza para la producción de papel o cartón para envasado de alimentos y/o líquidos. Típicamente, el gramaje del cartón para envasado puede ser de 150 a 400 g/m<2>, preferiblemente de 200 a 360 g/m<2>, y más preferiblemente de 240 a 300 g/m<2>. El papel y cartón para envasado de alimentos y/o líquidos puede estar revestido con polímero o laminado con hoja para obtener propiedades de barrera. Los polímeros adecuados para el revestimiento son, por ejemplo, poliolefinas tales como polletlleno o polipropileno; alcohol pollvlníllco; pollvlnllamlna; tereftalato de polletlleno; tereftalato de pollbutlleno.

[0067] Experimentación

[0068] Ejemplo 1

[0069] El Ejemplo 1 es una prueba de laboratorio que estudia el efecto de destrucción del ácido perfórmlco contra endosporas bacterianas en una muestra de pulpa de fibra reciclada, a un pH y un potencial de oxidaciónreducción, ORP, ajustados.

[0070] En el Ejemplo 1 se utilizó un 14 % de ácido perfórmlco, calculado en peso por volumen, como solución de equilibrio convencional preformada de ácido perfórmlco, ácido fórmico, agua y peróxido de hidrógeno.

[0071] Se recolectó 1 litro de pulpa auténtica de fibras recicladas (RCF) de una fábrica de RCF que producía cartón para envasado utilizando pulpa RCF de papel de oficina clasificado. La muestra de pulpa RCF tenía una consistencia del 4,4 % en peso, un pH de 6,3 y un valor de ORP Inicial de -431 mV.

[0072] La muestra de RCF recolectada se dividió en 6 submuestras, cada una con un volumen de 100 mi. Las submuestras 1 , 2 y 3 se calentaron a 30 °C manteniéndolas en un baño de agua a 30 °C durante 45 minutos. Las submuestras 4, 5 y 6 se calentaron a 80 °C manteniéndolas en un baño de agua a 80 °C durante 45 minutos.

[0073] El pH se redujo a pH <6,0 en las submuestras 2, 3, 5 y 6. En las submuestras 2 y 5 el ajuste de pH se realizó con cloruro de pollalumlnlo (PAC como 1600 ppm activo) y en las submuestras 3 y 6 con ácido cítrico al 10 % (como 100 ppm como activo).

[0074] Después del ajuste del pH, las submuestras 2, 3, 5 y 6 fueron tratadas con peróxido de hidrógeno (como 600 ppm como activo) y con ácido perfórmlco (14 % PFA, como 200 ppm como activo).

[0075] Las submuestras 1 y 4 se dejaron sin ningún tratamiento químico, actuando como muestras de referencia. Se midieron el pH, el valor de ORP y la conductividad, así como la cuantlflcaclón de endosporas bacterianas (agar de recuento en placa, 32 °C, 2 días de Incubación) en todas las muestras. Para las submuestras 2, 3, 5 y 6, las mediciones y la cuantlflcaclón de endosporas se realizaron después de los tratamientos químicos. Antes de la determinación de esporas aeróblcas, las muestras se pasteurlzaron a 82 °C durante 10 minutos. Los resultados del Ejemplo 1 se muestran en la Tabla 1.

[0076] Los resultados obtenidos en la Tabla 1 muestran que la cantidad de endosporas bacterianas en las submuestras de referencia 1 y 4 sin tratamiento químico fue muy alta, 200 000 UFC/ml o 500 000 UFC/m I, y el valor de ORP muy bajo, -431 mV o -227 mV, Independientemente de si la submuestra se mantuvo a 30 °C o a 80 °C. Se observa que el tratamiento químico con PAC/ácido cítrico H2O2 PFA aumentó fuertemente el valor final de ORP, hasta un nivel superior a 300 mV, y disminuyó notablemente en 1 — 4 unidades logarítmicas la cantidad de endosporas bacterianas, después de 45 mln de contacto a 30 °C y a 80 °C. Además, a partir de los resultados de las submuestras 3 y 6 se observa que el tratamiento químico que Incluye ácido cítrico para el ajuste del pH solo produce un cambio menor en la conductividad.

[0077] El Ejemplo 1 muestra que se obtiene un efecto eficaz de eliminación de endosporas a 80 °C con un tratamiento químico que Incluye ácido cítrico, H2O2 y PFA. Este tratamiento químico redujo el nivel de endosporas bacterianas de 200000 esporas/ml a 10 esporas/ml, sin ningún cambio significativo en la conductividad de la suspensión de fibras. Por lo tanto, los resultados obtenidos Indican claramente que el tratamiento químico, que Incluye el ajuste del pH y el ORP con ácido perfórmlco, puede emplearse eficazmente para reducir la cantidad de endosporas bacterianas en suspensiones de fibras RCF altamente reductoras, sin cambiar significativamente la conductividad de la pulpa. Esto podría ayudar finalmente a las fábricas de RCF a alcanzar la producción de calidades de cartón higiénico, donde el contenido de endosporas bacterianas en el cartón final es un criterio higiénico crítico.

[0078] Tabla 1 - Resultados del Ejemplo 1.

[0079]

Claims (14)

1. REIVINDICACIONES

I. Método para reducir endosporas bacterianas en una suspensión acuosa de fibras que comprende fibras celulósicas recicladas, en donde la suspensión de fibras tiene una cantidad original de endosporas, preferiblemente de >10000 UFC/ml, comprendiendo el método

(a) ajustar el pH de la suspensión de fibras a un valor pH <6,5,

(b) ajustar el potencial de oxidación-reducción (ORP) de la suspensión de fibras a un valor de ORP de >200 mV con un primer agente oxidante, que es H2O2 o una sal de percarbonato, e

(c) introducir una cantidad de ácido perfórmico como segundo agente oxidante en la suspensión de fibras para reducir las endosporas bacterianas a una cantidad de endosporas de <1000 UFC/ml.

2. Método según la reivindicación 1 ,caracterizadopor que la suspensión de fibras comprende partículas Inorgánicas, tales como partículas de carbonato de calcio, y por que el pH de la suspensión de fibras se ajusta a un rango de 5 - 6,5, más preferiblemente 5,5 - 6,5, Incluso más preferiblemente 6 - 6,5.

3. Método según la reivindicación 1 o 2,caracterizadopor que el pH de la suspensión de fibras se ajusta Introduciendo un agente acidificante en la suspensión de fibras.

4. Método según la reivindicación 1 , 2 o 3,caracterizadopor que la temperatura de la suspensión de fibras es de al menos 50 °C, preferiblemente de al menos 60 °C, más preferiblemente de al menos 70 °C.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 4,caracterizadopor que la suspensión de fibras tiene un valor de conductividad final, medido después del ajuste del pH y del valor ORP, en un rango de 2 a 10 mS/cm, preferiblemente de 3 a 7 mS/cm.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 5,caracterizadopor que el valor de ORP se ajusta en un rango de 200 mV a 500 mV, preferiblemente de 200 mV a 400 mV, preferiblemente de 300 mV a 400 mV.

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 6,caracterizadopor que el ácido perfórmico se Introduce en la suspensión de fibras en una cantidad que reduce la cantidad de endosporas a <500 UFC/ml, más preferiblemente <250 UFC/ml, incluso más preferiblemente <150 UFC/ml.

8. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 7,caracterizadopor que el primer agente oxidante se Introduce en la suspensión de fibras en una cantidad de 300 - 1000 ppm, preferiblemente 400 - 800 ppm, preferiblemente 500 - 700 ppm, expresada en gramos de agente activo por tonelada de suspensión de fibras.

9. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 8,caracterizadopor que el ácido perfórmico como segundo agente oxidante se Introduce en la suspensión de fibras en una cantidad de 50 - 500 ppm, preferiblemente 100 - 400 ppm, preferiblemente 200 - 300 ppm, expresada en gramos de agente activo por tonelada de suspensión de fibras.

10. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 9,caracterizadopor que el ajuste de los valores pH y de ORP, opclonalmente también la Introducción del ácido perfórmico, se realizan en un reductor a pulpa o después del reductor a pulpa, preferiblemente cuando la suspensión de fibras tiene una consistencia del 1 al 5 % en peso, preferiblemente del 1 al 3 % en peso.

I I . Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 10,caracterizadopor que el ajuste del pH y del valor ORP, opcionalmente también la Introducción del ácido perfórmico, se realizan en una etapa de proceso o en un dispositivo de proceso donde la suspensión de fibras tiene una consistencia del 8 al 30 % en peso, preferiblemente del 15 al 25 % en peso.

12. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 11 ,caracterizadopor que después de reducir la cantidad de endosporas bacterianas de la suspensión de fibras a <1000 UFC/ml, la suspensión de fibras se utiliza para fabricar una pasta de fibras, que se forma en una red fibrosa o una capa fibrosa en una red fibrosa multlcapa.

13. Método según la reivindicación 12,caracterizadopor que la cantidad de endosporas bacterianas en la red fibrosa formada o en la red fibrosa multlcapa es de <5000 UFC/g de red fibrosa seca, preferiblemente <2500 UFC/g de red fibrosa seca, más preferiblemente <1000 UFC/g de red fibrosa seca.

14. Método según la reivindicación 12 o 13,caracterizadopor que la pasta de fibras comprende al menos un 10 % en peso, preferiblemente al menos un 20 % en peso, más preferiblemente al menos un 50 % en peso, de dicha suspensión de fibras.