CZ20011406A3

CZ20011406A3 - Způsob kontroly mikrobiální kontaminace v suspenzích pevných částic na bázi vody

Info

Publication number: CZ20011406A3
Application number: CZ20011406A
Authority: CZ
Inventors: Derek Stewart Hunter Smith
Original assignee: Ciba Specialty Chemicals Holding Inc.
Priority date: 1998-10-24
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2002-06-12
Also published as: KR20010103616A; US6503449B1; DK1135338T3; DE69904505T2; KR100665491B1; CA2346210A1; WO2000024679A1; JP2002528570A; CN1243666C; ES2187206T3; BR9914743A; EP1135338A1; EP1135338B1; AU6471599A; GB9823247D0; CN1324330A; DE69904505D1; ATE229479T1; AU756657B2

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu eliminace mikrobiální kontaminace ze suspenzí pevných částic na bázi vody, zejména z disperzí organických a anorganických pigmentů.

Dosavadní stav techniky

Mikrobiální organismy, zejména bakterie, kvasinky a houby jsou přítomné všude kolem a jsou schopné existovat i za těch nejextrémnějších podmínek. Spory-tvořící organismy jsou schopné existovat v latentním stavu po dobu mnoha let a jsou připraveny přejít do stádia růstu, kdykoliv jsou k tomu příznivé podmínky. Jiné organismy budou existovat v případě, že je obsah vlhkosti v prostředí dostatečný k zachování jejich růstu. Všechny tyto mikroorganismy jsou schopné metabolizovat organické substráty jako zdroj jejich výživy.

Škody způsobené ' uvedenými mikroorganismy v potravinářském průmyslu jsou velmi dobře známé, přičemž jsou obvykle činěna všechna možná opatření, aby se těmto škodám zabránilo, případně, aby se jim. předcházelo. Tak například k dosažení dekontaminace může být použito tepelné zpracování, mnohdy prováděné za tlaku (zpracování v autoklávu), a ozařování paprsky gama.

Systémy, které jsou na bázi vody a obsahují sloučeniny

• · • · · • ···♦ • ·· · uhlíku, dusíku, kyslíku a síry, jsou ideální živná půda pro mikrobiální organismy. Následnými projevy takové kontaminace mohou být zápach, myceliální vláknina, sedimentace pevného podílu v nátěrových hmotách (v důsledku konzumace zhutňovadel), ucpáni· filtračních systémů a podobně. Vzhledem k tomu, že neustále roste tlak zákonodárců a ekologických aktivistů proti používání těkavých systémů, barvy, formulace na organických jakými, jsou například převáděn z formulací bázi vody.

sloučenin, je stále nátěrové na bázi větší počet hmoty a tiskové rozpouštědel na

Většina života organických jsou velmi nanometrů barev každodenního nebo anorganických pigmentů, malé částice (mající do několika setin od je odvozena Těmito pigmenty rozměry od několika mikrometrů), které jsou dispergované v syntetických nebo přírodních substrátech (tiskové barvy, nátěrové hmoty, textilní barviva, kosmetické produkty a podobně) a tyto jsou náchylné k mikrobiálnímu napadení. Konvenčním způsobem eliminace takového napadení bylo přidání chemických biocidů do uvedených formulací. Tyto· biocidy jsou pro mikroorganismy toxické a buď organismy usmrtí' nebo je převedou do stavu stáze. Tyto chemické biocidy mohou být vzhledem k jejich charakteru také toxické pro lidi a mohou mít za následek sekundární účinky, jako je například zcitlivění pokožky, a jejich použití se takto stalo také předmětem rostoucích legistativních a ekologických restrikcí. Kromě toho, jelikož účinnost nejúčinnějších chemických biocidů může být nežádoucím způsobem ovlivněna typickými. podmínkami průmyslových procesů (teplo, pH, aminy, thioly a podobně), musí být k překonání těchto zpracovatelských faktorů používány ještě větší množství uvedených . biocidů. V případě, že jsou v prostředí určeném k dekontaminaci přítomné, pevné částice, potom může dojít k adsorpci těchto biocidů na povrchu těchto pevných částic, což může mít nežádoucí vliv na jejich účinnost.

Vodné pigmentové disperze a formulace, které uvedené disperze vybarvují, nejsou vzhledem k jejich charakteru způsobilé pro jakékoliv tepelné zpracování, neboť míra takového zpracováni je omezena teplotou zákalu přísad, které formulace obsahují; tyto disperze a formulace jsou rovněž citlivé.na ozařování zářením gama vzhledem k tomu, že může dojít působením vysoké energie k rozkladu chemického chromoforu. Takto jsou vodné pigmentové disperze obvykle odkázány na zpracování chemickými biocidy.

Pigmentové prášky vzhledem k jejich velmi malé. velikosti částic (měřené v nanometrech), vysokému povrchu a sklonu k absorpci vlhkosti mohou různé hladiny mikrobiální kontaminace a specifickému na sobě nést to buď ve vegetativním nebo latentním stádiu. Když se takové pigmentové disperze dispergují ve vodě obsahující organická povrchově aktivní činidla, stane se prostředí vodivým pro aktivní propagaci mikrobiálních kontaminantů, obzvláště v teplém klimatickém prostředí, ve skladech obchodů, v lodních skladech a za jiných typických skladovacích 8 podmínek. Obvykle se zde typicky dosahuje úrovní až 10 kolonie-tvořících jednotek (cfu). Aby se tomu čelilo, přidávají se normálně biocidy v množství, které je dostatečné pro omezení na minimum růstů kontaminantů, .a v případě, že tyto biocidy nejsou zkonzumovány, zůstávají přítomné jako potenciálně, toxické látky v aplikačním systému. To představuje problém pro výrobce, neboť produkty obsahující větší než specifikované množství daného biocidu musí nést nápis varující, že produkt je toxický (například: R34-Produkt zcitlivuje pokožku) a to dokonce i v případě, kdy hlavní produkt není toxický. Takto by znamenalo významnou technickou výhodu, kdyby byl vyvinut způsob výroby suspenzí pevných částic na bázi vody, které by byly prosté mikrobiální kontaminace v průběhu výroby, v průběhu skladování a po ukončení skladování a i .' ve finální • · formulaci, obsahující dodatečné materiály. Bylo by dále výhodné vyvinout takový způsob výroby suspenzí pevných částic na bázi vody, ve kterých by úroveň použitého chemického činidla (biocidu) byla nižší než úroveň, při které je nezbytné opatřit produkt uvedeným varovným nápisem, a přitom ještě dostatečná ke kontrole mikrobiálního růstu.

Podstata vynálezu

Způsob podle vynálezu se týká způsobu použití ultrazvuku v kombinaci s velmi nízkými úrovněmi chemického biocidu pro kontrolu biologické aktivity v suspenzích pevných částic v tekutinách na bázi vody, zejména v pigmentových a barvivových barvách, umožňuje významné zkrácení doby aktivity při úrovních biocidu, při

Způsob podle vynálezu kontroly biologické kterých není nezbytné opatřit produkt nápisem týkajícím se toxicity produktu, a poskytuje efektivnější, a účinější produktivitu zpracování pigmentového materiálu. Kromě . toho vynález umožňuje dodatečně další zlepšení účinnosti zpracovatelského procesu pečlivou volbou chemického biocidu vhodného pro složky každého konkrétní barvivové vodné formulace.

V souladu s tím vynález poskytuje způsob výroby biologicky inaktivních disperzí barevných částic ve vodných formulacích při okolní teplotě, kdy úroveň kontaminace je až 10 cfu/ml_z jehož podstata spočívá že se provede zpracování disperze pevných částic ultrazvukem a k disperzi se přidá chemický biocid.

Suspenze pevných částic na bázi vody vhodné pro použití v rámci vynálezu zahrnují disperze organických a anorganických pigmentů a barviv ve vodě obsahující přísady, které zlepšují zpracovatelské a aplikační vlastnosti.

• · • · • · • 9« • ·· • ·· · • ····· • · ·

9.9 .· alkoholy polymery a to buď

Příklady takových přísad jsou ethoxylované mastné a fenoly, sulfonované naftaleny a jejich deriváty, kyseliny akrylové a její kopolymery se styrenem rozpustné nebo emulgovatelné ve vodě. Výraz pevný je zde třeba chápat tak, že zahrnuje částice pigmentů nebo barviv, které mohou být individuálními krystaly, agregáty krystalů’ nebo aglomeráty uvedených agregátů s velikostí od několika nanometrů do stovek mikrometrů, společně s přísadami, které mohou být samy o sobě roztoky nebo emulzemi ve vodě. Jakákoliv koncentrace pevného podílu může být použita v uvedených suspenzích. Nicméně při velmi vysokém obsahu pevného podílu, t.j. typicky při obsahu vyšším než asi 65 %, vzniknou velmi vyskózní materiály, které, i když jsou použitelné v rámci vynálezu, způsobují potíže v průběhu výrobního procesu v důsledku omezené čerpatelnosti. Stejně tak velmi zředěné suspenze, t.j. suspenze s obsahem pevného než asi 5 %, mohou být (čerpatelné), avšak jejich omezuje jejich použitelnost s jsou pro použití v rámci vynálezu výhodné částic obsahující podílu menším zpracovatelné pevného podílu hlediska. Takto suspense pevných částic obsahující 10 až 80 % hmotn.

pevného podílu, výhodněji 20 až 60 hmotn. pevného podílu.

sice snadno nízký obsah ekonomického

V disperzích/formulacích určených ke zpracování v rámci vynálezu mohou být použity libovolné koncentrace chemického biocidu. Výhodně je celková koncentrace použitého chemického biocidu nižší než koncentrace chemického biocidu vyžadující označení R43-zcitlivující pokožku.' Typicky se koncentrace přítomného chemického biocidu pohybuje od asi 15 ppm hmotn. do asi 500 ppm hmotn., výhodně od asi 50 ppm hmotn. do asi 250 ppm hmotn., vztaženo na hmotnost disperze/formulace.

Výše definovaným chemickým biocidem je materiál, který je schopen inhibovat. růst mikrobiálních kontaminujících složek v systémech na bázi vody. Příklady takových výše ·· ·«· · · · · *··· • · · «·«· 9 ·· • ··· · · · ···· · ·· · • ♦ ·.·'· ♦ ♦ -_χ · ··· ·· ·· · ·· ·♦· definovaných mikrobiálních kontaminujících složek jsou Gram-pozitivní a Gram-negativní bakterie, kvasinky a houby. Vhodnými chemickými biocidy jsou aldehydy a isothiazolony.

Jak již bylo uvedeno výše, může být způsob podle vynálezu použit pro zpracování jak jednoduchých disperzí pevných částic, tak i finálních disperzních formulací. Uvedené jednoduché disperze pevných částic obsahují pigmentovovou nebo barvivovou barvicí složku, biocid, vodu a případně přísady. Vhodnými přísadami pro použití v rámci vynálezu jsou ethoxylované mastné alkoholy nebo fenoly, sulfonované naftaleny a naftalenové deriváty, polymery, jaké jsou například odvozeny od kyseliny akrylové nebo od jejích derivátů, nebo od směsí styrenu a kyseliny akrylové. Koncentrace případně použitých přísad činí asi 2 až 200 % hmotn., vztaženo na hmotnost barvící složky. Finální disperní formulací je disperze barvících složek a případné výše popsané přísady v kombinaci například s produkty Joncryl 61 (RTM) (35 % sušiny) , Joncryl 77 (RTM) (45 % .

sušiny), PE-vosk (Jonwax, RTM), přičemž všechny tyto produkty jsou dostupné u společnosti Johnson and Johnson, s diethylenglykolmonoethyletherem, . odpěňovadlem (jakým je například tributylfosfát) a vodou.

Finálními disperzními formulacemi jsou tiskové barvy, nátěrové barvy, textilní barviva a podobné formulace.

V rámci způsobu podle vynálezu může být použit libovolný chemický biocid, který je schopný inhibovat růst alespoň jedné kontaminující složky zvolené z množiny zahrnující Gram-pozitivní a Gram-negativní bakterie, kvasinky nebo houby. Vhodnými chemickými biocidy jsou aldehydy, jako například formaldehyd, dialdehydy, jako například pentan-1,5-dialdehyd, substituovaný. nebo nesubstituovaný isothiazolin-3-on, N-oktylisothiazblin-3-on nebo 1,2-benzisothiazolin-3-on, hexahydro-1,3,5-tris-(2-hy• · • ·

44

44 44 '

droxyethyl)-s-triazin, tetrakishydroxymethylfosfonium-sulfát, dimethyl-N-alkylbenzamonium-chlorid, mono- nebo dialkohol (buď alkyl- nebo arylalkohol), thiokyanomethylthiobenzisothiazolon a jejich směsi. Podle zkušenosti přihlašovatele je účinnost každého specifického chemického biocidu těsně spjata s chemickým typem barvící složky. Tento poznatek je třeba chápat tak, že z dostupných chemických biocidů budou některé účinnější než ostatní pro danou konkrétní disperzi pevných částic.

Pro použití v rámci vynálezu jsou výhodnými chemickými biocidy pentan-1,5-dialdehyd, methylisothiazolin-3-on a jeho 5-chlor-derivát pro kontrolu bakterií a kvasinek ' a N-oktylisothiazolin-3-on pro kontrolu hub.

Ultrazvukem jsou v rámci vynálezu zvukové vlny, které nejsou zachytitelné lidským uchem, zejména zvukové vlny mající kmitočet 16 kHz a vyšší. Vzhledem k tomu, že je tvořen zvukovou vlnou, může ultrazvuk procházet skrze každou pevnou, kapalnou nebo plynnou látku, která má pružné vlastnosti. Pohyb vibrujícího tělesa (zdroj zvuku) se přenáší na molekuly substrátového prostředí, přičemž každá z těchto molekul přenese pohyb na přilehlou molekulu dříve než se vráti do v podstatě původní polohy. Vedle změny polohy molekul při průchodu zvukové vlny prostředím dochází i ke změnám tlaku. V místě, kde jsou molekuly k sobě přiblíženy (jako kdyby byly k sobě přitlačeny) je tlak.v tomto okamžiku vyšší než normální, zatímco v oblasti, kde jsou molekuly oddáleny (oblast zředění), je tlak nižší než normální. Jestliže se na kapalinu aplikuje takový dostatečně veliký negativní tlak (bude zde akustický tlak po zředění), že střední vzdálenost mezi molekulami překročí kritickou molekulární vzdálenost nezbytnou k udržení neporušené kapaliny, potom se kapalina desintegruje. a vytvoří se v ní prázná místa, která jsou známá jako kavitační bubliny. Tvorba takových kavitačnich bublin . je • ·· ·9 · ··♦ ··· · · ·· « · .· · ··« · · · · · ·9 • ··· · · · ···· · · ·· • ······· ··· ·· ·· · ·· ··· známa mnoho let, přičemž dobrými příklady tohoto jevu jsou například lodní šroub nebo lopatkové míchadlo, kde se kavitační bubliny tvoří rychlým otáčením lopatek v kapalině. Jakmile se tyto kavitační bubliny vytvoří, může jejich velikost růst až do okamžiku, kdy je dosaženo maximálního negativního tlaku. Avšak při následném stlačení vlny . jsou uvedené kavitační bubliny nuceny zmenšit svůj objem, když jsou stlačeny, a některé z nich mohou takto zcela zmizet. Odhaduje se, že nárazové vlhy vytvořené po úplném kolapsů bublin vytváří tlak řádově několika tisíc atmosfér a předpokládá se, že tento jev je příčinou výrazné eroze pozorované u složek, které se. nacházejí v blízkosti bubliny.

K úplné desintegraci kapaliny a tudíž k dosažení kavitačních bublin je třeba určitého konečného času. Pro zvukové vlny s vysokým kmitočtem může být čas potřebný pro vytvoření kavitační bubliny delší než. je k dispozici v průběhu cyklu zředění (tak například při 20 kHz trvá cyklus zředění 25 mikrosekund (= 0,5 x kmitočet) a dosahuje svého maximálního negativního tlaku.po 12,5 mikrosekundy, zatímco při kmitočtu 20 MHz trvá cyklus zředění pouze 0,025 mikrosekund; takto by mohlo být předpovězeno, že tou měrou, jak roste kmitočet zvukové vlny, je tvorba kavitačních bublin obtížněji dosažitelná v dostupném čase a že větší zvukové intenzity (t.j. větší amplitudy) by měly být použity (v průběhu uvedených krátkých period) k zajištění toho, že budou překonány kohezní síly kapaliny. Vzhledem k tomu, že negativní tlak v cyklu zředění musí překonat přirozené kohezní síly panující v kapalině, je zřejmé, že každé zvýšení viskozity kapaliny zvýší také prahovou hodnotu tvorby kavitačních bublin.

O ultrazvuku je známo, že je schopen denaturovat buněčnou stěnu některých mikroorganismů a uvolňovat tak obsah buňky, která je ještě živá. Při zvýšené teplotě může být ultrazvuk schopen usmrtit citlivější organismy.

• · ···· ·

Přihlašovatel zjistil, že dokonce při hodnotách pH, které způsobují degradaci biocidu. a při nižších teplotách nedochází k žádnému detekovatelnému životnému růstu bakterií, kvasinek nebo hub potom, ..co byla provedena sonikace prostředí v přítomnosti nízkých koncentrací, biocidu (pod pojmem' sonikace se zde rozumí průchod ultrazvukových vln skrze prostředí).

V případě, že jde,o alkalický systém (což znamená, že systém má hodnotu pH vyšší než 7,0), jsou nejúčinnější chemické biocidy. v takovém prostředí mnohdy nestabilní a dochází k jejich rychlému odbourání. Aniž by se přihlašovatel chtěl vázat na některou ze specifických teorií, předpokládá se, že kombinace ultrazvuku s těmito biocidy v takových systémech urychluje dekontaminaci na úkor degradace biocidu, což umožňuje použít nižší dávky chemického biocidu pro danou úroveň mikrobiální kontaminace. Takto je. možné v jediném . zpracovatelskémstupni a při okolní teplotě snížit biologickou aktivitu na nedetekovatelnou míru ve vodných barvících formulacích na bázi povrchově aktivních činidel nebo pryskyřic.

Měnič je zařízení, které je schopné’převést jednu formu energie na jinou formu energie, přičemž jednoduchým příkladem takového měniče je .reproduktor, který převádí elektrickou energii měniče jsou určené elektrické energie

Ultrazvukové měniče, na energii zvukovou. Ultrazvukové pro převedení buď mechanické nebo na zvuk s vysokým kmitočtem.

které mohou být použity v rámci vynálezu zahrnují elektrochemické měniče a magnetosťrikční měniče.

Elektrochemické měniče jsou založeny buď na piezoelektrickém nebo magnetostrikčním účinku. Piezoelektrické měniče využívají piezoelektrický efekt některých krystalů, například krystalů křemene. Při aplikaci rychle se měnících nábojů na piezoelektrický • Μ > ··· »· · 9 · · · · «·· • · 9 9 9 9 9 9 99

999 9 9 9 9999 9999

9 9 9 9 9 99

999 99 99 9 .99999 materiál dojde ke generováni fluktuaci. Tento účinek může být využit k přenášení ultrazvukových vibrací z krystalu do prostředí, ve kterém se krystal nachází, i když není možné účinně provozovat daný kousek krystalu při každém kmitočtu. Optimálního výkonu se dosáhne pouze, při přirozeném rezonančním kmitočtu každého konkrétního vzorku, přičemž tento kmitočet závisí na jeho rozměrech. To je- důvodem proč konvenční sonochemické vybavení je provozováno při fixním kmitočtu a proč jsou neobvyklé zprávy o srovnávacích studiích při různých kmitočtech. Použití různých typů piezoelektrických materiálů umožňuje vytvoření ultrazvukových generátorů s různými výkony a kmitočty.

Magnetostrikční měniče jsou založeny na změně rozměru vhodného ferromagnetického materiálu, jakým je nikl nebo železo při aplikaci magnetického pole. Ferromagnetický materiál má obvykle formu tyčinky působící jako magnetické jádro v solenoidu. Přiváděním měnícího se proudu do cívky dochází ke změně rozměrů tyčinky.

Při průmyslově výrobních situacích bude typ procesu diktovat volbu konstrukce reaktoru a to jak při šaržovém, tak i kontinuálním typu procesu. Vysoce intenzitní systémy mohou používat několik ultrazvukových sond, avšak účinnější je akustická komora tvořená dvěma sonikujícími kovovými deskami, které obklopují proud zpracovávaného prostředí, jako je tomu u zařízení Nearfield Accoustical Processor. Obě desky jsou uspořádány proti sobě a jsou uloženy ve vzájemné vzdálenosti, která typicky činí několik milimetrů až několik centimetrů v závislosti na reologii zpracovávané tekutiny. Za těchto podmínek je každá tekutina, která protéká mezi uvedenými deskami, vystavena ultrazvukové intenzitě, která je větší než ultrazvuková- intenzita, která by byla dosažena jednoduchým zdvojením ultrazvukové intenzity jediné desky. Kromě toho, jestliže jsou oba kmitočty vzájemně mírně odlišné, dochází k, turbulenci v • »4 44 ··· »» · 4 · · € ♦·

4 4 ······ • ··· 4 4 4 4444 4 4 · • 4 4 4 4 · · ··· ·· 44 444 tekutině, která tekutinu velmi účinně míchá,· což je žádoucí zejména v případě suspenzí; v důsledku toho zde není zapotřebí zajišťovat samostatné míchání tekutiny, které zlepšuje účinnost .sonifikace. Další výhodou ultrazvukového zařízení Nearfield Accoustical Processor je, že při použití vibrujících desek může být systém vytvořen v libovolnévelikosti, čímž je možné dosáhnout vysokého prosazení zpracovávaného materiálu. Stejné koncepce může být dosaženo zapojením ultrazvukových sond do potrubí pomocí kusů T nebo ponořením ponořitelných měničů, do samotného potrubí.

Během - šíření rovinné zvukové vlny prostředím klesá intenzita zvukové vlny s rostoucí vzdáleností od zdroje ultrazvukového záření. Toto zeslabení intenzity zvukové vlny může, být způsobeno odrazem nebo rozptylem vlny anebo může být následkem toho, že se určitá část mechanické (kinetické) energie vlny změní na teplo. Když molekuly vibrují účinkem zvukové vlny, může docházet k vnitřním interakcím, které degradují akustickou energii na teplo. Proto lze při aplikaci vysoce . výkonného ultrazvuku pozorovat celkové malé ohřátí prostředí, do kterého je ultrazvuk přiváděn.

Poněvadž je nezbytné, aby negativní tlak v cyklu zředění překonal přirozené adhezní síly působící v kapalině, každé zvětšení těchto přirozených kohezních sil, ke kterému dochází například při zvýšení yiskozity kapaliny, zvýší i prahovou hodnotu kavitace. Je proto výhodné měnit vzdálenost mezi uvedenými akustickými deskami tak, aby tato vzdálenost byla vhodná pro reologické (tokové) charakteristiky prostředí, nebo měnit amplitudu (výkon) akustického procesoru, ' pokud nepřichází v úvahu zvýšení, teploty prostředí.

Výhodným zařízením pro provádění způsobu podle vynálezu je ultrazvukové zařízení Nearfield Accoustical Processor a • ·· 'V • Μ . 99 9 99· • 9 · 9 9 9 9 9 99 9 • ··· 99 9 9999 9999

9 999999

99999 99 ₍ 9 99999 zejména ultrazvukový reaktor ΝΑΡ-36Ό6-ΗΡ komerčně dostupný u' společnosti Advanced Sonic ,Processing Systems, 324 Christian Streét, Oxford, CT 06478, USA. Bylo zjištěno, že pro. účinnou sonikaci vodných suspenzi pevných částic, obsahujících až 70 % hmotn. pevného podílu a alespoň 15 ppm chemického biocidu, jsou kmitočty 16 kHz až 20 kHz,spotřeba elektrické energie až 4000 wattů a rozestup sonikujících desek 3 až 50 mm dostatečné k eliminaci mikrobiální kontaminace mající úroveň až 10 cfu/ml při průtoku až 3 000 kg zpracovávaného substrátu za hodinu.

Použití alternativních výše specifikovaných ulrazvukových zařízení bude vyžadovat nastavení požadovaného kmitočtu, objemu ulrazvukové komůrky a dobu zdržení .v této komůrce za účelem vymezení optimálních podmínek pro účinnou kontrolu kontaminujících složek. T.aková nastavení jsou pro odborníka v daném oboru rutinní operací.

V následující části popisu bude vynález blíže objasněn pomocí konkrétních příkladů jeho provedení, přičemž tyto příklady mají pouze ilustrační charakter a nikterak neomezují vlastní rozsah vynálezu, který je jednoznačně vymezen definicí patentových nároků a obsahem popisné části.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Odstranění bakteriální aktivity z disperze organického pigmentu na bázi vody, obsahující ethoxylovaný mastný alkohol a odpěňovadlo • · · . · · · » · • · · · ··· · a · • · · · ·· ····· · · · ····· · · * · · ·

Směs 215,5 hmotn. dílu pigmentu Pigment Red 23, který . jé komerčně dostupný u společnosti Ciba Specialty Chemicals (UK) Ltd., 153,7 hmotn. dílu produktu Emulan OG (RTM)(35% roztok ve vodě), který je komerčně dostupný u společnosti BASF, 2 hmotn. díly tributylfosfátu, který je komerčně dostupný u společnosti Albright and Wilson a 128,8 dílu' vody se převedou do disperze recirkulaci skrze perlový mlýn typu Bachofen KDL200 až do okamžiku, kdy se dosáhne vybarvovací charakteristiky definované specifikací Inisperse (RTM) Red RBS-PI dostupné u společnosti Ciba Specialty Chemicals (UK) Ltd., načež se pH disperze nastaví na hodnotu 8 až 8,5 20% roztokem hydroxidu sodného. Tento materiál je identifikován jako materiál obsahující Gram-negativní bakterii Pseudomonas putida. 50 ml aliquot této disperze obsahující koncentrace glutaraldehydu (pentan-1,5-dialdehyd) , který je dostupný pod obchodním označením Protectol GDA od. společnosti BASF nebo Ucarcide od společnosti Union Carbide, mezi 0 až 2000 ppm hmotn. se vystaví působení ultrazvuku za použití ultrazvukového generátoru Branson MSE s 19 mm trychrýřovou ultrazvukovou sondou rezonující při 20 kHz s aplitudou 6 mikrometrů. Působení ultrazvuku se provádí ve 100 ml skleněné kádince o průměru 38 mm, opatřené magnetickým míchadlem a chlazené na lázni voda/led za účelem udržení teploty.obsahu kádinky 28 až 32 °C. Bakteriální růst v každém vzorku se vyhodnocuje v 5 minutových intervalech zaočkováním každé disperze na destičky živné půdy Nutrient Agar (NA) a inkubací agarových destiček po dobu 4 8 hodin při teplotě 30 °C. Agarové destičky se. potom zkoumají za účelem zjištění bakteriálních kolonií a vyhodnocení , se provede na základě následující stupnice:

nejsou detekovány žádné bakteriální kolonie

3 + mírná kontaminace (10 až 10 cfu/ml) ++ střední kontaminace (10 až 10 cfu/ml) ' +++ vážná kontaminace (více než 10⁵ cfu/ml).

Získané výsledky jsou uvedeny v následující tabulce 1.

··· · · · · · * · · ··· ···· · · · • ··· · · · ···· · · » · • · · · · · · · • · · ·· · ♦ · ·· ···

Tabulka 1

Čas (min)	0 ppm	10 ppm	25 ppm	50 ppm	75 ppm	100 PPm	150 Ppm	500 Ppm	1000 Ppm	2000 PPm
0	+++	+++	+++	+++	+++	+++	+++	+++	+++	+++
5	+++	+++	++	++	-	+		•	-	-
10	+++	-♦-+·+	-	-	-	+		-	-	-
15	+++	++	-	++	-	-		-	-	-
20	+++	+	- '	-	-	*		-	-	-
25	++	+	-		-	-		-	-	•
30	+	-	-		-			-	-	•

Z tabulky 1 je zřejmá rychlost a účinnost sonikačniho způsobu podle vynálezu při eliminaci bakteriálního růstu.

Odolnost pigmentové disperze produkované způsobem podle vynálezu vůči dalšímu bakteriálnímu růstu se určí pokračováním pozorování vzorků z tabulky 1 po dobu až 90 dnů. Výsledky tohoto pozorování jsou uvedeny v tavulce 2.

• · · 99 9 9	9 9	•	• •	9 9 9	•	9 9 9
9 9 · · ·	·- '5	•	9999	9 9	9	9
• ·	•	•	9	9	9	•
999 9 9	e 9		9	9 ·		• · ·

Tabulka 2

Dny	0 PPm	10 Ppm	25 PPm	50 Ppm	75 PPm	100 Ppm	150 PPm	500 Ppm	1000 ppm	2000 ppm
1	+++									-
2	+++
3	+++
7	+++
14	+++
28	+++	-	-
90	+++	-	-		-		-			-

Přiklad 2

Odstraněni bakteriální aktivity z disperze organického pigmentu na bázi vody obsahující ethoxylovaný mastný alkohol a odpěňovadlo

Směs 23,215,5 hmotn. dílu pigmentu Pigment Red, 153,7 hmotn. dílu produktu Emulan OG (RTM) (35% roztok ve vodě), 2 hmotn. dílů tributylfosfátu a 128,8 dílu vody se převedou do disperze recirkulací skrze perlový mlýn typu Bachofen KDL až do okamžiku, kdy je dosaženo vybarvovací charakteristiky definované specifikací Unisperse (RTM) Red RBS-PI, která je detailněji uvedena v příkladu ‘1, a pH disperze se nastaví na hodnotu 8,0 až .8, 5 20% roztokem hydroxidu sodného. Tento materiál je identifikován jako materiál kontaminovaný v míře 4,8 x 10⁶ cfu/ml Gram-pozitivními a Gram-negativními bakteriemi. Přidá se k němu 250 ppm hmotn. pentan-1,5-dialdehydu, načež se čerpá zkrze sonikátor 2406 Nearfield Accoustical Processor sonikující při kmitočtech 16 kHz a 20 kHz při rozestupu desek přibližně 6 mm a průtoku disperze tímto zařízením 750

• ··· · · · ···· · · · · • · ♦ · · ·· · ····· ·· ♦ · · · · · kg/h. Potom se provede vyhodnocení bakteriální aktivity žaočkování vzorků pigmentové disperze na destičky, živné půdy Nutrient Agar (NA) a inkubací agarových destiček při teplotě 30 °C po dobu 48 hodin. Po jednom průchodu disperze skrze sonikátor nejsou identifikovatelné žádné Gram-negativní mikroorganismy a po čtyřech průchodech' sonikátorem nejsou v disperzi přítomné ani Gram-pozitivní mikroorganismy. Při každém průchodu disperze skrze sonikátor vzroste teplota z počáteční teploty 20 °C vždy o jeden stupeň Celsia.

Bylo zjištěno, že proces eliminace mikroorganismů je tím rychlejší, čím vyšší je teplota, a že koncentrace chemického biocidů je nezbytně závislá na chemické povaze chemického biocidů a na typu a míře mikrobiální kontaminace přítomné v produktu.

Příklad 3

K disperzi pevných částic definované v příkladu 1 se přidá směs 5-chlorisothiazolin-3-onu (CIT) a methylisothiazolin~3-onu (MIT), které jsou komerčně dostupné pod obchodním označením Acticide LG (RTM) u společnosti Thor Chemicals, v množství mezi 25 a 500 ppm, načež se disperze zpracuje způsobem podle příkladu 1. Získané výsledky jsou uvedené v následující tabulce 3.

• ·

9 9 9 9 9 9 9 99

999 9999 99 • 99999 99999*99

9 · 9 9 99

999 99 *9 * ···

Tabulka 3

Čas (min)	25 ppm	1OOppm	150 ppm	250 ppm	500 ppm
0	+++	+++	+++	+++	+++
5	+++	+++	+	,+
10	+++	+++	-
15	+++	+++	++
20	+++		+
25	+++	+ .
30	+++	1 θ kolonií
35	+++	11 kolonií
40	W-+·	5 kolonií
45	+H-+	1 kolonie
50	+-H-	-
55	+++	-
60		-
Dny po sonikaci
1	+++
3	+++
7	+++
14	++
28	+
⁹⁰	+++

Přiklad 4

K disperzi pevných částic definované v příkladu 2 a obsahující směs Gram-pozitivních a Gram negativních bakterií se separátně přidá 200 ppm hmotn. a 500 ppm hmotn.pentan-1,5-dialdehydu (Ucarcide 250 (RTM)) a 200 ppm hmotn. a 500 ppm hmotn. směsi CIT/MIT (Acticide LG (RTM) a každá ze separátních disperzí se podrobí působení ultrazvuku po dobu 30 minut způsobem definovaným v příkladu

1. V každém ze vzorků disperzí se potom pozoruje bakteriální kontaminace po dobu 28 dní. Získané výsledky jsou uvedeny v následující tabulce 4.

Tabulka 4

Ucarcide 250 (RTM) Acticide LG (RTM)

Čas(min)	200 ppm	500 ppm	200 Ppm	500 Ppm
0	+++	+++	+++	+++
5	++		+++	+++
10	-		-H-+	+++
15	-		+++	4-++
20	-		+++	+++
25	-		+++	++
30	-		++	++
Dny po sonikaci
1	-	-	-	-
2	-	-	++	++
7	-	-
14		-	++	++
28		-	++	++ ,

= jsou přítomné Gram-pozitivni a Gram-negativní bakterie = jsou přítomné pouze Gram-pozitivni bakterie

Přiklad 5

Směs 37 hmotn. dílů, pigmentu Pigment- Red, který je komerčně dostupný u společnosti S and D Chemicals Ltd.,

25,9 hmotn.dílu produktu Emulan OG (35% roztok), 3 hmotn. dílů kyseliny 2-ethylhexanové, která je komerčně dostupná u' společnosti Barratt Chemicals Ltd., 9,3 hmotn. dílu tributylfosfátu a 31,74 hmotn. dílu vody se převede do disperze jedním průchodem skrze perlový mlýn typu Bachofen KDL Speciál obsahující 1,0 mm perličky oxidu zirkoničitého stabilizované yttriem. Tento materiál je identifikován jako materiál obsahující Gram-negativní bakterie Xanthomonas maltophillia a Pseudomonas mendocina. K 50 ml alikvotům této disperze se přidá pentan-1,5-dialdehyd (Ucarcide 250) a směs (Acticide LG)CIT/MITa disperze se zpracují postupem podle příkladu 1, načež se každý ze vzorků pozoruje za účelem zjištění bakteriální aktivity.

Získané výsledky jsou uvedeny v následující tabulce 5.

Tabulka 5

Čas(min)	500ppm Ucarcide 250	750ppm Ucarcide 250	10OOppm Ucarcide 250	1500ppm Ucarcide 250	100ppm Acticide LG	500ppm Acticide ^LG
0	+++	+++	+++	+++	+++	+++
5	+++	+++	+++	+++	-H-+
10	+++	+++	+++	+++	+++
15	+++	+++	+++	+++	+++
20	+++	+++	++	++	+++
25	+++.	+++	++	+	+++
30	++	++	+	+	++
35	++	++	+	+	++
40	++	++	+	+	++
45	++	++	+	+	+
50	++	+	+	+ -	+
55	+	+	+	+	+
60	+	+	+	+	+
Dny po sg nikaci
3	+++	+++	+++	+++	-	-
7	+++	-H-+	+++	+++	-
14	+++	+++	+++	+++	-	-
²⁸	+++	+++	+++	+++		-
90	+++	++4	+++	+++	-	-

• a 4 · * 4 4 ·· • · 4 · · 4· · • 4 · · ' · · 4 4 44 • 44* 44 4 44444444

4 4 4 4 444

44444 4 4 · ··444

Claims

PATENTOVÉ

NÁROKY

1. Způsob eliminace mikrobiální kontaminace dosahující až 10 cfu/ml v suspenzích pevných částic nebo/a roztocích na bázi vody, vyznačený t 1 m, že se do suspenze nebo/a roztoku zavedou chemické biocidy a suspenze nebo/a roztok se vystaví působení ultrazvuku.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že biocidem je chemický biocid.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že biocid se zvolí z množiny zahrnující aldehyd, dialdehyd, substituovaný isothiazolin-3-on, N-oktylisothiazolin-3-on,

1,2-berizisothiazolin-3-on, hexahydro-1,3,5-tris-(2-hydroxyethyl)-s-triazin, tetrakishydroxymethylfosfonium-sulfát, dimethyl-N-alkylbenzamonium-chlorid, mono- nebo dialkohol(buď alkyl nebo aryl) ,. thiokyanomethylthiobenzisothiazolon a,jejich směsi.
4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3, vyznačený t i m, že biocid je přítomen v koncentraci asi 5 až asi 10000 ppm hmotn., výhodně asi 5 až asi. 500 ppm hmotn., vztaženo na hmotnost kapaliny na bázi vody určené ke zpracování.
5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4, vyznačený t i m, že biocid je přítomen v koncentraci 5 až 10000 • · · · 9· • · · 9 999

9 9 9 9 99

9 9999 9 9 ·9

9 9 9 99

99-9 99999 ppm hmotn., vztaženo na hmotnost kapaliny na bázi vody určené ke zpracování.
6. Způsob podle některého z nároků 1 nebo 5,v y z n a č en ý t i m, že kmitočet ultrazvuku se pohybuje mezi 16 a 1.00 kHz, výhodně mezi 16 a 35 kHz, výhodněji mezi 16 a 2 0 kHz .
7. Použití způsobu podle některého z nároků 1 až omezení nebo eliminaci bakteriální aktivity kontaminace ve formulacích nátěrových barev.
8. Použití způsobu podle některého z nároků 1 až omezení nebo eliminaci bakteriální aktivity kontaminace ve formulacích tiskových barev.
9. Použiti způsobu podle některého z nároků 1 až omezení nebo eliminaci bakteriální aktivity kontaminace ve formulacích textilních barev.

pro nebo pro nebo pro nebo
10. Způsob omezení nebo eliminace bakteriální kontaminace v suspenzích pevných částic nebo/a roztocích na bázi vody v podstatě jak je popsán v příkladové části.

Zastupuj e: