Prevención de la formación de esporas bacterianas en un sistema del papel de desecho de una máquina de producción de cartón.

Un método para prevenir o retrasar la esporulación bacteriana en el sistema del papel de desecho en una máquinade producción de cartón o papel,

caracterizado por que el contenido de metales de transición en el papel dedesecho se reduce mediante quelación hasta un nivel desfavorable para la esporulación.

Prevención de la formación de esporas bacterianas en un sistema del papel de desecho de una máquina de producción de cartón

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a la prevención o retraso de la formación de esporas bacterianas en el sistema del papel de desecho de una máquina de producción de cartón o papel. El punto principal de formación de esporas bacterianas en una máquina de producción de cartón o papel es el sistema de circulación del papel de desecho. La transformación de las bacterias en esporas, o esporulación, en el sistema del papel de desecho de una máquina de producción de cartón o papel puede prevenirse haciendo uso de la invención. La invención además se refiere a un método para producir cartón de embalaje o papel de embalaje con un bajo contenido de esporas bacterianas, en el que el cartón de embalaje o papel de embalaje se produce a partir de papel de desecho.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Especialmente en las máquinas que producen cartón de embalaje para líquidos u otros cartones de embalaje aptos para el uso alimenticio, un bajo contenido en esporas bacterianas en el producto final es un importante factor de calidad. Las células bacterianas que forman esporas normalmente están presentes en el entorno de las máquinas de producción de cartón bien como células vegetativas que se multiplican por división celular (forma vegetativa) o bien en forma de esporas muy resistentes a condiciones ambientales adversas (forma latente que puede sobrevivir durante años) . La transformación de las células bacterianas de la forma vegetativa en la forma latente resistente se denomina esporulación, mientras que la retransformación de esporas bacterianas para dar células vegetativas se denomina germinación. En algunas máquinas de producción de cartón, es difícil conseguir un contenido bajo de esporas en los productos finales debido a una esporulación bacteriana excesiva. La erradicación de las esporas maduras requiere concentraciones elevadas de biocida y, en consecuencia, la prevención de la esporulación de las células bacterianas sería más eficiente en comparación con la eliminación de esporas maduras. Si se previene la esporulación bacteriana, las células del proceso permanecen en el estado vegetativo, por consiguiente, son más sensibles a los biocidas y más susceptibles de ser aniquiladas por las altas temperaturas de la sección de secado al final.

Los factores que influyen en la germinación y esporulación de las células bacterianas se han estudiado ampliamente. Se sabe que la esporulación es un proceso controlado de una manera relativamente estricta que no puede detenerse una vez que se ha iniciado. Además, las células solamente esporulan en condiciones de estrés ambiental, por ejemplo, cuando carecen de nutrientes. Recientemente, González-Pastor et al. (2003) han mostrado que ante la escasez de nutrientes las bacterias Bacillus subtilis, primero tratan de retrasar la esporulación recurriendo al canibalismo. Los genes denominados skf (factor de esporulación citolítico) y sdp (proteína retardadora de la esporulación) se activan primero en las células que carecen de nutrientes, lo cual provoca la secreción de agentes citotóxicos y la muerte de las células hermanas que las rodean. Los nutrientes liberados por las células muertas son utilizados por las células supervivientes. Fujita et al. (2005) mostraron que la iniciación de la esporulación depende de la unidad de control denominada SpoOA que controla la expresión de alrededor de 121 genes implicados en la esporulación. El aumento de la proteína SpoOA primero resultó en el control de los genes necesarios para el crecimiento, y que por consiguiente causó, p e., la muerte de las células hermanas, la utilización de los nutrientes liberados y un incremento en la formación de la película biológica, y el proceso de esporulación real sólo tuvo lugar más tarde.

Hay varios estudios centrados en la resistencia de las esporas maduras frente a los factores de estrés ambiental. Turner et al. (2000) han estudiado la influencia de los agentes antimicrobianos en las esporas maduras de las bacterias Bacillus subtilis. La eficacia de los biocidas se redujo según se formaron la corteza y las capas interna y externa de las esporas durante el progreso de la esporulación. En las etapas iniciales de la esporulación, las esporas eran resistentes al tolueno, formaldehído, fenol y nitrato fenilmercúrico. Una vez que estuvo lista la corteza, las esporas se volvieron resistentes al diacetato de clorhexidina (CHA, por sus siglas en inglés) , compuestos de amonio cuaternario (QAC, por sus siglas en inglés) y compuestos que liberan cloro. En la etapa final de la esporulación, una vez que se terminaron las capas interna y externa, también se detectó resistencia a la enzima lisozima y al glutaraldehído. La resistencia a los biocidas de las esporas maduras es considerablemente mayor que la de las células bacterianas en el estado vegetativo. El cartón acabado no puede contener cantidades residuales de biocidas demasiado altas y, en consecuencia, las cantidades de biocida aplicado están limitadas para varias máquinas de producción de cartón, lo que, de este modo, previene en la práctica el uso de biocidas en las cantidades necesarias para la erradicación de las esporas maduras. Las esporas resistentes al calor también sobreviven a las altas temperaturas de la sección de secado de la máquina de producción de cartón, normalmente letales para las células vegetativas.

Varios iones metálicos, incluido el manganeso, están implicados en el crecimiento, esporulación y germinación de los microbios. En la bibliografía se pueden encontrar varios estudios acerca de la influencia de varios metales sobre diferentes actividades enzimáticas. Charney et al. (1951) mostraron que el manganeso es un metal de transición importante en la esporulación de las bacterias Bacillus subtilis. En este estudio, no tuvo lugar la esporulación bacteriana

en un medio de cultivo muy rico en nutrientes pero con una baja concentración de manganeso. La cantidad de células que esporularon se incrementó con la adición de 0, 1 ppm o más de manganeso. Vasantha y Freese (1979) examinaron la función del manganeso en el crecimiento y esporulación de las bacterias Bacillus subtilis. Se mostró que el manganeso es un metal importante para la actividad de la enzima fosfoglicerato-fosfomutasa durante la esporulación. La esporulación en ausencia de manganeso tuvo éxito únicamente cuando se añadieron al medio glucosa, malato y el inhibidor de la decoyinina, ya que dicho inhibidor impide la formación de la guanosina-monofosfato-sintasa y, por consiguiente, evita la ruta metabólica del ácido 3-fosfoglicerídico. Por consiguiente, las células necesitan manganeso para la ruta normal de esporulación. Inaoka et al. (1999) mostraron que la enzima SodA (superóxido-dismutasa) de las bacterias Bacillus subtilis junto con el manganeso protegía las células contra agentes oxidantes externos en las etapas de crecimiento y esporulación, es decir, el manganeso es también un factor de protección celular importante. Que y Helmann (2000) mostraron que los genes mnt de las bacterias Bacillus subtilis están implicados en el transporte de manganeso. La mutación en estos genes impidió el transporte de manganeso lo cual provocó una reducción en la esporulación en comparación con la esporulación de las cepas naturales. La cantidad de células que esporularon en las cepas naturales fue de alrededor del 2, 6 % cuando se añadieron 0, 006 ppm de manganeso, y dicha cantidad fue del 39 % cuando la adición de manganeso fue de 0, 8 ppm. Por tanto, la adición de manganeso claramente incrementó la esporulación.

Se sabe que el metabolismo de una espora bacteriana es prácticamente insignificante. Sin embargo, incluso en su etapa latente, las esporas ejercen una influencia sobre el manganeso presente en su ambiente. Francis y Tebo (2002) mostraron que se pueden aislar de la superficie de las esporas las enzimas capaces de oxidar manganeso en su forma soluble de Mn (II) para dar su forma insoluble de Mn (IV) .

La publicación de la patente EP 0 799 928 describe un material fibroso que contiene un agente antifúngico antibacteriano que comprende una sal metálica de un compuesto orgánico. Dicha sal metálica puede ser una sal de plata, una sal de cobre o una sal de zinc y una fibra de intercambio iónico de un material fibroso salino. Se sugirió el uso de dicho material fibroso, por ejemplo, en filtros de aire.

GB 1 268558 describe complejos preparados haciendo reaccionar sales de zinc o cobre y ésteres del ácido 2benzimidazolcarbámico. Se sugirió el uso de dichos complejos para controlar los hongos en la tierra o en plantas... [Seguir leyendo]

1. Un método para prevenir o retrasar la esporulación bacteriana en el sistema del papel de desecho en una máquina de producción de cartón o papel, caracterizado por que el contenido de metales de transición en el papel de desecho se reduce mediante quelación hasta un nivel desfavorable para la esporulación.

2. Un método de acuerdo la reivindicación 1, caracterizado por que el procedimiento usado para reducir el contenido de los metales de transición no aniquila sustancialmente las células bacterianas presentes en el sistema del papel de desecho de una máquina de producción de cartón o papel.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que dicha quelación se lleva a cabo con un

donde p es 0 o un número entero comprendido entre 1 y 10, R3, R4, R5, R6 y R7 son independientemente un átomo de hidrógeno o una cadena alquilo con 1-6 átomos de carbono, que contiene un ligando quelante activo tal como un ácido carboxílico, un ácido fosfónico o un grupo hidroxilo, o una sal de estos.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que dicha quelación se lleva a cabo con un agente quelante que tiene la siguiente fórmula general:

donde q es un número entero comprendido entre 3 y 10, R3, R4, R5 y R6 son independientemente un átomo de hidrógeno o una cadena alquilo con 1-6 átomos de carbono, que contiene un ligando quelante activo tal como un ácido carboxílico, un ácido fosfónico o un grupo hidroxilo, o una sal de estos.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que dicha quelación se lleva a cabo con un 25 agente quelante que tiene la siguiente fórmula general:

donde R8 representa un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo con 1-6 átomos de carbono o una cadena alquilo con 1-6 átomos de carbono, que contiene un ácido carboxílico, un ácido fosfónico o un grupo hidroxilo,

R9 representa un grupo hidroxilo, un grupo ácido fosfónico, un grupo ácido carboxílico o una cadena alquilo con 1-6 átomos de carbono, que contiene uno o dos grupos ácido carboxílico, y R10 representa un átomo de hidrógeno, un grupo hidroxilo, un grupo carboxilo, un grupo alquilo con 1-6 átomos de carbono o una cadena alquilo con 1-6 átomos de carbono, que contiene un grupo carboxilo o una sal de este.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que dicha quelación se lleva a cabo con un 35 agente quelante que tiene la siguiente fórmula general:

donde R11 representa: un átomo de hidrógeno, una cadena alquilo con 1-30 átomos de carbono, una cadena alquilo con 1-30 átomos de carbono y con 1-10 grupos ácido carboxílico unidos a dicha cadena, o una sal de un metal alcalino o un metal alcalinotérreo de estos, una cadena alquilo con 1-30 átomos de carbono y con 1-10 grupos éster de ácido carboxílico unidos a dicha cadena, una cadena hidrocarbonada (poli) etoxilada con 1-20 grupos etoxilo, o una amida de un ácido carboxílico con 1-30 átomos de carbono, donde el enlace N-R11 es un enlace amida, R12 y R13 son: hidrógeno, un ión de un metal alcalino o un ión de un metal alcalinotérreo o un grupo alquilo que tiene 1-30 átomos de carbono, r es 0 o 1, y s es 0 o 1,

o una sal de este.

7. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado por que la cantidad del agente quelante está comprendida preferentemente entre 2 y 70 ppm, preferentemente entre 2 y 30 ppm, y más preferentemente entre 7, 5 y 15 ppm (peso/volumen) , en función del volumen del papel de desecho acuoso.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que se usan para la quelación el agente quelante de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3-6 y un agente dispersante combinados.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que la relación en peso entre el agente quelante y el agente dispersante varía entre 5:1 y 50:1, preferentemente entre 10:1 y 30:1.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, caracterizado por que la cantidad del combinado está comprendida entre 2 y 70 ppm, preferentemente entre 2 y 30 ppm, y más preferentemente entre 7, 5 y 15 ppm (peso/volumen) en función del volumen del papel de desecho acuoso.

11. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado por que el agente quelante, o el agente dispersante y quelante combinados, se dosifican antes del tanque del papel de desecho.

12. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho metal de transición comprende un metal de transición bivalente, preferentemente manganeso bivalente o hierro bivalente, o manganeso bivalente y hierro bivalente.

13. Un método para producir cartón de embalaje o papel de embalaje con un bajo contenido en esporas bacterianas, donde el papel de desecho usado para producir el cartón de embalaje o el papel de embalaje se caracteriza por que el contenido de los metales de transición en el papel de desecho se reduce mediante quelación hasta un nivel desfavorable para la esporulación.

14. Un método de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que el procedimiento usado para reducir el contenido de los metales de transición no aniquila sustancialmente las células bacterianas presentes en el sistema del papel de desecho de una máquina de producción de cartón o papel.

15. Un método de acuerdo con la reivindicación 13 o 14, caracterizado por que el contenido de los metales de transición se reduce mediante quelación con un agente quelante o un agente quelante y un agente dispersante combinados.

16. Un método de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado por que la dosificación del agente quelante, o el agente quelante y el agente dispersante combinados, se lleva a cabo basándose en los resultados de las medidas en línea del metal de transición.

17. Un método de acuerdo con la reivindicación 15 o 16, caracterizado por que el agente quelante, o el agente quelante y el agente dispersante combinados, se dosifican antes del tanque de papel de desecho.

18. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-17, caracterizado por que el cartón de embalaje es un cartón de embalaje para alimentos, preferentemente un cartón de embalaje para líquidos.