Что такое промышленные биоциды и как они продлевают срок годности продукции?

Завод пигментных паст на водной основе впервые отправил продукцию в Юго-Восточную Азию. На выходном контроле степень перетира, вязкость и цветовое отклонение были в норме, а при вскрытии ведер не ощущалось никакого запаха. Контейнер провел больше пяти недель в море и на портовых складских площадках, и когда его вскрыли по прибытии, дистрибьютор обнаружил, что у многих ведер вздулись крышки; внутри паста издавала кислый гнилостный запах, заметно разжижилась, а на поверхности стоял слой воды. Всю партию вернули, а дистрибьютор вдобавок потребовал компенсацию за уже запланированное производство красок. Расследование показало, что проблема возникла в двух местах: оборотная промывочная вода в цехе слишком долго стояла в накопительной емкости и давно была заражена, а консервант в рецептуре, которого хватало на срок хранения на внутреннем рынке, быстро разлагался в жарких и слабощелочных условиях контейнера и не выдержал долгой перевозки.

Что такое промышленные биоциды и как они продлевают срок годности продукции? Промышленные биоциды представляют собой химические вещества, которые вводят в продукты на водной основе и в промышленную воду, чтобы уничтожать или подавлять бактерии, дрожжи и плесневые грибы. Они не дают микроорганизмам разрушать компоненты рецептуры при хранении и использовании, сохраняют стабильными вязкость, запах и цвет и тем самым продлевают срок годности продукции.

Любой продукт, содержащий воду, подвергается атаке микроорганизмов с того дня, как покидает завод. Эмульсии, пигментные пасты, водные краски и чернила, клеи, СОЖ для металлообработки, целлюлозная масса и средства личной гигиены содержат много воды, а также питательные вещества, которые могут использовать микроорганизмы: целлюлозные загустители, диспергаторы, ПАВ, крахмал и различные органические добавки. Температура от комнатной до 30 с лишним градусов Цельсия и среда от нейтральной до слабощелочной как раз подходят для роста большинства бактерий, дрожжей и плесневых грибов. Источников заражения тоже много: исходная вода и суспензии наполнителей, оборотная вода цеха, застойные зоны трубопроводов и емкостей, переработанный брак, а также воздух и инструменты, которые попадают в продукт после того, как клиент вскрыл ведро. Ведро продукта портится из-за ферментативного разложения и микробного метаболизма. Целлюлазы, которые выделяют бактерии, разрывают молекулярные цепи загустителей на основе эфиров целлюлозы, вязкость продукта непрерывно падает, а затем начинаются расслоение и осаждение. Органические кислоты и газы, образующиеся при метаболизме микроорганизмов, смещают pH и вздувают крышки, а серо- и азотсодержащие метаболиты дают резкий неприятный запах; эмульсия теряет стабильность и разрушается, цвет становится серым и тусклым, а на стенках ведра и на поверхности жидкости появляются пятна плесени. В СОЖ заражение приводит к расслоению эмульсии, гнилостному запаху и коррозии обрабатываемых деталей, а интервал между заменами жидкости резко сокращается. Продукт может пройти контроль на заводе и испортиться только к прибытию, потому что у роста микроорганизмов есть лаг-фаза. При отгрузке число колоний может быть очень низким, а результаты анализа полностью соответствовать нормам; на теплом складе или в контейнере популяция многократно увеличивается за несколько дней или недель, и к тому времени, когда порчу можно заметить глазом и почувствовать носом, продукт уже не спасти. Выходной контроль отражает лишь состояние продукта в данный момент, а срок годности зависит от того, сможет ли продукт противостоять микроорганизмам на протяжении всего хранения и перевозки.

Биоцид остается в продукте и защищает его на протяжении всего срока хранения. Промышленные биоциды вводят в продукт в очень малых дозах, и они продолжают уничтожать или подавлять микроорганизмы, попадающие в систему. По механизму действия распространенные биоциды можно условно разделить на электрофильные, быстродействующие и окислительные. На практике в рецептурах обычно сочетают продукты с разным механизмом действия, чтобы охватить более широкий спектр микроорганизмов. Электрофильные биоциды выводят из строя ключевые ферменты микроорганизмов. Изотиазолиноны составляют самый распространенный класс консервантов для тары; к ним относятся BIT, MIT, CMIT/MIT, OIT и DCOIT. Они реагируют с ферментами, содержащими тиольные группы, внутри микробной клетки, блокируют дыхание и обмен веществ, и клетка перестает расти и погибает. CMIT/MIT действует быстро и имеет широкий спектр, но хуже сохраняет стабильность при высоком pH, повышенной температуре и в системах, содержащих амины и восстановители; BIT стабильнее в щелочной среде и при более высоких температурах, действует сравнительно медленно и часто применяется в сочетании с другими продуктами. Быстродействующие и окислительные биоциды применяют для обработки технологической воды и оборотных систем. Бронопол, DBNPA, глутаровый альдегид и THPS действуют быстро и подходят для обработки уже зараженной технологической воды, целлюлозной массы и систем оборотного водоснабжения. DBNPA быстро разлагается в воде, особенно в щелочной среде, поэтому подходит для ударного дозирования, а длительную защиту готового продукта должны обеспечивать другие продукты. BCDMH выделяет бром и хлор; это окислительный биоцид, который применяют главным образом в промышленных оборотных системах и градирнях. В системах оборотной воды и целлюлозной массы микроорганизмы также образуют биологическую слизь, которая забивает трубопроводы и снижает эффективность теплообмена, поэтому биоцидную обработку нужно сочетать с очисткой системы.

Консервация в таре и защита сухой пленки от плесени охраняют продукт на двух разных этапах. Консервация в таре работает с момента загрузки сырья до тех пор, пока клиент не израсходует последнее ведро. Консервант для тары должен растворяться в водной фазе, быть совместимым с pH продукта и температурой процесса и сохранять достаточную активность весь срок хранения. Одна из проблем завода пигментных паст из начала статьи как раз в том, что диапазон стабильности консерванта не соответствовал условиям продукта. Продукция, которая отправляется в жаркие и влажные регионы, хранится при более высоких температурах и дольше находится в пути, поэтому тип и дозировку консерванта нужно заново подтвердить для реальных условий. После того как клиент вскрыл ведро, при каждом отборе продукта внутрь попадают новые микроорганизмы, и консервант для тары должен продолжать работать весь период использования после вскрытия. Фунгициды и альгициды для сухой пленки защищают лакокрасочное покрытие и шпатлевку после нанесения. Фасадные краски, шпатлевки и древесина после нанесения долго находятся во влажной среде, и на их поверхности растут плесень и водоросли, оставляя черные и зеленые пятна. Фунгицид для сухой пленки работает внутри лакокрасочного покрытия; против плесени обычно применяют IPBC, карбендазим, OIT и DCOIT, а против водорослей применяют диурон и аналогичные вещества. Такие продукты должны иметь низкую растворимость в воде, чтобы выдерживать вымывание дождем, а также быть светостойкими и не вызывать изменения цвета.

Неправильно выбранный или неправильно введенный биоцид может, наоборот, сократить срок годности. pH, температура и компоненты рецептуры способны преждевременно израсходовать действующие вещества. При введении на горячей стадии биоцид разлагается быстрее, поэтому его следует добавлять после охлаждения и тщательно перемешивать. Амины и восстановители в рецептуре, например сульфиты, реагируют с некоторыми изотиазолинонами, и при хранении те постепенно теряют активность; если спектр действия охватывает не все микроорганизмы, выжившие дрожжи или плесневые грибы через несколько недель снова начинают размножаться. Длительное применение в концентрациях ниже эффективной может также привести к тому, что микрофлора цеха постепенно приспособится к используемым биоцидам. Гигиена производства тоже важна, потому что биоцид не заменит чистую производственную среду. Дозировка биоцида рассчитана на обычную микробную нагрузку. Если емкости с оборотной водой, застойные зоны трубопроводов и переработанный брак долгое время остаются зараженными, количество микроорганизмов, попадающих в продукт, намного превышает расчетную нагрузку, и даже самая удачная рецептура преждевременно перестает работать. Регулярная очистка емкостей и трубопроводов и контроль числа колоний в технологической воде так же важны, как и выбор биоцида.

Рецептуру следует подтверждать тестами на устойчивость к микробному заражению и анализом остаточного содержания консерванта. Оценивать биоцид нужно в условиях, приближенных к реальным. При тесте на устойчивость к микробному заражению (challenge test) образец многократно заражают бактериями, дрожжами и плесневыми грибами и регулярно проводят подсчет, чтобы понять, способна ли консервирующая система постоянно сдерживать микроорганизмы; тест нужно повторить на образцах после хранения при повышенной температуре, чтобы смоделировать складское хранение и морскую перевозку, а для экспортной продукции температуру и продолжительность хранения лучше задавать с учетом реального маршрута перевозки. Анализ остаточного содержания консерванта показывает, сколько действующего вещества остается после хранения. Испытательный центр Vicente компании Ningbo Reayoung, входящей в Hongda Group, проводит анализ остаточного содержания консервантов и формальдегида, идентификацию микроорганизмов, подсчет колоний, определение зоны ингибирования и тесты на устойчивость к микробному заражению. Применение биоцидов регулируется законодательством каждого рынка, поэтому до первого заказа уточните статус регистрации действующего вещества на целевом рынке и запросите паспорт безопасности.

Если у продукта уже появился неприятный запах, можно ли спасти его, добавив биоцид? Дополнительная порция биоцида может остановить дальнейшее размножение микроорганизмов, но уже образовавшиеся кислоты, газы и запах, как и разрушенный ферментами загуститель, восстановить нельзя. Сильно зараженные партии сначала нужно оценить на возможность переработки и одновременно найти источник заражения; если просто добавить биоцид, проблема чаще всего лишь откладывается. Нужны ли биоциды продуктам на основе растворителей и порошковым продуктам? У продуктов на основе растворителей и сухих порошков риск заражения в таре ниже, и консервант для тары им обычно не нужен. Однако порошковое сырье может содержать споры, и после смешивания с водой оно становится частью водной системы, поэтому защищать его нужно как продукт на водной основе; фасадные краски на основе растворителей после нанесения тоже поражаются плесенью, и им по-прежнему нужен фунгицид для сухой пленки. Как выбрать биоцид для экспорта в разные страны? Сначала уточните, какие действующие вещества разрешены на целевом рынке и каковы ограничения по содержанию и требования к маркировке, а затем подберите тип и дозировку с учетом местного климата и сроков перевозки. Для каждого действующего вещества мы предоставляем номер CAS, содержание основного вещества и паспорт безопасности, чтобы вы могли сверить их по пунктам с нормативными требованиями целевого рынка.

Hongda Group с 1992 года производит в Нинбо химическую продукцию и экспортирует ее более чем в тридцать стран. Наши биоциды и консерванты Vicentecide включают более сорока действующих веществ с номерами CAS, а также серии готовых составов для консервации в таре, для защиты сухой пленки от плесени и водорослей, для средств личной гигиены и серию антимикробных добавок на основе серебра. Они применяются в промышленности, бытовой химии и водоподготовке. Если в ваших продуктах на водной основе уже появлялись запах, вздутие тары или падение вязкости или вы готовитесь отправлять продукцию в жаркие и влажные регионы, расскажите нам о рецептурной системе, pH, технологии производства и целевом рынке, и мы вместе подберем комбинацию и дозировку биоцидов. Чтобы узнать больше о вариантах сотрудничества, зайдите на hongda-chem.com, нажмите "Become a strategic partner" и свяжитесь с нами через WhatsApp или WeChat.