DE69305886T2

DE69305886T2 - Verfahren zur bakteriellen Behandlung von mit Flora verschmutzten Kreisläufen der Papierindustrie

Info

Publication number: DE69305886T2
Application number: DE69305886T
Authority: DE
Inventors: Pierre Guerineau; Peter Rosli
Original assignee: Rhone Poulenc Chimie SA
Current assignee: Rhodia Chimie SAS
Priority date: 1992-02-24
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 1997-05-22
Anticipated expiration: 2013-01-30
Also published as: EP0558360A1; CA2090138C; NO305695B1; EP0558360B1; CA2090138A1; DE69305886D1; FI930801A; NO930609D0; FR2687659B1; FI930801A0; JP2606778B2; ES2095587T3; US5360517A; JPH06253828A; ATE145193T1; NO930609L; FR2687659A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regulierung des Wachstums der Mikroben- und/oder Bakterien-, Hefen-, Schimmelpilz- und Enterobakterienflora, welche sich in Wasserkreisläufen der Papierindustrie entwickelt.
Verbrauchte Papierprodukte und Pappen bzw. Kartonagen, die unter dem Begriff Rückgewinnungscellulosefasern bezeichnet werden, bilden heute mit gleichem Recht wie das Holz bzw. der Wald, ein wesentliches Ausgangsmaterial bzw. einen wesentlichen Rohstoff der Papierindustrie. Ihre Wiederverwertung wird im allgemeinen in den Papierfabriken gemäß dem folgenden Verfahren durchgeführt:
Die Papierprodukte und Pappen bzw. Kartonagen, welche rückgewonnen und von allen Fremdkörpern, beispielsweise in der Art von Klammern oder Kunststoffen, befreit sind, werden in einen Zerfaserer oder Desintegrator bzw. Zerkleinerer eingeführt, um darin in Wasser dispergiert zu werden. Die zerfaserte bzw. aufgeschlossene, dann einem Cleaning (Fliehkraftausscheidung von Stoffunreinheiten) unterworfene resultierende breiartige Masse bzw. Paste, wird dann einem Raffinierungsschritt unterworfen, der darin besteht, die Cellulosefasern durch Hydratation zu quellen. Die eigentliche Herstellung unter Bildung eines Blattes Papier beginnt später auf Filterleinwand bzw. Filterstoff unter Eliminierung von Wasser, Trocknen und schließlich Aufwickeln.
Die Herstellungskette von Papier enthält daher eine kontinuierliche Zufuhr bzw. Einspeisung von Wasser, wobei letzteres teilweise über im allgemeinen mehrere Kreise von Kreislaufanlagenwasser rückgeführt wird. Die teilweise Rückführung dieses Wassers in der Herstellungskette ist bekanntlich günstig für eine Entwicklung von Bakterienflora. Diese Flora ist unerwünscht, da sie die Bildung von Schleimen hervorruft.
Mit Schleimen bezeichnet man in der Papierindustrie die chemischen oder biologischen Ablagerungen, welche im Herstellungskreislauf beobachtet werden. Es kann sich um Fasern, Carbonate oder andere mineralische oder bakterielle Chargen handeln. Indem sie Maschinenbütten oder Rohre abkoppeln, in denen sie sich sammeln, rufen diese Schleime Papierbrüche und gefärbte Flecken hervor. Sie resultieren in häufigen Stillständen der Herstellungskette und einer Verschlechterung der Arbeitsbedingungen.
Derzeit setzen die zur Begrenzung der Schleimbildung vorgeschlagenen Lösungen chemische oder auch biozide Desinfizierungsmittel ein. Es handelt sich im allgemeinen um organochlorierte und organobromierte chemische Produkte, welche wirksam die Entwicklung der kontaminierenden Flora inhibieren.
Gleichwohl ergeben diese Bedingungen, aufgrund ihres chemischen Ursprunges, keine vollständige Befriedigung.
Sie sind sehr toxisch und biologisch nicht abbaubar.
Ihre selbst teilweise Ablagerung bzw. Aussalzung in die Umwelt bereitet wesentliche ökologische Probleme und bringt ganz insbesondere Probleme der Reinigung des kontaminierten Wassers mit sich.
Schließlich ist es notwendig, um eine wirksame Inhibierung der Bakterienflora zu erhalten, mehrere Biozide alternierend sowie in mehr und mehr erhöhte Dosierungen zu verwenden. Es ist klar, daß diese wiederholte Zufuhr dieser wesentlichen Dosen die Verschmutzungsprobleme verstärkt.
Demzufolge ist die Anwendung von Bioziden zur Behandlung von Bakterienflora heutzutage aus ökologischen Beweggründen sehr kritisch und man wünscht sich davon freizumachen.
Die vorliegende Erfindung hat genau zum Gegenstand, einen Ersatzstoff bzw. Substituenten für Biozide vorzuschlagen, der sich durch eine vergleichbare Wirksamkeit auszeichnet, der aber im Gegensatz dazu die Umwelt nicht beeinflußt.
In der europäischen Patentanmeldung 0 372 520, welche im Namen von Dr. Oberkofler hinterlegt wurde, wird ein Verfahren beschrieben, das es erlaubt, die Verwendung von Bioziden in Kreisläufen von Papierfabriken zu reduzieren bzw. zu vermeiden, indem Mikroorganismen oder vielmehr eine Mischung von Mikroorganismen eingeführt werden.
Genau bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein nützliches Verfahren zur Regulierung des Wachstums von mikrobieller und/oder bakterieller Flora, die sich in Wasserkreisläufen in der Papierindustrie entwickelt, das sich dadurch auszeichnet, daß es als hauptsächliches Desinfizierungsmittel eine wirksame Menge von Bakterien der Gattung Staphylococcus oder Staphylococcus Carnosus einsetzt.
Unter Desinfizierungsmittel versteht man gemäß der Erfindung eine Verbindung, welche dazu in der Lage ist, die Entwicklung unerwünschter Flora, welche sich in Papierkreisläufen entwickelt, zu regulieren.
Die mikrobielle und/oder bakterielle Flora bezeichnet in allgemeiner Weise die Flora, welche Wasserkreisläufe in der Papierindustrie verunreinigt. Sie besteht im allgemeinen aus Hefen, Schimmelpilzen und Enterobakterien.
Beispielhaft für diese Flora repräsentative Mikroorganismen kann man insbesondere die Schimmelpilze der Gattung Penicillium, Mucor oder Aspergillus, die Hefen, wie Candida und Rhodotorula, die aeroben Bakterien der Gattung Pseudomonas, Enterobacter oder Bacillus und die Clostridinien für anaerobe Bakterien erwähnen.
Die Vielfältigkeit dieser Mikroorganismen erfordert klassischerweise den gleichzeitigen Einsatz mehrerer Biozide.
Unerwarteterweise wurde nachgewiesen, daß die gemäß dieser Erfindung ausgewählten Bakterien wirksam die Entwicklung der Gesamtheit dieser kontaminierenden Flora inhibieren. Sie sind gegenüber den vorerwähnten Mikroorganismen wirksam und erfordern in allgemeiner Weise nicht den Einsatz irgendwelcher zusätzlicher Biozide. Keinerlei Bildung von Schleimen wird in ihrer Gegenwart beobachtet und die Papierherstellung wird ohne irgendwelche Störungen sichergestellt.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Bakterien sind insbesondere Bakterien der Gattung Staphylococcus und der Gattung Staphylococcus Carnosus und ganz insbesondere jenen, welche unter der Bezeichnung M 72 durch die Gesellschaft TEXEL vermarktet werden, und deren Eigenschaften in dem nachfolgenden Beispiel gezeigt sind sowie eine ihrer Mutanten oder ihrer Rekombinanten.
Die Bakterien, insbesondere jene der Gattung Staphylococcus Carnosus, sind nicht-agressiv und durch eine vollständige Unschädlichkeit gekennzeichnet. Das Bakterium M 72 wird insbesondere bereits in der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt. Demzufolge ruft seine teilweise Ablagerung bzw. Aussalzung in der Umwelt keine ökologischen Probleme hervor.
Es handelt sich desweiteren bevorzugt um thermostabile Stämme, das heißt, welche durch einfaches Erwärmen nicht zerstört werden. Diese Eigenschaft bietet einen zusäztlichen Vorteil im Vergleich zu Bioziden. Am Ende der Herstellungskette werden die Bakterien, welche aus dem feuchten Papierblatt hervorgehen, während der Trocknung dieses Blattes vor dem Schritt der Aufwicklung zerstört werden. Was die Biozide betrifft, können diese spurenweise im letztendlichen Papier verbleiben.
Die Bakterien gemäß der Erfindung können an jeder Stelle des Papierkreislaufes zugefügt werden. Gleichwohl werden sie aus Bequemlichkeitsgründen bevorzugt am Kopf bzw. am Beginn der Herstellungskette eingeführt.
Ihre Dosierung im Papierkreislauf wird bekanntermaßen durch den pH-Wert, die Temperatur, dem Wasservolumen im Kreislauf und der Menge von in diesem Kreislauf behandeltem Papier bestimmt. Im allgemeinen befindet sie sich zwischen 1 x 10¹&sup0; und 10 x 10¹³ Bakterien pro Tonne zu behandelndem Papier. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Menge an Bakterien zwischen 1 x 10¹² und 10 x 10¹² Bakterien pro Tonne Papier enthalten.
Ein tägliches Ansetzen bzw. Aussetzen des verwendeten Wassers mit Bakterien gemäß der Erfindung stellt ausreichend sicher, wirksam die Entwicklung der Bakterienflora zu inhibieren. Gleichwohl kann diese Aussetzung ein- oder zweimal wiederholt werden.
Die gemäß der Erfindung verwendeten Bakterien sind des weiteren ohne Einfluß auf die Leistungsfähigkeit anderer im Papierkreislauf klassischerweise eingesetzter Additive, beispielsweise vom Typ Dispergiermittel, Antischaummittel oder Retentionsmitteln.
Die Bakterien können gegebenenfalls mit weiteren Desinfizierungsmitteln kombiniert werden, unter der selbstverständlichen Voraussetzung, daß diese Letzteren ihrerseits nicht aggressiv sind.
Die Untersuchung von Proben eines Wassers der Papierherstellung, die gemäß der Erfindung behandelt wurde, bestätigt, daß eine herkömmliche Entwicklung von Flora nicht stattfindet.
Die überragende Wirksamkeit der Bakterien gemäß der Erfindung bezüglich dieser Bakterienflora kann in überzeugenderweise wie folgt dargestellt werden:
Die in den Wasserkreisläufen vorhandenen Mikroorganismen finden optimale Wachstumsbedingungen, dank der begünstigenden pH-Werte, der Temperatur und der Oxigenierung und einem Überangebot an organischen und anorganischen Nährmitteln, welche in dem System vorhanden sind, vor.
Mit den klassichen Bioziden verschiebt man das biologische Gleichgewicht des Systems, indem man den Gehalt an Bakterien reduziert. Man verhindert nicht die Entwicklung neuer Bakterien.
Im Fall des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist es die Entwicklung von Bakterien, welche gestört wird. Die erfindungsgemäßen Bakterien entziehen den Bakterien ihre Nahrungsgrundstoffe. Es tritt keine Entwicklung neuer kontaminierender Bakterien auf, was unmittelbar zur Wirkung hat, vollständig die Schleimbildung zu verhindern.
Die Bakterien gemäß der Erfindung produzieren desweiteren Nitratreduktase. Dieses Enzym reduziert die Nitrate zu Nitriten, welche ihrerseits eine bakteriostatische Wirkung besitzen. Wenn die Papierindustriewässer reich an Nitraten sind, ist es wahrscheinlich, daß diese bakteriostatische Aktivität, die ausschließliche Aktivität der vorgenannten Bakterien vervollständigt.
Schließlich kann jedes Bakterium Bakterizide erzeugen, welche desgleichen zur Eliminierung eines Teils der verunreinigenden Flora beitragen.
Über seine desinfizierende Wirksamkeit und seine Kompatibilität mit der Umwelt hinaus, bietet das Verfahren der vorliegenden Erfindung in ökonomischer und technischer Hinsicht zusätzliche Vorteile.
Die Verwendung von Bakterien gemäß der Erfindung erlaubt es, wirksam die Brüche, Löcher bzw. Lücken, Flecken und weitere Probleme der Herstellung zu verhindern, welche gewöhnlich durch Schleime verursacht werden. Daraus folgt eine erhöhte Rentabilität des Herstellungsverfahrens dar.
Schließlich trägt die Verbesserung der bakteriologischen Qualität der Wässer, die Verminderung seiner Toxizität, die Unterdrückung schlechter Gerüche und die besseren Arbeitsweisen der Papiermaschinen, welche mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung beobachtet werden, gleichermaßen zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen der Arbeiter in der Papierfabrik bei.
Das nachfolgend gezeigte Beispiel erlaubt es weitere Beispiele und Merkmale der Erfindung nachzuweisen, ohne deren Umfang zu beschränken.

BEISPIEL

Die als Desinfizierungsmittel verwendeten Bakterien sind die Bakterien, welche durch die Gesellschaft TEXEL unter der Bezeichnung M 72 vertrieben werden.
Es handelt sich genauer um Staphylococcus Carnosus, welches die folgenden Eigenschaften besitzt:

Morphologische Eigenschaften:

Kokken, welche vereinzelt, paarweise, als Tetraden bzw. vierpaarig oder in unregelmäßigen Haufen auftreten.

Physiologische Eigenschaften:

- grampositiv,
- asporogen
- nicht beweglich,
- Katalase positiv,
- homofermentativ (keine Produktion von Kohlendioxid),
- Wachstumstemperatur: 12 - 42ºC,
- optimale Wachstumstemperatur: 25 - 32ºC.

Biochemische Eigenschaften:

Symbole: positive Reaktion +
negative Reaktion -
L-Arabinose - Xylitol -
D-Cellobiose - N-Acetylglucosamin +
D-Fucose - cc-Methyl-D-glucosid -
β-D-Fructose + Acetylmethylcarbinol +
D-Galactose - Salicin -
D-Glucose + Reduktion von Nitraten +
α-Lactose + alkalische Phosphatase +
Maltose - Arginindihydrolase +
D-Mannose + Urease -
D-Melibiose - Coagulase -
D-Melezitose - Dnase -
D-Raffinose - Lysostaphinresistenz -
Saccharose - Lysozymresistenz +
D-Threhalose -
D-Xylose -
D-Mannitol +
Die Aktivität dieser Bakterien wurde im Industriebetrieb in einem klassischen Herstellungskreislauf untersucht.
Die Bakterien werden einmal pro Tag in einen Zerkleinerer oder eine Maschinenbütte bei einem Ansatzgehalt in der Größenordnung von 5 x 10¹² Bakterien pro Tonne zu behandelndem Papier eingeführt. Im vorliegenden Fall ergibt sich die Papierherstellung zwischen etwa 24 und 30 Tonnen pro Tag. Man führt täglich Wasserabnahmen an verschiedenen Stellen des Haupt- und Sekundärkreislaufes durch und ihre Konzentration an Schimmelpilzen, Bakterien und Hefen wird durch Methoden der klassische Dosierung auf geeigneten Kulturmedien bestimmt.

Untersuchungsmedium von coliformen Keimen

- laktosierte Brühe mit Galle und Glanzgrün,
- laktosierter Nährboden mit Desoxycholat.

Untersuchungsmilieu von Enterokokken

- D-Coccosel-Nährboden.

Untersuchungsmedium von pathogenen Staphylokokken

- Barid-Parker-Nährboden mit Tellurit.

Untersuchungsmedium von Sulfitreduktor-Clostridium-Aneroben

- V-F-(Fleisch-Leber)-Nährboden.

Untersuchungsmedium von kontaminierenden Schimmelpilzen/Hefen

- G-M-(Malzextrakt)-Nährboden.

Untersuchungsmedium der Gesamtflora von mesophilen Aeroben

- mit Milch angereichertes PCA-Nährmedium.
Die folgende Tabelle faßt die Ergebnisse zusammen.
In dieser Tabelle stellt T = 0 die ursprüngliche Konzentration an mikrobieller Flora im Wasser dar. Die Bakterien gemäß der Erfindung werden täglich ausgehend von T = 1 zugesetzt.
Man stellt rasch einen Abfall der Konzentration an mikrobiellem Wachstum gegen einen Wert von Null fest. Diese Messungen beweisen die Wirksamkeit des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Man stellt ausgehend von einem Wert von T = 28, der einem Stopp der Materialdisposition mit Bakterien des Wassers entspricht, eine rasch zurückgehende Bakterienflora fest. TABELLE KONZENTRATION (x 1000)
* n.d. = nicht bestimmt.

Claims

1. Verfahren, das zur Kontrolle des Wachstums von mikrobieller und/oder bakterieller Flora, die sich in Wasserkreisläufen der Papierindustrie entwickelt, nützlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß dabei als hauptsächliches Desinfektionsmittel eine wirksame Menge von Bakterien der Gattung Staphylococcus Carnosus eingesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein Bakterium handelt, das eine Nitratreduktase erzeugt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bakterien in einer Menge eingeführt werden, welche von 1 x 10¹&sup0; bis 10 x 10¹³ Bakterien pro Tonne zu behandelndem Papier variiert.

4. Verfahren nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bakterien in einer Menge eingeführt werden, welche vorzugsweise zwischen 1 x 10¹² und 10 x 10¹² Bakterien pro Tonne Papier enthalten ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens ein Mal pro Tag die Bakterien in den Wasserkreislauf einführt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man des weiteren ein oder mehrere weitere(s) Desinfektionsmittel, das bzw. die mit den Bakterien kompatibel ist bzw. sind, einsetzen kann.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bakterien die folgende Taxinomie zeigen:

Morphologische Eigenschaften:

Kokken zeigen sich einzeln, paarweise, als Tetraden oder unregelmäßige Anhäufungen.

Physiologische Eigenschaften:

- grammpositiv,

- asporogen,

- nicht beweglich,

- Katalase positiv,

- homofermentativ (keine Produktion von Kohlendioxid),

- Wachstumstemperatur: 12 - 42ºC,

- optimale Wachstumstemperatur: 25 - 32ºC.

Biochemische Eigenschaften:

Symbole: positive Reaktion +

negative Reaktion -

L-Arabinose - Xylitol -

D-Cellobiose - N-Acetylglucosamin +

D-Fucose - cc-Methyl-D-glucosid -

β-D-Fructose + Acetylmethylcarbinol +

D-Galactose - Salicin -

D-Glucose + Reduktion von Nitraten +

α-Lactose + alkalische Phosphatase +

Maltose - Arginindihydrolase +

D-Mannose + Urease -

D-Melibiose - Coagulase -

D-Melezitose - DNase -

D-Raffinose - Lysostaphinresistenz -

Saccharose - Lysozymresistenz +

D-Threhalose -

D-Xylose -

D-Mannitol +