ES2532537T3 - Composiciones de detergentes que comprenden un biotensioactivo y lipasa - Google Patents
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Abstract
Una composición de limpieza que comprende una cantidad efectiva de un sistema tensioactivo y un sistema enzimático caracterizado porque el sistema tensioactivo comprende al menos 1% en peso (en base a la composición de limpieza) de un biotensioactivo, el cual es un tensioactivo glicolípido, que comprende al menos 20% en moles de glicolípido que contiene tanto restos de disacáridos como de ácidos y al menos una enzima lipasa de origen bacteriano.
Description
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DESCRIPCIÓN
Composiciones de detergentes que comprenden un biotensioactivo y lipasa
Campo técnico
La presente invención se refiere a composiciones de detergentes que comprenden un biotensioactivo y lipasa.
Antecedentes
Una descripción general de biotensioactivos está publicada por Rahman en Biotechnology 7 (2): 360 a 370, 2008 ISSN1682-296X "Production, Characterisation and application of Biosurfactants -review".
Las enzimas se han utilizado en formulaciones de detergentes como una ayuda de limpieza durante muchos años. Ellas se pueden obtener de bacterias de otras fuentes. Las enzimas empleadas en forma más común son proteasas, amilasas, mananasas, lipasas y celulasas. Ellas se obtienen a menudo de cultivos de hongos o levaduras.
Las lipasas se utilizan en formulaciones de detergentes que contienen tensioactivos para ayudar a la limpieza de suciedades aceitosas de los tejidos. A pesar de su aislamiento y caracterización hace algunas décadas, estas enzimas han sido difíciles de formular en formulaciones de tensioactivos convencionales porque existe una competencia entre la enzima y el tensioactivo para el sustrato de aceite diana. Los tensioactivos ganarán esta competencia por la superficie y triunfarán o desplazarán las enzimas de la superficie aceitosa y, por tanto, reducirán el rendimiento de las enzimas en esas suciedades. Por tanto, el impacto práctico de las lipasas en productos de limpieza detergentes está limitado, en especial cuando se compara con el impacto de otras enzimas de limpieza, tales como proteasas y amilasas.
El traslado a sustancias químicas más sostenibles refuerza el deseo de reducir el nivel tensioactivo en el lavado. Como una alternativa biológica, las enzimas representan una opción eficiente de peso para mantener el rendimiento en la eliminación de suciedad aceitosa a medida que los niveles de tensioactivos disminuyen. El uso de biotensioactivos se ha propuesto en muchos documentos de la técnica anterior.
Los siguientes documentos se refieren a combinaciones de biotensioactivos y enzimas producidas a partir de bacterias.
El documento JP5168489A describe un método para producir un biotensioactivo mediante el uso de una enzima lipasa. El biotensioactivo que está presente en combinación con la lipasa no contiene ningún resto de ácido. La presencia de un resto disacárido es opcional.
"Lipase and biosurfactant production for utilisation in bioremediation of vegetable oils and hydrocarbon". Martins VG et al (2008) Quimica Nova No 31 volumen 8, 1942 a 1947.
"Isolation and characterisation of a lipid degrading bacterium and its application to lipid containing wastewater treatment". Matsumiya Y. et al (2007) Journal of Bioscience and Bioengineering No 103, Volumen 4, 325 a 330.
El documento US2006106120 describe la mezcla de un microorganismo, un biotensioactivo y una enzima degradante de plástico para la biorremediación de materiales artificiales. El biotensioactivo se puede derivar a partir de fuentes bacterianas o de otro tipo; la enzima preferida utilizada en los ejemplos es una cutinasa de origen bacteriano. Ésta puede ser expresada en forma conjunta con amilasa e hidrofobina. Las composiciones no se utilizan para la limpieza.
Los siguientes documentos se refieren a combinaciones de biotensioactivos y enzimas que no se producen en forma específica a partir de bacterias, para la limpieza.
El documento CN101126052 describe un una composición de limpieza que contiene biotensioactivo que también contiene una proteasa. El origen de la proteasa es una planta de piña.
El documento US5417879 (Unilever) describe una composición tensioactiva sinérgica dual de lavandería que contiene un soforolípido (de levadura), un lípido celobioso (de hongos) o un biotensioactivo glucolípido ramnolípido (de bacterias). Los ejemplos que utilizan estos biotensioactivos no comprenden ninguna enzima. En la columna 12, líneas 24 a 25, se menciona cómo es posible la combinación de biotensioactivos con una cantidad no revelada de una enzima de origen desconocido.
El documento US2004171512A (Igarashi Keisuke; Hirata Yoshihiko; Furuta Taro) divulga composiciones de detergentes de baja espuma que comprenden un biotensioactivo (soforolípido de levadura) el cual puede sustituir a un tensioactivo no iónico de polímero de bloques de baja espuma convencional. De acuerdo con la divulgación general, el biotensioactivo se puede utilizar con un tipo de revelado de enzima seleccionada entre amilasa, proteasa, celulosa, lipasa, pululanasa, isopullulanasa, isoamilasa, catalasa, peroxidasa, o similares. La enzima se puede añadir por medio de la selección en forma apropiada a la luz de su especificidad de sustrato. Por ejemplo, la
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proteasa se puede seleccionar para una mancha de proteínas, y la amilasa se puede seleccionar para una mancha de almidón. Los ejemplos utilizan los soforolípidos para el lavado de vajillas (limpieza de superficies duras) en combinación con Savinase 6.0T, una proteasa de Novo Nordisk y Duramyl 60T una enzima lítica de almidón (amilasa) de Novo Nordisk. Duramyl se produce a partir de Bacillus licheniformis y Savinase se produce a partir de Bacillus Clausilentus, ambas fuentes de bacterias. Estas no se enseñan como fuentes preferidas en forma genérica en este documento.
El documento US2009188055A (Stepan Co) divulga composiciones que comprenden estolides sulfonados y otros derivados de ácidos grasos. La Tabla 20 proporciona ejemplos proféticos de estos tensioactivos en combinación con otros tensioactivos, que incluyen ramnolípidos. Las enzimas no se incluyen en estos ejemplos. En otra parte del documento, se dice que el rendimiento de limpieza sobre suciedades grasas se ha mejorado sinérgicamente con los estolides por el uso de lipasas. Las enzimas lipasas adecuadas incluyen aquellas producidas por microorganismos del grupo Pseudomonas, tales como Pseudomonas stutzeri ATCC 19.154, tal como se revela en la Patente Británica
1.372.034. Las lipasas adecuadas incluyen aquellas que muestran una reacción cruzada inmunológica positiva con el anticuerpo de la lipasa, producida por el microorganismo Pseudomonas fluorescens IAM 1057. Esta lipasa está disponible en Amano Pharmaceutical Co. Ltd., Nagoya, Japón, bajo el nombre comercial Lipase P "Amano", de aquí en adelante denominado como "Amano-P". Otras lipasas adecuadas adicionales son las lipasas tales como M1 Lipase.RTM y Lipomax.RTM (Gist-Brocades). Las lipasas altamente preferidas son las D96L variante de la enzima lipolítica de la lipasa nativa derivada de Humicola lanuginosa (un hongo) como se describe en el documento US 6.017.871, expedido el 25 de enero de 2000 (P&G). En forma preferente, se utiliza la cepa Humicola lanuginosa DSM 4106. Esta enzima se incorpora a la composición de acuerdo con la tecnología actual en un nivel de 50 LU a
8.500 LU por litro de solución de lavado. En forma preferente, la variante D96L está presente en un nivel de 100 LU a 7.500 LU por litro de solución de lavado. De forma más preferente todavía a un nivel de 150 a 5.000 LU por litro de solución de lavado.
El documento US2006080785A (Nero) describe la limpieza de alfombras por medio de la aplicación de una composición de limpieza que contiene biotensioactivos y enzimas para la alfombra; y un equipo para limpiar el material. Las enzimas se obtienen de algas marinas.
Un documento sugiere combinaciones de biotensioactivos y enzimas derivadas de bacterias para la limpieza.
El documento US2004072713A (Unilever) divulga un artículo para su uso en un proceso de limpieza enzimática de tejidos, dicho artículo contiene uno o más tipos de microorganismos inocuos capaces de excretar enzimas útiles en dicho proceso de limpieza de los tejidos. En una realización, el microorganismo puede ser una bacteria, aunque también se ejemplifican microorganismos fúngicos. Todos los ejemplos expresan enzimas de blanqueo. Si bien no se utiliza en los ejemplos, este documento especula que es útil en especial si, además de enzimas, los microorganismos también son capaces de producir otras entidades químicas que contribuyen al proceso de limpieza, por ejemplo, biotensioactivos, por ejemplo lipopolisacáridos. Ninguna solución de lavado o concentrado que comprende una mezcla de biotensioactivos derivados de bacterias junto con enzimas derivadas de bacterias se revela en realidad en este documento. Estamos seguros de que la concentración de biotensioactivo sería mucho menor que 0,5 g/l.
Sumario de la invención
De acuerdo con la presente invención, se proporciona una composición de limpieza que comprende una cantidad efectiva de un sistema tensioactivo y un sistema enzimático caracterizada poque el sistema tensioactivo comprende al menos un 1% en peso (en base a la composición de limpieza) de un biotensioactivo, el cual es un glicolípido tensioactivo que comprende al menos un 20% en moles de glicolípido que contiene dos partes iguales de disacáridos y de ácidos y al menos una enzima lipasa de origen bacteriano.
Los inventores han encontrado beneficios sinérgicos sorprendentes sobre la limpieza de manchas y suciedades cuando las lipasas, derivadas de bacterias, se combinan con tensioactivos biológicos (biotensioactivos) que contienen tanto restos de disacáridos como de ácidos.
La combinación se puede utilizar en cualquier formulación biológica. Las lipasas son una enzima clave para la inserción en composiciones de detergentes, en especial en detergentes de lavandería, así como también en composiciones diseñadas para limpiar superficies duras tales como composiciones para lavavajillas, que limpian suciedad y manchas todos los días en forma efectiva a niveles reducidos de tensioactivo para permitir la concentración de la formulación.
Se han probado tres tipos de biotensioactivo: (hongos, bacterias y levaduras) en combinación con dos tipos de enzima lipasa (fúngicas y bacterianas). Las enzimas bacterianas superaron en forma consistente a las enzimas fúngicas con los biotensioactivos. El mejor resultado proviene de una combinación de enzima derivada de bacterias con un biotensioactivo derivado de bacterias que comprende al menos 80% en moles de biotensioactivo que tiene restos de disacárido y de ácido (di-Ramnolípido).
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención se proporciona un procedimiento para limpiar un sustrato que comprende las etapas de sumergir el sustrato en agua, añadir una composición de acuerdo con
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cualquier reivindicación precedente al agua para formar una solución de lavado y lavar el sustrato, caracterizado porque el tiempo de ciclo del lavado es inferior a 60 minutos, preferentemente menos de 30 minutos y la temperatura del agua es inferior a 35 °C en todo momento.
Descripción detallada de la invención
Lipasa bacteriana
Las lipasas adecuadas incluyen aquellas de origen bacteriano. Se incluyen mutaciones modificadas de forma química, o proteínas genéticamente manipuladas. Se incluyen ejemplos de lipasas útiles de origen bacteriano en las lipasas de P. alcaligenes o P. pseudoalcaligenes (documento EP 218 272), P. cepacia (documento EP 331 376), P. stutzeri (documento GB 1.372.034), P. fluorescens, Pseudomonas sp. cepa SD 705 (documentos WO 95/06720 y WO 96/27002), P. wisconsinensis (documento WO 96/12012), una lipasa Bacillus, por ej. de B. subtilis (Dartois et al. (1993), Biochemica et Biophysica Acta, 1131, 253 a 360), B. stearothermophilus (documento JP 64/744992) o B. pumilus (documento WO 91/16422).
Los genes bacterianos que codifican enzimas lipasas bacterianas se pueden transferir a los huéspedes de producción de expresión preferidos, los cuales no se limitan a huéspedes bacterianos, e incluyen, por ejemplo, otros huéspedes microbianos. El término lipasa bacteriana incluye una lipasa producida a partir de tales huéspedes de expresión, pero originada a partir de una bacteria.
La enzima puede ser una fosfolipasa clasificada como EC 3.1.1.4 y/o EC 3.1.1.32. De acuerdo con lo utilizado en la presente memoria, el término fosfolipasa es una enzima, que tiene actividad frente a los fosfolípidos. Los fosfolípidos, tales como lecitina o fosfatidilcolina, consisten en glicerol esterificado con dos ácidos grasos en una posición externa (sn-1) y en la posición media (sn-2) y esterificado con ácido fosfórico en la tercera posición; el ácido fosfórico, a su vez, puede ser esterificado para generar un amino-alcohol. Las fosfolipasas son enzimas que participan en la hidrólisis de los fosfolípidos. Se pueden distinguir varios tipos de actividad de fosfolipasa, incluidas las fosfolipasas A1y A2 las cuales hidrolizan un grupo acilo graso (en las posiciones sn-1 y sn-2, respectivamente) para formar un lisofosfolípido; y la lisofosfolipasa (o fosfolipasa B) la cual puede hidrolizar el grupo acilo graso restante en un lisofosfolípido. Las fosfolipasa C y la fosfolipasa D (fosfodiesterasas) liberan diacilglicerol o ácido fosfatídico respectivamente.
El término fosfolipasa incluye enzimas con actividad de fosfolipasa, por ejemplo, la actividad de fosfolipasa A (A1 o A2), la actividad de fosfolipasa B, la actividad de fosfolipasa C o la actividad de fosfolipasa D. El término "fosfolipasa A" utilizado en la presente memoria en conexión con una enzima de la invención está destinado a abarcar una enzima con actividad de fosfolipasa A1 y/o actividad de fosfolipasa A2. La actividad de fosfolipasa puede ser proporcionada por enzimas que tienen otras actividades también, tales como, por ejemplo, una lipasa con actividad de fosfolipasa. La actividad de fosfolipasa puede, por ejemplo, ser de una lipasa con actividad de fosfolipasa secundaria. En otras realizaciones de la invención, la actividad de la enzima fosfolipasa es proporcionada por una enzima que contiene en forma esencial sólo actividad de fosfolipasa y en donde la actividad de la enzima fosfolipasa no es una actividad secundaria.
La fosfolipasa es, en forma preferente, de origen bacteriano Bacillus, por ej., B. megaterium, B. subtilis; Citrobacter, por ej., C. freundii; Enterobacter, por ej., E. aerogenes, E. cloacae Edwardsiella, E. tarda; Erwinia, por ej., E. herbicola; Escherichia, por ej., E. coli; Klebsiella, por ej., K. pneumoniae; Proteus, por ej., P. vulgaris; Providencia, por ej., P. stuartii; Salmonella, por ej., S. typhimurium; Serratia, por ej., S. liquefasciens, S. marcescens; Shigella, por ej., S. flexneri.
La composición puede comprender además enzimas que no son de origen bacteriano. En particular proteasa, amilasa y celulasa, aunque también se podrían incluir las lipasas no bacterianas.
Biotensioactivos
Los mismos se obtienen de fuentes microbianas, que incluyen bacterias, levaduras y hongos. El término Biotensioactivo utilizado en esta memoria de patente no incluye tensioactivos derivados de material vegetal, tales como Alquil poliglucósidos (APG).
a) Biotensioactivos derivados de bacterias
Los mismos son, por ejemplo, Ramnolípidos provenientes típicamente de Pseudomonas sp. La información sobre otros biotensioactivos derivados de bacterias está disponible en "Mapping of Patents in Bioemulsifiers and biosurfactants -review, published in the Journal of Scientific and Industrial Research Volumen 65, 2006, P91”. Dentro de la definición de biotensioactivos producidos por bacterias, se incluyen aquellos en los que un gen bacteriano es clonado y posteriormente es expresado a partir de otro organismo como una técnica de fabricación. Por ejemplo, los Ramnolípidos han sido producidos de esta manera a partir de E. coli.
b) Biotensioactivos de fuentes no bacterianas
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Los Biotensioactivos de fuentes microbianas no bacterianas incluyen aquellos derivados de hongos y levaduras, por ej., soforolípidos de Candida sp y Torulopsis sp. Candida apícola, Candida bombicola, Candida lipolytica, Candida bogoriensis. Véase: Environmental applications for biosurfactants -Environmental Pollution, Volumen 133, 2005, Páginas 183 a 198 Catherine N. Mulligan. También véase, Towards commercial production of microbial surfactants -Trends in Biotechnology, Volumen 24, 2006, Páginas 509 a 515: Soumen Mukherjee, Palashpriya Das, Ramkrishna Sen.
Los lípidos de manosil eritritol provienen típicamente de la Pseudozyma (anteriormente Candida) Antártida. Los lípidos celobiosa provienen típicamente de Ustilago maydis. Los lípidos de trehalosa provienen típicamente de Rhodococcus sp.
Se proporciona más información en Production, Characterisation and Applications of Biosurfactants Review Biotechnology-Volumen 7, 2008, página 370: Pattanathu, Rahman and Gakpe.
La composición de detergente puede comprender otros componentes que se encuentran comúnmente en los líquidos de lavandería. En especial los polímeros de liberación de suciedad de los tejidos de poliéster, hidrótropos, opacificantes, colorantes, perfumes, otras enzimas, otros tensioactivos, microcápsulas de componentes tales como perfumes o aditivos de cuidado, ablandadores, polímeros contra la redeposición de la suciedad, blanqueadores, activadores de blanqueo y catalizadores de blanqueo, antioxidantes, agentes de control y tampones de pH, espesantes, estructurantes externos para modificación de la reología, señales visuales, ya sea con o sin componentes funcionales embebidos en la misma y otros componentes conocidos para aquéllos con experiencia ordinaria en la técnica. La composición es, con preferencia, un líquido y se envasa en forma ventajosa en una botella multidosis o en una bolsa de dosis unitaria soluble.
La invención se describirá a continuación además con referencia a los siguientes ejemplos no limitantes.
Ejemplos
Ejemplo 1
En este ejemplo, se ensayaron varias composiciones de enzima / biotensioactivo a fin de determinar su capacidad para eliminar una mancha de carne de color a partir de un tejido de algodón.
Se prepararon soluciones de lavado por medio de la dispersión de la lipasa en una concentración de proteína de 4 mg por litro, junto con un tensioactivo detergente en la concentración requerida en una solución salina tamponada de fosfato (PBS, por sus siglas en inglés) ajustada a pH 8 y a 12 ° FH de dureza del agua. Se mezclaron 10 ml de la solución de lavado en viales de plástico de 25 ml a 37 °C con agitación a 200 rpm en una incubadora orbital durante 30 minutos. A continuación se añadieron muestras (aproximadamente de 1 cm2) de tela de algodón manchada con grasa vacuna de color rojo Sudán a la incubadora y los viales se regresaron a la incubadora de agitación. Se retiraron muestras en intervalos de tiempo, se enjuagaron en agua fría y se secaron a 37 °C. El color residual se controló mediante el uso de un Macbeth Colour Eye, y se comparó con los paños manchados no tratados. Los resultados para los 30 minutos se muestran en la Tabla 1 y para las 4 horas en la Tabla 2.
La enzima bacteriana es "Lipomax", una lipasa derivada de bacterias variante M21 L de la lipasa de Pseudomonas alcaligenes de acuerdo con lo descrito en el documento WO 94/25578 de Gist-Brocades (M.M.M.J. Cox, H.B.M. Lenting, L.J.S.M. Mulleners and J.M.van der Laan).
La enzima fúngica es "Lipolasa", derivada de Humicola languginosa de acuerdo con lo descrito en el documento EP 0 258 068 y disponible de Novozymes A/S.
Los detalles de los tensioactivos estuvieron de acuerdo con lo presentado a continuación:
SL = soforolípido: un biotensioactivo de origen fúngico que comprende restos de disacáridos y restos de ácido al menos en un 20%.
AC = Accell: un biotensioactivo derivado de una levadura.
RL = Ramnolípido: un biotensioactivo de origen bacteriano que comprende restos de ácido y en el que R2 comprende restos de disacáridos. RL es, aproximadamente, un 70% en moles de di ramnolípido y un 30% en moles de mono ramnolípido. Solamente di ramnolípido tiene el resto de disacárido requerido.
Tabla 1 -30 minutos
- Biotensioactivo
- No. Enzima Lipasa BacterianaEnzima fúngica
- 0,25 g/l SL
- 2,83 8,42 4,29
- 0,25 g/l AC
- 0,96 2,39 1,25
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- 0,25 g/l RL
- 3,35 5,40 3,29
- 0,5 g/l SL
- 8,98 11,20 8,44
- 0,5 g/l AC
- 1,05 1,95 1,00
- 0,5 g/l RL
- 1,28 10,00 0,82
Tabla 2 -4 horas
- Biotensioactivo
- No. Enzima Lipasa BacterianaEnzima fúngica
- 0,25 g/l SL
- 5,52 12,98 8,61
- 0,25 g/l AC
- 3,67 9,15 3,19
- 0,25 g/l RL
- 3,12 8,01 3,36
- 0,5 g/l SL
- 12,23 13,59 11,29
- 0,5 g/l AC
- 2,22 8,40 3,52
- 0,5 g/l RL
- 1,38 12,01 2,34
La enzima lipasa bacteriana supera en forma constante a la enzima lipasa fúngica en todos los tipos de manchas. Para los soforolípidos en alta concentración y largo tiempo de lavado la presencia de la enzima lipasa fúngica no proporciona ningún beneficio por sobre el uso del tensioactivo sin una lipasa.
5 Las enzimas se dosifican todas en el mismo nivel por medio de la determinación de la cantidad de proteína de enzima activa en cada una de las muestras por el uso de un kit de ensayo de proteína BCA estándar (ex Pierce) siguiendo el protocolo del fabricante.
Ejemplo 2
En este ejemplo se examinaron varias composiciones de enzima/Biotensioactivo a fin de determinar su capacidad 10 para eliminar una mancha de carne de color.
Se llevó a cabo la misma experimentación tal como en el Ejemplo 1 excepto que el material ramnolípido se separó en sus componentes mono-ramnolípido y di-ramnolípido. El di ramnolípido que tenía dos azúcares de ramnosa en el grupo acilo. Se utiliza la notación R1 para el mono ramnolípido y R2 para el material de di-ramnolípido. Los resultados de limpieza para 1 hora y 4 horas se presentan en las Tablas 3 y 4.
15 Tabla 3 -1 hora
- Biotensioactivo
- No Enzima Lipasa BacterianaLipasa fúngic a
- 0,5 g/l SL
- 6,34 10,28 9,72
- 0,5 g/l RL
- 1,15 8,88 1,04
- 0,5 g/l R1
- 9,85 11,31 12,25
- 0,5 g/l R2
- 0,80 8,87 1,05
Tabla 4 -4 horas
- Biotensioactivo
- No Enzima Lipasa BacterianaLipasa fúngic a
- 0,5 g/l SL
- 10,25 12,54 11,17
- 0,5 g/l RL
- 1,18 10,68 1,89
- 0,5 g/l R1
- 14,52 12,43 14,19
- 0,5 g/l R2
- 1,14 11,42 2,85
Claims (5)
- REIVINDICACIONES1. Una composición de limpieza que comprende una cantidad efectiva de un sistema tensioactivo y un sistema enzimático caracterizado porque el sistema tensioactivo comprende al menos 1% en peso (en base a la composición de limpieza) de un biotensioactivo, el cual es un tensioactivo glicolípido, que comprende al menos 20%5 en moles de glicolípido que contiene tanto restos de disacáridos como de ácidos y al menos una enzima lipasa de origen bacteriano.
-
- 2.
- Una composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el biotensioactivo es seleccionada de ramnolípidos, soforolípidos y mezclas de los mismos.
-
- 3.
- Una composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el biotensioactivo es de origen bacteriano.
10 4. Una composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en la que el biotensioactivo es un ramnolípido. -
- 5.
- Una composición de acuerdo con la reivindicación 4, en la que el ramnolípido comprende dos o más unidades de ramnosa en la cadena de acilo y es al menos un 60% de di-ramnolípido.
-
- 6.
- Un procedimiento de limpieza de un sustrato que comprende los pasos de sumergir el sustrato en agua, añadir
15 una composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en el agua para formar una solución de lavado y lavar el sustrato, caracterizado porque el tiempo del ciclo de lavado es inferior a 60 minutos, preferentemente menos de 30 minutos y la temperatura del agua es inferior a 35 °C en todo momento.7
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