PT1890731E - Processo para produzir um revestimento microbiano sobre uma superfície técnica - Google Patents

Description

1

Descrição " Processo para produzir um revestimento microbiano sobre uma superfície técnica"

Campo da Invenção A invenção diz respeito a um processo para a preparação de um revestimento com um efeito anti-microbiano sobre uma superfície técnica. 0 processo encontra aplicação na indústria alimentar e de embalagem, em particular para a embalagem de alimentos perecíveis. Além disso, a utilização do processo é possível em todas as áreas em que seja válida uma protecção de superfícies contra uma contaminação com bactérias, fungos, vírus, rickettsia, ou germes, como por ex. na medicina, farmácia, biologia, em artigos de consumo, no uso doméstico, ou na indústria têxtil.

Antecedentes da Invenção

Revestimentos da espécie referida anteriormente são utilizados de forma conhecida em embalagens de alimentos para a protecção dos alimentos embalados contra o ataque por microrganismos, como bactérias, fungos, ou outros germes. Em particular, alimentos perecíveis podem ser armazenados durante mais tempo num estado qualitativamente de alto valor, através da utilização de material de embalagem com revestimento anti-microbiano. Adicionalmente, o risco do aparecimento de patogéneos nos alimentos, ou dentro dos alimentos embalados é reduzido. Revestimentos com acção anti-microbiana apresentam tipicamente uma camada de suporte construída sob a forma de matriz com princípios activos ou inibidores nela armazenados que desde que entrem em contacto com microrganismos os matem, ou inibam, ou suprimam o seu crescimento. Actualmente são basicamente 2 conhecidos dois princípios funcionais de camadas com efeito anti-microbiano. 0 primeiro princípio de funcionamento é caracterizado, por os princípios activos anti-microbianos e inibidores voláteis, i.e. que possuem propriedades voláteis e serem primeiro armazenados numa camada de suporte construída na forma de matriz, mas com o tempo são libertados do material da matriz. Consequentemente, o efeito anti-microbiano não surge apenas na proximidade da superfície revestida, mas também os princípios activos e inibidores, através da libertação a partir da camada de suporte podem estender o seu efeito anti-microbiano por todo o volume da embalagem. Princípios activos anti-microbianos adequados a este princípio de funcionamento não são utilizáveis no espaço europeu (por exemplo dióxido de cloro, porque é tóxico, ou etanol, porque apresenta propriedades sensoriais desvantajosas). 0 segundo princípio de funcionamento encontra-se significativamente mais disseminado e distingue-se por os princípios activos, ou inibidores se encontrarem fixados espacialmente na camada de suporte deste tipo de modo a que não possam escapar por eles próprios. 0 efeito anti-microbiano do princípio activo e do inibidor armazenado no revestimento construído sob a forma de matriz desenvolve-se especialmente, através do contacto do alimento com a superfície revestida com a substância anti-microbiana. Assim os princípios activos e os inibidores podem-se difundir através da superfície do material da matriz para a superfície do alimento de modo a que o efeito anti-microbiano do revestimento seja essencialmente determinado através da cinética de difusão.

No que diz respeito à embalagem de alimentos com embalagens para alimentos revestidas com substâncias anti-microbianas foram investigados nos últimos anos vários 3 princípios activos e inibidores, assim como mecanismos de libertação. Uma revisão sobre este assunto é disponibilizada pela publicação: "Review of antimicrobiol food packaging" de Paola Appendini e Joseph H. Hotchkiss em Innovative Food Science & Emerging Technologies 3 (2002) 113 -126.

Os processo até agora conhecidos para o fabrico de um revestimento com efeito antimicrobiano possuem porém a desvantagem de possuírem tecnicamente uma preparação dispendiosa e serem por isso caros, ou os produtos de partida não se encontrarem disponíveis em quantidades suficientes e/ou os produtos resultantes não satisfazerem as determinações legais.

Na WO 2004/052961A é descrito um processo de fabrico de copolímeros à base de hexametilenodiamina e guanidina que dispõem de propriedades sobre-esterilizantes e que podem ser aplicados na forma de um material de revestimento para proteger superfícies.

Na US2004/219128A são descritas composições vedantes antimicrobianas desinfectantes, assim como as suas aplicações. Em particular, as composições descritas neste documento servem para uma separação duradoura de superfícies que são necessárias manter isentas de gérmens.

Descrição Detalhada da Invenção A invenção tem como objectivo fornecer um processo o mais favorável possível do ponto de vista de custos para a preparação de um revestimento com efeito anti-microbiano sobre uma superfície técnica que seja simples sob o ponto de vista técnico e que satisfaça a legislação existente. A invenção deverá ser especialmente aplicável na preparação de revestimentos com efeito anti-microbiano de embalagens de alimentos, assim como sobre superfícies técnicas que são 4 de relevância na medicina, na farmácia, na biologia, em bens de consumo, no lar, ou na indústria têxtil e que devem ser protegidas de uma colonização por microrganismos como por exemplo bactérias, fungos, ou germes. 0 processo deverá além disso poder ser realizável em instalações convencionais, de modo a que se possa recorrer a sistemas de revestimento já em utilização. A solução para o objectivo da invenção é indicada na reivindicação 1. Das reivindicações dependentes assim como da memória descritiva seguinte podem-se apreender caracteristicas vantajosas do espirito da invenção. 0 processo de acordo com a invenção distingue-se essencialmente através dos três passos processuais: a) Preparação de uma solução de acetato polivinilico de um agente conservante e de um solvente à qual é adicionado como agente conservante substâncias com efeito anti-microbiano, ou mistura de substâncias, em particular ácido benzóico, ácido sorbinico, natamicina, bacteriocina, extractos de plantas, ou as suas misturas, e como solvente é utilizada uma mistura etanol-água, ou acetato de etilo, ou acetona e é adicionada à solução como regulador de actividade ácido láctico ou ácido cítrico, b) aplicação da solução sobre a superfície técnica, e c) secagem da solução aplicada sobre a superfície com formação da camada.

No primeiro passo do processo é preparada uma solução que apresenta os componentes acetato de polivinilo, um agente conservante e um solvente. Como solvente é utilizado 100% de acetato de etilo, ou preferencialmente uma mistura de etanol-água com uma proporção de mistura etanol/água entre 80:20 até 100:0 percentagem em peso. A mistura de etanol-água serve como solvente técnico, fisiológico e 5 aceitável do ponto de vista ambiental que vaporiza e que pode ser em grande parte recuperado. Além disso, a acetona é igualmente adequada como solvente.

Ao solvente é primeiro adicionado acetato de polivinilo e dissolvido completamente no solvente. 0 acetato de polivinilo comprovou ser uma substância ideal para a camada de suporte do tipo matriz do revestimento anti-microbiano a preparar, uma vez que é facilmente solúvel num solvente, como camada de suporte apresenta muito boas propriedades de libertação para os princípios activos, ou inibidores anti-microbianos nele armzenados e após aplicação sobre uma superfície técnica forma uma camada de suporte transparente e flexível do tipo película. A solução contém preferencialmente até 60 por cento em peso de acetato de polivinilo, relativamente à quantidade de solvente.

De seguida é adicionado ao solvente o agente conservante. O agente conservante corresponde ao próprio princípio activo ou inibidor anti-microbiano. São basicamente conhecidos vários princípios activos ou inibidores deste tipo que podem ser aplicados no presente processo (ver Paola Appendini e Joseph H. Hotchkiss em Innovative Food Science & Emerging Technologies 3 (2002) pág. 15 tabela 2). Demonstraram ser especialmente adequados como princípios activos, ou inibidores ácido benzóico, ácido sorbínico, natamicina, bacteriocinas (por ex. nisina ou pediocina), extractos de plantas, ou as suas misturas. Em particular, o ácido benzóico e o ácido sorbinico são legalmente permitidos tanto em alimentos como em plásticos para a embalagem de alimentos e apresentam um largo espectro anti-microbiano em relação a diferentes grupos de microrganismos, como por exemplo bactérias, leveduras, ou fungos. Nos filmes de acetato de polivinilo ambas estas substâncias permanecem além disso dissolvidas em elevadas 6 gamas de concentração sem influenciar a transparência do acetato de polivinilo, através da formação dos seus próprios cristais. Podem porém ser utilizados como indicado outros conservantes de alimentos legalmente permitidos, ou as suas misturas. Preferencialmente a solução com os componentes solvente, acetato de polivinilo e conservante contém até 40 por cento em peso de agente conservante em relação à quantidade de acetato de polivinilo contida na solução.

Além disso, à solução é adicionado uma substância designada como regulador de actividade que possui como função regular o valor do pH da superfície técnica e da sua vizinhança próxima de modo que o agente conservante se apresenta em solução na forma não dissociada. Os agentes conservantes mencionados anteriormente correspondentes aos princípios activos ou inibidores podem desenvolver o seu efeito anti-microbiano da melhor forma possível no estado não dissociado. A utilização de ácido láctico, ou ácido cítrico como regulador de actividade demonstrou ser especialmente adequada de forma surpreendente em combinação com ácido benzóico e/ou ácido sorbínico. Preferencialmente a solução contém até 5% em peso do regulador de actividade, relativamente à quantidade contida na solução de agente conservante. A preparação da solução é efectuada preferencialmente sob agitação constante e mantendo eventualmente um nível de temperatura ideal para a preparação da solução na gama entre 20-50°C.

No segundo passo do processo a solução misturada e eventualmente temperada é aplicada sobre a superfície técnica. Para a aplicação em vista são considerados basicamente todos os métodos e técnicas disponíveis de aplicação de um meio fluido sobre uma superfície técnica, como por exemplo processos de imersão, pressão, pintura, ou 7 de pulverização, assim como a aplicação da solução com pincéis, bisturis, ou cilindros canelados. A técnica a escolher para aplicação da superfície depende do tipo de constituição química da superfície a revestir, ou da forma do corpo que a superfície apresenta. Para o revestimento por exemplo de folhas poliméricas ou de papéis podem ser utilizados os processos convencionais de pintura. Pelo contrário, em recipientes na forma de taças são mais adequadas Foi técnicas de pulverização, reconhecido como especialmente vantajoso que superfícies técnicas com uma polaridade eléctrica preferida de superfície são adequadas a uma ligação íntima entre a superfície e a solução. A polaridade eléctrica de superfícies técnicas pode ser criada, ou modificada, através de campos eléctricos. Preferencialmente a polarização da superfície técnica é efectuada antes da aplicação da solução, através de descarga eléctrica Corona. No terceiro passo processual é efectuada uma secagem da solução aplicada sobre a superfície técnica a temperaturas inferiores a 60°C. Através da secagem evapora-se o solvente formando-se a camada de suporte do tipo matriz constituída por acetato de polivinilo com os agentes conservantes aí armazenados, i.e. as substâncias com efeito anti-microbiano, ou inibidor.

Com o processo de acordo com a invenção é possível preparar um revestimento com um efeito anti-microbiano sobre uma superfície técnica que apresenta como camada de suporte acetato de polivinilo contendo uma ou várias substâncias armazenadas com efeito anti-microbiano, ou inibidor que são libertadas ao longo do tempo do material da matriz. Como superfícies técnicas são consideradas embalagens de alimentos, em particular superfícies de folhas e/ou recipientes de plástico, papel, metal ou substâncias naturais. Além disso, o revestimento de acordo com a 8 invenção pode ser aplicado também nos domínios da medicina, da farmácia, da biologia, em artigos de consumo no lar, ou na indústria têxtil que devem ser protegidos de uma ocupação por microrganismos como por ex. bactérias, fungos, ou outros germes.

Com os processos de acordo com a invenção é além disso possível com meios técnicos convencionais simples, utilizando matérias primas de custo favorável e disponíveis nas quantidades desejadas, legalmente autorizadas para alimentos, aplicar revestimentos com um efeito anti-microbiano sobre superfícies técnicas. A invenção é a seguir descrita sem limitação do âmbito geral da invenção com base nos exemplos seguintes.

Em primeiro lugar é preparada uma solução límpida a partir de 10 g de acetato de polivinilo que é possível de obter na forma de pó, ou como granulado, e 100 g de solvente constituído por uma mistura de etanol e água numa proporção de 95:5% p, com agitação e aquecimento a 30-40°C de modo que o acetato de polivinilo se apresenta completamente dissolvido. De seguida é adicionado à solução 10% p de ácido sórbico (agente conservante), relativamente ao acetato de polivinilo contido na solução, i.e. 1 g de ácido sórbico, e 0,1% de ácido láctico, relativamente à quantidade de agente constante contido na solução, i.e. 0,001 g de ácido láctico. Após um curto espaço de tempo forma-se uma solução límpida. A solução é então aplicada sobre uma folha de suporte constituída por poliolefinas e distribuída com um bisturi sobre a superfície. Dependendo do bisturi utilizado foram obtidas espessuras da solução aplicada entre 40-100 μιη. Para uma melhor adesão da solução aplicada sobre a folha de suporte é vantajoso antes da aplicação da solução criar uma tensão na superfície da folha de suporte através de um processo de Corona de cerca de 40 dine/cm2. Isto conduz no caso particular das folhas 9 de suporte de poliolefinas a propriedades de adesão essencialmente melhores entre as folhas e a solução aplicada. A solução aplicada sobre a folha de suporte é então seca a uma temperatura de 50°C durante 5 minutos. Dependendo do processo de secagem utilizado são por exemplo de considerar outros parâmetros como por ex. a quantidade de ar utilizada, ou a humidade do ar. Durante o processo de secagem não deverá ser ultrapassada uma temperatura limite de 60°C. Durante a secagem forma-se uma camada transparente flexivel sobre a folha polimérica. Após o seu arrefecimento o seu efeito anti-microbiano pode ser examinado num teste de difusão em agar modificado que compreende os quatro passos seguintes: 1. Disponibilização de uma placa de Petri com uma camada de agar estéril, 2. Colocação da folha de teste com zonas revestidas e não revestidas sobre a placa de agar, 3. Aplicação de agar que possui um germe de teste sobre a folha de teste, 4. Incubação e avaliação. A folha de poliolefina com efeito anti-microbiano, i.e. revestida com a solução demonstra que no teste de difusão de agar descrito utilizando o organismo de teste

Saccharomyces cerevisiae não surgem populações de microrganismos. Em relação a microrganismos da espécie das bactérias gram positivas e gram negativas da estirpe dos fungos de outros domínios da microbiologia as folhas revestidas que foram preparadas de acordo com o processo descrito mostram o seu efeito inibidor. Através de medições verificou-se ainda que os revestimentos investigados 10 10 agentes libertam em dois dias cerca de 20-40 mg/m2 dos conservantes utilizados.

Lisboa, 20 de Abril de 2011.

Claims (12)

1 Reivindicações 1. Processo de preparação de um revestimento sobre uma superfície técnica capaz de libertar substâncias anti-microbianas, caracterizado pelos seguintes passos: -preparação de uma solução constituída por acetato de polivinilo, agente conservante e um solvente, em que como agente conservante são utilizadas substâncias, ou misturas de substâncias com um efeito anti-microbiano, em particular ácido benzóico, ácido sórbico, natamicina, bacteriocinas, extractos de plantas, ou suas misturas e, como solvente, uma mistura de água-etanol, ou acetato de etilo ou acetona, e adiciona-se à solução ácido láctico ou ácido cítrico como reguladores de actividade -aplicação da solução sobre a superfície técnica, e -secagem da solução aplicada sobre a superfície técnica com formação do revestimento.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a solução compreender até 60% em peso de acetato de polivinilo, em relação ao solvente.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a solução compreender até 40% em peso de agente conservante, em relação ao acetato de polivinilo contido na solução.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a solução compreender até 5% em peso de um regulador de actividade em relação ao agente conservante contido na solução. 2

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o solvente ser constituído por uma mistura de etanol-água com uma proporção de mistura de 80:20 a 100:0% em peso.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a preparação da solução ser efectuada a temperaturas de 20-50°C por mistura.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a solução ser aplicada sobre a superfície técnica, através de um processo de imersão, de impressão, de pintura, ou de pulverização, com o auxílio de pincéis, bisturis, ou de cilindros canelados.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por como superfície técnica ser utilizada a superfície de um meio para a conservação de um alimento, em particular uma embalagem alimentar, um objecto utilitário, ou um meio utilizado no âmbito medicinal.

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por um filme, e/ou recipientes fabricados com materiais plásticos, papel, metal, ou materiais naturais serem utilizados como meios de preservação de alimentos.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por antes de se aplicar a solução sobre a superfície técnica polarizar-se electricamente esta superfície.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por se efectuar a polarização eléctrica, através do processo Corona. 3

12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por se efectuar a secagem da solução aplicada sobre a superfície a temperaturas inferiores a 6 0 °C. Lisboa, 20 de Abril de 2011.