PT78653B - Process for preparing built single-phase liquid anionic detergent composition containing stabilized enzymes - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENTO
O sistema estabilizante de enzimas objecto deste invento é uma mistura de propileno glicol e de um composto de boro seleccionado a partir do grupo formado por ácido bórico, óxido bórico e borato de metais alcalinos, capazes de provocar reacção com propilenoglicol. A quantidade de propilenoglicol é de cerca de 12 a 25%, de preferência, de cerca de 15 a 20%, em peso, e a quantidade do composto de boro pode variar de cerca de 1 a 5%, de preferência de cerca de 1 a 5%, em peso, da composição. As enzimas protediticas alcalinas adequadas para as presentes composições incluem as várias preparações comerciais liquidas com enzimas, que têm sido adaptadas para utilização em composições detergentes, sen do também úteis preparações com enzimas em forma de pó, embora, em regra geral, sejam menos convenientes para incorporação em composições detergentes liquidas estruturadas. Assim, as preparações adequadas liquidas com enzimas incluem "Alcalase” e "Esperase", vendidas por Novo Industries, Copenhagen, Dinamarca e "Maxatase" e "AZ-Protease", vendidas por Gist-Brocades, Delft, Holanda. A Esperase é particularmente preferida para a presente composição devido para a presente composição devido à sua actividade optimizada com valores elevados de pH correspondendo às composições detergentes estruturadas.
Entre as adequadas preparações liquidas de enzimas -amilases, encontram-se aquelas vendidas pelas Novo Industries e Gist-Brocades, com os nomes de marca "Fermamyl" e "Maxamyl", respectivamente.
0 detergente aniónico sintético utilizado no processo do invento pode ser qualquer um
de uma grande variedade daqueles compostos que são bem conhecidos e se encontram descritos ao longo do texto "Surface Ac tive Agents" Vol. II, por Schwartz, Peny e Berch, publicado em 1958 pelos "Interscience Publishers", sendo as revelações relacionadas com este detergente aqui incorporadas como referência.
Os compostos detergentes
aniónicos mais preferidos são os sais alquil superior (10 a 18 ou 20 átomos de carbono)-benzeno-sulfonato, caracterizados por o grupo alquilo incluir preferencialmen te de 10 a 15 átomos de carbono, mais preferencialmente ainda sendo um radical alquilo de cadeia não modificada de 12 ou 13 átomos de carbono. De preferência, um tal alquil-benzeno-sulfonato tem um elevado conteúdo de isómeros 3 (ou mais elevado)-fenilo e um valor correspondeu temente baixo (usualmente inferior a 50%) de isómeros 2-(ou inferior)-fenilo por outras palavras, o anel de ben zeno é de preferência, ligado, em grande parte, à posição
3,4,5,6 ou 7 do grupo alquilo e o conteúdo de isómeros, ao qual o anel de benzeno é ligado na posição 1 ou 2, é correspondentemente baixo. Os agentes tipicos tensio-activos alquil benzeno e sulfonato encontram-se descritos na Patente dos E.U.A. 3.320.174. Evidentemente, os alquil benzeno sulfonatos mais ramificados podem também ser utilizados, mas geralmente não sao preferidos devido à sua falta de biodegradabilidade.
Outros detergentes aniónicos
que são úteis, são os sais olefino-sulfonato. Geralmente estes incluem alquenil de cadeia longa-sulfonatos ou hidroxi-alcano de cadeia longa-sulfonatos (estando o OH no átomo de carbono, que não está directamente ligado ao átomo de carbono que contém o grupo -SO^H). 0 detergente
olefino-sulfonato consiste geralmente numa mistura destes tipos de compostos, em quantidades que variam, muitas vezes
em conjunto com disulfonatos ou sulfato-sulfonatos de cadeia longa. Estes olefino-sulfonatos encontram-se descri tos em patentes tais como nas Patentes dos E.U.A. n^s. 2.061.618; 3.409.637; 3-332.880; 3.420.875; 3-428.654;
3-506.580; e na Patente Britânica n2. 1.129.158. 0 número de átomos de carbono no olefino-sulfonato de situa-se geralmente na gama de 10 a 25, mais usualmente 10 a 18 ou 20, por exemplo, uma mistura principalmente de C^, θ14 e ^16* aposentando uma média de cerca de 14 átomos de carbono ou uma mistura principalmente de C^, e Ojq» apresentando uma média de cerca de 16 átomos de carbono. Uma outra classe de detergentes aniónicos úteis é a dos parafino superior-sulfonatos. Estes podem ser parafino primário-sulfonatos resultantes da reacção de alfa-olefinas de cadeia longa e bissulfitos, por exemplo, bissulfito de sódio, ou parafino-sulfonatos, tendo os grupos sulfonato distribuídos ao longo da cadeia de parafina, tais como os produtos resultantes da reacção de uma parafina de cadeia longa com dióxido de enxofre e oxi, génio sob luz ultravioleta, seguindo-se a neutralização com hidróxido de sódio ou outra base adequada (tal como nas Patentes dos E.U.A. 2.503.280; 2.507.088; 3*260.741;
3.372.188; e na Patente Alemã 735.096). Os sulfonatos de parafina incluem, de preferência de 13 a 17 átomos de carbono e serão normalmente o monos sulfonatos, mas se dese. jado, podem ser di-jtri- ou superior sulfonatos. Tipicamen te os di- e poli-sulfonatos serão utilizados em mistura com um correspondente monossulfonato, por exemplo, na forma de uma mistura de mono- e dissulfonatos contendo até cerca de 3θ% do dissulfonato. 0 seu substituinte de hidrocarbono é linear de preferência, mas se desejado, podem ser utilizados parafino-sulfonatos de cadeia ramificada, embora estes sejam inferiores no que respeita a biodegradabilidade.
Outros detergentes aniónicos adequados são alcoóis gordos superiores etoxilados sulfa tados, com a fórmula R0(C2H^0)mS0^M, onde R é um alquilo gordo de 10 a 18 ou 20 átomos de carbono, m é de 2 a 6 ou 8 (tendo de preferência um valor de cerca de V5 a 1/2 do número de átomos de carbono em R) e M é um catião para formação de sal solubilizante, tal como um metal alcalino, amónio, alquil amino inferior ou alcanolamino inferior, ou um alquil superior benzeno sulfonato caracterizado por o alquilo superior ser de 10 a 15 átomos de carbono. 0 óxido de etileno é 0 óxido de alquileno inferior preferido do detergente alcoxilado aniónico, e a sua proporção no sulfato de alcanol superior polietoxilado é, de preferência, de 2 a 5 mol de grupos de óxido de etileno presentes por mol de detergente aniónico, sendo mais preferido com três mol, especialmente quando 0 alcanol superior é de 11 ou 12 a 15 átomos de carbono. Para manter 0 desejado equilibrio hidrófilo-lipófilo, quando 0 teor em átomos de carbono de cadeia alquilo se situa na parte inferior da gama dos 10 aos 18 átomos de carbono, 0 teor de óxido de etileno do detergente pode ser reduzido para cerca de dois mol por mol, ao passo que quando 0 alcanol superior é de 16 a 18 átomos de carbono na parte superior da gama, 0 número de grupos de óxido de etileno pode ser aumentado para 4 ou 5» θ nalguns casos, até valores tão elevados com 8 ou 9. De forma semelhante, o catião para formação de sal pode ser alterado para se obter a melhor solubilidade. Pode tratar-se de qualquer metal ou radical adequadamente solubilizante, mas será mais frequentemente um metal alcalino, por exemplo sódio ou amónio. Se são utilizados grupos alquilamina ou alcanolamina inferiores, os alquilos e alcanois consistirão usualmente de 1 a 4 átomos de carbono e as aminas e alcanolaminas podem ser mono-, di- e tri-substituidas, como na monoetano1amina, di-isopropanolamina e trimetilamina. Os poli-inferior alcoxi superior alcanol sulfatos podem ser utilizados em associação com outros detergentes aniónicos preferidos,
tais como os alquil-superior benzeno-sulfonatos, de forma a proporcionar uma detergência óptima nos presentes composições detergentes liquidas estruturadas. Um detergente sulfato de álcool polietoxilado preferido é vendido pela Shell Chemical Company, e é comercializado com a de. signação de Neochol 25 - 3S· Os exemplos dos polietenoxi sulfatos de álcool superior que podem ser utilizados nas composições detergentes liquidas do invento incluem: alquil C^2 mís^° normal ou primário - trietenoxi - sulfato , sal de sódio: miristil-trietenoxi-sulfato, sal de potássio; n-decil-dietenoxi-sulfato, sal de dietanolamina lauril-dietenoxi-sulfato, sal de amónio; palmitil-tetra-etenoxi-sulfato, sal de sódio; alquil misto nor
mal primário tri- e tetra-etenoxi misto-sulfato, sal de sódio estearil-pentaetenoxi-sulfato, sal de trimetilamina; e alquil O]_Q_ig misto normal primário-trietenoxi-sulfato, sal de potássio.
Outros detergentes aniónicos úteis incluem acil superior-sarcosinatos, por exemplo, N-lauril sarcosinato de sódio; sulfatos de álcool gordo superior, tais como lauril-sulfato de sódio esulfato de sódio de álcool de óleos sulfatados; sulfatos de monoou glicerídeos de ácidos gordos superiores, por exemplo, monossulfato de minoglicerídeo esteárico; embora de entre estes, os sulfatos de sódio de álcool superior tenham sido considerados inferiores, em detergência, aos sulfatos polietoxilados; aromático - alquenoxi inferior) éter-sulfatos, tais como os sulfatos dos produtos de condensação de óxido de etileno e nonilfenol (contendo usualmente 1 a 20 grupos de oxietileno por moleóula, de preferência 2 a 12): polietoxi sulfatos de álcool gordo e polietoxi sulfatos de alquil fenol contendo um substituinte alcoxi inferior (de 1 a 4 átomos de carbono, por exemplo metoxi) num carbono próximo daquele que contém o grupo de sulfatos, tais como o sulfato de éter monometilico de um glicol vicinal de cadeia longa, por exemplo, mistura de alcanodióis vicinais de 16 a 20 átomos de car bono numa cadeia não modificada; ester de acilo de ácido isetiónico, por exemplo isetionatos de oleilo acil-N-metil-tauretos por exemplo N-metil lauroil ou oleil tauretos de potássio; alquil superior fenil polietoxi sulfonatos; alquil superior fenil dissulfonatos, por exemplo, pentadecil fenil dissulfonato; e sabões de ácidos gordos superiores, por exemplo sabões mistos de óleo de coco e de sebo numa relação 1:4.
Entre os tipos anteriormente
mencionados de detergentes aniónicos, são geralmente preferidos os sulfatos e sulfonatos, embora possam ser igualmente utilizados os fosfatos e fosfonatos orgânicos correspondentes, quando o seu teor em fósforo não está sujeito a objecções. Geralmente os detergentes orgânicos sintéticos aniónicos solúveis em água, (incluindo sabão), são sais de catiões de metais alcalinos, tais como potássio, litio e especialmente sódio, embora possam também ser usados sais de catiões de amónio, amónio substituido, tais como aqueles anteriormente descritos, por exemplo, trietanolamina, tri-isopropilamina.
Como opção , pode ser utilizado um detergente não iónico em quantidades menores para completar o composto detergente aniónico nas presentes composições detergentes liquidas estruturadas. Quando utilizada numa tal associação com um detergente aniónico, a quantidade de detergente não-iónico representará geral, mente menos de cerca de 10%, e de preferência menos de cerca de 5%» ©m peso, da composição total.
Os detergentes não-iónicos
são usualmente lipófilos poli-alcoxil(inferior)ados, caracterizados por o desejado equilíbrio hidrófilo-hipófilo ser obtido por adição de um grupo hidrofilico polialcoxi inferior a uma fracção lipofílica. Nas presentes composições, o detergente não-iónico utilizado é, de pre ferência, um alcanol superior poli-alcoxil(inferior)ado caracterizado por o alcanol incluir de 10 a 18 átomos de carbono e onde o número de mol do óxido de alquileno inferior (de 2 ou 3 átomos de carbono) é de 3 a 12. De entre estes materiais, é preferido usar-se aqueles caracterizados por o alcanol superior ser um álcool gordo supe. rior de 11 ou 15 átomos de carbono, consistindo de 5 a 8 ou 5 a 9 grupos de alcoxi inferior por mol. De preferência, o alcoxi inferior é etoxi, mas nalguns casos, pode ser desejavelmente misturado com propoxi, sendo normalmente o último se estivar presente, um conjunto menor (menos de 50%). Referem-se como modelos de tais compostos aqueles caracterizados por o alcanol ser de 12 a 15 átomos de carbono e que consistem em cerca de 7 grupos de óxido de etileno por mol, por exemplo, Neodol 25-7 e Neodol 23-6,5, produtos estes fabricados pela Shell Chemical Company, Inc. 0 primeiro é um produto de condensação de uma mistura de álcoois gordos superiores ten do, como média, cerca de 12 a 15 átomos de carbono, com cerca de 7 mol de óxido de etileno, e o segundo é uma mistura correspondente, caracterizada por o teor em átomos de carbono do álcool gordo superior ser 12 a 13 e o número de grupos de óxido de etileno por mol se situar numa média de 6,5. Os alcoóis superiores são alcaúoes primários. Outros exemplos de tais detergentes incluem o tergitol 15-S-7 e o Tergitol 15-S-9, que são ambos etoxilados de álcool secundário linear, fabricados pela Union Carbide Corporation.
0 primeiro é um produto misto de etoxilação de um alcanol secundário linear de 11 a 15 átomos de carbono, com sete mol de óxido de etileno, e 0 segundo é um produto semelhante, mas com nove mol de óxido de etileno, sujeito a reacção. Igualmente úteis nas presentes composições são os não-iónicos de peso molecular superior, tais como Neodol 45-11, que são produtos semelhantes de condensação de óxido de etileno de álcoois
superiores gordos sendo 0 álcool superior gordo de 14 a 15 átomos de carbono e sendo 0 número de grupos de óxido de etileno por mol de cerca de 11. Tais produtos são também fabricados pela Shell Chemical company. Outros não-iónicos úteis são apresentados sob a designação de Plusafac B-26 (BASF Chemical Company), um produto da reacção de um álcool linear superior e uma mistura de óxidos de etileno e propileno. No caso dos alcanÓis superiores alcoxilados poli-inferiores preferidos 0 melhor equilíbrio de fracções hidrofílicas e lipofilicas é obtido quando 0 número de alcoxis inferiores é de cerca de 40% a 100% do número de átomos de carbono no álcool superior, de preferência 40 a 60% daquele número. 0 detergen te não-iónico consiste, de preferência, em pelo menos 5θ% dos alcanóis etoxilados preferidos. Os alcanois de peso superior molecular e vários outros compostos detergentes não iónicos normalmente sólidos e agentes tensio-activos podem contribuir para que a composição detergente liquida se transforme em gel e, por conseguinte são normalmente omitidos ou limitados em quantidade nas presentes composições, embora proporções menores deles possam ser utilizados devido às suas propriedades de limpeza, etc. No que respeita tanto aos detergentes não tónicos preferidos, como aos menos preferidos, os grupos alquilo neles presentes são lineares, de preferência, embora possa ser tolerado um grau menor de ligeira ramificação, tal como num carbono ou em dois carbonos próximos do carbono terminal da cadeia não modificada e afastados da cadeia etoxi, com
a condição de que um tal alquilo ramificado não contenha mais do que três carbonos em comprimento.
Normalmente a proporção de
átomos de carbono numa tal configuração ramificada será menor, raramente excedendo 20% do teor total em átomos de carbono do alquilo. De forma semelhante, e embora os alquilos lineares, que se liguem terminalmente as cadeias de áxido de etileno, sejam altamente preferidos e sejam considerados como capazes de resultar numa óptima combinação de características de detergência, biodepa. dabilidade e de não formação de gel, podem ocorrer na ca deia ligações médias ou secundárias ao óxido de etileno. Neste caso, tal acontece usualmente apenas numa proporção menor daqueles alquilos, geralmente menos que 20%, mas, no caso dos "Tergitols” atrás referidos, proporção pode ser maior. Do mesmo modo, quando o óxido de propileno está presente na cadeia de óxido alquileno inferior, ele representará usualmente menos do que 20% dela, e de preferência, menos do que 10%. Os sais estruturadores não fosfatados para detergentes são utilizados nas presentes composições em quantidades geralmente da ordem de cerca de 5 a 25%, e de preferência, de cerca de 10 a 20% em peso. Os exemplos específicos de agentes estruturadores inorgânicos, tão fosforosos e solúveis em água incluem sais de silicato, bicarbonato e carbonato inorgânicos solúveis em água. Os carbonatos, bicarbonatos e silicatos de metais alcalinos, por exemplo, de sódio e potássio, são particularmente úteis neste processo.
Os agentes estruturadores orgânicos solúveis em água são igualmente úteis e incluem os poli-hidroxisulfonatos, policarboxilatos, carboxilatos e poliacetatos de metais alcalinos, de metais alcalinos, de amónio e amónio substituido. Os exemplos específicos de agentes estruturadores de poliacetato e
policarboxilato incluem sais de sódio, potássio, litio, amónio e amónio substituido de ácido etilenodiaminatetracético, ácido nitrilotriacético, ácidos benzenopolicarboxilicos (isto é, penta- e tetra-), ácido carboxime toxisuccinico e ácido cétrico. A percentagem de água, o principal solvente nas presentes composições, será usualmente de cerca de 25 a 75%» d·® preferência 40 a 60%, em peso, da composição liquida.
Os avivado res ópticos fluo res. centes ou branqueadores utilizados nas composições detergentes liquidas são componentes importantes das composições detergentes modernas·, que dão à roupa e materiais lavados uma aparência brilhante, de modo que a roupa fica não só limpa, mas parece também limpa. Embora seja possivel utilizar um único avivador para a finalidade especifica pretendida nas presentes composições detergentes liquidas, é geralmente desejável utilizar misturas de avivadores, que terão bons efeitos de avivamento em algodão, nylons, poliesteres e misturas destes materiais, que são também estáveis na sua acção de branqueamento.
Ê feita uma boa descrição destes tipos de avivadores ópti cos no artigo "The fiequirements of Present Day Detergent Pluorescent Vhitenig Agents", por A.E. Diegrist, J. Am. Oil Chemists Soe. Janeiro de 1978 (Vol. 55). Este artigo e o Patente dos EUA 3,812,041, publicada em 21 de Maio de 1974, ambos aqui incorporados como referência, incluem descrições detalhadas de uma larga variedade de avivadores opticos adequados.
Entre os avivadores que são úteis nas presentes composições detergentes liquidas, encontram-se: Oalcofluor 5BM (American Cyanamid) ; Calcofluor Vhite ALP (American Cyanamid); SOP A-2001 (Ciba); CDV (Hilton-Davis); Phorwite BKH, Phorwite BBH e Phorwite BHA (Verona); CSL, pó a ácido (American
Oyanamid) ; PB 766 (Verona) ; Blancophor PD (GAP) ; UNPA (Geigy); Tinopal BBS 200 (Geigy).
Podem estar presentes adjuvantes nas composições detergentes liquidas, a fim de fornecer propriedades adicionais, quer funcionais, quer estéticas. Estão incluídos entre os adjuvantes úteis, os agentes para suspensão de sujidades e agentes de anti. redeposição, tais como álcool polivinilico, carboximetil celulose de sódio, hidroxipropilmetil celulose, espessan tes, por exemplo, gomas, alginatos, agar agar, agentes de formação de espuma, por exemplo, dietanolamida laurioo-miristicaj destruidores de espuma, por exemplo, silico nes; bactericidas, por exemplo, tribromosalicilanilida, hexaclorofene; corantes; pigmentos (dispersíveis em água) preservantes; absorventes ultravioletas; amaciadores de tecidos; agentes opacificantes, por exemplo„ suspensões de poliestireno; e perfumes.
Estes materiais serão evidentemente seleccionados com base nas propriedades despejadas do produto acabado, na sua compatibilidade com os outros componentes e na sua solubilidade na composição liquida.
As presentes composições liquidas são eficazes e de fácil utilização. Em comparação com pós detergentes reforçados para lavagem de roupa, empregam-se volumes muito inferiores dos presentes liqui dos, para se obter um comparável grau de limpeza da roupa suja. Por exemplo, ao utilizar-se uma formulação típica preferida deste invento, apenas cerca de 132 grama ou V2 copo de liquido são necessários para um recipiente completo de lavagem de uma máquina automática de lavar, de carregamento pelo topo, na qual o volume de água requerido é de 15 a 18 galões (55 a 75 litros); e uma
quantidade ainda menor é necessária para máquinas de carregamento pela frente. Assim, a concentração da composição detergente liquida na água de lavagem é da ordem dos cerca de 0,2%. Normalmente, a proporção da composição liquida na solução de lavagem situar-se-à na gama dos cerca de 0,05 a 0,3%, de preferência de 0,15 a 0,25%. As proporções dos vários componentes da composição liquida poderão variar em conformidade. Podem obter-se resultados equivalentes, utilizando-se pro porções maiores de uma formulação mais diluída, mas a quantidade maior necessária requererá em empacotamento adicional, que será geralmente menos conveniente para uso do consumidor.
EXEMPLO 1
As composições detergentes liquidas estruturadas, contendo enzimas, A-E, foram formuladas conforme indicado a seguir, no Quadro 1.
As percentagens indicadas representam percentagens em peso.
-18-
Sulfato de álcool etoxi-
Percentagem de enzima activa após
(a) 4 dias a 110°F (43°C) --- --- --- --- 98%
(b) 6 dias a 110°P (43°C) 0 15 61 86 88
(1) Neodol 25-38 vendido pela Shell Oil Company.
(2) "Polar Brilliant Blue" uma solução corante activaa 1%
(3) "Esperase", vendida por Novo Industries, consistindo em 5% de enzima, 75% de propilenoglicol, e o restante em HgO, tendo uma actividade de 8,0 KNPU/gr. (unidades kilo Novo Ptotease/gr).
As actividades das enzimas
das composições A-E foram testadas após 6 dias de armazenagem a 110°P (43°C), a actividade percentual em relação ao valor inicial *e indicada no quadro 1. A actividade após 4 dias foi medida apenas para a composição E· As composições A e B foram as únicas composições que não continham um sistema estabilizante de enzimas de acordo com o invento e que apresentaram uma perda total (composição A) ou quase total (composição B) de actividade de enzimas após 6 dias. As composições 0, D e E reflectem a marcada melhoria de estabilidade das enzimas, provocada pela inclusão de propilenoglicol e bórax na composição detergente·
As composições £ a E eram todas soluções homogéneas, monofásicas e limpidas, que mantiveram a sua estabilidade fisica e limpidez após 6 meses de armazenagem, tanto à temperatura ambiente, como a 110°P (43°C). A composição A que não estava conforme o invento, apresentou-se fisicamente instável, devido à ausência de propilenoglicol, o qual, para além de servir de estabilizador de enzimas (em conjunto com
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o atrás mencionado conposto de boro), promove a solubilidade dos detergentes aniónicos e do agente estruturador NTA na composição aquosa.
EXEMPLO 2
As composições detergentes
liquidas estruturadas contendo enzimas, E e G foram formulados de maneira essencialmente semelhante às composições A-E, com a excepção de se ter usado citrato de sódio como sal estruturador em vez de NTA de sódio. As composi. ções são mostradas a seguir no Quadro 2
Quadro 2
E
Dodecil-benzeno-sulfonato de sódio 7%
Sulfato de álcool etoxilado
C12“°15 Μθ1 EO/mol de
álcool) 7
Avivador 0,2
Citrato de sódio 12
PBB^1) 1
G
7%
7
0,2
12
1
Perfume
Enzima protease^) Propilenoglicol
Borax
H20
0,3 0,3
1 1
20 20
2
-----parte restante·
Percentagem de enzima
activa após 4 dias a 110°3? (43°C)
20
95
(1) Polar Brilliant Blue - uma solução corante activa a 1%
(2) "Esperase”, vendida por Novo Industries, consistindo em 5% d-β enzima, 75% de propilenoglicol, e o restante em HgO, tendo uma actividade de 8,0 KNPU/gr (unidades kilo Novo Protease/gr.
A composição G, de acordo com o invento, apresentou uma actividade de enzimas de 95%» após quatro dias, em comparação com a composição P,que não continha o composto boro, e que consequentemente, perdeu mais de 3/4 da sua actividade de enzimas inicial·
Ambas as composições eram
soluções monofásicas límpidas, que permaneceram fisicamente estáveis após seis meses de armazenagem quer à temperatura ambiente, quer a 110°F (43°C).
ETOPIO 3
As composições detergentes
liquidas estruturadas contendo enzimas, Η, 1, J, foram formuladas de maneira essencialmente semelhante às composições I e G do Exemplo 2, com a excepção de aquelas com posições incluírem uma mistura de enzimas protease e alta-amilase em vez de uma única enzima protease. As composições são mostradas a seguir no Quadro 3·
Quadro 3
Dodecílbenzenosulfonato de sódio
7%
7%
7%
Sulfato de álcool etoxilado σΐ2~^15 ^5 boI EO/mol de álcool)
Avivador
0,2 0,2 0,2
Citrato de sódio PBB^
12
12
12
Perfume
0,3 0,3 0,3
Enzima Proteasa
(2)
Enzima -amilase
(3)
0,4 0,4 0,4
Propilenoglicol
20
20
20
Bórax
fi20
-parte restante
Percentagem de enzima activa após 4 dias a 110°P
enzima -amilase 50%
enzima protease 30
67% 87%
73 94
(1) Polar Brilliant Blue - uma solução de corante activo a 1%.
(2) "Esperase", vendido por Novo Industries, consistindo em 5% de enzima, 75% de propileno-glicol, e o restante em H^O, tendo uma actividade de 8,0 KNPU/gr (unidades kilo Nov© Protease/gr)
(3) "Termamyl”, vendido por Novo Industries, consistindo em 5% de enzima, 18% Nacl e parte restante em HgO, tendo uma actividade de 120.000 unidades Novo amilase por grama
As composições I e J, de
acordo com o invento, demonstram uma actividade de enzimas marcadamente mais estável, após quatro dias, tanto da enzima protease comoda amilase, em relação à composição H que não continha composto boro é que consequentemente per deu cerca de V2 da sua actividade amilolitica inicial e cerca de V3 da sua actividade proteolitica inicial durante o periodo de quatro dias.
As três composições eram
todas soluções monofásicas límpidas, que permaneceram fisicamente estáveis após seis meses de armazenagem.
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DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The enzyme stabilizing system object of this invention is a mixture of propylene glycol and a boron compound selected from the group consisting of boric acid, boric oxide and alkali metal borate capable of reacting with propylene glycol. The amount of propylene glycol is from about 12 to 25%, preferably from about 15 to 20% by weight, and the amount of the boron compound may range from about 1 to 5%, preferably from about 1% to 5% by weight of the composition. Suitable alkaline enzymes suitable for the present compositions include the various commercial liquid preparations with enzymes, which have been adapted for use in detergent compositions, as well as useful powdered enzyme preparations, although, as a general rule, they are less suitable for use in detergent compositions. incorporation into structured liquid detergent compositions. Thus suitable liquid preparations with enzymes include Alcalase and Esperase sold by Novo Industries, Copenhagen, Denmark and Maxatase and AZ-Protease sold by Gist-Brocades, Delft, The Netherlands. preferred for the present composition due to the present composition due to its optimized activity with high pH values corresponding to the structured detergent compositions.
Suitable liquid enzyme preparations-amylases include those sold by Novo Industries and Gist-Brocades under the trade names "Fermamyl" and "Maxamyl", respectively.
The synthetic anionic detergent used in the process of the invention may be any of
of a wide variety of those compounds which are well known and described throughout the text "Surface Actin Agents" Vol. II, by Schwartz, Peny and Berch, published in 1958 by Interscience Publishers, the disclosures relating thereto detergent compositions incorporated herein by reference.
The detergent compounds
(10 to 18 or 20 carbon atoms) -benzenesulfonate salts, characterized in that the alkyl group preferably comprises from 10 to 15 carbon atoms, more preferably an alkyl radical of the unmodified chain of 12 or 13 carbon atoms. Preferably, such an alkyl benzene sulfonate has a high content of 3 (or higher) -phenyl isomers and a correspondingly low (usually less than 50%) value of 2- (or lower) -phenyl isomers in other words , the benzo ring is preferably attached in large part to the position
3,4,5,6 or 7 of the alkyl group and the content of isomers to which the benzene ring is attached in the 1 or 2 position is correspondingly low. Typical alkyl benzene and sulfonate surfactants are described in U.S. Patent 3,320,174. Of course, the more branched alkyl benzene sulfonates may also be used, but are generally not preferred because of their lack of biodegradability.
Other anionic detergents
which are useful, are the olefin sulphonate salts. These generally include long chain alkenyl sulfonates or long chain hydroxy-alkane sulfonates (the OH being on the carbon atom, which is not directly attached to the carbon atom containing the -SO 2 H group). The detergent
olefin sulfonate generally consists of a mixture of these types of compounds, in amounts which vary, often
together with long chain disulfonates or sulphate sulfonates. These olefin sulfonates are disclosed in patents such as in U.S. Pat. 2,061,618; 3,409,637; 3,332,880; 3,420,875; 3-428,654;
3-506,580; and in U.S. Pat. 1,129,158. The number of carbon atoms in the olefin sulphonate is generally in the range of 10 to 25, more usually 10 to 18 or 20, for example a mixture of C,,, 14 e e and 16 * apos, by retiring a mean of about of 14 carbon atoms or a mixture principally of C, e e and Oq »apresent having an average of about 16 carbon atoms. Another class of useful anionic detergents is that of the higher paraffin sulfonates. These may be primary paraffin sulfonates resulting from the reaction of long chain alpha olefins and bisulfites, for example sodium bisulfite, or paraffin sulfonates, the sulfonate groups distributed along the paraffin chain, such as the products resulting from reaction of a long-chain paraffin with sulfur dioxide and oxy genus under ultraviolet light, followed by neutralization with sodium hydroxide or other suitable base (such as in U.S. Patents 2,503,280, 2,507,088, 3,260,741 ;
3,372,188; and in German Patent 735,096). The paraffin sulfonates preferably include from 13 to 17 carbon atoms and will normally be the monosulfonates, but are preferred. may be di- or tri-sulfonates. Typically the di- and polysulfonates will be used in admixture with a corresponding monosulfonate, for example in the form of a mixture of mono- and disulfonates containing up to about 3θ% of the disulfonate. The hydrocarbon substituent is preferably linear, but if desired, branched-chain paraffin sulfonates may be used, although these are inferior with respect to biodegradability.
Other suitable anionic detergents are sulphated ethoxylated higher fatty alcohols of the formula R0 (C2 H4 O) m SO4 M, where R is a fatty alkyl of 10 to 18 or 20 carbon atoms, m is 2 to 6 or 8 (preferably having a value of about 5 to 1/2 of the number of carbon atoms in R) and M is a cation for solubilizing salt formation, such as an alkali metal, ammonium, lower alkylamino or lower alkanolamine, or a higher alkyl benzene sulfonate characterized in that the higher alkyl is 10 to 15 carbon atoms. Ethylene oxide is the preferred lower alkylene oxide of the anionic alkoxylated detergent, and its proportion in the polyethoxylated higher alkanol sulphate is preferably 2 to 5 mol of ethylene oxide groups present per mole of anionic detergent, more preferred with three moles, especially when the higher alkanol is 11 or 12 to 15 carbon atoms. In order to maintain the desired hydrophilic-lipophilic balance, when the content of alkyl carbon atoms is in the lower part of the range of 10 to 18 carbon atoms, the ethylene oxide content of the detergent can be reduced to about two mol by mole, whereas when the higher alkanol is from 16 to 18 carbon atoms in the upper range, the number of ethylene oxide groups may be increased to 4 or 5% in some cases to values as high as 8 or 9. Similarly, the cation for salt formation can be altered to obtain the best solubility. It may be any suitably solubilizing metal or radical, but will more often be an alkali metal, for example sodium or ammonium. If lower alkylamine or alkanolamine groups are used, the alkyls and alkanols will usually consist of 1 to 4 carbon atoms and the amines and alkanolamines may be mono-, di- and tri-substituted, such as in monoethanolamine, diisopropanolamine and trimethylamine. The poly-lower alkoxy alkanol sulfates may be used in combination with other preferred anionic detergents,
such as the alkyl superior benzenesulfonates, in order to provide optimum detergency in the present structured liquid detergent compositions. A preferred polyethoxylated alcohol sulfate detergent is sold by the Shell Chemical Company, and is marketed with. signação of Neochol 25-3 S · Examples of the polyethenoxy higher alcohol sulfates which may be used in the liquid detergent compositions of the invention include: alkyl C ^ 2 m I S ^ normal or primary ° - trietenoxi - sulfate, sodium salt: myristyl -trietenoxysulfate, potassium salt; n-decyl-diethenoxy sulfate, diethanolamine salt, lauryl diethenoxy sulfate, ammonium salt; palmitil-tetra-ethenoxy sulfate, sodium salt; mixed alkyl nor
primary tri- and tetra-etenoxy-mixed sulfate, sodium stearyl-pentaethoxysulfate salt, trimethylamine salt; and normal primary alkyl trietenoxysulfate, potassium salt.
Other useful anionic detergents include acyl superior sarcosinates, for example sodium N-lauryl sarcosinate; sulfates of higher fatty alcohol, such as sodium lauryl sulfate, sodium sulfate, alcohol sulfate; sulfates of mono or glycerides of higher fatty acids, for example, stearic minoglyceride monosulfate; although of these, sodium sulphates of higher alcohol have been found to be lower in detergency than polyethoxylated sulphates; aromatic-lower alkylene) ether sulfates such as the sulfates of the condensation products of ethylene oxide and nonylphenol (usually containing 1 to 20 oxyethylene groups per moleule, preferably 2 to 12): fatty alcohol polyethoxy sulfates and polyethoxy sulfates of alkyl phenol containing a lower alkoxy substituent (of 1 to 4 carbon atoms, for example methoxy) on a carbon near that containing the group of sulfates, such as the monomethyl ether sulfate of a long chain vicinal glycol, mixture of vicinal alkanols of 16 to 20 carbon atoms in an unmodified chain; acyl ester of isethionic acid, for example oleyl acyl-N-methyl taureth isethionates for example N-methyl lauroyl or potassium oleyl taurethes; higher alkyl phenyl polyethoxy sulfonates; higher alkyl phenyl disulfonates, for example pentadecyl phenyl disulfonate; and higher fatty acid soaps, for example coconut oil and tallow mixed soaps in a 1: 4 ratio.
Among the types previously
mentioned hereinabove of anionic detergents, sulfates and sulfonates are generally preferred, although the corresponding organic phosphates and phosphonates may also be used when their phosphorus content is not subject to objections. Generally, water-soluble anionic synthetic organic detergents (including soap) are salts of alkali metal cations, such as potassium, lithium and especially sodium, although salts of ammonium, substituted ammonium cations such as those previously described, for example, triethanolamine, triisopropylamine.
Optionally, a nonionic detergent in minor amounts may be used to complete the anionic detergent compound in the present structured liquid detergent compositions. When used in such an association with an anionic detergent, the amount of nonionic detergent will generally represent less than about 10%, and preferably less than about 5%, by weight, of the total composition.
Nonionic detergents
are usually poly-lower alkoxy lipophils, characterized in that the desired hydrophilic-hypophilic balance is obtained by addition of a lower polyalkoxy hydrophilic group to a lipophilic fraction. In the present compositions the nonionic detergent used is preferably a poly (lower) alkoxylated lower alkanol characterized in that the alkanol includes from 10 to 18 carbon atoms and wherein the number of moles of the lower alkylene oxide ( of 2 or 3 carbon atoms) is from 3 to 12. Of these materials, it is preferred to use those characterized in that the higher alkanol is a higher fatty alcohol. of 11 or 15 carbon atoms, consisting of 5 to 8 or 5 to 9 lower alkoxy groups per mole. Preferably, the lower alkoxy is ethoxy, but in some cases, may be desirably mixed with propoxy, the latter being usually present, a minor (less than 50%) pool. Examples of such compounds are those characterized in that the alkanol is from 12 to 15 carbon atoms and consists of about 7 ethylene oxide groups per mole, for example Neodol 25-7 and Neodol 23-6.5 , which products are manufactured by Shell Chemical Company, Inc. The first is a condensation product of a mixture of higher fatty alcohols having on average about 12 to 15 carbon atoms with about 7 moles of ethylene oxide, and the second is a corresponding mixture characterized in that the carbon content of the higher fatty alcohol is 12 to 13 and the number of ethylene oxide groups per mole is on the average of 6.5. Higher alcohols are primary alkaloids. Other examples of such detergents include tergitol 15-S-7 and Tergitol 15-S-9, which are both linear secondary alcohol ethoxylates, manufactured by Union Carbide Corporation.
The first is a mixed ethoxylation product of a linear secondary alkanol of 11 to 15 carbon atoms with 7 moles of ethylene oxide, and the second is a similar product but with 9 mol of ethylene oxide, which is reacted. Also useful in the present compositions are the higher molecular weight nonionics such as Neodol 45-11 which are similar condensation products of ethylene oxide of alcohols
fatty acids with the higher fatty alcohol being 14 to 15 carbon atoms and the number of ethylene oxide groups per mole being about 11. Such products are also manufactured by Shell Chemical Company. Other useful nonionics are shown under the designation of Plusafac B-26 (BASF Chemical Company), a reaction product of a higher linear alcohol and a mixture of ethylene and propylene oxides. In the case of preferred poly-lower alkoxylated alkanols the best balance of hydrophilic and lipophilic fractions is obtained when the number of lower alkoxys is from about 40% to 100% of the number of carbon atoms in the higher alcohol, preferably 40 to 60 % of that number. The nonionic detergent preferably consists of at least 5% of the preferred ethoxylated alkanols. The higher molecular weight alkanols and various other normally solid nonionic detergent compounds and surface active agents can contribute to the liquid detergent composition becoming gel and therefore are normally omitted or limited in quantity in the present compositions, although minor proportions can be used because of their cleaning properties, etc. With respect to both the preferred and the least preferred nonionic detergents, the alkyl groups present therein are preferably linear, although a minor degree of slight branching, such as a carbon or two carbons near the terminal carbon of the unmodified chain and away from the ethoxy chain, with
the proviso that such branched alkyl does not contain more than three carbons in length.
Normally the proportion of
carbon atoms in such a branched configuration will be less, rarely exceeding 20% of the total alkyl carbon content. Similarly, although linear alkyls, which terminate the ethylene oxide chains, are highly preferred and are considered to be capable of yielding an optimal combination of detergency characteristics, biodepa. and non-gel formation, there may occur in the case of medium or secondary bonds to ethylene oxide. In this case, this usually happens only in a minor proportion of those alkyls, generally less than 20%, but in the case of the above-mentioned "Tergitols" the proportion may be higher. Likewise, when the propylene oxide is present in the oxide chain lower alkylene, it will usually represent less than 20% thereof, and preferably less than 10%. The non-phosphate builder salts for detergents are used in the present compositions in amounts generally in the range of about 5 to 25%, and Preferred examples of inorganic, phosphorous and water-soluble inorganic builders include water-soluble inorganic silicate, bicarbonate and carbonate salts. Alkali metal carbonates, bicarbonates and silicates, for example, sodium and potassium, are particularly useful in this process.
The water-soluble organic builders are also useful and include the alkali metal, alkali metal, ammonium and substituted ammonium polyhydroxysulfonates, polycarboxylates, carboxylates and polyacetates. Specific examples of polyacetate
polycarboxylate include sodium, potassium, lithium, ammonium and substituted ammonium salts of ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, benzenopolycarboxylic acids (i.e. penta- and tetra-), carboxymethysuccinic acid and cetric acid. The percentage of water, the major solvent in the present compositions, will usually be from about 25 to 75%, preferably 40 to 60%, by weight of the liquid composition.
Fluorescent optical fans. or bleaches used in the liquid detergent compositions are important components of the modern detergent compositions which give the laundry and washed materials a shiny appearance so that the laundry is not only clean but also appears clean. While it is possible to use a single brightener for the specific purpose intended in the present liquid detergent compositions, it is generally desirable to use mixtures of brighteners, which will have good brightening effects on cotton, nylon, polyester and blends of these materials, which are also stable in their action of bleaching.
A description of these types of optical brighteners is given in the article "The Fiequirements of Present Day Detergent Pluorescent Vhitenig Agents", by AE Diegrist, J. Am., Oil Chemists Soc. January 1978 (Vol. 55). This article and U.S. Patent 3,812,041, issued May 21, 1974, both incorporated herein by reference, include detailed descriptions of a wide variety of suitable optical brighteners.
Among the enhancers useful in the present liquid detergent compositions are: Oalcofluor 5BM (American Cyanamid); Calcofluor Vhite ALP (American Cyanamid); SOP A-2001 (Ciba); CDV (Hilton-Davis); Phorwite BKH, Phorwite BBH and Phorwite BHA (Verona); CSL, acid powder (American
Oyanamid); PB 766 (Verona); Blancophor PD (GAP); UNPA (Geigy); Tinopal BBS 200 (Geigy).
Adjuvants may be present in the liquid detergent compositions in order to provide additional functional and aesthetic properties. Included among the useful adjuvants are soil suspending agents and anti-foaming agents. such as polyvinyl alcohol, sodium carboxymethyl cellulose, hydroxypropylmethyl cellulose, thickeners, for example, gums, alginates, agar agar, foaming agents, for example, laurao-myristic diethanolamide, foam destroyers, for example, silicas ; bactericides, for example, tribromosalicylanilide, hexachlorophene; dyes; preservative pigments (dispersible in water); ultraviolet absorbers; fabric softeners; opacifying agents, for example "polystyrene suspensions; and perfumes.
These materials will of course be selected based on the pourable properties of the finished product, their compatibility with the other components and their solubility in the liquid composition.
The liquid compositions herein are effective and easy to use. In comparison with reinforced laundry detergent powders, much lower volumes of the present liquors are employed to provide a comparable degree of laundry cleanliness. For example, when using a typical preferred formulation of this invention, only about 132 grams or a glass of liquid are required for a complete washing container of a top loading automatic washing machine in which the volume of water required is 15 to 18 gallons (55 to 75 liters); is
even lower quantity is required for front loading machines. Thus, the concentration of the liquid detergent composition in the wash water is in the range of about 0.2%. Typically, the proportion of the liquid composition in the lavage solution will be in the range of about 0.05 to 0.3%, preferably 0.15 to 0.25%. The proportions of the various components of the liquid composition may vary accordingly. Equivalent results may be obtained by using larger portions of a more dilute formulation, but the larger amount required will require additional packaging, which will generally be less convenient for consumer use.
EXAMPLE 1
The structured liquid detergent compositions containing enzymes, AE, were formulated as indicated below, in Table 1.
The percentages given represent percentages by weight.
-18-
Sulfate of ethoxy-
Percentage of active enzyme after
(a) 4 days at 110 ° F (43 ° C) --- --- --- --- 98%
(b) 6 days at 110 ° P (43 ° C) 0 15 61 86 88
(1) Neodol 25-38 sold by Shell Oil Company.
(2) "Polar Brilliant Blue" a dye solution active 1%
(3) "Wait", sold by Novo Industries, consisting of 5% enzyme, 75% propylene glycol, and the remainder in HgO, having an activity of 8.0 KNPU / g. (units Pico Novo / kg).
The activities of enzymes
of the AE compositions were tested after 6 days of storage at 110Â ° C (43Â ° C), the percentage activity over the initial value * and indicated in Table 1. The activity after 4 days was measured only for the composition E · The compositions A and B were the only compositions which did not contain an enzyme stabilizing system according to the invention and which showed a total loss (composition A) or almost total (composition B) of enzyme activity after 6 days. Compositions 0, D and E reflect the marked improvement in enzyme stability caused by the inclusion of propylene glycol and borax in the detergent composition
Compositions E and E were all homogeneous, single-phase and clean solutions, which maintained their physical stability and clarity after 6 months of storage, both at room temperature and at 110Â ° C (43Â ° C). Composition A which was not in accordance with the invention was physically unstable due to the absence of propylene glycol which, in addition to serving as an enzyme stabilizer (together with
-20PObTUgãí! '
-: - 'k' · / ·>
the above-mentioned boron conposide), promotes the solubility of the anionic detergents and the NTA structuring agent in the aqueous composition.
EXAMPLE 2
Detergent compositions
structured liquids containing enzymes, E and G were formulated essentially similarly to AE compositions, except that sodium citrate was used as the structuring salt instead of sodium NTA. The compositions. tions are shown in Table 2 below.
Table 2
AND
Sodium dodecylbenzenesulfonate 7%
Ethoxylated alcohol sulfate
C 12 "15 15 Μθ1 EO / mole of
alcohol) 7
Yield 0.2
Sodium citrate 12
PBB 1 ) 1
G
7%
7
0.2
12
1
perfume
Protease enzyme ^) Propylene glycol
Borax
H 20
0.3 0.3
1 1
20 20
2
----- remaining part
Percentage of enzyme
active after 4 days at 110 ° 3? (43øC)
20
95
(1) Polar Brilliant Blue - an active dye solution at 1%
(2) "expected", sold by Novo Industries, consisting of 5% d-β enzyme, 75% propylene glycol, and the remainder in HgO, having an activity of 8.0 KNPU / g.
The composition G according to the invention had an enzyme activity of 95% after four days compared to the composition P which did not contain the boron compound and consequently lost more than 3/4 of its activity enzymes ·
Both compositions were
clear monophasic solutions that remained physically stable after six months of storage at either room temperature or 110 ° F (43 ° C).
ETOPIO 3
Detergent compositions
structured liquids containing enzymes, Η, 1, J, were formulated essentially similar to compositions I and G of Example 2, except those with positions including a mixture of protease and high-amylase enzymes instead of a single protease enzyme . The compositions are shown below in Table 3.
Table 3
Sodium Dodecylbenzenesulfonate
7%
7%
7%
Ethoxylated alcohol sulphate σ 2 2 3 4 5 5 5 5 mol / mol alcohol)
Aviv
0.2 0.2 0.2
Sodium citrate PBB-
12
12
12
perfume
0.3 0.3 0.3
Protease Enzyme
(2)
Enzyme-amylase
(3)
0.4 0.4 0.4
Propylene glycol
20
20
20
Borax
fi 2 0
-part remaining
Percentage of active enzyme after 4 days at 110 ° P
enzyme-amylase 50%
protease enzyme 30
67% 87%
73 94
(1) Polar Brilliant Blue - a 1% active dye solution.
(2) "Waiting", sold by Novo Industries, consisting of 5% enzyme, 75% propylene glycol, and the remainder in H 2 O, having an activity of 8.0 KNPU / g / gr)
(3) "Termamyl", sold by Novo Industries, consisting of 5% enzyme, 18% Nacl and part remaining in HgO, having an activity of 120,000 units New amylase per gram
Compositions I and J of
According to the invention, they demonstrate a markedly more stable enzyme activity after four days of both the protease enzyme and the amylase compared to the H composition which did not contain boron compound, which consequently gave about V2 of its initial amylolytic activity and about of V3 from its initial proteolytic activity during the four day period.
The three compositions were
all clear single-phase solutions, which remained physically stable after six months of storage.
-24PliHTl '·', '.
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