SK39898A3

SK39898A3 - Methods and compositions for controlling biofouling using polyglycol fatty acid esters

Info

Publication number: SK39898A3
Application number: SK398-98A
Authority: SK
Inventors: Daniel E Glover; Marylin S Whittemore; Stephen D Bryant
Original assignee: Buckman Labor Inc
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1998-09-09
Also published as: EP0854842A1; US6110452A; WO1997011912A1; DE69631152T2; PT854842E; EP0854842B1; MX9802437A; AU726514B2; BR9611327A; NO981402L; AR004005A1; DE69631152D1; CA2233283C; ES2211977T3; ZA967822B; CZ93498A3; NO981402D0; CA2233283A1; JPH11512720A; AU7200396A

Description

Oblasť techniky

Tento vynález sa týka použitia esterov mastných kyselín s polyglykolmi na inhibovanie prilipnievania baktérií na ponoriteľných alebo ponorených povrchoch, zvlášť na povrchoch vo vodnom systéme. Tento vynález sa týka tiež spôsobov a prostriedkov na reguláciu biologického znečistenia.

Doterajší stav techniky

Mikroorganizmy prilipnievajú na rozmanitých povrchoch, zvlášť na takých povrchoch, ktoré sú v styku s vodnými kvapalinami, ktoré sú vhodným prostredím na mikrobiálny rast. Napríklad sú známe mikroorganizmy, ktoré prilipnievajú na trupoch lodí, na morských stavbách, na zuboch, na lekárskych implantantoch, na chladiacich vežiach a na výmenníkoch tepla. Prilipnutím na týchto ponorených alebo ponoriteľných povrchoch môžu organizmy tento povrch znečistiť alebo môžu spôsobiť jeho zhoršenie.

Pri cicavcoch (napr. u ľudí, domácich zvierat a domácich miláčikov) môžu mikroorganizmy, ktoré prilipli na povrchu, viesť k zdravotným problémom. Napríklad povlak pochádza od mikroorganizmov, ktoré prilipli na povrchu zubov. Lekárske implantanty s nechcenými mikroorganizmami, ktoré prilipli na ich povrchu, sa často potiahnu povlakom a musia sa nahradiť.

Vedecké štúdie ukázali, že prvým stupňom biologického znečistenia vo vodných systémoch je zvyčajne tvorba tenkého biologického filmu na ponorených alebo ponoriteľných povrchoch, t. j. na povrchoch vystavených pôsobeniu vodného systému. Pripojenie mikroorganizmov, ako sú baktérie, a ich kolonizácie na ponorenom povrchu sa zvyčajne považuje za skutočnosť, ktorá vedie k tvorbe biologického filmu a modifikuje povrch v prospech vývoja zložitejšej zostavy organizmov, ktorá spôsobí postupné biologické znečistenie vodného systému a jeho ponorených povrchov. Všeobecný prehľad mechanizmov dôležitých pre biologický film, ako počiatočný stupeň biologického znečistenia, podáva C. A. Kent v „Biological Fouling: Basic Science ans Models“ (Melo L. F., Bott T. R., Bernardo C. A. (red.), Fouling Science and Technology, NATO ASI Šerieš, šerie E, Applied Sciences: č. 145, Kluwer Acad. Publishers, Dordrecht, Holandsko, 1988). Medzi ďalšie literárne odkazy patria M. Fletcher a G. i. Loeb: Appl. Environ. Microbiol. 1979, 37, 67 až 72; M. Humpries a spol.: FEMS Microbiology Ecology 1986, 38, 299 až 308 a M. Humpries a spol: FEMS Microbiology Letters 0987, 42, 91 až 101.

Bioznečistenie alebo biologické znečistenie predstavuje trvalé ťažkosti alebo problém pri rozmanitých vodných systémoch. Biologické znečistenie, ako mikrobiologické tak makrobiologické nečistenie, je spôsobené rastom mikroorganizmov, makroorganizmov, mimobunkových látok a špinou a zvyškami buniek, ktoré sa zachytávajú v biologickej hmote. Medzi organizmy, ktoré sú tu zahrnuté, patria také mikroorganizmy, ako sú baktérie, huby, kvasinky, riasy, rozsievky, prvoky a makroorganizmy, ako sú makroriasy, ulitníci a malí mäkkýši, ako sú ázijskí mlži (škeble; Bivalvia) alebo pruhovaní plži (mušle; Pulmonalia).

Iným chybným prejavom biologického znečistenia, ktoré sa vyskytuje vo vodných systémoch, zvlášť vo vodných kvapalinách pri priemyselnej výrobe, je tvorba slizu. K tvorbe slizu môže dochádzať v systémoch s čerstvou, poloslanou alebo slanou vodou. Sliz pozostáva zo spojených usadenín mikroorganizmov, vlákien a zvyškov buniek. Môže byť lepkavý, pastovitý, kaučukovitý, podobať sa škrobu (tapoike) alebo môže byť tvrdý a môže mať charakteristický nežiadúci zápach, ktorý je iný ako zápach vodného systému, v ktorom sa vytvoril. Mikroorganizmy zúčastňujúce sa tvorby slizu sú primárne rôzne druhy baktérií tvoriace spóry a baktérií netvoriace spóry, zvlášť baktérie uzavreté v tobolkách, ktoré vylučujú želatínové látky, ktoré obaľujú bunky alebo ich uzatvárajú do púzdra. Medzi slizké mikroorganizmy patria tiež vláknité baktérie, vláknité huby typu plesní, kvasinky a organizmy podobné kvasinkám.

Biologické znečistenie, ktoré často degraduje vodný systém, sa môže samé prejavovať ako rôzne problémy, ako je strata viskozity, tvorba plynu, závadné pachy, znížené pH, zmena farby a gelovatenie. Degradácia vodného systému môže tak spôsobiť znečistenie systému, ktorý túto vodu používa, medzi ktorý môžu patriť napríklad chladiace veže, pumpy, výmenníky tepla a potrubia, systémy na dodávanie tepla, čistiace systémy a ďalšie podobné systémy.

Biologické znečistenie môže mať priamy nepriaznivý ekonomický dopad, ak k nemu dochádza vo vodách pri priemyselnej výrobe, napríklad v chladiacich vodách, v kvapalinách používaných pri opracovávaní kovov alebo v iných recirkulačných vodných systémoch, ako sú systémy používané v papierenskom alebo textilnom priemysle. Ak sa nereguluje, môže biologické znečistenie vôd v priemyselnej výrobe interferovať s výrobnými operáciami, znižovať účinnosť výroby, plytvať energiou, upchávať systém pracujúci s vodou a dokonca znižovať kvalitu výrobku.

Napríklad systémy s chladiacou vodou, používané v elektrárňach, rafinériách, chemických továrňach, systémoch typu „air-condition“ a pri ďalších priemyselných operáciách, sa často stretávajú s problémami biologického znečistenia. Organizmy zo vzduchu z chladiacich veží rovnako ako organizmy z vody zo zásobníka systému dodávajúceho vodu zvyčajne znečisťujú tieto vodné systémy. Voda v týchto systémoch všeobecne predstavuje výborné rastové prostredie pre tieto organizmy. Vo vežiach kvitnú aeróbne a heliotropné organizmy. Iné organizmy rastú a osídľujú také plochy, ako je kalový zachytávač, potrubia, výmenníky tepla atď. Ak sa neregulujú, môžu výsledné biologické znečistenia upchať zachytávače, blokovať potrubia a potiahnuť povrchy výmenníka tepla vrstvami slizu a ďalších biologických povlakov. To zabraňuje príslušným výrobným operáciám, znižuje účinnosť chladenia a, možno ešte dôležitejšiu vec, zvyšuje cenu celej výroby.

. Priemyselné výroby podliehajúce biologickému znečisteniu zahrňujú tiež papierenský priemysel, výrobu buničiny, papiera, lepenky atď., a textilný priemysel, zvlášť výrobu netkaných textílií vyrábaných z vodného prostredia. V týchto priemyselných výrobách zvyčajne recirkulujú veľké množstvá vody za takých podmienok, ktoré sú priaznivé pre rast organizmov spôsobujúcich biologické znečistenie.

Napríklad papierenské stroje pracujú s veľmi veľkými objemami vody v recirkulačných systémoch, ktoré sa nazývajú „systémy s bielou vodou“. Základ, dodávaný papierenskému stroju, typicky obsahuje iba asi 0.5 % vláknitých a nevláknitých pevných látok na výrobu papiera, čo znamená, že na každú jednu tonu papiera prejde nátokovou skriňou takmer 200 ton vody. Väčšina tejto vody recirkuluje v systéme s bielou vodou. Systémy s bielou vodou predstavujú vynikajúce, rastové prostredie pre mikroorganizmy spôsobujúce biologické znečistenie. Tento rast môže viesť k tvorbe slizu a ďalších usadenín v nátokových skriniach, vo vodovodných potrubiach a v zariadeniach na výrobu papiera. Toto biologické znečistenie môže nielen interagovať s tokom vody a zásob, ale ak sa stratí, môže spôsobovať škvrny, diery a nepríjemné zápachy v papieri rovnako ako trhliny v tkanine - drahé prerušenie operácií papierenského stroja.

Biologické znečistenie rekreačných vôd, ako sú bazény, kúpele, alebo okrasných vôd, ako sú rybníky alebo fontány, môže ľudí od ich používania silne odpudzovať. Biologické znečistenie často vedie k závadným zápachom. Dôležitejšie je, zvlášť pri rekreačných vodách, že biologické znečistenie môže znižovať kvalitu vody do takej miery, že sa voda stane nevhodná na použitie a že môže dokonca predstavovať zdravotné riziko.

Tiež sanitárne vody, podobne ako vody používané v priemyselnej výrobe a rekreačné vody, sú tiež chúlostivé na biologické znečistenie a s tým súvisiacimi problémami. Medzi sanitárne vody patrí toaletná voda, cisternová voda, a vody na ošetrenie kalov. Vzhľadom k povahe odpadu obsiahnutého v sanitárnych vodách sú tieto vodné systémy zvlášť citlivé na biologické znečistenie.

Na reguláciu biologického znečistenia sa takto ovplyvnený vodný systém tradične v oblasti techniky ošetruje chemikáliami (biocídmi) v takých koncentráciách, ktoré sú dostatočné na zničenie alebo na inhibíciu väčšej časti rastu organizmov spôsobujúcich biologické znečisťovanie. Pozri napr. USA patenty číslo 4 293 559 a 4 295 932. Napríklad plynný chlór a roztoky chlornanu vyrobené z plynu sa dlhú dobu pridávali k vodným systémom, aby ničili alebo inhibovali rast baktérií, húb rias a ďalších obtiažnych organizmov. Chlórové zlúčeniny však môžu nielen poškodzovať materiály použité na konštrukciu vodných systémov, ale môžu tiež reagovať s organickými látkami za vzniku nežiadúcich látok v tekúcich prúdoch, ako sú karcinogenné chlórmetany a chlórované dioxíny. Používali sa tiež niektoré organické zlúčeniny, ako je metylénbistiokyanát, ditiokarbamáty, halogenované organické látky a kvartérne amóniové povrchovo aktívne činidlá. Hoci mnohé z nich sú dosť účinné na ničenie mikroorganizmov alebo na inhibovanie ich rastu, môžu byť tiež toxické alebo škodlivé pre ľudí, zvieratá alebo iné necieľové organizmy.

Jedným z možných spôsobov regulovania biologického znečistenia vodných systémov, medzi ktoré patria ponorené povrchy, by bolo zabránenie alebo inhibovanie priľnutia baktérií na povrchoch ponorených vo vodnom systéme. To ovšem je možné uskutočniť použitím mikrobicídov, ktoré však zvyčajne majú niektoré z hore uvedených nevýhod. Ako inú možnosť predložený vynález poskytuje spôsoby a prostriedky užitočné v podstate na inhibovanie priľnutia baktérií na ponorenom alebo ponoriteľnom povrchu a na reguláciu biologického znečistenia vodných systémov. Tento vynález sa vyhýba nevýhodám predchádzajúcich spôsobov. Ďalšie výhody tohto vynálezu budú zrejmé po prečítaní opisov a pripojených nárokov.

Podstata vynálezu

Predložený vynález sa týka spôsobu inhibovania prilipnutia baktérií na ponoriteľnom povrchu. Podľa tohto spôsobu sa ponoriteľný povrch privedie do styku s aspoň jedným esterom mastnej kyseliny s polyglykolom v takom množstve, ktoré je účinné na inhibovanie prilipnutia baktérií na ponoriteľnom povrchu.

Predložený vynález sa týka tiež spôsobu regulácie biologického znečistenia vodného systému. Podľa tohto spôsobu sa k vodnému systému pridá aspoň jeden ester mastnej kyseliny spolyglykolom v takom množstve, ktoré je účinné na inhibíciu priľnievania baktérií na povrchoch ponorených do vodného systému. Tento spôsob účinne reguluje biologické znečistenie bez podstatného ničenia baktérií.

Predložený vynález sa týka tiež prostriedku na reguláciu biologického znečistenia vodného systému. Tento prostriedok obsahuje aspoň jeden ester mastnej kyseliny s polyglykolom v takom množstve, ktoré je účinné na inhibovanie priľnievania baktérií na ponoriteľnom povrchu alebo povrchu ponorenom vo vodnom systéme.

Podľa jedného uskutočnenia sa tento vynález týka spôsobu inhibície priľnievania baktérií na ponoriteľnom povrchu. Ponoriteľným povrchom je taký povrch, ktorý je aspoň sčasti potiahnutý, preplavovaný alebo zmáčaný kvapalinou, ako je voda alebo iná vodná tekutina alebo kvapalina. Tento povrch môže byť v styku s kvapalinou prerušovane alebo trvalé. Ako bolo hore uvedené, medzi príklady ponoriteľných povrchov patria, ale bez obmedzenia na ne, trupy lodí alebo člnov, morské stavby, zuby, lekárske implantanty, povrchy vo vodnom systéme, ako sú vnútrajšky čerpadiel, potrubí, chladiace veže alebo výmenníky tepla. Ponoriteľný povrch môže pozostávať z hydrofóbneho, hydrofilného alebo kovového materiálu. S výhodou s použitím esteru mastnej kyseliny s polyglykolom podľa vynálezu môže účinne inhibovať prilipnutie baktérií na hydrofóbnom, hydrofilnom alebo kovovom ponoriteľnom alebo ponorenom povrchu.

podľa vynálezu môže účinne inhibovať prilipnutie baktérií na hydrofóbnom, hydrofilnom alebo kovovom ponoriteľnom alebo ponorenom povrchu.

Na inhibíciu prilipnutia baktérií na ponoriteľnom povrchu sa podľa tohto spôsobu ponoriteľný povrch uvádza do styku s esterom mastnej kyseliny s polyglykolom. Povrch sa uvedie do styku s účinným množstvom esteru mastnej kyseliny s polyglykolom alebo zmesi esterov mastných kyselín s polyglykolmi, aby sa inhibovalo priľnievanie mkroorganizmov na povrchu. Ester mastnej kyseliny s polyglykolom sa môže aplikovať na ponoriteľný povrch spôsobmi známymi z oblasti techniky. Napríklad, ako sa uvádza nižšie, sa ester mastnej kyseliny s polyglykolom môže aplikovať postriekaním, potiahnutím alebo ponorením povrchu do kvapalného prostriedku, ktorý obsahuje ester mastnej kyseliny s polyglykolom. Ester mastnej kyseliny s polyglykolom sa môže pripraviť tiež vo forme pasty, ktorá sa potom natrie alebo nanesie kefou na ponoriteľný povrch. Ester mastnej kyseliny s polyglykolom môže s výhodou znamenať zložku prostriedku zvyčajne používaného pri príslušnom ponoriteľnom povrchu.

„Inhibovanie prilipnievania baktérií“ na ponoriteľnom povrchu znamená, že dôjde k nepatrnému alebo nevýznamnému množstvu prilipnievaniu baktérií počas požadovanej doby. S výhodou nedôjde v podstate k žiadnemu prilipnievaniu baktérií. Výhodnejšie je tomuto prilipnievaniu zabrániť. Množstvo použitého esteru mastnej kyseliny s polyglykolom by malo umožniť iba nepatrné alebo bezvýznamné prilipnievanie baktérií. Toto množstvo je možné stanoviť bežným testovaním. S výhodou sa používa také množstvo esteru mastnej kyseliny s polyglykolom, ktoré je dostatočné na aplikovanie aspoň monomolekulového filmu esteru mastnej kyseliny s polyglykolom na ponoriteľný povrch. Takýto film s výhodou pokrýva celý ponoriteľný povrch.

Uvedenie ponoriteľného povrchu do styku s esterom mastnej kyseliny s polyglykolom podľa tohto spôsobu umožňuje, aby sa povrch vopred ošetril proti prilipnievaniu baktérií. Povrch sa teda môže uviesť do styku s esterom mastnej kyseliny s polyglykolom a potom ponoriť do vodného systému.

Predložený vynález sa týka tiež spôsobu regulovania biologického znečistenia vodného systému. Vodný systém obsahuje nielen vodnú tekutinu alebo kvapalinu pretekajúcu týmto systémom, ale tiež ponorené povrchy, ktoré súvisia s týmto systémom. Ponorené povrchy znamenajú také povrchy, ktoré sú v styku s vodnou tekutinou alebo kvapalinou. Podobne ako u hore uvedených ponoriteľných povrchov, medzi ponorené povrchy patria, ale bez obmedzenia na ne, vnútorné povrchy potrubí alebo čerpadiel, steny chladiacej veže alebo nátokovej skrine, výmenníkov tepla, sít atď. V stručnosti - povrchy ktoré sú v styku s vodnou tekutinou alebo kvapalinou, sú ponorené povrchy a považujú sa za časť vodného systému.

Spôsob podľa vynálezu pridáva aspoň jeden ester mastnej kyseliny s polyglykolom k vodnému systému v takom množstve, ktoré účinne inhibuje prilipnievanie baktérií na povrchu ponorenom vo vodnom systéme. Pri použitej koncentrácii tento spôsob účinne reguluje biologické znečistenie vodného systému bez podstatného ničenia baktérií.

„Regulovanie biologického znečistenia“ vodného systému znamená regulovať množstvo alebo rozsah biologického znečistenia na alebo pod požadovanú úroveň a po požadovaný čas pre príslušný systém. Táto regulácia môže odstrániť biologické znečistenie z vodného systému, znížiť biologické znečistenie na požadovanú úroveň, celkom zabrániť biologickému znečisteniu alebo zabrániť biologickému znečisteniu nad požadovanú úroveň.

Podľa predloženého vynálezu „inhibovanie prilipnievania baktérií“ na povrchu ponorenom vo vodnom systéme znamená nechať nepatrné alebo bezvýznamné množstvo prilipnievajúcich baktérií po požadovaný čas v príslušnom systéme. S výhodou nedôjde v podstate k žiadnemu prilipnievaniu baktérií. Výhodnejšie sa prilipnievaniu baktérií zabráni. Použitie esteru mastnej kyseliny s polyglykolom podľa vynálezu môže v mnohých prípadoch rozbiť alebo znížiť existujúce prilipnievajúce mikroorganizmy na nedetegovateľné množstvá a udržovať toto množstvo na významnú dobu.

I keď niektoré estery mastnej kyseliny s polyglykolom môžu vykazovať biocídnu účinnosť v koncentráciách nad prahovými hodnotami, estery mastnej kyseliny s polyglykolom účinne inhibujú uľpievanie baktérií v koncentráciách všeobecne dosť pod týmito prahovými hodnotami. Podľa vynálezu ester mastnej kyseliny s polyglykolom inhibuje uľpievanie baktérií bez podstatného zničenia baktérií. Účinné množstvo esteru mastnej kyseliny s polyglykolom použité podľa vynálezu je dosť pod jeho prahom toxicity, ak ester mastnej kyseliny s polyglykolom má tiež biocídne vlastnosti. Napríklad koncentrácia esteru mastnej kyseliny s polyglykolom môže byť desaťkrát alebo viackrát nižšia ako je jeho prah toxicity. Ester mastnej kyseliny s polyglykolom by s výhodou nemal byť škodlivý tiež pre necieľové organizmy, ktoré môžu byť prítomné vo vodnom systéme.

Ester mastnej kyseliny s polyglykolom alebo zmes esterov mastných kyselín s polyglykolom sa môžu používať na reguláciu biologického znečistenia rozmanitých vodných systémov, ako sú systémy, ktoré boli uvedené hore. Medzi tieto vodné systémy patria, ale bez obmedzenia na ne, priemyselné vodné systémy, sanitárne vodné systémy a rekreačné vodné systémy. Ako bolo hore uvedené, príklady priemyselných vodných systémov sú kvapaliny používané pri opracovaní kovov, chladiace vody (napríklad prítoková chladiaca voda, odchádzajúca chladiaca voda a recirkulujúca chladiaca voda) a ďalšie recirkulačné vodné systémy, ako sú tie, ktoré sa používajú pri výrobe papiera a textilu. Medzi sanitárne vodné systémy patria vodné systémy s odpadovou vodou (napr. priemyselné, súkromné a mestské systémy odpadových vôd), toaletné vody a systémy na ošetrovanie vody (napr. systémy na ošetrovanie kalov). Príkladmi rekreačných vodných systémov sú plavárenské bazény, fontány, dekoračné alebo okrasné bazény, rybníky alebo toky atď.

Množstvo esteru mastnej kyseliny s polyglykolom, ktoré je účinné na inhibiciu prilipnievania baktérií na ponorenom povrchu v príslušnom systéme sa bude meniť podľa vodného systému, ktorý sa má chrániť, podľa podmienok pre mikrobiálny rast, podľa rozsahu akéhokoľvek existujúceho biologického znečistenia a podľa stupňa požadovanej regulácie biologického znečistenia. Pri príslušnej aplikácii je možné toto množstvo stanoviť rutinným testovaním rôznych množstiev pred ošetrením celého ovplyvneného systému. Všeobecne sa účinné množstvo používané vo vodnom systéme môže pohybovať v rozsahu od asi 1 do asi 500 dielov na milión, výhodnejšie od asi 20 do asi 100 dielov na milión dielov vodného systému.

Estery mastnej kyseliny s polyglykolom sa môžu vyrábať štandardnou ésterifikačnou reakciou zreagovaním polyglykolu s mastnou kyselinou. Pri monoesteroch je pomer polyglykolu k mastnej kyseline 1:1, pri diesteroch 1:2. Reakcia typicky používa malé množstvá dehydratačného katalyzátora, ako je kyselina sírová. Reakčné zložky sa zvyčajne zahrievajú vo vákuu, napríklad pri teplotách v rozsahu od 100 do 140 °C, počas 1 až 2 hodín. Reakcia sa typicky považuje za skončenú, ak zostáva menej ako asi 4 % voľnej mastnej kyseliny. Postup reakcie je možné sledovať titráciou alebo FTIR. Voda, vedľajší produkt tejto reakcie, sa zvyčajne oddestiluje alebo azeotropicky oddestiluje od zmesi produktu a vyhadzuje sa.

Medzi polyglykoly, ktoré sa používajú podľa predloženého vynálezu, patria polyetyléngylkoly, polypropylénglykoly, monobutylestery polypropylénglykolu, glycerylétry polypropylénglykolu, metoxypolyetylénglykoly a polypropylénglykoly. Polyglykoly ako také sú dostupné od Dow Chemical Company, Midland, Michigan. Polyglykoly majú s výhodou molekulové hmotnosti v rozsahu od 200 do 500 a viac, výhodnejšie od 400 do 3000. Medzi výhodné polyglykoly patria dietylénglykol, propoxylované glyceroly s molekulovými hmotnosťami 250, 700 a 300, dostupné od Dow Chemical ako PT 250, PT 700 a PT 300, polyetylénglykoly s molekulovými hmotnosťami 200, 400 a 600, dostupné od Olin Chemical Company, Brandenburg, Ky., ako PEG 200, PEG 400 a PEG 600.

Mastnými kyselinami sú karboxylové kyseliny odvodené od živočíšneho alebo rastlinného tuku alebo oleja alebo obsiahnuté v živočíšnom alebo rastlinnom tuku alebo oleji. Mastné kyseliny pozostávajú z reťazca alkylových skupín, ktoré obsahujú asi 4 až asi 22 atómov uhlíka (zvyčajne párny počet) a ktoré majú koncovú skupinu karboxylovej kyseliny. Mastné kyseliny môžu byť rovné alebo rozvetvené, nasýtené alebo nenasýtené a dokonca aromatické. Medzi mastné kyseliny, ktoré sa môžu používať podľa predloženého vynálezu, patria, ale bez obmedzenia na ne, kyselina maslová, kyselina dekanová, kyselina undecylénová, kyselina palmitová, kyselina steárová, kyselina palmitolejová, kyselina olejová, kyselina izoolejová, kyselina linolová, kyselina linolénová a fenylstearová kyselina. Mastné kyseliny, ktoré sa používajú v tomto vynáleze, majú s výhodou dlhé alkylové reťazce v rozmedzí od 16 do 22 atómov uhlíka s tým, že výhodným rozmedzím je 18 až 20 atómov uhlíka. Výhodné sú nenasýtené mastné kyseliny, ako je kyselina olejová, linolová a linolénová.

Môžu sa používať tiež zmesi mastných kyselín. Napríklad mastné kyseliny z talového oleja, mastné kyseliny palmitového oleja a mastné kyseliny kokosového oleja, -ake-sú zmesi mastných kyselín použiteľných v predloženom vynáleze. Mastná kyselina talového oleja (TOFA), ktorá je prevažne zmesou kyseliny olejovej (približne 45 % hmotn.), kyseliny linolovej (približne 36 % hmotn.) a ďalších mastných kyselín, je dostupná od Arizona Chemical Company, Panama City, Florida. Iná zmes mastných kyselín sa predáva pod obchodným názvom Century MO-5 spoločností Union Camp Chemical Company, Jaksonville, Florida. Zmes mastných kyselín MO-5 obsahuje asi 46 % hmotn. izoolejovej kyseliny, 37 % hmotn. olejovej kyseliny a 17 % hmotn. nasýtených mastných kyselín, ako je kyselina palmitová a steárová. Zmesi mastných kyselín predstavujú výhodné uskutočnenie podľa vynálezu.

Ako bolo hore uvedené, zreagovaním polyglykolu s mastnou kyselinou sa získa ester mastnej kyseliny s polyglykolom, ktorý sa používa v spôsoboch a prostriedkoch podľa vynálezu. Medzi výhodné estery mastnej kyseliny s polyglykolom patria monoester dietylénglykolu s Century MO-5, zlúčenina a, monoester dietyléngylkolu s Century CD, zlúčenina b, diester PT 250 s mastnými kyselinami talového oleja, zlúčenina c, diester PT 300 s mastnými kyselinami talového oleja, zlúčenina d, monoester PEG 400 s mastnými kyselinami talového oleja, zlúčenina e, a monoester dietylénglykolu s mastnými kyselinami talového oleja, zlúčenina f.

Spôsoby podľa tohto vynálezu môžu tvoriť časť celkového režimu ošetrovania vody. Ester mastnej kyseliny s polyglykolom sa môže používať pri ošetrovaní vody inými chemikáliami, zvlášť biocídmi (napr. algicídmi, fungicídmi, baktericídmi, moluscicídmi, oxidačnými činidlami atd’.), odstraňovačmi škvŕn, zjasňovacími činidlami, vločkovacími činidlami, koagulačnými činidlami alebo inými chemikáliami zvyčajne používanými pri ošetrovaní vody. Ponoriteľné povrchy sa môžu napríklad uviesť do styku s esterom mastnej kyseliny s polyglykolom, ako predbežným ošetrením na inhibovanie prilipnievania baktérií, a umiestniť do vodného systému, ktorý na reguláciu rastu mikroorganizmov používa mikrobicíd. Alebo sa vodný systém, pri ktorom dochádza k silnému biologickému znečisteniu, môže najprv ošetriť príslušným biocídom, aby sa odstránilo existujúce znečistenie. Potom sa môže použiť ester mastnej kyseliny s polyglykolom, ktorý bude zachovávať vodný systém. Alebo sa tiež môže ester mastnej kyseliny s polyglykolom použiť v kombinácii s bocídom na inhibovanie prilipnievania baktérií na povrchoch ponorených do vodného systému, pričom biocíd pôsobí ako regulátor rastu mikroorganizmov vo vodnom systéme. Táto kombinácia zvyčajne umožňuje používať menšie množstvá mikrobicídu.

„Regulovanie rastu mikroorganizmov“ vo vodnom systéme znamená reguláciu príslušného systému do, na alebo pod požadovanú hladinu a po požadovaný čas. To je možné uskutočniť odstránením mikroorganizmov alebo zabránením ich rastu vo vodných systémoch.

Ester mastnej kyseliny spolyglykolom sa môže používať v spôsoboch podľa vynálezu ako pevný alebo kvapalný prostriedok. Predložený vynález sa teda týka prostriedku, ktorý obsahuje ester mastnej kyseliny s polyglykolom. Prostriedok obsahuje aspoň jeden ester mastnej kyseliny s polyglykolom v takom množstve, ktoré je účinné na inhibovanie prilipnievania baktérií na ponoriteľnom povrchu alebo na povrchu ponorenom do vodného systému. Ak sa používa v kombinácii s inou chemikáliou na ošetrovanie vody, ako je biocíd, prostriedok môže obsahovať tiež túto chemikáliu. Ak sa pripravujú ako spoločný prostriedok, ester mastnej kyseliny s polyglykolom a chemikálie na ošetrenie vody by nemali podliehať nepriaznivým interakciám, ktoré by vo vodnom systéme znižovali alebo odstraňovali ich účinnosť. Ak by mohlo prísť k nepriaznivým interakciám, sú výhodné oddelené prostriedky.

Podľa použitia sa prostriedok podľa predloženého vynálezu môže vyrábať v rôznych úpravách známych z oblasti techniky. Napríklad sa prípravok môže vyrábať v kvapalnej forme ako roztok, disperzia, emulzia, suspenzia alebo pasta, disperzia, suspenzia alebo pasta v ne-rozpúšťadle alebo ako roztok rozpustením esteru mastnej kyseliny s polyglykolom v rozpúšťadle alebo v kombinácii rozpúšťadiel. Medzi vhodné rozpúšťadlá patria, ale bez obmedzenia na ne, acetón, glykoly, alkoholy, étery alebo iné vo vode dispergovateľné rozpúšťadlá. Výhodné sú vodné prostriedky.

Prostriedok sa môže vyrábať ako kvapalný koncentrát na riedenie pred jeho zamýšlaným použitím. Na zvýšenie rozpustnosti esteru mastnej kyseliny s polyglykolom alebo iných zložiek v kvapalnom prostriedku alebo systéme, ako je vodný prostriedok alebo systém, sa môžu používať zvyčajné prísady, ako sú povrchovo aktívne činidlá, emulgačné činidlá, dispergačné činidlá a podobné, ako je známe z oblasti techniky. V mnohých prípadoch sa prostriedok podľa vynálezu môže vniesť do roztoku jednoduchým miešaním. Pre príslušné aplikácie, ako sú toaletné vody, sa môžu pridávať tiež farbivá a vône.

Prostriedok podľa predloženého vynálezu sa môže vyrábať tiež v pevnej forme. Napríklad ester mastnej kyseliny s polyglykolom sa môže vyrábať vo forme prášku alebo tablety použitím prostriedkov známych z oblasti techniky. Tablety môžu obsahovať rôzne excipiens známe z oblasti techniky výroby tabliet, ako sú farbivá alebo farbiace činidlá a parfémy alebo vône. Do prostriedku sa môžu zahrnúť tiež iné zložky, známe z oblasti techniky, ako sú plnidlá, väzbové pojivá, klzné činidlá, mastivá alebo činidlá pôsobiace proti prilipnuitiu. Tieto ďalšie sa môžu do tablety zahrnúť preto, aby sa zlepšili vlastnosti tablety a/alebo aby sa zlepšil spôsob výroby tabliet.

Nasledujúce ilustračné príklady sa uvádzajú pre zrozumiteľnejšie opísanie povahy tohto vynálezu. Tomu je však potrebné rozumieť tak, že tento vynález nie je obmedzený na špecifické podmienky alebo podrobnosti uvedené v týchto príkladoch.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Spôsob testovania

Nasledujúci spôsob účinne definuje schopnosť chemickej zlúčeniny inhibovať prilipnievanie baktérií alebo napadať vytvorené existujúce prilipnuté mikroorganizmy na rôznych typoch povrchov. Súhrnne - skonštruovali sa bioreaktory, v ktorých boli na konci bioreaktora upevnené dosky veľkosti približne 2.5 x 7.5 cm (sklenené, polystyrénové alebo kovové). Dolné konce (približne 5 cm) dosiek sa ponorili do bakteriálneho rastového prostredia (pH 7) v bioreaktore, ktorý obsahoval známu koncentráciu testovanej chemikálii. Po naočkovaní známymi bakteriálnymi druhmi sa testované roztoky 3 dni nepretržite miešali. Pokiaľ sa ináč v ďalej uvedených výsledkoch neuvádza, prostredie v bioreaktore sa na konci troch dní zakalilo. Toto zakalenie ukazuje, že baktérie v prostredí proliferovali bez ohľadu na prítomnosť testovanej chemikálie. To taktiež ukazuje, že táto chemikália v testovanej koncentrácii nevykazuje v podstate žiadnu bíocídnu (baktericídnu) účinnosť. Potom sa doštičky odfarbili, aby sa stanovilo množstvo baktérií, ktoré prilipli na povrchoch týchto doštičiek.

Konštrukcia bioreaktorov

Bioreaktory obsahovali 400 ml sklenenú kádinku, na ktorú sa umiestnilo veko (kryt kádinky predstavovala štandardná sklenená Petriho miska s priemerom cm). Pri odstránenom veku sa doštičky z vybratého materiálu na jednom konci potiahli maskovacou páskou a potom sa suspendovali v bioreaktore z vrchnej strany kádinky. To umožňuje, aby sa doštičky ponorili v testovacom prostredí. Typicky boli okolo bioreaktora rovnomerne umiestnené štyri doštičky (opakovanie). Vyhodnotenia uvedené nižšie sú priemerom týchto štyroch opakovaní. Na dno jednotky sa umiestni magnetické miešadlo, na kádinku sa položí veko a bioreaktor sa ošetrí v autokláve. Ako doštičky sa používali dva rôzne typy materiálov, polystyrén (polystyr.) ako hydrofóbny povrch a sklo ako hydrofilný povrch.

Bakteriálne rastové médium

Kvapalné médium, ktoré sa používa v bioreaktoroch, bolo už prv opísané Delaquisom a spol.: Detachment of Pseudomonas fluorescences from Biofilms on Glass Surfaces in Response to Nutrient Stress, Microbial Ecology 1989, 18, 199 až 210.

Zloženie tohto média bolo:

glukóza	1.0g
K2HPO4	5.2 g
KH₂PO₄	2-7 g
NaCl	2.0 g
NH₄CI	1.0g
MgSO₄.7 H₂O	0.12 g
stopové prvky	1.0 ml
deionizovaná voda	1.01
Roztok so stopovými prvkami:
CaCI₂	1.5g
FeSO₄.7 H₂O	1.0 g
MnSO₄.2 H₂O	0.35 g
NaMoO₄	0.5 g
deionizovaná voda	1.01

Médium sa spracuje v autokláve. Potom sa nechá ochladiť. Ak sa v autoklavovanom médiu vytvorí usadenina, médium sa pred použitím resuspenduje pretrepaním.

Príprava bakteriálneho inokula

Baktérie rodu Bacillus, Flavobacterium a Pseudomonas sa izolujú z usadenín slizu papierenského mlyna a udržujú sa v kontinuálnej kultúre. Testované organizmy sa oddelene nanesú na dosku agaru a inkubujú sa 24 hodín pri 30 °C. Sterilnou bavlnenou tkaninou (smotkom) sa časti kolónií odstránia a suspendujú sa v sterilnej vode. Suspenzie sa veľmi dobre premiešajú a potom sa upravia na optickú hustotu 0.858 (Bacillus), 0.625 (Flavobacterium) a 0.775 (Pseudomonas) pri 686 nm.

Príprava biofilmu/chemické testovanie

Do štyroch oddelených bioreaktorov sa vloží 200 ml hore pripraveného sterilného média. Zlúčeniny, ktoré sa majú vyhodnocovať ako biodispergačné činidlá, sa najprv pripravia ako zásobný roztok (40 mg/2 ml) použitím buď vody alebo zmesi acetónu s metanolom (ac/MeOH; 9:1) ako rozpúšťadla. Do bioreaktora sa za primeraného neustáleho magnetického miešania pridá 1.0 ml podiel zásobného roztoku. Tak sa dosiahne začiatočná koncentrácia testovanej zlúčeniny 100 ppm. Jeden bioreaktor (kontrola) neobsahoval žiadnu testovanú zlúčeninu. Potom sa do každého bioreaktora pridali podiely (0.5 ml) každej z troch bakteriálnych suspenzií. Bioreaktory sa potom tri dni neustále miešali, aby sa umožnilo zvýšenie populácie baktérií a ukladanie buniek na povrchy doštičiek.

Vyhodnotenie výsledkov

Hore opísaným postupom sa hodnotili zlúčeniny: monoester dietylénglykolu s Century MO-5, zlúčenina a, monoester dietylénglykolu s Century CD, zlúčenina b, diester PT 250 s mastnými kyselinami talového oleja, zlúčenina c, diester PT 3000 s mastnými kyselinami talového oleja, zlúčenina d, monoester PEG 400 s mastnými kyselinami talového oleja, zlúčenina e, a monoester dietylénglykolu s mastnými kyselinami talového oleja, zlúčenina f.

Po skončení testu sa doštičky z bioreaktorov odobrali a umiestnili do zvislej polohy tak, aby sa umožnilo sušenie vzduchom. Stupeň prilipnievania baktérií na testovanom povrchu sa potom vyhodnotil vyfarbovaním. Doštičky sa krátko oškvrkli, aby sa bunky fixovali na povrch. Potom sa preniesli na dve minúty do nádoby s kryštálovou violeťou „Gram Crystal Violeť“ (Difco Laboratories, Detroit, Mi.). Doštičky sa mierne opláchli pod tečúcou vodovodnou vodou a potom sa starostlivo blotovali. Stupeň prilipnutia baktérií sa potom stanovil vizuálnym pozorovaním a subjektívnym hodnotením každej doštičky. Intenzita farby je priamoúmerná množstvu prilipnutých baktérií. Používa sa nasledujúce hodnotenie biofilmu:

= v podstate žiadne = nepatrné = mierne = stredné = silné

Chemické ošetrenie sa vyhodnocovalo vzhľadom ku kontrole, ktorá mala typicky priemerné hodnotenie štyroch doštičiek z bioreaktora v rozmedzí 3 až 4. Zlúčeniny, ktoré mali priemerné hodnotenie v rozmedzí od 0 do 2, sa považovali za účinné na predchádzanie prilipnievania baktérií na ponorených doštičkách. Výsledky sú uvedené v nasledujúcej tabuľke:

Zlúčenina	Rozpúšťadlo	Kone. (Ppm)	MIC¹	Doštičky	Hodnotenie
a	ac/MeOH	100	>500	sklo	3
	ac/MeOH	100		polystyr.	0.7
b	ac/MeOH	100	>500	sklo	2
c	ac/MeOH	100	>500	sklo	2
d	ac/MeOH	100	>500	sklo	1
e	ac/MeOH	100	>100	sklo	1
f	voda	100	>100	sklo	2

minimálna inhibičná koncentrácia (MIC) pre každú zlúčeninu na baktérii E. Aerogenes s použitím 18 h testu základných solí ako pri pH 6 tak pri pH 8

I keď boli opísané príslušné uskutočnenia podľa vynálezu, je tomu ovšem treba rozumieť tak, že vynález nie je týmito uskutočneniami obmedzený. Môžu existovať ďalšie modifikácie. Pripojené nároky sú myslené tak, aby pokryli akékoľvek tieto modifikácie, ktoré spadajú do skutočného ducha a rozsahu tohto vynálezu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY t

1. Spôsob inhibovania prilipnievania baktérií na ponoriteľnom povrchu, v y - z načujúci sa tým, že zahrňuje stupeň uvedenia ponoriteľného povrchu do styku s esterom mastnej kyseliny s polyglykolom v takom množstve, ktoré je účinné na inhibovanie prilipnievania baktérií na ponoriteľnom povrchu.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ester mastnej kyseliny s polyglykolom znamená monoester dietylénglykolu s Century MO-5, monoester dietylénglykolu s Century CD, diester PT 250 s mastnými kyselinami talového oleja, diester PT 3000 s mastnými kyselinami talového oleja, monoester PEG 400 s mastnými kyselinami talového oleja, monoester dietylénglykolu s mastnými kyselinami talového oleja alebo ich zmes a ponoriteľný povrch znamená trup lodi, trup člnu, morskú stavbu, povrch zuba, povrch lekárskeho implantantu alebo povrch vodného systému.
3. Spôsob regulácie biologického znečistenia vodného systému, v y z n a - č ujúci sa tým, že zahrňuje stupeň pridania k tomuto vodnému systému esteru mastnej kyseliny s polyglykolom v takom množstve, ktoré je účinné na inhibíciu prilipnievania baktérií na povrchu ponorenom vo vodnom systéme.
4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ester mastnej kyseliny s polyglykolom znamená monoester dietylénglykolu s Century MO-5, monoester dietylénglykolu s Century CD, diester PT 250 s mastnými kyselinami talového oleja, diester PT 3000 s mastnými kyselinami talového oleja, monoester PEG 400 s mastnými kyselinami talového oleja alebo monoester dietylénglykolu s mastnými kyselinami talového oleja alebo ich zmes a účinné množstvo esteru mastnej kyseliny s polyglykolom je v rozmedzí od 10 ppm do 500 ppm.
5. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že vodný systém znamená priemyselný vodný systém, ktorý je vybraný z chladiaceho vodného systému, kvapalného systému používaného pri opracovaní kovov, vodného systému pri výrobe papiera a vodného systému pri výrobe textilu.
6. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že vodný systém znamená rekreačný vodný systém, ktorý je vybraný z plavárenského bazénu, fontány, okrasného rybníka, okrasného bazénu a okrasného toku.
7. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že vodný systém znamená sanitárny vodný systém, ktorý je vybraný z toaletného vodného systému, cisternového vodného systému, septického vodného systému a systému na ošetrovanie kalov.
8. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že ďalej obsahuje stupeň, v ktorom sa k vodnému systému pridá účinné množstvo biocídu na reguláciu rastu mikroorganizmu v tomto vodnom systéme.
9. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že vodný systém je vybraný z priemyselného vodného systému, rekreačného vodného systému a sanitárneho vodného systému.
10. Prostriedok na reguláciu biologického znečistenia vo vodnom systéme, vyznačujúci sa tým, že obsahuje také množstvo aspoň jedného esteru mastnej kyseliny s polyglykolom, ktoré je účinné na inhibovanie prilipnievania baktérií na ponoriteľnom povrchu alebo povrchu ponorenom vo vodnom systéme.
11. Prostriedok podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že ester mastnej kyseliny s polyglykolom znamená monoester dietylénglykokolu s Century MO-5, monoester dietylénglykolu s Century CD, diester PT 250 s mastnými kyselinami talového oleja, diester PT 3000 s mastnými kyselinami talového oleja, monoester PEG 400 s mastnými kyselinami talového oleja alebo monoester dietylénglykolu s mastnými kyselinami talového oleja alebo ich zmes.
12. . Prostriedok podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že ďalej obsahuje biocíd v množstve, ktoré je účinné na reguláciu rastu mikroorganizmu vo vodnom systéme.