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MX2010014300A - Metodo de monitoreo de depositos microbiologicos. - Google Patents

Metodo de monitoreo de depositos microbiologicos.

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MX2010014300A
MX2010014300A MX2010014300A MX2010014300A MX2010014300A MX 2010014300 A MX2010014300 A MX 2010014300A MX 2010014300 A MX2010014300 A MX 2010014300A MX 2010014300 A MX2010014300 A MX 2010014300A MX 2010014300 A MX2010014300 A MX 2010014300A
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qcm
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microbiological
aqueous medium
deposits
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MX2010014300A
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Sergey M Shevchenko
Michael J Murcia
Patrick J Macuch
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Nalco Co
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Abstract

Se describe un método para monitorear uno o más depósitos que incluyen depósitos microbiológicos sobre una superficie sumergida en un medio acuoso de un procedimiento. El método comprende: (a) proporcionar QCM que está en contacto con un medio acuoso, en donde el QCM tiene una superficie lateral superior que hace contacto con el medio acuoso y una segunda superficie lateral inferior aislada del medio acuoso; (b) proporcionar una composición que es selectiva para uno o más tipos de depósitos, que incluyen depósitos microbiológicos sin el uso de un antígeno o un anticuerpo; (c) aplicar la composición al lado superior de la superficie QCM; (d) medir la tasa de deposición de los depósitos desde el medio acuoso sobre el lado superior de la superficie QCM; y (e) opcionalmente tomar acción correctiva para cambiar uno o más parámetros de procedimiento, o la química aplicada al procedimiento, o una combinación de los mismos, para obtener un resultado deseado con respecto a la deposición microbiológica.

Description

METODO DE MONITOREO DE DEPOSITOS MICROBIOLOGICOS ¦¦ CAMPO DE LA INVENCION La invención se relaciona con un método para monitoreo de uno o más depósitos que incluyen depósitos microbiológicos, de manera especifica pero no exclusiva dirigidos a aplicaciones de pulpa y papel.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION La deposición de materiales microbiológicos en una corriente acuosa con frecuencia es problemática para un funcionamiento adecuado de un procedimiento que contiene la corriente acuosa. Se han desplegado diversas técnicas para medir deposición orgánica e inorgánica en procedimientos de elaboración de papel, pero estas técnicas con frecuencia carecen de la selectividad necesaria para diferenciar un depósito biológico de un depósito general orgánico/inorgánico tal como alquitrán o adherencias. Como un resultado de esta falta de sensibilidad, los procedimientos actuales no tienen la sensibilidad para captar el ambiente de deposición de procedimientos dinámicos tales como procedimientos de elaboración de papel. Por lo tanto se necesita un método mejorado de monitoreo de depósitos en el ámbito de control de deposición de corriente de procedimiento.
DESCRIPCION BREVE DE LA INVENCION La presente invención proporciona un método para monitorear de uno o más depósitos que incluyen depósitos microbiológicos sobre una superficie sumergida en un medio acuoso, que comprende: (a) proporcionar un QCM que está en contacto con un medio acuoso, en donde el QCM tiene una superficie del lado superior en contacto con el medio acuoso y una segunda superficie lateral inferior aislada del medio acuoso; (b) proporcionar una composición que es selectiva para uno o más tipos de depósitos, que incluyen depósitos microbiológicos sin el uso de un antigeno o un anticuerpo; (c) aplicar la composición al lado superior de la superficie de QCM; (d) medir la tasa de deposición de los depósitos a partir del medio acuoso sobre el lado superior de la superficie QCM; y (e) opcionalmente tomar una acción correctiva para cambiar uno o más parámetros de procedimiento, o la química aplicada al procedimiento, o una combinación de los mismos, para obtener un resultado deseado con respecto a la deposición microbiológica.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Definiciones ün "procedimiento de elaboración de papel" significa un método para elaborar cualquier clase de productos de papel (por ejemplo papel, papel de seda, cartón, etc.), a partir de pulpa, que comprende conformar un suministro de elaboración de papel celulósico acuoso, drenar el suministro para formar una lámina y secar la lámina. Las etapas de conformación del suministro de elaboración de papel, drenado y secado se pueden llevar a cabo de una manera convencional conocida generalmente por los expertos en el ámbito. El procedimiento de elaboración de papel también puede incluir una etapa de elaboración de pulpa y/o una etapa de blanqueado. El suministro de elaboración de papel puede incluir pulpa reciclada.
"QCM" significa microequilibrio cristalino de cuarzo. Un microequilibrio cristalino de cuarzo es una herramienta analítica. Como un ejemplo, una descripción de un microequilibrio cristalino de cuarzo se encuentra en el texto de la patente de E.U.A. número 5201215 la cual se incorpora en la presente como referencia. En general, un microequilibrio cristalino de cuarzo tiene un cristal que resuena a una frecuencia la cual es reducida por masa que se deposita. La reducción en la frecuencia se convierte a una medición que caracteriza la deposición, por ejemplo la cantidad de la deposición.
Modalidades Preferidas Como se establece en lo anterior, la presente invención proporciona un método para monitorear uno o más depósitos que incluyen depósitos microbiológicos sobre una superficie sumergida en un medio acuoso de un procedimiento.
La metodología de la presente invención se puede aplicar a diversos tipos de procedimientos.
En una modalidad, el procedimiento es un procedimiento de elaboración de papel.
En otra modalidad, el medio acuoso de un procedimiento contiene suspensión de pulpa y/o aguas de cualquier etapa de un procedimiento de elaboración de papel.
La metodología de la presente invención requiere suministrar una composición que sea selectiva para uno o más tipos de depósitos, que incluyen depósitos microbiológicos sin el uso de un antigeno o un anticuerpo; y aplicar la composición al lado superior de la superficie del QCM.
La aplicación de la composición al QCM se puede llevar a cabo por diversos mecanismos que se pueden apreciar por una persona habitualmente experta en el ámbito. Por ejemplo, la composición, es decir, una composición basada en polímero, se puede, aplicar a la superficie de QCM por una técnica de recubrimiento por centrifugación o por un aparato que facilite la aplicación de la composición a la superficie de QCM. También se puede aplicar por un método simplificado tal como goteo de una composición, solución de una altura, la cual proporciona una distribución relativamente uniforme de la solución sobre la superficie de cristal.
La composición aplicada a la superficie del QCM contiene uno o más tipos de composiciones. Por ejemplo se aplican nutrientes, biocidas y diversos tipos de polímeros al lado superior de la superficie QCM.
En una modalidad, la composición contiene uno o más nutrientes y/o biocidas.
En otra modalidad, la composición contiene nutrientes que se seleccionan del grupo que consiste de: metabolitos de biosintesis; carbohidratos; polisacáridos; aminas; ácidos orgánicos; alcoholes; nitrógeno inorgánico, azufre, potasio, sodio, calcio, magnesio, fósforo, hierro, cobre y/o compuestos de manganeso; y una combinación de los mismos .
En otra modalidad, la composición contiene uno o más elementos para promover y/o suprimir el crecimiento microbiológico de uno o más microorganismos que se depositan desde el medio acuoso o que crecen en el lado superior de la superficie de QCM.
En otra modalidad, la composición que se aplica a la superficie de QCM contiene por lo menos una de las siguientes composiciones: biocidas basados en halógeno; hipocloritos; hipobromitos ; cloroaminas; bromoaminas; clorosulfamatos; bromosulfamatos; aldehidos; parabenos; compuestos de ácido aniónico; diaminas; metales; compuestos de amonio cuaternario; clorohexadina; colorantes; alcoholes; fenoles; cresoles; ácidos orgánicos y ésteres.
En otra modalidad, la composición aplicada a la superficie de QCM contiene uno o más componentes que suprimen la tasa de crecimiento de una o más bacterias y en donde los componentes se seleccionan de por lo menos una de las siguientes sustancias químicas: biocidas; tensioactivos, polímeros, ácidos orgánicos y una combinación de los mismos.
En otra modalidad, la composición aplicada a la superficie de QCM promueve el crecimiento de uno o más microorganismos, y en donde la composición se selecciona del grupo que consiste de: sales de hierro para bacterias filamentosas; ácido láctico y/o sulfato para bacterias reductoras de sulfato y almidón y celulosa para especies comunes en incrustaciones en la máquina de papel. Una persona habitualmente experta en la técnica tendrá conocimiento de las especies comunes en las incrustaciones en las máquinas de papel.
En una modalidad adicional, los microorganismos son mixobacterias .
En una modalidad adicional, las bacterias filamentosas se seleccionan del grupo que consiste de: Sphaerotillus; Crenothrlx; Leptothrix; Gallionella; Herpetosiphon; y Haliscomenobacter.
En otra modalidad, la composición comprende uno o más polímeros de recubrimiento.
En otra modalidad, los polímeros de recubrimiento son resinas epóxicas curadas que contienen una o más resinas epóxicas y uno o más agentes de curado. El curado se puede obtener al mantener la superficie recubierta bajo condiciones ambientales durante cierto tiempo o puede ser acelerada fotoquímica o térmicamente.
En otra modalidad, las resinas epóxicas se derivan de epiclorohidrina y bisfenol A; y resina que contienen estructuras principales aromáticas, alifáticas, cicloalifáticas, heterocíclicas y una combinación de las mismas .
En otra modalidad, las resinas epóxicas curadas se seleccionan del grupo que consiste de: resina epóxica de cresol-novolaca; una resina epóxica de fenol y novolaca; una resina epóxica de bisfenol F; una resina derivada de fenol polinuclear-glicidiléter; una resina derivada de tetraglicidilmetilendianilina; una resina derivada de triglicidil-p-aminofenol; resinas derivadas de triazina y una resina epóxica de hidantoina.
En otra modalidad, las resinas epóxicas curadas se preparan con un agente de curado que se selecciona del grupo que consiste de: poliaminas alifáticas de cadena corta; poliaminas de cadena corta oxialquiladas; aductos de poliamina de cadena larga; poliaminas aromáticas; poliaminoamidas; politioles y una combinación de los mismos.
En otra modalidad, el recubrimiento se deriva de una o más resinas epóxicas que son resinas epóxicas curables por calor o por radiación ÜV.
En otra modalidad, los polímeros de recubrimiento contienen caucho de silicona.
En otra modalidad, el caucho de silicona es caucho que vulcaniza a temperatura ambiente.
En otra modalidad, los polimeros de recubrimiento están constituidos de un componente químico de pulpa.
En otra modalidad, el componente químico de pulpa se selecciona del grupo que consiste de: almidón, lignina, celulosa, hemicelulosa, almidón modificado químicamente, lignina, celulosa, hemicelulosa y combinaciones de los mismos .
Opcionalmente, la metodología proporciona la toma de una acción correctiva para cambiar uno o más parámetros de procedimiento, o las sustancias químicas aplicadas al procedimiento o una combinación de los mismos para obtener el resultado deseado respecto a la deposición microbiológica .
Se pueden utilizar diversos aparatos y algoritmos para facilitar el monitoreo de deposición.
En una modalidad, el monitoreo se realiza mediante la utilización de un arreglo/pluralidad de sensores con uno o más recubrimientos para incrementar o evitar la deposición de contaminantes específicos, opcionalmente en donde el monitoreo es un procedimiento de monitoreo en línea.
En una modalidad, el arreglo de sensores incluye un recubrimiento que contiene uno para monitoreo orgánico (no específico para un tipo de especie orgánica) ; un recubrimiento que contiene un nutriente para mejoramiento microbiológico y un recubrimiento que contiene un biocida para supresión de crecimiento microbiológico.
Mediante el uso de diversos tipos de sensores y aplicando diversos tipos de recubrimientos, una persona habitualmente experta en el ámbito puede crear uno o más procedimientos para diferenciar diversos tipos de depósitos; por ejemplo, se pueden medir diversos tipos de depósitos microbiológicos al suministrar los medios suficientes para supresión o expresión de diversos tipos de depósitos microbiológicos qué están en el sistema de elaboración de papel. Además, se pueden crear uno o más procedimientos para diferenciar depósitos no biológicos de depósitos biológicos, por ejemplo depósitos inorgánicos de diferentes tipos de bacterias .
Utilizando una pluralidad de sensores, que incluye sensores de QCM, se puede facilitar la diferenciación que podria llevar a cabo una persona habitualmente experta en el ámbito.
Adicionalmente, la diferenciación incluye la búsqueda en la distinción · entre especies biológicas, orgánicas e inorgánicas a diversos niveles de escala o incrustación tal como nivel micro/macro/nano, por ejemplo macroad erencias versus microadherencias .
En una modalidad, el arreglo de sensores incluye una composición que contiene uno para monitoreo orgánico; una composición que contiene un nutriente para mejoramiento microbiológico; y .una composición que contiene un biocida para supresión de crecimiento microbiológico.
En otra modalidad, el control microbiológico de 5 circuito cerrado se basa en información de por lo menos uno de los sensores, de acuerdo con un algoritmo desarrollado para control microbiológico; opcionalmente en donde el control incluye regular el suministro de sustancias químicas que inhiben el crecimiento microbiológico. Una persona 0 habitualmente experta en el ámbito será capaz de desarrollar un algoritmo de interés de manera que se implemente el procedimiento deseado para el procedimiento de interés. Se _^ puede programar un 'controlador con el algoritmo (por ejemplo, un controlador lógico de programa, en donde el controlador 5 procese el algoritmo ya sea para presentación vía un medio de un curso de acción que se va a tomar/o datos para un procesador del procedimiento para analizar y responder al mismo, o el controlador puede señalizar vía un medio que contiene las maneras de alterar la acción tomada en el 0 procedimiento, por ejemplo una estrategia de alimentación.
El siguiente ejemplo es un ejemplo predictivo.
EJEMPLO En un experimento de ejemplo utilizando un método ~^ de detección novedoso, una suspensión que fluye que contiene contaminantes orgánicos naturales y sintéticos tales como alquitrán y adherencias, asi como una diversidad de cepas bacterianas se hace pasar sobre un arreglo de sensores de QCM. Los depósitos de alquitrán, adherencias, biopelicula voluminosa y bacterias se monitorean utilizando recubrimientos adecuados específicos sobre la superficie de los sensores de QCM. Utilizando un arreglo de sensores con recubrimientos para incrementar o evitar la deposición de contaminantes específicos, se diferencian los depósitos lo que permite el monitoreo en tiempo real del sistema.

Claims (20)

REIVINDICACIONES
1. Un método para monitorear uno o más depósitos que incluyen depósitos microbiológicos sobre una superficie sumergida en un medio acuoso de un procedimiento, caracterizado porque comprende: a. proporcionar un QCM que está en contacto con un medio acuoso, en donde el QCM tiene una superficie lateral superior en contacto con el medio acuoso y una segunda superficie lateral inferior aislada del medio acuoso; b. proporcionar una composición que es selectiva para uno o más tipos de depósitos, que incluyen depósitos microbiológicos sin el uso de un antigeno o un anticuerpo; c. aplicar la composición al lado superior de la superficie de QCM; d. medir la velocidad de deposición de los depósitos desde el medio acuoso en el lado superior de la superficie QCM; y (e) opcionalmente tomar una acción correctiva para ^ cambiar uno o más parámetros de procedimiento, o las sustancias químicas aplicadas al procedimiento, o una combinación de los mismos, para obtener un resultado deseado con respecto a la deposición microbiológica.
2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el procedimiento es un procedimiento de elaboración de papel.
3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el medio acuoso es una suspensión de pulpa y/o aguas en cualquier etapa de un 5 procedimiento de elaboración de papel.
4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición contiene uno o más nutrientes y/o biocidas.
5. El método de conformidad con la 0 reivindicación 4, caracterizado porque los nutrientes se seleccionan del grupo que consiste de: metabolitos de _ biosintesis; carbohidratos ; polisacáridos; aminas; ácidos orgánicos; alcoholes; nitrógeno inorgánico, azufre, potasio, sodio, calcio, magnesio, fósforo, hierro, cobre, compuestos 5 de manganeso y una combinación de los mismos.
6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición contiene uno o más elementos para promover y/o suprimir el crecimiento microbiológico de uno o más microorganismos que 0 se depositan desde el medio acuoso o que crecen en el lado superior de la superficie de QCM.
7. El método de conformidad con la ~^ reivindicación 6, caracterizado porque la composición que se aplica a la superficie de QCM contiene por lo menos una de las siguientes composiciones: biocidas basados en halógeno; hipocloritos; hipobromitos; cloroaminas; bromoaminas; clorosulfamatos; bromosulfamatos; aldehidos; parabenos; compuestos de ácido aniónico; diaminas; metales; compuestos de amonio cuaternario; clorohexadina; colorantes; alcoholes; ^ fenoles; cresoles; ácidos orgánicos y ésteres.
8. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la composición aplicada a la superficie de QCM contiene, uno o más componentes que suprimen la velocidad de crecimiento de una o más bacterias y en donde los componentes se seleccionan de por lo menos una de las siguientes sustancias químicas: biocidas; tensioactivos, polímeros, ácidos orgánicos y una combinación de los mismos.
9. El método de conformidad con la ^ reivindicación 6, 1 caracterizado porque la composición aplicada a la superficie del QCM promueve el crecimiento de uno o más microorganismos y en donde la composición se selecciona del grupo que consiste de: sales de hierro para bacterias filamentosas; ácido láctico y/o sulfato para bacterias reductoras de sulfato y almidón y celulosa para especies comunes en incrustaciones en la máquina de papel.
10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque las bacterias filamentosas se seleccionan del grupo que consiste de: Sphaerotillus, Crenothrix, Leptothrix y Gallionella .
11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición comprende además uno o más polímeros de recubrimiento.
12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los polímeros de recubrimiento son resinas epóxicas curadas que contienen una o más resinas epóxicas y uno o más agentes de curado.
13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque las resinas epóxicas se derivan de epiclorohidrina y bisfenol A; y resinas que contienen estructuras principales aromáticas, alifáticas, cicloalifáticas, heterocíclicas y una combinación de las mismas .
14. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque las resinas epóxicas curadas se seleccionan del grupo que consiste de: resina epóxica de cresol-n Iovolaca; una resina epóxica de fenol y novolaca; una resina epóxica de bisfenol F; una resina derivada de fenol polinuclear-glicidiléter; una resina derivada de tetraglicidilmetilendianilina; una resina derivada de triglicidil-p-aminofenol; resinas derivadas de triazina y una resina epóxica de hidantoína.
15. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque las resinas · epóxicas curadas se preparan con un agente de curado que se selecciona del grupo que consiste de: poliaminas alifáticas de cadena corta; poliaminas de cadena corta oxialquiladas; aductos de poliamina de cadena larga; poliaminas aromáticas; poliaminoamidas; politioles y una combinación de los mismos.
16. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los polímeros de recubrimiento contienen caucho de silicona.
17. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el caucho de silicona es un caucho que vulcaniza a temperatura ambiente.
18. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los polímeros de recubrimiento están comprendidos de un componente químico de pulpa, opcionalmente en donde el componente químico de pulpa se selecciona del grupo que consiste de: almidón; lignina; celulosa; hemicelulosa; almidón modificado químicamente; lignina; celulosa; hemicelulosa y combinaciones de los mismos .
19. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el monitoreo se realiza utilizando un arreglo de sensores con las composiciones, en donde la composición aplicada al lado superior de la superficie de QCM incrementa o evita la deposición de contaminantes específicos, opcionalmente en donde el monitoreo es un procedimiento de monitoreo en línea, opcionalmente en donde el arreglo de sensores incluye una composición que contiene uno para monitoreo orgánico; una composición que contiene un nutriente para mejoramiento microbiológico y una composición que contiene un biocida para supresión de crecimiento microbiológico.
20. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el control microbiológico de circuito cerrado se basa en información de por lo menos uno de los sensores, de acuerdo con un algoritmo desarrollado para control microbiológico; opcionalmente en donde el control incluye regular la alimentación de sustancias químicas que inhiben el crecimiento microbiológico .
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