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水性颜料的微生物降解

文章来源:http://www.bitechem.com 发布时间:2019-08-10 11:57 浏览次数:
水性颜料对微生物的侵蚀非常敏感。一般情况下,所有的有机颜料都可以被各种各样的细菌所利用,成为细菌的碳氮来源。在所有的颜料测试中,黄色颜料会因为有机成分最容易发生微生物降解。在整个连续的过程中,细菌是最开始的入侵者,然后真菌开始生长,导致颜料浆损坏。由于降解的低分子量化合物和硫化物的产生,颜料会有难闻气味;而且由于细菌引起的沉淀反应,导致产品变色以及粘度增加。
细菌降解可在两个主要阶段产生,最终导致真菌生长。在第一阶段,水性细菌或与颜料有关细菌发挥了主要作用。主要由假单胞菌、变形杆菌、肠杆菌和柠檬酸杆菌为代表的这组细菌起主要降解作用。有一种假说认为这些细菌可以分泌外源酶,分解颜料和其它组分(如卵磷脂和表面活性剂分子),并发生发酵反应而生成气体,发出臭味,并使pH值降低。在颜料损坏的第二阶段,细菌(如葡萄球菌)利用新陈代谢的副产品,并且通过卵磷脂上的分泌卵磷脂酶形成沉淀反应,这会导致不可逆粘度的增加以及刺鼻性气味产生。为了避免颜料浆发生降解,必须要做到以下防护措施。
原材料微生物负荷检查
全球许多卫生审计发现颜料粉末已被革兰氏阳性菌和一些革兰氏阴性菌污染。发现最易受到污染的是黄色和绿色颜料。同时发现水也会被污染,水也是首要污染源和降解物的最佳来源。如果最终产品的污染源是产生卵磷脂的细菌,虽然卵磷脂本身不会增加任何污染,但是它对粘度产生重要影响。水也被认为是污染源。最常见的革兰氏阴性菌,是最终产品被污染的首要降解源。同时这些细菌还能抑制普通的杀菌剂。
设备卫生
设备清洗不当也会使颜料浆中的污染物增多。如果储存时间过长,所贮存的水,甚至RO(反渗透)水也有产生微生物的可能性。当用这样的水清洗预混罐或储罐时,最终也会增加产品的污染。更好的卫生措施可以改善产品的耐生物降解性,可以使耐降解性提高20%~30%。
成品前的存储
许多颜料生产商在成品前会贮存半成品。这也为细菌的繁殖提供了机会,实际上细菌的量要比估计值高——这也为测定细菌的正确浓度带来了挑战。
产品中不合适的杀菌剂
颜料降解是由微生物分泌的酶的作用而产生的。因此,检查最终产品的酶活性变得至关重要。一旦在生产过程中卵磷脂非常活跃,就会加快沉淀反应,形成级联反应,这是既不能避免又不可逆转的过程。常用防腐剂(如CMIT/MIT)对膜系统有效,通过与硫醇基反应抑制细胞分裂,在酶(如卵磷脂)中的效果还不太清楚。按所允许剂量添加那些只释放甲醛的防腐剂,效果也不明显。最好的补救方法是使用一种具有酶失活活性和杀菌活性的防腐剂。
测试准则
在含有所测试杀菌剂而且受污染的颜料浆进行效能测试前,人们必须确保被污染的材料(废品或水)含有所有类型的细菌,在产品遭受连续的破坏过程中这些细菌担任着不同的纽带作用。通常,变质材料和重度污染水仅仅在第二阶段的细菌破坏中起作用,因此证明它们对粘度增大和污染没有绝对的影响。这将得不到被测试防腐剂的实际效果和剂量估值。
结语
对于黄色颜料,发现CTAC(十六烷基三甲基氯化铵)在最低剂量下(0.1%或更少)非常有效,因为它们只对甲醛类杀菌剂不起作用。它们能够让粘度增强的卵磷脂酶失去活性,并抑制细菌的生长。DBNPA(2,2-二溴-3-氰基丙酰胺)也与酶反应,可以杀死99.9%的细菌,但其降解速度非常快,这意味着它在体系中停留的时间不会太长(超过48小时),在它降解之后,生长的微生物也会快速返回到体系中。良好的杀菌剂、更好的卫生以及正确的测试准则将为水性颜料带来预期的保质期。
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