Способ обработки перекисных растворов

Способ обработки перекисных растворов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к многостадийному способу обработки перекисных растворов для повторного использования или утилизации.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ

Перекисные соединения используют в качестве обеззараживающих агентов, отбеливающих агентов или окисляющих агентов в различных областях, включая применение при получении пищевых продуктов и напитков для обеззараживания поверхностей пищевых продуктов, применение для обеззараживания упаковки для пищевых продуктов, применение для обработки очистка на месте, применение для обеззараживания воды, используемой при производстве пищевых продуктов, применение для обеззараживания поверхностей, находящихся в контакте с пищевым продуктом и аналогичное им. Использованные перекисные растворы должны быть либо использованы повторно, либо утилизированы. В случае, когда перекисный раствор утилизируют, остаточную концентрацию перекиси необходимо уменьшить для того, чтобы перекисный раствор был совместим с биологическими способами очистки сточных вод. В случае, когда остаточная концентрация перекиси слишком высокая, перекисные соединения могут ингибировать или убивать полезные микроорганизмы, используемые в биологических способах очистки сточных вод. Следовательно, настоящее изобретение решает эту проблему.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

Неожиданно было обнаружено, что введение выбранных агентов как часть многостадийного способа снижает уровни перекисных соединений в перекисных растворах без существенного повышения уровней общих растворенных сухих веществ, позволяя повторно использовать обработанные растворы или безопасно утилизировать при использовании биологических способов очистки сточных вод.

В первом аспекте настоящее изобретение относится к способу обработки перекисного раствора, содержащего перкислоту и перекись водорода. В способе собирают перекисный раствор, добавляют фермент и затем добавляют восстановитель. Фермент и восстановитель разрушают перекисные соединения в растворе при соотношении, где по меньшей мере на 0,1 часть перекисных соединений, разрушенных ферментом, приходится 1 часть перекисных соединений, разрушенных восстановителем. Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «перекисные соединения» относится к перекиси водорода и перкислотам.

Во втором аспекте настоящее изобретение относится к способу обработки перекисного раствора, содержащего перкислоту, перекись водорода и карбоновую кислоту. В способе собирают перекисный раствор, добавляют фермент и затем добавляют восстановитель. Фермент и восстановитель разрушают перекисные соединения в растворе в соотношении, где по меньшей мере на 0,1 часть перекисных соединений, разрушенных ферментом, приходится 1 часть перекисных соединений, разрушенных восстановителем.

В третьем аспекте настоящее изобретение относится к способу обработки перекисного раствора, содержащего перекись водорода. В способе собирают перекисный раствор, добавляют фермент и затем добавляют восстановитель. Фермент и восстановитель разрушают перекисные соединения в растворе в соотношении, где по меньшей мере на 0,1 часть перекисных соединений, разрушенных ферментом, приходится 1 часть перекисных соединений, разрушенных восстановителем.

В четвертом аспекте настоящее изобретение относится к способу обработки перекисного раствора. В способе фермент добавляют в перекисный раствор перед или во время процесса обеззараживания, отбеливания или окисления. После того как заканчивается процесс обеззараживания, отбеливания или окисления, в перекисный раствор добавляют восстановитель. Фермент и восстановитель разрушают перекисные соединения в растворе в соотношении, где по меньшей мере на 0,1 часть перекисных соединений, разрушенных ферментом, приходится 1 часть перекисных соединений, разрушенных восстановителем.

Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения будут более ясны из приведенного ниже описания и примеров.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Фигура 1 - график, показывающий разрушение перекиси ферментом через десять минут при температуре 25ºC.

Фигура 2 - график, показывающий разрушение перекисного соединения восстановителем через тридцать минут при температуре 25ºC.

Фигура 3 - график, показывающий разрушение перекиси водорода ферментом как функцию времени при температуре 25ºC.

Фигура 4 - график, показывающий разрушение перекиси водорода ферментом как функцию температуры.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее изобретение относится к способам обработки перекисных растворов для повторного использования или утилизации.

Перекисные растворы наносят на различные поверхности для обеззараживания поверхности, отбеливания поверхности или для функционирования в качестве окислительного агента на поверхности. Обеззараживание может относиться к способу, снижающему физическое, химическое или биологическое загрязнение. Примеры поверхностей включают поверхности окружающей среды, такие как стены, полы и сточные трубы, технологическое оборудование, упаковка для пищевых продуктов, поверхности, контактирующие с пищевыми продуктами, поверхности полуфабрикатов или готовых к потреблению пищевых продуктов, таких как цельное мясо и мясная нарезка, мясные туши, фруктов и овощей, текстиль, такой как белье, ковры, обивка, занавески и хирургические простыни, поверхности, контактирующие с пищевыми продуктами, такие как таковые в бакалее, отделах кулинарии и ресторанах, и медицинские поверхности, такие как медицинские инструменты, устройства и эндоскопы, и поверхности, контактирующие с пациентами.

В некоторых способах по настоящему изобретению перекисный раствор собирают с процессов обеззараживания, отбеливания или окисления, таких как указанные выше. Используемый в описании настоящей патентной заявки термин перекисный раствор может быть указан как «начальный перекисный раствор», поскольку это перекисный раствор, входящий в описанный способ. Однако следует понимать, что этот «начальный перекисный раствор» мог уже использоваться для обработки поверхности или вещества, и может рассматриваться как по меньшей мере частично «использованный» с точки зрения эффективности обеззараживания, или может быть новым или свежим раствором, используемым для обработки поверхности или вещества. Перекисный раствор может быть собран как часть периодического процесса. Перекисный раствор также можно непрерывно собирать и обрабатывать как часть потока процесса. В способе выбранные агенты добавляют в начальный перекисный раствор в многостадийном способе в количестве, достаточном для разрушения перекисных соединений до приемлемого уровня, при котором раствор может быть или повторно использован, или утилизирован. На первой стадии для разрушения перекисных соединений используют фермент, а на второй стадии для дальнейшего разрушения перекисных соединений используют восстановитель. В случаях, когда перекисные соединения включают оба: и перекись водорода и перкислоты, перекись водорода разрушают на первой стадии ферментом, а перкислоту разрушают на второй стадии восстановителем. В некоторых способах по настоящему изобретению фермент может быть добавлен в перекисный раствор в середине процесса обеззараживания, отбеливания или окисления. Например, фермент может быть добавлен в перекисный раствор, в то время как перекисный раствор используют как часть операции очистки на месте или операции обеззараживания упаковки пищевого продукта для асептической упаковки пищевого продукта или увеличения срока годности пищевого продукта. Сразу по окончании процесса обеззараживания, отбеливания или окисления в перекисный раствор может быть добавлен восстановитель.

В некоторых способах по настоящему изобретению фермент может быть добавлен в перекисный раствор перед началом процесса обеззараживания, отбеливания или окисления или может быть частью перекисного раствора перед началом процесса обеззараживания, отбеливания или окисления.

Перекисный раствор может включать перекись водорода. Перекисный раствор может включать перекись водорода и перкислоту. И перекисный раствор может включать перекись водорода, карбоновую кислоту и соответствующую перкислоту. В случае, когда перекисный раствор включает перкислоту, перкислота может быть единственной перкислотой или смешанным раствором перкислот. Перекисный раствор, выходящий с процесса обеззараживания, отбеливания или окисления, может включать отходы или остатки с процесса или с других процессов, включая воду, сахара, крахмалы, жиры, масла, соли, белки, почву, соли, кровь, минеральные вещества и детергенты. Перекисный раствор также может быть скомбинирован с другими потоками отходов и затем обработан.

В случае, когда перекисный раствор утилизируют при использовании биологических способов очистки сточных вод и концентрация перекиси водорода или перкислоты слишком высокая, перекисный раствор может ингибировать или потенциально убить полезные микроорганизмы, используемые при биологических способах очистки сточных вод. Следовательно, в способе по настоящему изобретению уровень остаточных перекисных соединений снижается до такого, который не оказывает негативного воздействия на биологические способы очистки сточных вод. Соответственно, перекисный раствор может быть собран после использования в процессе в качестве обеззараживающего агента, отбеливающего агента или окисляющего агента (начальный перекисный раствор), или перекисный раствор все еще может быть использован в качестве части процесса обеззараживания, отбеливания или окисления. Фермент добавляют в перекисный раствор в количестве, достаточном для разрушения 0,1 или более частей (по массе) от общих перекисных соединений на каждую 1 часть (по массе) разрушенных при использовании восстановителя. После добавления фермента добавляют восстановитель. Как только в перекисный раствор добавлен фермент и восстановитель, полученный в результате продукт может быть указан как «обработанный перекисный раствор» для различения обработанного раствора от начального перекисного раствора, собранного с процесса обеззараживания, отбеливания или окисления.

Одним из факторов для достижения заданного снижения концентрации перекисных соединений является время контакта между ферментом или восстановителем и перекисным раствором. Увеличение времени контакта между перекисным раствором и ферментом, восстановителем или обоими может повышать снижение концентрации перекиси. Использование серии реакторов идеального вытеснения или реакторов идеального смешивания является двумя способами увеличения времени контакта.

В одном конкретном варианте воплощения настоящего изобретения перекисный раствор, содержащий карбоновую кислоту и соответствующую перкислоту, может быть использован в качестве части операции обеззараживания упаковки пищевого продукта для асептической упаковки или для увеличения срока годности пищевого продукта. Фермент может быть добавлен перед или во время процесса обеззараживания в случаях, когда обеззараживают упаковку для пищевого продукта. Сразу после обеззараживания упаковки перекисный раствор может быть собран и затем в него может быть добавлен восстановитель. Сразу после обработки перекисного раствора ферментом и восстановителем он может быть утилизирован или повергнут дополнительной обработке.

В процессе очистки сточных вод перекисный раствор может пройти через несколько других процессов. Например, перекисный раствор может быть подвергнут процессам физического и/или химического разделения, таким как процеживание, гравитационное осаждение, седиментация, нейтрализация, флокуляция, механическое разделение, флотация растворенным воздухом (DAF), модифицирование pH, фильтрация, осветление, обеззараживание и способы биологической обработки для удаления органических соединений, и окисление неорганических соединений (например, сульфиды и аммоний) и общего азота (через нитрификацию и денитрификацию). При биологической обработке могут быть использованы аэробные, факультативные или анаэробные микроорганизмы. Прошедшая биологическую обработку вода может быть дополнительно осветлена при использовании процесса сепарации перед обеззараживанием и спуском оставшейся жидкости в водоприемник очищенных сточных вод, такой как озеро или река. Один из примеров биологического способа очистки включает анаэробный дигестор для обработки сточных вод, такой как описанный в патенте US № 5733454. Перекисный раствор также может быть скомбинирован с другими потоками сточных вод. И перекисный раствор (начальный или обработанный) также может быть направлен на общественные очистные сооружения (POTW), в городскую систему очистки канализационных стоков, станцию обработки промышленных отходов или муниципальную или промышленную станцию утилизации отходов в качестве топлива.

Фермент

Фермент, используемый в способе по настоящему изобретению, снижает концентрацию перекиси водорода. Приведенные в качестве примера ферменты, восстанавливающие перекись водорода, включают каталазу, пероксидазу или комбинацию каталазы и пероксидазы.

Каталазный фермент

Каталазные ферменты катализируют разложение перекиси водорода до воды и кислорода. Источники каталазных ферментов включают животные источники, такие как бычья каталаза, выделенная из бычьей печени, грибковая каталаза, выделенная из грибков, включая Penicillium chrysogenum, Penicillium notatum и Aspergillus niger, растительных источников, бактериальных источников, таких как Staphylcoccus aureus и их генетические варианты и модификации. Особенно подходят грибковые каталазы ввиду их способности разлагать перекись водорода до более низких концентраций каталазным ферментом по сравнению с не грибковыми каталазными ферментами. Дополнительно, грибковые каталазы более стабильны при pH и температуре перекисных растворов.

Молекулы каталазы подвергаются денатурации нагреванием, окислением и экстремальным уровнем pH. Как правило, предпочтительные начальные перекисные растворы содержат в пределах от 1 до 50000 частей на миллион (по массе) от общих перекисных соединений при pH в пределах от 1 до 10 и температуре в пределах от 1 до 70ºC (в пределах от 34 до 158ºF); или в пределах от 1 до 10000 частей на миллион от общих перекисных соединений при pH в пределах от 2 до 9 и температуре в пределах от 10 до 60ºC (в пределах от 50 до 140ºF); или в пределах от 1 до 5000 частей на миллион от общих перекисных соединений при pH в пределах от 3 до 8 и температуре в пределах от 20 до 50ºC (в пределах от 68 до 122ºF).

Каталаза может быть введена в перекисный раствор как свободно флотирующая. В качестве альтернативы, каталаза может быть иммобилизована на поверхности, которая сообщается через текучую среду с перекисным раствором, таким образом, что позволяет каталазе взаимодействовать с перекисью водорода и разрушать перекись водорода. Иммобилизованная каталаза может быть более стабильной по сравнению с не иммобилизованным растворимым ферментом. Также преимуществом иммобилизованной каталазы является легкость ее удаления из раствора. Иммобилизованная каталаза может включать растворимую каталазу, которая закреплена на субстрате.

Примеры субстратов могут включать полиуритановые пены, полиакриламидные гели, полиэтиленовые гели, привитые малеиновым ангидридном (polyethylenemaleic anhydride gels), полистироловые гели, привитые малеиновым ангидридном (polystyrenemaleic anhydride gels), целлюлозу, нитроцеллюлозу, силиконовые резины, пористое стекло, макропористые стеклянные мембраны, стеклянные гранулы, активированную глину, цеолиты, окись алюминия, оксид кремния, силикаты и другие неорганические и органические субстраты. Фермент может быть закреплен на субстрате различными путями, включая носитель с ковалентной связью, перекрестное сшивание, физическую адсорбцию, ионное связывание и захватывание.

Коммерчески доступные каталазы доступны в жидкой форме и в форме, прошедшей распылительную сушку. Коммерчески доступная каталаза включает как активный фермент, так и дополнительные ингредиенты для повышения стабильности или функционирования фермента. Некоторые примеры коммерчески доступных каталазных ферментов включают Genencor CA-100 и CA-400 наряду с Mitsubishi Gas и Chemical (MGC) ASC Super G и ASC Super 200. Предпочтительно способ включает по меньшей мере одну грибковую каталазу.

Пероксидазный фермент

Пероксидазные ферменты также катализируют разрушение перекиси водорода до воды и кислорода. Источники пероксидаз включают животные, растительные и микроорганизмы.

Молекулы пероксидазы подвергаются денатурации нагреванием, окислением и экстремальным уровнем pH. Как правило, предпочтительные начальные перекисные растворы содержат в пределах от 1 до 50000 частей на миллион (по массе) от общих перекисных соединений при pH в пределах от 1 до 10 и температуре в пределах от 1 до 70ºC (в пределах от 34 до 158ºF); или в пределах от 1 до 10000 частей на миллион от общих перекисных соединений при pH в пределах от 2 до 9 и температуре в пределах от 10 до 60ºC (в пределах от 50 до 140ºF); или в пределах от 1 до 5000 частей на миллион от общих перекисных соединений при pH в пределах от 3 до 8 и температуре в пределах от 20 до 50ºC (в пределах от 68 до 122ºF).

Пероксидаза может быть введена в перекисный раствор как свободно флотирующая. В качестве альтернативы, пероксидаза может быть иммобилизована на поверхности, которая сообщается по текучей среде с перекисным раствором, таким образом, что позволяет пероксидазе взаимодействовать с перекисью водорода и разрушать перекись водорода. Иммобилизованная пероксидаза имеет преимущество, заключающееся в более легком удалении из раствора. Иммобилизованная пероксидаза может включать растворимую пероксидазу, которая закреплена на субстрате.

Примеры субстратов могут включать полиуритановые пены, полиакриламидные гели, полиэтиленовые гели, привитые малеиновым ангидридном (polyethylenemaleic anhydride gels), полистироловые гели, привитые малеиновым ангидридном (polystyrenemaleic anhydride gels), целлюлозу, нитроцеллюлозу, силиконовые резины, пористое стекло, макропористые стеклянные мембраны, стеклянные гранулы, активированную глину, цеолиты, окись алюминия, оксид кремния, силикаты и другие неорганические и органические субстраты. Фермент может быть закреплен на субстрате различными путями, включая носитель с ковалентной связью, перекрестное сшивание, физическую адсорбцию, ионное связывание и захватывание.

Коммерчески доступные пероксидазы доступны в жидкой форме и порошкообразной форме. Коммерчески доступная пероксидаза включает как активный фермент, так и дополнительные ингредиенты для повышения стабильности. Некоторые примеры коммерчески доступных пероксидазных ферментов включают пероксидазу хрена, доступную от Sigma- Aldrich, Genencor International и Novozymes.

Восстановитель

Восстановитель разрушает некоторые перекиси водорода, не разрушенные ферментом, и также разрушает перкислоту, если она присутствует. Примеры восстановителей включают следующие: бисульфитные соли, (например, бисульфитные соли натрия, калия и аммония, метабисульфит натрия), тиосульфатные соли (например, тиосульфат натрия, калия и аммония), сульфитные соли (например, сульфит натрия, калия и аммония), диоксид серы, пористые углеродистые материалы (например, древесный уголь, активированный уголь), аскорбиновую кислоту, изоаскорбиновую кислоту, металлические катализаторы (например, марганец, серебро) и их смеси. В роли восстановителя также может выступать физический процесс, такой как ультрафиолетовое (УФ) излучение.

Фермент и восстановитель должны быть добавлены в количествах, которые делают заметным снижение концентрации перекисных соединений при каждом добавлении. Фермент всегда будет разрушать перекись водорода. Восстановитель будет разрушать как перекись водорода, так и перкислоту. Относительное количество перекиси, разрушаемой ферментом, по сравнению с восстановителем зависит от концентрации перекиси водорода по сравнению с перкислотой. Например, если перекисная композиция содержит высокие уровни перкислоты по сравнению с перекисью водорода, фермент разрушает меньшее количество перекиси водорода по сравнению с восстановителем, разрушающим перкислоту. Напротив, если присутствует больше перекиси водорода по сравнению с перкислотой, фермент разрушает большее количество перекиси водорода по сравнению с восстановителем, разрушающим перкислоту. Поскольку химический восстановитель вносит свой вклад в уровень TDS в обработанном перекисном растворе до более высокой степени по сравнению с ферментом, способ по настоящему изобретению по существу подходит для перекисных растворов со значительным уровнем перекиси водорода относительно уровня перкислоты. Соответственно, фермент и восстановитель предпочтительно добавляют в перекисный раствор в количествах, где по меньшей мере на 0,1 часть перекисных соединений, разрушенных ферментом, приходится 1 часть перекисных соединений, разрушенных восстановителем. Другие соотношения включают по меньшей мере 0,5, по меньшей мере 1 и по меньшей мере 5 частей перекиси, разрушенной ферментом, приходящихся на 1 часть перекиси, разрушенной восстановителем.

Количество добавленного фермента будет варьировать в зависимости от выбранного фермента и концентрации перекиси водорода в начальном перекисном растворе. Специалист в области техники, к которой относится настоящее изобретение, способен рассчитать количество фермента, необходимое для достижения указанных выше заданных соотношений, но приведенные в качестве примера, и не ограничивающие концентрации ферментов включают в пределах от около 0,01 до около 100 мг/л, в пределах от около 0,01 до около 10 мг/л, и в пределах от около 0,05 до около 5 мг/л (активный фермент). Аналогично, количество добавленного восстановителя может варьировать в зависимости от выбранного восстановителя и концентрации различных перекисных соединений в начальном перекисном растворе. Специалист в области техники, к которой относится настоящее изобретение, способен рассчитать количество восстановителя, необходимое для достижения указанных выше заданных соотношений, но приведенные в качестве примера, и не ограничивающие концентрации восстановителя в пересчете на метабисульфит натрия включают в пределах от около 5 до около 450000 мг/л, в пределах от около 10 до около 90000 мг/л и в пределах от около 10 до около 9000 мг/л.

После добавления фермента и восстановителя общие растворенные сухие вещества перекисного раствора предпочтительно не превышают более чем 100 мг/л, 1000 мг/л или 10000 мг/л. В случае, когда используют высокие количества, химические восстановители, такие как бисульфит натрия и метабисульфит натрия, повышают стоимость и повышают уровень общих растворенных сухих веществ (TDS). Концентрация общих растворенных сухих веществ в сточных водах может быть отрегулирована или снижена. Уровень TDS в сточных водах выше из-за присутствия ионов неорганических солей (например, бикарбонаты, хлориды и сульфаты кальция, магния, калия, натрия). В норме станции обработки сточных вод не оснащены оборудованием для удаления ионов этих солей. Концентрация TDS при стоке со станций очистки промышленных стоков или с POTW может быть снижена ввиду негативного воздействия на поверхностные воды и водные горизонты.

Два преимущества способов по настоящему изобретению состоят в более низком уровне восстановителей и более низком уровне TDS в обработанном перекисном растворе. Рассмотрим следующий гипотетический пример:

	Одностадийный способ обработки (только восстановитель)	Одностадийный способ обработки (только фермент)
Концентрация перекиси водорода в начальном перекисном растворе	3000 мг/л	3000 мг/л
Стадия 1 - фермент	Нет	3 мг/л
Стадия 2 - восстановитель	9000 мг/л бисульфита натрия	Нет
Повышение общих растворенных сухих веществ в обработанном перекисном растворе	9000 мг/л	3 мг/л

Например, на каждую 1 часть (по массе) перекиси водорода в перекисном растворе для его разрушения должно приходиться около 3 частей бисульфита натрия. Следовательно, 1 литр раствора, содержащий 3000 мг перекиси водорода, потребует около 9000 мг бисульфита натрия для нейтрализации, в результате уровень TDS повышается до около 9000 мг/л. Напротив, в соответствии с настоящим изобретением добавляют только 3 мг каталазы в 3000 мг/л раствора перекиси водорода для нейтрализации перекиси водорода - это практически не влияет на уровень TDS.

В указанных способах по настоящему изобретению уровни перекисных соединений в обработанном перекисном растворе составляют в пределах от около 0,1 до около 1000 частей на миллион, в пределах от около 0,1 частей на миллион до около 100 частей на миллион, в пределах от около 0,1 частей на миллион до около 10 частей на миллион, и в пределах от около 0,1 частей на миллион до около 1 части на миллион. В качестве альтернативы, обработанный перекисный раствор по существу свободен от перекисных соединений. Наконец, обработанный перекисный раствор может быть свободен от перекисных соединений.

Перекисные растворы

Указанные способы по настоящему изобретению используют для перекисных растворов, которые были или продолжают использоваться как часть процесса обеззараживания, отбеливания или окисления. Способ, главным образом, сфокусирован на компонентах перекисного раствора или сточных вод. Перекисный раствор может включать перекиси водорода. Перекисный раствор может включать перекись водорода и перкислоту. Наконец, перекисный раствор может включать перекись водорода, перкислоту и соответствующую карбоновую кислоту для перкислоты. В случае, когда перекисный раствор включает перекись водорода и перкислоту, в способе используют фермент для разрушения перекиси водорода на первой стадии, и затем используют восстановитель для разрушения перкислоты и перекиси водорода, если присутствует, на второй стадии.

Способ предпочтительно используют для композиций со значительными уровнями перекиси водорода относительно уровня перкислоты. Например, предпочтительные соотношения перекиси водорода к перкислоте включают 0,1 или более частей (по массе) перекиси водорода на 1 часть (по массе) перкислоты. Дополнительные соотношения перекись водорода:перкислота включают 0,5:1; 1:1; 2:1; 3:1; 4:1 и 5:1.

Карбоновая кислота

Карбоновая кислота включает любое соединение с формулой R-(COOH)n, в которой R может представлять водород, алкил, алкенил, алициклическую группу, арил, гетероарил или гетероциклическую группу, а n представляет 1, 2 или 3. Предпочтительно R включает водород, алкил или алкенил. Алкил и алкенил включают в пределах 1-12 атомов углерода и может быть замещенным или не замещенным.

Примеры подходящих карбоновых кислот включают различные монокарбоновые кислоты, дикарбоновые кислоты и трикарбоновые кислоты. Монокарбоновые кислоты включают, например, муравьиную кислоту, уксусную кислоту, пропионовую кислоту, бутановую кислоту, пентановую кислоту, гексановую кислоту, гептановую кислоту, октановую кислоту, нонановую кислоту, декановую кислоту, ундекановую кислоту, додекановую кислоту, гликолевую кислоту, молочную кислоту, салициловую кислоту, ацетилсалициловую кислоту, миндальную кислоту и тому подобное. Дикарбоновые кислоты включают, например, адипиновую кислоту, фумаровую кислоту, глютаровую кислоту, малеиновую кислоту, янтарную кислоту, яблочную кислоту, винную кислоту и тому подобное. Трикарбоновые кислоты включают, например, лимонную кислоту, тримеллитовую кислоту, изолимонную кислоту, агарициновую кислоту и тому подобное. Карбоновая кислота, подходящая для применения в композиции по настоящему изобретению, может быть выбрана по ее растворимости, стоимости, наличию разрешения на ее использование в качестве пищевой добавки, запаху, чистоте и тому подобное. По существу подходящие для использования карбоновые кислоты в композиции по настоящему изобретению включают карбоновые кислоты, которые являются водорастворимыми, такие как муравьиная кислота, уксусная кислота, пропионовая кислота, бутановая кислота, молочная кислота, гликолевая кислота, лимонная кислота, миндальная кислота, глютаровая кислота, малеиновая кислота, яблочная кислота, адипиновая кислота, янтарная кислота, винная кислота и тому подобное. Эти карбоновые кислоты также могут быть использованы, поскольку водорастворимые карбоновые кислоты могут быть пищевыми добавками, такими как муравьиная кислота, уксусная кислота, молочная кислота, лимонная кислота, винная кислота и тому подобное.

Предпочтительные карбоновые кислоты включают уксусную кислоту, октановую кислоту или пропионовую кислоту, молочную кислоту, гептановую кислоту, нонановую кислоту или их комбинацию.

Перкислота

Перкислота также известна из предшествующего уровня техники как перкарбоновая кислота, пероксикислота и пероксикарбоновая кислота. Перкислота включает любое соединение с формулой R- (COOOH)n, в которой R может представлять водород, алкил, алкенил, алициклическую группу, арил, гетероарил или гетероциклическую группу, а n представляет 1, 2 или 3. Предпочтительно R включает водород, алкил или алкенил.

Предпочтительные перкислоты включают любую перкарбоновую кислоту, которая может быть получена кислотно-каталитической равновесной реакцией между карбоновой кислотой и перекисью водорода. Предпочтительная композиция по настоящему изобретению включает пероксиуксусную кислоту, пероксиоктановую кислоту или пероксипропионовую кислоту, пероксимолочную кислоту, пероксигептановую кислоту, пероксинонановую кислоту или их комбинацию.

Дополнительные необязательные материалы

Перекисные растворы могут включать множество дополнительных необязательных материалов, включая стабилизирующие агенты, гидротропы, поверхностно-активные вещества, ингибитор пенообразования, ингибиторы коррозии, модификаторы реологических свойств, красители и ароматизирующие вещества. Эти материалы, как правило, являются частью перекисных концентратов и, следовательно, могут присутствовать в начальном или обработанном перекисном растворе.

Стабилизирующие агенты

Растворы могут необязательно включать стабилизирующие агенты для стабилизации и предотвращения преждевременного окисления концентрированных перекисных материалов, используемых для получения перекисного раствора или самого перекисного раствора.

Хелатирующие агенты или секвестранты, используемые, как правило, в качестве стабилизирующих агентов, включают фосфоновую кислоту и фосфонаты, фосфаты, аминокарбоксилаты и их производные, пирофосфаты, производные этилендиамина и этилентриамина, гидроксикислоты и моно-, ди- и трикарбоксилаты и их соответствующие кислоты. Другие хелатирующие агенты включают нитрола ацетаты и другие производные и их смеси.

Примеры аминокарбоксилатов включают аминоацетаты и их соли. Подходящие аминокислоты включают: N-гидроксиэтиламинодиуксусную кислоту; гидроксиэтилендиаминтетрауксусную кислоту; нитрилтриуксусную кислоту (NTA); этилендиаминтетрауксусную кислоту (EDTA); N-гидроксиэтилэтилендиаминтриуксусную кислоту (HEDTA); тетранатрий этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA); диэтилентриаминопентауксусную кислоту (DTPA); и аланин-N,N-диуксусную кислоту; n-гидроксиэтилиминодиуксусную кислоту; и тому подобное; их соли щелочных металлов; и их смеси. Подходящие аминофосфаты включают нитрилотриметиленфосфаты и другие аминофосфаты с алкильной или алкалиновой группой с менее чем 8 атомами углерода.

Примеры поликарбоксилатов включают иминодиянтарные кислоты (IDS), полиакрилаты натрия, лимонную кислоту, глюконовую кислоту, щавелевую кислоту, их соли, их смеси и тому подобное. Дополнительные поликарбоксилаты включают лимонный или цитратного типа хелатирующие агенты, полимерный поликарбоксилат и хелатирующие агенты акрилового или полиакрилового типа. Дополнительные хелатирующие агенты включают полиаспартовую кислоту или со-конденсаты аспартовой кислоты с другими аминокислотами, C₄-C₂₅ моно- или дикарбоновые кислоты и C₄-C₂₅ моно- или диамины.

Примеры полимерных поликарбоксилатов включают полиакриловую кислоту, малеиновый/олефиновый сополимер, полиметакриловую кислоту, сополимеры акриловой и метакриловой кислоты, гидролизованный полиакриламид, гидролизованный полиметакриламид, гидролизованные сополимеры полиамида и метакриламида, гидролизованный полиакрилонитрил, гидролизованный полиметакрилонитрил, гидролизованные сополимеры акрилонитрила и метакрилонитрила и тому подобное.

Гидротропы

Раствор может необязательно включать гидротропное связующее вещество или растворитель. Такие материалы могут быть использованы, чтобы гарантировать, что концентрированные перекисные материалы, используемые для получения перекисного раствора, или перекисный раствор как таковой сохраняют фазовую стабильность и находятся в единственной высокоактивной водной форме. Такие гидротропные растворители или связующие вещества могут быть использованы в концентрациях, поддерживающих фазовую стабильность, но не приводящих к нежелательным взаимодействиям в композиции.

Приведенные в качестве примера классы гидротропных растворителей или связующих агентов включают анионное поверхностно-активное вещество, такое как сульфат алкила, сульфонат алкила или алкана, бензен линейного алкила или сульфонат нафталина, сульфонат вторичного алкана, простой алкильный эфир сульфата или сульфоната, фосфат или фосфонат алкила, диалкильный сложный эфир сульфоянтарной кислоты, сахарные эфиры (например, сорбитановые эфиры) и C_8-10 алкильный гликозид.

Связующие агенты включают сульфонат n-октана, ароматические сульфонаты, такие как алкил-арил сульфонаты (например, натрий ксилол сульфонат или сульфонат нафталина) и алкилированные дифенилоксиды дисульфоновых кислот, такие как доступные под торговой маркой DOWFAX^TM, предпочтительны кислотные формы этих гидротропов.

Поверхностно-активные вещества

Композиция может необязательно включать поверхностно-активное вещество или смесь поверхностно-активных веществ. Поверхностно-активное вещество может включать анионные, неионные, катионные, амфотерные и цвиттер-ионные поверхностно-активные вещества, которые являются коммерчески доступными, и их смеси. В одном варианте воплощения настоящего изобретения поверхностно-активное вещество включает неионное или анионное поверхностно-активное вещество. Более подробно о поверхностно-активных веществах смотрите Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Third Edition, том 8, страницы 900-912.

Неионные поверхностно-активные вещества могут включать таковые, имеющие полиалкиленоксидный полимер в качестве части молекулы поверхностно-активного вещества. Эти поверхностно-активные вещества могут быть с открытой концевой группой или с закрытой концевой группой. Такие неионные поверхностно-активные вещества включают, например, хлор-, бензил-, метил-, этил-, пропил-, бутил- и другие аналогичные полиэтиленгликолевые сложные эфиры жирных спиртов с закрытой концевой алкильной группой; неионные свободные от полиалкиленоксидов, такие как алкилполигликозиды; сорбитановые и сахарные сложные эфиры и их этоксилаты; алкоксилированный этилендиамин; алкоксилаты спиртов, такие как этоксилат пропоксилат спиртов, пропоксилат спиртов, пропоксилат этоксилат пропоксилат спиртов, этоксилат бутоксилат спиртов, этоксилаты жирного спирта (например, алкоксилат тридецилового спирта, аддукт этиленоксида) и тому подобное; этоксилат нонилфенола, сложные эфиры полиоксиэтиленгликоля и тому подобное; эфиры карбоновых кислот, такие как глицериновые эфиры, полиоксиэтиленовые эфиры, этоксилированные и гликолевые эфиры жирных кислот и тому подобное; карбоновые амиды, такие как конденсаты диэтаноламина, конденсаты моноалканоламина, полиоксиэтиленовые амиды жирных кислот, и тому подобное; и полиалкиленоксидные блок-сополимеры, включая этиленоксидные/пропиленоксидные блок-сополимеры, такие как коммерчески доступные под торговой маркой PLURONIC (BASF- Wyandotte) и тому подобное; этоксилированные амины и п