DE112020004051T5

DE112020004051T5 - Regulation flüchtiger Fettsäuren

Info

Publication number: DE112020004051T5
Application number: DE112020004051.8T
Authority: DE
Inventors: Mark Grimm Hermann
Original assignee: Ecolab USA Inc
Current assignee: Ecolab USA Inc
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2022-08-25
Also published as: CN114206786A; US20220307198A1; WO2021040956A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt Zusammensetzungen und Verfahren zum Behandeln von flüchtigen Fettsäuren und von Bakterien, die flüchtige Fettsäuren produzieren können, bereit. Die Zusammensetzungen können säureproduzierende Bakterienumgebungen in nitratreduzierende Bakterienumgebungen umwandeln. Die Zusammensetzungen und Verfahren können die Menge säureproduzierender Bakterien, die in der Umgebung vorhanden sind, verringern und dadurch die Menge flüchtiger Fettsäuren, die in der Umgebung vorhanden sind, reduzieren. Das Reguliermittel kann auch das Wachstum säureproduzierender Bakterien und die Konzentrationen flüchtiger Fettsäuren hemmen. Die Zusammensetzungen und Verfahren können bei jedem wässrigen industriellen System verwendet werden.

Description

HINTERGRUND
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Regulieren von flüchtigen Fettsäuren (VFA, en: volatile fatty acids) und/oder von Bakterien, die in wässrigen industriellen Systemen VFA produzieren können.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Bei der Papierherstellung auftretende Stoffbreie enthalten häufig Sulfit. In einigen Fällen kann das Sulfit aus einem Bleichprozess stammen oder es kann willentlich zugegeben worden sein, um oxidierende Biozide vor der Farbstoffzugabe zu deaktivieren. Papierausschussbütten sind ein häufiger Problembereich bei der mikrobiellen Regulation in Papierherstellungssystemen, und häufig werden nicht oxidierende Biozide zugesetzt, um sie unter Kontrolle zu bekommen. Papierausschuss-Stoffbreie können aufgrund einer schlechten mikrobiellen Regulation hohe Konzentrationen an fakultativen Anaerobiern enthalten. Diese Anaerobier produzieren geruchsintensive Gärungsprodukte von Fettsäuren, d. h. VFA, die unerwünschte Gerüche verleihen und gefährliche Konzentrationen organischer Gase erzeugen können.
KURZDARSTELLUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt Zusammensetzungen und Verfahren zum Regulieren von VFA und/oder von Bakterien, die VFA produzieren können, bereit. In einigen Ausführungsformen werden Verfahren zum Regulieren einer VFA in einem wässrigen industriellen System offenbart. Das Verfahren kann das Zugeben einer wirksamen Menge eines Reguliermittels zu dem wässrigen industriellen System umfassen, wobei das Reguliermittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Chelatbildner, Natriumbisulfit und einer beliebigen Kombination davon besteht.
In einigen Ausführungsformen kann die VFA aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Ameisensäure, Essigsäure, Buttersäure, Propionsäure, Isobuttersäure, Valeriansäure, Isovaleriansäure und einer beliebigen Kombination davon besteht.
In einigen Ausführungsformen umfasst eine Papierfabrik das wässrige industrielle System. Das Reguliermittel kann einem Strom zugesetzt werden, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Faserstoffbrei, einem Prozesswasser, einem Spritzwasser, einem Dickstoff und einer beliebigen Kombination davon besteht. Das Reguliermittel kann auch an einer Stelle zugegeben werden, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Wasserklärereinlass, einem Wasserklärerauslass, einem Stofftank, einer Maschinenbütte, einem Stoffauflaufkasten-Einlassstrom, einem Tank für den zurückgewonnenen Stoff, einem Maschinenwassertank, einem Stofffänger und einer beliebigen Kombination davon besteht.
Die Papierfabrik kann eine Fabrik für Papier aus recycelten Verpackungen sein. Die Papierfabrik kann einen geschlossenen Wasserkreislauf umfassen und das Reguliermittel kann dem Prozesswasser in dem geschlossenen Wasserkreislauf zugesetzt werden.
In einigen Ausführungsformen umfasst das wässrige industrielle System Abwasser oder Prozesswasser für die Papierherstellung.
In einigen Ausführungsformen umfasst das wässrige industrielle System eine Menge VFA-produzierender Bakterien vor der Zugabe des Reguliermittels, und das Reguliermittel reduziert die Menge der VFA-produzierenden Bakterien in dem wässrigen industriellen System im Vergleich zu demselben wässrigen industriellen System, das nicht mit dem Reguliermittel behandelt wurde. In einigen Ausführungsformen werden die VFA von Bakterien produziert.
In bestimmten Ausführungsformen hemmt das Reguliermittel die Bildung der VFA in dem wässrigen industriellen System im Vergleich zu einem wässrigen industriellen System, das nicht mit dem Reguliermittel behandelt wurde, und die VFA ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Ameisensäure, Essigsäure, Buttersäure, Propionsäure, Isobuttersäure, Valeriansäure, Isovaleriansäure und einer beliebigen Kombination davon besteht.
In einigen Ausführungsformen wird die Bildung der VFA zu mindestens 100 % gehemmt.
In einigen Ausführungsformen ist der Chelatbildner aus der Gruppe ausgewählt, dieaus Ethylendiamin, Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), einem Porphyrin, einem Porphin-Derivat, Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA), Ethylenglycol-bis(2-aminoethylether)-N,N,N',N'-tetraessigsäure (EGTA), Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA), N-(2-Hydroxyethyl)ethylendiamin-N,N',N'triessigsäure (HEDTA), Polyacrylsäure (PAA), Borsäure (BA), Natriumtripolyphosphat (STP), einer Alkoxyessigsäure, Trimercaptotriazin, Kaliumthiocarbonat, Natriumthiocarbonat, einem Dithiocarbamat und einer beliebigen Kombination davon besteht.
Die wirksame Menge des Reguliermittels kann beispielsweise etwa 50 ppm bis etwa 5.000 ppm oder etwa 100 ppm bis etwa 1.000 ppm betragen.
In einigen Ausführungsformen umfasst eine wässrige Lösung etwa 1 Gew.-% bis etwa 99,9 Gew.-% des Reguliermittels. Die wässrige Lösung kann etwa 25 Gew.-% bis etwa 45 Gew.-% des Reguliermittels umfassen. Die wässrige Lösung kann mehr als 50 Gew.-% des Reguliermittels umfassen.
In einigen Ausführungsformen besteht das Reguliermittel im Wesentlichen aus Natriumbisulfit, einem Chelatbildner oder einer Mischung davon.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Offenbarung Verfahren zum Reduzieren einer Menge VFA-produzierender Bakterien in einem wässrigen industriellen System bereit. Die Verfahren können das Zugeben einer wirksamen Menge eines Reguliermittels zu dem wässrigen industriellen System umfassen, wobei das Reguliermittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Chelatbildner, Natriumbisulfit und einer beliebigen Kombination davon besteht. Die Verfahren schließen außerdem den Schritt des Bindens eines Metallions der VFA-produzierenden Bakterien mit dem Reguliermittel ein. Zum Beispiel kann das Reguliermittel ein Metallion in der Zelle und/oder der Zellwand binden, chelatisieren, einen Komplex damit bilden usw. Dadurch wird die Zelle beschädigt oder zerstört, wodurch sie daran gehindert wird, weitere VFA zu produzieren.
Die vorstehenden Ausführungen haben die Merkmale und technischen Vorteile der vorliegenden Offenbarung eher grob umrissen, damit die folgende ausführliche Beschreibung besser verstanden werden kann. Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung beschrieben, die Gegenstand der Ansprüche dieser Anmeldung sind. Fachleute sollten erkennen, dass das Konzept und die spezifischen offenbarten Ausführungsformen ohne Weiteres als Grundlage zum Modifizieren oder Entwerfen anderer Ausführungsformen zur Erfüllung der gleichen Zwecke wie die vorliegende Offenbarung verwendet werden können. Außerdem sollte der Fachmann erkennen, dass solche äquivalenten Ausführungsformen nicht von der Idee und dem Schutzbereich der Offenbarung abweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen beschrieben. Ausführungsformen sind jedoch nicht auf die hierin explizit beschriebenen beschränkt und können beispielsweise Derivate, Variationen und/oder Modifikationen von hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen umfassen.
In einigen Ausführungsformen stellt die vorliegende Offenbarung Verfahren zum Umwandeln reichhaltiger Bakterienumgebungen von säureproduzierenden Bakterienumgebungen in nitratreduzierende Bakterienumgebungen bereit. Diese Umgebungen sind beispielsweise in industriellem Prozesswasser zu finden. Der Erfinder hat festgestellt, dass die Zugabe eines Reguliermittels zum Prozesswasser die Menge der säureproduzierenden Bakterien reduzieren und/oder das Wachstum der säureproduzierenden Bakterien hemmen kann. Der Erfinder hat festgestellt, dass durch Zugabe eines Reguliermittels zu dem Wasser die säureproduzierenden Bakterien eliminiert oder im Wesentlichen eliminiert werden können. Durch Reduzieren, Hemmen des Wachstums, Eliminieren oder im Wesentlichen Eliminieren der säureproduzierenden Bakterien vermindert das Reguliermittel auch die VFA in dem Prozesswasser, hemmt ihre Zunahme, eliminiert sie oder eliminiert sie im Wesentlichen. Der erfindungsgemäße Prozess kann auch VFA in jedem Produkt, wie etwa Papier, das aus dem industriellen Prozess hervorgeht, vermindern, ihre Zunahme hemmen, sie eliminieren oder im Wesentlichen eliminieren.
Die Zellwände von Bakterien können anionische Lipide enthalten, deren negative Ladungen durch zweiwertige Kationen wie Calcium und Magnesium abgeschirmt/überbrückt werden. Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, ist der Erfinder der vorliegenden Erfindung der Ansicht, dass die Chelatisierung dieser Metalle mit einem Reguliermittel die Zellstruktur destabilisiert. Beispielsweise spielt Calcium eine wichtige Rolle bei der Verbindung von Zellwandkomponenten in Bakterien. Calcium ist auch am Zellwandaufbau beteiligt. Wenn das Calcium (und/oder Magnesium oder eine andere Zellwandkomponente) von oder mit dem Reguliermittel chelatisiert oder anderweitig komplexiert wird, sind die Bakterien unfähig, VFA zu produzieren. In einigen Ausführungsformen kann das Reguliermittel einen Komplex mit den Metallionen bilden, die mit den Bakterienzellen assoziiert sind.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst der Begriff „flüchtige Fettsäure“ oder „VFA“ Säuren wie etwa, jedoch nicht beschränkt auf, Ameisensäure, Essigsäure, Buttersäure, Propionsäure, Isobuttersäure, Valeriansäure, Isovaleriansäure und eine beliebige Kombination davon. In einigen Ausführungsformen ist die VFA aus der Gruppe ausgewählt, die aus Essigsäure, Buttersäure und Propionsäure besteht. Die Verfahren der vorliegenden Offenbarung können durch Verwendung des Reguliermittels jegliche oder alle VFA in Prozesswasser vermindern, ihre Zunahme hemmen, sie eliminieren oder im Wesentlichen eliminieren.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Reguliermittel Natriumbisulfit, besteht daraus oder besteht im Wesentlichen daraus. Gemäß der vorliegenden Offenbarung beschränken die Ausdrücke „bestehen im Wesentlichen aus“, „besteht im Wesentlichen aus“, „im Wesentlichen aus ... bestehend“ und dergleichen den Schutzbereich eines Anspruchs auf die angegebenen Materialien oder Schritte und jene Materialien oder Schritte, die das/die grundlegende(n) und neuartige(n) Merkmal(e) der beanspruchten Erfindung nicht wesentlich beeinflussen.
Wenn ein Reguliermittel im Wesentlichen aus Natriumbisulfit besteht, schließen einige Beispiele für Komponenten, von denen angenommen wird, dass sie in einigen Ausführungsformen die grundlegenden und neuartigen Merkmale der beanspruchten Erfindung wesentlich beeinflussen, Biozide, Feuchtmittel (oder bestimmte Komponenten davon), Beschichtungszusammensetzungen/-lösungen (oder bestimmte Komponenten davon), Vinylpolymere, dispergierbare Polymere, wasserlösliche Polymere, Wachse, pH-Puffermittel wie organische und anorganische Säuren oder Salze davon, Tenside, Chloritsalze, Chloratsalze und Enzyme ein. Veranschaulichende, nicht einschränkende Beispiele für Komponenten, von denen angenommen wird, dass sie die grundlegenden und neuartigen Merkmale der beanspruchten Erfindung nicht wesentlich beeinflussen, schließen einen Chelatbildner und/oder Wasser ein.
In einigen Ausführungsformen kann die wirksame Menge des dem Prozesswasser zugesetzten Reguliermittels ausgewählt werden, um sicherzustellen, dass das Prozesswasser etwa 50 ppm bis etwa 5.000 ppm Natriumbisulfit enthält. Beispielsweise kann eine wirksame Menge des Natriumbisulfits im Prozesswasser etwa 100 ppm bis etwa 1.000 ppm, etwa 100 ppm bis etwa 500 ppm, etwa 100 ppm bis etwa 300 ppm, etwa 200 ppm bis etwa 500 ppm, etwa 300 ppm bis etwa 500 ppm, etwa 500 ppm bis etwa 1.000 ppm, jeden anderen Teilbereich zwischen etwa 50 ppm und etwa 5.000 ppm, oder jede andere Menge, die als zur Verringerung, Beseitigung oder wesentlichen Beseitigung von VFA wirksam bestimmt wurde, betragen.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Reguliermittel einen Chelatbildner, besteht daraus oder besteht im Wesentlichen daraus. Wenn ein Reguliermittel im Wesentlichen aus einem Chelatbildner besteht, schließen einige Beispiele für Komponenten, von denen angenommen wird, dass sie in einigen Ausführungsformen die grundlegenden und neuartigen Merkmale der beanspruchten Erfindung wesentlich beeinflussen, Biozide, Feuchtmittel (oder bestimmte Komponenten davon), Beschichtungszusammensetzungen/-lösungen (oder bestimmte Komponenten davon), Vinylpolymere, dispergierbare Polymere, wasserlösliche Polymere, Wachse, pH-Puffermittel wie organische und anorganische Säuren oder Salze davon, Tenside, Chloritsalze, Chloratsalze und Enzyme ein. Veranschaulichende, nicht einschränkende Beispiele für Komponenten, von denen angenommen wird, dass sie die grundlegenden und neuartigen Merkmale der beanspruchten Erfindung nicht wesentlich beeinflussen, schließen zusätzliche Chelatbildner und/oder Wasser ein.
Der Chelatbildner, der gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden kann, ist nicht besonders eingeschränkt, solange er Metallionen binden und/oder mit diesen einen Komplex bilden kann. In einigen Ausführungsformen ist der Chelatbildner aus der Gruppe ausgewählt, die aus einem organischen Chelatbildner, einem anorganischen Chelatbildner und einer beliebigen Kombination davon besteht. In einigen Ausführungsformen ist der Chelatbildner aus der Gruppe ausgewählt, die aus Ethylendiamin, Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), einem Porphyrin, wie etwa Porphin oder einem Porphin-Derivat, Diethylen-triamin-pentaessigsäure (DTPA), Ethylenglycol-bis(2-aminoethylether)-N,N,N',N'-Tetraessigsäure (EGTA), Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA), N-(2-Hydroxyethyl)ethylendiamin-N,N',N'-Triessigsäure (HEDTA), Polyacrylsäure (PAA), Borsäure (BA), Natriumtripolyphosphat (STP), einer Alkoxyessigsäure, Trimercaptotriazin, Kaliumthiocarbonat, Natriumthiocarbonat, einem Dithiocarbamat und einer beliebigen Kombination davon besteht.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst der Chelatbildner EDTA, EGTA oder eine Kombination davon, besteht daraus oder besteht im Wesentlichen daraus.
In einigen Ausführungsformen kann die wirksame Menge des dem Prozesswasser zugesetzten Reguliermittels ausgewählt werden, um sicherzustellen, dass das Prozesswasser etwa 50 ppm bis etwa 5.000 ppm des Chelatbildners enthält. Beispielsweise kann eine wirksame Menge des Chelatbildners im Prozesswasser etwa 100 ppm bis etwa 1.000 ppm, etwa 100 ppm bis etwa 500 ppm, etwa 100 ppm bis etwa 300 ppm, etwa 200 ppm bis etwa 500 ppm, etwa 300 ppm bis etwa 500 ppm, etwa 500 ppm bis etwa 1.000 ppm, jeden anderen Teilbereich zwischen etwa 50 ppm und etwa 5.000 ppm, oder jede andere Menge, die als zur Verringerung, Beseitigung oder wesentlichen Beseitigung von VFA wirksam bestimmt wurde, betragen.
In einigen Ausführungsformen umfasst eine wässrige Lösung das Reguliermittel, besteht daraus oder besteht im Wesentlichen daraus. In einigen Ausführungsformen umfasst die wässrige Lösung etwa 1 Gew.-% bis etwa 99,9 Gew.-% des Reguliermittels, besteht daraus oder besteht im Wesentlichen daraus. In einigen Ausführungsformen umfasst die wässrige Lösung etwa 1 Gew.-% bis etwa 75 Gew.-%, etwa 1 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%, etwa 1 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-%, etwa 1 Gew.% bis etwa 30 Gew.-%, etwa 1 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% oder etwa 1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% des Reguliermittels, besteht daraus, oder besteht im Wesentlichen daraus. In einigen Ausführungsformen umfasst die wässrige Lösung im Wesentlichen etwa 10 Gew.-% bis etwa 45 Gew.-%, etwa 15 Gew.-% bis etwa 45 Gew.-%, etwa 20 Gew.-% bis etwa 45 Gew.-% oder etwa 25 Gew.-% bis etwa 45 Gew.-% des Reguliermittels, besteht daraus oder besteht im Wesentlichen daraus.
In einigen Ausführungsformen umfasst die wässrige Lösung mehr als 50 Gew.-% des Reguliermittels, besteht daraus oder besteht im Wesentlichen daraus. Zum Beispiel umfasst die wässrige Lösung in einigen Ausführungsformen mehr als etwa 55 Gew.-%, mehr als etwa 60 Gew.-% oder mehr als etwa 65 Gew.-% des Reguliermittels, besteht daraus oder besteht im Wesentlichen daraus. In einigen Ausführungsformen umfasst die wässrige Lösung etwa 55 Gew.-% bis etwa 99,9 Gew.%, etwa 55 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-%, etwa 55 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-%, etwa 55 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-% oder etwa 55 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% des Reguliermittels, besteht daraus oder besteht im Wesentlichen daraus.
Die Verfahren der vorliegenden Offenbarung können verwendet werden, um VFA in einer beliebigen wässrigen Umgebung/einem wässrigen System zu regulieren. In einigen Ausführungsformen ist die wässrige Umgebung ein wässriges industrielles System. Der Begriff „wässriges industrielles System“ verweist auf jedes System, in dem Wasser als Hauptbestandteil zirkuliert. Nicht einschränkende Beispiele für „wässrige industrielle Systeme“ schließen Kühlsysteme, Kesselsysteme, Heizungssysteme, Membransysteme, Papierherstellungssysteme oder beliebige andere Systeme, in denen Wasser zirkuliert, ein. Das erfindungsgemäße Verfahren kann VFA in jeder Umgebung regulieren, die Bakterien umfasst, die VFA produzieren können. Das erfindungsgemäße Verfahren kann von Bakterien produzierte VFA regulieren.
In einigen Ausführungsformen kann das vorliegend offenbarte Reguliermittel die Bildung der VFA um mindestens 15 % hemmen. Zum Beispiel kann das Reguliermittel die Bildung der VFA um mehr als etwa 30 %, mehr als etwa 40 %, mehr als etwa 65 %, mehr als etwa 100 % oder mehr als etwa 200 % hemmen. In einigen Ausführungsformen hemmt das Reguliermittel die Bildung von VFA um etwa 15 % bis mehr als etwa 200 %, um etwa 30 % bis mehr als etwa 200 %, um etwa 40 % bis mehr als etwa 200 %, um etwa 65 % bis mehr als etwa 200 % oder um etwa 100 % bis mehr als etwa 200 %.
In bestimmten Ausführungsformen ist das wässrige industrielle System Prozesswasser für die Papierherstellung. In bestimmten Ausführungsformen ist das wässrige industrielle System ein Abwasserstrom.
In einigen Ausführungsformen umfasst eine Papierfabrik das wässrige industrielle System. Die Papierfabrik kann beispielsweise eine Fabrik für Papier aus recycelten Verpackungen sein. In einigen Ausführungsformen weist die Papierfabrik einen geschlossenen Wasserkreislauf auf und das Reguliermittel wird dem Prozesswasser in dem geschlossenen Wasserkreislauf zugesetzt.
Das Reguliermittel kann an jeder geeigneten Stelle im Papierherstellungsprozess und/oder jedem geeigneten Strom während eines Papierherstellungsprozesses zugesetzt werden. Beispielsweise kann das Reguliermittel dem Dickstoff, dem Prozesswasser und/oder dem Faserstoffbrei zugesetzt werden. In einigen Ausführungsformen kann das Reguliermittel an einer beliebigen Stelle in der Nasspartie der Papiermaschine zugegeben werden, beispielsweise in der Siebpartie. Andere Stellen für die Zugabe umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, den Stofflöser, den Stofftank, die Maschinenbütte, den Stoffauflaufkasten-Einlassstrom, den Tank für den zurückgewonnenen Stoff, den Maschinenwassertank, den Klarwassertank und eine beliebige Kombination davon.
BEISPIELE

Es wurden verschiedene Proben des Prozesswassers einer Papierfabrik gewonnen und in 500-ml-Glasgefäße gegeben. Der Gehalt an VFA in jeder Probe wurde unter Verwendung eines IC-Analysators bestimmt, der Daten bezüglich der Konzentration verschiedener in der Probe enthaltener VFA liefert. Dann wurde jedes Gefäß entweder mit einem Reguliermittel gemäß der vorliegenden Offenbarung, einem bioziden Agens des Standes der Technik (Glutaraldehyd) oder nichts (Blindprobe) behandelt. Jedes Gefäß wurde dann in einen Ofen gestellt und erhitzt, um eine Temperatur von etwa 46,1 °C bis 47,8 °C (115 °F bis 118 °F) für die Dauer des Versuchs aufrechtzuerhalten. Nach bestimmten Zeiträumen, wie etwa nach 24 Stunden, wurde aus jedem Gefäß eine Probe entnommen und in den IC-Analysator injiziert, um den VFA-Gehalt zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in Tabelle I gezeigt. Tabelle I:

Reguliermittel	Zeit	IC Essigsäure	IC Buttersäure	IC Propionsäure
Blindprobe	4 Stunden	867 ppm	60 ppm	85 ppm
Glutaraldehyd 100 ppm	4 Stunden	857 ppm	65 ppm	93 ppm
40 % Natriumbisulfit 500 ppm	4 Stunden	852 ppm	61 ppm	90 ppm
27 % Natriumbisulfit 500 ppm	4 Stunden	850 ppm	64 ppm	90 ppm
Blindprobe	24 Stunden	1123 ppm	121 ppm	128 ppm
Glutaraldehyd 100 ppm	24 Stunden	970 ppm	67 ppm	109 ppm
40 % Natriumbisulfit 500 ppm	24 Stunden	999 ppm	67 ppm	106 ppm
27 % Natriumbisulfit 500 ppm	24 Stunden	987 ppm	62 ppm	107 ppm
Blindprobe	48 Stunden	1591 ppm	188 ppm	174 ppm
Glutaraldehyd 100 ppm	48 Stunden	1206 ppm	87 ppm	136 ppm
40 % Natriumbisulfit 500 ppm	48 Stunden	1308 ppm	92 ppm	129 ppm
27 % Natriumbisulfit 500 ppm	48 Stunden	1210 ppm	68 ppm	125 ppm

Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass die Reguliermittel der vorliegenden Anmeldung in der Lage sind, eine Zunahme der VFA zu hemmen und/oder die VFA-Konzentration zu verringern. Bei den „Blindversuchen“ lag die Konzentration beispielsweise der Buttersäure nach 4 Stunden bei 60 ppm, nach 24 Stunden bei 121 ppm und nach 48 Stunden bei 188 ppm. Bei den Versuchen mit 27 % Natriumbisulfit lag die Konzentration der Buttersäure nach 4 Stunden bei 64 ppm, nach 24 Stunden bei 62 ppm und nach 48 Stunden bei 68 ppm. Von daher hemmte das Natriumbisulfit die Bildung von VFA um mehr als 200 %.

Es wurde ein ähnlicher Versuch durchgeführt, aber diesmal wurde auch EDTA als Reguliermittel getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2:

Reguliermittel	Zeit	IC Essigsäure	IC Buttersäure	IC Propionsäure
Blindprobe	4 Stunden	623 ppm	54 ppm	51 ppm
Glutaraldehyd 100 ppm	4 Stunden	627 ppm	60 ppm	55 ppm
27 % Natriumbisulfit 100 ppm	4 Stunden	623 ppm	59 ppm	52 ppm
27 % Natriumbisulfit 500 ppm	4 Stunden	632 ppm	55 ppm	55 ppm
EDTA 500 ppm	4 Stunden	632 ppm	59 ppm	53 ppm
Blindprobe	24 Stunden	804 ppm	71 ppm	88 ppm
Glutaraldehyd 100 ppm	24 Stunden	702 ppm	56 ppm	61 ppm
27 % Natriumbisulfit 100 ppm	24 Stunden	798 ppm	69 ppm	70 ppm
27 % Natriumbisulfit 500 ppm	24 Stunden	724 ppm	49 ppm	62 ppm
EDTA 500 ppm	24 Stunden	785 ppm	61 ppm	67 ppm
Blindprobe	72 Stunden	1203 ppm	106 ppm	172 ppm
Glutaraldehyd 100 ppm	72 Stunden	860 ppm	66 ppm	77 ppm
27 % Natriumbisulfit 100 ppm	72 Stunden	1188 ppm	106 ppm	103 ppm
27 % Natriumbisulfit 500 ppm	72 Stunden	730 ppm	47 ppm	63 ppm
EDTA 500 ppm	72 Stunden	1005 ppm	77 ppm	64 ppm

Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass die Reguliermittel der vorliegenden Anmeldung in der Lage sind, eine Zunahme der VFA zu hemmen und/oder die VFA-Konzentration zu verringern. Beispielsweise lag bei den Versuchen mit „27 % Natriumbisulfit 500 ppm“ die Konzentration der Buttersäure nach 4 Stunden bei 55 ppm, nach 24 Stunden bei 49 ppm und nach 72 Stunden bei 47 ppm.
In einem zusätzlichen Versuch wurde eine Probe Prozesswasser genommen und auf die Konzentration säureproduzierender Bakterien analysiert. Die mikrobiologische Identifizierung erfolgte unter Verwendung eines molekularen Ansatzes, der eine DNA-Sequenzierung einschloss. Es wurde festgestellt, dass die Probe etwa 13,5 % säureproduzierende Bakterien enthielt. Zu der Probe wurden etwa 900 ppm 27 % Natriumbisulfit zugegeben. Die Probe wurde etwa 24 Stunden später erneut analysiert, und es wurde festgestellt, dass die Probe etwa 8,5 % säureproduzierende Bakterien enthielt. Somit war die Menge säureproduzierender Bakterien nach Zugabe des Reguliermittels um etwa 40 % reduziert.
Wie zu sehen ist, haben Natriumbisulfit und EDTA einen signifikanten Einfluss auf diese reichhaltigen Bakterienumgebungen. Die Natriumbisulfit-Reguliermittel wurden als wässrige Lösungen angewendet, die etwa 27 Gew.-% oder etwa 40 Gew.-% Natriumbisulfit enthielten. Insbesondere wurde gezeigt, dass Natriumbisulfit und EDTA diese Umgebungen von säureproduzierenden Bakterienumgebungen in nitratreduzierende Bakterienumgebungen umwandeln. Durch Reduzieren, Hemmen des Wachstums, Eliminieren oder im Wesentlichen Eliminieren der säureproduzierenden Bakterien reduziert das Reguliermittel auch die VFA, hemmt ihre Zunahme, eliminiert sie oder eliminiert sie im Wesentlichen. Sowohl EDTA als auch Natriumbisulfit zeigten eine signifikante Reduktion/Wachstumshemmung im Vergleich zur „Blindprobe“. Die Reguliermittel wurden zusammen mit Glutaraldehyd, dem Biozid nach Industriestandard, das zur Regulation von VFA verwendet wird, getestet.
Jede hierin offenbarte Zusammensetzung kann jede der hierin offenbarten Verbindungen/Komponenten umfassen, daraus bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Gemäß der vorliegenden Offenbarung beschränken die Ausdrücke „bestehen im Wesentlichen aus“, „besteht im Wesentlichen aus“, „im Wesentlichen aus ... bestehend“ und dergleichen den Schutzbereich eines Anspruchs auf die angegebenen Materialien oder Schritte und jene Materialien oder Schritte, die das/die grundlegende(n) und neuartige(n) Merkmal(e) der beanspruchten Erfindung nicht wesentlich beeinflussen.
Wie hier verwendet, verweist der Begriff „etwa“ darauf, dass der angegebene Wert innerhalb der Abweichungen liegt, die sich aus der Standardabweichung ergeben, die bei den jeweiligen Versuchsmessungen ermittelt wurde, und falls diese Abweichungen nicht bestimmt werden können, dann verweist „etwa“ auf innerhalb von 5 % des angegebenen Werts.
Alle hier offenbarten und beanspruchten Zusammensetzungen und Verfahren können im Lichte der vorliegenden Offenbarung ohne unangemessenes Experimentieren hergestellt und ausgeführt werden. Obwohl diese Erfindung in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden kann, sind hierin spezifische bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist eine Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung und soll die Erfindung nicht auf die dargestellten speziellen Ausführungsformen beschränken.
Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, soll der Ausdruck „ein/eine/eines“ auch „mindestens ein/eine/eines“ oder „ein/eine/eines oder mehrere“ umfassen. Beispielsweise soll „ein Chelatbildner“ „mindestens einen Chelatbildner“ oder „einen oder mehrere Chelatbildner“ umfassen.
Alle Bereiche, die entweder absolut oder ungefähr angegeben sind, sollen gleichermaßen gelten, und alle hierin verwendeten Definitionen sollen klarstellend und nicht einschränkend sein. Ungeachtet dessen, dass die Zahlenbereiche und Parameter, die den breiten Anwendungsbereich der Erfindung darstellen, Näherungswerte sind, werden die Zahlenwerte, die in den spezifischen Beispielen angegeben sind, so genau wie möglich angegeben. Jeder Zahlenwert enthält jedoch von Natur aus gewisse Fehler, die sich zwangsläufig aus der Standardabweichung ergeben, die bei den jeweiligen Versuchsmessungen ermittelt wurde. Darüber hinaus sind alle hierin offenbarten Bereiche so zu verstehen, dass sie alle darin subsumierten Teilbereiche (einschließlich aller Bruch- und Ganzzahlwerte) umfassen.
Darüber hinaus umfasst die Erfindung alle möglichen Kombinationen einiger oder aller der hier beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen. Es sollte auch verstanden werden, dass Fachleuten verschiedene Änderungen und Modifikationen an den hierin beschriebenen gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen offensichtlich sein werden. Solche Änderungen und Modifikationen können vorgenommen werden, ohne von der Idee und vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen und ohne ihre beabsichtigten Vorteile zu verringern. Es ist daher beabsichtigt, dass solche Änderungen und Modifikationen durch die beigefügten Ansprüche abgedeckt sind.

Claims

Verfahren zum Regulieren einer flüchtigen Fettsäure in einem wässrigen industriellen System, umfassend: Zugeben einer wirksamen Menge eines Reguliermittels zu dem wässrigen industriellen System, wobei das Reguliermittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Chelatbildner, Natriumbisulfit und einer beliebigen Kombination davon besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die flüchtige Fettsäure aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ameisensäure, Essigsäure, Buttersäure, Propionsäure, Isobuttersäure, Valeriansäure, Isovaleriansäure und einer beliebigen Kombination davon besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei eine Papierfabrik das wässrige industrielle System umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Reguliermittel einem Strom zugesetzt wird, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Faserstoffbrei, einem Prozesswasser, einem Spritzwasser, einem Dickstoff und einer beliebigen Kombination davon besteht.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Reguliermittel an einer Stelle zugegeben wird, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Wasserklärereinlass, einem Wasserklärerauslass, einem Stofftank, einer Maschinenbütte, einem Stoffauflaufkasten-Einlassstrom, einem Tank für den zurückgewonnenen Stoff, einem Maschinenwassertank, einem Stofffänger und einer beliebigen Kombination davon besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Papierfabrik eine Fabrik für Papier aus recycelten Verpackungen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Papierfabrik einen geschlossenen Wasserkreislauf umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Reguliermittel dem Prozesswasser in dem geschlossenen Wasserkreislauf zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das wässrige industrielle System Abwasser oder Prozesswasser für die Papierherstellung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das wässrige industrielle System vor der Zugabe des Reguliermittels flüchtige Fettsäure produzierende Bakterien umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Reguliermittel eine Menge der flüchtige Fettsäure produzierenden Bakterien in dem wässrigen industriellen System im Vergleich zu einem wässrigen industriellen System, das nicht mit dem Reguliermittel behandelt wurde, reduziert.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Reguliermittel die Bildung der flüchtigen Fettsäure in dem wässrigen industriellen System im Vergleich zu einem wässrigen industriellen System, das nicht mit dem Reguliermittel behandelt wurde, hemmt und wobei die flüchtige Fettsäure aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ameisensäure, Essigsäure, Buttersäure, Propionsäure, Isobuttersäure, Valeriansäure, Isovaleriansäure und einer beliebigen Kombination davon besteht.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Bildung der flüchtigen Fettsäure um mindestens 100 % gehemmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die flüchtige Fettsäure von einem Bakterium produziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Chelatbildner aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ethylendiamin, Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), einem Porphyrin, einem Porphin-Derivat, Diethylen-triamin-pentaessigsäure (DTPA), Ethylenglycol-bis(2-aminoethylether)-N,N,N',N'-tetraessigsäure (EGTA), Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA), N-(2-Hydroxyethyl)ethylendiamin-N,N',N'-triessigsäure (HEDTA), Polyacrylsäure (PAA), Borsäure (BA), Natriumtripolyphosphat (STP), einer Alkoxyessigsäure, Trimercaptotriazin, Kaliumthiocarbonat, Natriumthiocarbonat, einem Dithiocarbamat und einer beliebigen Kombination davon besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die wirksame Menge etwa 50 ppm bis etwa 5.000 ppm beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die wirksame Menge etwa 100 ppm bis etwa 1.000 ppm beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei eine wässrige Lösung etwa 1 Gew.-% bis etwa 99,9 Gew.-% des Reguliermittels umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei eine wässrige Lösung etwa 25 Gew.-% bis etwa 45 Gew.-% des Reguliermittels umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei eine wässrige Lösung mehr als 50 Gew.-% des Reguliermittels umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei das Reguliermittel im Wesentlichen aus Natriumbisulfit, einem Chelatbildner oder einer Mischung davon besteht.
Verfahren zum Reduzieren einer Menge eines flüchtige Fettsäure produzierenden Bakteriums in einem wässrigen industriellen System, umfassend: Zugeben einer wirksamen Menge eines Reguliermittels zu dem wässrigen industriellen System, wobei das Reguliermittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Chelatbildner, Natriumbisulfit und einer beliebigen Kombination davon besteht, und Binden eines Metallions der flüchtige Fettsäure produzierenden Bakterien mit dem Reguliermittel.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei eine Papierfabrik das wässrige industrielle System umfasst.