Меню

Материал подготовлен Кириллом Кондратьевым, инженером-технологом компании "Эволюция комфорта".  

Вы можете написать Кириллу, какие темы в области тиссью вам интересны, и мы о них напишем. Связаться с Кириллом можно по email 84991599935k@gmail.com и телеграмму. 

Также мы ищем редакторов направлений Целлюлоза, Лайнеры, Другие картоны (специальные виды картонов).Если бы вы хотели писать и редактировать статьи на технические темы, свяжитесь с Ириной Летягиной.

Системы производства тиссью создают идеальные условия для роста микроорганизмов. При недостаточном биоконтроле рост микроорганизмов может привести к порче волокнистой массы и добавок, что приведет к появлению неприятного запаха в конечном продукте. Рост микроорганизмов также может привести к образованию поверхностных отложений, которые могут содержать как микроорганизмы, так и химические компоненты, в том числе древесную смолу, липкие вещества, древесное волокно и другие добавки для прочности во влажном состоянии. Легкий вес конечного продукта делает санитарно-гигиеническую бумагу особенно чувствительной к накоплению и отслаиванию поверхностных отложений, что может привести к образованию обрывов полотна. Стремясь экономически эффективно бороться с ростом микроорганизмов, производители тиссью все больше полагаются на программы биоконтроля на основе оксидантов. [1]

Значительная часть санитарно-гигиенической бумаги производится с использованием вторичного волокна из различных источников. Вторичное волокно, например, восстановленная газетная бумага, смешанные офисные отходы и старая картонная тара служат отличным субстратом для роста микроорганизмов во время сбора, хранения и переработки. Микробиотавторичного волокна очень разнообразна, включая несколько микробов, которые, как известно, способствуют порче и образованию слизи в добавках и/или технологической системе (рис. 1). Примечательно, что средняя стоимость биоцида на тонну санитарно-гигиенической бумаги, изготовленного с использованием переработанного волокна, на 188 % выше средней стоимости первичной ткани или полотенца. [4] 

Рисунок 1. Отложения в БДМ для производства тиссью, указывающие на присутствие бактерий и грибков, а также химического материала.

На рис.1 продемонстрировано отложение грибковых гифов. В процессе переработки вторичного волокна также могут присутствовать химические восстановители, например, сульфит. Волокно, содержащее остатки сульфита в мокрой части БДМ, создает исключительную нагрузку на программы биоконтроля на основе оксидантов. Микроорганизмы, побочные продукты метаболизма при росте микроорганизмов и химические восстановители создают потребность в средствах борьбы на основе окислителей. Это приводит к снижению эффективности биоконтроля из-за негативного влияния этих факторов на стойкость и эффективность оксидантов. Эти проблемы усугубляются изменчивостью концентрации присутствующих восстановителей и степенью микробной нагрузки на процесс. Многие системы используют минимальное количество химикатов, необходимое для контроля роста микроорганизмов, чтобы снизить затраты и расход химикатов; поэтому крайне сложно обеспечить адекватную обработку в ответ на переменчивые условия потребности в окислителе. Восстановление после загрязнения требует гораздо более высоких уровней очистки по сравнению с предотвращением загрязнения процесса, особенно если микроорганизмы образуют поверхностные отложения. [5] 

Традиционные методы мониторинга (например, подсчет количества колоний и аденозинтрифосфата, АТФ) не могут анализировать образцы технологической воды достаточно часто, чтобы обнаружить изменения, которые сделают программу биоконтроля неэффективной. Кроме того, традиционные методы микробиологического мониторинга трудоемки, а реагенты могут быть дорогостоящими. Эти подходы могут позволить диагностировать проблемы, связанные с ростом микроорганизмов, однако отсутствие средств мониторинга в реальном времени препятствует возможности проактивного реагирования на изменчивость процесса для предотвращения сбоев в производстве. 

Для непрерывного мониторинга микробной активности и поверхностного осаждения в режиме реального времени был разработан онлайн монитор. Подход, используемый в мониторинге в режиме реального времени, позволяет быстро обнаружить увеличение бактериальной нагрузки и потребности в окислителе, что позволяет минимизировать влияние этих факторов на программу биоконтроля на основе окислителя (рис. 2). Проактивный мониторинг обеспечивает постоянную оптимизацию программ обработки и более эффективное использование антимикробных препаратов.

OxiPRO® MONITOR 

Монитор OxiPRO - это запатентованный прибор, который в режиме реального времени оценивает условия процесса, активность микробного метаболизма и образование поверхностных отложений, что позволяет проактивно изменять стратегию обработки в ответ на изменчивость процесса. [6] Технологическая вода проходит через устройство мониторинга, и данные собираются непрерывно. Это безреагентное устройство, которое требует минимального обслуживания. Боковой поток технологической воды, проходящий через монитор, возвращается в процесс без изменений. Дыхание планктонных и сидячих организмов в проточной ячейке для отбора проб измеряется в тщательно контролируемых условиях и используется для определения уровня активности в процессе (индекс активности). Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) измеряется как индикатор адекватного дозирования окислителя и контроля роста микроорганизмов. Поверхностное обрастание также можно отслеживать с помощью оптического анализа полупрозрачного диска, который подвергается воздействию технологической воды. [7] 

Рисунок 2. Традиционные методы тестирования партий (например, стандартное осаждение и аденозинтрифосфат (АТФ)) не позволяют выявить изменчивость, в то время как мониторинг в режиме реального времени позволяет выявить изменчивость и провести упреждающую обработку для предотвращения сбоев в работе биоконтроля. 

На рис. 2а видно, что традиционные подходы могут не учитывать загрязнение всего технологического процесса или потребность в окислителе. На рис. 2б видно, что онлайн подход в режиме реального времени обеспечивает непрерывную оценку роста и активности микроорганизмов в системе. Это позволяет немедленно вносить изменения в программу для улучшения биоконтроля. 

Стратегия проактивной обработки NALCO

Мониторинг в режиме реального времени обеспечивает достаточные уровни обработки в ответ на изменения условий технологического процесса, при которых программы биоконтроля на основе оксидантов могут расходоваться с разной скоростью. Данные можно быстро интерпретировать, чтобы обеспечить проактивный контроль роста микроорганизмов для предотвращения брака и образования отложений, которые могут снизить эффективность производства и повлиять на качество продукции (рис. 3). Данные, полученные с помощью монитора OxiPRO Monitor, отражают условия в технологической воде и на поверхностях БДМ (рис. 4). 

В связи с изменчивостью условий в процессах производства тиссью одна стратегия обработки не может быть эффективной во всех процессах в течение неопределенного периода времени. Для поддержания эффективности оборудования требуется постоянная оптимизация. В производстве тиссью высокое использование вторичного волокна и образующихся остатков сульфита приводит к высокой потребности в окислителях. Поэтому постоянная обработка на основе окислителей может оказаться неэффективной, так как дозы часто будут недостаточными. Несмотря на то, что стратегия подачи массы может быть экономически эффективной, поскольку позволяет окислителю компенсировать потребность в получении эффективного остаточного количества окислителя, при слишком редком дозировании или слишком низкой концентрации шлаков могут возникнуть случаи загрязнения. 

Рисунок 3. Онлайн микробиологический мониторинг позволяет проактивно оптимизировать программы биоконтроля для поддержания производительности оборудования и качества продукции. 

Хотя стратегия подачи сгустков массы в программы биоконтроля на основе окислителей может быть эффективной в системах с высокой потребностью в окислителях, крайне важно обеспечить достижение эффективных концентраций с соответствующей периодичностью. 

Слишком частые выбросы могут не обеспечить надлежащего контроля из-за усилий по минимизации потребления химических веществ, что приводит к недостаточной концентрации окислителя на пике распространения. Кроме того, простое измерение ОВП в режиме реального времени не дает адекватной информации о работе программы биоконтроля на основе окислителей. Эти измерения могут указывать на то, что дозировка достигла целевого значения ОВП. Однако это целевое значение ОВП может не соответствовать адекватному контролю роста микроорганизмов и образованию отложений. Существует необходимость сочетать ОВП с активностью в текущий момент, чтобы понять влияние программы биоконтроля на основе окислителей и целевых показателей ОВП на рост микроорганизмов в режиме реального времени. На рис. 5 показано, что одинаковые уровни обработки приводят к различной степени микробиологического контроля в зависимости от частоты и концентрации окислителя. 

Рисунок 4. Условия и микробиологическая активность, измеренные с помощью монитора OxiPRO, отражают реальную ситуацию в технологической системе. Эта информация может быть использована для активной оптимизации программ биоконтроля. 

Рисунок 5. Частоту дозирования, продолжительность и концентрацию биоконтроля на основе окислителей можно контролировать с помощью значений ОВП. Кроме того, монитор OxiPROпозволяет измерить влияние на микробиологическую активность, что способствует оптимальной эффективности биоконтроля. 

На рис.5а продемонстрировано частое применение окислителей в сублетальных дозировках, что не приводит к адекватному контролю роста микроорганизмов и образования отложений. На рис.5б микробиологическая активность и образование отложений контролируются более эффективно за счет снижения частоты образования отложений в программе биоконтроля на основе окислителя при одновременном повышении концентрации окислителя, достигаемой в процессе обработки отложений.

Тематическое исследование 

Предприятие, ориентированное на производство гигиенических салфеток из 100% вторичных волокон, должно было соответствовать внутренним требованиям к продукции. Загрязнение поверхности не должно было превышать 1000 колониеобразующих единиц на миллилитр, а уровень патогенов должен был быть ниже предела обнаружения. Программа микробиологической обработки на основе окислителя непрерывно применялась в различных технологических точках в попытке гарантировать соблюдение вышеуказанных технических требований. 

Сбои в биоконтроле часто происходили из-за изменчивости технологического процесса. Компания Nalco внедрила программу биоконтроля OxiPRO, используя программу стабилизированного окислителя в сочетании с онлайн монитором OxiPRO. 

Программа OxiPRO была реализована с использованием стратегии подачи массы, чтобы преодолеть высокую микробиологическую нагрузку, поступающую в систему с переработанными волокнами. Возможность поддерживать более высокие концентрации окислителя во время и после подачи сгустков массы значительно улучшила микробиологический контроль в системе. На рис. 6 показано снижение микробной активности после внедрения новой комплексной программы. 

Кроме того, стратегия мониторинга в режиме реального времени позволила выявить повышение микробной активности после запуска тканевого аппарата после длительного простоя. Утилизация испорченного сырья привела к увеличению потребности системы в окислителях, что привело к перегрузке программы биоконтроля на основе окислителей. 

До внедрения стратегии комплексной обработки OxiPRO нарушение такого масштаба привело бы к тому, что качество конечного продукта не соответствовало бы техническим требованиям. Используя монитор в качестве средства предварительного предупреждения, дозировка химикатов была увеличена, и микробиологическая активность вернулась к приемлемому уровню. Это обеспечило непрерывное производство бумаги высокого качества. 

Внедрение стратегии комплексной обработки OxiPRO также значительно улучшило общую чистоту рабочей среды. На рис. 7 продемонстрировано сравнение чистоты сетки, используя разные стратегии.

Заключение

- Онлайн монитор OxiPRO в режиме реального времени оценивает влияние условий процесса на наличие биоконтролирующих агентов на основе окислителей (ОВП) и эффективность программы биоконтроля (индекс активности).

- Упреждающий мониторинг обеспечивает непрерывную оптимизацию программ обработки, что позволяет обеспечить соответствие требованиям к качеству продукции, повысить производительность машины и увеличить время работы между вывариваниями.

- Упреждающий мониторинг и обработка позволяют более эффективно использовать антимикробные средства и снижают потребность в воде, химикатах для кипячения и энергии, необходимой для нагрева поступающей воды до технологических температур, что улучшает воздействие на окружающую среду.



Рисунок 6.  Монитор OxiPRO фиксирует микробиологическую активность до и после внедрения комплексной программы биоконтроля.
  
На рис.6 продемонстрированы изменения при введении дозы стабилизированного окислителя-шлёма, при увеличении дозы обработки за счет утилизации испорченных запасов после остановки производства, а также продемонстрировано снижение микробной активности в ответ на превенцию.



Рисунок 7. Сравнение чистоты на сетке при использовании различных методов обработки

На рис.7а продемонстрировано, как стабилизированный окислитель устраняет обильные отложения микробного шлёма на сетке. На рис.7б продемонстрирована повышенная чистота благодаря комплексной стратегии обработки OxiPro.

Список использованной литературы

1.   Foss, C., “Advanced Microbiological Monitoring and Control with New Stabilized Oxidant Programs,” Tissue World Americas 2008 Conference Proceedings, Miami Beach, Florida.
2.   Suihko, M.-L., and E. Skytta. 2009. Characteristics of aerobically grown non-spore-forming bacteria from paper mill pulps containing recycled fibers. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 36:53-64.
3.   Suihko, M.-L., and E. Skytta. 1997. A study of the microflora of some recycled fibre pulps, boards, and kitchen rolls. J. Appl. Microbiol. 83:199-207.
4.   Sorelle, P.H., and W.E. Belgard. “The effect of recycled fiber use on paper machine biological control,” 1991 Papermakers Conference Proceedings.
5.   Costerton, J.W., S. Lewandowski, D.E. Caldwell, D.R. Korber, H.M. Lappin-Scott. 1995. Microbial Biofilms. Annu. Rev. Microbiol. 49:711-745.
6.   Enzien, M. V., Rice, L. E., Ashton, S.B. Method of Monitoring Microbiological Activity in Process Streams. US Patent 8,012,758. 6 September 2011.
7.   Wetegrove, R.L., and R.H. Banks. Monitoring of Film-formers. US Patent 5,155,555. 13 October 1992.

Для иллюстрации материала использованы фото Tissue Story.