ES2198891T3 - Sintesis electrolitica del acido peracetico. - Google Patents
Sintesis electrolitica del acido peracetico.Info
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Abstract
Un procedimiento para descontaminar microbianamente objetos mediante una especie oxidante, comprendiendo este procedimiento la generación electroquímica de una solución antimicrobiana que contiene la especie oxidante, que incluye la división de una celda electroquímica (10) en una cámara anódica (12) y en una cámara catódica (14) con una barrera (20) que es esencialmente impermeable a la especie oxidante, y la aplicación de un potencial positivo a un ánodo (16) dentro de la cámara anódica a fin de convertir un precursor presente en un electrolito adyacente al menos a uno del ánodo y a un cátodo (18), en la especie oxidante, estando el procedimiento caracterizado por: estar el electrolito sometido a una presión superior a la presión atmosférica; generar electroquímicamente ácido peracético como al menos un componente significativo de la especie oxidante, siendo la concentración de ácido peracético en la solución antimicrobiana de aproximadamente 10 ppm o superior; transportar la solución antimicrobiana que contiene el ácido peracético a lo largo de un trayecto de flujo de fluidos hasta un emplazamiento (44) donde los objetos han de ser microbianamente descontaminados; y poner en contacto los objetos con la solución antimicrobiana que contiene el ácido peracético a fin de descontaminarlos microbianamente, estando incluidos entre estos objetos el equipo médico, equipo farmacéutico, alimentos, equipo para servir alimentos, equipo para procesar alimentos, envoltorios, residuos o agua.
Description
Síntesis electrolítica del ácido peracético.
La presente invención se refiere a las técnicas
de esterilización y desinfección. Halla aplicación específica en
conjunción con soluciones producidas electroquímicamente que
contienen agentes oxidantes tales como ácido peracético, peróxido
de hidrógeno y ozono, para la esterilización o desinfección de
equipo médico y farmacéutico, y será descrita haciendo referencia
específica a ello. Debe tenerse en cuenta, no obstante, que la
invención es también aplicable a otros procedimientos de
esterilización, desinfección y saneamiento que emplean dichos
agentes oxidantes, incluyendo el tratamiento de agua, de alimentos,
de equipo para servir alimentos, y similares.
Los agentes oxidantes, tales como el ácido
peracético, el peróxido de hidrógeno y el ozono, sirven de
desinfectantes y esterilizantes en diferentes aplicaciones. El
ácido peracético tiene numerosos usos, incluyendo la desinfección
de residuos y la esterilización de equipo médico, envoltorios de
embalaje, equipo para procesar alimentos, y similares. El ácido
peracético presenta pocos problemas de eliminación gracias a que
se descompone en compuestos fácilmente degradables en las plantas
de tratamiento de residuos. Posee un amplio espectro de actividad
contra los microorganismos, y es efectivo incluso a bajas
temperaturas. El peróxido de hidrógeno es empleado para la
esterilización de equipo médico. El ozono ha sido ampliamente
utilizado para la desinfección y tratamiento de agua y, más
recientemente, de alimentos y de equipo para servir alimentos.
Normalmente, para formar ácido peracético, se
procede a mezclar precursores del ácido peracético con agua y otros
productos químicos en un baño. A continuación, los objetos que se
han de descontaminar, bien por esterilización, bien por
desinfección, son sumergidos en el baño durante un período de
tiempo lo suficientemente prolongado para alcanzar el nivel de
descontaminación requerido. Posteriormente, lo habitual es
proceder a enjuagar los objetos descontaminados antes de su uso.
Para garantizar una esterilización o desinfección efectiva dentro
de un período temporal previamente seleccionado, se mantiene la
concentración de ácido peracético por encima de un nivel mínimo de
efectividad, que normalmente es de aproximadamente 2300 ppm en el
caso de la esterilización de instrumentos médicos. Cuando la
concentración de ácido peracético se halla en el nivel mínimo de
efectividad o por encima de él, puede esperarse una esterilización
total. Unos niveles de ácido peracético inferiores son efectivos
como desinfectantes. Se ha demostrado que concentraciones tan bajas
como 2-10 ppm, o aún inferiores, son efectivas
para las desinfecciones que únicamente requieren la destrucción de
microorganismos patógenos.
En instalaciones donde los objetos son
esterilizados o desinfectados en frecuentes intervalos a lo largo
del día, a menudo se utiliza repetidamente el mismo lote de
solución de ácido peracético. No obstante, el ácido peracético
tiende a descomponerse con el paso del tiempo. Por ejemplo, un baño
que esté por encima de la concentración mínima efectiva de ácido
peracético para la esterilización, aproximadamente 2300 ppm, al
principio de la jornada, a menudo desciende a aproximadamente 800
ppm, muy por debajo de la concentración efectiva, si no hay nuevas
adiciones de precursores de ácido peracético. Tanto unas
temperaturas ambientales elevadas como el número de los objetos a
esterilizar o desinfectar, y el grado de contaminación de los
mismos, contribuyen a reducir la vida útil del baño. Además, las
condiciones de almacenamiento conducen a veces a la degradación de
los precursores de ácido peracético antes de su uso.
Por otra parte, a menudo los precursores son
materiales peligrosos que a veces implican problemas de transporte
y almacenamiento. A causa de los riesgos de almacenamiento y
también al hecho de que se degradan con el transcurso del tiempo,
es preferible mantener una reducida reserva de precursores y
reponerlos con pedidos en intervalos frecuentes.
En los casos del peróxido de hidrógeno y del
ozono, se presentan problemas similares. El ozono es una especie de
vida especialmente breve que se descompone con facilidad. El
peróxido de hidrógeno tiende a descomponerse en agua y oxígeno.
El documento
EP-0-658-763-A
describe el uso de ácido peracético mezclado con peróxido de
hidrógeno y ácido acético como desinfectante. La concentración de
ácido peracético es controlada electrónicamente.
Recientemente, se han examinado las propiedades
limpiadoras y descontaminantes de las soluciones formadas por la
electrólisis de agua bajo condiciones especiales. Son conocidos
los dispositivos de electrólisis que recibiendo un suministro de
agua tal como agua del grifo, habitualmente dopada con una sal,
realizan la electrólisis del agua. Durante la electrólisis se
produce una solución de anolito a partir del agua dopada en el
ánodo, y una solución de catolito en el cátodo. Hay descripciones
de semejantes unidades de electrólisis del agua en las patentes
estadounidenses con los números 5.635.040; 5.628.888; 5.427.667;
5.334.383; 5.507.932; 5.560.816; y 5.622.848. El documento
EP-0-115-893-A
de Baltelle Memorial Institute describe un aparato de
esterilización que produce una solución de hipoclorito sódico a
partir de cloruro sódico dentro de una celda electroquímica.
Para crear estas soluciones de anolito y
catolito, se hace pasar agua de grifo, a la que a menudo se ha
añadido un agente conductor eléctrica o iónicamente tal como una
sal halógena, incluyendo las sales cloruro sódico y cloruro
potásico, a través de una unidad o módulo de electrólisis que
disponga al menos de una cámara anódica y al menos de una cámara
catódica, generalmente separadas entre sí mediante una barrera
parcialmente permeable. Un ánodo entra en contacto con el agua que
fluye al interior de la cámara anódica, mientras que un cátodo
entra en contacto con el agua que fluye al interior de la cámara
catódica. El ánodo y el cátodo están conectados a una fuente de
potencial eléctrico a fin de exponer el agua a un campo eléctrico.
La barrera puede permitir el transporte de las especies portadoras
de electrones seleccionadas entre el ánodo y el cátodo, en tanto
que limita el movimiento del fluido entre las cámaras anódica y
catódica. La sal y los minerales naturalmente presentes en el agua,
y/o añadidas a ella, sufren una oxidación en la cámara anódica y
una reducción en la cámara catódica.
Tanto el anolito resultante en el ánodo como el
catolito resultante en el cátodo pueden ser retirados de la unidad
de electrólisis. El anolito y el catolito pueden ser usados por
separado o de forma combinada. Se ha descubierto que el anolito
posee propiedades antimicrobianas, incluyendo propiedades
antivirales. Se ha descubierto que el catolito posee propiedades
limpiadoras.
No obstante, el agua activada electroquímicamente
no carece de inconvenientes. El agua activada electroquímicamente
posee una alta energía superficial que no permite fácilmente su
penetración en las zonas huecas de los instrumentos médicos. Por lo
tanto, pudiera suceder que no se consiguiera un exterminio total.
Se han presentado problemas adicionales en el caso de las
superficies metálicas que entran en contacto con agua
electroquímicamente activada, incluyendo las superficies del equipo
de descontaminación y las de los instrumentos médicos de metal. El
agua activada electroquímicamente resulta corrosiva para ciertos
metales. El acero inoxidable empleado en la fabricación de
numerosos dispositivos médicos resulta especialmente susceptible a
la corrosión por el agua activada electroquímicamente.
Hay otros productos químicos que también se
prestan a la conversión electroquímica. El documento
EP-0-244-565-A
describe el tratamiento de agua con ozono generado
electroquímicamente. Khomutov y col. ("Study of the Kinetics of
Anodic Processes in Potassium Acetate", Izv. Vyssh. Uchebn.
Zabed., Khim, Teknol. 31 (11) pp. 71-74 (1988))
describe un estudio de la conversión de soluciones de acetato en
ácido peracético dentro de un intervalo de temperaturas comprendido
entre -10º y 20ºC usando una celda con tres electrodos. Las
regiones anódica y catódica de la celda de Khomutov y col. se
hallaban separadas por una barrera de cristal poroso. En este
estudio fueron utilizados ánodos de platino, oro o carbono, bajo un
potencial de 2 - 3,2 V referido a un electrodo de referencia de
plata/cloruro de plata. Las concentraciones de acetato potásico
fueron inicialmente 2 - 10 mol/l. Para la medición de la
conductividad y la viscosidad, Khomutov y col. estimaron que se
generaban soluciones de ácido peracético en el ánodo con
concentraciones de oxígeno activo de 0,1 equivalentes gramo/litro.
Sin embargo, no se realizó ninguna medición directa de la
concentración de ácido peracético en la solución en conjunto. Por
otra parte, el intervalo de pH, entre 8,2 y 10,4, descrito por
Khomutov y col. no resulta deseable en el caso de muchas
soluciones descontaminantes prácticas. Para reducir la corrosión
de los componentes metálicos de los dispositivos que se han de
descontaminar, lo deseable es un pH cercano a lo neutro.
La presente invención proporciona un sistema
nuevo y mejorado de generación de ácido peracético y de otros
agentes oxidantes, y que solventa los problemas anteriormente
mencionados.
Atendiendo a un aspecto de la invención, se
proporciona un procedimiento para la descontaminación microbiana de
objetos. El procedimiento incluye la generación electroquímica de
una solución antimicrobiana que contiene una especie oxidante. El
procedimiento incluye dividir una celda electroquímica en una cámara
anódica y una cámara catódica mediante una barrera esencialmente
impermeable a la especie oxidante. El procedimiento incluye además
la aplicación de potencial positivo a un ánodo sito en el interior
de la cámara anódica a fin de convertir un precursor presente en un
electrolito adyacente al menos a uno del ánodo y del cátodo, en la
especie oxidante. El procedimiento se caracteriza porque el
electrolito está sometido a una presión superior a la presión
atmosférica y por generar electroquímicamente ácido peracético como
componente al menos significativo de la especie oxidante. La
concentración de ácido peracético en la solución antimicrobiana es
aproximadamente de 10 ppm o superior. El procedimiento incluye
además el transporte de la solución antimicrobiana que contiene
ácido peracético a lo largo de un trayecto de flujo de fluidos hasta
un emplazamiento en que los objetos han de ser microbianamente
descontaminados, así como el contacto de los objetos con la
solución antimicrobiana que contiene el ácido peracético para que
los descontamine microbianamente. Entre tales objetos se incluye
equipo médico, equipo farmacéutico, alimentos, equipo para servir
alimentos, equipo para procesar alimentos, envoltorios, residuos y
agua.
Atendiendo a otro aspecto de la presente
invención, se proporciona un sistema para la descontaminación
microbiana de dispositivos. El sistema consta de una celda
electroquímica que incluye un ánodo y un cátodo separados por una
barrera que es esencialmente impermeable para una especie oxidante.
Una fuente de potencial eléctrico es conectada al menos a uno del
ánodo y del cátodo. Un electrolito es adyacente al menos a uno del
ánodo y del cátodo. El sistema se caracteriza porque el electrolito
es manipulable bajo una presión superior a la atmosférica y por
haber un precursor en el electrolito que es convertible en ácido
peracético en una concentración de aproximadamente 10 ppm o
superior, mediante la aplicación de potencial al menos a uno del
ánodo y del cátodo, incluyendo la especie oxidante el ácido
peracético. Se proporciona un trayecto de flujo de fluidos para el
transporte del ácido peracético generado desde la celda
electroquímica hasta el emplazamiento en que el dispositivo médico
o farmacéutico ha de ser descontaminado microbianamente por el ácido
peracético.
Una ventaja de la presente invención es que hace
posible preparar in situ las soluciones de ácido peracético
según sea necesario.
Otra ventaja de la presente invención es que se
evita el almacenamiento y transporte de esterilizantes
peligrosos.
Otra ventaja de la presente invención es que hace
posible que la concentración de ácido peracético de un baño de
descontaminación microbiana sea mantenida durante los usos
repetidos de dicho baño.
La presente invención tiene aún más ventajas que
serán evidentes para los usuarios ordinariamente versados en esta
técnica una vez hayan leído y comprendido la siguiente descripción
en detalle de las formas de realización preferentes.
La invención puede tomar forma como varios
componentes y combinaciones de componentes, así como en diversas
etapas y combinaciones de etapas. Los dibujos no tienen más
finalidad que ilustrar una forma de realización preferente, sin que
deban interpretarse de forma limitativa a la invención.
La Figura 1 es un diagrama esquemático de una
forma de realización preferente de una unidad de electrólisis para
la generación de soluciones esterilizantes y desinfectantes de la
presente invención;
La Figura 2 es una vista desde arriba de una
unidad de electrólisis de la presente invención; y
La Figura 3 es un diagrama de las conducciones de
un sistema de esterilización o desinfección incluyendo la unidad de
electrólisis de la Figura 1, un depósito receptor de la copa de
reactivo y una copa de reactivo.
Respecto a las Figuras 1 y 2, una celda
electroquímica o unidad de electrólisis (10) genera especies
oxidantes a utilizar como esterilizantes o desinfectantes líquidos,
tales como ácido peracético, peróxido de hidrógeno y ozono. La
unidad (10) incluye dos cámaras de electrodos, es decir, una
cámara anódica (12) y una cámara catódica (14). En el interior de
cada una de ambas se ha dispuesto un electrodo. Más exactamente, un
ánodo (16) está instalado en el interior de la cámara anódica y un
cátodo (18) está instalado en el interior de la cámara catódica.
Una barrera o membrana (20) comunica las cámaras anódica y
catódica (12) y (14) y controla el flujo entre ellas de la especie
en disolución. Es preferible que la barrera sea esencialmente
impermeable al menos a uno de los agentes oxidantes. La barrera
preferible es una membrana específica para iones, tal como una
membrana permeable para los protones, que permita la migración de
los iones de hidrógeno entre las cámaras a la vez que limite la
mezcla de otras especies en el interior de ambas cámaras. Una de
dichas membranas permeables para los protones, NAFION™ 117 puede
ser solicitada a Dupont and Aldrich. Asimismo puede también
emplearse para la barrera (20) un papel de filtro, tal como el
P-5 de la marca Fisher.
Una fuente de potencial eléctrico (22) aplica un
potencial positivo al ánodo. Se ha seleccionado un potencial
positivo lo suficientemente alto para la generación de especie
oxidante en el ánodo, sin causar simplemente la disociación del agua
en oxígeno e hidrógeno en los electrodos. Lo preferible para este
cometido es un potencial de aproximadamente +1,6 a +5 V, referido a
Ag/AgCl en NaCl 3 M, prefiriéndose en particular un potencial de
3,2 V.
A fin de generar la especie oxidante, al menos la
cámara anódica (12) ha de recibir una solución de electrolito. La
solución de electrolito incluye un precursor que es oxidado a la
especie oxidante en la cámara anódica. Las soluciones formadas a
partir de la solución de electrolito dentro de las cámaras anódica
y catódica durante la electrólisis están referidas al anolito y al
catolito, respectivamente. En el caso de la generación de ácido
peracético, por ejemplo, el anolito comprende una solución de ácido
peracético. Otras especies oxidantes pueden estar asimismo
presentes.
Existe la opción de disponer un reservorio de
precursor o tanque de contención (24) con comunicación de fluidos
hasta la cámara anódica, para que contenga una solución del
precursor. La solución de precursor es enviada a la cámara anódica
desde el tanque de retención mediante una bomba, alimentación
gravitacional, o cualquier otro medio conveniente. Como
alternativa también es posible llevar un precursor sólido disuelto
a la cámara anódica, como se describirá con mayor detalle más
adelante.
El ánodo (16) dispone preferiblemente de una
amplia área superficial e incluye un material que facilita la
formación de especie oxidante en el ánodo. Entre los materiales
apropiados se incluyen, sin que sirva de limitación, carbono
(incluyendo grafito), platino, iridio, dióxido de plomo y óxido de
rutenio. En el caso de dióxido de plomo u óxido de rutenio, se
recomienda que el óxido sea depositado sobre un sustrato tal como
una rejilla de alambre de titanio o de otro metal noble, que
sostenga el óxido y proporcione al ánodo una amplia área
superficial para la generación de la especie oxidante. Shepelin y
col. (Élektrokhimiya, Vol. 26, Nº9, pp.
1142-1148 (1990)) y Chernik y col.
(Élektrokhimiya, Vol. 33, Nº3, pp. 289-292
(1997)) describen electrodos de dióxido de plomo para la
electrólisis del ozono.
El cátodo está formado por cualquier aceptador de
electrones apropiado, tal como platino, titanio, oro o carbono
(incluyendo grafito). El carbono, como grafito, resulta
particularmente preferible para la generación de peróxido de
hidrógeno, en tanto que se prefiere el platino para la generación
de ácido peracético. Existe la opción de conectar la cámara
anódica a través del fluido con un electrodo de referencia (26) de,
por ejemplo, plata/cloruro de plata, para garantizar que se
mantiene la aplicación del potencial que fue seleccionado.
Se proporcionan las válvulas de liberación de
presión (28) y (30) para impedir la acumulación excesiva de
presión dentro de las cámaras anódica y catódica.
Al generar al ácido peracético, por ejemplo, la
especie oxidante generada en la cámara anódica puede incluir varias
especies, tanto de duración breve como de duración prolongada, que
reaccionen directamente con el precursor del ácido peracético que
forma el ácido peracético o que participa en las cadenas reactivas
que conducen a la formación de ácido peracético a partir del
precursor. Dichas especies adicionales incluyen ozono, que es una
especie de vida breve pero altamente oxidante, y peróxido de
hidrógeno, una especie de vida más prolongada que supone un
importante producto intermedio en el procedimiento normal de
síntesis de ácido peracético.
Existe la opción de añadir una cantidad de
peróxido de hidrógeno al electrolito en la cámara anódica a modo de
iniciador, a fin de iniciar la reacción o combinación de
reacciones que resultan en la formación de ácido peracético. Una
cámara de peróxido (32), con comunicación de fluidos hasta la
cámara anódica, proporciona a ésta dicho peróxido de hidrógeno.
También pueden añadirse otros productos químicos a la cámara
anódica en calidad de iniciadores, tales como perborato, que eleva
la concentración de peróxido de hidrógeno en la solución de
anolito.
Entre los precursores del ácido peracético
preferibles se incluyen: ácido acético y otros donantes de acetil
tales como acetato sódico, acetato potásico, ácido acético y
acetaldehído. Un donante de acetil especialmente recomendado es el
acetato potásico. El acetato sódico también es un donante efectivo,
pero tiende a ser menos soluble en el electrolito. Cuando se esté
usando ácido acético como precursor, es preferible añadirlo a la
cámara anódica en una proporción tal que haga posible mantener el pH
dentro del intervalo seleccionado para la generación de la especie
oxidante. Una forma apropiada de adición del ácido acético es
añadirlo en cantidades decrecientes en la misma proporción en que
es consumido.
La concentración de precursor preferible en el
electrolito depende de la solubilidad del precursor y de la
concentración de especie oxidante que se desea. Para formar ácido
peracético a partir de acetato potásico, por ejemplo, es preferible
que la concentración de acetato se encuentre dentro del intervalo
entre aproximadamente 0,5 y aproximadamente 5 M.
Existe la opción de añadir al electrolito de la
cámara anódica un sistema de medios tampón para hacer que el
electrolito mantenga un pH apropiado para la generación de la
especie oxidante deseada. Cada especie oxidante o cada
intermediario generados en concreto, así como sus respectivas
concentraciones, dependen, hasta cierto punto, del pH
seleccionado. Con un pH casi neutro, es decir, desde
aproximadamente pH 6 hasta aproximadamente pH 8, se favorece la
generación de ozono. Según aumenta el pH, aumenta la generación de
peróxido de hidrógeno. Por lo tanto, en el caso del peróxido de
hidrógeno, es preferible un electrolito con un pH ligeramente
alcalino, preferiblemente aproximadamente de 7-9,
más preferentemente de aproximadamente pH 8 o ligeramente
superior.
Para la preparación de soluciones diluidas de
especie oxidante para usar como esterilizantes y desinfectantes, lo
preferible es un pH aproximadamente neutro. Los fosfatos de
metales alcalinos son tampones apropiados. Uno de los sistemas de
medios tampón preferibles consiste en la combinación de fosfato de
monosodio, fosfato de disodio y tripolifosfatos. Dicho sistema de
medios tampón también dispone de propiedades anticorrosivas. Otros
sistemas de medios tampón preferibles incluyen uno o más fosfatos
potásicos. Puede añadirse hidróxido sódico para incrementar el pH.
Otros sistemas de medios tampón o de ajuste del pH útiles en la
generación de ozono y ácido peracético incluyen ácido sulfúrico y
perclorato.
Es preferible que el electrolito utilizado en las
cámaras anódica y catódica sea el mismo, por lo que concierne a
los tampones y demás aditivos empleados, aunque se contempla
también la diferencia de electrolitos.
La presión en el interior de la celda está por
encima de la atmosférica. A modo de ejemplo, la tasa de producción
de ácido peracético a partir de acetato potásico en una
electrólisis realizada bajo una presión de 0,7 bar (10 p.s.i.g.)
aproximadamente es el doble que la de la una electrólisis
realizada bajo presión atmosférica, y es de esperar que los
incrementos sean mayores bajo presiones aún más altas.
De forma opcional, un agitador (34), sea
magnético o mecánico, agita el anolito. La temperatura de la
solución de anolito ha de hallarse preferiblemente en el intervalo
comprendido entre el punto de congelación de anolito y
aproximadamente 60ºC, dependiendo de la composición del ánodo y de
la especie que se pretende generar. Para la generación de ácido
peracético, es preferible una temperatura comprendida entre
aproximadamente 0ºC y aproximadamente 60ºC.
A fin de mantener la temperatura dentro de este
intervalo, la unidad de electrólisis puede ser opcionalmente
refrigerada mediante recursos tales como la inmersión en un baño de
hielo o mediante otro dispositivo de refrigeración, o haciendo
circular parte del anolito y del catolito a través de un
intercambiador térmico. Como alternativa, es posible mantener la
temperatura retirando partes de anolito a intervalos o
continuamente, reemplazándolo con una solución de precursor fresca,
o haciendo recircular el anolito por un sistema de
descontaminación, tal como se describirá en mayor detalle más
abajo.
Como alternativa, es posible realizar la
electrólisis a temperatura ambiente o a una superior, evitando la
necesidad de refrigeración por completo. Cuando se desee que las
soluciones descontaminantes estén calientes, existe la opción de
obtener los esterilizantes y desinfectantes a partir de una unidad
de electrólisis calentada.
Existe la opción de añadir aditivos para inhibir
la corrosión y reducir la energía superficial en la solución de
ácido peracético, ya sea añadiéndolos al electrolito antes de la
electrólisis, o durante o posteriormente a ella. También es posible
añadir otros aditivos, incluyendo, pero de forma no limitativa,
detergentes, agentes quelantes y agentes complejantes, ya sea en
combinación con otros aditivos o por separado.
Los agentes inhibidores de la corrosión son
seleccionados conforme a la naturaleza de los materiales de los
objetos que sean limpiados y/o descontaminados mediante la especie
oxidante. Entre los inhibidores de la corrosión que protegen contra
la corrosión del aluminio y del acero, incluyendo acero inoxidable,
se cuentan los fosfatos, sulfatos, cromatos, dicromatos, boratos,
molibdatos, vanadiatos y tungstenatos. Algunos inhibidores de la
corrosión del aluminio adicionales incluyen
8-hidroxiquinolina y ortofenilfenol.
Más específicamente, son preferibles los fosfatos
para la inhibición de la corrosión del acero inoxidable. Entre los
fosfatos más preferibles se cuentan, sin que sirva de limitación,
fosfato monosódico (MSP), fosfato disódico (DSP), tripolifosfato
sódico (TSP), hexametafosfato sódico (HMP) y sulfato sódico tanto de
forma individual como combinada. Entre los boratos preferibles se
cuenta el metaborato sódico (NaBO_{2}).
Los inhibidores de la corrosión del cobre y del
latón incluyen triazoles, azoles, benzoatos, toliltriazoles,
dimercaptotiadiazoles y otros compuestos en forma de anillo de
cinco miembros. Entre los inhibidores de la corrosión del cobre y el
latón especialmente preferibles se cuentan las sales sódicas de
benzotriazole y toliltriazole debido a su estabilidad en presencia
de compuestos oxidantes fuertes. También puede utilizarse el
mercaptobenzotiazol, pero es propenso a ser oxidado y
desestabilizado por oxidantes fuertes. El ácido salicílico es un
ejemplo de benzoato que es un inhibidor aceptable de la
corrosión.
En aguas duras, los tampones de fosfato y los
inhibidores de corrosión tienden a causar que las sales de calcio y
magnesio presentes en las aguas duras precipiten y recubran los
dispositivos que están siendo descontaminados y/o limpiados,
dejando además depósitos en algunas partes del sistema de
electrólisis. En tales casos, es preferible la adición de un
agente complejante apropiado para evitar la precipitación, tal
como hexametafosfato sódico (HMP) o ácido nitrolotriacético
trisódico (NTA Na_{3}). Debido a que el hexametafosfato sódico es
también un inhibidor de la corrosión, tiene una doble utilidad,
tanto como inhibidor de la corrosión y como agente complejante.
Entre los agentes complejantes se cuentan los poliacrilatos sódicos.
Por supuesto, si se usa agua blanda o desionizada, debe eliminarse
el agente complejante. De todos modos, para garantizar una
aplicabilidad universal, sea cual sea el agua que se utilice, es
preferible que esté presente algún agente complejante.
Es posible añadir opcionalmente un agente
reductor de la energía superficial a la solución de ácido
peracético a fin de incrementar la penetración en los intersticios
de los objetos siendo tratados. Esto es particularmente importante
cuando se está limpiando y descontaminando instrumentos médicos
complejos que pueden contener contaminantes microbianos en
hendiduras, juntas y lumens. Entre los agentes reductores de la
energía superficial utilizables juntamente con la presente invención
se cuentan diversos agentes humectantes. Dichos agentes
humectantes incluyen tensioactivos aniónicos, catiónicos,
noniónicos, anfotéricos y/o iónicos bipolares. Entre las clases
específicas de agentes humectantes útiles se cuentan los
tensioactivos aniónicos y noniónicos, así como combinaciones de
los mismos. Los ejemplos de agentes humectantes noniónicos
utilizables en la presente invención incluyen tensioactivos tales
como éteres de poliglicol de alcohol graso, nonilfenoxipoli
(etilenoxi) etanol, y polioxipropileno etoxilado. Unos ejemplos
específicos incluyen Genapol UD-50™, Igepal™,
Fluowet™ y Pegal™. Los agentes humectantes antes mencionados pueden
ser utilizados por separado o en combinación de unos con otros.
Las cantidades de agentes inhibidores de la
corrosión y humectantes que se han de añadir a la solución de ácido
peracético variarán conforme al tipo de agente que se ha de añadir
y de si se añade o no uno o más agentes.
Es preferible que los inhibidores de corrosión
inorgánica estén presentes en cantidades comprendidas en el
intervalo desde aproximadamente 0,01% hasta 20% de peso por volumen
(p/v). Es preferible que los inhibidores de corrosión orgánica
estén presentes en cantidades comprendidas entre aproximadamente
0,01% y 5% p/v. Los fosfatos son efectivos en concentraciones en el
intervalo desde aproximadamente 0,01% hasta aproximadamente 11%
p/v.
Es preferible que los agentes humectantes estén
presentes en cantidades comprendidas entre aproximadamente 0,0001%
y aproximadamente 6,0% p/v. Por otra parte, se recomienda que el
agente humectante esté presente en cantidades comprendidas entre
aproximadamente 0,0001% y aproximadamente
\break0,5% p/v.
En un sistema cerrado bajo presión, un septum
(35) permite la retirada discrecional de muestras de anolito para
efectuar análisis químicos para el control de las concentraciones
de especies oxidantes, precursores y otros aditivos.
La unidad de electrólisis (10) descrita de este
modo posee una gran variedad de usos. Las soluciones en disolución
de las especies oxidantes generadas, tales como ácido acético, son
provechosamente empleadas para la desinfección y la esterilización,
aunque existe la opción de usar el ácido peracético y las demás
especies oxidantes generadas para otros cometidos. En una forma de
realización preferente, la unidad es empleada para generar lotes
de solución de ácido peracético susceptible de ser utilizado
inmediatamente para desinfectar o esterilizar objetos, así como de
ser almacenado para posterior uso. El ácido acético u otro
precursor es añadido a la unidad y el potencial oxidante
correspondiente es aplicado hasta que se alcanza la concentración
deseada de ácido peracético. Entonces se detiene la aplicación de
potencial y la solución abandona la cámara anódica a través del
conducto de salida (36). Bajo presiones relativamente bajas, la
unidad produce sin dificultad concentraciones de ácido peracético
adecuadas para fines desinfectantes. Es fácil obtener
concentraciones de ácido peracético de 10-20 ppm,
concentraciones de ozono de hasta 1,6 ppm, y concentraciones de
peróxido de hidrógeno de hasta 10 ppm. Existe la opción de obtener
soluciones más concentradas de ácido peracético bajo presiones más
elevadas.
En otra forma de realización, mostrada en la
Figura 2, la unidad es usada para producir un flujo de solución de
ácido peracético, que es extraída de la cámara anódica según es
generada, a través del conducto de salida (38), y conducida
directamente hasta los objetos que se han de descontaminar. Un
conducto de entrada (36) vuelve a llenar la cámara anódica con una
solución que incluye el precursor del ácido peracético. La forma
de realización es apropiada para diversos cometidos, tales como la
descontaminación de equipo, incluyendo equipo para procesar de
alimentos y equipo farmacéutico, para desinfectar envoltorios tales
como contenedores de alimentos, y para esterilizar residuos y
agua.
Una tercera forma de realización incluye la
recirculación de una solución esterilizante o desinfectante desde
un recipiente conteniendo los objetos a esterilizar o desinfectar,
a través de la cámara anódica de la unidad de electrólisis, y de
vuelta al recipiente. Es preferible que se haga recircular la
solución de este modo hasta que se consiga la concentración de
ácido peracético deseada. Tras haber conseguido la concentración
deseada, es posible proseguir intermitentemente la recirculación a
fin de mantener la concentración de ácido peracético deseada. Como
alternativa es posible hacer que la solución recircule
continuamente, aplicando intermitentemente el potencial positivo
para mantener la concentración.
Respecto a la Figura 3, un sistema para la
recirculación de una especie oxidante, tal como ácido peracético, a
través de un sistema de descontaminación, incluyendo la unidad de
electrólisis (10) y el aparato de descontaminación microbiana (A),
que está configurado para ser dispuesto sobre un mostrador o una
superficie de trabajo conveniente. Aunque aquí se describa el
sistema haciendo especial referencia al ácido peracético, hay que
tener en cuenta que, mediando la modificación del precursor, del
pH, del material de los electrodos y demás tal como se describió
anteriormente, es posible emplear alternativamente otras especies
oxidantes o combinaciones de las mismas.
Una puerta o trampilla de apertura manual para
proporcionar acceso a la bandeja (42) que define una región
receptora (44) de recepción de objetos a ser microbianamente
descontaminados. En la forma de realización ilustrada, la bandeja
(42) está configurada para recibir dispositivos tales como
endoscopios y otros objetos largos y enrollables. También se
contempla la disposición de otras bandejas con regiones receptoras
de diferentes configuraciones para recibir objetos por sí solos o
contenedores portaobjetos. Se recomienda que la cubeta (46) reciba
una dosis unitaria de reactivos para formar una solución
esterilizante, desinfectante u otra solución descontaminante de
microbios. La dosis de reactivos incluye un precursor del ácido
peracético, preferiblemente en forma sólida, tal como acetato
sódico o potásico. También es posible, por otra parte, añadir el
precursor del ácido peracético, tanto en forma líquida como sólida,
a la unidad de electrólisis desde el recipiente (24) o por otra
forma apropiada.
Un bloque (C) contenedor de reactivo, conteniendo
la dosis de reactivos, es insertado en la cubeta (46). De forma
opcional, es posible disponer el precursor del ácido peracético
dentro de la copa manteniéndolo aparte de los otros reactivos. Una
vez los objetos estén depositados en la bandeja y el bloque
portador de reactivo (C) haya sido insertado en la cubeta, la
trampilla es cerrada y asegurada. Una proyección o miembro
inferior de apertura (48) se halla dispuesto en el fondo de la
cubeta (48) para acoplarse a una superficie inferior del bloque
(C) según éste es insertado en la cubeta. La proyección (48) corta
o crea de cualquier otra manera una apertura en la copa,
permitiendo que el agua circulante disuelva o arrastre la dosis de
reactivos.
El agua y los reactivos circulan a través de la
unidad de electrólisis hasta que se alcanza la concentración de
ácido peracético seleccionada. Opcionalmente una válvula de
llenado (50) hace pasar el agua a través de un filtro eliminador de
microbios (52) sito en el trayecto de flujo de un sistema de
circulación de fluidos. El filtro eliminador de microbios (52)
impide el paso de toda partícula de aproximadamente 0,2\mu o
mayor. El agua entrante, una vez ha atravesado el filtro, es
dirigida por un esprai o boquilla de distribución (54) y llena la
región receptora de objetos (44) de la bandeja (42). El agua
recibida adicionalmente fluye al interior de la cubeta (46)
disolviendo los reactivos sólidos o arrastrando los reactivos
líquidos dentro de la copa (C), formando una solución. El proceso
de llenado prosigue hasta que todo el aire ha sido expulsado a
través del sistema de ventilación (56) y todo el volumen interior
se encuentra ocupado por el agua. Una vez la válvula de llenado
(50) ha sido cerrada, una bomba (58) hace circular el fluido a
través de la región receptora de objetos (44) de la bandeja, la
cubeta (46), la unidad de electrólisis (10) y, opcionalmente, un
calentador (60). La bomba impulsa asimismo la solución
antimicrobiana a través del filtro (52) hasta una válvula de
comprobación (62) que descontamina el filtro. Además, la bomba
impulsa la solución antimicrobiana a través del otro filtro de
microbios (64) sito en el sistema de aire (56) hasta una válvula
de comprobación (66). La circulación continúa hasta que se haya
conseguido la esterilización o desinfección.
Un sensor de concentración de ácido peracético
(68) puede sentir opcionalmente la concentración de ácido
peracético en el aparato descontaminador (A). En una forma de
realización preferente, el sensor de concentración controla la
aplicación de potencial a través del ánodo (16) y el cátodo (18).
En una forma de realización alternativa, el sensor de
concentración controla las válvulas que dirigen el flujo a través y
alrededor de la unidad de electrólisis (10) para controlar las
concentraciones en el aparato descontaminador.
Una vez se ha completado la descontaminación, se
abre la válvula de desagüe (70) permitiendo la salida de la
solución. Existe la opción de conectar el flujo de la válvula de
desagüe a la unidad de electrólisis para reconducir la solución de
ácido peracético de vuelta a la unidad para la destrucción de la
especie oxidante. Se hace entrar aire a través del filtro de
microbios (64), de tal forma que el aire estéril ocupa el espacio
del fluido en el interior del sistema. Posteriormente, la válvula
de desagüe es cerrada y la válvula de llenado (50) abierta otra
vez para llenar el sistema con un fluido de enjuague estéril.
Aunque no tienen el propósito de limitar la
invención, los siguientes ejemplos son ilustrativos de los
procedimientos de preparación de soluciones antimicrobianas que
contienen uno o más agentes oxidantes.
La unidad de electrólisis de la Figura 1 fue
utilizada en la generación de ácido peracético a partir de una
solución 5 M de acetato potásico en un pH de 9,15. Dos hojas de
papel de filtro P-5 de la marca Fisher fueron
empleadas a modo de barrera. Tanto el ánodo como el cátodo eran de
platino, con un área superficial de 16,8 cm^{2}. Un baño de
hielo refrescaba la unidad de electrólisis manteniéndola en una
temperatura aproximada de 8 - 12ºC. Se mantenía un potencial de
+3,2 V en el ánodo. La concentración de ácido peracético fue medida
espectrofotométricamente durante un período de 2 horas en términos
de absorción. Transcurridos 60 minutos, la concentración de ácido
peracético se elevó de una absorción inicial de 0,008 abs a 0,010
abs. Transcurridas 2 horas, la absorción era de 0,012 abs.
Este ejemplo, y los ejemplos 2 y 3, no
corresponden a la presente invención, ya que la electrólisis fue
llevada a cabo bajo presión atmosférica, siendo, sin embargo,
representativos de los mecanismos implicados.
Se repitieron los procedimientos usados en el
Ejemplo 1, excepto donde se hace constar. Para preparar el anolito
y el catolito se añadió ácido sulfúrico a acetato potásico 5 M, a
fin de llevar el pH a 7,2. El precipitado de sulfato potásico fue
retirado y se introdujo la solución en la unidad de electrólisis.
Un potencial de +3,2 V fue aplicado al ánodo comparado con el
electrodo de referencia (Tensión real aplicada: 9,6V). Se
realizaron mediciones de ácido peracético, peróxido de hidrógeno y
ozono.
Transcurridos 60 minutos, la concentración de
ácido peracético en el anolito era 10,34 ppm y la concentración de
peróxido de hidrógeno era 3 ppm. Una concentración de ozono de 1,6
ppm fue detectada tras 2 horas. La concentración de ácido
peracético alcanzó 13,79 ppm tras 90 minutos, pero después cayó
bruscamente, lo que hace pensar en una migración de los agentes
oxidantes al catolito.
Se siguieron los procedimientos usados en el
Ejemplo 3 excepto donde se hace constar. El electrolito fue
preparado utilizando acetato sódico 5 M, fluoruro potásico 0,2
g/l, y una solución de fosfato monosódico 0,5 M. Se añadió ácido
sulfúrico para llevar el pH a 7,14.
Se realizaron mediciones de ácido peracético y
ozono. Transcurridos 60 minutos, con un potencial de +2,5 V
comparado con el electrodo de referencia (tensión real aplicada:
9,6 V) la concentración de ácido peracético en el anolito era de
6,33 ppm (0,010 abs). Transcurridos 90 minutos, la concentración
era 10,13 ppm (0,011 abs). Una concentración de ozono superior a 1
ppm fue detectada tras 2 horas.
Se usaron los procedimientos del Ejemplo 2
excepto donde se hace constar. La presión del anolito fue mantenida
entre 0,14 y 0,4 bar (2 y 6 p.s.i.g.) y un filtro NAFION PEM fue
utilizado como la barrera (20). El acetato potásico 5 M fue
ajustado a un pH de 6,98 mediante ácido sulfúrico.
Se detectaron 0,6 ppm de ozono tras 180 minutos.
La concentración de ácido peracético fue medida cada treinta
minutos durante 180 minutos, y alcanzó un máximo de 19,23 ppm a
los 120 minutos, cayendo a 7,69 ppm transcurridos 150 minutos.
Claims (12)
1. Un procedimiento para descontaminar
microbianamente objetos mediante una especie oxidante,
comprendiendo este procedimiento la generación electroquímica de
una solución antimicrobiana que contiene la especie oxidante, que
incluye la división de una celda electroquímica (10) en una cámara
anódica (12) y en una cámara catódica (14) con una barrera (20)
que es esencialmente impermeable a la especie oxidante, y la
aplicación de un potencial positivo a un ánodo (16) dentro de la
cámara anódica a fin de convertir un precursor presente en un
electrolito adyacente al menos a uno del ánodo y a un cátodo (18),
en la especie oxidante, estando el procedimiento
caracterizado por:
estar el electrolito sometido a una presión
superior a la presión atmosférica;
generar electroquímicamente ácido peracético como
al menos un componente significativo de la especie oxidante, siendo
la concentración de ácido peracético en la solución antimicrobiana
de aproximadamente 10 ppm o superior;
transportar la solución antimicrobiana que
contiene el ácido peracético a lo largo de un trayecto de flujo de
fluidos hasta un emplazamiento (44) donde los objetos han de ser
microbianamente
\hbox{descontaminados; y} poner en contacto los objetos con la solución
antimicrobiana que contiene el ácido peracético a fin de
descontaminarlos microbianamente, estando incluidos entre estos
objetos el equipo médico, equipo farmacéutico, alimentos, equipo
para servir alimentos, equipo para procesar alimentos,
envoltorios, residuos o agua.
2. El procedimiento de la reivindicación 1,
caracterizado además por incluir adicionalmente la especie
oxidante un agente oxidante seleccionado del grupo formado por
ozono, peróxido de hidrógeno, así como combinaciones de ambos.
3. El procedimiento de la reivindicación 2,
caracterizado además por incluir el precursor un donante de
acetil.
4. El procedimiento de la reivindicación 3,
caracterizado además por ser seleccionado el donante de
acetil de un grupo formado por acetato potásico, acetato sódico,
ácido acético, acetaldehído, así como combinaciones de los
mismos.
5. El procedimiento de la reivindicación 4,
caracterizado además por servir el acetato potásico como
donante de acetil, en una concentración desde aproximadamente 0,5
hasta aproximadamente 5 M.
6. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes 1-5,
caracterizado además por incluir adicionalmente el
electrolito un aditivo seleccionado del grupo que incluye
inhibidores de la corrosión, tensioactivos, agentes complejantes,
así como combinaciones de los mismos.
7. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes 1-6,
caracterizado además por estar la temperatura del electrolito
a temperatura ambiente o por encima de ella.
8. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes 1-7,
caracterizado además por:
la recirculación de la especie oxidante gastada
desde el emplazamiento hasta la celda electroquímica para su
regeneración.
9. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes 1-8,
caracterizado además por:
el control de la concentración de la especie
oxidante y el ajuste de la proporción en la que es generada la
especie oxidante.
10. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes 1-9,
caracterizado además por:
tamponar el electrolito hasta un pH
aproximadamente neutral.
11. Un sistema (A) para la descontaminación
antimicrobiana de dispositivos médicos o farmacéuticos que
comprende una celda electroquímica (10) que incluye un ánodo (16)
y un cátodo (18) separados por una barrera (20) que es esencialmente
impermeable para una especie oxidante, una fuente de potencial
eléctrico (22) conectado al menos a uno del ánodo y del cátodo, y
un electrolito adyacente al menos a uno del ánodo y del cátodo,
estando el sistema caracterizado por:
estar el electrolito adaptado para ser operable a
presiones superiores a la presión atmosférica;
ser un precursor presente en el electrolito
convertible en ácido peracético en una concentración de
aproximadamente 10 ppm o superior mediante la aplicación de un
potencial al menos a uno del ánodo y del cátodo, incluyendo la
especie oxidante ácido peracético; y
un trayecto de flujo de fluido (36) que
transporta el ácido peracético generado desde la celda
electroquímica hasta un emplazamiento (44) adaptado para contener
el dispositivo médico o farmacéutico que ha de ser descontaminado
microbianamente por el ácido peracético.
12. El sistema de la reivindicación 11 en el que
el emplazamiento (44) en el que un dispositivo ha de ser
descontaminado microbianamente comprende un recipiente (42) que
recibe el dispositivo, estando el recipiente conectado por el fluido
mediante el trayecto de flujo de fluidos.
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