ES2203505T3

ES2203505T3 - Sintesis electrolitica de acido peracetico.

Info

Publication number: ES2203505T3
Application number: ES00955360T
Authority: ES
Inventors: Tom L. Merk; Paul S. Malchesky; Chung-Chiun Liu
Original assignee: Steris Inc
Current assignee: Steris Inc
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 2000-08-02
Publication date: 2004-04-16
Anticipated expiration: 2020-08-02
Also published as: EP1199931A1; DE60004060T2; JP2003506120A; WO2001010215A1; DE60004060D1; CO5231238A1; NZ517172A; CA2378601A1; CN1377229A; US6387238B1; MXPA02001162A; AU764557B2; KR20020040768A; BR0013008A; AR032590A1; AU6757900A; EP1199931B1; ATE245351T1; CN1196405C

Abstract

Un método de descontaminación antimicrobiana de artículos que comprende: suministrar un gas que contiene oxígeno a un cátodo (18, 218, 318) de una unidad de electrólisis (10, 210, 310) (Fig. 1 a 5); hacer reaccionar el oxígeno en el gas para formar especies de peróxido en un electrolito en el cátodo; hacer reaccionar las especies de peróxido con un precursor de ácido peracético para formar ácido peracético; y transportar el electrolito que contiene ácido peracético hasta un lugar (90, 102, 266, 366) en el que se descontaminan los artículos de microbios (Fig. 1 y 3-5).

Description

Síntesis electrolítica de ácido peracético.

Antecedentes de la invención

La presente invención está relacionada con las técnicas de esterilización y de desinfección. Encuentra una aplicación particular conjuntamente con soluciones producidas electroquímicamente que contienen agentes oxidantes, tales como el ácido peracético, para la esterilización o desinfección de equipos médicos y farmacéuticos, productos alimenticios, y similares, y se describirá con referencia particular a los mismos. Hay que comprender, sin embargo, que la invención es también aplicable a otros métodos de esterilización, desinfección y asepsia, incluidos el tratamiento del agua, de equipos de servicios de restauración, y similares y tiene aplicaciones en el blanqueo y en la síntesis química.

El ácido peracético es un desinfectante o esterilizante de utilidad en una diversidad de aplicaciones. El ácido peracético tiene diversos usos, incluidos la desinfección de desechos y la esterilización de equipos médicos, contenedores de embalajes, equipos de procesamiento de los alimentos, y similares. Plantea pocos problemas de eliminación porque se descompone en compuestos (es decir, ácido acético y oxígeno) que las plantas de tratamiento de aguas residuales o las bacterias del suelo degradan fácilmente. Tiene un amplio espectro de actividades frente a microorganismos, y es eficaz incluso a bajas temperaturas.

Convencionalmente, las concentraciones de ácido peracético se producen a partir de soluciones de ácido acético y peróxido de hidrógeno a pH ácido. Se mezclan las soluciones concentradas con agua y otros productos químicos para preparar una solución diluida. Los artículos que se pretende descontaminar, bien por esterilización o bien por desinfección, se sumergen entonces en la solución durante un tiempo suficiente para lograr el nivel deseado de descontaminación. Por regla general, los artículos descontaminados se aclaran a continuación antes de su uso. Para asegurar una esterilización o desinfección eficaz dentro de un periodo de tiempo preseleccionado, la concentración de ácido peracético se encuentra preferiblemente a, o por encima de, un nivel mínimo eficaz, por regla general de aproximadamente 1000-2000 ppm para la esterilización de instrumentos médicos. Cuando la concentración de ácido peracético se encuentra al, o por encima del, nivel mínimo eficaz para la esterilización, se espera la esterilización en el periodo de tiempo de contacto. Niveles más bajos de ácido peracético son eficaces como desinfectantes. Concentraciones tan bajas como 2-10 ppm, o menos, han demostrado su eficacia para la desinfección, que requiere únicamente la destrucción de microorganismos patógenos.

Aunque se disponga de formulaciones de ácido peracético de un solo uso, en las instalaciones en las que se esterilizan o desinfectan artículos a intervalos frecuentes a lo largo del día, el mismo lote de solución de ácido peracético se usa a menudo de forma reiterada. Sin embargo, el ácido peracético tiende a descomponerse con el paso del tiempo. Por ejemplo, una solución desinfectante, que se encuentra por encima de la concentración mínima eficaz de ácido peracético para esterilización al principio del día, cae a menudo por debajo de la concentración eficaz sin adiciones suplementarias del ácido peracético concentrado o sus precursores. Las temperaturas ambientes elevadas, la cantidad de artículos esterilizados o desinfectados, y el grado de contaminación de los artículos contribuyen todos a la reducción de la vida útil del lote. Además, las condiciones de almacenamiento llevan a veces a una degradación de los precursores del ácido peracético antes de su uso.

Además, el ácido peracético concentrado o los precursores suelen ser materiales peligrosos que a veces plantean problemas de transporte y almacenamiento. Debido a los riesgos de almacenamiento y también al hecho de que se degradan con el paso del tiempo, es preferible mantener unas existencias limitadas del concentrado o de los precursores, y volver a pedirlos a intervalos frecuentes.

Recientemente, se han explorado las propiedades de limpieza y descontaminación de soluciones formadas por electrólisis del agua en condiciones especiales. Se conocen dispositivos de electrólisis que reciben un suministro de agua, tal como agua corriente, habitualmente dopada con una sal, y que llevan a cabo la electrólisis sobre el agua. Durante la electrólisis, se produce una solución de anolito a partir del agua dopada en un ánodo, y se produce una solución de catolito en un cátodo. Se describen ejemplos de tales unidades de electrólisis del agua en las patentes de Estados Unidos nº 5.635.040; 5.628.888; 5.427.667; 5.334.383; 5.507.932; 5.560.816; y 5.622.848. El documento WO 99/08719A describe un equipo de esterilización en el que se producen soluciones de anolito y de catolito por electrólisis de agua, dopada con una sal, tal como el cloruro sódico.

Para crear estas soluciones de anolito y catolito, se hace pasar agua corriente, a menudo con un agente eléctricamente o iónicamente conductor añadido, a través de una unidad o un módulo de electrólisis. La unidad posee una cámara anódica y una cámara catódica, por lo general separadas la una de la otra por una barrera parcialmente permeable. Los agentes conductores son a menudo sales de halógenos, incluidas las sales cloruro sódico y cloruro potásico. Un ánodo y un cátodo entran en contacto con el agua que fluye en las cámaras anódica y catódica respectivas. El ánodo y el cátodo están conectados con una fuente de potencial eléctrico para exponer el agua a un campo eléctrico. La barrera puede permitir la transferencia de especies portadoras de electrones seleccionadas entre el ánodo y el cátodo, pero restringe el movimiento de los fluidos entre las cámaras anódica y catódica. Las sales y los minerales naturalmente presentes en y/o añadidos al agua experimentan oxidación en la cámara anódica y reducción en la cámara catódica.

\newpage

Un anolito que se obtiene en el ánodo y un catolito que se obtiene en el cátodo se pueden sacar de la unidad de electrólisis. El anolito y el catolito se pueden usar individualmente o en combinación. Se ha demostrado que el anolito tiene propiedades antimicrobianas, incluidas propiedades antivirales. Se ha demostrado que el catolito tiene propiedades de limpieza.

Sin embargo, el agua activada electroquímicamente no está exenta de defectos. El agua activada electroquímicamente posee una alta energía superficial, lo cual no permite que el agua activada electroquímicamente penetre fácilmente en las zonas con hendeduras de los instrumentos médicos. Por lo tanto, puede que no se consiga la destrucción completa. Problemas adicionales han surgido en superficies metálicas que entran en contacto con el agua activada electroquímicamente, incluidas las superficies del equipo de descontaminación y dispositivos médicos metálicos. El agua activada electroquímicamente es corrosiva para ciertos metales. El acero inoxidable, que se usa para producir muchos dispositivos médicos, es particularmente susceptible a la corrosión por agua activada electroquímicamente.

Otros productos químicos son también susceptibles de conversión electroquímica. Khomutov, y col. ("Study of the Kinetics of Anodic Processes in Potassium Acetate", Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved., Khim. Teknol. 31 (11) pp. 71-74 (1988)) describen un estudio de la conversión de soluciones de acetato en ácido peracético y peróxido de acetilo en el intervalo de temperaturas de -10ºC a 20ºC mediante el uso de una célula de tres electrodos. Las regiones del ánodo y del cátodo de la célula estaban separadas mediante una barrera de vidrio poroso. En este estudio, se usaron ánodos de platino, oro o carbón, a un potencial elevado, por lo general 2-3,2 V en comparación con un electrodo de referencia de plata/cloruro de plata. Las concentraciones en acetato de potasio fueron inicialmente de 2-10 mol/l. A partir de mediciones de conductividad y de viscosidad, Khomutov, y col. estimaron que las soluciones de ácido peracético se generaban en el ánodo con concentraciones de oxígeno activo de 0,1 equivalentes gramo/l. Sin embargo, no se hicieron mediciones directas de la concentración de ácido peracético en la solución total. Además, el intervalo de pH de 8,2-10,4 descrito por Khotumov, y col. no es recomendable para numerosas soluciones de descontaminación prácticas. Para reducir la corrosión de los componentes metálicos de los instrumentos que se pretende descontaminar, es deseable un pH próximo a la neutralidad.

El documento CA 2214957A describe un método para el blanqueo in situ de pulpa. El ejemplo 5 de la solicitud describe la formación de un perborato en una célula de electrólisis a partir de un electrolito que comprende bórax, carbonato sódico, y bicarbonato sódico. A continuación, se hace reaccionar el perborato formado con TAED para formar el ácido peracético.

El documento US 5770033 describe un método para producir ozono en el ánodo de una célula. Una membrana de intercambio de protones separa el ánodo de un cátodo despolarizado por el oxígeno.

El documento EP 0395296 describe un método para la descontaminación microbiana en el que se mezclan reactivos secos, tales como el ácido acetilsalicílico y el perborato sódico, con agua para formar un oxidante fuerte, tal como el ácido peracético.

El documento WO 99/39753 describe un método para la síntesis electrolítica de ácido peracético mediante el uso de una unidad de electrólisis que posee una barrera selectiva para los iones que separa una cámara que contiene un ánodo de una cámara que contiene un cátodo. Un electrolito dentro de la unidad incluye un precursor, tal como el acetato de potasio o el ácido acético. Se aplica un potencial positivo al ánodo lo cual tiene por consecuencia la generación de especies oxidantes tales como el ácido peracético.

La presente invención proporciona un sistema y un método nuevos y mejorados para la generación de ácido peracético y otros agentes oxidantes que supera los problemas a los que se hizo referencia anteriormente y otros.

Sumario de la invención

Según una vertiente, la presente invención proporciona un método de preparación de una solución antimicrobiana que contiene ácido peracético, que comprende:

suministrar un gas que contiene oxígeno a un cátodo (18, 218, 318) de una unidad de electrólisis (10, 210, 310) (Fig. 1 a 5); la unidad de electrólisis incluyendo además un ánodo (16, 216, 316) (Fig. 1 a 5); hacer reaccionar el oxígeno en el gas para formar iones peróxido, radicales peróxido o peróxido de hidrógeno en un electrolito en el cátodo; y

hacer reaccionar los iones peróxido, los radicales peróxido o el peróxido de hidrógeno con un precursor de ácido peracético para formar ácido peracético.

Según otra vertiente de la presente invención, se proporciona un método de descontaminación antimicrobiana de artículos. El método incluye el suministro de un gas que contiene oxígeno a un cátodo de una unidad de electrólisis y la formación de especies de peróxido, tales como iones peróxido, radicales peróxido, o peróxido de hidrógeno, en un electrolito en el cátodo. El método incluye además el hacer reaccionar la especie de peróxido con un precursor de ácido peracético para formar ácido peracético y el transporte del electrolito que contiene el ácido peracético a un lugar en el cual se procede a la descontaminación microbiana de los artículos.

Según otra vertiente de la presente invención, se proporciona un sistema para la descontaminación antimicrobiana de artículos. El sistema incluye una unidad de electrólisis que incluye un ánodo y un cátodo. Una fuente de potencial eléctrico aplica un potencial entre el ánodo y el cátodo. Una fuente de un gas que contiene oxígeno suministra oxígeno al cátodo para formar especies de peróxido en un electrolito. Una fuente de precursor de ácido peracético suministra un precursor de ácido peracético para su reacción con las especies de peróxido para formar una solución que incluye el ácido peracético. Un recipiente acoge los artículos que se pretende descontaminar y un conducto de abastecimiento en fluidos lleva la solución que contiene ácido peracético desde la unidad de electrólisis hasta el recipiente.

Una ventaja de la presente invención es que permite la preparación de soluciones de ácido peracético in situ, según se necesitan, o el almacenamiento en pequeños lotes, hasta que se necesiten.

Otra ventaja de la presente invención es que permite que se suministren las soluciones antimicrobianas en línea o en forma de lote, a petición.

Otra ventaja más de la presente invención es que la concentración en ácido peracético de una solución puede restablecerse o incrementarse al devolver la solución a una unidad de electrólisis.

Una ventaja adicional de la presente invención es que el almacenamiento y el transporte de esterilizantes o precursores concentrados y peligrosos pueden evitarse.

Otra ventaja adicional de la presente invención que resulta de la generación de ácido peracético a petición es que se evita la descomposición del ácido peracético durante el transporte y el almacenamiento.

Otra ventaja de la presente invención es que permite que se mantenga la concentración del ácido peracético en un sistema de descontaminación microbiana durante el uso reiterado del sistema.

Otra ventaja más de la presente invención es que se pueden preparar concentraciones de ácido peracético en el intervalo de aproximadamente 1000 a 2000 ppm para esterilización u otras aplicaciones sin emplear altas concentraciones de precursores.

Otras ventajas adicionales de la presente invención quedarán patentes para aquellos expertos en la materia a la lectura y comprensión de la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferidas.

Breve descripción de los dibujos

La invención puede materializarse en diversos componentes y disposiciones de componentes, y en diversas etapas y organización de etapas. Los dibujos sólo tienen el propósito de ilustrar una realización preferida y no hay que interpretarlos como restricciones de la invención.

La figura 1es un diagrama esquemático de una realización preferida de una unidad de electrólisis para la generación de soluciones de esterilización y desinfección según la presente invención;

La figura 2 es una primera realización alternativa de una unidad de electrólisis según la presente invención;

La figura 3 es un esquema de tuberías de un sistema de esterilización o desinfección que incluye la unidad de electrólisis de la figura 1, un pozo de acogida de un vaso de reactivos, y un vaso de reactivos;

La figura 4 es una segunda realización alternativa de una unidad de electrólisis según la presente invención;

La figura 5 es una tercera realización alternativa de una unidad de electrólisis según la presente invención;

La figura 6 es una gráfica de la concentración de ácido peracético frente al tiempo para cinco donantes de acetilo seleccionados; y

La figura 7 es una gráfica de la concentración de ácido peracético frente al tiempo para distintos pH de partida iniciales de electrolito, que usan el ácido acetilsalicílico como donante de acetilo.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

El ácido peracético se prepara in situ, según las necesidades, en una variedad de aplicaciones, incluidas la descontaminación de dispositivos médicos y el tratamiento de productos alimenticios. En una realización preferida, se genera peróxido de hidrógeno en una unidad de electrólisis por reducción del oxígeno en agua y luego se hace reaccionar con un donante de acetilo, tal como el ácido acetilsalicílico, para formar el ácido peracético.

Con referencia a la figura 1, una unidad o célula de electrólisis 10 genera especies oxidantes para uso como esterilizantes o desinfectantes líquidos, tales como el ácido peracético y/o el peróxido de hidrógeno y especies oxidantes de vida corta emparentadas. La unidad 10 incluye dos cámaras de electrodos, a saber, una cámara anódica 12 y una cámara catódica 14. Se coloca un electrodo en cada una de las cámaras. En concreto, un ánodo 16 forma una pared de la cámara anódica y un cátodo 18 forma una pared de la cámara catódica. Las demás paredes de las dos cámaras pueden estar hechas de materiales que son compatibles con el ácido peracético, tales como el acero aislado, el plexiglás, u otro material adecuado. Preferiblemente, una barrera o membrana selectiva para iones 20 separa las cámaras anódica y catódica 12, 14 y controla el flujo de especies disueltas entre las mismas. En la realización de la figura 1, la barrera 20 es una membrana de intercambio catiónico, que permite la migración de protones (iones H^{+}) entre las cámaras, pero restringe la migración de aniones entre las dos cámaras. La membrana sirve también de separación o barrera entre los electrolitos en las dos cámaras. Las membranas de intercambio catiónico particularmente preferidas son las membranas basadas en el ácido sulfónico. Dos membranas permeables a los protones semejantes, NAFION™ 117 y NAFION™ 450, se pueden conseguir de DuPont y Aldrich. Si no, se usa papel de filtro, tal como el papel de filtro P-5 de la marca Fisher, para la membrana 20.

Opcionalmente, la membrana está apoyada en una pared de soporte permeable a los líquidos 22, tal como una pared de cerámica porosa. La pared de soporte proporciona un soporte físico para la membrana y permite el movimiento de líquidos e iones hacia y desde la membrana.

Como se comprenderá fácilmente, la célula 10 puede modelarse en una diversidad de configuraciones. Por ejemplo, la célula 10' es opcionalmente cilíndrica, la membrana 20' y la pared de soporte 22' formando un cilindro concéntrico, que separa la cámara anódica 12' de la cámara catódica 14' como se muestra en la figura 2 (en la que las partes similares se identifican con una prima (')). El ánodo 16' tiene la forma de una barra que se sitúa en el centro de la cámara anódica. El cátodo 18' forma una pared exterior de la unidad.

Con referencia una vez más a la figura 1, una fuente de potencial eléctrico 24 aplica un potencial negativo al cátodo. El potencial aplicado se selecciona para que sea suficientemente elevado para la reducción del oxígeno en el cátodo. A estos efectos, se prefiere un potencial de aproximadamente 3-30 voltios, más preferiblemente, 10-30 voltios, en comparación con Ag/AgCl en NaCl 3M, con un potencial particularmente preferido de aproximadamente 5 V. Son adecuadas densidades de corriente de 1 \muA/cm^{2} a aproximadamente 1 A/cm^{2}. En una realización, el potencial es suficiente para proporcionar una intensidad de corriente de aproximadamente 5 amperios a través de un cátodo de 50 cm^{2} de superficie (100 mA/cm^{2}).

La cámara catódica 14 se alimenta con un suministro de oxígeno, o de un gas que contiene oxígeno, tal como el aire. El aire es una fuente eficaz de oxígeno para la presente solicitud. Preferiblemente, como se muestra en la figura 1, el cátodo 18 es un electrodo de difusión de gases que permite el flujo de aire o de otro gas que contiene oxígeno a través del mismo. Un compresor 26 suministra aire bajo una ligera presión positiva a una cámara de aire 28 adyacente a una superficie exterior 30 del electrodo de difusión de gases 18. El aire atraviesa los poros 32 (que se muestran esquemáticamente) en el cátodo de difusión de gases 18, hasta una interfaz aire-líquido-sólido 33 entre el aire y el líquido que entra en el cátodo desde la cámara catódica.

El exceso de aire se libera de la cámara de aire 28 a través de una salida de aire 34. La salida incluye preferiblemente una válvula reguladora 35 que controla la salida del aire a través de la salida de aire. Esto permite ajustar la presión del aire en la cámara de aire a un nivel adecuado para mantener una interfaz aire:líquido:sólido dentro del cuerpo del cátodo 18.

Se suministra un electrolito "alcalino" 36 a la cámara catódica 14 a través de una entrada 38. El electrolito lleva carga a través de la cámara catódica. Se alimenta la cámara anódica con un electrolito "ácido" 40 a través de una entrada 42. Aunque los dos electrolitos 36, 40 se describan en la presente invención como "alcalino" y "ácido", se debe entender que estos términos se usan relativamente, para indicar una diferencial de pH entre los dos electrolitos. La diferencial de pH es preferiblemente de por lo menos 0,5 aproximadamente, más preferiblemente 5 aproximadamente o superior. Por lo tanto, el electrolito "alcalino" puede ser ácido, (es decir, de pH inferior a 7) o el electrolito "ácido", alcalino (es decir, de pH superior a 7). Sin embargo, en todos los casos, el electrolito alcalino en la cámara catódica 14 se encuentra siempre a un pH superior (es decir, es más básico) que el electrolito ácido en la cámara anódica 12 y, a la inversa, el electrolito ácido se encuentra siempre a un pH inferior (es decir, más ácido) que el electrolito alcalino. En la realización de la figura 1, el electrolito alcalino tiene preferiblemente un pH de aproximadamente 5-14, más preferiblemente, un pH de 7-9, y muy preferiblemente 7-7,5, mientras que el electrolito ácido tiene preferiblemente un pH de 0 a aproximadamente 4, más preferiblemente 0-3, la diferencia entre el pH alcalino y ácido proporcionando preferiblemente un gradiente de pH de aproximadamente 5-7 o más. El electrolito ácido es por lo tanto uno que sea de fuerza suficiente para mantener un gradiente de pH a través de la membrana. Una solución de ácido sulfúrico a una concentración de aproximadamente 5% es un electrolito ácido adecuado y tiene un pH de aproximadamente 0,2.

El electrolito alcalino incluye una solución de iones de electrolito en agua. Los iones llevan carga a través del electrolito. Proporcionan iones que llevan carga adecuados, las sales de metales alcalinos y alcalinotérreos, tales como los fosfatos, carbonatos, silicatos (tales como las zeolitas), y sulfatos de sodio y de potasio, u otros materiales electrolitos. También se pueden usar bases, en particular, hidróxidos, tales como el hidróxido sódico o el hidróxido potásico. Los fosfatos y silicatos son electrolitos particularmente preferidos ya que estos proporcionan también capacidad tampón.

Preferiblemente se añade un agente con capacidad tampón (cuando aún no se encuentra presente como el ión que lleva carga) al electrolito alcalino para mantener el electrolito alcalino a un pH apropiado para generar peróxido de hidrógeno (preferiblemente, pH 7-9 aproximadamente). Se puede usar una combinación de tampones y/o de otros compuestos para ajustar el pH. Por ejemplo, se pueden usar ácidos, tales como el ácido acético o el ácido cítrico para ajustar el pH de la solución alcalina. El agente con capacidad tampón/ajustador de pH puede proporcionar también la conductancia iónica del electrolito, como se indicó anteriormente.

Como se muestra en la figura 1, el electrolito alcalino se entrega a la entrada 38 de la cámara catódica a partir de un depósito o una cisterna de retención 50 mediante una bomba 52, alimentación por gravedad, u otro sistema de entrega conveniente. El agente con capacidad tampón se combina preferiblemente con otros componentes del electrolito en el depósito 50 de electrolito alcalino. Si no, se añade directamente dentro de la cámara a partir de un depósito aparte (no se muestra). Evidentemente, la bomba 52 y el depósito 50 podrían eliminarse si se desease un proceso discontinuo.

Una segunda bomba 54 hace circular la solución de ácido sulfúrico, u otro electrolito ácido, a través de la cámara anódica a través de la entrada de la cámara anódica a partir de un depósito 56 de solución de ácido sulfúrico. Las bombas peristálticas son bombas 52, 54 adecuadas.

El ácido sulfúrico se queda básicamente sin consumir en el proceso de electrólisis de la realización de la figura 1. Preferiblemente se hace circular de manera continua a través de la cámara anódica. En concreto, se saca el electrolito ácido de la cámara anódica a través de una salida 58, se transporta hasta el depósito 56 a través de un conducto de retorno 60, y luego se devuelve a la cámara 12. De esta manera, se mantiene un flujo constante del electrolito ácido sobre el ánodo.

Si no, no se hace circular la solución de electrolito ácido hacia dentro y fuera de la cámara anódica 12 durante la electrólisis, sino que se queda en la cámara anódica. Opcionalmente, se agita en la cámara anódica para mantener un flujo de electrolito sobre el ánodo. Se puede volver a usar el electrolito ácido 40 para periodos prolongados de generación continua de ácido peracético o para la producción de varios lotes de ácido peracético. Opcionalmente, se introduce el electrolito ácido dentro de la cámara anódica 12 o el depósito de electrolito ácido 56 en forma de una ampolla sellada 59, tal como un vaso de plástico. El vaso se abre mediante un elemento abridor 61 en el depósito cuando se cierra una tapa del depósito. Opcionalmente, se añade agua al depósito para diluir una concentración de solución ácida para producir el electrolito ácido.

Opcionalmente, una salida de aire 62 para la cámara catódica permite que el aire que ha burbujeado a través del electrolito abandone la cámara. La salida de aire puede incluir una válvula de retención o una válvula de descompresión 64, que se abre cuando la presión de la cámara alcanza una presión mínima preseleccionada.

El oxígeno se convierte en el cátodo 18 en iones peróxido, por lo general de la manera siguiente:

O_{2} + 2 H_{2}O \rightarrow 2 HO_{2}^{-} + 2 H^{+}

ó

O_{2} + 2 OH^{-} \rightarrow 2 HO_{2}^{-}

ó

O_{2} + H_{2}O + 2 e^{-} \rightarrow HO_{2}^{-} + OH^{-}

También se pueden formar radicales libres de peróxido. Los iones/radicales peróxido reaccionan con iones de hidrógeno o con agua para formar peróxido de hidrógeno.

HO_{2}^{-} + H^{+} \rightarrow H_{2}O_{2}

ó

HO_{2}^{-} + H_{2}O \rightarrow H_{2}O_{2} + OH^{-}

Los protones (H^{+}) generados en el ánodo 16 son capaces de atravesar la membrana 20 hacia la cámara catódica 14 para participar en la reacción.

Temperaturas desde aproximadamente el punto de congelación hasta el punto de ebullición de la solución de electrolito, más preferiblemente 10-60ºC aproximadamente, muy preferiblemente 15-30ºC aproximadamente, son adecuadas para las reacciones que tienen lugar dentro de la unidad de electrólisis 10. Por consiguiente, no es necesario calentar las cámaras anódica o catódica. Se puede generar calor durante la reacción, lo cual provocaría un aumento de la temperatura.

Las soluciones que se producen a partir de las soluciones de electrolito en las cámaras anódica y catódica 12, 14 durante la electrólisis se denominan el anolito y el catolito, respectivamente. En la realización de la figura 1, por ejemplo, el catolito comprende una solución de peróxido de hidrógeno e iones/radicales peróxido (a todos se les denomina "especies de peróxido" en la presente invención) con tampones fosfato. Otras especies oxidantes pueden estar presentes también, tales como el ácido peracético, como se comentará con más detalle más adelante.

El ánodo 16 y el cátodo 18 tienen preferiblemente grandes superficies. El ánodo es preferiblemente un ánodo dimensionalmente estable (DSA). Los materiales adecuados para el ánodo 16 incluyen, pero no se restringen a, el carbón (incluido el grafito), el platino, el óxido de iridio, el dióxido de plomo, el óxido de paladio, y el óxido de rutenio. En el caso del óxido de iridio, del dióxido de plomo, del óxido de paladio, o del óxido de rutenio, el óxido se coloca preferiblemente encima de un sustrato, tal como una malla de alambre de titanio u otro sustrato de un metal noble, que soporta al óxido y dota al ánodo de una gran superficie. Otros materiales adecuados para el ánodo incluyen el carbón o el metal añadido de metal precioso, tal como el acero inoxidable, el platino o el paladio añadido de metal precioso. Otros materiales adecuados para la producción del ánodo incluyen la plata, el molibdeno, el platino, o el cobalto encima de un material de soporte en níquel, que se encuentra en forma de lámina pelicular, pantalla, bloque, espuma, o similar.

El cátodo 18 está formado por cualquier aceptor de electrones adecuado, tal como el platino, el titanio, el oro, o el carbón (incluido el grafito). Se prefiere particularmente el carbón, tal como el grafito, para la generación de peróxido de hidrógeno. Un electrodo de difusión de gases 18 adecuado incluye un sustrato, formado por una chapa de un material conductor, tal como el oro o el níquel, que tiene una estructura en malla con finos poros para la admisión del oxígeno. Una capa de carbón, o de otro aceptor de electrones, reviste el sustrato. La malla proporciona soporte para el material activo (carbón) del cátodo. Los cátodos 18 que comprenden lechos de carbón apilado, frita de carbón o materiales de células abiertas porosos o sinterizados recubiertos con carbón se pueden usar igualmente. Otros materiales para cátodo adecuados incluyen el negro de platino, el platino/rutenio sobre negro de carbón, el platino sobre negro de carbón, y el negro de carbón.

La presión del aire que entra impide que los líquidos atraviesen el cátodo de difusión de gases 18 hasta la cámara de aire 28. Asimismo, la presión del líquido dentro de la cámara catódica tiende a impedir que el gas atraviese el cátodo hacia la cámara catódica 14. La interfaz líquido--gas-sólido 33 dentro del cátodo es donde la reacción de reducción del oxígeno tiene lugar principalmente. Algunos EDG están dotados de una membrana hidrófoba del lado del oxígeno y por lo tanto no permiten el paso de líquido a través del electrodo.

Opcionalmente, la cámara anódica se encuentra conectada mediante un fluido con un electrodo de referencia 66, tal como un electrodo de plata/cloruro de plata, para asegurar que se mantenga el potencial aplicado seleccionado. El electrodo de referencia se sitúa preferiblemente tan cerca como sea posible del ánodo para eliminar los efectos de la resistencia de las soluciones sobre el potencial medido.

El catolito contiene peróxido de hidrógeno e iones/radicales peróxido generados en la cámara catódica. Un precursor de ácido peracético, tal como un donante de acetilo, se hace reaccionar con las especies de peróxido en la solución de catolito para producir el ácido peracético. Por ejemplo, la reacción se desarrolla de la manera siguiente:

R – OOCCH_{3} + HO_{2}^{-} \rightarrow CH_{3}COOOH

donante de acetilo

\hskip0.5cm

ácido peracético

donde R puede ser H, alquilo, arilo, metal alcalino, tal como Na, K, o similares. La reacción entre el ácido acetilsalicílico y el H_{2}O_{2} (o su especie precursora), por ejemplo, tiene como resultado la formación de ácido salicílico y ácido peracético. Una sola molécula de tetraacetil etilen diamina (TAED) produce dos moléculas de ácido peracético en una reacción con dos moléculas de H_{2}O_{2}. El catolito puede incluir también una diversidad de otras especies oxidantes de vida corta y/o de vida más larga, que reaccionan directamente con el precursor de ácido peracético o que participan en vías de reacción que llevan a la formación de ácido peracético a partir del precursor.

Los donantes de acetilo adecuados incluyen, pero no se restringen a, donantes de O-acetilo (-OC(O)CH_{3}), tales como el ácido acetilsalicílico, el acetato de sodio, el acetato de potasio, el ácido acético, el acetaldehído, el pentaacetato de (\alpha y \beta)-D-glucosa, el (mono y tri) acetato de celulosa, el hexaacetato de manitol, el octaacetato de sacarosa, y el anhídrido acético. También se pueden usar donantes de N-acetato (-N-C(O)CH_{3}), tal como la TAED, la N-acetilglicina, la N-acetil-DL-metionina, el ácido 6-acetamidohexanoico, la N-acetil-L-cisteína, el 4-acetamidofenol, y la N-acetil-L-glutamina.

El ácido acetilsalicílico, el pentaacetato de (\alpha y \beta)-D-glucosa, la TAED, el anhídrido acético, y el octaacetato de sacarosa son donantes de acetilo particularmente eficaces en esta aplicación. Sin embargo, el anhídrido acético es menos preferido para algunas aplicaciones por su toxicidad. Los acetatos de celulosa, los pentaacetatos de (\alpha y \beta)-D-glucosa, y el hexaacetato de D-manitol pueden plantear problemas de solubilidad en algunas soluciones. La cantidad máxima de ácido peracético que se puede generar está limitada, en alguna medida, por la solubilidad del donante de acetilo. Por lo tanto, se prefieren donantes de acetilo muy solubles cuando se desean concentraciones relativamente elevadas de ácido peracético (por encima de aproximadamente 1000 ppm). Un donante de acetilo particularmente preferido es el ácido acetilsalicílico.

Se puede añadir el precursor de ácido peracético antes, durante, o después de la formación de las especies de peróxido. En una realización, presentada en la figura 1, el precursor de ácido peracético se añade después de la formación de peróxido de hidrógeno y otras especies. En concreto, se saca el catolito que contiene peróxido de hidrógeno de la cámara catódica 14 a través de una salida 72 hacia una cámara de retención 74. Una bomba 76, conectada con la salida 72 se usa opcionalmente para bombear el catolito, o bien, la bomba 52 proporciona suficiente presión para llevar el catolito fuera de la cámara.

El precursor de ácido peracético puede suministrarse en forma sólida o como solución. En la realización de la figura 1, el precursor de ácido peracético se suministra a la cámara de retención 74 a partir de un depósito 78 como una solución de precursor de ácido peracético en agua. En una realización, el peróxido de hidrógeno se retiene en el depósito de retención hasta que se necesite ácido peracético, y el donante de acetilo se añade entonces.

La concentración preferida del precursor depende de la solubilidad del precursor y de la concentración deseada del ácido peracético. En una realización preferida, se añade el precursor al depósito de retención en una cantidad estequiométrica, es decir, en una cantidad suficiente para que la totalidad o la práctica totalidad del precursor se combine con la especie de peróxido. En el caso de ácido acetilsalicílico como precursor de ácido peracético, el ácido acetilsalicílico reacciona con el peróxido en una proporción de concentración (en peso) de aproximadamente 5:1 a aproximadamente 25:1.

Opcionalmente, un sensor 80, situado dentro del depósito de retención 74, o situado en un conducto de fluido 82 que conecta la salida de cámara 72 con el depósito de retención, o en otra posición adecuada, detecta la concentración de peróxido de hidrógeno. El sensor 80 emite preferiblemente señales hacia un sistema de control 84 que regula la adición de precursor de ácido peracético mediante la apertura y el cierre de una válvula 86, u otro regulador adecuado, entre el depósito 78 y el depósito de retención 74. O bien, cuando el nivel de peróxido de hidrógeno se encuentra por encima de una concentración máxima seleccionada, el sensor indica a la unidad de electrólisis que se apague.

El sistema hace posible la selección de la concentración de ácido peracético dentro de un amplio intervalo, de aproximadamente 0 a 35% en ácido peracético. Se producen fácilmente concentraciones de 10 a 3500 ppm para fines de esterilización y desinfección. Por ejemplo, se obtiene fácilmente una solución de catolito con una concentración en peróxido de hidrógeno de aproximadamente 200-1000 ppm en menos de 5 minutos desde el inicio de la aplicación del potencial. Se ha demostrado que la adición de un precursor de ácido peracético al catolito en una cantidad proporcional (es decir, en una cantidad aproximadamente estequiométrica) genera soluciones de ácido peracético a concentraciones adecuadas para la esterilización o la desinfección. Por ejemplo, la adición de aproximadamente 5 g/l de solucion de ácido acetilsalicílico a una solución de aproximadamente 400-700 ppm en peróxido de hidrógeno produce una solución de ácido peracético de aproximadamente 1800 ppm. Sin embargo, por encima de una concentración de peróxido de hidrogeno máxima, la concentración de ácido peracético tiende a no incrementarse. Por ejemplo, una concentración de peróxido de hidrógeno de 1000 ppm no aumentó de manera apreciable la concentración de ácido peracético en comparación con una concentración de 200 ppm de peróxido de hidrógeno.

La solución de ácido peracético obtenida puede diluirse, según se desea, hasta una concentración apropiada para la aplicación en la que se la pretende usar. Opcionalmente, se usa menos que una concentración estequiométrica del precursor de ácido peracético para que la solución antimicrobiana obtenida contenga a la par ácido peracético y peróxido de hidrógeno como agentes antimicrobianos. La concentración de ácido peracético de esta solución se puede incrementar o restablecer por adiciones posteriores de ácido acetilsalicílico, u otro donante de acetilo.

En una realización alternativa, el precursor de ácido peracético, en forma tanto líquida como sólida, se mezcla con el electrolito alcalino, antes de la electrólisis del oxígeno, para formar una solución del electrolito alcalino y del precursor. En concreto, el precursor de ácido peracético se mezcla con el electrolito alcalino en el depósito 50, o se suministra directamente a la cámara a través de una segunda entrada 88. Debido a que algunos donantes de acetilo, en particular, el ácido acetilsalicílico, tienden a hidrolizarse a pH elevado (por regla general por encima de pH 12 aproximadamente), es preferible, en esta realización, amortiguar el electrolito alcalino a un pH de aproximadamente 11 o inferior, más preferiblemente, 9 aproximadamente o inferior, muy preferiblemente, alrededor de pH 7-8. Si el donante de acetilo se combina con el electrolito alcalino en el depósito 50 y se almacena durante un periodo de tiempo, por ejemplo, es deseable amortiguar la solución combinada dentro del depósito a un pH de aproximadamente 7-8. Si el donante de acetilo se suministra a la cámara catódica 14 de forma separada del electrolito alcalino, el agente con poder tampón puede añadirse directamente a la cámara 14 o suministrarse a la cámara mezclado con el precursor de ácido peracético. En esta realización, el precursor de ácido peracético se encuentra disponible para empezar a reaccionar con la especie de peróxido tan pronto como se haya generado el peróxido. Sin embargo, la reacción entre el peróxido y el precursor puede seguir produciéndose incluso después de que el catolito haya abandonado la cámara catódica.

Se pueden añadir otros aditivos a la solución de catolito, tanto antes, como durante, como después de la generación de ácido peracético, para proporcionar una solución antimicrobiana adecuada cuando se combina con el ácido peracético y otros oxidantes que se encuentren presentes. Estos aditivos pueden incluir tampones, inhibidores de corrosión, tensioactivos, secuestrantes, agentes quelantes, y similares. Se pueden añadir en forma líquida o sólida.

Los fosfatos de metales alcalinos son tampones adecuados para la totalidad de las realizaciones descritas en la presente invención. Un sistema tampón preferido incluye una combinación de fosfato monosódico, fosfato bisódico, y tripolifosfatos. Un sistema tampón semejante proporciona también propiedades anticorrosivas. Otro sistema tampón preferido incluye uno o más fosfatos potásicos. Otros tampones adecuados incluyen a los silicatos, tales como las zeolitas. El sistema tampón sirve también para amortiguar la solución de ácido peracético obtenida a un pH adecuado para la descontaminación antimicrobiana eficaz, como se describirá con más detalle en la presente invención. Se puede usar un único sistema tampón para amortiguar el electrolito alcalino durante la formación de peróxido y luego usarlo posteriormente para amortiguar la solución antimicrobiana.

Se introducen opcionalmente aditivos inhibidores de corrosión y reductores de la energía superficial en la solución de catolito o en la solución obtenida de ácido peracético, añadiéndolos al electrolito alcalino o bien antes de la electrólisis, o durante, o posteriormente a la misma. También se pueden añadir otros aditivos, incluidos, pero sin restringirse a, detergentes, quelantes, y agentes secuestrantes, a la solución, o bien en combinación con los demás aditivos, o por separado.

Los agentes inhibidores de corrosión se seleccionan según la naturaleza de los materiales en los artículos que se estén limpiando y/o descontaminando con la especie oxidante. Los inhibidores de corrosión que protegen contra la corrosión del aluminio y del acero, incluido el acero inoxidable, incluyen a los fosfatos, sulfatos, cromatos, bicromatos, boratos, molibdatos, vanadatos, y tungstatos. Algunos inhibidores de corrosión del aluminio adicionales incluyen a la 8-hidroxiquinolina y el orto-fenilfenol.

Más concretamente, los fosfatos se prefieren para inhibir la corrosión del acero inoxidable. Los fosfatos preferidos incluyen, pero no se restringen a, el fosfato monosódico (MSP), el fosfato bisódico (DSP), el tripolifosfato sódico (TSP), el hexametafosfato de sodio (HMP), y el sulfato sódico bien solos o bien en combinación. Los boratos preferidos incluyen al metaborato de sodio (NaBO_{2}).

Los inhibidores de corrosión del cobre y del latón incluyen a los benzoatos, los azoles, tales como los triazoles, los toliltriazoles, los dimercaptotiadiazoles, y otros compuestos cíclicos de cinco elementos. Los inhibidores de corrosión del cobre y del latón particularmente preferidos incluyen a las sales sódicas del benzotriazol y del toliltriazol que se prefieren por su estabilidad en presencia de compuestos oxidantes fuertes. También se puede utilizar el mercaptobenzotiazol, pero tiene tendencia a ser oxidado o desestabilizado por los oxidantes fuertes. El ácido salicílico es un ejemplo de un inhibidor de corrosión de benzoato adecuado.

En agua dura, los tampones fosfato y los inhibidores de corrosión tienden a provocar que las sales de calcio y de magnesio presentes en el agua dura precipiten y recubran los instrumentos que se están descontaminando y/o limpiando y deja también sedimentos en partes del sistema de electrólisis. En tales casos, se suministra preferiblemente un agente secuestrante apropiado para prevenir la precipitación, tal como el hexametafosfato de sodio (HMP), o el ácido nitrilotriacético trisódico (NTA Na_{3}). Puesto que el hexametafosfato de sodio es también un inhibidor de corrosión, tiene una utilidad doble, a la vez como inhibidor de corrosión y como agente secuestrante. Otros agentes secuestrantes incluyen a los poliacrilatos de sodio. Por supuesto, si se utiliza agua blanda o desionizada, se puede eliminar al agente secuestrante. Sin embargo, para asegurar la aplicabilidad universal con cualquier agua que se pueda utilizar, se prefiere la presencia de un agente secuestrante.

Se añade opcionalmente un agente reductor de la energía superficial (tensioactivo)/agente humectante a la solución de ácido peracético para aumentar la penetración en las hendeduras de los artículos que se estén tratando. Esto es particularmente importante en la limpieza y la descontaminación de instrumentos médicos complejos, que pueden esconder contaminantes microbianos en hendeduras, juntas, y luces. Los tensioactivos incluyen tensioactivos aniónicos, catiónicos, no iónicos, anfóteros, y/o dipolares. Las clases específicas que son útiles incluyen a los tensioactivos aniónicos y no iónicos o combinaciones de los mismos. Los ejemplos de tensioactivos no iónicos que se pueden usar en la presente invención incluyen a los poliglicoléteres de alcoholes grasos, al nonilfenoxipoli(etilenoxi)etanol, y el polioxipropileno etoxilado. Los ejemplos específicos incluyen al Genapol UD-50™, al Igepal™, al Fluowet™, y al Pegol™. Los tensioactivos expuestos arriba pueden usarse solos o en combinación los unos con los otros.

Las cantidades de inhibidores de corrosión y de tensioactivos que haya que añadir a la solución de ácido peracético variarán según el tipo de agente que se añade y según se añada o no uno o más agentes.

Los inhibidores de corrosión inorgánicos se encuentran preferiblemente presentes en cantidades que varían desde aproximadamente 0,01 hasta 20,0% en peso por volumen (p/v). Los inhibidores de corrosión orgánicos se encuentran preferiblemente presentes en cantidades que varían desde aproximadamente 0,01% hasta 5,0% p/v. Los fosfatos son eficaces a concentraciones en el intervalo de aproximadamente 0,01% hasta aproximadamente 11,0% p/v.

Los tensioactivos se encuentran preferiblemente presentes en cantidades que varían desde aproximadamente
0,0001% hasta aproximadamente 5,0% p/v. Más preferiblemente, el tensioactivo se encuentra presente en cantidades que varían desde aproximadamente 0,0001% hasta aproximadamente 0,5% p/v.

La unidad de electrólisis 10 así descrita es apropiada para procesos de suministro discontinuo o continuo. Las soluciones diluidas de la especie oxidante que se genera, tal como el ácido peracético, se usan ventajosamente como soluciones antimicrobianas para la esterilización o la desinfección, aunque el ácido peracético, y/u otra especie
oxidante que se genera, se usa opcionalmente para otros fines. En una realización preferida, la unidad se usa para generar lotes de solución de ácido peracético que se pueden usar inmediatamente, para la desinfección o la esterilización de artículos, o almacenar para uso posterior.

En otra realización, la unidad 10 se usa para producir una corriente de solución de ácido peracético. El ácido peracético se lleva desde el depósito de retención 74, cuando está presente, o directamente desde la cámara catódica, a través de un conducto de fluido 89 a un sistema de descontaminación 90 u otro lugar en el que los artículos que se pretende descontaminar de microbios se sumergen en, se rocían con, o se ponen en contacto de otra manera con la solución de ácido peracético. La solución de ácido peracético se puede suministrar también a un vaporizador donde se convierte en ácido peracético en fase vapor.

Esta realización es apropiada para una diversidad de fines, tales como la descontaminación de equipos, incluidos los equipos de procesamiento de alimentos, médicos y farmacéuticos, para la desinfección de envases tales como recipientes alimentarios, para eliminar Listeria y otras bacterias de los alimentos procesados, tales como perritos calientes y otras carnes y productos cárnicos cocinados y no cocinados, incluidas canales enteras, y para esterilizar desechos y agua. Otras aplicaciones para el ácido peracético y otros oxidantes generados incluyen el blanqueo y como materia prima para una diversidad de procesos de síntesis química.

En una realización particular, los alimentos procesados, tales como los perritos calientes, se rocían con una solución que contiene el ácido peracético mientras se les transporta a lo largo de un sistema transportador.

Otra realización incluye la recirculación de una solución esterilizante o desinfectante que contiene el ácido peracético que se generó. Un conducto de retorno 92 lleva la solución de ácido peracético desde un lugar 90 en el que los artículos se esterilizan o desinfectan, hasta la cámara catódica 14 de la unidad de electrólisis 10. La bomba 50 o la bomba 76 hacen recircular la solución de descontaminante. Si no, se puede hacer recircular la solución directamente desde el depósito 74 evitando el lugar 90 para mantener o aumentar la concentración en el depósito 74. La concentración en ácido peracético de la solución se aumenta mediante la generación de más peróxido y/o la adición de precursor de ácido peracético suplementario. Si no, se añade el precursor de ácido peracético inicialmente en exceso para que se pueda generar ácido peracético adicional sin la adición de más precursor. Luego se vuelve a enviar la solución refrescada al lugar 90. Se hace recircular preferiblemente la solución de esta manera hasta que se alcance la concentración deseada de ácido peracético. Una vez alcanzada la concentración deseada, se puede seguir con la recirculación a intervalos para mantener la concentración deseada de ácido peracético. Si no, se hace recircular la solución constantemente y se aplica el potencial o se hace funcionar el compresor 26 a intervalos para mantener la concentración.

Un sensor 94 detecta opcionalmente la concentración de ácido peracético. La figura 1 muestra el sensor situado en el conducto de retorno 92 entre el lugar 90 en el que tiene lugar la esterilización y la unidad de electrólisis, aunque también se contemplen otros lugares adecuados en el recorrido de circulación. El sensor emite señales hacia el sistema de control, el cual provoca la generación de ácido peracético suplementario cuando la concentración se encuentra por debajo de un nivel predeterminado. Se pueden emplear también otros sensores para detectar el peróxido de hidrógeno u otra especie oxidante. Los sensores pueden ser desechables o reutilizables. Se pueden usar una diversidad de sensores para la detección de ácido peracético, incluidos sensores electroquímicos que usan sistemas de detección amperométricos.

Con referencia a la figura 3, una realización de un sistema para la recirculación de una solución descontaminante de ácido peracético a través de un sistema de descontaminación incluye la unidad de electrólisis 10 y un equipo de descontaminación microbiana A, que está configurado para estar encima de una poyata u otra superficie de trabajo conveniente. Aunque el sistema se describe en la presente invención con referencia particular al ácido peracético, hay que comprender que la solución puede contener también otras especies oxidantes que se comportan como un agente antimicrobiano, tales como el peróxido de hidrógeno.

Una puerta o tapa 100 del equipo A se puede abrir manualmente para permitir el acceso a una bandeja 102 que define una región receptora 104 para acoger a los artículos que se pretende descontaminar de microbios, tales como dispositivos médicos. En la realización que se ilustra, la bandeja 102 está configurada para acoger dispositivos, tales como endoscopios u otros artículos largos, que se pueden enrollar o para acoger un casete en el que tales artículos están precargados. También se contemplan otras bandejas con regiones receptoras de artículos de configuraciones distintas para acoger a los artículos mismos o recipientes que contienen el artículo. Un pozo 106 recibe preferiblemente una dosis unitaria de reactivos para producir un esterilizante, un desinfectante, u otra solución de descontaminación microbiana. En una realización preferida, la dosis de reactivos incluye un precursor de ácido peracético, preferiblemente en forma sólida, tal como el ácido acetilsalicílico, y una cantidad medida de electrolito alcalino concentrado (sales, tampones, etc.) suficiente para proporcionar la concentración deseada una vez que se le añade agua. Si no, el precursor de ácido peracético, que puede ser líquido o sólido, se añade a la unidad de electrólisis desde una cuba como se describió anteriormente, o se introduce por otros medios adecuados.

Se introduce un paquete C que contiene los reactivos, que contiene la dosis de reactivos, dentro del pozo 106. Opcionalmente, el precursor de ácido peracético está contenido separado de los demás reactivos dentro del vaso. En una realización preferida, el vaso tiene un primer compartimiento 110, que contiene el precursor de ácido peracético, y un segundo compartimiento 112, que contiene el electrolito alcalino concentrado. Otros reactivos, tales como tampones, inhibidores de corrosión, pueden estar contenidos en uno o el otro de los dos compartimientos 110, 112, o añadirse por separado al pozo, por ejemplo, en un tercer compartimiento.

En otra realización, el precursor de ácido peracético, los tampones, y otros aditivos están todos contenidos en un vaso C de un solo compartimiento.

Una vez cargados los artículos dentro de la bandeja e introducido el paquete C que contiene los reactivos dentro del pozo, se cierra la tapa 100 y se asegura. Un abridor de vasos, como una cortadora accionada por émbolo 114 se coloca al fondo del pozo 106. La cortadora 114 recorta la base del vaso, o crea una apertura de algún otro modo en el vaso, lo que permite que el agua circulante disuelva o arrastre la dosis de reactivos. También se contemplan otros sistemas expendedores.

En una realización preferida, la cortadora 114 abre el compartimiento 112, que contiene el electrolito alcalino concentrado, los tampones, los inhibidores de corrosión, los tensioactivos y similares. Éstos se hacen recircular a través del sistema para proporcionar inhibición de la corrosión y amortiguar la solución circulante al pH deseado. Se aplica el potencial a través de la célula 10 y empieza la generación de especie de peróxido. Después, la cortadora 114 abre el compartimiento 110 que contiene el ácido acetilsalicílico que circula a través del sistema y reacciona con la especie de peróxido. Se hacen circular el agua y los reactivos a través de la unidad de electrólisis hasta que se alcance una concentración de ácido peracético seleccionada.

Opcionalmente, una válvula de carga 120 hace pasar el agua a través de un filtro de eliminación de microbios 122 en una vía de flujo fluido 123 de un sistema de circulación de fluidos. El filtro de eliminación de microbios 122 impide el paso de todas las partículas de aproximadamente 0,02 \mum o mayores. El agua entrante, que ha atravesado el filtro, se conduce a través de un pulverizador o un inyector de distribución 124 y rellena la región receptora de artículos 104 en la bandeja 102. Cuando se recibe agua suplementaria, ésta fluye dentro del pozo 106 disolviendo los reactivos sólidos, o arrastrando los reactivos líquidos, en el vaso C, y forma una solución. Se prosigue con el llenado hasta que todo el aire se haya obligado a pasar a través de un sistema de aire 126 y un volumen interior entero esté rellenado con el agua. Después de que se haya cerrado la válvula de carga 120, una bomba 128 hace circular el fluido a través de la región receptora de artículos 104 de la bandeja, el pozo 106, la unidad de electrólisis 10, y, opcionalmente, un calentador 130. La bomba también obliga la solución antimicrobiana a pasar a través del filtro 122 hasta una válvula de retención 132 lo cual descontamina el filtro. Además, la bomba obliga la solución antimicrobiana a pasar a través de otro filtro de microbios 134 en el sistema de aire 126 hasta una válvula de retención 136. Se prosigue con la circulación hasta que se consiga la esterilización o desinfección.

En otra realización aún, el vaso C incluye un compartimiento adicional que contiene un agente de limpieza, como un concentrado de detergente. La cortadora abre el compartimiento del detergente y el detergente se mezcla con agua y se hace circular por el sistema para limpiar los artículos antes de descontaminarles de microbios. La solución de detergente se escurre preferiblemente de la unidad de electrólisis y de la bandeja, y se aclaran los artículos con un fluido de aclarado, como el agua, antes de la adición de los componentes que forman el ácido peracético, los tampones, tensioactivos, inhibidores de corrosión y similares.

Un sensor de la concentración de ácido peracético 138 detecta opcionalmente la concentración de ácido peracético en el equipo de descontaminación A. En una realización preferida, el sensor de concentración emite señales hacia un sistema de control 139 que controla la aplicación del potencial a través del ánodo 16 y el cátodo 18 o corta el potencial durante un periodo de tiempo mientras el cual el ácido peracético se mantiene por encima de una concentración mínima seleccionada. Cuando la concentración de ácido peracético baja hasta la concentración mínima preseleccionada, o por debajo, se aplica la tensión para subir la concentración del ácido peracético hasta el nivel deseado. En una realización alterna, el sensor de concentración controla las válvulas que dirigen el flujo, a través y alrededor de la unidad de electrólisis 10 para controlar la concentración en el equipo de descontaminación.

Si no, o adicionalmente, el sistema de control 139 controla la adición suplementaria de precursor de ácido peracético.

En otra realización aún, un sensor (no se muestra) detecta el peróxido de hidrógeno.

Cuando se acaba la descontaminación, se abre una válvula de drenaje 140 en un conducto de drenaje 142, lo cual permite que la solución se evacue del sistema. Opcionalmente, el conducto de drenaje lleva una conexión fluida con la unidad de electrólisis para devolver la solución de ácido peracético usada a la unidad para la destrucción de especies oxidantes. Se aspira aire a través del filtro de microbios 134 para que aire estéril sustituya al fluido dentro del sistema. Después de eso, se cierra la válvula de drenaje y se vuelve a abrir la válvula de carga 120 para rellenar el sistema con un fluido de aclarado estéril.

Con referencia ahora a la figura 4, se muestra otra realización de una unidad de electrólisis 210. La unidad es similar a la de la figura 1, en que incluye dos cámaras de electrodos, a saber, una cámara anódica 212 y una cámara catódica 214. Un ánodo 216 forma una pared de la cámara anódica y un cátodo de difusión de gases 218 forma una pared de la cámara catódica. Una barrera o membrana 220 conecta las cámaras anódica y catódica 212, 214 y controla el flujo de especies disueltas entre aquellas. Sin embargo, en esta realización, la membrana es una membrana de intercambio aniónico, en vez de una membrana permeable a los protones. La membrana permite la migración de aniones, incluidos OH^{-} y HO_{2}^{-}, entre las cámaras 212, 214, pero limita la mezcla de otras especies, tales como los cationes, entre las dos cámaras. Las membranas de intercambio aniónico adecuadas incluyen a las membranas de ión amonio que se pueden conseguir de Tokayama Neosepta, Asahi Glass, Morgane, Pall, Sybron, Electrosynthesis Co., y a otras, tales como AMH y el modelo AMP de Asahi Glass, que se pueden conseguir ambas de Electrosynthesis Co. Opcionalmente, la membrana está apoyada en una pared de soporte permeable a los líquidos 222, como un cerámica porosa.

Una fuente de potencial eléctrico 224 aplica un potencial a través del ánodo 216 y el cátodo 218. Un compresor 228 suministra aire u oxígeno puro al electrodo de difusión de gases 218. El aire entra en el cátodo de difusión de gases 218 donde reacciona con un electrolito alcalino en la interfaz líquido-gas-sólido dentro del cátodo. Como en el caso de la unidad de electrólisis de la figura 1, el potencial aplicado provoca la generación de iones peróxido (HO_{2}^{-}) en el cátodo 218 en un electrolito alcalino 236. En esta realización, el electrolito alcalino incluye un álcali, como el hidróxido sódico o potásico, que se suministra a la cámara catódica a través de una entrada 238. Una solución de hidróxido sódico 0,1 M a aproximadamente 1 M a pH 12-14 se usa preferiblemente, aunque se pueden usar también soluciones más diluidas. El electrolito alcalino es por lo tanto muy básico y se mantiene a pH aproximadamente 12-14 mediante el álcali entrante.

Se alimenta la cámara anódica con un electrolito ácido 240 a través de una entrada 242. En esta realización, el electrolito ácido contiene preferiblemente un sistema tampón, tal como se describió para la realización de la figura 1, que amortigua el pH del electrolito ácido a un pH de aproximadamente 5-9, más preferiblemente, a un pH de aproximadamente 7-8. (Como se indicó anteriormente, el electrolito ácido puede tener un pH superior a 7 a condición de que sea más ácido que el electrolito alcalino). También se puede añadir un ácido, como el ácido sulfúrico, al electrolito ácido para ajustar el pH, si se desea. Como en el caso de la realización de la figura 1, el gradiente de pH entre las cámaras anódica y catódica es preferiblemente 4-9 aproximadamente, más preferiblemente, 5-7 aproximadamente.

La solución de hidróxido sódico (electrolito alcalino) se entrega a la entrada 238 de la cámara catódica a partir de un depósito 250 mediante una bomba 252, u otro sistema de entrega conveniente. Una segunda bomba 254 bombea el electrolito ácido hasta la entrada 242 de la cámara anódica a partir de un depósito 256.

Las temperaturas, cargas eléctricas, y otras condiciones de funcionamiento adecuadas para la unidad de electrólisis de la figura 4 son idénticas a las de la realización de la figura 1, cuando no se estipula explícitamente lo contrario.

Los iones peróxido que se forman por reducción del oxígeno en el cátodo migran a través de la membrana de intercambio aniónico 220 hasta la cámara anódica 212. En la realización de la figura 4, se suministra un precursor de ácido peracético a la cámara anódica 212 (en vez de la cámara catódica como en la realización de la figura 1) donde reacciona con los iones peróxido que han atravesado la membrana 220. El precursor de ácido peracético puede ser cualquiera de aquellos enumerados anteriormente y puede añadirse directamente a la cámara anódica 212 a partir de un depósito de precursor 258 o mezclarse con el electrolito ácido en el depósito 256.

En esta realización, es el hidróxido sódico (electrolito alcalino) el que se queda esencialmente sin consumir en el proceso de electrólisis. Se saca de la cámara anódica 212 a través de un conducto de retorno 260 mediante la bomba 252 y se devuelve a la cámara 214. De esta manera, se mantiene un flujo constante del electrolito alcalino sobre el cátodo. O bien, se puede agitar el electrolito alcalino en la cámara 214. La solución antimicrobiana que contiene el ácido peracético que se forma en la cámara anódica se saca de la cámara anódica a través de una salida 264 y se lleva por un conducto de fluido 265 hasta un lugar 266 en el que se pretende decontaminar los artículos, tal como la unidad A. La solución descontaminante se puede hacer recircular a través de la cámara anódica una o varias veces para aumentar la concentración del ácido peracético. Se pueden efectuar adiciones suplementarias del donante de acetilo a la solución que recircula a partir del depósito 258, según se desea.

En cuanto a la realización de la figura 1, se pueden añadir aditivos, tales como tampones, inhibidores de corrosión, tensioactivos, y similares, pero en esta realización se añaden al electrolito ácido, bien directamente a la cámara anódica 212, o bien a la solución de ácido peracético después de que abandone la cámara. Los aditivos se pueden añadir, bien antes de, durante, o después de la generación de ácido peracético, bien en forma líquida o sólida. En una realización preferida, los tampones se añaden al depósito 256 y amortiguan el electrolito ácido a un pH de aproximadamente 5-9, más preferiblemente, a un pH de aproximadamente 7-8. En otra realización, los tampones, etc., se añaden directamente a la cámara, o se mezclan con el precursor de ácido peracético en el depósito 258.

Como se comprenderá fácilmente, la unidad de electrólisis 210 se puede emplear en un sistema de descontaminación similar al que se muestra en la figura 3, aunque en este caso, la solución que circula a través de las vías de flujo de fluido, la bandeja 102, y el pozo 106, atraviesa la cámara anódica 212 de la unidad de electrólisis, en vez de la cámara catódica 214. Un vaso C de múltiples compartimientos se puede usar también en esta realización, el primer compartimiento 112 conteniendo un precursor de ácido peracético y el segundo compartimiento 110 conteniendo el electrolito ácido. Los tampones, inhibidores de corrosión, tensioactivos, agentes secuestrantes, y otros aditivos se colocan en uno o el otro de los compartimientos 110, 112 o se añaden por separado al pozo 106.

Con referencia ahora a la figura 5, se presenta otra realización de una unidad de electrólisis 310. La unidad incluye una única cámara 312. Un ánodo 316 forma una primera pared de la cámara, y un cátodo de difusión de gases 318 forma una segunda pared de la cámara. Los ánodos y cátodos adecuados son idénticos a los descritos anteriormente. Como se comprenderá, no se necesita membrana en esta realización ya que se emplea solo una cámara de electrolitos 312.

Una fuente de potencial eléctrico 324 aplica un potencial a través del ánodo 316 y del cátodo 318. Un compresor 326 suministra aire u oxígeno puro al electrodo de difusión de gases 318. El aire entra en el electrodo y se reduce en la interfaz aire:líquido:sólido. Como en el caso de la unidad de electrólisis de la figura 1, el potencial aplicado provoca la generación de iones peróxido (HO_{2}^{-}) en el cátodo 318 en un electrolito 336. El peróxido y el peróxido de hidrógeno que se forman reaccionan con un precursor de ácido peracético para formar ácido peracético. El precursor de ácido peracético es preferiblemente uno de aquellos que se enumeraron anteriormente.

En esta realización, el electrolito incluye una especie que lleva carga, como un fosfato, carbonato, o silicato, que puede servir también de tampón. Se pueden añadir también ácidos o bases para ajustar el pH. Un precursor de ácido peracético, preferiblemente seleccionado entre aquellos enumerados anteriormente, tal como el ácido acetilsalicílico, se añade al electrolito antes de, durante, o después de la generación de peróxido de hidrógeno.

El electrolito que contiene el ácido acetilsalicílico, u otro precursor de ácido peracético, tiene preferiblemente un pH de entre aproximadamente 2 y aproximadamente 14, más preferiblemente de aproximadamente 5-9, y muy preferiblemente 7-8 aproximadamente. A pH elevado, la generación de ácido peracético se produce rápidamente, pero el ácido peracético tiene tendencia a descomponerse bastante rápidamente también. Además, cuando el ácido acetilsalicílico es el precursor de ácido peracético, tiene tendencia a descomponerse rápidamente a un pH superior a aproximadamente 12, lo cual lo vuelve ineficaz como donante de acetilo. A pH bajo, la generación de ácido peracético es mucho más lenta, pero la descomposición del ácido peracético es también más lenta. Por lo tanto, el pH preferido depende en parte de la velocidad de generación de ácido peracético deseada, y también de la duración de vida deseada del ácido peracético que se genera, y del tiempo que tardan en deteriorarse los donantes de acetilo al pH seleccionado. Para algunas aplicaciones, puede ser deseable generar el ácido peracético rápidamente y luego amortiguar la solución que se obtiene con un tampón, una vez esté fuera de la unidad de electrólisis.

El electrolito se suministra a la cámara a través de una entrada 338 a partir de un depósito 350 mediante una bomba 352, u otro medio conveniente. Las temperaturas, carga eléctrica, y otras condiciones de funcionamiento adecuadas para la unidad de electrólisis de la figura 5 son como para la realización de la figura 1, cuando no se estipula explícitamente lo contrario.

Los iones peróxido que se forman por reducción del oxígeno en el cátodo 318 reaccionan con el precursor de ácido peracético. El precursor de ácido peracético se puede añadir directamente a la cámara anódica a partir de un depósito de precursor separado 353 o mezclar con el electrolito en el depósito 350.

En una realización preferida, un vaso C de dos compartimientos contiene los tampones, y otros aditivos, tales como inhibidores de corrosión, secuestrantes, y tensioactivos en un primer compartimiento 354 y un precursor de ácido peracético, tal como el ácido acetilsalicílico, en un segundo compartimiento 356. (Como se comentó para la realización de la figura 3, se puede usar también una etapa de limpieza en las realizaciones de las figuras 4 y 5 mediante la adición de un compartimiento adicional al vaso C, que contiene un limpiador concentrado). Una cortadora de vaso 358, u otro elemento abridor del vaso adecuado, abren consecutivamente el primer y el segundo compartimiento, liberando los tampones y otros aditivos, luego el precursor de ácido peracético, dentro del depósito. Una reserva de agua suministra agua fresca al depósito a través de un conducto de entrada de agua 360. El agua se mezcla con el precursor de ácido peracético y los demás aditivos para formar una solución que está bombeada por lo bomba 352 hasta la cámara 312. Si no, se añaden los inhibidores de corrosión, y otros aditivos, al electrolito después de la formación de ácido peracético.

La solución antimicrobiana que contiene el ácido peracético formada en la cámara se saca de la cámara a través de una salida 364 y se lleva mediante un conducto de fluido 365 hasta un lugar 366 en el que se pretende descontaminar los artículos (como la bandeja 102 en la figura 3). Se puede hacer recircular la solución descontaminante a través de la cámara una o varias veces para aumentar la concentración en ácido peracético. Como se muestra en la figura 5, un conducto de fluido de retorno 368 lleva la solución de ácido peracético usada de vuelta a la cámara 312 desde el lugar 366. Se pueden efectuar adiciones suplementarias del donante de acetilo a la solución que recircula a partir del depósito 350, al abrir una válvula 370 en el conducto de entrada entre el depósito y la cámara 312, si se desea. Si no, se puede añadir precursor suplementario a partir del depósito separado 353, de un modo como el bombeo de una cantidad medida de una solución acuosa del precursor desde el depósito separado hasta la cámara.

En otra realización, por lo menos una parte del ácido peracético circulante se hace recircular a través del depósito 350. Esto ayuda a asegurar que la totalidad de los materiales dentro del vaso C se escurren del depósito 350 y se llevan hasta la cámara 312.

En otra realización aún, se añaden directamente los tampones, etc., a la cámara, o se añaden al ácido peracético en el conducto de suministro 365.

La concentración en ácido peracético se mide mediante un sensor 372 que se pone en contacto con el ácido peracético que fluye por los conductos de fluido. El sensor emite señales hacia un sistema de control 378 que acciona la válvula 370 para añadir más precursor de ácido peracético a partir del depósito 350 (o a partir del depósito separado 353), según las necesidades, para subir la concentración en ácido peracético hasta el nivel deseado.

Como se comprenderá fácilmente, la unidad de electrólisis 310 se puede emplear en un sistema de descontaminación similar al que se presenta en la figura 3, aunque en este caso, la solución que circula por las vías de flujo de fluido, la bandeja 102, y el pozo 106, atraviesa la única cámara 312 de la unidad de electrólisis 310, en vez de una cámara anódica o catódica.

En varias aplicaciones, es deseable mantener el ácido peracético a o ligeramente por encima de un nivel mínimo durante periodos prolongados. Por ejemplo, en el tratamiento por pulverización de recipientes para alimentos o productos alimenticios, tales como perritos calientes precocinados, o en otros procesos de tratamiento en los que se usa un sistema transportador para transportar los artículos que se pretende esterilizar por el pulverizador antimicrobiano, es deseable que la solución antimicrobiana pulverizada se haga recircular y se vuelva a usar durante periodos prolongados, tales como horas o incluso días. Incluso en los métodos antimicrobianos de duración relativamente corta, que se llevan a cabo en una hora o menos, tales como la esterilización de instrumentos médicos, la presencia de fluidos corporales o de otros contaminantes puede degradar el ácido peracético de modo que es deseable reponer la concentración de ácido peracético durante el proceso. La solución de ácido peracético se puede mantener al nivel preseleccionado de varias maneras.

En un método, el ácido acetilsalicílico, u otro precursor, se añade al electrolito apropiado (el electrolito alcalino en la realización de la figura 1, el electrolito ácido en la realización de la figura 4, el electrolito único en la realización de la figura 5) en exceso. El peróxido de hidrógeno se genera en una cantidad suficiente para reaccionar con una parte del ácido acetilsalicílico y elevar la concentración del ácido peracético hasta el nivel deseado. Luego se corta el potencial (y/o el suministro de oxígeno). Cuando el ácido peracético se llega a agotar, se vuelve a aplicar el potencial (o se enciende el suministro de oxígeno) y se genera más peróxido. Éste se combina con parte del ácido acetilsalicílico residual para formar ácido peracético.

En un segundo método, se añade ácido acetilsalicílico suplementario a la solución de ácido peracético que recircula, según las necesidades. En este método, se puede aplicar el potencial a la unidad de electrólisis constantemente o a intervalos.

En un tercer método, los productos de descomposición del ácido peracético (tales como el ácido acético) sirven de precursores del ácido peracético que se reconvierten en ácido peracético en la unidad de electrólisis por reacción con especies de peróxido.

En un cuarto método, se genera el ácido peracético en una concentración superior a la que se necesita y se diluye en su camino hacia el lugar. La concentración se puede mantener mediante adiciones suplementarias de la solución de ácido peracético concentrado, según las necesidades.

Se puede almacenar la solución de ácido peracético en un recipiente para su uso posterior (proceso discontinuo), producirla a petición para proporcionar un flujo constante o intermitente de solución, o hacerla recircular por el sistema para aumentar la concentración de ácido peracético, haciendo pasar o no la solución a través de un lugar en el que se pretende descontaminar los artículos.

El ácido peracético que se genera tiene una amplia variedad de aplicaciones. La tabla 1 recoge aplicaciones ilustrativas, y la concentración preferida de ácido peracético para estas aplicaciones.

TABLA 1 Aplicaciones para el ácido peracético generado electroquímicamente

Aplicación	Concentración preferida
	de ácido peracético
Producción de animales exentos de gérmenes	1% de 1 ml
Descontaminación de equipos para alimentos	50-1000 ppm
Bebidas y fabricación de cerveza	250-1000 ppm
Industrias lácteas	120-300 ppm
Camiones cisterna y contenedores para el	150-500 ppm
transporte de animales
Agua de circuitos en sistemas de refrigeración y	10-400 ppm
plantas de procesamiento

TABLA 1 (continuación)

Aplicación	Concentración preferida
	de ácido peracético
Tuberías y filtros de membrana y tratamiento de	21-340 ppm
aguas para la reducción de biopelículas
Columnas de resina de intercambio de	1500 ppm
desinfección para suministros de agua y cromatografía
Fangos y efluentes en plantas de tratamiento de	5-500 ppm
aguas residuales municipales
Tratamiento del agua	2-10 ppm
Tratamiento de productos alimenticios procesados	500-4000 ppm

Aunque no se pretende que restrinjan la invención, los ejemplos que siguen son ilustrativos de los métodos de preparación de las soluciones antimicrobianas que contienen uno o más agentes oxidantes.

Ejemplos Ejemplo 1 Generación de ácido peracético en la cámara catódica

Se preparó un electrolito alcalino para el catolito por disolución de 50 g/l de Na_{2}HPO_{4} y 5 g/l de ácido acetilsalicílico en 2 litros de agua desionizada. Se preparó un electrolito ácido para el anolito por dilución de 100 ml de ácido sulfúrico concentrado en 2 litros de agua desionizada para formar una solución de H_{2}SO_{4} al 5%. Se usó una unidad de electrólisis del tipo de la que se muestra en la figura 1. El cátodo fue un electrodo de difusión de gases formado por oro revestido de carbón. Se usó un ánodo DSA. La membrana fue una membrana de intercambio catiónico NAFION 450. Se usaron bombas peristálticas para bombear los dos electrolitos desde depósitos hacia las respectivas cámaras catódica y anódica a un caudal de aproximadamente 15 ml/min. Se aplicó una corriente de 5 amperios (densidad de corriente 100 mA/cm^{2}) y una tensión de aproximadamente 10 voltios a la célula. Un compresor suministró aire al cátodo. Se hizo recircular el anolito por el depósito y la cámara anódica. Se sacó constantemente el catolito de la cámara catódica y se recogió en recipientes para muestras. Se analizó el catolito con tiras indicadoras a intervalos durante un periodo de 45 minutos.

Antes de que pasaran 30 segundos, se obtuvo una concentración en ácido peracético (PAA) de 10-20 ppm. Al cabo de 10 minutos, la concentración en ácido peracético era de aproximadamente 1500 ppm y la concentración en peróxido de hidrógeno era de aproximadamente 1000 ppm. Las concentraciones de ácido peracético y de peróxido de hidrógeno se mantuvieron a estos niveles a lo largo de la prueba de 45 minutos.

Ejemplo 2 Generación de ácido peracético en la cámara catódica

Se usó el método del ejemplo 1 con una diversidad de membranas distintas, materiales para el ánodo, pH de partida, y así sucesivamente. Las distintas condiciones que se evaluaron están recogidas en la tabla 2.

TABLA 2 Generación electroquímica de PAA en la cámara catódica

Experimentos
Electrolitos	1) Catolito	CH_{3}COOK, CH_{3}COONa, Na_{2}HPO_{4}, y ASA
	2) Anolito	H_{2}SO_{4} al 5%
Membrana	NAFION™ 450 (catiónica)
Densidad de corriente	100 mA/cm^{2}
Tensión	10 - 30 V
Ánodo	DSA (Eltech)
Cátodo	EDG: C en Au, C en Ni
pH de partida	4 - 13
Temperatura	20 - 63ºC
Condiciones de fluido	Caudal -17 ml/min (pasada individual)
Gas para el EDG	Aire, 99,9% oxígeno

Los donantes de acetilo que se usaron en los ejemplos se consiguieron de Aldrich Chemical, con la excepción de la TAED (Fluke Chemical).

La tabla 3 recoge pruebas ilustrativas para las cuales se obtuvieron niveles considerables de ácido peracético y proporciona los niveles de ácido peracético que se generaron (véase el experimento 1). Como se muestra en la tabla 3, que también recoge experimentos con una membrana de intercambio aniónico y sin membrana, varios de los donantes de acetilo fueron capaces de proporcionar ácido peracético en concentraciones apropiadas para la desinfección o la esterilización. Cuando se usaba una membrana de intercambio catiónico NAFION™ 450, el ácido peracético se generaba en el catolito.

TABLA 3 Generación electroquímica de PAA por síntesis catódica de H_{2}O_{2}, pruebas ilustrativas y niveles de ácido peracético generados

Experimento	Catolito	Membrana	Anolito	PAA generado
				(PPM)
1.	Na_{2}HPO_{4} + ASA	NAFION™ 450	H_{2}SO_{4} al 5%	- 500
	(5 g/l)
2.	NaOH	Neosepta	Na_{2}HPO_{4} + ASA	939
3.	Na_{2}HPO_{4} + ASA	Ninguna	Idéntico al catolito	737
	(10 g/l)
4.	NaOH + ASA*	Ninguna	Idéntico al catolito	2385
	(10 g/l)
5.	NaOH + TAED*	Ninguna	Idéntico al catolito	-766
6.	NaOH + ácido	Ninguna	Idéntico al catolito	101
	cítrico + anhídrido
	acético

TABLA 3 (continuación)

Experimento	Catolito	Membrana	Anolito	PAA generado
				(PPM)
7.	NaOH + pentaacetato de	Ninguna	Idéntico al	-757
	\alpha-D-glucosa*		catolito
8.	NaOH + pentaacetato de	Ninguna	Idéntico al	-562
	\beta-D-glucosa*		catolito
9.	Na_{2}HPO_{4} + ácido cítrico +	Ninguna	Idéntico al	-500
	octaacetato de sacarosa**		catolito
* = 0-20 ml CH_{3}COOH añadido para ajustar el pH
** = 3 g/l ácido cítrico añadido para ajustar el pH

Se generó ácido peracético en todos los electrolitos en los que se encontraba presente ASA, excepto aquellos electrolitos con un pH superior a 12. Es probable que el ASA se degradara a pH elevado en ácido salicílico y ácido acético, en vez de formar ácido peracético.

Se encontró que el aumento de las concentraciones de peróxido de hidrógeno no aumentó considerablemente las concentraciones de ácido peracético. Por ejemplo, se generó el mismo nivel de ácido peracético para concentraciones de peróxido de hidrógeno de entre 200 y 1000 ppm. No se encontró diferencia en concentración de ácido peracético al usar 99,9% de oxígeno en lugar de aire. Se encontró que la temperatura no tenía efecto sobre la generación de ácido peracético, en el intervalo experimental de 20º a 63ºC. Se encontró que un pH de partida de entre 5 y 11 producía los mejores resultados. Los pH por encima de 11 hicieron que el ASA se hidrolizara rápidamente.

Ejemplo 3 Generación de ácido peracético en la cámara anódica

Se realizaron estudios de la generación de ácido peracético en la cámara anódica mediante el uso de una unidad de electrólisis similar a la que se presenta en la figura 3. Las condiciones que se usaron fueron las mismas que las que se presentaron en la tabla 2, excepto que se usó una membrana aniónica (Neosepta de Tokuyama) en todos los experimentos, que el catolito era fuertemente básico, por ejemplo, hidróxido sódico, y que el donante de acetilo y los tampones se añadieron al anolito, en vez del catolito. Puesto que se usó una membrana de intercambio aniónico, el ácido peracético se generó en la solución de anolito.

La tabla 3, experimento 3, demuestra la generación de ácido peracético a una concentración de 939 ppm cuando se usaba ASA como donante de acetilo.

Ejemplo 4 Generación de ácido peracético en una célula de cámara única

Se preparó un electrolito por disolución de 50 g/l de Na_{2}HPO_{4} y 5 g/l de ácido acetilsalicílico en 2 litros de agua desionizada para formar una solución que tenía un pH de 7,7. Se usó una unidad de electrólisis del tipo de la que se muestra en la figura 5 (un electrolizador de 50 cm^{2} conseguido de Eltech). Se usó la misma unidad también para los ejemplos 5-7. El cátodo fue un electrodo de difusión de gases formado por oro revestido de carbón. Se usó un ánodo DSA. Se usó una bomba peristáltica para bombear el electrolito desde el depósito hasta la cámara a un caudal de aproximadamente 17 ml/min. Se aplicó una corriente de 5 amperios (densidad de corriente 100 mA/cm^{2}) y una tensión de aproximadamente 10 voltios a la célula. Un compresor suministro aire al cátodo. Se analizó el electrolito que abandonaba la cámara para el ácido peracético con tiras indicadoras, a intervalos.

Antes de que pasaran 10 minutos, la concentración en ácido peracético se encontraba entre 1000 y 2000 ppm y la concentración en peróxido de hidrógeno se encontraba entre 1000 y 2500 ppm.

Ejemplo 5 Generación de ácido peracético en una célula de cámara única

Se usaron los métodos del ejemplo 4 con una diversidad de soluciones de electrolito distintas (véanse los experimentos 4-10, tabla 3). Se generó ácido peracético en cantidades considerables en el electrolito único cuando no se usaba membrana. Las concentraciones más elevadas de ácido peracético (1700 - 2385 ppm), se obtuvieron mediante el uso de hidróxido sódico y ácido acetilsalicílico (pH 5 a 11).

Ejemplo 6 Velocidad de generación de ácido peracético con diferentes donantes de acetilo

Se llevaron a cabo estudios cronológicos para determinar la velocidad a la cual los donantes de acetilo eran capaces de generar ácido peracético. Se usó un electrolizador Eltech de 50 cm^{2} sin membrana o barrera para las pruebas con un caudal de electrolito de aproximadamente 17 ml/min y una densidad de corriente de 100 mA/cm^{2}. Se usó un electrodo de difusión de gases de carbón en una malla de Ni como cátodo con un ánodo dimensionalmente estable de óxido de iridio en titanio. Ambos electrodos se consiguieron de Eltech corp. La tabla 4 presenta las demás condiciones experimentales que se usaron para seis donantes de acetilo, la TAED, el pentaacetato de \alpha-D-glucosa (\alpha-D-GPA), el pentaacetato de \beta-D-glucosa (\beta-D-GPA), el anhídrido acético, el octaacetato de sacarosa (SOA) y el ácido acetilsalicílico (ASA). La figura 6 presenta la generación de ácido peracético a lo largo del tiempo para cada donante de acetilo. Se usó ácido acético glacial para ajustar el pH para los donantes siguientes: TAED, \beta-D-GPA, y ASA. Se usó ácido cítrico para ajustar el pH del SOA. Para el \alpha-D-GPA, una bolsa del donante de acetilo estaba contenida dentro de la célula.

TABLA 4 Generación electroquímica de PAA por síntesis catódica de H_{2}O_{2}, condiciones usadas para seis donantes de acetilo

Donante de acetilo	Electrolito	Ajustador de pH	PAA máximo	Tensión	Temp.
			generado (PPM)
TAED	NaOH (6 g/l)	ácido acético	766	16,0-9,96	22,2-31,6
(10 g/l)		glacial (8 ml/l)
\alpha-D-GPA	NaOH (6 g/l)	ácido acético	757	29,0-12,29	21,5-55,7
(4,3 g/l)		glacial (8 ml/l)
\beta-D-GPA	NaOH (6 g/l)	ácido acético	562	17,7-10,05	21,1-44,4
(10 g/l)		glacial (8 ml/l)
anhídrido	NaOH (6 g/l)	ácido cítrico (10 g/l)	101	11,7-10,68	24,3- 49,9
acético (25 ml/l)
ASA (10 g/l)	NaOH (6 g/l)	ácido acético	2385	18,5-10,14	20,8-46,7
		glacial (9 ml/l)
SOA (5 g/l)	Na_{2}HPO_{4}	ácido cítrico (3 g/l)	498	12,95-10,20	40,8-60,7

Como se puede observar a partir de la figura 6, el ácido acetilsalicílico generaba ácido peracético con rapidez, alcanzando un pico al cabo de aproximadamente 20 minutos. Por contraste, la concentración de ácido peracético siguió incrementándose durante aproximadamente 70 minutos cuando se usaba \alpha-D-GPA.

Ejemplo 7 Efecto del pH sobre la velocidad de generación del ácido peracético por ácido acetilsalicílico

Se llevaron a cabo experimentos que usaron distintos pH de partida para estudiar el efecto sobre la generación de ácido peracético con ácido acetilsalicílico. Se usó un electrolizador Eltech de 50 cm^{2} sin membrana o barrera para las pruebas con un caudal de electrolito de aproximadamente 17 ml/min y una densidad de corriente de 100 mA/cm^{2}. Se usó un electrodo de difusión de gases de carbón en una malla de Ni como cátodo con un ánodo dimensionalmente estable de óxido de iridio en titanio. Ambos electrodos se consiguieron de Eltech corp. En cada caso, se usó 10 g/l de ASA como donante de acetilo en el electrolito, que incluía también 6 g/l de NaOH. Se usó ácido acético glacial, en cantidades variables, para ajustar el pH a los pH iniciales de partida. La tabla 5 recoge los demás detalles experimentales para cada experimento. La figura 7 presenta el efecto del pH sobre la concentración de ácido peracético con el tiempo. Para las muestras que usaron un pH inicial elevado, el pH disminuyó con el tiempo. Los electrolitos de pH inferior presentaron poca o ninguna caída del pH con el tiempo. Para el ASA, los niveles más altos de ácido peracético se generaron en el intervalo de pH de pH 10 a pH 11. Sin embargo, por encima de pH 11, la rápida hidrólisis del ASA tuvo por consecuencia concentraciones mucho más bajas de ácido peracético.

TABLA 5 Generación electroquímica de PAA por síntesis catódica de H_{2}O_{2} con ASA a distintos pH de partida

pH de partida	Ajustador de pH	PAA máximo	Intervalo de	Intervalo de
		generado (PPM)	tensiones	temp. (ºC)
10,94	ácido acético (4,5 ml/l)	2385	18,5-10,14	20,8-46,7
10,87	ácido acético (4,5 ml/l)	2281	18,3-10,26	21,1-44,4
5,0	ácido acético (8,3 ml/l)	1792	17,8-10,6	21,8-43,1
6,78	ácido acético (5 ml/l)	1661	17,86-10,77	25,0-47,9
4,81	ácido acético (8,35 ml/l)	1796	20,0-11,13	20,8-44,4
4,8	ácido acético (8,4 ml/l)	1758	18,5-10,6	21,2-43,3
11,4	ácido acético (3,75 ml/l)	1259	21,70-10,88	22,1-42,6
11,14	ácido acético (4,25 ml/l)	945	20,5-10,91	21,2-43,7
11,9		759	18,6-10,56	22,5-44,7
12,44	ninguno	84	13,36-9,30	21,1-45,8
12,4	ninguno	0	12,2-9,6	22,9-37,7

Claims

1. Un método de descontaminación antimicrobiana de artículos que comprende:

suministrar un gas que contiene oxígeno a un cátodo (18, 218, 318) de una unidad de electrólisis (10, 210, 310) (Fig. 1 a 5); hacer reaccionar el oxígeno en el gas para formar especies de peróxido en un electrolito en el cátodo;

hacer reaccionar las especies de peróxido con un precursor de ácido peracético para formar ácido peracético; y

transportar el electrolito que contiene ácido peracético hasta un lugar (90, 102, 266, 366) en el que se descontaminan los artículos de microbios (Fig. 1 y 3-5).

2. El método de la reivindicación 1, caracterizado además por:

hacer recircular el electrolito desde el lugar (90, 102, 266, 366) hasta la unidad de electrólisis (10, 210, 310) para incrementar la concentración de ácido peracético (Fig. 1 y 3-5).

3. El método de cualquiera de las dos reivindicaciones precedentes 1 y 2, caracterizado además por:

ajustar el pH del electrolito a aproximadamente 5-9.

4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-3, caracterizado además por:

añadir por lo menos un aditivo al electrolito, seleccionándose el aditivo a partir del grupo formado por tensioactivos, inhibidores de corrosión, agentes con poder tampón, y agentes quelantes.

5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-4, caracterizado además por:

comprobar el electrolito para por lo menos uno de:

concentración en peróxido de hidrógeno, y concentración en ácido peracético.

6. El método de la reivindicación 5, caracterizado además por:

en respuesta al electrolito encontrándose por debajo de una concentración en peróxido de hidrógeno o concentración en ácido peracético mínima preseleccionada, controlar por lo menos uno de:

aplicación de una corriente eléctrica a la unidad de electrólisis (10, 210, 310) (Fig. 1 - 5),

adición de precursor de ácido peracético al electrolito, y

un suministro de gas que contiene oxígeno al cátodo.

7. Un método de preparación de una solución antimicrobiana que contiene ácido peracético, que comprende:

8. El método de la reivindicación 7, caracterizado además porque:

la etapa de generar electrolíticamente el peróxido de hidrógeno o peróxido incluye la electrólisis de agua oxigenada.

9. El método de la reivindicación 8, caracterizado además porque:

el cátodo (18, 218, 318) es un electrodo de difusión de gases (Fig. 1-5); y

el cátodo está en contacto con un electrolito que incluye agua.

10. El método de la reivindicación 9, caracterizado además porque:

el electrolito incluye una especie que lleva carga.

\newpage

11. El método de la reivindicación 10, caracterizado además porque:

la especie que lleva carga se selecciona a partir del grupo formado por ácidos, álcalis y fosfatos, carbonatos, silicatos, sulfatos, hidróxidos de metales alcalinotérreos, y combinaciones de los mismos.

12. El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 7-11, caracterizado además porque:

el cátodo (18, 218) se encuentra separado del ánodo (16, 216) por una membrana (20, 220) que divide la unidad en una cámara anódica (12, 212) y una cámara catódica (14, 214), la membrana incluyendo una u otra de una membrana de intercambio aniónico y una membrana de intercambio catiónico (Fig. 1, 2, y 4).

13. El método de la reivindicación 12, caracterizado además porque:

la membrana (20) incluye una membrana de intercambio catiónico (Fig. 1 y 2), la etapa de generar electrolíticamente el peróxido de hidrógeno, los iones peróxido o radicales peróxido incluye:

la generación de iones de hidrógeno en un electrolito en la cámara anódica (12), y

el suministro de una diferencial de pH a través de la membrana que lleva los iones de hidrógeno hacia la cámara catódica (14).

14. El método de la reivindicación 13, caracterizado además porque:

la diferencial de pH es de por lo menos aproximadamente 0,5.

15. El método de cualquiera de las dos reivindicaciones precedentes 13 y 14, caracterizado además porque:

la etapa de hacer reaccionar el peróxido de hidrógeno, los iones peróxido, o radicales peróxido con un donante de acetilo incluye:

la introducción del donante de acetilo dentro de la cámara catódica (14) (Fig. 1 y 2).

16. El método de la reivindicación 12, caracterizado además porque:

la membrana (220) incluye una membrana de intercambio aniónico (Fig. 4), la etapa de generar electrolíticamente el peróxido de hidrógeno incluye:

la generación de iones hidrógeno en un electrolito en la cámara anódica (212), y

el suministro de una diferencial de pH a través de la membrana que lleva los iones peróxido hacia la cámara anódica.

17. El método de la reivindicación 16, caracterizado además porque:

la diferencial de pH es de por lo menos aproximadamente 0,5.

18. El método de una cualquiera de las dos reivindicaciones 16 y 17, caracterizado además porque:

la introducción del donante de acetilo dentro de la cámara anódica (212) (Fig. 4).

19. El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 7-18, caracterizado además porque:

se selecciona el donante de acetilo a partir del grupo formado por el ácido acetilsalicílico, la TAED, el anhídrido acético, los acetatos de celulosa, los pentaacetatos de \alpha y \beta-D-glucosa, el hexaacetato de D-manitol, el octaacetato de sacarosa, y combinaciones de los mismos.

20. El método de la reivindicación 19, caracterizado además porque:

el donante de acetilo incluye al ácido acetilsalicílico.

21. El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 7-20, caracterizado además porque:

el gas que contiene oxígeno es el aire.

\newpage

22. Un sistema para la descontaminación antimicrobiana de artículos que comprende:

una unidad de electrólisis (10, 210, 310) que incluye:

un ánodo (16, 216, 316),

un cátodo (18, 218, 318), y

una fuente (24, 224, 324) de un potencial eléctrico que aplica un potencial entre el ánodo y el cátodo;

una fuente (26, 226, 326) de un gas que contiene oxígeno que suministra oxígeno al cátodo para la formación de una especie de peróxido en un electrolito;

una fuente de precursor de ácido peracético (36, 78, 88, 256, 258, 336, 353), que suministra un precursor de ácido peracético al electrolito para que reaccione con la especie de peróxido para formar una solución que incluye ácido peracético;

un recipiente (90, 102, 266, 366) para acoger artículos que se pretende descontaminar; y

un conducto de suministro de fluido (89, 123, 265, 365) que lleva la solución que contiene el ácido peracético desde la unidad de electrólisis hasta el recipiente (Fig. 1-5).

23. El sistema de la reivindicación 22, caracterizado además por:

un depósito de almacenamiento (74) conectado con el conducto de suministro y el recipiente, el depósito de almacenamiento almacenando solución que contiene ácido peracético hasta que se tenga que descontaminar artículos

\hbox{(Fig.
1).}

24. El sistema de una cualquiera de las dos reivindicaciones precedentes 22 y 23, caracterizado además por:

un conducto de retorno (92, 267, 368) (Fig.1 y 3-5) que devuelve el electrolito del que se ha agotado el ácido peracético hasta la unidad de electrólisis para la regeneración de ácido peracético.

25. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 22-24, caracterizado además porque:

la unidad de electrólisis incluye además:

una: membrana (20, 220) que separa el ánodo del cátodo, siendo la membrana una o la otra de:

una: membrana permeable a los cationes (Fig. 1 y 2); y

una: membrana permeable a los aniones (Fig. 4).