تتنوع المواد الحافظة المضادة للميكروبات في طبيعتها؛ بناءً على بنيتها الجزيئية، يمكن تصنيفها على نطاق واسع إلى فئات غير عضوية وعضوية.
المواد الحافظة المضادة للميكروبات غير العضوية
بناءً على آليات عملها، يمكن تقسيم المواد الحافظة المضادة للميكروبات غير العضوية إلى أنواع مؤكسدة ومختزلة. تمارس العوامل المضادة للميكروبات الاختزالية تأثيراتها المبيدة للجراثيم والتبييض من خلال قدرتها على الاختزال-وتشمل الأمثلة حمض الكبريتيك وأملاحه، والتي يتم استخدامها بشكل أساسي كعوامل تبييض. على العكس من ذلك، تحقق العوامل المؤكسدة المضادة للميكروبات تأثيراتها المبيدة للجراثيم من خلال قدراتها المؤكسدة. في حين أن هذه العوامل قوية للغاية، إلا أنها تميل إلى أن تكون غير مستقرة كيميائيًا، وعرضة للتحلل، ولها مدة محدودة من العمل؛ علاوة على ذلك، فإنها غالبًا ما تنبعث منها رائحة مميزة كريهة. ونتيجة لذلك، يتم استخدامها في الغالب لتطهير وتعقيم المعدات والحاويات والمنتجات نصف المصنعة والمياه المعالجة؛ تشتمل هذه الفئة بشكل أساسي على المستحضرات والبيروكسيدات التي تحتوي على الكلور-.
هيبوكلوريت
هيبوكلوريت هي عوامل تبييض تقليدية حيث يُظهر مكون "الكلور النشط" نشاطًا قويًا مبيدًا للجراثيم. يخترق الكلور الأجزاء الداخلية من الخلايا الميكروبية، مما يؤدي إلى تعطيل بروتينات الإنزيمات الخلوية أو تثبيط الإنزيمات الحساسة للأكسدة، مما يؤدي إلى موت الميكروبات. الهيبوكلوريت فعال في القضاء على مجموعة واسعة من الكائنات الحية الدقيقة، بما في ذلك الخلايا البكتيرية النباتية، والجراثيم البكتيرية، والفيروسات، والخمائر، والعفن. يتم تعزيز فعاليتها كمبيد للجراثيم بشكل كبير في ظل الظروف التي تنطوي على درجات حرارة مرتفعة، وتركيزات عالية، وأوقات اتصال طويلة، ومستويات منخفضة من الرقم الهيدروجيني.
الكلورامينات
الكلورامينات هي عوامل فعالة مضادة للميكروبات تتميز بخصائصها المؤكسدة الخفيفة. في منشآت تصنيع الورق، يتم إنتاج الكلورامين عادةً عن طريق الخلط المباشر بين كبريتات الأمونيوم ومحلول التبييض (الذي يحتوي على 18-20 جم/لتر من الكلور النشط). تختلف المنتجات المحددة لهذا التفاعل اعتمادًا على الرقم الهيدروجيني للمحلول: عند الرقم الهيدروجيني 5، ينتج التفاعل NH Cl₂؛ عند درجة حموضة 7 أو أعلى، ينتج التفاعل NH₂Cl. عند إضافته إلى عجينة الورق، تتراوح الجرعة الموصى بها من الكلورامين من 0.03% إلى 0.05% من وزن اللب؛ عند تطبيقه على "المياه البيضاء" (المياه المعالجة المعاد تدويرها)، فإن التركيز الموصى به هو 3-5 مجم / لتر. يجب أن يتم تحضير وتطبيق الكلورامينات في ظل ظروف قلوية أو قلوية ضعيفة؛ على العكس من ذلك، فإن مستويات الرقم الهيدروجيني المرتفعة بشكل مفرط سوف تؤثر على فعاليتها كمبيد للجراثيم. المزايا الأساسية لاستخدام الكلورامينات تشمل تكلفتها المنخفضة وفعاليتها العالية؛ ومع ذلك، تشمل عيوبها رائحة قوية ونفاذة تؤثر سلبًا على بيئة التشغيل وتشكل مخاطر محتملة على صحة الإنسان. للتخفيف من تطور المقاومة البكتيرية، أثبت استخدام الكلورامين بالتناوب مع كبريتات النحاس-المتوافق مع جدول التنظيف الخاص بالمنشأة-أنه استراتيجية فعالة للغاية.
المبيدات الحيوية العضوية والمواد الحافظة
توفر المبيدات الحيوية والمواد الحافظة العضوية العديد من المزايا، بما في ذلك الكفاءة العالية، والسمية المنخفضة، والقابلية الممتازة للتحلل البيولوجي؛ وبالتالي، يتم استخدامها على نطاق واسع في صناعة الورق. في الوقت الحالي، تشتمل العوامل الأساسية المستخدمة في هذا القطاع على مركبات الكبريت العضوي، ومركبات البروم العضوي، والنيتروجين-الكبريت-الذي يحتوي على مركبات حلقية غير متجانسة.
محليًا، تكرس العديد من الشركات أبحاثها ومبيعات هذه المبيدات الحيوية، مع تركز النشاط في شرق الصين (على سبيل المثال، نانجينغ جوتيان) وجنوب الصين (على سبيل المثال، قوانغتشو جوي).
مركبات الكبريت العضوية
المنتج التمثيلي في هذه الفئة هو ميثيلين بيثيوسيانات (يُشار إليه اختصارًا بـ MBT). يمتلك MBT نطاقًا واسعًا من نشاط المبيدات الحيوية، مما يدل على تأثيرات قتل كبيرة ضد البكتيريا والفطريات والطحالب؛ ولذلك فهو مناسب للاستخدام في الحفاظ على عجينة الورق وطلاءات الورق. في التطبيق العملي، تتم صياغة MBT عادةً في محلول 10% (بالوزن) عن طريق مزجه مع المذيبات والعوامل التآزرية. عند إضافته بجرعة 7.5 ملجم/لتر، يمكنه تحقيق معدل تعقيم يتجاوز 99.8% خلال 30 دقيقة. هذا العامل مناسب للاستخدام في الأنظمة ذات قيمة الرقم الهيدروجيني أقل من 11. وهناك مبيد حيوي آخر للكبريت العضوي شائع الاستخدام وهو Benzothiazol-3-one. تُظهر هذه المادة الحافظة سمية منخفضة جدًا للإنسان والحيوانات الأخرى؛ إن إضافة 45 إلى 170 جرامًا فقط لكل طن من الورق تكفي لمنع تلف لب الورق بشكل فعال. عند استخدامه للحفاظ على الطلاء الورقي، تتراوح الجرعة الموصى بها من 0.015% إلى 0.03% من إجمالي وزن الطلاء.
مركبات البروم العضوية
2,2-Dibromo-2-cyanoacetamide هو مثال جوهري لمبيد حيوي عضوي البروم. إنه يمارس تأثيرات قتل وتثبيط ضد البكتيريا والعفن، مما يجعله مناسبًا للحفاظ على كل من طبقات الورق واللب. هذا المركب سريع التأثر بالتحلل، حيث يتسارع معدل تحلله مع زيادة الرقم الهيدروجيني ودرجة الحرارة. على سبيل المثال، في حين أنه يظل مستقرًا لمدة 155 ساعة عند 25 درجة ودرجة حموضة 6.0، فإنه يتحلل تمامًا خلال 6 دقائق فقط عند درجة حموضة 9.7. وبالتالي، فهو مناسب تمامًا للاستخدام في الأنظمة الحمضية إلى المعتدلة إلى المعتدلة.
المركبات الحلقية غير المتجانسة
مثال على هذه الفئة هو 1,3,5-تريس(هيدروكسي إيثيل)هيكساهيدرو-s-تريازين. يُظهر هذا المركب تأثيرات قتل وتثبيط قوية ضد الكائنات الحية الدقيقة المختلفة، بما في ذلك *البكتيريا الهوائية*، *الزائفة الزنجارية*، *العصية*، و *الإشريكية القولونية*. يتم استخدامه بشكل أساسي للحفاظ على الطلاءات الورقية، على الرغم من أنه يمكن استخدامه أيضًا لحفظ عجينة الورق؛ وعلى وجه الخصوص، فهو فعال عبر نطاق واسع من الأس الهيدروجيني ويحافظ على ثباته حتى داخل الأنظمة القلوية القوية. 1,2-البنزيزوثيازولين-3-واحد (يُختصر بـ BTT) فعال ضد مجموعة واسعة من الكائنات الحية الدقيقة، بما في ذلك البكتيريا والعفن والخمائر والكبريتات-البكتيريا المختزلة؛ إنه يُظهر فعالية مبيد للجراثيم بشكل خاص ضد العصيات السالبة لصبغة الجرام. إنها مناسبة للاستخدام كمادة حافظة في الدهانات والملاط. نظرًا لكونه مستقرًا في ظل الظروف الحمضية والقلوية، فيمكن استخدامه عبر نطاق واسع من الأس الهيدروجيني. ظهرت مؤخرًا فئة من المبيدات الحيوية القائمة على إيزوثيازولينون- (المعروفة أيضًا باسم كاثون) - والتي تتكون بشكل أساسي من 5-كلورو-2-ميثيل-4-إيزوثيازولين-3-واحد (CMI) و2-ميثيل-4-إيزوثيازولين-3-واحد (MI) - تعرض نشاطًا ممتازًا مضادًا للميكروبات ضد العديد من البكتيريا والعفن والخمائر والطحالب. إن الكفاءة العالية والنشاط واسع النطاق والطبيعة الصديقة للبيئة لهذه الفئة من المواد الحافظة المبيدة للجراثيم معترف بها على نطاق واسع عالميًا؛ وهي قابلة للتطبيق للتحكم الميكروبي والحفاظ على اللب والماء الأبيض والدهانات، ضمن نطاق الأس الهيدروجيني المناسب من 4 إلى 8.
