نگهدارنده ها و بایوساید‌های پودری در مقایسه با مایع

مقدمه

بایوساید‌ها، به عنوان نگهدارنده‌ها، در کنترل آلودگی میکروبی و حفظ یکپارچگی محصول در صنایع مختلف از جمله محصولات بهداشتی، کشاورزی، تصفیه آب ، رنگ و رزین و ..بسیار اهمیت دارند. انتخاب بین بایوساید‌های پودری و مایع به عنوان مواد نگهدارنده، مستقیماً بر اثربخشی، روش‌های کاربرد، ملاحظات زیست‌محیطی و مقرون به صرفه بودن تأثیر می‌گذارد. در این مقاله مزایا، معایب و سناریوهای استفاده بهینه از بایوساید‌های پودری در مقابل استفاده از بایوسایدهای  مایع را که مبتنی بر تحقیقات علمی و تجربه های صنعتی است، بررسی می‌کنیم.

مروری بر بایوساید‌ها به عنوان نگهدارنده

بایوساید‌ها با مهار یا کشتن میکروارگانیسم‌هایی مانند باکتری‌ها، قارچ‌ها و ویروس‌ها به عنوان نگهدارنده عمل می‌کنند و در نتیجه از فساد، آلودگی و تخریب محصولات جلوگیری می‌کنند. هم بایوساید‌های پودری و هم مایع از مواد فعالی تشکیل شده‌اند که غشاهای سلولی میکروبی را تخریب می‌کنند، در مسیرهای متابولیکی اختلال ایجاد می‌کنند یا پروتئین‌های ضروری برای زنده ماندن میکروارگانیسم‌ها را رسوب می‌دهند. انتخاب شکل فیزیکی بر پایداری، جابجایی و مکانیسم‌های آزادسازی این مواد نگهدارنده تأثیر می‌گذارد.

 مزایا و معایب بایوسایدهای پودری به عنوان نگهدارنده

بایوسایدهای پودری به صورت ذرات خشک و جامد فرموله می‌شوند که معمولاً محلول یا قابل پخش ( دیسپرس) در آب هستند.

مزایای اصلی آنها عبارتند از

• ماندگاری بیشتر: در حالت جامد، عوامل نگهدارنده از تخریب و تجزیه زودرس و رشد میکروبی در طول ذخیره‌سازی محافظت می شوند و اثربخشی آنها در مقایسه با مایعات بیشتر است.
• فرمولاسیون‌های غلیظ: بایوسایدهای پودری معمولاً حاوی غلظت‌های بالاتری از مواد نگهدارنده فعال با حداقل مقدار آب هستند که وزن و حجم بسته‌بندی را کاهش می‌دهند و این امر حمل و نقل را آسانتر می کند.
• مقرون به صرفه بودن: بایوسایدهای پودری اغلب به دلیل ماهیت فشرده و خشک خود، هزینه تولید و حمل و نقل کمتری دارند.
• سهولت ذخیره‌سازی: حجم بایوساید پودری کاهش یافته و پایداری طولانی‌تری دارند ، که آنها را برای انبار کردن طولانی مدت مناسب می‌کند.

با این حال، بایوسایدهای پودری چالش‌هایی نیز دارند:

• حساسیت به رطوبت: بسیاری از بایوسایدهای پودری جاذب رطوبت هستند و در صورت قرار گرفتن در معرض رطوبت می‌توانند توده ای یا کیکی شوند که این امر استفاده و محاسبه دوز مناسب را برای مصرف کننده سخت می‌کند.
• مشکلات انحلال: پودرها برای حل شدن کامل به حجم آب کافی و اختلاط نیاز دارند که می‌تواند بر یکنواختی و سرعت عمل استفاده از نگهدارنده تأثیر بگذارد. در خیلی از مواقع پودرها به سادگی در آب حل نمی شوند و نیاز به کمک حلال ها دارند اما در نگهدارنده های مایع همچین چالشی وجود ندارد.
• قرار گرفتن در معرض گرد و غبار و ایمنی: جابجایی پودرها می‌تواند خطرات گرد و غبار ایجاد کند و در صورت عدم کنترل صحیح، کارگران را در معرض خطرات استنشاق این گردها قرار دهد.

مزایا و معایب بایوسایدهای مایع به عنوان نگهدارنده

بایوسایدهای مایع، محلول‌ها یا دیسپرسیون‌هایی هستند که حاوی مواد نگهدارنده فعال در پایه آب یا حلال هستند.

مزایای آنها عبارتند از:

• سرعت استفاده: مایعات به سرعت و به طور یکنواخت در سیستم‌های آبی پراکنده می‌شوند و امکان عملکرد سریع ضد میکروبی را پس از استفاده بدون نیاز به انحلال قبلی فراهم می‌کنند.
• سهولت استفاده: نگهدارنده‌های مایع برای دوزبندی و ادغام در فرآیندهای تولید مناسب هستند و زمان آماده‌سازی را کاهش می‌دهند، مثلا یک خط تولید شامپو با استفاده از نگهدارنده مایع در انتهای پروسه تولید به سادگی از خطر آلودگی ثانویه ایمن می شود.
• اثربخشی بهتر در دمای پایین: مایعات در محیط‌های سرد که پودرها ممکن است به خوبی حل نشوند، عملکرد خوبی دارند.
• خطر گرد و غبار کمتر: فرم مایع ایجاد گرد و غبار نمی کند و ایمنی محل کار را بهبود می‌بخشد.

 با وجود این مزایا، بایوساید‌های مایع دارای معایبی نیز هستند:

• ماندگاری کوتاه‌تر: معمولا تاریخ انقضای نگهدارندهای مایع کمتر از پودری هاست اما با این حال این مانعی بر استفاده از مایع ها در خطوط تولید نمی شود چرا که اغلب تاریخ انقضای یک تا دو ساله دارند.
• وزن و حجم حمل و نقل بالاتر: مایعات عمدتاً وزن بیشتر و حجم بیشتری دارند که در هزینه حمل و نقل موثر است.
• تأثیر زیست‌محیطی بسته‌بندی: مایعات اغلب در ظروف پلاستیکی بسته‌بندی می‌شوند که در صورت عدم بازیافت صحیح، به آلودگی محیط زیست کمک می‌کنند.
• هزینه: فرموله کردن بعضی از مواد نگهدارنده مایع پایدار و غلیظ پیچیده است ونیاز به دانش فرمولاسیون دارد به همین دلیل این هزینه بر قیمت تمام شده نگهدارنده های مایع اضافه می شود.

نمونه‌هایی از بایوساید‌های و نگهدارنده های پودری

مواد نگهدارنده رایج موجود به صورت پودر عبارتند از:

یدوپروپینیل بوتیل کاربامات (IPBC): یک بایوساید پودری که به طور گسترده در رنگ‌ها، پوشش‌ها، چسب‌ها  و نگهداری چوب استفاده می‌شود. این ماده در دماهای بالا و شرایط قلیایی پایدار است و از رشد میکروبی در سیالات صنعتی مانند گل حفاری و پراکندگی رنگدانه‌ها جلوگیری می‌کند.

۲،۲-دی‌برومو-۳-نیترو پروپیونامید (DPNPA): بایوساید‌ی پودری با اثر سریع که در تصفیه آب صنعتی، تولید کاغذ و برج‌های خنک‌کننده به عنوان نگهدارنده استفاده می‌شوند.

برونوپل : برونوپل یک باکترواستاتیک پودری است که در صنعت تصفیه آب، کولینگ تاور، دامپزشکی، رنگ، کاغذ و.. به طور گسترده استفاده می شود.

برای داشتن اطلاعات جامع در مورد برونوپل کلیک کنید.

متیل ایزوتیازولینون (MIT) و کلرومتیل ایزوتیازولینون (CMIT): اغلب به عنوان نگهدارنده‌های پودری در درزگیرها، رنگ‌ها، پوشش‌ها، چرم‌سازی و محصولات خانگی ترکیب می‌شوند.

پروپیونات کلسیم و سوربات پتاسیم: نگهدارنده‌های پودری با گرید غذایی که در سایر صنایع نیز برای جلوگیری از کپک و فساد میکروبی کاربرد دارند.

نمونه‌هایی ازبایوسایدها و نگهدارنده‌های مایع

ترکیبات آمونیوم چهارتایی (Quats): نگهدارنده‌های مایع پرکاربرد در مراقبت‌های بهداشتی، نظافت صنعتی و تصفیه آب برای مهار آلودگی میکروبی است.

بنزالکونیوم کلراید: یک نگهدارنده مایع در محصولات مراقبت شخصی و ضدعفونی‌کننده‌های سطحی، که مؤثر در برابر باکتری‌ها و برخی ویروس‌ها است.

ترکیب CMIT/MIT: همچنین به صورت مایع موجود است و در فرمولاسیون‌های مایع برای سیستم‌های آب صنعتی، کاغذ، چرم‌سازی و محصولات بهداشتی استفاده می شود.

اکتیل ایزوتیازولینون (DCOIT): یک بایوساید مایع که به عنوان ماده نگهدارنده و ضد رسوب در فرمولاسیون رنگ‌ها و پوشش‌ها استفاده می‌شود.

بنزیل ایزوتیازولینون(BIT): یک نگهدارنده ضد میکروبی مایع که اغلب با MIT برای افزایش اثر در برج‌های خنک‌کننده ، رنگ ها و پوشش دهنده ها ، صنایع خمیر و کاغذ ترکیب می‌شود.

مطالعات علمی و صنعتی

مطالعات علمی بر اهمیت فرمولاسیون برای افزایش اثربخشی و ایمنی نگهدارنده تأکید دارند. برای مثال، مواد بایوسایدی که به پلیمر متصل شده اند، در مقایسه با مولکول‌های آزاد، پایداری و سازگاری بهتری با محیط زیست دارند. برخی پودرها حاوی مواد نگهدارنده‌ای هستند که در ماتریس‌هایی محصور شده‌اند و امکان آزادسازی کنترل‌شده را فراهم می‌کنند و عملکرد ضدمیکروبی را در محیط‌های مایع گسترش می‌دهند.

همچنین بایوساید‌های مایعی داریم که با پایدار کننده ها و سایرمواد اکتیو فرموله می‌شوند تا فعالیت سینرژیک داشته باشند و در طولانی مدت پایدار باشند.

برای مطالعه بیشتر در مورد سینرژی در فرمول های نگهدارنده مقاله فراسبز را بخوانید.

ملاحظات تولید صنعتی نیز نقش مهمی ایفا می‌کنند. نگهدارنده های مایع می‌توانند تولید را ساده و تسریع کنند، اما ممکن است به دلیل الزامات بسته‌بندی و پایداری، هزینه‌ها را کمی 3 تا 5 درصد افزایش دهند. از سوی دیگر، مواد نگهدارنده پودری برای حفظ کیفیت، نیاز به کنترل دقیق رطوبت در طول تولید و ذخیره‌سازی دارند.

بهترین موارد استفاده برای بایوساید‌های پودری

بر اساس شواهد علمی و تجربه عملی، بایوساید‌های پودری به عنوان نگهدارنده برای موارد زیر مناسب‌ترین هستند:

• کاربردهایی که نیاز به نگهداری طولانی مدت ماده نگهدارنده قبل از استفاده دارند. مثلا برونوپل پودری بیش از دو سال پایداری دارد اما حالت فیزیکی مایع آن کمتر از دوسال پایدار است.

• موقعیت‌هایی که غلظت بالای ماده نگهدارنده ضروری است.

• محیط‌هایی با کمترین میزان رطوبت که انبارش نگهدارنده ها را برای جلوگیری از کلوخه شدن ناشی از رطوبت امکان پذیر می کند.

• استفاده در محصولاتی که حمل و نقل و کارایی بسته‌بندی در اولویت قرار دارند.
• نظافت سنگین یا صنعتی که در آن مقرون به صرفه بودن بر راحتی اولویت دارد.

بهترین موارد استفاده برای بایوسایدهای مایع

بایوسایدهای مایع زمانی پیشنهاد مصرف دارند که:

• فعالیت ضدمیکروبی فوری و یکنواخت مورد نیاز باشد.

• دوز دقیق و ادغام سریع در فرمولاسیون‌ها ضروری است.

• شرایط دمای سرد غالب است که بر انحلال پودر تأثیر می‌گذارد.

• ایمنی محل کار، به حداقل رساندن ذرات معلق در هوا را الزامی می‌کند.

• کاربردهایی که در آن‌ها از مواد نگهدارنده در محلول‌های آماده مصرف با زمان نگهداری محدود استفاده می‌شود.

ملاحظات زیست‌محیطی و ایمنی

هم بایوسایدهای پودری و هم مایع به عنوان مواد نگهدارنده، چالش‌های زیست‌محیطی متخص به خود را ایجاد می‌کنند. اشکال پودری ضایعات بسته‌بندی کمتری ایجاد می‌کنند، اما باید از رطوبت محافظت شوند. مایعات اغلب به دلیل محتوای آب، بسته بندی گالنی پلی اتیلن دارند که از پلاستیک بیشتری استفاده می شود . فرمولاتورها  به طور فزاینده‌ای در حال بررسی مواد نگهدارنده زیست‌تخریب‌پذیر هستند تا ضمن حفظ اثربخشی، اثرات زیست‌محیطی را کاهش دهند.

نتیجه‌گیری

انتخاب بین بایوساید‌های پودری و مایع به عنوان نگهدارنده، به نیازهای هر صنعت، کاربرد، متعادل‌سازی عواملی مانند پایداری، سهولت استفاده، ایمنی، هزینه و تأثیر زیست‌محیطی بستگی دارد. پودرها مزایایی در طول عمر، غلظت و حمل‌ونقل ارائه می‌دهند که آنها را برای ذخیره‌سازی صنعتی و فله‌ای ایده‌آل می‌کند. مایعات راحتی، سرعت عمل و خطر گرد و غبار کمتر را فراهم می‌کنند و برای کاربردهایی که نیاز به اثر ضدمیکروبی سریع دارند، مناسب هستند. پیشرفت‌ها در علم فرمولاسیون همچنان به بهینه‌سازی هر دو شکل ادامه می‌دهد و عملکرد نگهدارندگی آنها را برای برآورده کردن استانداردهای صنعتی و بهداشتی؛ که روز به روز در حال تحول اند؛ افزایش می‌دهد.

منابع:

1. The Ultimate Guide to Cosmetic Preservative Selection,” SpecialChem, 2025

2. “EP2547208A1 – Biocide powder formulation,” Google Patents

3. “2. What are the main uses of biocides?” European Commission, 2001

4. Top 10 Chemicals Used in Biocides