水性颜料易受微生物侵袭。一般来说,所有的有机色素都被不同的细菌用作碳和氮的来源。在所有测试的色素中,黄色色素由于其有机来源,更容易被细菌降解。在一个连续的事件中,细菌作为第一个定殖者,其次是真菌的生长,导致颜料糊的腐败。由于低分子量降解化合物和硫化物的产生,这种腐败被观察为一种恶臭,由于细菌引起的沉淀反应,变色和粘度增加。

细菌降解发生在两个主要阶段,最终由真菌生长接管。在第一阶段,水生细菌或色素相关细菌起主要作用。这组细菌主要以假单胞菌(Pseudomonas)、变形杆菌(Proteus)、肠杆菌(Enterobacter)和柠檬酸杆菌(Citrobacter)为代表,是主要的降解物。一种假说认为,这些细菌可能会分泌外源性酶,降解色素和卵磷脂、表面活性剂分子等成分,并进行发酵反应,导致气体生成、恶臭和pH值下降。在色素变质的第二阶段,葡萄球菌等细菌利用形成的代谢副产物,在卵磷脂上分泌卵磷脂酶,引起沉淀反应,造成不可逆的粘度增加和刺鼻气味。为了避免颜料糊的这种降解,应采取以下预防措施。

原料微生物量检查

世界各地进行的许多卫生审计都发现颜料粉末被革兰氏阳性孢子和一些革兰氏阴性细菌污染。黄色和绿色色素被发现污染最频繁。此外,水已被发现被污染,可作为主要污染物和降解物的极好来源。虽然卵磷脂本身不会增加任何污染,但如果最终产品被产生卵磷脂酶的细菌污染,它可以在粘度提升中发挥主要作用。水也被观察到是一个污染源。革兰氏阴性菌大多占主导地位,并用初级降解物污染最终产品。这些细菌还倾向于对常用的杀菌剂产生耐药性。

设备卫生

设备清洗不当也是色素膏中添加污染物的主要原因。储存的水,即使是RO(反渗透)水,如果长时间储存,也有可能产生微生物。当这些水被用来清洗预混罐或储罐时,最终会增加产品污染。更好的卫生习惯可使产品对微生物降解的抵抗力提高20-30%。

生产前的储存

许多颜料制造商试图在终点线之前储存中间产品。这使细菌有机会繁殖,并变得比实际估计的更多——这对确定正确的杀菌剂浓度提出了实际挑战。

产品中不正确的生物杀灭剂

色素降解是微生物分泌的酶作用的结果。因此,在产品到达终点线后立即检查酶活性是很重要的。一旦产品中卵磷脂酶活跃,沉淀反应就会变快,形成不可避免和不可逆的级联反应。常用的防腐剂如CMIT/MIT作用于膜系统,并通过与巯基反应来检查细胞分裂,其对卵磷脂酶等酶的功效尚不清楚。仅对甲醛释放起作用的防腐剂在允许剂量下也不是很有效。最好的补救办法是使用具有灭酶活性和生物杀灭活性的防腐剂。

测试协议

在使用含有测试杀菌剂的污染颜料浆开始罐内功效测试之前,必须确保污染材料(变质产品或水)应该有各种类型的细菌,这些细菌在产品变质的连续事件中充当各种环节。很多时候,变质的物质和严重污染的水只服务于第二阶段的细菌,因此对显示粘度上升和污染仍然无效。用于确定功效的防腐剂不会给出正确的效力和剂量估计。

结论

对于黄色色素,CTAC化学物质被发现在最低剂量(0.1%或更低)时最有效,因为它们不仅仅适用于基于甲醛的杀伤。它们可能会使卵磷脂酶失活,而卵磷脂酶是负责黏度的吸收和控制细菌生长的。DBNPA化学反应也与酶反应并杀死99.9%的细菌,但它降解很快,这意味着它不会在系统中停留很长时间(超过48小时),微生物生长迅速返回系统。强大的杀菌剂、更好的卫生条件和正确的测试方案可以为水性颜料带来预期的保质期。