DE60123284T2

DE60123284T2 - Stabile feste enzymzusammensetzungen und verfahren zur ihrer verwendung

Info

Publication number: DE60123284T2
Application number: DE60123284T
Authority: DE
Inventors: J. James Woodbury TARARA; K. Sally Rosemount SWART; Lynn Tareasa Inver Grove Heights BRADLEY; Reid South St. Paul RABON; Denise St. Paul CHANDLER
Original assignee: Ecolab Inc
Current assignee: Ecolab Inc
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2021-12-22
Also published as: DE60123284D1; US20020177541A1; WO2002061026A1; PL199653B1; US6638902B2; US20040072714A1; EP1356016B1; EP1356016A1; CA2434273A1; ES2273908T3; ATE340237T1; PL365817A1; CA2434273C

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine feste Enzym-Reinigungszusammensetzung, in der das Enzym in Gegenwart von Mischungen aus Carbonat und Bicarbonat bei alkalischem pH stabil ist, sowie Verfahren unter Verwendung dieser Zusammensetzung. Bei der Enzym-Reinigungszusammensetzung werden bevorzugt Gewichtsverhältnisse von Carbonat und Bicarbonat verwendet, um ein oder mehrere Enzyme in einer festen Zusammensetzung bei Temperaturen zu stabilisieren, die über denjenigen der Umgebung liegen.
Hintergrund der Erfindung
Eine größere Herausforderung bei der Waschmittelentwicklung für die Gesundheitspflegeindustrie, für Restaurantbetriebe und Haushalte ist das erfolgreiche Entfernen von Schmutz, der der herkömmlichen Behandlung widersteht, sowie das Beseitigen von Chemikalien, die nicht umweltverträglich sind. Ein derartiger Schmutz ist Protein, und eine derartige Chemikalie ist Chlor oder es sind Chlor abgebende Verbindungen, die in Waschmittelverbindungen eingebracht sein können oder separat den Waschprogrammen zur Proteinentfernung zugegeben werden können. Schmutzrückstände aus Protein, häufig auch Proteinfilme genannt, kommen bei der Gesundheitspflege vor, beim Gebrauch und bei der Instandhaltung medizinischer Instrumente und Vorrichtungen, bei der Nahrungsmittelverarbeitung, in Restaurantbetrieben, in Wäschereien und bei der häuslichen Reinigung.
In der Vergangenheit wurde Chlor zum Proteinabbau durch oxidative Spaltung und Hydrolyse der Peptidbindung verwendet, wobei große Proteinmoleküle in kleinere Peptidketten auseinandergebrochen werden. Die Konformationsstruktur des Proteins zerfällt, wodurch die Bindungsenergien dramatisch herabgesetzt werden, was die Desorption von der Oberfläche bewirkt, gefolgt von Solubilisieren oder Suspendieren in die Reinigungslösung. Der Gebrauch chlorierter Waschmittel verläuft nicht ohne Probleme, wie etwa Schärfe und Korrosion. Zudem könnte ein neuer Gesichtspunkt eine Veränderung sowohl für die Industrie, den Verbraucher als auch für die Waschmittelhersteller erzwingen: Die wachsende öffentliche Besorgnis über den Einfluss von Chlor und chlororganischen Verbindungen auf die Gesundheit und die Umwelt.
Reinigende Enzyme stellen eine Alternative zu Chlor und chlororganischen Verbindungen dar. Enzyme wurden schon früh im 20. Jahrhundert in Reinigungszusammensetzungen verwendet. Es dauerte jedoch Jahre der Forschung, bis etwa Mitte der 60er Jahre, ehe Enzyme wie z.B. bakterielle alkalische Proteasen im Handel erhältlich waren und diese für Waschmittelanwendungen die gesamte pH-Stabilität und Reaktivität gegenüber Schmutz aufwiesen. Während der 60er Jahre ausgestellte Patente betrafen die Verwendung von Enzymen in Waschmittelzusammensetzungen für die Vorweich- und Waschzyklen bei der Gebrauchswäsche und Reinigungsmitteln für Geschirrspülautomaten der Verbraucher. Die Entwicklung früherer Enzym-Reinigungsprodukte verlief von einfachen, alkalische Proteasen enthaltenden Pulvern über komplexere, mehrere Enzyme enthaltende Granulatzusammensetzungen bis hin zu flüssigen, enzymhaltigen Zusammensetzungen.
Feste enzymhaltige Reinigungszusammensetzungen haben im Vergleich zu den flüssigen Formen Vorteile. Bei den flüssigen Zusammensetzungen kann ein Enzymabbau durch verschiedene Faktoren verursacht werden. Beispielsweise werden Enzyme häufig in wässrigem Medium denaturiert oder abgebaut, was zu einer deutlichen Minderung oder zum vollständigen Verlust der Enzymaktivität führt. Aus diesen Gründen und für erweiterte Anwendungen ist es wünschenswert, feste Enzymzusammensetzungen zu haben.
Unter Verwendung von stark alkalischem Material auf der Grundlage eines wesentlichen Anteils an Natriumhydroxid wurde beim Gebrauch von Festblock-Waschmitteln bei Wascharbeiten in Institutionen und in der Industrie Pionierarbeit geleistet. Bei anfänglichen Festblock-Produkten (und Pulver-Vorläufer-Produkten) wurde ein wesentlicher Anteil eines Verfestigungsmittels, Natriumhydroxid-hydrat, eingesetzt, um das gegossene Material in einem Gefrierverfahren unter Ausnutzung des niedrigen Schmelzpunkts von Natriumhydroxid-monohydrat (um 50°C-65°C) zu verfestigen. Die aktiven Waschmittelkomponenten wurden mit dem geschmolzenen Natriumhydroxid vermischt und zur Verfestigung abgekühlt. Der resultierende Festkörper war eine Matrix aus hydratisiertem Natriumhydroxid mit den in der hydratisierten Matrix gelösten oder suspendierten Waschmittelbestandteilen. Erhitzen eines Enzyms in geschmolzenem Natriumhydroxid würde aber sehr häufig zur Deaktivierung des Enzyms führen.
Bei diesen frühen Produkten war Natriumhydroxid ein idealer Kandidat, weil durch die stark alkalische Beschaffenheit des ätzenden Materials eine hervorragende Reinigung bereitgestellt wurde. In neuerer Zeit wurde die Aufmerksamkeit auf die Herstellung hochwirksamer Waschmittelmaterialien aus weniger ätzenden Materialien wie etwa Sodaasche gelenkt, auch bekannt als (wasserfreies) Natriumcarbonat, und zwar aufgrund der Vorteile bei der Herstellung, Weiterverarbeitung usw.. Natriumcarbonat ist eine schwächere Base (hat einen kleineren K_b-Wert) und ist daher wesentlich weniger stark als Natriumhydroxid. Dieser Nachteil wurde angesprochen. Ursprünglich wurden feste Waschmittel aus stark hydratisiertem Carbonat hergestellt, das wenigstens etwa sieben Mol Hydratwasser pro Mol Natriumcarbonat enthielt und nicht formbeständig war. Auch dieser Nachteil wurde angesprochen. Ein Nachteil wurde nicht angesprochen, nämlich ein Enzym in einen festen Reiniger auf Carbonatbasis stabil einzubringen.
Eine marktfähige feste Enzym-Zusammensetzung muss ein Enzym umfassen, das so stabilisiert wird, dass es seine funktionelle Aktivität für längere Zeiträume (Lagerzeit oder Aufbewahrung) beibehält. Das Enzym muss auch für eine ausreichende Gebrauchszeit stabil bleiben, um eine hinreichende Reinigung bereitzustellen. Wird kein stabilisiertes Enzymsystem verwendet, ist ein Überschuss des Enzyms erforderlich, um den erwarteten Verlust auszugleichen. Enzyme sind jedoch sehr teuer und sind in der Tat die kostenintensivsten Bestandteile bei einer handelsüblichen Reinigungszusammensetzung, auch wenn sie in relativ geringen Mengen vorhanden sind. Daher besteht nach wie vor ein Bedarf an Verfahren und Zusammensetzungen für stabilisierte Enzyme in Reinigungszusammensetzungen, insbesondere in Feststoffen auf Carbonatbasis bei alkalischem pH.
Das deutsche Patent DD 297183 A5 offenbart Waschmittel für den Gebrauch in Geschirrspülmaschinen. Diese Waschmittel umfassen wenigstens 25 Gew.-% einer Kombination aus Natriumcarbonat und Natriumhydrogencarbonat. Die durch Verdünnen dieses Waschmittels erhaltene Gebrauchslösung, die bei einer 1%igen Verdünnung des Waschmittels einen alkalischen pH-Wert von weniger als 10,5 aufweist, kann des Weiteren ein oder mehrere Enzyme umfassen, bei denen es sich um Protease, Amylase oder Lipase handeln kann.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine feste Enzym-Reinigungszusammensetzung, in der das Enzym in Gegenwart einer Mischung aus Carbonat und Bicarbonat bei alkalischem pH stabili ist, sowie Verfahren unter Verwendung dieser Zusammensetzung. Bei der Enzym-Reinigungszusammensetzung werden bevorzugt Gewichtsverhältnisse von Carbonat und Bicarbonat zur Stabilisierung eines oder mehrerer Enzyme in einer festen Zusammensetzung und bei Temperaturen eingesetzt, die über denjenigen der Umgebung liegen. Bei der vorliegenden Zusammensetzung bleibt die Stabilität des Enzyms bei alkalischem pH er halten, der bevorzugt in den Bereich von etwa 8 bis etwa 11,5 fällt. Die vorliegende Zusammensetzung umfasst bevorzugt eine Mischung aus Carbonat und Bicarbonat, bei der das Gewichtsverhältnis von Carbonat zu Bicarbonat im Bereich von etwa 0,5:1 bis etwa 4,75:1 liegt.
Bei einer Ausführungsform umfasst die feste Enzym-Reinigungszusammensetzung ein Reinigungsmittel-Enzym; eine Mischung aus Carbonat und Bicarbonat; und ein oder mehrere Bindemittel, darunter ein definiertes Carbonat-Hydrat, ein Tensid, ein Builder und ein Chelatbildner oder eine Kombination davon. Diese Bestandteile werden bevorzugt so formuliert, dass das Reinigungsmittel-Enzym wenigstens etwa 50% seiner anfänglichen Aktivität bei 49°C (120°F) wenigstens etwa 30 Minuten lang nach Herstellung der Gebrauchslösung beibehält. Bei einer Ausführungsform umfasst die feste Enzym-Reinigungszusammensetzung ein Tensid, ein Reinigungsmittel-Enzym, eine Mischung aus Carbonat und Bicarbonat, ein Bindemittel, darunter ein definiertes Carbonat-Hydrat, einen Builder und einen Chelatbildner. Die Zusammensetzung kann auch ein oder mehrere Farb- oder Duftstoffe enthalten.
Die vorliegende Zusammensetzung kann ein oder mehrere aus einer Vielzahl von Enzymen stabilisieren, insbesondere irgendeines aus einer Reihe von Reinigungsmittel-Enzymen. Zu den Reinigungsmittel-Enzymen, die bei der vorliegenden Zusammensetzung verwendet werden können, gehören eine Protease, eine Amylase, eine Lipase, eine Cellulase, eine Peroxidase, eine Gluconase oder eine Mischung davon. Bevorzugt ist das Reinigungsmittel-Enzym eine Protease, eine Amylase, eine Lipase, eine Cellulase oder eine Mischung davon. Zu den bevorzugten Proteasen gehört alkalische Protease, etwa eine alkalische Protease, die von Bacillus alcalophilus stammt. Zu den bevorzugten Amylasen gehört eine Endoamylase. Zu den bevorzugten Lipasen gehört eine Lipolase.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Definitionen
Wie hierin verwendet, bezieht sich Bicarbonat, Carbonat, Salz der Kohlensäure und dergleichen gewöhnlich auf ein Salz wie etwa Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat, Kaliumcarbonat, Kaliumbicarbonat oder ein anderes Salz, das durch vollständige oder partielle Neutralisation von Kohlensäure erhalten wird oder als daraus erhalten betrachtet werden kann. Die Gewichtsprozente eines Salzes aus Carbonat oder Bicarbonat können ausgedrückt werden entweder als Gewichtsprozent des rein anionischen Carbonats oder Bicarbonats oder des gesamten Salzes, einschließlich des Kations.
Wie hierin verwendet, beziehen sich die Begriffe "Mischung aus Bicarbonat und Carbonat" oder "Mischung aus Carbonat und Bicarbonat" auf eine Mischung aus Carbonat- und Bicarbonatsalzen. Diese Mischungen werden typischerweise durch getrenntes Einwiegen und Zugeben eines Carbonats und eines Bicarbonats zur erfindungsgemäßen Zusammensetzung hergestellt. Die Gewichtsprozent-Angabe von entweder Carbonat oder Bicarbonat in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung erfolgt auf Basis der eingewogenen und zugegebenen Mengen. Die Mischung kann auch andere Säuren und Basen umfassen, die die Endmengen an Carbonat und Bicarbonat beeinflussen, die tatsächlich in der festen Endzusammensetzung oder in einer aus der Endzusammensetzung hergestellten Lösung angetroffen werden.
Wie hierin verwendet, bezieht sich eine feste Reinigungszusammensetzung auf eine Reinigungszusammensetzung in Form eines Feststoffes, etwa ein Pulver, eine Flocke, ein Körnchen, ein Pellet, eine Tablette, eine Pastille, eine Scheibe, ein Pressquader, ein Quader, ein fester Block, eine Einheitsdosis oder eine andere feste Form, die dem Fachmann bekannt ist.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "Reiniger" auf eine Komponente, die der Reinigungszusammensetzung zur Bereitstellung von Reinigungskraft zugegeben wird. Zu den Reinigern gehören Tenside, Alkalitätsquellen (z.B. Alkalimetallcarbonate), Chelatbildner, Antiabsetzmittel und dergleichen oder Kombinationen davon.
Wie hierin verwendet, handelt es sich bei Gewichtsprozent, Prozent nach Gewicht, % nach Gewicht und dergleichen um Synonyme, die sich auf eine Konzentration einer Substanz als das Gewicht der Substanz dividiert durch das Gewicht der Zusammensetzung und multipliziert mit 100 beziehen.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "Instrument" auf die verschiedenen medizinischen und zahnmedizinischen Instrumente oder Vorrichtungen, die von einer Reinigung mit einer Enzym-Vorweich- oder einer Enzym-Reinigungszusammensetzung profitieren können.
Wie hierin verwendet, beziehen sich die Begriffe "medizinisches Instrument", "zahnmedizinisches Instrument", "medizinische Vorrichtung", "zahnmedizinische Vorrichtung", "medizinische Ausrüstung", "zahnmedizinische Ausrüstung" auf Instrumente, Vorrichtungen, Werkzeuge, Geräte, Apparate und Ausrüstungen, die in der Medizin oder Zahnmedizin Verwendung finden. Solche Instrumente, Vorrichtungen und Ausrüstung können kaltsterilisiert, eingeweicht oder gewaschen und dann hitzesterilisiert werden oder auf andere Weise vom Reinigen in einer Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung profitieren. Zu diesen verschiedenen Instrumenten, Vorrichtungen und Ausrüstungsgegenständen gehören, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: Diagnostische Instrumente, Tabletts, Bleche, Halter, Ablagen, Zangen, kleine und große Scheren, Sägen (z.B. Knochensägen und deren Messer), Arterienklemmen, Messer, Meißel, Knochenzangen, Feilen, Zangen, Bohrer, Bohrerspitzen, Raspeln, Abgrater, Spreizhalter, Brecher, Aufzüge, Klammern, Nadelhalter, Träger, Klemmen, Haken, Hohlmeißel, Küretten, Retraktoren, Richtmaschinen, Stanzgeräte, Absauger, Löffel, Lan zenmesser, Spatel, Auspresser, Punktionskanülen, Dilatoren, Käfige, Glaswaren, Schläuche, Katheter, Kanülen, Stecker, Stents, Arthoskope sowie verwandte Ausrüstung und dergleichen oder Kombinationen davon.
Wie hierin verwendet, bezieht sich basischer oder alkalischer pH auf einen pH größer als 7, bevorzugt größer als 8 und bis zu etwa 14. Bevorzugt liegt ein basischer oder alkalischer pH im Bereich von etwa 8 bis etwa 11,5. Ein bevorzugter Wert für einen alkalischen oder basischen pH liegt im Bereich von etwa 10 bis etwa 11.
Wie hierin verwendet, bezieht sich Umgebungstemperatur auf die Temperatur der Umgebung der festen Enzym-Reinigungszusammensetzung unter normalen Bedingungen für Lagerung oder Transport. Obwohl das Produkt bei Temperaturen im Bereich von etwa –18°C (0°F) bis etwa 38°C (100°F) gelagert und transportiert werden kann, bezieht sich Umgebungstemperatur bevorzugt auf Raumtemperatur von etwa 22°C (72°F) oder 25°C. Erhöhte Temperaturen beziehen sich auf Temperaturen oberhalb Raumtemperatur und werden üblicherweise für zu waschende oder vorzuweichende Gegenstände oder Instrumente verwendet wie z.B. Temperaturen von etwa 43°C (110°F) bis etwa 49°C (120°F).
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff "etwa", durch den die Menge eines Bestandteils in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung modifiziert oder der bei den erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, auf wenigstens eine Abweichung bei der numerischen Menge, die beispielsweise durch die typischen Verfahren des Messens und Handhabens von Flüssigkeiten vorkommen kann, die zur Herstellung von Feststoffen und Gebrauchslösungen in der Praxis eingesetzt werden; durch unbeabsichtigte Fehler bei diesen Verfahren; durch Unterschiede bei der Herstellung, der Quelle, der Reinheit der Bestandteile, die zur Herstellung der Zusammensetzung oder zur Ausführung der Verfahren eingesetzt werden; und dergleichen. Ob nun durch den Begriff "etwa" modifiziert oder nicht, umfassen die Ansprüche die Äquivalente zu den Mengen.
Stabilisierte Enzym-Reinigungszusammensetzung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine feste Enzym-Reinigungszusammensetzung, bei der eine Mischung aus Carbonat und Bicarbonat verwendet wird, um eine verbesserte Enzymstabilität und/oder -aktivität bei basischem pH bereitzustellen. Insbesondere stellt die vorliegende, eine Mischung aus Carbonat und Bicarbonat enthaltende Reinigungszusammensetzung eine erhöhte Stabilität und/oder Aktivität für Reinigungsmittel-Enzyme wie etwa Proteasen, Amylasen, andere, mit Proteasen verwendete Enzyme und Reinigungsmittel-Enzyme, die bei Abwesenheit von Proteasen eingesetzt werden, bereit. Bevorzugt umfasst die Mischung aus Carbonat und Bicarbonat ein Verhältnis von Carbonat und Bicarbonat von weniger als etwa 4,75:1, beispielsweise etwa 0,5:1 bis etwa 3,5:1, bevorzugt etwa 1:1 bis etwa 3:1, bevorzugt etwa 1:1, etwa 2,1:1 oder etwa 2,7:1, mehr bevorzugt etwa 2:1 oder etwa 3:1, mehr bevorzugt etwa 2,1:1 oder etwa 2,7:1. Durch solche Verhältnisse kann die Enzymstabilität bei basischem pH durch Aufrechterhalten der Stabilität des Enzyms und/oder durch Verstärkung der Enzymaktivität bei höheren pH-Werten im Vergleich zu Zusammensetzungen verbessert werden, die nicht diese Verhältnisse von Carbonat zu Bicarbonat aufweisen.
Durch Carbonat wird bei den vorliegenden Zusammensetzungen eine Alkalitätsquelle sowohl für die Reinigungskraft als auch zum Puffern der Lösung der Enzym-Zusammensetzung bereitgestellt. Zu den geeigneten Carbonatquellen gehören Sodaasche, andere Natriumcarbonatquellen und andere Carbonatsalze wie z.B. andere Alkalimetallcarbonat-Salze und dergleichen oder Kombinationen davon. Zu den bevorzugten Carbonatquellen gehört Sodaasche und dergleichen. Die stabilisierte Enzymzusammensetzung enthält typischerweise etwa 3 bis etwa 73 Gew.-% Carbonat, bevorzugt etwa 20 bis etwa 70 Gew.-%, bevorzugt etwa 30 bis etwa 50 Gew.-%, bevorzugt etwa 30 Gew.-% (einschließlich etwa 28 bis etwa 33 Gew.-%), bevorzugt etwa 35 bis etwa 45 Gew.-%, bevorzugt etwa 40 Gew.-% (einschließlich etwa 38 bis etwa 42 Gew.-%).
Bei den vorliegenden Zusammensetzungen wird durch Bicarbonat eine Alkalitätsquelle für die Reinigungskraft und, verglichen mit Carbonat, eine saure Komponente eines Puffers für eine Lösung der Enzym-Zusammensetzung bereitgestellt. Zu den geeigneten Bicarbonatquellen gehören Natriumbicarbonat und andere Bicarbonatsalze, wie z.B. andere Alkalimetallbicarbonat-Salze und dergleichen oder Kombinationen davon. Zu den bevorzugten Bicarbonatquellen gehört Natriumbicarbonat. Die stabilisierte Enzymzusammensetzung enthält typischerweise etwa 1 bis etwa 30 Gew.-% Bicarbonat, bevorzugt etwa 29 Gew.-%, bevorzugt etwa 1 bis etwa 27 Gew.-% Bicarbonat, bevorzugt etwa 5 bis etwa 25 Gew.-%, bevorzugt etwa 10 bis etwa 20 Gew.-%, bevorzugt etwa 12 bis etwa 18 Gew.-%, bevorzugt etwa 15 Gew.-%, bevorzugt etwa 15 bis etwa 25 Gew.-%, bevorzugt etwa 20 Gew.-%, bevorzugt etwa 19 Gew.-%.
Durch bevorzugte Mischungen aus Carbonat und Bicarbonat wird eine wünschenswerte Zunahme der Enzymstabilität bei basischem pH bereitgestellt, verglichen mit anderen Puffersystemen, die zur Aufrechterhaltung eines pH von oberhalb etwa 8, bevorzugt oberhalb etwa 10, bevorzugt im Bereich von etwa 8 bis etwa 11,5, etwa 10 bis etwa 11, mehrbevorzugt etwa 10,3 bis etwa 10,8 geeignet sind. Durch die Aufrechterhaltung eines alkalischen pH wird eine größere Reinigungskraft für die alkalische Reinigungslösung, für die meisten in der Reinigungslösung vorhandenen Tenside und für das Reinigungsmittel-Enzym bereitgestellt, insbesondere wenn es sich beim Enzym um eine alkalische Protease handelt.
Durch ein Verhältnis von Carbonat zu Bicarbonat innerhalb eines bestimmten Bereichs wird die Stabilität oder Aktivität eines Enzyms in der vorliegenden Zusammensetzung verbessert. Durch ein Verhältnis von Carbonat zu Bicarbonat von unterhalb etwa 1:1 (Gew./Gew.) oder oberhalb etwa 4,75:1 in bestimmten Testenzym-Zusammensetzungen wurde keine wirksame Stabilisierung des Enzyms bereitgestellt. Durch ein Verhältnis von Carbonat zu Bicarbonat von etwa 1:1 (Gew./Gew.) bis etwa 4,75:1 in einer Enzymzusammensetzung kann eine wirksame Stabilisierung des Enzyms bereitgestellt werden. Das Verhältnis von Carbonat zu Bicarbonat ist bevorzugt etwa 1:1 bis etwa 3:1, bevorzugt etwa 1:1, bevorzugt etwa 2:1 bis etwa 3:1, bevorzugt etwa 2,1:1 bis etwa 2,7:1, mehr bevorzugt etwa 2:1 oder etwa 3:1, mehr bevorzugt etwa 2,1:1 oder etwa 2,7:1. Das Verhältnis von Carbonat zu Bicarbonat kann bis hinab zu etwa 0,1:1 betragen, etwa 0,2:1, etwa 0,3:1, etwa 0,4:1, etwa 0,5:1, etwa 0,6:1, etwa 0,7:1, etwa 0,8:1, etwa 0,9:1 oder etwa 1:1, bevorzugt etwa 0,5:1 oder darüber. Das Verhältnis von Carbonat zu Bicarbonat bis zu etwa 3:1 betragen, etwa 3,2:1, etwa 3,4:1, etwa 3,6:1, etwa 3,8:1, etwa 4:1, etwa 4,2:1, etwa 4,4:1 oder etwa 4,6:1, bevorzugt etwa 3:1 oder darunter.
Die Verbesserung der Enzymstabilität und/oder -aktivität bei basischem pH kann beispielsweise die Aufrechterhaltung der Stabilität des Enzyms und/oder die Verstärkung der Enzymaktivität bei höheren pH-Werten umfassen, wenn man Zusammensetzungen zum Vergleich heranzieht, die nicht diese Verhältnisse von Carbonat zu Bicarbonat aufweisen. Die Aufrechterhaltung der Stabilität liegt dann vor, wenn ein Enzym die Aktivität für eine längere Zeitdauer bei einer bestimmten Reihe von Bedingungen behält. Zu diesen Bedingungen gehören insbesondere eine Temperatur oberhalb Umgebungstemperatur wie z.B. 49°C (120°F). Vorzugsweise umfasst die Aufrechterhaltung der Stabilität, dass die gesamte, nahezu die gesamte oder eine zur Reinigung wirksame Menge an Proteaseaktivität über wenigstens etwa das 1,5-fache, 2-fache, 4-fache der Zeit oder noch länger beibehalten wird als mit demselben Enzym in einer Kontrollzusammensetzung, die nicht diese Verhältnisse von Carbonat zu Bicarbonat aufweist. Die Verstärkung der Enzymaktivität bei höheren pH-Werten kann die Verschiebung des pH-Wertprofils des Enzyms nach höheren pH-Werten umfassen, wobei ein Spitzen- oder Plateauwert der Aktivität nach höherem pH ausgedehnt oder verbreitert wird oder wobei die Steigung eines Arms des pH-Wertprofils abgesenkt wird, das mit zunehmenden pH abfällt. Beispielsweise kann das Enzym ein pH-Wertprofil zeigen, das um 0,25, 0,5, 1 oder mehr pH-Einheiten zu höherem pH verschoben ist; die Spitze oder das Plateau kann um zusätzliche 0,25, 0,5, 1 oder mehr pH-Einheiten nach höherem pH ausgedehnt sein; und/oder die Steigung des abfallenden Arms des pH-Wertprofils kann verringert sein, so dass das Enzym eine brauchbare Reinigungsaktivität bei zusätzlichen 0,25, 0,5, 1 oder mehr pH-Einheiten in Richtung höherem pH zeigt.
Die vorliegende Enzym-Reinigungszusammensetzung kann Stabilität des Enzyms auch in Gegenwart von Stoffen ergeben, die die Verfügbarkeit von Metall-Ionen (z.B. Calcium- oder Magnesiumionen) mindern. Einige herkömmliche Enzym-Reinigungszusammensetzungen umfassen zweiwertige Ionen wie etwa Calcium zur Stabilisierung des Enzyms. Bei solchen herkömmlichen Zusammensetzungen müssen entweder jegliche Stoffe abwesend sein, die die Verfügbarkeit des Metall-Ions mindern oder sie müssen das Metall-Ion im Überschuss zu diesem Stoff umfassen. Überraschenderweise wird durch die vorliegende Enzym-Reinigungszusammensetzung ein stabiles Enzym auch in Gegenwart eines Materials wie etwa Chelatbildner, Maskierungsmittel und Builder, das die Verfügbarkeit des Metall-Ions mindert, bereitgestellt. Bevorzugt umfasst die vorliegende Enzym-Reinigungszusammensetzung keine zugesetzten Metall-Ionen wie etwa zugesetztes Calciumchlorid.
Die Verbesserung der Enzymstabilität und/oder -aktivität bei basischem pH kann beispielsweise die Aufrechterhaltung der Stabilität des Enzyms und/oder die Verstärkung der Enzymaktivität bei höheren pH-Werten umfassen, wenn man zum Vergleich Zusammensetzungen heranzieht, die keine oder geringere Mengen von Chelatbildner, Maskierungsmittel oder Builder aufweisen. Die Verstärkung der Enzymaktivität bei höheren pH-Werten kann beispielsweise die Aufrechterhaltung der Stabilität des Enzyms und/oder die Verstärkung der Enzymaktivität bei höheren pH-Werten umfassen, wenn man mit Zusammensetzungen vergleicht, die Metallionen-Enzymstabilisierungsmittel wie etwa Calcium- oder Magnesiumionen umfassen. Aufrechterhaltung der Stabilität liegt dann vor, wenn ein Enzym die Aktivität über eine längere Zeitdauer bei einem bestimmten Satz von Bedingungen beibehält. Zu diesen Bedingungen gehören vorzugsweise eine Temperatur oberhalb Umgebungstemperatur wie z.B. 49°C (120°F). Vorzugsweise umfasst die Aufrechterhaltung der Stabilität, dass die gesamte, nahezu die gesamte oder eine zur Reinigung wirksame Menge an Proteaseaktivität über wenigstens etwa das 1,5-fache, 2-fache, 4-fache an Zeit oder noch länger beibehalten wird als mit demselben Enzym in einer Kontrollzusammensetzung, die keinen Chelatbildner, Maskierungsmittel oder Builder aufweist oder in einer Kontrollzusammensetzung, die ein Metallionen-Enzymstabilisierungsmittel wie etwa Calcium- oder Magnesiumionen enthält.
Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann auch die Aktivität eines Enzyms verstärken. Das bedeutet, dass das Enzym eine größere Aktivität nach der Formulierung in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung zeigt als ein in einer Kontrollzusammensetzung formuliertes Kontroll-Enzym oder ein direkt vom Lieferanten bezogenes.
Durch das Carbonatsalz, z.B. Natriumcarbonat, kann eine bedeutend größere Enzymstabilität bei Umgebungstemperatur und bei einer oder mehren Temperaturen oberhalb Umgebungstemperatur bereitgestellt werden oder unter anderen Bedingungen, die auf Lagerungs- und Gebrauchsstabilität schließen lassen. Vorzugsweise behält beispielsweise das Reinigungsmittel-Enzym in der vorliegenden Zusammensetzung wenigstens etwa 80 bis etwa 95%, bevorzugt wenigstens etwa 95% seiner anfänglichen Aktivität bei Umgebungstemperatur wenigstens etwa 1 Jahr lang nach Herstellung der Zusammensetzung bei. In der vorliegenden Zusammensetzung behält das Reinigungsmittel-Enzym bevorzugt wenigstens etwa 80 bis etwa 95%, bevorzugt etwa 95% seiner anfänglichen Aktivität bei 38°C (100°F) wenigstens etwa 8 Wochen lang nach Herstellung der Zusammensetzung bei.
Enzymstabilität und -aktivität werden typischerweise mittels Verfahren gemessen, die dem Fachmann bekannt sind. Beispielsweise kann die Enzymaktivität mit einem bekannten Enzymassay zum Zeitpunkt der Formulierung der Zusam mensetzung gemessen werden und nachdem die Zusammensetzung den gewünschten Bedingungen von Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder dergleichen für eine vorbestimmte Zeit ausgesetzt war. Der Vergleich der nach dem Aussetzen erhaltenen Aktivität mit der zu einem früheren Zeitpunkt oder bei Formulierung gemessenen ergibt ein Maß für die Enzymstabilität. Zu den geeigneten Assays für Reinigungsmittel-Proteasen gehören Assays, die dem Fachmann bekannt sind, etwa die Verwendung eines Azocasein-Substrats. Zu den geeigneten Assays für Reinigungsmittel-Amylase gehört der Phadebas^®-Assay zur Bestimmung der I-Amylaseaktivität, der dem Fachmann bekannt ist. Typischerweise beinhalten Enzymassays einige Fehler bei der Bestimmung der Enzymaktivität, und dieser Fehler kann typischerweise bis etwa 20% oder manchmal mehr sein. So kann es sein, dass ein Enzym, das seine volle Aktivität beibehält (oder 100% seiner anfänglichen Aktivität), nur etwa 80% dieser Aktivität bei einem Enzymassay zeigt. Bekannte Vorschriften, darunter Wiederholungsassays und statistische Analysen, können zur Bestimmung herangezogen werden, ob die vorhandene Aktivität gleich der Anfangsaktivität (innerhalb des experimentellen Fehlers) oder ein bestimmter Bruchteil dieser Anfangsaktivität ist.
Neben Enzym, Carbonat und Bicarbonat enthalten die vorliegenden Enzym-Reinigungszusammensetzungen typischerweise weitere Bestandteile. Zu den bevorzugten Zusatzbestandteilen gehören ein oder mehrere Tenside, etwa nichtionisches Tensid, ein oder mehrere Chelatbildner oder Maskierungsmittel wie etwa Phosphonat (z.B. Aminotri(methylenphosphonsäure) (ATMP)); einen oder mehrere Builder oder Alkalitätsquellen wie etwa ein Phosphat (z.B. Tripolyphosphat). Bevorzugt ist ein nichtionisches Tensid wie etwa Nonylphenolethoxylat 9.5 mit etwa 2 bis etwa 32 Gew.-%, bevorzugt etwa 4 bis etwa 20 Gew.-%, bevorzugt etwa 5 bis etwa 10 Gew.-%, bevorzugt etwa 8 Gew.-% vorhanden. Bevorzugt ist ein Phosphat wie etwa Tripolyphosphat mit etwa 4 bis etwa 90 Gew.-%, bevorzugt etwa 8 bis etwa 40 Gew.-%, bevorzugt etwa 15 bis etwa 20 Gew.-%, bevorzugt etwa 17-18 Gew.-% vorhanden. Bevorzugt ist ein Chelatbildner oder Maskierungsmittel wie etwa Phosphonat (z.B. ATMP) mit et wa 1 bis etwa 16 Gew.-%, bevorzugt etwa 2 bis etwa 8 Gew.-%, bevorzugt etwa 3 bis etwa 6 Gew.-%, bevorzugt etwa 4-5 Gew.-% vorhanden. Bevorzugt ist ein Enzym wie etwa eine Protease mit etwa 1 bis etwa 30 Gew.-%; bevorzugt etwa 2 bis etwa 15 Gew.-%; bevorzugt etwa 3 bis etwa 10 Gew.-%; bevorzugt etwa 4 bis etwa 8 Gew.-%; bevorzugt etwa 4, etwa 5, etwa 6, etwa 7 oder etwa 8 Gew.-% vorhanden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die vorliegende Enzym-Reinigungszusammensetzung etwa 8 Gew.-% Nonylphenolethoxylat 9.5, etwa 18 Gew.-% Tripolyphosphat, etwa 4 Gew.-% Protease und etwa 5 Gew.-% ATMP. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst die vorliegende Enzym-Reinigungszusammensetzung etwa 8 Gew.-% Nonylphenolethoxylat 9.5, etwa 18 Gew.-% Tripolyphosphat, etwa 6 Gew.-% Protease und etwa 5 Gew.-% ATMP. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die vorliegende Enzym-Reinigungszusammensetzung etwa 8 Gew.-% Nonylphenolethoxylat 9.5, etwa 17 Gew.-% Tripolyphosphat, etwa 8 Gew.-% Protease und etwa 5 Gew.-% ATMP. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die vorliegende Enzym-Reinigungszusammensetzung etwa 7,5 Gew.-% Nonylphenolethoxylat 9.5, etwa 20 Gew.-% Tripolyphosphat, etwa 1 Gew.-% Protease und etwa 7 Gew.-% ATMP.
Die stabilisierte Enzym-Reinigungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann zusammen mit vielerlei unterschiedlichen Tensiden, Enzymen und zusätzlichen Bestandteilen verwendet werden, um eine Vielzahl von Reinigungs-, Fleckentfernungs- und Entkeimungsprodukten zu erzeugen, die zum Reinigen einer Fülle von zu reinigenden und vorzuweichenden Gegenständen brauchbar sind. Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Zusammensetzung zum Reinigen und Vorweichen von medizinischen, zahnmedizinischen oder chirurgischen Instrumenten, Vorrichtungen oder von Geräten, Komponenten solcher Gegenstände und dergleichen formuliert. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann für Reinigungs-, Fleckentfernungs- und Entkeimungsprodukte, für Vorweichmittel, Geschirr, Teller oder Kochgeschirr, zum maschinellen Waschen von Geschirr, zum Reinigen und Fleckentfernen von Wäsche und Textilien, zum Reinigen und Fleckentfernen von Teppichen, zum Reinigen und Fleckentfernen durch Reinigung vor Ort (Cleaning-in-Place: CIP), zum Reinigen von Abflussrinnen, für Vorweichmittel für medizinische und/oder zahnmedizinische Instrumente und zum Waschen und Vorweichen von Ausrüstung zum Fleischschneiden und anderen Oberflächen bei der Nahrungsmittelverarbeitung verwendet werden.
Die feste Enzym-Reinigungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann eine Alkalitätsquelle, bevorzugt ein Alkalimetallcarbonat, ein Alkalimetallsalz eines Maskierungsmittels, bevorzugt ein Kaliumsalz eines Organophosphonats und bevorzugt ein E-Form-Hydrat-Bindemittel umfassen. Aspekte der vorliegenden festen Zusammensetzungen, Bindemittel und Verfahren zur Herstellung dieser Zusammensetzungen sind beschrieben in den US-Patentanmeldungen mit der Serien-Nr. 08/989 824, ausgestellt am 12.12.97, mit dem Titel "BINDING AGENT FOR SOLID BLOCK FUNCTIONAL MATERIAL"; sowie Serien-Nr. 09/089 095, ausgestellt am 02.06.97, mit dem Titel "STABLE SOLID BLOCK METAL PROTECTING WAREWASHING DETERGENT COMPOSITION".
Feste Matrix auf Basis von Carbonat und Bicarbonat
Bei den vorliegenden Enzym-Reinigungszusammensetzungen handelt es sich typischerweise um Feststoffe auf Basis einer Matrix aus Carbonat und Bicarbonat, die aber zusätzliche Bestandteile enthalten. Zur festen Matrix gehören ein herkömmliches alkalisches Carbonat-Reinigungsmittel, ein Maskierungsmittel und andere aktive Bestandteile, die je nach Art der erzeugten Zusammensetzung variieren. Bei den bevorzugten Bestandteilen handelt es sich um folgende:
Zusammensetzung der festen Matrix
Bei der Verfestigung dieses Materials entsteht typischerweise eine E-Form-Hydrat-Bindemittel-Zusammensetzung. Bei diesem Hydrat-Bindemittel handelt es sich nicht um ein einfaches Hydrat der Carbonatkomponente, wie vorstehend kurz beschrieben und in größerer Ausführlichkeit in den US-Patentanmeldungen Nr. 08/989 824 und 09/089 095.
Alkalische Quelle
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Enzym-Reinigungszusammensetzung kann wirksame Mengen ein oder mehrerer alkalischer Quellen umfassen, um die Reinigung eines Substrats zu verstärken und die Schmutzentfernungsleistung der Zusammensetzung zu verbessern. Die alkalische Matrix kann aufgrund des Vorhandenseins der Bindemittel-Hydrat-Zusammensetzung mit ihrem Hydratwasser zu einem Feststoff gebunden werden. Eine derartige Zusammensetzung umfasst etwa 10-80 Gew.-%, bevorzugt etwa 15-70 Gew.-% einer Alkalimetallcarbonatquelle, meistbevorzugt etwa 20-60 Gew.-%. Ein Metallcarbonat wie etwa Natrium- oder Kaliumcarbonat, -bicarbonat, -sesquicarbonat, Mischungen davon und dergleichen können verwendet werden. Die gesamte Alkalitätsquelle kann etwa 5 Gew.-% oder weniger eines Alkalimetallhydroxids umfassen. Das Alkalimetallhydroxid ist bevorzugt in einer Menge vorhanden, die das Verhältnis von Carbonat zu Bicarbonat nicht nachteilig verändert, doch dies kann beispielsweise andere zugeführte saure Stoffe ausgleichen. Bevorzugt sind Carbonat und Bicarbonat die primären Alkalitätsquellen, wobei mit jeder anderen vorhandenen Quelle nur andere saure Materialien neutralisiert werden.
Ein hochwirksames Reinigungsmaterial lässt sich mit wenig Wasser (d.h. weniger als 11,5 Gew.-%, bevorzugt weniger als 10 Gew.-% Wasser), bezogen auf die Gesamtmenge an Feststoff, herstellen. Die Materialien auf Basis von Carbonat können mittels Extrusionsverfahren mit wenig Wasser hergestellt werden. Die Gesamtmenge des in den Festblock-Reinigungsmitteln vorhandenen Wassers beträgt bevorzugt weniger als etwa 11 bis 12 Gew.-% Wasser, bezogen auf die gesamte chemische Zusammensetzung (ohne das Gewicht des Behälters, falls vorhanden). Das bevorzugte feste Reinigungsmittel umfasst weniger als etwa 2,0, mehrbevorzugt etwa 0,9 bis 1,7 mol Wasser pro Mol Carbonat. Die bevorzugten festen Reinigungsmittel umfassen etwa 5 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 15 Gew.-% wasserfreies Carbonat. Der Rest des Carbonats umfasst Carbonat-monohydrat. Des Weiteren können kleine Mengen Natriumcarbonatmonohydrat bei der Herstellung des Reinigungsmittels verwendet werden, wobei jedoch derartiges Hydratwasser bei dieser Berechnung berücksichtigt ist.
Das Alkalimetallcarbonat kann bei einer Formulierung verwendet werden, die eine wirksame Menge eines die Wasserhärte maskierenden Mittels umfasst, das sowohl die Härteionen wie etwa Calcium, Magnesium und Mangan maskiert als auch Schmutzentfernungs- und Suspendiereigenschaften bereitstellt. Die Formulierungen können auch ein Tensidsystem enthalten, das in Kombination mit dem Natriumcarbonat und anderen Komponenten den Schmutz bei typischen Gebrauchstemperaturen und -konzentrationen wirksam entfernt. Das feste Reinigungsmittel kann auch andere gewöhnliche Zusätze wie etwa Tenside, Builder, Verdickungsmittel, Antiabsetzmittel, Entschäumungsmittel, Hilfsmittel zum Klarspülen, Farbstoffe, Duftstoffe usw. enthalten.
Bindemittel-Zusammensetzung
Ein bevorzugtes Bindemittel umfasst eine feste Matrix auf Basis einer Kombination aus einem Carbonat-Hydrat und einer nichthydratisierten Carbonat-Spezies, die durch eine hydratisierte Spezies verfestigt wird, die hierin als E-Form-Hydrat oder Bindemittel bezeichnet wird. Bevorzugt umfasst das E-Form-Bindemittel ein Carbonatsalz, eine Komponente aus organischem Phosphonat oder Acetat und Wasser. Im E-Form-Hydrat-Bindemittel kommen auf jedes Mol organisches Phosphonat oder Aminoacetat etwa 3 bis 10 molare Anteile Alkalimetallcarbonat-monohydrat und 5 bis 15 molare Anteile Wasser, bezogen auf das Gewicht des Bindemittels. Typischerweise ist das E-Form-Hydrat im gesamten Feststoff verteilt. Der Feststoff kann andere Reinigungsbestandteile und eine kontrollierte Menge Wasser enthalten. Beim festen Reinigungsmittel kann ein wesentlicher Anteil, der zum Erhalt nichtkorrodierender Reinigungseigenschaften ausreichend ist, eines hydratisierten Carbonats und eines nichthydratisierten Carbonats verwendet werden, die zu einem Feststoff geformt sind.
Typischerweise umfasst das Bindemittel ein Alkalimetallcarbonat, ein organisches Phosphonat als Maskierungsmittel und Wasser. Ein festes Reinigungsmittel kann so hergestellt werden, dass es Natriumcarbonat, ein organisches Phosphonat oder Acetat, weniger als etwa 1,3 mol Wasser auf jedes Mol Natriumcarbonat und andere optionale Bestandteile, darunter nichtionische Tenside, Entschäumungsmittel, Enzyme und dergleichen umfasst. Unter diesen Bedingungen kann ein festes, funktionelles Material aus einer Mischung von Bestandteilen, die sowohl hydratisiertes als auch nichthydratisiertes Natriumcarbonat aufweisen, hergestellt werden. Die Mischung kann unter Verwendung eines Hydratationskomplexes, umfassend einen Anteil des Natriumcarbonats, des organisches Phosphonat- oder Acetat-Maskierungsmittels und Wasser, zu einem Feststoff geformt werden. Die Hauptmenge des vorhandenen Wassers bildet innerhalb des gesamten Komplexes das Carbonat-monohydrat. Der Komplex kann ein im Wesentlichen amorphes Material sein, das im Wesentlichen keine kristalline Struktur aufweist, wie in röntgenkristallographischen Untersuchungen ge zeigt. Das durch den Komplex verfestigte Material kann zu großen Teilen, etwa 10 bis 85 Gew.-%, aus Na₂CO₃·H₂O (Monohydrat) bestehen; weniger als etwa 25 Gew.-%, bevorzugt etwa 0,1 bis 15 Gew.-% aus wasserfreiem Carbonat. Solche festen Reinigungsmaterialien sind vorzugsweise im Wesentlichen frei von einer Komponente, die mit dem Alkalimetallcarbonat oder dem E-Form-Material um das Hydratwasser konkurriert und die Verfestigung beeinträchtigt.
Enzyme
Die stabilisierte Enzym-Reinigungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst bevorzugt ein oder mehrere Enzyme, die die gewünschte Aktivität zur Entfernung von Flecken auf Basis von Protein, Kohlenhydrat oder Triglycerid von Substraten; für Vorweichmittel zum Reinigen, Fleckentfernen und Keimfreimachen, etwa Vorweichmittel für medizinische oder zahnmedizinische Instrumente, Vorrichtungen und Ausrüstung; für Vorweichmittel für Besteck, Koch- und Tischgeschirr; oder Vorweichmittel für Fleischschneideausrüstung; für die maschinelle Geschirrwäsche; für Wäsche- und Textilreinigung und Fleckentfernung; für die Reinigung und Fleckentfernung von Teppichen; für die Reinigung vor Ort und Fleckentfernung vor Ort; für die Reinigung und Fleckentfernung von Oberflächen und Ausrüstung zur Nahrungsmittelverarbeitung; für die Reinigung von Abflussrinnen; Vorweichmittel zum Reinigen und dergleichen ergeben. Obwohl nicht einschränkend für die vorliegende Erfindung, können die Enzyme, die für die stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzungen geeignet sind, durch Abbau und Veränderung einer oder mehrerer Sorten von Schmutzrückständen wirken, die auf einem Instrument oder einer Vorrichtung vorgefunden werden, und so den Schmutz entfernen oder den Schmutz durch ein Tensid oder eine andere Komponente der Reinigungszusammensetzung leichter entfernbar machen. Sowohl der Abbau als auch die Veränderung von Schmutzrückständen kann die Reinigungswirkung durch Verminderung physikalisch-chemischer Kräfte, durch die der Schmutz an das zu reinigende Instrument oder die Vorrichtung gebunden ist, verbessern, d.h. der Schmutz wird wasserlöslicher. Beispielsweise können durch eine oder mehrere Proteasen komplexe, makromole kulare Proteinstrukturen, die in den Schmutzrückständen vorhanden sind, in einfachere kurzkettige Moleküle gespalten werden, die ihrerseits viel leichter von Oberflächen desorbiert, gelöst oder anderweitig leichter mittels der diese Proteasen enthaltenden Reinigungslösungen entfernt werden können.
Zu den geeigneten Enzymen gehören eine Protease, eine Amylase, eine Lipase, eine Gluconase, eine Cellulase, eine Peroxidase oder eine Mischung davon, die aus jeder geeigneten Quelle stammen können, etwa aus Pflanzen, Tieren, Bakterien, Pilzen oder Hefen. Eine bevorzugte Auswahl wird durch Faktoren wie etwa die pH-Aktivität und/oder Stabilitätsoptima, Wärmestabiltät sowie Stabilität gegen aktive Reinigungsmittel, Builder und dergleichen beeinflusst. In diesem Zusammenhang sind von Bakterien und Pilzen stammende Enzyme bevorzugt, etwa bakterielle Amylasen und Proteasen und Pilz-Cellulasen. Vorzugsweise ist das Enzym eine Protease, eine Lipase, eine Amylase oder eine Kombination davon.
"Reinigungsmittel-Enzym", wie hierin verwendet, bedeutet ein Enzym mit einer reinigenden, fleckentfernenden oder anderweitig vorteilhaften Wirkung als Komponente einer stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung für Instrumente, Vorrichtungen oder Ausrüstung, wie etwa medizinische oder zahnmedizinische Instrumente, Vorrichtungen oder Ausrüstung; oder für Wäsche, Textilien, Geschirrwäsche, Reinigung vor Ort, Abflussrinnen, Teppiche, Fleischschneidewerkzeuge, harte Oberflächen, Körperpflege oder dergleichen. Zu den bevorzugten Reinigungsmittel-Enzymen gehören eine Hydrolase wie etwa eine Protease, eine Amylase, eine Lipase oder eine Kombination davon. Zu den bevorzugten Enzymen in stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzungen zur Reinigung von medizinischen oder zahnmedizinischen Vorrichtungen oder Geräten gehören eine Protease, eine Amylase, eine Cellulase, eine Lipase oder eine Kombination davon. Zu den bevorzugten Enzymen in stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzungen für Flächen und Ausrüstungen der Nahrungsmittelverarbeitung gehören eine Protease, eine Lipase, eine Amylase, eine Gluconase oder eine Kombination davon. Zu den bevorzugten Enzymen in stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzungen für Wäsche und Textilien gehören eine Amylase, eine Cellulase, eine Lipase, eine Peroxidase oder eine Kombination davon. Zu den bevorzugten Enzymen in stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzungen für Teppiche gehören eine Protease, eine Amylase oder eine Kombination davon. Zu den bevorzugten Enzymen in stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzungen für Fleischschneidewerkzeuge gehören eine Protease, eine Lipase oder eine Kombination davon. Zu den bevorzugten Enzymen in stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzungen für harte Oberflächen gehören eine Protease, eine Lipase, eine Amylase oder eine Kombination davon. Zu den bevorzugten Enzymen in stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzungen für Abflussrinnen gehören eine Protease, eine Lipase, eine Amylase oder eine Kombination davon.
Normalerweise werden die Enzyme in einer Menge in die erfindungsgemaße, stabilisierte Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung eingebracht, die ausreichend ist, um eine wirksame Reinigung während der Wasch- oder Vorweichprozedur zu erzielen. Eine zur Reinigung ausreichende Menge bezieht sich auf eine Menge, durch die ein reines, keimfreies und bevorzugt korrosionsfreies Erscheinungsbild beim gereinigten Material erzeugt wird, insbesondere für medizinische oder zahnmedizinische Vorrichtungen und Instrumente. Eine für eine wirksame Reinigung wirksame Menge kann sich auch auf eine Menge beziehen, durch die eine reinigende, fleckentfernende, schmutzentfernende, aufhellende, deodorierende oder die Frische verbessernde Wirkung bei Substraten wie etwa medizinischen oder zahnmedizinischen Vorrichtungen und Instrumenten und dergleichen erzeugt wird. Eine solche Reinigungswirkung kann mit Enzymmengen bis hinab zu etwa 0,1 Gew.-% der stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung erreicht werden. Bei der Reinigungsmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann eine geeignete Reinigung typischerweise erzielt werden, wenn ein Enzym zu etwa 1 bis etwa 30 Gew.-% vorliegt; bevorzugt etwa 2 bis etwa 15 Gew.-%; bevorzugt etwa 3 bis etwa 10 Gew.-%; bevorzugt etwa 4 bis etwa 8 Gew.-%; bevorzugt etwa 4, etwa 5, etwa 6, etwa 7 oder etwa 8 Gew.-%. Höhere Enzymwerte sind typischerweise wünschenswert für höher konzentrierte Reinigungs- und Vorweichformulierungen. Ein Vorweichmittel wird zur Verwendung bevorzugt auf eine Verdünnung von etwa 1:500 formuliert oder auf eine Formulierungskonzentration von etwa 2000 bis etwa 4000 ppm, was die Gebrauchskonzentration des Enzyms auf etwa 20 bis etwa 40 ppm bringt.
Handelsübliche Enzyme wie etwa alkalische Proteasen sind in flüssiger oder getrockneter Form erhältlich, werden als rohe wässrige Lösungen oder in verschiedenartig gereinigten, verarbeiteten oder konfektionierten Formen vertrieben und umfassen etwa 2 bis etwa 80 Gew.-% an aktivem Enzym, im Allgemeinen in Kombination mit Stabilisatoren, Puffern, Cofaktoren, Verunreinigungen und inerten Vehikeln. Der tatsächliche Gehalt an aktivem Enzym hängt vom Herstellungsverfahren ab und ist unter der Annahme unkritisch, dass die stabilisierte Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung die gewünschte Enzymaktivität aufweist. Das bestimmte, für das Verfahren und die Produkte dieser Erfindung ausgewählte Enzym wird über die Bedingungen des Endgebrauchs festgelegt, darunter die physikalische Form des Produkts, der Gebrauchs-pH, die Gebrauchstemperatur sowie die abzubauende oder zu verändernde Schmutzart. Das Enzym kann so gewählt werden, dass sich optimale Aktivität und Stabilität für einen gegebenen Satz von Nutzungsbedingungen ergibt.
Die stabilisierte Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst bevorzugt wenigstens eine Protease. Des Weiteren wurde bei der stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung der Erfindung überraschenderweise gefunden, dass durch sie die Proteaseaktivität in den Gebrauchszusammensetzungen wirksam gegen Verdauungsproteine stabilisiert und die Schmutzentfernung verstärkt wird. Des Weiteren kann eine verstärkte Proteaseaktivität auch in Gegenwart eines oder mehrerer zusätzlicher Enzyme auftreten, etwa mit den Enzymen Amylase, Cellulase, Lipase, Peroxidase, En dogluconase und Mischungen davon, bevorzugt mit den Enzymen Lipase oder Amylase.
Eine wertvolle Literaturstelle für Enzyme ist "Industrial Enzymes", Scott, D., in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 3. Ausgabe, (Herausgeber Grayson, M. und EcKroth, D.) Vol. 9, Seiten 173-224, John Wiley & Sons, New York, 1980.
Protease
Eine für die stabilisierte Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung geeignete Protease kann aus euer Pflanze, einem Tier oder einem Mikroorganismus erhalten werden. Bevorzugt wird die Protease aus einem Mikroorganismus wie etwa Hefe, Schimmel oder einem Bakterium gewonnen. Zu den bevorzugten Proteasen gehören Serin-Proteasen, die bei alkalischem pH aktiv sind, bevorzugt gewonnen aus einem Stamm eines Bacillus wie etwa Bacillus subtilis oder Bacillus licheniformis; diese bevorzugten Proteasen umfassen native und rekombinante Subtilisine. Die Protease kann gereinigt oder eine Komponente eines mikrobiologischen Extrakts und entweder ein Wildtyp oder eine Variante (entweder eine chemische oder rekombinante) sein. Eine bevorzugte Protease wird weder durch ein Metall chelatierendes Mittel (Maskierungsmittel) oder ein Thiolgift inhibiert, noch durch Metall-Ionen oder Reduktionsmittel aktiviert, weist eine breite Substratspezifität auf, wird durch Diisopropylfluorphosphat (DFP) inhibiert, ist eine Endopeptidase, hat ein Molekulargewicht im Bereich von etwa 20.000 bis etwa 40.000 und ist aktiv bei einem pH von etwa 6 bis etwa 12 und bei Temperaturen im Bereich von etwa 20°C bis etwa 80°C.
Zu den Beispielen für proteolytische Enzyme, die bei der stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung der Erfindung verwendet werden können, gehören (mit Handelsnamen) Savinase^®; eine aus dem Typ Bacillus lentus gewonnene Protease wie etwa Maxacal^®, Opticlean^®, Durazym^® und Properase^®; eine aus dem Bacillus licheniformis gewonnene Protease wie etwa Alcalase^®, Maxatase^®, Deterzyme^® oder Deterzyme PAG 510/220; eine aus Bacillus amyloliquefaciens gewonnene Protease wie etwa Primase^®; und eine aus Bacillus alcalophilus gewonnene Protease wie etwa Deterzyme APY. Zu den bevorzugten, im Handel erhältlichen Protease-Enzymen gehören diejenigen, die unter den Handelsnamen Alcalase^®, Savinase^®, Primase^®, Durazym^® oder Esperase^® durch Novo Industries A/S (Dänemark) vertrieben werden; diejenigen, die unter den Handelsnamen Maxatase^®, Maxacal^® oder Maxapem^® durch Gist-Brocades (Niederlande) vertrieben werden; diejenigen, die unter den Handelsnamen Purafect^®, Purafect OX und Properase^® durch Genencor International vertrieben werden; diejenigen, die unter den Handelsnamen Opticlean^® oder Optimase^® durch Solvay Enzymes vertrieben werden; diejenigen, die unter den Handelsnamen Deterzyme^®, Deterzyme APY und Deterzyme PAG 510/220 durch Deerland Corporation vertrieben werden und dergleichen.
Eine Mischung solcher Proteasen kann ebenfalls verwendet werden. So ist beispielsweise Purafect^® eine bevorzugte alkalische Protease (ein Subtilisin) zur Verwendung bei den Reinigungsmittelzusammensetzungen der Erfindung, die bei Reinigungsprogrammen bei niedrigen Temperaturen von etwa 30°C bis etwa 65°C zur Anwendung kommt; wogegen Esperase^® die alkalische Protease der Wahl ist für Reinigungsmittellösungen bei höheren Temperaturen von etwa 50°C bis etwa 85°C.
Geeignete Reinigungsmittel-Proteasen sind in Patentveröffentlichungen beschrieben, darunter: GB 1 243 784 , WO 9203529 A (Enzym/Inhibitor-System), WO 9318140 A und WO 9425583 (rekombinante, Trypsin-ähnliche Protease) an Novo; WO 9510591 A, WO 9507791 (eine Protease mit verminderter Adsorption und erhöhter Hydrolyse), WO 95/30010, WO 95/30011, WO 95/29979 an Procter & Gamble; WO 95/10615 (Bacillus amyloliquefaciens-Subtilisin) an Genencor International; EP 130 756 A (Protease A); EP 303 761 A (Protease B); und EP 130 756 A . Eine variante Protease, die bei den vorliegenden stabilisierten En zym-Reinigungsmittelzusammensetzungen verwendet wird, ist bevorzugt wenigstens zu 80% homolog und hat bevorzugt wenigstens 80% Sequenzidentität mit den Aminosäuresequenzen der Proteasen dieser Zitate.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung liegt die Menge der im Handel erhältlichen alkalischen Protease, die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorhanden ist, im Bereich von etwa 1 bis etwa 30 Gew.-%; bevorzugt etwa 2 bis etwa 15 Gew.-%; bevorzugt etwa 3 bis etwa 10 Gew.-%; bevorzugt etwa 4 bis etwa 8 Gew.-%; bevorzugt etwa 4, etwa 5, etwa 6, etwa 7 oder etwa 8 Gew.-%. Typische, im Handel erhältliche Reinigungsmittel-Enzyme umfassen etwa 5-10% aktives Enzym.
Zwar ist das Festlegen der Gewichtsprozente der erforderlichen handelsüblichen alkalischen Protease in der Praxis für die Herstellung der Ausführungsformen der vorliegenden Lehre zweckmäßig, doch erfordern die Abweichungen bei handelsüblichen Protease-Konzentraten sowie die additiven und negativen in situ-Umweltauswirkungen auf die Proteaseaktivität eine kritischere Analysentechnik für einen Proteaseassay, um die Enzymaktivität zu quantifizieren und die Korrelationen mit dem Schmutzentfernungsvermögen und der Enzymstabilität in der bevorzugten festen Ausführungsform und den Gebrauchsverdünnungen festzulegen. Die Aktivitäten der Proteasen zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung lassen sich in einfacher Weise als Aktivitätseinheiten ausdrücken, insbesondere in Kilo-Novo-Protease-Einheiten (KNPU), d.h., als Azocaseinassay-Aktivitätseinheiten, die dem Fachmann wohlbekannt sind. Eine ausführlichere Diskussion zum Verfahren des Azocasein-Assays findet sich in der Publikation mit dem Titel "The Use of Azoalbumin as a Substrate in the Colorimetric Determination of Peptic und Tryptic Activity", Tomarelli, R.M., Charney, J. und Harding, M.L., J. Lab. Clin. Chem. 34, 428 (1949).
In den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung liegen die Aktivitäten der in den Gebrauchslösungen vorliegenden Proteasen im Bereich von etwa 1·10^–5 KNPU/g Lösung bis etwa 4·10^–3 KNPU/g Lösung.
Natürlich können Mischungen verschiedener proteolytischer Enzyme in die Erfindung eingebracht werden. Obwohl vorstehend verschiedene Enzyme beschrieben worden sind, sollte klar sein, dass jede Protease verwendet werden kann, die der Zusammensetzung die gewünschte Proteaseaktivität verleihen kann, und dass diese Ausführungsform der Erfindung in keiner Weise durch die spezielle Auswahl eines proteolytischen Enzyms eingeschränkt ist.
Amylase
Eine für die stabilisierte Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung geeignete Amylase kann aus einer Pflanze, einem Tier oder einem Mikroorganismus gewonnen werden. Bevorzugt wird die Amylase aus einem Mikroorganismus wie etwa Hefe, Schimmel oder einem Bakterium gewonnen. Zu den bevorzugten Amylasen gehören solche, die aus einem Bacillus wie etwa B. licheniformis, B. amyloliquefaciens, B. subtilis oder B. stearothermophilus gewonnen werden. Die Amylase kann gereinigt sein oder kann eine Komponente eines mikrobiologischen Extrakts und entweder ein Wildtyp oder eine Variante (entweder eine chemische oder eine rekombinante) sein, bevorzugt eine Variante, die unter den Wasch- oder Vorweichbedingungen stabiler ist als die Amylase vom Wildtyp.
Zu den Beispielen von Amylase-Enzymen, die bei der stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung der Erfindung verwendet werden können, gehören solche, die unter dem Handelsnahmen Rapidase^® durch Gist-Brocade (Niederlande) vertrieben werden; solche, die unter den Handelsnamen Termamyl^®, Fungamyl^® oder Duramyl^® durch Novo vertrieben werden; solche, die unter den Handelsnamen Purastar STL oder Purastar OXAM durch Genencor vertrieben werden; solche, die unter den Handelsnamen Thermozyme^® L340 oder Deterzyme^® PAG 510/220 durch Deerland Corporation vertrieben werden; und dergleichen. Zu den bevorzugten, im Handel erhältlichen Amylase-Enzymen gehören eine in der Stabilität verbesserte Amylase-Variante, die unter dem Handelsnamen Duramyl^® durch Novo vertrieben wird. Eine Mischung von Amylasen kann ebenfalls verwendet werden.
Zu den für die stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung geeigneten Amylasen, bevorzugt für Geschirrwäsche, gehören: I-Amylasen, beschrieben in WO 95/26397, PCT/DK96/00056 und GB 1 296 839 an Novo; und in der Stabilität verstärkte Amylasen, beschrieben in J. Biol. Chem., 260(11): 6518-6521 (1985); WO 9510603 A, WO 9509909 A und WO 9402597 an Novo; Zitate offenbart in WO 9402597; und WO 9418314 an Genencor International. Eine bei der vorliegenden stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung verwendete Variante I-Amylase ist bevorzugt wenigstens zu 80% homolog und weist bevorzugt wenigstens 80% Sequenzidentität mit den Aminosäuresequenzen der Proteine aus diesen Zitaten auf.
Die bevorzugten Amylasen in den stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung weisen im Vergleich zu bestimmten Amylasen wie etwa Termamyl^® eine verbesserte Stabilität auf. Verbesserte Stabilität bezieht sich auf eine signifikante oder messbare Verbesserung in einem oder mehreren der folgenden Punkte: oxidative Stabilität, z.B. gegen Wasserstoffperoxid/Tetraacetylethylendiamin in gepufferter Lösung bei pH 9-10; thermische Stabilität, z.B. bei den üblichen Waschtemperaturen wie z.B. etwa 60°C.; und/oder alkalische Stabilität, z.B. bei einem pH von etwa 8 bis etwa 11; jeweils verglichen mit einer geeigneten Kontroll-Amylase wie etwa Termamyl^®. Die Stabilität kann mittels Verfahren gemessen werden, die dem Fachmann bekannt sind. Die bevorzugten Amylasen mit verbesserter Stabilität zur Verwendung bei den stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung haben eine spezifische Aktivität, die um wenigstens 25% höher ist als die spezifische Aktivität von Termamyl^® bei einer Temperatur im Bereich von 25°C bis 55°C und in einem pH im Bereich von etwa 8 bis etwa 10. Die Amylaseaktivität für solche Vergleiche lässt sich mittels Assays messen, die dem Fachmann bekannt und/oder im Handel erhältlich sind, etwa mit dem Phadebas^®-I-Amylaseassay.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung liegt die Menge an handelsüblicher, in der Zusammensetzung der Erfindung vorliegender Amylase im Bereich von etwa 1 bis etwa 30 Gew.-%; bevorzugt etwa 2 bis etwa 15 Gew.-%; bevorzugt etwa 3 bis etwa 10 Gew.-%; bevorzugt etwa 4 bis etwa 8 Gew.-%; bevorzugt etwa 4, etwa 5, etwa 6, etwa 7 oder etwa 8 Gew.-% des handelsüblichen Enzym-Produkts. Typische, im Handel erhältliche Reinigungsmittel-Enzyme umfassen etwa 0,25-5% an aktiver Amylase.
Zwar ist das Festlegen der Gewichtsprozente der erforderlichen Amylase in der Praxis für die Herstellung der Ausführungsformen der vorliegenden Lehre zweckmäßig, doch erfordern die Abweichungen bei handelsüblichen Amylase-Konzentraten sowie die additiven und negativen in situ-Umweltauswirkungen auf die Amylaseaktivität möglicherweise eine kritischere Analysentechnik für einen Amylaseassay, um die Enzymaktivität zu quantifizieren und die Korrelationen mit dem Schmutzentfernungsvermögen und der Enzymstabilität in der bevorzugten festen Ausführungsform und den Gebrauchsverdünnungen festzulegen. Die Aktivität der Amylasen zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung lässt sich in Einheiten ausdrücken, die denjenigen mit Fachwissen bekannt sind, oder mit Hilfe von Amylaseassays, die dem Fachmann bekannt und/oder im Handel erhältlich sind, etwa mit dem Phadebas^®-I-Amylaseassay.
Natürlich können Mischungen verschiedener Amylase-Enzyme in die Erfindung eingebracht werden. Obwohl vorstehend verschiedene Enzyme beschrieben worden sind, sollte klar sein, dass jede Amylase verwendet werden kann, die der Zusammensetzung die gewünschte Amylaseaktivität verleihen kann, und dass diese Ausführungsform der Erfindung in keiner Weise durch die spezielle Auswahl eines Amylase-Enzyms eingeschränkt ist.
Cellulasen
Eine für die stabilisierte Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung geeignete Cellulase kann aus einer Pflanze, einem Tier oder einem Mikroorganismus gewonnen werden. Bevorzugt wird die Cellulase aus einem Mikroorganismus wie etwa einem Schimmelpilz oder einem Bakterium gewonnen. Zu den bevorzugten Cellulasen gehören solche, die aus einem Schimmelpilz wie etwa Humicola insolens, Humicola Stamm DSM1800 oder einem Cellulase 212 produzierenden Schimmelpilz stammen, der zur Gattung Aeromonas gehört, und solche, die aus dem Hepatopankreas einer marinen Molluske, Dolabella auricula solander, extrahiert wurden. Die Cellulase kann gereinigt sein oder kann eine Komponente eines Extrakts und entweder ein Wildtyp oder eine Variante (entweder eine chemische oder eine rekombinante) sein.
Zu den Beispielen für Cellulase-Enzyme, die bei der stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung der Erfindung verwendet werden können, gehören solche, die unter den Handelsnamen Carezyme^® oder Celluzyme^® durch Novo vertrieben werden; unter dem Handelsnamen Cellulase durch Genencor; unter dem Handelsnamen Deerland Cellulase 4000 oder Deerland Cellulase TR durch Deerland Corporation; und dergleichen. Eine Mischung von Cellulasen kann ebenfalls verwendet werden. Geeignete Cellulasen sind in Patentdokumenten beschrieben, darunter: US-Pat. Nr. 4 435 307, GB-A-2 075 028, GB-A-2 095 275, DE-OS-2 247 832, WO 9117243 und WO 9414951 A (stabilisierte Cellulasen) an Novo.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung liegt die Menge an handelsüblicher, in der Zusammensetzung der Erfindung vorliegender Cellulase im Bereich von etwa 1 bis etwa 30 Gew.-%; bevorzugt etwa 2 bis etwa 15 Gew.-%; bevorzugt etwa 3 bis etwa 10 Gew.-%; bevorzugt etwa 4 bis etwa 8 Gew.-%; be vorzugt etwa 4, etwa 5, etwa 6, etwa 7 oder etwa 8 Gew.-% des handelsüblichen Enzym-Produkts. Typische, im Handel erhältliche Reinigungsmittel-Enzyme umfassen etwa 5-10 Prozent aktives Enzym.
Zwar ist das Festlegen der Gewichtsprozente der erforderlichen Cellulase in der Praxis für die Herstellung der Ausführungsformen der vorliegenden Lehre zweckmäßig, doch erfordern die Abweichungen bei handelsüblichen Cellulase-Konzentraten sowie die additiven und negativen in situ-Umweltauswirkungen auf die Cellulaseaktivität möglicherweise eine kritischere Analysentechnik für einen Cellulaseassay, um die Enzymaktivität zu quantifizieren und die Korrelationen mit dem Schmutzentfernungsvermögen und der Enzymstabilität in der bevorzugten festen Ausführungsform und den Gebrauchs-Verdünnungen festzulegen. Die Aktivität der Cellulasen zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung lässt sich in Einheiten ausdrücken, die denjenigen mit Fachwissen bekannt sind oder mit Hilfe von Cellulaseassays, die dem Fachmann bekannt und/oder im Handel erhältlich sind.
Natürlich können Mischungen verschiedener Cellulase-Enzyme in die Erfindung eingebracht werden. Obwohl vorstehend verschiedene Enzyme beschrieben worden sind, sollte klar sein, dass jede Cellulase verwendet werden kann, die der Zusammensetzung die gewünschte Cellulaseaktivität verleihen kann, und dass diese Ausführungsform der Erfindung in keiner Weise durch die spezielle Auswahl eines Cellulase-Enzyms eingeschränkt ist.
Lipasen
Eine für die stabilisierte Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung geeignete Lipase kann aus einer Pflanze, einem Tier oder einem Mikroorganismus gewonnen werden. Bevorzugt wird die Lipase aus einem Mikroorganismus wie etwa einem Pilz oder einem Bakterium gewonnen. Zu den bevorzugten Lipasen gehören solche, die aus einem Pseudomonas wie etwa Pseudomonas stutzeri ATCC 19.154 oder aus einem Humicola wie etwa Humi cola lanuginosa stammen (typischerweise rekombinant erzeugt in Aspergillus oryzae). Die Lipase kann gereinigt sein oder kann eine Komponente eines Extrakts und entweder ein Wildtyp oder eine Variante (entweder eine chemische oder eine rekombinante) sein.
Zu den Beispielen für Lipase-Enzyme, die bei der stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung der Erfindung verwendet werden können, gehören solche, die unter den Handelsnamen Lipase P "Amano" oder "Amano-P" durch Amano Pharmaceutical Co. Ltd., Nagoya, Japan, oder unter den Handelsnamen Lipolase^® durch Novo vertrieben werden, und dergleichen. Zu den anderen im Handel erhältlichen Lipasen, die in den vorliegenden Zusammensetzungen verwendet werden können, gehören Amano-CES, aus Chromobacter viscosum, z.B. Chromobacter viscosum var. lipolyticum NRRLB 3673 von Toyo Jozo Co., Tagata, Japan, stammende Lipasen; Chromobacter viscosum-Lipasen von U.S. Biochemical Corp., U.S.A. und Disoynth Co., und aus Pseudomonas gladioli oder aus Humicola lanuginosa gewonnene Lipasen. Eine bevorzugte Lipase wird durch Novo unter dem Handelsnamen Lipolase^® vertrieben.
Geeignete Lipasen sind in Patentdokumenten beschrieben, darunter: WO 9414951 A (stabilisierte Lipasen) an Novo, WO 9205249, RD 94359044 , GB 1 372 034 , die japanische Patentanmeldung 53 20487, offengelegt am 24. Februar 1978, an Amano Pharmaceutical Co. Ltd., und EP 341 947 .
Bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung liegt die Menge einer handelsüblichen, in der Zusammensetzung der Erfindung vorliegenden Lipase im Bereich von etwa 1 bis etwa 30 Gew.-%; bevorzugt etwa 2 bis etwa 15 Gew.-%; bevorzugt etwa 3 bis etwa 10 Gew.-%; bevorzugt etwa 4 bis etwa 8 Gew.-%; bevorzugt etwa 4, etwa 5, etwa 6, etwa 7 oder etwa 8 Gew.-% des handelsüblichen Enzym-Produkts. Typische, im Handel erhältliche Reinigungsmittel-Enzyme umfassen etwa 5-10 Prozent aktives Enzym.
Zwar ist das Festlegen der Gewichtsprozente der erforderlichen Lipase in der Praxis für die Herstellung der Ausführungsformen der vorliegenden Lehre zweckmäßig, doch erfordern die Abweichungen bei handelsüblichen Lipase-Konzentraten sowie die additiven und negativen in situ-Umweltauswirkungen auf die Lipaseaktivität möglicherweise eine kritischere Analysentechnik für einen Lipaseassay, um die Enzymaktivität zu quantifizieren und die Korrelationen mit dem Schmutzentfernungsvermögen und der Enzymstabilität in der bevorzugten festen Ausführungsform und den Gebrauchsverdünnungen festzulegen. Die Aktivität der Lipasen zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung lässt sich in Einheiten ausdrücken, die denjenigen mit Fachwissen bekannt sind oder mit Hilfe von Lipaseassays, die dem Fachmann bekannt und/oder im Handel erhältlich sind.
Natürlich können Mischungen verschiedener Lipase-Enzyme in die Erfindung eingebracht werden. Obwohl vorstehend verschiedene Enzyme beschrieben worden sind, sollte klar sein, dass jede Lipase verwendet werden kann, die der Zusammensetzung die gewünschte Lipaseaktivität verleihen kann, und dass diese Ausführungsform der Erfindung in keiner Weise durch die spezielle Auswahl eines Lipase-Enzyms eingeschränkt ist.
Zusätzliche Enzyme
Zu den zusätzlichen Enzymen, die zur Verwendung in der vorliegenden stabilisierten Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung geeignet sind, gehören eine Cutinase, eine Peroxidase, eine Gluconase und dergleichen. Geeignete Cutinase-Enzyme sind in WO 8809367 A an Genencor beschrieben. Zu den bekannten Peroxidasen gehören Meerrettichperoxidase, Ligninase und Haloperoxidasen wie etwa Chlor- oder Bromperoxidase. Für die stabilisierten Enzym-Reinigungszusammensetzungen geeignete Peroxidasen sind offengelegt in WO 89099813 A und WO 8909813 A an Novo. Peroxidase-Enzyme können in Kombination mit Sauerstofflieferanten, z.B. Percarbonat, Wasserstoffperoxid und dergleichen verwendet werden. Zur Beimischung in die vorliegende stabilisierte Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung geeignete zusätzliche Enzyme sind offengelegt in WO 9307263 A und WO 9307260 A an Genencor International, WO 8908694 A an Novo und in US-Pat. Nr. 3 553 139 an McCarty et al., US-Pat. Nr. 4 101 457 an Place et al., US-Pat Nr. 4 507 219 an Hughes und US-Pat. Nr. 4 261 868 an Hora. et al..
Ein zusätzliches Enzym wie etwa eine Cutinase oder Peroxidase, die für die stabilisierte Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzung der vorliegenden Erfindung geeignet sind, können aus einer Pflanze, einem Tier oder einem Mikroorganismus gewonnen werden. Bevorzugt wird das Enzym aus einem Mikroorganismus gewonnen. Das Enzym kann gereinigt sein oder kann eine Komponente eines Extrakts und entweder ein Wildtyp oder eine Variante (entweder eine chemische oder eine rekombinante) sein. Bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung liegt die Menge an handelsüblichem zusätzlichen Enzym, etwa Cutinase oder Peroxidase, das in der Zusammensetzung der Erfindung vorliegt, im Bereich von etwa 1 bis etwa 30 Gew.-%, bevorzugt etwa 2 bis etwa 15 Gew.-%, bevorzugt etwa 3 bis etwa 10 Gew.-%, bevorzugt etwa 4 bis etwa 8 Gew.-% des handelsüblichen Enzym-Produkts. Typische, im Handel erhältliche Reinigungsmittel-Enzyme umfassen etwa 5-10 Prozent aktives Enzym.
Zwar ist das Festlegen der Gewichtsprozente der zusätzlichen Enzyme wie etwa eine Cutinase oder Peroxidase in der Praxis für die Herstellung der Ausführungsformen der vorliegenden Lehre zweckmäßig, doch erfordern die Abweichungen bei handelsüblichen, zusätzlichen Enzym-Konzentraten sowie die additiven und negativen in situ-Umweltauswirkungen auf die Enzymaktivität möglicherweise eine kritischere Analysentechnik für einen Enzymassay, um die Enzymaktivität zu quantifizieren und die Korrelationen mit dem Schmutzentfernungsvermögen und der Enzymstabilität in der bevorzugten festen Ausführungsform und den Gebrauchsverdünnungen festzulegen. Die Aktivität der zusätzlichen Enzyme wie etwa Cutinase oder Peroxidase zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung lässt sich in Einheiten ausdrücken, die denjenigen mit Fachwissen bekannt sind oder mit Hilfe von Assays, die dem Fachmann bekannt und/oder im Handel erhältlich sind.
Natürlich können Mischungen verschiedener Zusatzenzyme in die Erfindung eingebracht werden. Obwohl vorstehend verschiedene Enzyme beschrieben worden sind, sollte klar sein, dass jedes Zusatzenzym verwendet werden kann, das der Zusammensetzung die gewünschte Enzymaktivität verleihen kann, und dass diese Ausführungsform der Erfindung in keiner Weise durch die spezielle Auswahl eines Enzyms eingeschränkt ist.
Enzymstabilisierende Systeme
Das enzymstabilisierende System der vorliegenden Erfindung umfasst eine Mischung aus Carbonat und Bicarbonat. Das enzymstabilisierende System kann auch andere Bestandteile umfassen, um bestimmte Enzyme zu stabilisieren oder die Wirkung der Mischung aus Carbonat und Bicarbonat zu verstärken oder aufrechtzuerhalten.
Stabilisierende Systeme bestimmter Reinigungszusammensetzungen, beispielsweise stabilisierte Enzym-Reinigungsmittelzusammensetzungen für medizinische oder zahnmedizinische Instrumente oder Vorrichtungen können des Weiteren 0 bis etwa 10 Gew.-%, bevorzugt etwa 0,01 Gew.-% bis etwa 6 Gew.-% eines Chlorbleichefängers umfassen, der zugegeben wird, um zu verhindern, dass die in vielen Wasserversorgungen vorhandenen Chlorbleichespezies die Enzyme angreifen und deaktivieren, insbesondere unter alkalischen Bedingungen. Obwohl die Chlorwerte im Wasser klein sein können, typischerweise im Bereich von etwa 0,5 ppm bis etwa 1,75 ppm, kann das verfügbare Chlor im Gesamtvolumen des Wassers, das mit den Enzymen beispielsweise während des Geschirrspülens in Kontakt kommt, relativ groß sein; dementsprechend kann die Enzymstabilität gegenüber Chlor bei Gebrauch problematisch sein. Da Percarbonat, das die Fähigkeit hat, mit der Chlorbleiche zu reagieren, in bestimmten Fertigzusammensetzungen in Mengen vorhanden ist, die separat vom stabilisie renden System zu berücksichtigen sind, ist die Verwendung von zusätzlichen Stabilisatoren gegen Chlor im Allgemeinen zwar nicht notwendig, obwohl man bei deren Gebrauch bessere Ergebnisse erhält.
Geeignete Chlorfänger-Anionen sind allgemein bekannt und problemlos erhältlich und können, falls gebraucht, Salze sein, die Ammoniumkationen mit Sulfit, Bisulfit, Thiosulfit, Thiosulfat, Iodid usw. enthalten. Antioxidationsmittel wie etwa Carbamat, Ascorbat usw., organische Amine wie etwa Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) oder Alkalimetallsalze davon, Monoethanolamin (MEA) und Mischungen davon können ebenso verwendet werden. Spezielle Enzymhemmsysteme können ebenso eingebracht werden, so dass verschiedene Enzyme eine maximale Kompatibilität erreichen. Andere herkömmliche Fänger wie etwa Bisulfat, Nitrat, Chlorid, Wasserstoffperoxid-Lieferanten wie etwa Natriumpercarbonat-tetrahydrat, Natriumpercarbonat-monohydrat und Natriumpercarbonat, wie auch Phosphat, kondensiertes Phosphat, Acetat, Benzoat, Citrat, Formiat, Lactat, Malat, Tartrat, Salicylat usw. und Mischungen davon können, falls gewünscht, verwendet werden.
Da die Funktion des Chlorfängers durch Bestandteile geleistet werden kann, die anderweitig mit besser bekannten Funktionen aufgeführt sind, besteht keine Erfordernis, einen separaten Chlorfänger zuzugeben, es sein denn, eine Verbindung, die diese Funktion bis zum gewünschten Maß leistet, fehlt in der Enzym enthaltenden Ausführungsform der Erfindung; aber auch dann wird der Fänger nur wegen optimaler Ergebnisse zugegeben. Darüber hinaus muss die mit der Formulierung betraute Person das normale Fachwissen eines Chemikers haben, um den Gebrauch irgendeines Enzymfängers oder -stabilisators zu vermeiden, der bei Formulierung mit anderen reaktiven Bestandteilen in unannehmbarer weise unverträglich ist. Was die Verwendung von Ammoniumsalzen angeht, so können solche Salze einfach mit der stabilisierten Enzym-Reinigungszusammensetzung vermischt werden, neigen allerdings während der Lagerung zur Adsorption von Wasser und/oder zur Freisetzung von Ammoniak. Außerdem sind solche Materialien, falls vorhanden, wünschenswerterweise in einem Teilchen geschützt, etwa wie das von Baginski et al. in US-Pat. Nr. 4 652 392 beschriebene.
Zusätzliche Bestandteile
Die vorliegende stabilisierte Enzym-Reinigungszusammensetzung kann vielerlei Bestandteile umfassen, die typischerweise in Enzym- oder anderen Reinigungszusammensetzungen enthalten sind. Zu solchen Bestandteilen gehören – ohne jedoch darauf beschränkt zu sein – ein Tensid, ein metallschützendes Silicat, ein Chelatbildner oder Maskierungsmittel, ein Builder, ein sekundäres Härtungsmittel oder Mittel zur Verbesserung der Löslichkeit, Reinigungsmittel-Füllstoff, Entschäumungsmittel, Antiabsetzmittel, Threshold-Mittel oder System, Polyol, Benetzungsmittel, Hydrotrop, wie auch Pigmente oder Farbstoffe, Geruchsstoffe, Kohlenhydrate und dergleichen. Adjuvantien und andere zusätzliche Bestandteile können je nach Art der herzustellenden Zusammensetzung variieren.
Solche zusätzlichen Bestandteile können mit der stabilisierten Enzymzusammensetzung der Erfindung vorformuliert oder dem System gleichzeitig oder sogar nach Zugabe der Enzymzusammensetzung zugesetzt werden. Die Zusammensetzung der Erfindung kann auch irgendeine aufgrund der Anwendung erforderliche Anzahl weiterer Bestandteile enthalten, die dem Fachmann bekannt sind und die Durchführung der vorliegenden Erfindung erleichtern können.
Chelatbildner oder Maskierungsmittel
Zu den Chelatbildnern oder Maskierungsmitteln, die im Allgemeinen in den vorliegenden Zusammensetzungen brauchbar sind, gehören unter anderen Chelatbildner vom Typ Alkylendiaminpolyessigsäure wie etwa EDTA (Ethylendiamintetracetat-Tetranatriumsalz), Stabilisierungsmittel vom Typ Acryl- und Polyacrylsäure, Phosphonsäure und Chelatbildner vom Typ Phosphonat. Zu den bevorzugten Maskierungsmitteln gehören Phosphonsäuren und Phosphonatsalze, darunter 1-Hydroxyethyliden-1,1-diphosphonsäure (CH₃C(POH₂)₂OH) (HEDP), Amino[tri(methylenphosphonsäure)] (ATMP), Ethylendiamin[tetra(methylenphosphonsäure)], 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsäure (PBTC), wie auch die Alkylmetallsalze, Ammoniumsalze oder Alkylolaminsalze, wie etwa Mono-, Di- oder Tetraethanolaminsalze.
Aminophosphate und -phosphonate sind ebenfalls zur Verwendung als Chelatbildner in den Zusammensetzungen der Erfindung geeignet und umfassen Ethylendiamin(tetramethylenphosphonate), Nitrilotrismethylenphosphate, Diethylentriamin(pentamethylenphosphonate). Diese Aminophosphonate enthalten üblicherweise Alkyl- oder alkalische Gruppen mit weniger als 8 Kohlenstoffatomen. Die Phosphonsäure kann auch eine Phosphonopolycarbonsäure mit niedrigem Molekulargewicht umfassen, wie etwa eine mit etwa 2-4 Carbonsäureresten und etwa 1-3 Phosphonsäuregruppen. Zu solchen Säuren gehören 1-Phosphono-1-methylbernsteinsäure, Phosphonobernsteinsäure und 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsäure.
Zu den im Handel erhältlichen Chelatbildnern gehören Phosphonate, die unter dem Handelsnamen DEQUEST^® vertrieben werden, darunter beispielsweise 1-Hydroxyethyliden-1,1-diphosphonsäure, erhältlich bei Monsanto Industrial Chemicals Co., St. Louis, MO, als DEQUEST^® 2010; Amino[tri(methylenphosphonsäure)], (N[CH₂PO₃H₂]₃), erhältlich bei Monsanto als DEQUEST^® 2000; Ethylendiamin[tetra(methylenphosphonsäure)], erhältlich bei Monsanto als DEQUEST^® 2041; und 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsäure, erhältlich bei Mobay Chemical Corporation, Inorganic Chemicals Division, Pittsburgh, PA, als Bayhibit AM; und Amino[tri(methylenphosphonsäure)] (ATMP), erhältlich als Briquest 301-50A; AminoTri(Methylenphosphonsäure) (ATMP), 50%, mit geringem Ammoniakgehalt, bei Albright & Wilson.
Die vorstehend erwähnten Phosphonsäuren können auch in Form von wasserlöslichen, sauren Salzen eingesetzt werden, insbesondere als Alkalimetallsalze, etwa als Natrium- oder Kaliumsalze; Ammoniumsalze oder Alkylolaminsalze, wobei das Alkylol 2 bis 3 Kohlenstoffatome aufweist, etwa Mono-, Di- oder Triethanolaminsalze. Falls gewünscht, können auch Mischungen der einzelnen Phosphonsäuren oder deren Salze eingesetzt werden.
Builder
Gegebenenfalls können den stabilisierten Enzym-Reinigungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung Reinigungsmittel-Builder u.a. als Hilfsmittel zur Kontrolle der Mineralhärte beigegeben werden. Es können sowohl anorganische als auch organische Builder verwendet werden. Der Gehalt an Builder kann je nach Endnutzung der Zusammensetzung und deren gewünschter physikalischer Form in einem weiten Bereich variieren.
Zu den anorganischen oder Phosphat enthaltenden Reinigungsmittel-Buildern gehören Alkalimetall-, Ammonium- und Alkanolammoniumsalze von Polyphosphaten (z.B. Tripolyphosphate, Pyrophosphate und glasartige, polymere Metaphosphate). Nicht-Phosphat-Builder können ebenfalls verwendet werden. Zu diesen können Phytinsäure, Silicate, Alkalimetallcarbonate (z.B. Carbonate, Bicarbonate und Sesquicarbonate), Sulfate, Alumosilicate, monomere Polycarboxylate, homo- oder copolymere Polycarbonsäuren oder deren Salze, in denen die Polycarbonsäure wenigstens zwei Carbonsäure-Reste umfasst, die durch nicht mehr als zwei Kohlenstoffatome voneinander getrennt sind, Citrate, Succinate und dergleichen gehören. Zu den bevorzugten Buildern gehören Citrat-Builder, z.B. Citronensäure und lösliche Salze davon, und zwar aufgrund ihrer Fähigkeit, die Waschwirkung einer Seife oder Reinigungslösung zu verstärken, und wegen ihrer Verfügbarkeit aus erneuerbaren Quellen und ihrer biologischen Abbaubarkeit.
Tensid
Das Tensid oder die Tensid-Zumischung der vorliegenden Erfindung kann ausgewählt werden aus wasserlöslichen oder in Wasser dispergierbaren, nichtionischen, semipolaren nichtionischen, anionischen, kationischen, amphoteren, zwitterionischen oberflächenaktiven Mitteln oder irgendeiner Kombination davon. Das bestimmte Tensid oder die bestimmte Tensid-Mischung, die zur Verwendung im Verfahren und den Produkten der Erfindung ausgewählt wird, kann von den Bedingungen der Endnutzung, darunter das Herstellungsverfahren, die physikalische Produktform, Gebrauchs-pH, Gebrauchstemperatur, Schaumsteuerung und Schmutzart abhängig sein. Die in die stabilisierten Enzym-Reinigungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung eingebrachten Tenside sind bevorzugt enzymverträglich, keine Substrate für die Enzyme und keine Inhibitoren oder Deaktivatoren für die Enzyme. Wenn beispielsweise Proteasen und Amylasen bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, ist das Tensid bevorzugt frei von Peptid- und Glycosidbindungen. Zudem ist von gewissen kationischen Tensiden in der Fachwelt bekannt, dass sie die Wirksamkeit von Enzymen mindern. Eine typische Auflistung der Klassen und Arten der hierin brauchbaren Tenside findet sich in US-Patent Nr. 3 664 961, ausgestellt am 23. Mai 1972 an Norris.
Zu den bevorzugten Tensiden gehören nichtionische Tenside, wie etwa Alkylphenolalkoxylate. Alkylphenolalkoxylate umfassen Kondensationsprodukte von einem Mol Alkylphenol, worin die Alkylkette von geradkettiger oder verzweigtkettiger Konfiguration ist oder einfache oder zweifache Alkyl-Bestandteile aufweist, etwa 8 bis etwa 18 Kohlenstoffatome enthält, mit etwa 3 bis etwa 50 mol Ethylenoxid. Die bevorzugten Alkylphenolalkoxylate umfassen solche mit einer C_1-12-Alkylgruppe und etwa 3 bis 16 mol Alkylenoxid, etwa Nonylphenolethoxylate wie z.B. Nonylphenolethoxylat 9.5.
In der Praxis und bei der Nutzung der vorliegenden Erfindung können die Tenside einzeln oder in Kombination eingesetzt werden. Insbesondere können nichtionische und anionische Tenside in Kombination verwendet werden. Semipolare nichtionische, kationische, amphotere und zwitterionische Tenside können in Kombination mit nichtionischen und anionischen eingesetzt werden. Die organischen Tensidverbindungen können zu jeder der etlichen kommerziell ge wünschten Zusammensetzungsformen dieser Erfindung mit der offenbarten Nutzbarkeit formuliert werden. Diese Zusammensetzungen sind Wasch- oder Vorweich-Behandlungen für verschmutzte Oberflächen in konzentrierter Form, die, wenn in Wasser dispergiert oder gelöst, richtig verdünnt mittels einer entsprechenden Aufteilvorrichtung, und als Lösung, Gel oder Schaum auf die Zielflächen aufgebracht, für eine Reinigung sorgen.
Metallschützende Silicate
Wir haben gefunden, dass eine wirksame Menge eines alkalischen Metallsilicats oder eines Hydrats davon bei den Zusammensetzungen und den Verfahren der Erfindung eingesetzt werden kann, um eine stabile Reinigungszusammensetzung zu bilden, die metallschützende Fähigkeiten aufweisen kann. Die bei den Zusammensetzungen der Erfindung eingesetzten Silicate sind in der Fachwelt bekannt. Bei den typischen Alkalimetallsilicaten handelt es sich beispielsweise um pulverförmige, teilchenförmige oder körnige Silicate, die entweder wasserfrei sind oder die bevorzugt Hydratwasser (5 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 20 Gew.-% Hydratwasser) enthalten. Diese Silicate sind bevorzugt Natriumsilicate und weisen ein Na₂O:SiO₂-Verhältnis von etwa 1:1 bis etwa 1:5 auf und enthalten typischerweise verfügbares gebundenes Wasser in einer Menge von 5 bis etwa 25 Gew.-%. Im Allgemeinen weisen die in den vorliegenden Zusammensetzungen eingesetzten Silicate ein Na₂O:SiO₂-Verhältnis von 1:1 bis etwa 1:3,75, bevorzugt etwa 1:1,5 bis etwa 1:3,75 und meistbevorzugt etwa 1:1,5 bis etwa 1:2,5 auf. Meistbevorzugt ist ein Silicat mit einem Na₂O:SiO₂-Verhältnis von etwa 1:2 und etwa 16 bis 22 Gew.-% Hydratwasser. Solche Silicate sind beispielsweise in Pulverform als GD-Silicat und in körniger Form als Britesil N-20 bei der PQ Corporation erhältlich. Diese Verhältnisse können mit einzelnen Silicatzusammensetzungen oder mit Kombinationen von Silicaten erhalten werden, die beim Kombinieren das bevorzugte Verhältnis ergeben. Bei den hydratisierten Silicaten mit den bevorzugten Verhältnissen, mit einem Na₂O:SiO₂-Verhältnis von etwa 1:1,5 bis etwa 1:2,5, wurde gefunden, dass sie den optimalen Schutz von Metallen ergeben und schnell Festblock-Reini gungsmittel bilden. Die Mengen der beim Herstellen der Zusammensetzungen der Erfindung eingesetzten Silicate können, abhängig vom Hydratisierungsgrad, zwischen 10 und 30 Gew.-%, bevorzugt etwa 15 bis 30 Gew.-% variieren. Hydratisierte Silicate sind bevorzugt.
Entkeimungsmittel
Bei den Entkeimungsmitteln, auch als antimikrobielle Mittel bekannt, handelt es sich um chemische Zusammensetzungen, die bei den Enzym-Reinigungszusammensetzungen eingesetzt werden können, um die mikrobielle Kontamination von Instrumenten wie etwa medizinischen und zahnmedizinischen Vorrichtungen und Instrumenten zu verhindern. im Allgemeinen fallen diese Materialien in spezielle Klassen, darunter phenolische Verbindungen, Halogenverbindungen, quartäre Ammoniumverbindungen, Metallderivate, Amine, Alkanolamine, Nitroderivate, Analide, Organoschwefel- und Schwefelstickstoffverbindungen und andere verschiedene Verbindungen. Das gegebene antimikrobielle Mittel kann, abhängig von der chemischen Zusammensetzung und Konzentration, einfach die weitere Proliferation einer Anzahl Mikroben begrenzen oder kann alle oder wesentliche Anteile der Mikrobenpopulation zerstören. Die Begriffe "Mikroben" und "Mikroorganismus" beziehen sich typischerweise vor allem auf Bakterien, Pilze, Viren und dergleichen. Im Gebrauch werden die antimikrobiellen Mittel zu einer Enzym-Reinigungszusammensetzung geformt, so dass beim Verdünnen und Verteilen in einem Wasserstrom eine wässrige Desinfektions- oder Entkeimungszusammensetzung gebildet wird, die mit vielerlei Oberflächen in Kontakt gebracht werden kann, wodurch ein wesentlicher Anieil der mikrobiellen Population am Wachstums gehindert oder abgetötet wird. Zu den gebräuchlichen antimikrobiellen Mitteln gehören phenolische antimikrobielle Mittel, wie etwa Pentachlorphenol, Orthophenylphenol. Zu den halogenhaltigen antimikrobiellen Mitteln gehören Natriumtrichlorisocyanurat, Iod-poly(vinylpyrrolidinon)-Komplexe, Bromverbindungen wie etwa 2-Brom-2-nitropropan-1,3-diol, quartäre antimikrobielle Mittel wie etwa Benzalkoniumchlorid, Cetylpyridiniumchlorid, amin- und nitrohaltige antimikrobielle Zusammensetzungen wie etwa Hexahydro-1,3,5-tris(2- hydroxyethyl)-s-triazin, Dithiocarbamate wie etwa Natriumdimethyldithiocarbamat und vielerlei andere Materialien, die für ihre antimikrobiellen Eigenschaften in der Fachwelt bekannt sind.
Entschäumungsmittel
Eine geringe aber wirksame Menge eines Entschäumungsmittels zur Minderung der Schaumstabilität kann ebenfalls in den vorliegenden Zusammensetzungen enthalten sein. Bevorzugt umfassen die Reinigungszusammensetzungen etwa 0,0001-5 Gew.-% eines Entschäumungsmittels, bevorzugt etwa 0,01-3 Gew.-%.
Zu den Beispielen für Entschäumungsmittel, die zur Verwendung bei den vorliegenden Zusammensetzungen geeignet sind, gehören Siliconverbindungen wie etwa in Polydimethylsiloxan dispergierte Kieselsäure, Fettsäureamide, Kohlenwasserstoffwachse, Fettsäuren, Fettsäureester, Fettalkohole, Fettsäureseifen, Ethoxylate, Mineralöle, Polyethylenglycolester, Alkylphosphatester wie etwa Monostearylphosphat und dergleichen. Eine Diskussion der Entschäumungsmittel findet sich beispielsweise in US-Patent Nr. 3 048 548 an Martin et al., US- Patent No. 3 334 147 an Brunelle et al. und US-Patent Nr. 3 442 242 an Rue et al..
Farb- und Geruchsstoffe
Verschiedene Farbstoffe, Duftstoffe, darunter Parfüms und andere Ästhetikverbessernde Mittel können ebenfalls in den Zusammensetzungen enthalten sein. Farbstoffe können zur Änderung des Erscheinungsbilds der Zusammensetzung enthalten sein, wie zum Beispiel Direct Blue 86 (Miles), Fastusol Blue (Mobay Chemical Corp.), Acid Orange 7 (American Cyanamid). Basic Violet 10 (Sandoz), Acid Yellow 23 (GAF), Acid Yellow 17 (Sigma Chemical), Sap Green (Keyston Analine and Chemical), Metanil Yellow (Keystone Analine and Chemical), Acid Blue 9 (Milton Davis), Sandolan Blue/Acid Blue 182 (Sandoz), Hisol Fast Red (Capitol Color and Chemical), Fluorescein (Capitol Color and Chemical), Acid Green 25 (Ciba-Geigy) und dergleichen.
Zu den Geruchsstoffen oder Parfüms, die in den Zusammensetzungen enthalten sein können, gehören zum Beispiel Terpenoide wie etwa Citronellol, Aldehyde wie etwa Amylzimtaldehyd, ein Jasmin wie etwa C1S-Jasmin oder Jasmal, Vanillin und dergleichen.
Konzentrat- und Gebrauchszusammensetzungen
Die vorliegenden, festen Enzym-Reinigungszusammensetzungen können in einer Trägersubstanz, typischerweise Wasser, gelöst sein, um Konzentrat- und Gebrauchszusammensetzungen zu bilden. Der Feststoff kann in Wasser zur Bildung einer Konzentratzusammensetzung gelöst sein, die dann weiter zu einer Gebrauchslösung verdünnt werden kann. Aus dem Feststoff können Konzentratzusammensetzung erzielt werden, die bis zu etwa 2 bis etwa 4 Gew.-% der festen Enzym-Reinigungszusammensetzungen umfassen können, wobei der Rest typischerweise die Trägersubstanz ist. Die Konzentratzusammensetzungen können Konzentrationen an fester Enzym-Reinigungszusammensetzung bis hinab zu etwa 0,3 Gew.-% aufweisen. Die festen Enzym-Reinigungszusammensetzung kann auch in niedrigeren Konzentrationen gelöst sein, zum Beispiel bis hinab zu 0,03 Gew.-%, um Konzentrat- oder Gebrauchszusammensetzungen zu bilden. Gebrauchszusammensetzungen können direkt durch Lösen der festen Zusammensetzung in etwa 500 Teilen Wasser oder in einer Konzentration von etwa 300 bis etwa 8000 ppm erhalten werden. Bevorzugte Gebrauchszusammensetzungen umfassen etwa 0,03 bis etwa 1 Gew.-% an fester Enzym-Reinigungszusammensetzung.
Verfahren unter Verwendung der vorliegenden Zusammensetzungen Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können bei vielerlei Verfahren zum Reinigen, zum Waschen oder Vorweichen von medizinischen oder zahnmedizinischen Vorrichtungen, Instrumenten oder Ausrüstungen eingesetzt werden. Zu den Verfahren, bei denen die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindungen eingesetzt werden können, gehören das Behandeln der Vorrichtung, des Instruments oder der Ausrüstung durch Vorweichen, Einsprühen, Ul traschallbehandlung oder Maschinenwaschen. Zu solchen Verfahren gehören das Vorweichen auf dem Tablett, im Zuber, in der Wanne oder im Spülbecken; Besprühen durch einen Instrumentenwascher, Verwendung in Ultraschallgeräten, Verwendung in einem Wagen- oder Käfigwascher, und Verwendung in einer Spülmaschine für Laboratoriumsglas, insbesondere eine mit einer Vorweichstufe.
Manuelles Vorweichverfahren
Gemäß dem Aspekt des manuellen Vorweichverfahrens dieser Erfindung werden verschmutzte medizinische oder zahnmedizinische Instrumente, medizinische Vorrichtungen oder Teile von medizinischen Vorrichtungen mit einer wirksamen Menge, typischerweise etwa 0,03% bis etwa 0,8 Gew.-%, bevorzugt etwa 0,2 Gew.-% bis etwa 0,4 Gew-.% der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung in Kontakt gebracht. Solch eine wirksame Menge kann zum Vorweichen von zum Beispiel etwa 300 Instrumenten in etwa 3 bis etwa 5 Gallonen verdünnter Zusammensetzung verwendet werden. Die tatsächliche Menge an eingesetzter Vorweichszusammensetzung richtet sich nach der Beurteilung des Anwenders und nach Faktoren wie z.B. der speziellen Produktformulierung der Zusammensetzung, der Konzentration der Zusammensetzung, der Anzahl verschmutzter, vorzuweichender Artikel und dem Verschmutzungsgrad der Artikel. Anschließend werden die Gegenstände einem manuellen oder maschinellen Wasch- oder Klarspülverfahren in Verbindung mit entweder weiteren Waschstufen oder der Verwendung von Reinigungsmitteln und/oder einem manuellen oder maschinellen Klarspülverfahren unterzogen.
Maschinelles Wasch- oder Vorweichverfahren
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können bei vielerlei Maschinen eingesetzt werden, mit denen Instrumente wie etwa medizinische oder zahnmedizinische Instrumente oder Vorrichtungen gewaschen oder eingeweicht werden. Solche Maschinen können manuell mit pulverförmigen oder festen Formen der Zusammensetzung befüllt werden. Solche Maschinen können die vor liegenden Zusammensetzungen auch automatisch ausgeben. Eine solche Ausgabe kann das Auflösen der festen Zusammensetzung zur Erzeugung einer flüssigen Konzentratzusammensetzung, wahlweise Verdünnen der ersten flüssigen Konzentratzusammensetzung, um eine zweite flüssige Konzentratzusammensetzung zu erzielen (die weniger konzentriert ist), und das Verdünnen des flüssigen Konzentrats in einer Wasch- oder Einweichkammer zur Bildung einer Gebrauchszusammensetzung umfassen. Die Gebrauchszusammensetzung kann zum Waschen oder Einweichen der Instrumente verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung lässt sich mit Bezug auf die nachfolgenden Beispiele besser verstehen. Diese Beispiele sollen die speziellen Ausführungsformen der Erfindung darstellen, jedoch den Umfang der Erfindung nicht einschränken.
Beispiele
Beispiel 1:
Reinigungszusammensetzungen mit enzymstabilisierenden Mischungen aus Carbonat und Bicarbonat
Tabelle 1 – Prüfformulierungen mit verschiedenen Verhältnissen von Carbonat zu Bicarbonat; alle Prozentangaben sind Gewichtsprozente.
Die verwendete Protease stammte von Genencor und wurde als 4000S bezeichnet. Formulierung R umfasst auch 0,1 Gew.-% Direct Blue 86.
Tabelle 2 – Formulierungen von Reinigungsmittelzusammensetzungen mit Mischungen aus Carbonat und Bicarbonat mit verschiedenen Enzymmengen; alle Prozentangaben sind Gewichtsprozente.
Beispiel 2:
Wirksame Reinigung durch Zusammensetzungen, die Mischungen aus Carbonat und Bicarbonat enthalten
Die Formulierungen von Tabelle 1 wurden bewertet und es wurde gezeigt, dass sie wirksame reinigen.
Materialien und Verfahren
Im Handel erhältliche Edelstahlmesser wurden mit einem Proteinfilm überzogen und danach in den Gebrauchslösungen der in Tabelle 1 beschriebenen Formu lierungen eingeweicht. Die Messer wurden mit einem Film aus Eigelb überzogen, der mit Coomassie Blue blau gefärbt wurde durch Eintauchen der Messer in eine den Proteinmarker enthaltende Lösung. Die Formulierungen von Tabelle 1 wurden auf eine Konzentration von 25 Gew.-% verdünnt und bei Raumtemperatur gehalten oder auf 49°C (120°F) erwärmt. Die mit Protein beschichteten Messer wurden in den verdünnten Reinigungszusammensetzungen 15 oder 30 Minuten eingeweicht.
Nach dem Einweichen wurden die Messer abgespült und auf Sauberkeit bewertet. Eine Bewertung von 1 gibt an, dass das Messer verschmutzt ist und ein hauptsächlich blaues Erscheinungsbild zeigt. Eine Bewertung von 2 gibt an, dass das Messer halb sauber ist und ein gelbes oder oranges Erscheinungsbild zeigt. Eine Bewertung von 3 steht für einen geringen verbleibenden Proteinfilm, und das Messer erscheint dabei schwach gelb oder orange. Eine Bewertung von 4 gibt an, dass das Messer sauber war und dass es keinen auf dem Messer zurückbleibenden gefärbten Film gab.
Ergebnisse
Die Ergebnisse dieser Studie sind in Tabelle 3 angegeben. Bei Raumtemperatur resultierte bei jeder der Formulierungen ein verbleibender Proteinfilm (Bewertung 2) bei 15 Minuten und ein sauberes Messer (Bewertung 4) bei 30 Minuten. Bei 49°C (120°F) wurde durch die Kontrollformulierung nur ein halb sauberes Messer erzielt (Bewertung 3). Bei diesen erhöhten Temperaturen wurde durch die Formulierungen 2, 7, und 9 ein sauberes Messer (Bewertung 4) nach nur 15 Minuten erzielt. Das in Formulierung 4 eingeweichte Messer war bei beiden Zeitpunkten bei 49°C (120°F) nur halb sauber (Bewertung 3).
Tabelle 3 – Säubern von Messern von Proteinfilmen durch die Kontrollformulierung und die Formulierungen 2, 4, 7, und 9.
Schlussfolgerungen
Durch jede der Formulierungen wird der Proteinfilm auf einem Messer nach 30 Minuten Einweichen bei Raumtemperatur wirksam entfernt. Die Formulierungen 2, 7 und 9, die eine Mischung aus Carbonat und Bicarbonat umfassen, reinigten bei 49°C (120°F) wirksamer als die Kontrolle. Bei Formulierung R handelte es sich ebenfalls um einen wirksamen Reiniger.
Beispiel 3:
Wirksame Enzymstabilisierung durch Zusammensetzungen, die Mischungen aus Carbonat und Bicarbonat enthalten
Die Formulierungen von Tabelle 1 wurden bewertet, und es wurde gezeigt, dass sie ein Enzym wirksam stabilisieren.
Materialien und Verfahren
Gebrauchszusammensetzungen der Kontrollformulierung und der Formulierungen 2, 7 und 9 wurden bei Raumtemperatur oder bei 49°C (120°F) 15 und 30 Minuten vorinkubiert. Die Proteaseaktivität in einer verdünnten Probe einer vorinkubierten Mischung wurde unter Verwendung von Azocasein als Substrat und 0,2 M Tris-Puffer bei pH 8,5 und 40°C getestet. Die Reaktion wurde 30 Minuten am Laufen gehalten und mit 5% Trichloressigsäure gestoppt. Die Extinktion wurde bei 390 nm abgelesen.
Ergebnisse
Die Ergebnisse der Proteaseassays sind in Tabelle 4 angegeben. Das Enzym blieb wenigstens 30 Minuten bei Raumtemperatur in der Kontrollformulierung und in jeder der Formulierungen 2, 7 und 9 stabil. Das Enzym war bei 49°C (120°F) in der Kontrollformulierung oder in Formulierung 2 nicht einmal 15 Minuten lang stabil. Bei 49°C (120°F) behielten die Formulierungen 7 und 9 etwa die Hälfte der Enzymaktivität nach 30 Minuten Vorinkubation bei.
Tabelle 4 – Nach Vorinkubation verbleibende Enzymaktivität von Gebrauchszusammensetzungen, die Mischungen aus Carbonat und Bicarbonat umfassen, bei Raumtemperatur oder 49°C (120°F)
Schlussfolgerungen
Durch jede der Formulierungen wurde das Enzym bei Raumtemperatur hinreichend stabilisiert. Nur durch die Formulierungen 7 und 9 wurde das Enzym bei 49°C (120°F) wirksam stabilisiert. Auch durch Formulierung R wurde das Enzym wirksam stabilisiert.
Es sei darauf verwiesen, dass, wie in dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen verwendet, die Singularformen "ein", "eine" etc., "der", "die" und "das" auch die Pluralbezüge umfassen sofern der Inhalt nichts Anderes klar vorschreibt. Daher umfasst zum Beispiel der Bezug auf "eine Verbindung" enthaltende Zusammensetzung auch eine Mischung aus zwei oder mehr Verbindungen. Es sei Es sei darauf verwiesen darauf verwiesen, dass der Begriff "oder" im Allgemeinen auch im Sinne von "und/oder" zu verwenden ist, sofern der Inhalt nichts Anderes klar vorschreibt.
Sämtliche Publikationen und Patentanmeldungen in dieser Beschreibung geben den normalen Wissensstand auf dem Fachgebiet wieder, auf das sich diese Erfindung bezieht.
Die Erfindung wurde mit Bezug auf verschiedene spezielle und bevorzugte Ausführungsformen und Techniken beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, dass zahlreiche Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Feste Enzym-Reinigungszusammensetzung in Form eines Pellets, einer Tablette, einer Pastille, einer Scheibe, eines Pressquaders, eines Quaders, eines festen Blocks oder einer Einheitsdosis, umfassend: – ein Reinigungsmittel-Enzym; und – eine Mischung aus Carbonat und Bicarbonat; wobei Carbonat und Bicarbonat in einem Gewichtsverhältnis von 0,5:1 bis 4,75:1 vorhanden sind und des Weiteren ein E-Form-Hydrat umfassen, bei dem es sich um eine feste Matrix auf Basis einer Kombination aus einem Carbonat-Hydrat und einer nicht hydratisierten Carbonat-Spezies handelt, die durch eine hydratisierte Spezies verfestigt wird, wobei das E-Form-Hydrat vorzugsweise ein Carbonat-Salz, eine organische Phosphonat- oder Acetat-Komponente und Wasser umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Gewichtsverhältnis von Carbonat zu Bicarbonat im Bereich von 1:1 bis 3:1 liegt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Gewichtsverhältnis von Carbonat zu Bicarbonat 2:1 oder 3:1 beträgt.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Carbonat Natriumcarbonat umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 4, umfassend 30 bis 50 Gewichtsprozent Carbonat.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Bicarbonat Natriumbicarbonatumfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 6, umfassend 10 bis 20 Gewichtsprozent Bicarbonat.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Mischung aus Carbonat und Bicarbonat das Enzym in Gebrauchszusammensetzungen bei Anwendungstemperaturen stabilisiert.
Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das Reinigungsmittel-Enzym nach Bildung einer Gebrauchszusammensetzung wenigstens 50% seiner anfänglichen Aktivität bei 49°C (120°F) wenigstens 30 Minuten lang beibehält.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Reinigungsmittel-Enzym Protease, Amylase, Lipase, Cellulase, Peroxidase, Gluconase oder eine Kombination derselben umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 10, wobei das Reinigungsmittel-Enzym alkalische Protease, Lipase, Amylase oder eine Kombination derselben umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend nichtionisches Tensid, Builder und Chelatbildner.
Zusammensetzung nach Anspruch 12, wobei das nichtionische Tensid Nonylphenolethoxylat umfasst, der Builder Tripolyphosphat umfasst und der Chelatbildner Aminotri(methylenphosphonsäure) (ATMP) umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 13, umfassend 8 Gew.-% Nonylphenolethoxylat, 18 Gew.-% Tripolyphosphat, 4 Gew.-% Protease und 5 Gew.-% ATMP.
Zusammensetzung nach Anspruch 13, umfassend 8 Gew.-% Nonylphenolethoxylat 9.5, 17 Gew.-% Tripolyphosphat, 8 Gew.-% Protease und 5 Gew.-% ATMP.
Zusammensetzung nach Anspruch 13, umfassend 7,5 Gew.-% Nonylphenolethoxylat 9.5, 20 Gew.-% Tripolyphosphat, 1 Gew.-% Protease und 7 Gew.-% ATMP.
Verfahren zum Reinigen medizinischer oder zahnmedizinischer Instrumente, umfassend: – Bereitstellen einer festen Enzym-Reinigungszusammensetzung in Form eines Pellets, einer Tablette, einer Pastille, einer Scheibe, eines Pressquaders, eines Quaders, eines festen Blocks oder einer Einheitsdosis, wobei die feste Enzym-Reinigungszusammensetzung ein Reinigungsmittel-Enzym und eine Mischung aus Carbonat und Bicarbonat umfasst, wobei Carbonat und Bicarbonat in einem Gewichtsverhältnis von 0,5:1 bis 4,75:1 vorhanden sind und des Weiteren ein E-Form-Hydrat umfassen, bei dem es sich um eine feste Matrix auf Basis einer Kombination aus einem Carbonat-Hydrat und einer nicht hydratisierten Carbonat-Spezies handelt, die durch eine hydratisierte Spezies verfestigt wird, wobei das E-Form-Hydrat vorzugsweise ein Carbonat-Salz, eine organische Phosphonat- oder Acetat-Komponente und Wasser umfasst, – Lösen der festen Enzym-Reinigungszusammensetzung in Wasser; und – Inkontaktbringen des medizinischen oder zahnmedizinischen Instruments mit der gelösten festen Enzym-Reinigungszusammensetzung bei einer Temperatur, die bei Umgebungstemperatur oder oberhalb Umgebungstemperatur liegt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Gewichtsverhältnis von Carbonat zu Bicarbonat im Bereich von 1:1 bis 3:1 liegt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Zusammensetzung 3 bis 73 Gewichtsprozent Carbonat umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Zusammensetzung 1 bis 30 Gewichtsprozent Bicarbonat umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Reinigungsmittel-Enzym nach dem Lösen der Zusammensetzung wenigstens 50% seiner anfänglichen Aktivität bei 49°C (120°F) wenigstens 30 Minuten lang beibehält.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Reinigungsmittel-Enzym Protease, Amylase, Lipase, Cellulase, Peroxidase, Gluconase oder eine Kombination derselben umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Zusammensetzung des Weiteren nichtionisches Tensid, Builder und Chelatbildner umfasst.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei das nichtionische Tensid Nonylphenolethoxylat umfasst, der Builder Tripolyphosphat umfasst und der Chelatbildner Aminotri(methylenphosphonsäure) (ATMP) umfasst.