BR0117369B1 - Composição de limpeza e desinfecção, método de limpeza e de desinfecção de uma superfície em uma planta e método de limpeza e de desinfecção de um sistema dispensador de bebida - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPOSIÇÃO DE LIMPEZA E DESINFECÇÃO, MÉTODO DE LIMPEZA E DE DESINFEC- ÇÃO DE UMA SUPERFÍCIE EM UMA PLANTA E MÉTODO DE LIMPEZA E DE DESINFECÇÃO DE UM SISTEMA DISPENSADOR DE BEBIDA".

Dividido do PI0114583-5, depositado em 26.07.2001.

Cloro é atualmente usado especialmente para limpeza e desin- fecção. Os compostos de cloro tais como o ácido hipocloroso (HOCI) ou o ácido clorídrico (HCI) são formados numa solução aquosa, nos quais ao fim, juntamente com o oxigênio produzido, é baseado o efeito fortemente oxidan- te e portanto desinfetante das soluções aquosas de cloro. Um efeito desinfe- tante similar é produzido pelas cloraminas que surgem durante a reação do cloro com compostos nitrogenados, mas que para algumas pessoas apre- sentam forte odor e são irritantes para os olhos. Os subprodutos críticos da desinfecção com cloro são finalmente os hidrocarbonetos clorados. Eles o- correm na reação do cloro com material orgânico e podem ser perigosos em altas concentrações. Foram portanto empreendidos esforços no sentido de substituir o cloro por outros produtos químicos para limpeza e desinfecção sem que fosse obtida a velocidade germicida do cloro.

Um problema adicional no uso de cloro para limpeza e desinfec- ção é o transporte e estocagem, por que devem ser observados cuidados especiais com relação a esta substância altamente reativa. O objetivo da presente invenção é por conseguinte fornecer um detergente e desinfetante que evite tais desvantagens enquanto mantém um efeito oxidante e desinfetante similar.

Permanganato de potássio (KMn04) é um forte oxidante cujo e- feito germicida é de longo tempo conhecido. No meio fortemente alcalino ele é baseado em particular na redução do manganês heptavalente ao número de oxidação +6. Por diferentes razões, contudo, ele nunca foi aplicado ao uso em detergentes e desinfetantes. Devido ao seu forte efeito de oxidação, o permanganato de potássio provou ser incompatível com outros ingredien- tes necessários para um detergente, por exemplo. Além disso, a água atua como um redutor em face do alto potencial de oxidação do permanganato de potássio, acarretando assim problemas de estabilidade aos detergentes nu- ma solução aquosa. O documento GB 1 510 452 A revela um detergente para bacias de toalete que consiste em permanganato de potássio e um alquil sulfato de sódio para reduzir a tensão superficial. Não são fornecidos outros oxidantes, especialmente em cooperação com o permanganato de potássio. A adequa- bilidade do agente deve em geral ser duvidada por que não foram tomadas quaisquer medidas a fim de assegurar o meio alcalino. As condições alcali- nas, no entanto, são necessárias para impedir a precipitação do dióxido de manganês (Μη IV "arenito castanho") que apresenta uma baixa solubilidade em água. Além disso, elas promovem o efeito germicida do permanganato de potássio. A presente invenção fornece uma composição detergente e de- sinfetante contendo permanganato solúvel em água para iniciar a oxidação de substâncias orgânicas, em que a composição adicionalmente compreen- de um agente de ajuste de pH, preferencialmente de pelo menos 12, em uma quantidade efetiva para prover um meio alcalino com um valor de pH de pelo menos 10 e pelo menos um oxidante adicional tendo um potencial de oxidação acima daquele de manganês VII a manganês VI, preferencialmente acima daquele de H02' a OH".

Na presente invenção é adicionado um oxidante ao permanga- nato cujo potencial de oxidação excede aquele do permanganato. De acordo com a invenção, isto é alcançado adicionando-se peroxodissulfatos, prefe- rencialmente o peroxodissulfato de sódio. Conforme explicado abaixo em maiores detalhes, as reações por radicais são iniciadas através de sua coo- peração, resultando numa eficiente oxidação das substâncias orgânicas.

Oxidação de compostos orgânicos é acelerada sob condições alcalinas, fornecendo um aumento na velocidade germicida do permangana- to.

Em uma concretização preferida da presente invenção o agente de ajuste do pH é um hidróxido alcalino, tal como KOH ou NaOH, preferen- cialmente NaOH.

Em uma concretização preferida adicional, a composição deter- gente e desinfetante adicionalmente compreende pelo menos um polifosfato resistente à oxidação, tal como tripolifosfato de potássio, como um estabili- zador de dureza. Tais estabilizadores de dureza são resistentes a peroxidis- sulfatos. Além disso, alguma proteção contra corrosão de metais não terro- sos e plásticos pode ser esperada.

Em mais uma concretização preferida adicional da presente in- venção, a composição detergente e desinfetante compreende: 50 - 70% de NaOH, preferencialmente 58%; 20 - 35% de tripolifosfato de potássio, preferencialmente 27%; 10 - 20% de Na2S208, preferencialmente 15%; pelo menos 0,01% de KMn04.

Em outra concretização preferida, a composição detergente e desinfetante compreende: 20 - 35% de KOH a 50%, preferencialmente 28%; 5 - 25% de tripolifosfato de potássio a 50%, preferencialmente 15%; 25 - 35% de lixívia de hipoclorito, preferencialmente 30%; e pelo menos 0,01% de KMn04. A composição detergente e desinfetante pode estar na forma de um líquido ou de um pó. Sendo a última forma vantajosa para armazenagem e transporte.

Em outra concretização preferida, a composição é usada na forma de solução aquosa a 3%.

As reações que são relevantes para a eficiência do detergente e desinfetante de acordo com a invenção são agora descritas em detalhes com referência a um diagrama Pourbaix (fig. 1; para 25°C, 1 bar de pressão atmosférica e uma atividade de eletrólito de 1 mol/l).

Primeiramente, é fornecido um forte oxidante, tendo um potenci- al oxidante acima daquele de manganês VII a manganês VI, preferencial- mente acima daquele de H02' a OH", mais preferencialmente o oxidante é um peroxodissulfato alcalino. Embora o peroxodissulfato alcalino seja um oxidante forte, ele reage apenas lentamente com compostos orgânicos à temperatura ambiente e sob a ausência dos respectivos catalisadores. A oxidação eficiente e completa das substâncias orgânicas é preferencialmen- te iniciada pelo permanganato de potássio. Carbono orgânico é oxidado a oxalato. Para o propósito de acelerar a cinética de reação entre o perman- ganato de potássio e as substâncias orgânicas é adicionado um hidróxido alcalino, preferencialmente NaOH, em uma quantidade eficaz a fim de asse- gurar assim um meio alcalino.

Na aplicação da invenção, o detergente e o desinfetante que en- contra-se presente na forma de pó é dissolvido primeiro rapidamente em água sem quaisquer resíduos. Como resultado da composição de acordo com a invenção é observado que a dissolução do estabilizador de dureza ocorre suficientemente rápida para impedir a precipitação de carbonatos e hidróxidos de metais alcalino-terrosos como resultado da crescente alcalini- dade da solução, que é particularmente decisivo no caso de alta dureza da água. Durante a dissolução do pó de acordo coma invenção em água, existe primeiro a oxidação dos íons hidróxidos, ou seja pelo peroxodissulfato (eq. 1) por um lado, e também por outro lado pelo permanganato (eq. 2), com o manganês heptavalente sendo reduzido a manganês com número de oxida- ção +6. Ocorre também uma liberação de oxigênio. O íon de peróxido de hidrogênio que surge durante a oxidação de íons hidróxidos pelo peroxodissulfato pode produzir uma reoxidação do Μη (VI) a Μη (VII) (eq. 3): Quando a taxa de decomposição do peroxodissulfato não puder acompanhar aquela do permanganato (por exemplo, por causa da decom- posição do permanganato ser promovida por uma alta concentração e/ou oxidabilidade favorável da substância orgânica), pode ocorrer uma maior formação de Μη (VI). A predominância das espécies de manganês hexava- lente acarreta uma coloração verde na solução, em contraste com a colora- ção roxa inicial produzida pelo manganês VII. A oxidação dos compostos orgânicos (aqui designados com "CH20", que geralmente representa carbo- no com número de oxidação 0 e em particular para o carboidrato) em oxalato pelo Μη VII e assim ocorre rapidamente a decomposição concomitante do permanganato, porque o alto valor de pH atua de uma maneira anionizante em numerosos materiais orgânicos, o que facilita o ataque de oxidantes ani- ônicos. A oxidação de substâncias orgânicas pelo Μη VII envolve também Mn043', onde o manganês encontra-se presente com o número de oxidação +5 (eq. 4), mas é novamente oxidado em manganês hexavalente pelo per- manganato (eq. 5). O ataque do permanganato sobre as substâncias orgânicas de acordo com a eq. 4 não leva a alta eficiência do pó de acordo com a inven- ção. A rápida e eficiente oxidação das substâncias orgânicas é de preferên- cia produzida pelas agora reações por radicais de partida. O ponto de parti- da é um radical S04 que surge do peroxodissulfato. Este radical pode ser produzido primeiro através de divagem homolítica do peroxodissulfato (eq. 6) ou através da sua reação com compostos orgânicos (eq. 7): Na equação 7, {C+1-R} designa um radical com carbono com o número de oxidação +1, como por exemplo formalmente {H2C2O3}2', no qual existe uma dupla ligação entre os átomos de carbono. Os compostos em negrito designam radicais ou íons de radicais.

Conforme mostrado pelos resultados de exames, 0 S04" parece ser produzido primariamente pela cooperação com os compostos de man- ganês existentes. Pode ser assumido que os compostos de manganês VI ou manganês V têm um efeito formador de radicais sobre o peroxodissulfato de acordo com as reações 8 e 9: Uma cascata de reações por radicais é iniciada, dentre as quais somente a mais importante será mencionada abaixo. Assim, o radical de S04' produz a formação de radicais OH (eq. 10). Este radical pertence, con- forme é geralmente conhecido, aos compostos mais reativos e oxidam as substâncias orgânicas (eq. 11). Os radicais S04' podem subseqüentemente ser novamente produzidos (eq. 12): Após a sua formação de acordo com a equação 10, o radical hi- dróxido pode também reagir com oxalato (eq. 13). O radical sulfato é subse- qüentemente produzido novamente pelo peroxodissulfato (eq. 14): Um outro canal de reação para a oxidação dos compostos orgâ- nicos envolve o próprio radical sulfato. O radical sulfato oxida os compostos orgânicos (eq. 15) e pode finalmente ser novamente re-suprido pelo peroxo- dissulfato (eq. 16): O radical sulfato pode também reagir com oxalato (eq. 17), com o mesmo sendo novamente re-suprido por meio de uma molécula de pero- xodissulfato (eq. 18): Pode assim ser visto que no curso do progresso das reações 10 a 18 ocorre uma eficiente oxidação dos compostos orgânicos, cuja oxidação é eficiente através da iniciação de radicais e é iniciada pelos compostos de manganês de diferentes números de oxidação e é mantida pelo peroxodis- sulfato.

As reações de recombinação entre os radicais levam finalmente as reações em cadeia 10 a 18 a uma interrupção final. (eq. 19 a 24);

Uma vez que o manganato (VI) atua termodinamicamente instá- vel em água, ocorre subseqüentemente uma predominância do manganês II (eq- 25): Uma coloração amarela na solução mostra a presença de man- ganês (II) que forma complexos de oxalato e assim também a conclusão es- sencial do processo da limpeza e desinfecção.

Durante todo o progresso das reações em cadeia 10 a 25 ocorre uma liberação de oxigênio e peróxido de hidrogênio (eq. 1, 2, 16 e 25), que suportam adicionalmente o processo de limpeza e desinfecção. Não é necessário usar-se exclusivamente os compostos de pe- roxodissulfato como oxidantes fortes adicionais. Outros oxidantes cujo po- tencial de oxidação exceda aquele do manganês VII a manganês VI (linha Mn047Mn04~ no diagrama Pourbaix da fig. 1), e preferencialmente aquele do H02' a OH' (linha H02‘ / OH' no diagrama Pourbaix da fig. 1), são potenci- ais candidatos. O periodato seria também adequado com respeito à linha Mn047Mn04- , 0 que assegura uma re-oxidação do manganês V ou VI em permanganato dentro do escopo de um quimismo ligeiramente modificado.

Embora o uso de peroxodifosfato e ozônio seja teoricamente possível, ele dificilmente pode ser realizado de um ponto de vista técnico. O peroxodifos- fato não se encontra atualmente disponível em grandes quantidades eoo- zônio se decompõe rapidamente devido à sua alta reatividade, o que não os parece tornar adequados para detergentes e desinfetantes comerciais. Em- bora o hipoclorito seja suficientemente estável numa solução aquosa, seria necessário assegurar a predominância eletroquímica do par redução- oxidação CI07CI' para a formação de íons H02' mesmo no caso de estoca- gem por longos períodos de tempo.

Todos os componentes do detergente e desinfetante de acordo com a invenção encontram-se presentes na forma de pó, um fato que aparte da eficiente rápida oxidação das substâncias orgânicas é extremamente van- tajoso para a estocagem e transporte do agente.

Os exemplos a seguir devem documentar a versatilidade das possibilidades de uso do detergente e desinfetante e não devem ser enten- didos de nenhum modo como limitantes.

Exemplo 1: O detergente e desinfetante de acordo com a invenção pode ser usado de modo especialmente apropriado em sistemas dispensadores de bebidas. A respectiva mistura de pós contém 58% de NaOH (em forma de prill), 27,10% de tripolifosfato de potássio, 14,75% de peroxodissulfato de sódio e 0,15% de permanganato de potássio. A aplicação ocorre numa con- centração de aproximadamente 8 g (preferencialmente 7 a 8 g) de produto em pó por litro, com a dissolução em água ocorrendo rapidamente e livre de resíduos. A liberação de sulfato, hidróxido e outros radicais bem como a al- calinidade promove o processo de limpeza e desinfecção. A mudança da cor de roxa (predominância das espécies de Manganês (VII)) para verde (pre- dominância das espécies de Manganês (VI)) e finalmente para amarelo (predominância do Manganês (ll/IV)) permite uma avaliação visual do pro- gresso da limpeza.

Exemplo 2: O detergente e desinfetante de acordo com a invenção pode também ser usado na limpeza de garrafas. Atualmente, as garrafas sujas são imersas em banhos de lixívia. Esses banhos contêm substâncialmente NaOH e aditivos para reduzir a tensão superficial e precisam ser aquecidos a pelo menos 70°C a fim de permitir um processo de limpeza. Com o deter- gente e desinfetante de acordo com a invenção é possível também obter a esterilização desejada à temperatura ambiente, o que reduz a maquinaria requerida e os custos. As garrafas são meramente pulverizadas com uma mistura de pós de acordo com a invenção que é dissolvida em água ou com os dois componentes NaOH /tripolifosfato de potássio e peroxodissulfa- to/permanganato que encontram-se presentes na forma líquida. Seguido de um tempo de exposição que pode ser facilmente otimizado devido à mudan- ça de cor, as garrafas esterilizadas são pulverizadas com água.

Exemplo 3: Depósitos inorgânicos em plantas de processamento de batatas ou vegetais ou cervejarias são usualmente difíceis de dissolver porque eles se constituem de uma mistura de sais que não podem ser bem dissolvidos com ácidos minerais ou em soluções alcalinas. Eles consistem em oxalatos de potássio, fosfatos de amônio e magnésio ou silicatos. O detergente e de- sinfetante de acordo com a invenção permite a remoção quase livre de resí- duos de tais precipitações. É produzida uma solução aquosa com aproxima- damente 10% com a receita de acordo com a invenção e as superfícies a serem limpas são tratadas com a mesma. Seguido de um tempo de exposi- ção de menos de uma hora os depósitos podem ser facilmente enxaguados com água.

Claims (27)

1. Composição de limpeza e desinfecção, caracterizada pelo fato de que compreende um primeiro oxidante compreendendo um permangana- to solúvel em água, um agente alcalino, e um segundo oxidante cujo poten- cial de oxidação excede aquele da mistura contendo 50 % mol de manganês VII e 50% mol manganês VI, em que a dita composição muda de cor em contato, durante oxidação, de uma substância orgânica.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o segundo oxidante compreende um peroxodissulfato.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o segundo oxidante compreende um peroxodifosfato.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o segundo oxidante compreende um periodato.

5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o segundo oxidante compreende ozônio.

6. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o permanganato solúvel em água compreende permanga- nato de potássio.

7. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que tem um valor de pH de cerca de pelo menos 10 e a compo- sição está em uma forma aquosa.

8. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que tem um valor de pH de cerca de pelo menos 12 e a compo- sição está em uma forma aquosa.

9. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um potencial de oxidação do segundo oxidante excede o de uma mistura contendo 50% mol de HCV e 50% mol OH".

10. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente alcalino compreende NaOH.

11. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um polifosfato resistente à oxidação.

12. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um polifosfato resistente à oxidação, em que o polifosfato resistente a oxidação compreende tripolifosfato de potássio.

13. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agente alcalino compreende um hidróxido alcalino.

14. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o segundo oxidante compreende um hipoclorito.

15. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o segundo oxidante compreende hipoclorito, peroxodissulfa- to, peroxodifosfato, periodato, ozônio ou combinações dos mesmos.

16. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende: 20% - 35% de KOH a 50%, 5% - 25% de tripolifosfato de potássio a 50%, 25 - 35% de lixívia de hipoclorito, e pelo menos 0,01% de KMn04.

17. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que está na forma de uma solução aquosa tendo um valor de pH de pelo menos 10.

18. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o primeiro oxidante é formulado para iniciar a oxidação de uma substância externa a composição, o agente alcalino é para garantir um ambiente alcalino com um valor de pH de pelo menos 10, e o dito segundo oxidante é formulado para reagir com o dito per- manganato solúvel em água durante a oxidação da substância externa a composição.

19. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende: 28% de KOH a 50%, 15% de tripolifosfato de potássio a 50%, 30% de lixívia de hipoclorito; e pelo menos 0,01% de KMn04.

20. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito agente alcalino é formulado para garantir um ambien- te alcalino com um valor de pH de pelo menos 12.

21. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende: 50% - 70% de NaOH, 20% - 35% tripolifosfato de potássio, 10% - 20% Na2S208, e pelo menos, 0,01% KMn04.

22. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o potencial de oxidação do segundo oxidante excede o de uma mistura contendo 50% mol H02 e 50% mol OH'.

23. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o hidróxido de alcalino compreende NaOH.

24. Composição, de acordo com a reivindicação 11, caracteriza- da pelo fato de que o polifosfato resistente à oxidação compreende tripolifos- fato de potássio.

25. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que está na forma de uma solução aquosa tendo um valor de pH de pelo menos 12.

26. Método de limpeza e de desinfecção de uma superfície em uma planta, caracterizado pelo fato de que compreende aplicar na mesma uma composição de limpeza e desinfecção como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 25.

27. Método de limpeza e de desinfecção de um sistema dispen- sador de bebida, caracterizado pelo fato de que compreende aplicar sobre o mesmo uma composição de limpeza e desinfecção como definida em qual- quer uma das reivindicações 1 a 25.