BR102021018675A2 - Sistema para ozonização de líquidos e usos do mesmo - Google Patents

Abstract

A presente invenção se destina à área de engenharia e tem como objetivo revelar um sistema de ozonização, obtido através da injeção de ozônio gasoso em substâncias líquidas, a fim de disponibilizar uma nova tecnologia para aplicação comercial e industrial em processos de desinfecção de superfícies, entre outros. Este sistema possui um reservatório de ozonização onde ocorre a injeção pelos métodos de Venturi (através de tubo de Venturi) e borbulhamento (através das pedras de bolha) de ozônio gasoso no líquido contido no reservatório de ozonização, que por sua vez, possui um sistema de recirculação que favorece a injeção do ozônio no líquido, que é resfriado com o objetivo de se obter uma melhor solubilidade do ozônio no líquido, aumentando sua disponibilidade. A obtenção de líquido ozonizado através do dito sistema visa solucionar o problema de manuseio do ozônio em sua forma de gás, visto que o mesmo é um ativo oxidante que tem o potencial de ser útil ou prejudicial à saúde, por sua inalação em altas concentrações e/ou períodos prolongados. Além disso, o sistema permite uma produção de ozônio variada, bem como a oportunidade de acoplamento à sistemas/dispositivos de desinfecção, preferencialmente câmaras de desinfecção de superfícies.

Description

SISTEMA PARA OZONIZAÇÃO DE LÍQUIDOS E USOS DO MESMO CAMPO DE APLICAÇÃO

[001] A presente invenção se destina à área de engenharia, mais especificamente ao campo de desenvolvimento de dispositivos/sistemas utilizados em processos de descontaminação/desinfecção, tendo como campo de aplicação todo e qualquer setor industrial interessado em realizar processos de descontaminação de superfícies e/ou esterilização de líquidos, envolvendo segurança ao manipulador, operador e/ou usuários, como por exemplo, indústria de equipamentos/dispositivos médicos, indústrias de alimentos, unidades de saúde e hospitais, e ainda, em uma variedade de instalações industriais/comerciais, como, escolas, laboratórios, escritórios, instalações esportivas, entre outros.

[002] O uso do dito sistema para ozonização de líquidos pode ser feito de forma individual, por exemplo, para a produção de líquidos ozonizados para a descontaminação de superfícies, bem como acoplado a sistemas de desinfecção por aspersão da substância líquida para descontaminação e seus usos. Mais especificamente, a presente invenção pode ser utilizada para a produção de substâncias líquidas ozonizadas, preferencialmente a água, e além disso, para a higienização e lavagem das mãos, descontaminação de alimentos, objetos inanimados e superfícies como vestimentas, equipamentos de proteção individual, materiais/objetos antes do descarte ou para reuso e outros, garantindo segurança ao manipulador, operador e/ou usuários.

[003] Além disso, o dito sistema apresenta grande relevância para aplicação atual em ambientes hospitalares, laboratoriais, odontológicos e de saúde e pode ser uma forma eficaz para desinfecção desses espaços, reduzindo os riscos de contágio de diferentes microrganismos, incluindo o SARS-CoV-2, bem como, utilizado em áreas de grande circulação de pessoas, quando acoplado em outros equipamentos. Outra aplicação importante e de interesse é antes da etapa de desparamentação por profissionais de diferentes áreas, ou para contribuir com a redução de carga microbiana dos fardamentos de trabalhadores da indústria e de inúmeros espaços coletivos.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[004] Os humanos são propensos à infecção por patógenos ao longo de sua história evolutiva (WEISS, R. A.; MCMICHAEL, A. J. Social and environmental risk factors in the emergence of infectious diseases. Nature medicine, 2004). Sabe-se que muitos fatores estão contribuindo para o surgimento das doenças, incluindo mudanças climáticas, globalização e urbanização, e a maioria desses fatores é, em certa medida, causada por humanos (LINDAHL, J. F.; GRACE, D. The consequences of human actions on risks for infectious diseases: a review. Infect Ecol Epidemiol, 2015). Além das consequências para o setor de saúde, essas doenças obrigam tanto os doentes como seus cuidadores a se ausentarem de suas atividades diárias como trabalho e escola, impactando diretamente a produtividade industrial e o desenvolvimento da sociedade. De fato, quando recursos humanos essenciais são afetados, os danos na produtividade e sociedade se tornam evidentes e preocupantes (BLOOM, D. E.; CADARETTE, D. Infectious disease threats in the twentyfirst century: strengthening the global response. Frontiers in Immunology, 2019).

[005] Os riscos de infecção em humanos por microrganismos em ambientes devem-se a transferência dos patógenos em doses contagiosas pelo contato das mãos com superfícies contaminadas (GERHARDTS, A.; MARTELO, T.R.; BALLUFF, C.; MUCHA, H.; HOEFER, D. A model of the transmission of micro‐organisms in a public setting and its correlation to pathogen infection risks. Journal Applied Microbiology, 2012), seguida do auto contato com a face ou cabeça, mucosas e, com frequência, contato com artigos pessoais, como os telefones celulares (VARGAS-ROBLES, D.; GONZALEZ-CEDILLO, C.; HERNANDEZ, A.M.; ALCARAZ, L.D.; PEIMBERT, M. Passenger-surface microbiome interactions in the subway of Mexico City. PLoS ONE, 2020). Esses patógenos estão presentes em locais relevantes, como áreas de recreação, água potável, ambientes abertos, solo, poeira e em alimentos, o que sugere elevado risco de exposição e infecção em humanos (HUIJBERS, P. M.; BLAAK, H.; DE JONG, M. C.; GRAAT, E. A.; VANDENBROUCKE-GRAULS, C. M.; DE RODA HUSMAN, A. M. Role of the Environment in the Transmission of Antimicrobial Resistance to Humans: A Review. Environmental Science & Technology, 2015).

[006] O fim da segunda década do século 21 foi marcado pelo surgimento de um novo coronavírus conhecido como SARS-CoV-2 que causou a epidemia da doença do coronavírus (COVID-19) em Wuhan, China (DHAMA, K.; et al. Coronavirus Disease 2019–COVID-19. Clin. Microbiol. Rev., 2020). A COVID-19 se tornou uma pandemia, se configurando como uma doença infecciosa preocupante para diversas nações (XU, Z.; et al. Pathological findings of COVID-19 associated with acute respiratory distress syndrome. Lancet Respir. Med., 2020; BEDFORD, J.; et al. COVID-19: towards controlling of a pandemic. Lancet, 2020). O vírus é o terceiro coronavírus altamente patogênico e transmissível após a síndrome respiratória aguda grave coronavírus (SARSCoV) e síndrome respiratória coronavírus do Oriente Médio (MERS-CoV) que emergiram em humanos (DHAMA, K.; et al. Coronavirus Disease 2019–COVID-19. Clin. Microbiol. Rev. 2020).

[007] Sem dúvida, existe uma grande preocupação em relação a transmissão do SARS-CoV-2. De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS), o SARS-CoV-2 é transmitido principalmente por meio do contato próximo entre pessoas (<1,5–2,0 m), bem como por gotículas respiratórias de aerossóis menores que 5 μm de diâmetro (WHO. Infection Prevention and Control during Health Care when Novel Coronavirus (nCoV) Infection Is Suspected. Geneva, Switzeland, Interim Guidance. 25 January de 2020). O tipo de material das superfícies desempenha um papel importante, uma vez que elementos do ambiente inanimado podem atuar como fômites, permitindo que o vírus permaneça viável por um longo período e infecte indivíduos saudáveis que entram em contato com as superfícies contaminadas (AYDOGDU, M. O.; ALTUN, E.; CHUNG, E.; REN, G.; HOMERVANNIASINKAM, S.; CHEN, B.; EDIRISINGHE, M. Surface interactions and viability of coronaviruses. Journal of the Royal Society, Interface, 2021). Os coronavírus que acometem os humanos, como SARS-CoV e MERS, podem persistir em superfícies inanimadas como metais, vidro ou plástico por até 9 dias (KAMPF, G.; TODT, D.; PFAENDER, S.; STEINMANN, E. Persistence of coronaviruses on inanimate surfaces and their inactivation with biocidal agents. J. Hosp. Infect. 2020). Por outro lado, a degradação da infecção para SARS-CoV-2 apresenta uma diminuição linear em sua capacidade de infecção ao longo do tempo e dependendo da superfície, como em plástico (72 h), aço inoxidável (48 h), cobre (4 h) e papelão (24 h) (SUMAN, R.; JAVAID, M.; HALEEM, A.; VAISHYA, R.; BAHL S.; NANDAN, D. Sustainability of coronavirus on different surface. Journal of Clinical Experimental Hepatology. 2020).

[008] Apesar da COVID-19 ser justificadamente a doença infecciosa alvo do maior número de estudos científicos na atualidade, outros patógenos já têm sido observados como os possíveis causadores de próximas pandemias (SHAPIRO, L.I.; et al. Toward better preparedness for the next pandemic. J. Clin. Invest. 2020; BRIERLEY, J.; PLAYFOR, S.; RAY, S. Planning for the next pandemic: a call for new guidance. Lancet Respir. Med., 2019). Diversos pesquisadores e a Organização Mundial da Saúde (OMS) têm ressaltado a importância das diversas nações no mundo se preparem melhor e investirem em medidas preventivas para se evitar uma nova pandemia (SHARP, K.W. Educational and Training Lessons from the COVID-19 Pandemic: We Must Prepare for the Next Pandemic. J. Am. Coll. Surg. 2020; MARK, E.-T.; PHELAN, A.; KATZ, R. Preparing for the Next Pandemic — The WHO’s Global Influenza Strategy. N. Engl. J. Med. 2019). De fato, a resistência antimicrobiana, por exemplo, é um dos principais, se não o maior problema global à saúde pública no século 21, que ameaça a prevenção e tratamento eficazes de uma gama cada vez maior de infecções causadas por bactérias, vírus, parasitas e fungos, não mais suscetíveis aos medicamentos comuns usados para tratá-los (PRESTINACI, F.; PEZZOTTI, P.; PANTOSTI, A. Antimicrobial resistance: A global multifaceted phenomenon. Pathog. Glob. Health, 2015).

[009] É importante destacar que uma estimativa dos impactos das infecções microbianas ainda é um desafio global. Por exemplo, só nos Estados Unidos, as infecções adquiridas em hospitais associadas a patógenos multirresistentes causam 99 mil mortes anualmente. Em 2006, cerca de 50 mil americanos morreram devido sepses e pneumonias, que custaram cerca de US$ 8 bilhões para a economia do país (SPELLBERG, B.; et al. Combating antimicrobial resistance: Policy recommendations to save lives. Clin. Infect. Dis. 2011). De acordo com os analistas da Research and Development Corporation, uma organização global sem fins lucrativos dos Estados Unidos, o pior cenário pode ocorrer no futuro próximo, onde a população mundial seria enormemente afetada a partir do ano 2050, com cerca de 444 milhões de pessoas sucumbindo às infecções (BARTLETT, J.G.; GILBERT, D.N.; SPELLBERG, B. Seven ways to preserve the Miracle of antibiotics. Clin. Infect. Dis. 2013; WANG, W.; et al. Antibiotic resistance: a rundown of a global crisis. Infect. Drug Resist. 2018).

[0010] À medida que mais antimicrobianos se tornam ineficazes por microrganismos resistentes aos medicamentos, o foco deve ser mudado para terapias alternativas. A investigação de novas abordagens não antibióticas para a prevenção e proteção contra doenças infecciosas deve ser estimulada, e tais abordagens devem ser projetos de pesquisa e desenvolvimento de alta prioridade (GHOSH, C.; SARKAR, P.; ISSA, R.; HALDAR, J. Alternatives to Conventional Antibiotics in the Era of Antimicrobial Resistance. Trends Microbiol. 2019). Além disso, torna-se cada vez mais desejável a busca por metodologias/técnicas/tecnologias que visem a diminuição da disseminação e taxa de transmissão desses patógenos, seja através do contato entre humanos ou entre humanos e ambientes/superfícies/alimentos.

[0011] Dentro desse contexto e diante do cenário atual da pandemia causada pelo vírus SARS-CoV-2, dispositivos para desinfecção de superfícies e humanos surgiram como uma metodologia conveniente (MAURYA, D.; et al. Development of Autonomous Advanced Disinfection Tunnel to Tackle External Surface Disinfection of COVID-19 Virus in Public Places. Trans. Indian Natl. Acad. Eng. 2020). Câmaras e túneis de desinfecção foram instalados em todo mundo, usualmente montados na entrada de locais de possível aglomeração ou locais de trabalho. A depender do tipo de dispositivo, indivíduos podem passar diretamente pelas cabines para a desinfecção, ou isto ocorre dentro de um meio de transporte (BISWAL, M.; et al. Disinfection tunnels: potentially counterproductive in the context of a prolonged pandemic of COVID-19. Public Health, 2020; GRAY, C.L.; VAN NIEKERK, A. The use of disinfection tunnels or disinfectant spraying of humans as a measure to reduce the spread of the SARS-CoV-2 virus. South African Med. J. 2020; PAN AMERICAN HEALTH ORGANIZATION - The use of tunnels and other technologies for disinfection of humans using chemical aspersion or UV-C Light; 2020). O grande foco desses equipamentos é minimizar a introdução de patógenos tanto nas cadeias de produção como em locais de grande aglomeração, e como consequência diminuir sua transmissão ao homem.

[0012] Vale ressaltar que, a pandemia trouxe a popularização do uso desses dispositivos para serem utilizados diretamente sobre pessoas, entretanto, o uso de tecnologias semelhantes já é aplicado em diversas áreas, para o controle de infecções microbianas em geral. Estudos anteriores demonstraram os benefícios do uso de dispositivos de luz ultravioleta para desinfecção de ambientes hospitalares (DELLINGER EP. Prevention of Hospital-Acquired Infections. Surg Infect (Larchmt). 2016), dispositivos portáteis com sistemas de pulverização para descontaminação de superfície (CADNUM JL, JENCSON AL, LIVINGSTON SH, LI DF, REDMOND SN, PEARLMUTTER B, WILSON BM, DONSKEY CJ. Evaluation of an electrostatic spray disinfectant technology for rapid decontamination of portable equipment and large open areas in the era of SARSCoV-2. Am J Infect Control. 2020), além das câmaras de desinfecção com diferentes agentes biocidas (SILVA DF, TOLEDO NETO JL, MACHADO MF, BOCHNIA JR, GARCEZ AS, FOGGIATO AA. Effect of photodynamic therapy potentiated by ultrasonic chamber on decontamination of acrylic and titanium surfaces. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2019). Dispositivos spray passaram a ser utilizados para a descontaminação de áreas poucos acessíveis, com o intuito de criar uma estratégia que pudesse melhorar a limpeza e desinfecção de grandes áreas, espaços de difícil acesso ou irregulares. No entanto, existe uma quantidade relativamente pequena de informação quanto a essa abordagem de limpeza e desinfecção (WORLD HEALTH ORGANIZATION. Water, sanitation, hygiene, and waste management for SARS-CoV-2, the virus that causes COVID-19. Interim guidance. 2020). Esses dispositivos normalmente se baseiam em sistemas de desinfecção por pulverização eletrostática, que transformam o líquido desinfetante em aerossóis e, em seguida, aplicam uma carga a cada gota de modo que sejam atraídas para as superfícies por meio de forças eletrostáticas maiores do que a gravidade (The Clorox Company. Clorox Professional Announces Clorox® Total 360 TM System. 2017).

[0013] Na área de alimentos, por exemplo, câmaras de desinfecção por micro-ondas são comercializadas e utilizadas para a descontaminação de bens sensíveis, a exemplo de pescados, contribuindo para a redução de células vegetativas e o crescimento de biofilmes, problemas graves no controle de qualidade desses alimentos (WEISSTECHNIK. Microwave Disinfection Chambers. 2020). Outras tecnologias envolvendo a emissão de radiação ultravioleta são opções largamente utilizadas no ramo industrial. As lâmpadas UVC ou "lâmpadas germicidas" têm sido usadas por décadas na área de saúde e em outros ambientes para inativar bactérias (por exemplo, tuberculose) ou vírus no ar (dentro de dutos de ar à prova de luz) e para esterilização de água potável (INTERNATIONAL COMMISSION ON NON-IONIZING RADIATION PROTECTION. UVC LAMPS and SARS-COV-2. 2020).

[0014] Estudos vem demonstrando que algumas dessas tecnologias são eficazes na inativação de patógenos, além disso diversos ensaios clínicos já demonstraram que o uso dessas tecnologias pode reduzir o número de infecções hospitalares (WEBER DJ, KANAMORI H, RUTALA WA. ‘No touch’ technologies for environmental decontamination. Curr Opin Infect Dis. 2016), bem como de outros ambientes como indústrias, áreas públicas, entrada de shoppings e outros comércios, entre outros. É importante destacar que a escolha do agente químico a ser aplicado nessas tecnologias é de suma importância, seja na aplicação direta ou para aplicação em superfícies de vestimentas, alimentos e outros. A escolha e aplicação desses agentes químicos deve ser baseada nas recomendações de seus fabricantes, bem como nos reportes de agências que fazem o alerta e controle de uso dessas substâncias, para que sejam evitados problemas de segurança e toxicidade.

[0015] Dentre as possibilidades de agentes químicos sanitizantes que podem ser utilizados nesses sistemas de desinfecção, é importante ressaltar que o fornecimento de um desinfetante eficaz e seguro a diversos setores da sociedade é considerado um elemento chave para a melhoria da higiene e biossegurança nas atividades diárias. Esses aspectos são ainda mais fundamentais no setor industrial, principalmente em indústrias do setor alimentar, nas quais o uso diário de biocidas é uma prática comum (MOHAMMAD, Z.H.; et al. Increased Effectiveness of Microbiological Verification by Concentration-Dependent Neutralization of Sanitizers Used in Poultry Slaughter and Fabrication Allowing Salmonella enterica Survival. Foods, 2018). Dessa forma, o objetivo de tal uso é minimizar a introdução de patógenos, não só nas cadeias de produção, mas também no meio ambiente e, consequentemente, sua transmissão ao homem.

[0016] Vários sanitizantes estão atualmente aprovados pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA-EUA) e a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa, Brasil). Seus efeitos biocidas, em grande parte, já estão comprovados e publicados na literatura (Bedford, J.; et al. COVID-19: towards controlling of a pandemic. Lancet, 2020; KHAN, M.H.; YADAV, H. Sanitization During and After COVID-19 Pandemic: A Short Review. Trans. Indian Natl. Acad. Eng. 2020). Na gama de opções de sanitizantes, um ponto importante a ser considerado durante a desinfecção de superfícies e equipamentos é o efeito insalubre do agente sanitizante para o trabalhador. Problemas de saúde e exposição a produtos desinfetantes relatados por trabalhadores estão associados a irritação da membrana mucosa, problemas de pele e problemas respiratórios (CASEY, M. L; et al. Health problems and disinfectant product exposure among staff at a large multispecialty hospital. Am J Infect Control. 2017). Assim, a busca de um biocida tão eficaz quanto seguro para humanos se torna de grande importância e relevância não apenas para o contexto atual, mas também, diante das necessidades futuras já mapeadas em diferentes estudos. Entretanto, destaca-se que na atualidade, esse tipo de investigação é ainda mais imprescindível.

[0017] O ozônio é um gás que possui uma configuração natural de três átomos de oxigênio. É considerado uma forma elementar de oxigênio que ocorre naturalmente na atmosfera ao redor da Terra e protegendo-a da radiação ultravioleta solar prejudicial (CICERONE, R. J. Changes in Stratospheric Ozone. Science (80-), 1987). Possui meia-vida de cerca de 1 hora em temperatura ambiente, com posterior degradação e formação espontânea de gás oxigênio (DEV KUMAR, G.; RAVISHANKAR, S.; JUNEJA V. K. Interventions for Fresh Produce. In: Microbial Control and Food Preservation, 2017). Sua produção natural é conduzida pela luz do sol envolvendo óxidos de nitrogênio e compostos orgânicos voláteis (PRUETT, S. B.; TAN, W.; SEBASTIAN, T.; LIU, D. Inflammation and Organ Failure. In: Comprehensive Toxicology, 2010), podendo também ser produzido a partir de geradores de eletricidade (SCOTT, D. B.; LESHER, E. C. Effect of ozone on survival and permeability of Escherichia coli. J Pathol Bacteriol. 1963). No princípio básico de produção, com relação ao uso de geradores de eletricidade, o ozônio é quase que exclusivamente formado a partir de átomos de oxigênio que foram fornecidos pela dissociação dos elétrons das moléculas de oxigênio, por conta de descargas elétricas aplicadas (ELIASSON, B.; HIRTH, M.; KOGELSCHATZ, U. Ozone synthesis from oxygen in dielectric barrier discharges. J Phys D Appl Phys. 1987). Após formado, o ozônio se decompõe rapidamente em oxigênio (t1/2 = 20/30 min) e por esse motivo, deve ser produzido no local onde será utilizado (BREIDABLIK, H. J.; et al. Ozonized water as an alternative to alcohol-based hand disinfection. J Hosp Infect. 2019).

[0018] O ozônio é tradicionalmente usado para tratamento de águas, potável e residual, e devido a sua razoável solubilidade tem sido utilizado dissolvido como agente sanitizante (SILVA, L. M. DA.; JARDIM, W. F. Trends and strategies of ozone application in environmental problems. Quim Nova, 2006). Essa escolha se deve em parte pelo grau de solubilidade do ozônio, que permite sua reação imediata com quaisquer compostos solúveis e biomoléculas presentes nos fluidos biológicos (GIULIANI, G.; RICEVUTI, G.; GALOFORO, A.; FRANZINI, M. Microbiological aspects of ozone: bactericidal activity and antibiotic/antimicrobial resistance in bacterial strains treated with ozone. Ozone Ther. 2018). Entretanto, a influência de diversos fatores sobre a estabilidade e solubilidade do ozônio devem ser considerados, a exemplo da temperatura e pH da substância de dissolução.

[0019] Um problema associado ao ozônio é a sua toxicidade. Sendo assim, a possibilidade de dissolução em meio líquido é uma oportunidade para a minimização desses efeitos, bem como para ampliar as possibilidades de aplicação desse agente como substância sanitizante e antimicrobiana, frente a diferentes microrganismos, incluindo o SARS-CoV-2. O ozônio é bastante efetivo contra bactérias, mesmo em baixas concentrações quando diluído. Atua atacando glicoproteínas e glicolipídios da parede celular, resultando na ruptura da célula (MEGAHED, A.; ALDRIDGE, B.; LOWE, J. The Microbial Killing Capacity of Aqueous and Gaseous Ozone on Different Surfaces Contaminated with Dairy Cattle Manure. PLoS One, 2018; TAUBENECK, U. Inhibition and Destruction of the Microbial Cell. Xiii + 819 S., 47 Abb., 118 Tab. London- New York: Academic Press, 1972). Além disso, pode atuar interferindo no metabolismo celular, atacando por exemplo, grupos sulfídricos de enzimas, resultando na interrupção das atividades enzimáticas e perda de funções. Danos ao DNA também foram observados, visto que o ozônio ataca as bases de purina e pirimidina dos ácidos nucleicos (KOWALSKI, W. J.; BAHNFLETH, W. P.; WHITTAM, T. S. Bactericidal Effects of High Airborne Ozone Concentrations on Escherichia coli and Staphylococcus aureus. Ozone: Science & Engineering, 1998). Em relação aos fungos, a presença de muitas ligações de dissulfeto na parede celular torna este local possível para a inativação oxidativa de ozônio. O ozônio tem a capacidade de se difundir através da parede fúngica, entrar no seu citoplasma e alterar funções celulares vitais, tais como a atividade enzimática celular e consequente perda de função, bem como danos diretos ao DNA (OUF, S. A.; MOUSSA, T. A.; ABD-ELMEGEED, A. M.; ELTAHLAWY, S. R. Anti-Fungal Potential of Ozone against Some Dermatophytes. Braz J Microbiol. 2016). Em vírus, de acordo com a literatura, a inativação ocorre principalmente por peroxidação de lipídios e proteínas. No caso de vírus não envelopados, o ozônio pode causar danos na cápsula viral, interrompendo o contato do vírus com as células alvo. Em vírus envelopados, o ozônio difunde-se para o revestimento proteico viral causando danos no material genético, tanto DNA como RNA (WIGGINTON, K. R.; KOHN, T. Virus Disinfection Mechanisms: The Role of Virus Composition, Structure, and Function. Curr Opin Virol. 2012).

[0020] Considerando-se a necessidade de novas estratégias para o controle de infecções microbianas, o uso de agentes sanitizantes/biocidas, a exemplo do ozônio dissolvido em líquido e seus usos, pode ser considerado uma estratégia segura, mesmo em situações de emergência como a atual pandemia causada pelo vírus SARS-CoV-2. Tais considerações devem-se as recentes aplicações da água ozonizada para diferentes abordagens terapêuticas, como por exemplo para o tratamento de água potável contaminada com bactérias resistentes ao cloro (DING, W.; JIN, W.; CAO, S.; ZHOU, X.; WANG, C.; JIANG, Q.; HUANG, H.; TU, R.; HAN, S. F.; WANG, Q. Ozone disinfection of chlorine-resistant bacteria in drinking water. Water research, 2019). Além disso, estudos mostram que a aplicação desse agente por ter sido mais benéfica do que as modalidades terapêuticas convencionais que seguem uma aplicação minimamente invasiva e conservadora em tratamentos odontológicos (SAINI, R. Ozone therapy in dentistry: A strategic review. Journal of natural science, biology, and medicine, 2011). Estudos mais avançados, inclusive, indicam a possibilidade de uso da água ozonizada como uma nova abordagem terapêutica para resolver as preocupações atuais relacionadas ao tratamento antitumoral (KURODA, K.; YAMASHITA, M.; MURAHATA, Y.; AZUMA, K.; OSAKI, T.; TSUKA, T.; ITO, N.; IMAGAWA, T.; OKAMOTO, Y. Use of ozonated water as a new therapeutic approach to solve current concerns around antitumor treatment. Experimental and therapeutic medicine, 2018), como opção terapêutica para controlar a inflamação aguda (AZUMA, K.; MORI, T.; KAWAMOTO, K.; KURODA, K.; TSUKA, T.; IMAGAWA, T.; OSAKI, T.; ITOH, F.; MINAMI, S.; OKAMOTO, Y. Anti-inflammatory effects of ozonated water in an experimental mouse model. Biomedical, 2018).

[0021] Com relação à inovação aqui proposta, destaca-se ainda que importantes limitações de sistemas/equipamentos disponíveis no estado da técnica está relacionada ao controle e monitoramento do processo que envolve a produção do líquido ozonizado, principalmente a água, bem como, a possibilidade de uso direto para esterilizar líquidos, como por exemplo água, leite entre outros, e ainda, versatilidade para aplicação/uso em outros equipamentos, como por exemplo câmaras, cabines, túneis através de um método de aspersão que garanta a homogeneização adequada em toda a superfície de interesse e concentração mínima adequada do ozônio dissolvido nas saídas (exemplo, aspersores dos equipamentos acoplados) capaz de exercer o efeito biocida/sanitizante esperado e desejado.

ESTADO DA TÉCNICA

[0022] O estado da técnica revela alguns documentos que fazem referência a dispositivos/unidades/equipamentos de ozonização de líquidos, como por exemplo, os pedidos citados a seguir utilizam, de forma geral, ozônio gasoso para a produção de água ozonizada, não possuindo em sua composição, na sua maioria, sistema de refrigeração, geração de ozônio a partir de oxigênio puro (acima de 85%), sistemas de ozonização mais eficazes; apresentando limitações para a transferência de massa gás-líquido e outros. Diferem tecnicamente no conceito inventivo relacionado a engenharia, bem como, nas características técnicas, funcionalidade e versatilidade de uso.

[0023] O documento US10479683B2 diz respeito a uma unidade dispensadora de água ozonizada. A invenção revelada neste documento difere consideravelmente da presente invenção, pois é composto de um recipiente de reação ligado à múltiplas células dielétricas para criar gás ozônio a ser injetado na água a partir do ar atmosférico e além disso, não há redução e controle de temperatura da água, o que gera um limitante para a concentração de gás ozônio dissolvido em água, visto que a ozonização em baixas temperaturas gera uma maior solubilidade (solubilidade em água a 0°C e 30°C é 20 g/m3 e 1,5 g/m3, respectivamente), além disso não contém um concentrador de oxigênio para uma maior disponibilidade do gás para reação e, portanto, não pode ser considerado como limitante para a presente invenção.

[0024] O documento US010842897B2 refere-se a métodos, aparelhos, e sistemas de desinfecção de artigos com ozônio gasoso. Envolve câmara de esterilização para artigos médicos que são confinados e selados, de modo a não interagir com a atmosfera externa. A invenção (US010842897B2) não revela um sistema de ozonização de líquido refrigerado para desinfecção de artigos em geral, por isso, não pode ser considerada como limitante, ou seja, como documento do estado da técnica que interfira na presente invenção.

[0025] O documento US 20170368220A1 tem por objetivo descrever uma câmara de tratamento na qual um objeto pode ser desinfetado, desodorizado e/ou esterilizado (por exemplo, componentes do endoscópio). Destaca-se que a invenção referida (US 20170368220A1) revela um sistema que utiliza peróxido de hidrogênio na presença de catalisador de nanopartículas e luz UV, podendo ser acoplado um gerador de ozônio gasoso para ser aplicado como agente de tratamento adicional e por isso não pode ser considerada como documento limitante do estado da técnica.

[0026] O documento BR122013010297A2 tem por objetivo descrever um método para esterilização de um artigo em uma câmara de esterilização vedável. Destaca-se que a invenção referida (BR122013010297A2) revela um sistema de esterilização de um artigo pela exposição sequencial sob um primeiro vácuo para um agente condicionante gasoso para formação de radicais e então em um esterilizante. O agente condicionante preferido é o peróxido de hidrogênio e o esterilizante preferido ser o gás ozônio e por isso não pode ser considerado como um documento limitante do estado da técnica.

[0027] O documento CN104381755A diz respeito a um dispositivo de desinfecção utilizado para tanque de água. A invenção revelada neste documento difere da presente invenção, pois é composto de um tanque com agitador para mistura do ozônio e água, além disso, não possui um sistema injeção de ozônio gasoso através de tubo de Venturi ou pedra de bolha de maneira a reduzir as limitações de transferência de massa gás-líquido. A invenção revelada pelo documento não contém um concentrador de oxigênio para uma maior disponibilidade do gás para reação e, portanto, não pode ser considerado como limitante para a presente invenção.

[0028] O documento CN1446182A diz respeito a um processo de produção de água desinfetante com ozônio que pode ser utilizada para a limpeza/desinfecção de alimentos ou dispositivos. A invenção revelada neste documento difere consideravelmente da presente invenção, pois apesar de ser um sistema de produção contínua de água ozonizada, não possui filtros para tratamento da água de entrada para redução da carga orgânica e inorgânica (redução de cloro existente), interferindo no processo de ozonização. Além disso, não contém um concentrador de oxigênio para uma maior disponibilidade do gás para reação e, portanto, não pode ser considerado como um documento de anterioridade para a presente invenção.

[0029] O documento CN109078916A tem por objetivo descrever um dispositivo de limpeza para um produto de maternidade. Destaca-se que o documento (CN109078916A) revela um sistema com vibrador ultrassônico que pode fornecer vibração para que a água dentro da caixa alcance o efeito de limpeza, o ozônio pode ser gerado pelo dispositivo gerador de ozônio e banda de luz ultravioleta que pode passar através da cavidade. Em função destas diferenças tal documento não pode ser considerado como limitante à presente invenção.

[0030] O documento CN111920993A tem por objetivo descrever um método de manutenção do ambiente estéril da câmara de trabalho, e do aparelho de manutenção do ambiente estéril de limpeza. Destaca-se que a invenção referida (CN111920993A) revela um sistema que inclui etapa de introdução de peróxido de hidrogênio na câmara de trabalho e geração de ozônio gasoso por irradiação do ar com ultravioleta com um comprimento de onda de 160 nm a 200 nm. Em função destas diferenças a invenção revelada pelo documento não pode ser considerada como impeditiva à presente invenção.

[0031] O documento CA2443046A1 tem por objetivo descrever um método melhorado de esterilização por ozônio. Destaca-se que a invenção referida (CA2443046A1) revela um método de esterilização que utiliza ozônio umidificado em câmara de esterilização. Neste processo o artigo é exposto ao ozônio umidificado em pelo menos dois ciclos consecutivos de esterilização, sendo que após o primeiro ciclo há a remoção da água condensada presente. Em função destas diferenças o referido documento não pode ser considerado como limitante à presente invenção.

[0032] O documento WO2007/033212A3 tem por objetivo descrever um sistema que monitoriza a presença de pelo menos um agente higienizante em volumes de armazenamento. Destaca-se que a invenção referida (WO2007/033212A3) revela um método que monitoriza a presença de pelo menos um agente higienizante que inclui ozônio e radiação ultravioleta. O dispositivo sensor pode opcionalmente comunicar usando um protocolo de comunicação com dispositivo de RFID. Em função destas diferenças o referido documento não pode ser considerado como limitante à presente invenção.

VANTAGENS DA INVENÇÃO

[0033] Neste item são apresentadas as vantagens da presente invenção, principalmente relacionada às características técnicas, bem como, em relação aos impactos positivos que a mesma promove com a sua comercialização/utilização pelos diferentes usuários. O desenvolvimento e uso da presente invenção pode compensar as desvantagens comumente observadas nos atuais dispositivos desenvolvidos para ozonização de líquidos e sua aplicação segura/eficaz para desinfecção/esterilização de diferentes produtos, bem como, versatilidade de uso e acoplamento em outros dispositivos e equipamentos.

[0034] O sistema da presente invenção é de fácil aplicação industrial, de baixo custo e de fácil operação.

[0035] O dito sistema permite variar a produção de ozônio gasoso a partir do ajuste de vazão do concentrador de oxigênio.

[0036] O dito sistema permite a ozonização de qualquer tipo de fluido no estado líquido que seja compatível com a solubilidade do ozônio gasoso, em concentrações variáveis, tanto na produção quanto na saída do liquido ozonizado.

[0037] O dito sistema permite a versatilidade de sua utilização, ou seja, pode ser utilizado de forma individual ou acoplada com outras tecnologias como por exemplo, outros dispositivos, equipamentos, câmaras, cabines, túneis de desinfecção, entre outros, com variação na concentração de ozônio produzido para a ozonização do líquido e consequente aspersão capaz de exercer o efeito biocida/sanitizante esperado e desejado.

[0038] O dito sistema utiliza dois métodos de ozonização de líquidos associados (Venturi e Borbulhamento).

[0039] O dito sistema possui filtros de polipropileno (47) e carvão ativado (48) para retenção de partículas e de cloro quando o líquido a ser ozonizado for água, evitando interferências na geração de água ozonizada.

[0040] O dito sistema possui sistema de refrigeração capaz de manter a temperatura do fluido em temperaturas que variam da temperatura ambiente a 3 °C.

[0041] O dito sistema possui válvula de bloqueio de fluxo (31) permitindo acoplamento da tecnologia com câmaras, cabines e túneis de desinfecção garantindo a ozonização do líquido de forma contínua e liberação do líquido ozonizado por aspersão, quando solicitado e em concentração adequada

[0042] O dito sistema apresenta eficácia comprovada para promover a morte celular de diferentes microrganismos, incluindo vírus, bactérias e fungos de interesse médico, alimentar e social.

[0043] O dito sistema pode ser aplicado em todo e qualquer setor industrial interessado em realizar processos de descontaminação de superfícies e/ou esterilização de líquidos, envolvendo segurança ao manipulador, operador e/ou usuários, como por exemplo, indústria de equipamentos/dispositivos médicos, indústrias de alimentos, unidades de saúde e hospitais, e ainda, em uma variedade de instalações industriais/comerciais, como, escolas, laboratórios, escritórios, instalações esportivas, entre outros.

[0044] O dito sistema pode ser utilizado para a produção de substâncias líquidas ozonizadas, preferencialmente a água, e além disso, para a higienização e lavagem das mãos, descontaminação de alimentos, objetos inanimados e superfícies como vestimentas, equipamentos de proteção individual, materiais/objetos, antes do descarte, lavagem ou para reuso e outros, garantindo segurança ao manipulador, operador e/ou usuários.

[0045] O dito sistema pode ser utilizado como uma nova estratégia para o controle de infecções microbianas, e faz uso de um agente sanitizante/biocida seguro, ou seja, ozônio dissolvido em líquido e seus usos, e por isso, pode ser considerado uma estratégia segura, mesmo em situações de emergência como a atual pandemia causada pelo vírus SARS-CoV-2.

[0046] O dito sistema possui grande relevância no contexto de saúde pública, principalmente para a pandemia da COVID-19, pois se enquadra no desenvolvimento de tecnologias inovadores capazes de prevenir a transmissão e disseminação de patógenos através da inativação/destruição celular, e consequente entrada dos patógenos no corpo humano.

[0047] O dito sistema pode também ser considerado como uma tecnologia verde já que visa contribuir para o tratamento seguro de resíduos, a exemplo de equipamentos de proteção individual, podendo permitir o seu reuso e descarte seguro após a descontaminação instantânea, bem como, para controle da qualidade da água potável.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0048] A presente invenção se refere a um sistema para ozonização de líquidos e uso do mesmo para aplicação comercial e industrial em processos que envolvem a produção de ozônio dissolvido em líquidos em diferentes concentrações, a exemplo para a produção de água ozonizada, preferencialmente aplicado para a descontaminação instantânea de superfícies, para a descontaminação de líquidos através do processo de ozonização, entre outros.

[0049] Assim, mais especificamente, a dita invenção diz respeito a um sistema que se caracteriza por realizar a ozonização de líquidos, compreendido por um reservatório de ozonização (17) dentro do qual ocorre a injeção de ozônio gasoso através de tubo de Venturi (33) e borbulhamento através de pedras de bolha (38), para ozonização de líquido que esteja contido no reservatório (17). É importante destacar que o gás ozônio (O3) é um potente oxidante com efeitos antimicrobianos comprovados, entretanto, apresenta toxicidade às vias respiratórias. Contudo, quando dissolvido em líquidos, a exemplo da água, o ozônio reduz o seu grau de toxicidade e mantém seu efeito sanitizante ou biocida. Dessa forma, destaca-se como atual problema existente no estado da técnica o manuseio e aplicação do ozônio na forma de gás, que deve ser realizado de forma cuidadosa, pois o ozônio é um gás tóxico com propriedades químicas e toxicológicas que podem causar consequências prejudiciais à saúde, podendo inclusive causar diferentes tipos de lesões pulmonares quando inalado. Outro ponto importante de destaque é que atualmente é crescente a necessidade de promover melhorias nos processos de limpeza e desinfecção de superfícies, líquidos, ambientes, bem como, que seja seguro para uso por pessoas, seja no manuseio, aplicação ou uso direto. Apesar do empenho e acesso a tecnologias que atuam no controle de infecções, ao contrário das expectativas, seus riscos crescem a cada dia afetando cotidianamente a vida das pessoas. Essa situação é agravada pelo número crescente de pessoas susceptíveis a infecções. O uso de soluções desinfetantes/biocidas na descontaminação ambiental, de alimentos e de superfícies em geral, é, de certa forma, uma das ações que foram requeridas no combate às infecções por conta do crescente aumento de microrganismos multirresistentes aos tratamentos com antimicrobianos e associados às elevadas taxas de infecções nosocomiais. Além disso, como vantagem apresentada pela dita invenção é a capacidade de realizar de forma rápida e eficiente a dissolução do ozônio em diferentes concentrações em água, preferencialmente em água potável, o que viabiliza o uso de forma segura, já que o ozônio dissolvido em água não apresenta citotoxicidade, e, possui alta biocompatibilidade.

[0050] Outro ponto de destaque é que a dita invenção está inserida no contexto da pandemia causada pelo vírus SARS-CoV-2, que tem afetado inúmeras pessoas em todo o mundo. O controle desta pandemia em tempo real é agora uma grande prioridade da comunidade científica e governos de diferentes partes do mundo. As medidas de precaução durante e após a pandemia despertou o papel da sanitização/desinfecção na contenção da propagação de doenças, tendo em vista o potencial dessas tecnologias para a remoção e inativação de microrganismos. Dessa forma, a invenção aqui desenvolvida tem eficácia comprovada para promover a morte celular de diferentes microrganismos, incluindo vírus da família dos coronavírus, bactérias e fungos de interesse médico, alimentar e social.

[0051] Por fim, para comprovar o mérito da dita invenção proposta, destaca-se que não há no estado da técnica produtos ou sistemas com as mesmas características aqui descritas e reveladas, e que apresentem a mesma concepção, estrutura técnica de engenharia, produção, funcionamento e conceito inventivo, bem como, dispositivos/equipamentos que permitam uma variação na produção e injeção de ozônio gasoso, por meio de tubo de Venturi ou borbulhamento através de pedras de bolha, em meio líquido contido em reservatório. Dessa forma, a invenção aqui apresentada possui caráter diferenciado em relação ao estado da técnica e atende aos requisitos de patenteabilidade, como, novidade, atividade inventiva e aplicação industrial.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0052] A Figura 1 mostra uma vista em perspectiva do dito sistema para ozonização de líquidos, compreendido por um painel de operação (12) e filtros (47) (48) aparentemente visíveis.

[0053] A Figura 2 mostra uma vista em perspectiva do dito sistema para ozonização de líquidos com as aberturas de ventilação traseira (11) e lateral (10) aparentemente visíveis.

[0054] A Figura 3 mostra uma vista em perspectiva do dito sistema para ozonização de líquidos sem as tampas frontal e lateral esquerda e seus componentes internos aparentemente visíveis.

[0055] A Figura 4 mostra uma vista em perspectiva do reservatório de ozonização de líquidos com a saída de líquido ozonizado (21) aparentemente visível.

[0056] A Figura 5 mostra uma vista em perspectiva do reservatório de ozonização de líquidos com a entrada (39) e a saída (40) da serpentina aparentemente visíveis.

[0057] A Figura 6 mostra uma vista superior em corte do reservatório de ozonização de líquidos com os componentes internos do reservatório aparentemente visíveis.

[0058] A Figura 7 mostra uma vista frontal em corte do reservatório de ozonização de líquidos com os componentes internos do reservatório aparentemente visíveis.

[0059] A Figura 8 mostra uma vista lateral direita em corte do reservatório de ozonização de líquidos com os componentes internos do reservatório aparentemente visíveis.

[0060] A Figura 9 mostra uma vista lateral esquerda em corte do reservatório de ozonização de líquidos com os componentes internos do reservatório aparentemente visíveis.

[0061] A Figura 10 mostra uma vista posterior em corte do reservatório de ozonização de líquidos com os componentes internos do reservatório aparentemente visíveis.

[0062] A Figura 11 mostra uma vista em perspectiva do dito sistema para ozonização de líquidos acoplado a uma câmara de desinfecção (50), para demonstrar o seu potencial de uso em conjunto com outras tecnologias, ampliando o seu escopo de uso e funcionalidade.

[0063] A Figura 12 mostra uma representação do manequim fixado em trilho de movimentação para realização dos ensaios experimentais do dito sistema para ozonização de líquidos acoplado a uma câmara de desinfecção, onde em (A) encontra-se o manequim devidamente paramentado e em (B) a demonstração das áreas demarcadas (30 cm2) para a realização do processo de contaminação com os microrganismos teste, sendo lado direito (do corpo) usado para o controle e o lado esquerdo (do corpo) usado para o teste.

[0064] A Figura 13 mostra uma análise de mapa de calor. O gradiente de cor indica as reduções microbianas em Log10, onde em (A) para a faixa de concentração de 0,3 a 0,6 ppm e em (B) para a faixa de concentração de 0,7 a 0,9 ppm.

[0065] A Figura 14 mostra o efeito da água ozonizada sob Equipamentos de Proteção Individual (EPIs) contaminados com diferentes bactérias e leveduras de importância médica, em redução por Log10. Letras minúsculas indicam redução microbiana significativa entre os microrganismos no mesmo EPI. Letras maiúsculas indicam redução microbiana significativa para cada microrganismo entre as duas faixas de concentração.

[0066] A Figura 15 mostra a redução do número de microrganismos viáveis em diferentes EPIs após a exposição a água ozonizada produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos acoplado a uma câmara de desinfecção, onde (A) se refere a redução de UFC (Log10) após exposição a água ozonizada na faixa de concentração de 0,3 a 0,6 ppm e (B) se refere a redução de UFC (Log10) após exposição a água ozonizada na faixa de concentração de 0,7 a 0,9 ppm.

[0067] A Figura 16 mostra uma análise de mapa de calor. O gradiente de cor indica as reduções microbianas em taxa de morte, onde em (A) para a faixa de concentração de 0,3 a 0,6 ppm e em (B) para a faixa de concentração de 0,7 a 0,9 ppm.

[0068] A Figura 17 mostra o efeito da água ozonizada produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos acoplado a uma câmara de desinfecção sob EPIs contaminados com diferentes bactérias e leveduras de importância médica, em redução por taxa de morte. Letras minúsculas indicam morte microbiana significativa entre os microrganismos no mesmo EPI. Letras maiúsculas indicam morte microbiana significativa para cada microrganismo entre as duas faixas de concentração.

[0069] A Figura 18 mostra a ação da água ozonizada sob os microrganismos C. albicans, E. coli, e S. aureus que tratados ou não com água ozonizada a 0,8 ppm. C. albicans (A, B, C), E. coli (D, E, F) e S. aureus (G, H, I), sendo A, D e G células normais (não expostas ao tratamento). C. albicans e E. coli apresentaram deformidade celular (Dc). C. albicans apresentou formação de vesículas na superfície celular, as quais são indicadas por setas (C). Células lisadas e resíduos celulares/debris (Db) também foram identificados nas células expostas (B, E, F, H e I), e foram adicionadas setas nas imagens de E. coli e S. aureus para destacar outras Db nas lâminas.

[0070] A Figura 19 mostra o comportamento das células de Hfib sobre a exposição à água ozonizada. As diferentes concentrações de água ozonizada são apresentadas na figura. C- representa as células que foram expostas apenas ao meio. 10% de Triton-X foi utilizado como controle positivo (morte das células). ***representa um p < 0,0001.

[0071] A Figura 20 mostra a viabilidade de embriões tratados após exposição a água ozonizada na faixa de concentração de 0,3 a 0,5 ppm, onde CN: controle negativo; D1: 0,04 ppm; D2: 0,004 ppm; D3: 0,0004 ppm (os valores são aproximados com +/-0,01, +/-0,001, +/-0,0001 de desvio, respectivamente).

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0072] A presente invenção diz respeito a um sistema de ozonização de líquidos, obtido através da injeção de ozônio gasoso em substâncias líquidas. A invenção, pode ser utilizada por todo e qualquer setor que se deseja ozonizar líquidos para uso na desinfecção de superfícies ou do próprio líquido a ser ozonizado, sendo preferencial sua aplicação na ozonização de água para uso em câmeras ou túneis de desinfecção de superfícies, e dessa forma, evitar a propagação de microrganismos.

[0073] Torna-se importante destacar que a exposição a agentes infecciosos contribui significativamente para os grandes problemas de saúde existentes no mundo, incluindo a pandemia atual da COVID-19 provocada pela disseminação do vírus SARS-CoV-2. Nesse contexto, devido à alta recorrência dessas infecções, não só a busca por abordagens terapêuticas é de fundamental importância, mas também o desenvolvimento de novas tecnologias para evitar a disseminação desses patógenos são de grande interesse, como por exemplo, o dito sistema que permite a desinfecção instantânea de ambientes, produtos, superfícies e líquidos. Dessa forma, o desenvolvimento do dito sistema se constitui como uma importante ferramenta para reduzir a disseminação de patógenos em diferentes ambientes, como vírus, fungos e bactérias, proporcionando uma maior segurança ao ambiente, com consequente proteção da coletividade.

[0074] Com base nesse contexto, a proposta da presente invenção é revelar com detalhes o desenvolvimento de um sistema para uso na descontaminação instantânea a partir da ozonização de líquidos em concentração adequada para atuar como agente biocida, para a descontaminação de líquidos através do próprio processo de ozonização, entre outros, bem como, demonstrar sua eficácia na redução da carga microbiana em superfícies através do acoplamento em uma câmara para aspersão do liquido ozonizado em concentração definida, nesse caso, a água ozonizada. Dessa forma, na presente invenção também são apresentados os resultados dos ensaios de eficácia do dito sistema revelado e reivindicado frente a inativação de diferentes microrganismos utilizando água ozonizada nas faixas de concentração de 0,3 a 0,6 ppm e 0,7 a 0,9 ppm. Além disso, trazer como avaliação adicional uma análise de citotoxicidade e avaliação da eficácia in vitro deste agente em modelo de Gamacoronavírus, gênero pertencente à família dos coronavírus, a fim de simular o possível efeito sob o SARS-CoV-2.

[0075] Torna-se importante destacar que o processo proporcionado pela invenção para o desenvolvimento do sistema, bem como, o dito sistema, possui baixo custo e é de fácil operação, sendo, portanto, uma grande facilidade sua aplicação industrial e fácil comercialização.

[0076] Ressalta-se que o sistema aqui desenvolvido pode compensar as desvantagens comumente observadas nos atuais sistemas desenvolvidos para ozonização de líquidos e sua aplicação segura/eficaz para desinfecção/esterilização de diferentes produtos, bem como, versatilidade de uso e acoplamento em outros dispositivos e equipamentos. Dessa forma, neste documento são reveladas as características do dito sistema obtido, bem como, as partes que o compõe. Dentro do contexto apresentado e para que o sistema desenvolvido e seu uso, objetos de proteção desse pedido de patente, possam ser compreendidos e avaliados de forma mais clara e objetiva, sua descrição detalhada será feita a seguir.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0077] A presente invenção revela um sistema para ozonização de líquidos e usos do mesmo, que promove a desinfecção de superfícies e/ou do próprio líquido a ser ozonizado e foi desenvolvido para resolver um grande problema do estado da técnica relacionado a atual e crescente necessidade de promover melhorias nos processos de limpeza e desinfecção de superfícies, líquidos, ambientes, bem como, que seja seguro para uso por pessoas, seja no manuseio, aplicação ou uso direto. Ressalta-se ainda como vantagem apresentada pela dita invenção a capacidade de realizar de forma rápida e eficiente a dissolução do ozônio em diferentes concentrações em água, preferencialmente água potável, o qual não apresenta citotoxicidade e possui alta biocompatibilidade.

[0078] As Figuras 1, 2 e 3 revelam um sistema para ozonização de líquidos com capacidade de gerar líquido ozonizado em concentração na faixa entre 0,01 e 10 ppm, compreendendo uma estrutura composta por perfis metálicos (7 e 8), chapas removíveis metálicas ou poliméricas (1, 2, 3, 4, 5 e 6) e pés (9), painel de controle (12), quadro elétrico (13), e em sua parte interna, concentrador de oxigênio (14), gerador de ozônio (15), unidade condensadora (16) e reservatório de ozonização (17). Além disso, fixado em sua chapa lateral (3), por meio de suportes (49), estão os filtros de polipropileno (47) e carvão ativado (48) preferencialmente, de 9” e utilizados quando o líquido a ser ozonizado for a água, têm a função de reter partículas suspensas contidas na água e reduzir o cloro existente.

[0079] As dimensões totais do sistema de ozonização de líquidos devem ser compatíveis com os componentes presentes em sua parte interna preferencialmente, com altura na faixa entre 90 e 120 cm, largura na faixa entre 70 e 90 cm e comprimento na faixa entre 130 e 150 cm.

[0080] O painel de controle (12) preferencialmente, contém botão liga/desliga e lâmpadas de indicação de funcionamento.

[0081] O quadro elétrico (13) preferencialmente, de metal com altura na faixa entre 30 e 50 cm, largura na faixa entre 20 e 40 cm e profundidade na faixa entre 15 e 25 cm, tem a função de acomodar todo sistema de proteção elétrica preferencialmente por disjuntores e contatores com correntes na faixa entre 10 e 32 A e tensão entre 100 e 400 VAC e unidade de controle preferencialmente, placa de circuito eletrônico (Arduino) ou controlador lógico programável (CLP).

[0082] O concentrador de oxigênio (14) é responsável por produzir oxigênio puro, na faixa de 85 a 98%, a partir do ar atmosférico, preferencialmente, qualquer concentrador de oxigênio comercial na tensão 220 VAC com vazão mínima de 1 L/min.

[0083] O gerador de ozônio (15) é responsável por gerar ozônio gasoso preferencialmente qualquer gerador de ozônio comercial com capacidade na faixa entre 10 e 20 g/h, na tensão 220 VAC com vazão mínima de 1 L/min.

[0084] A unidade condensadora (16) faz parte do sistema de refrigeração do sistema de ozonização, sendo responsável por rejeitar o calor gás refrigerante e comprimi-lo para ser enviado ao evaporador (41) preferencialmente, qualquer unidade condensadora comercial com capacidade de refrigeração na faixa entre 2500 e 5000 kcal/h para 0 °C de temperatura de evaporação na tensão 220 VAC.

[0085] No reservatório de ozonização (17) é onde ocorre todo o processo de ozonização, resfriamento e alimentação de líquido a ser ozonizado. O reservatório (17) é o responsável pela fixação dos demais componentes do sistema de ozonização e armazenamento do líquido a ser ozonizado preferencialmente, fabricado em aço inox 304/316, contendo isolamento térmico em manta de poliuretano, diâmetro interno na faixa entre 19 e 25 cm, altura na faixa entre 80 e 110 cm e espessura na faixa entre 0,2 e 1,0 cm.

[0086] As chapas (2, 3 e 6) possuem, preferencialmente, aberturas (10 e 11) para ventilação e saídas de ar do gerador de ozônio (15) e unidade condensadora (16).

[0087] Para o perfeito funcionamento da presente invenção se faz necessária a disponibilização de rede elétrica preferencialmente, monofásica na tensão 220 VAC e líquido que se pretende ozonizar, sendo necessário injetar o líquido na entrada (46), quando este for preferencialmente água potável, ou na linha (28) de entrada de líquido no reservatório de ozonização (17), antes da válvula solenoide (35).

[0088] Caso a necessidade de ozonização do líquido não esteja associada a uma outra tecnologia acoplada ao dito sistema de ozonização, sendo um processo de ozonização por batelada, se faz necessário o bloqueio da saída do fluido ozonizado (21) e do retorno do fluido ozonizado (22). Nesse caso, o líquido a ser ozonizado pode ser introduzido no reservatório de ozonização (17) retirando a tampa (18).

[0089] No reservatório de ozonização (17) em suas partes interna e externa, conforme ilustradas nas Figuras 4 a 10, são fixados alguns componentes essenciais para o processo de ozonização de líquidos. A seguir são apresentados esses componentes com suas principais características e funcionalidades.

[0090] As bases de fixação (19) do reservatório de ozonização (17).

[0091] A válvula elétrica de passagem plena (31) preferencialmente, em inox 304/316 ou PVC com diâmetro na faixa entre 3/4 e 1”, normalmente aberta e tensão de alimentação 220 VAC é responsável por permitir ou não o fluxo de líquido na linha (25) retornando líquido ozonizado para dentro do reservatório (17).

[0092] A Junção Y (32) preferencialmente, em PVC com diâmetro na faixa entre 3/4 e 1” é responsável por reduzir a perda de carga na saída do líquido da linha de retorno (23) permitindo o retorno do líquido ozonizado para o reservatório (17).

[0093] O tubo de Venturi (33) preferencialmente, em PVC com conexões em diâmetro na faixa entre 1/2 e 1” é responsável pela injeção de ozônio gasoso no líquido a ser ozonizado.

[0094] A válvula solenoide (35) preferencialmente, em PVC ou Polipropileno com diâmetro na faixa entre 1/2 e 1”, normalmente fechada e tensão da bobina de 220 VAC é responsável por permitir ou não a entrada de líquido no reservatório (17).

[0095] O filtro (36) preferencialmente, de 5” e carvão ativado como elemento filtrante, tem a função de quebrar as moléculas de ozônio gerando oxigênio.

[0096] As saídas (37) preferencialmente, fabricadas em tubo de inox 304/316 com diâmetro na faixa entre 1/4 e 3/8”, tem a função de conectar a saída do gerador de ozônio (15) às pedras de bolhas (38) localizadas na parte interna do reservatório (17) para injeção de ozônio por meio de borbulhamento.

[0097] O evaporador (41) preferencialmente, do tipo serpentina fabricado em tubo de inox 304/316 com diâmetro do tubo na faixa entre 1/4 e 3/8”, diâmetro interno da serpentina na faixa entre 75 e 90 mm e número de voltas variando entre 15 e 20 tem a função de trocar calor entre o gás refrigerante e o líquido contido no reservatório de ozonização (17) mantendo sua temperatura dentro dos limites ajustados pelo usuário preferencialmente, na faixa entre 4 e 6 °C.

[0098] A bomba (42) preferencialmente, do tipo palito e submersa com diâmetro na faixa entre 60 e 80 mm, altura na faixa entre 600 e 900 mm, potência entre 1/3 e 3/4 cv na tensão 220 VAC tem a função de transporte do líquido a ser ozonizado por todo o sistema de ozonização e equipamento que esteja acoplado na saída (21) e retorno (22).

[0099] Os sensores de nível superior (44) e inferior (45) preferencialmente de material PVC e funcionamento vertical, são responsáveis pelo monitoramento do nível de líquido dentro do reservatório de ozonização (17), sendo o sensor de nível inferior (45) acoplado diretamente no suporte (30) e o sensor de nível superior (44) acoplado ao suporte (30) por intermédio do suporte (43). Ambos os suportes são preferencialmente de material PVC. O suporte (30) permite a passagem dos cabos elétricos dos sensores de nível superior (44) e inferior (45) para fora do reservatório de ozonização (17).

[00100] Todas as linhas de transporte de líquido são de tubos e conexões, preferencialmente em material PVC com diâmetro na faixa entre ½ e 1”, onde nas linhas de transporte de líquido (20, 23, 24 e 25) é transportado o líquido ozonizado e na linha (28) passa o líquido a ser ozonizado. A linha (26), é destinada à drenagem do reservatório de ozonização (17), quando se desejar realizar limpeza, manutenção ou retirada total do fluido ozonizado, sendo necessária abertura manual da válvula (27), preferencialmente tipo esfera em material PVC e a linha (29) é destinada à saída de ozônio gasoso, não solubilizado no líquido, onde o gás de ozônio passa pelo filtro (36) e se transforma em oxigênio.

[00101] A saída do concentrador de oxigênio (14), é conectada à entrada do gerador de ozônio (15), sendo possível variar sua produção de ozônio a partir do ajuste de vazão do concentrador de oxigênio (15). O ozônio gasoso é injetado no líquido contido no reservatório de ozonização (17) por meio do orifício (34) do tubo de Venturi (33) que é acoplado à saída do gerador de ozônio (15), quando há fluxo de líquido entre as linhas (20, 24 e 25), sendo o fluxo gerado através da bomba (42). Não havendo fluxo de líquido nas linhas (20, 24 e 25), a injeção ocorre pelo sistema de borbulhamento, onde a saída do gerador de ozônio (15) é também acoplada nas entradas (37), forçando a saída do ozônio gasoso pelas pedras de bolha (38) gerando bolhas de ozônio no fundo do reservatório de ozonização (17) e assim ozonizando o líquido por borbulhamento.

[00102] O sistema de refrigeração é composto por uma unidade condensadora (16) acoplada a um evaporador (41) por meio da ligação entre os dutos de entrada e saída da unidade condensadora (16) à entrada (39) e saída (40) do evaporador (41), sendo esses dutos compostos por tubos de cobre isolados termicamente com material isolante, válvula de expansão e orifício. A função desse sistema é de resfriar e manter a temperatura do líquido contido no reservatório de ozonização (17) nos limites de temperatura ajustada pelo usuário.

[00103] A entrada (39) do evaporador (41) é conectada a saída da unidade condensadora (16) passando, preferencialmente, por uma válvula de expansão e a saída (40) do evaporador (41) é conectada a entrada da unidade condensadora (16).

[00104] A saída (21) e a entrada (22) têm a função de acoplamento da unidade de ozonização com outro equipamento que se deseja utilizar para produção e consumo de líquido ozonizado. Preferencialmente, utilizado para alimentação e retorno de água ozonizada em câmaras, cabines, túneis ou outros equipamentos de desinfecção.

[00105] A linha (24) tem a função de permitir a recirculação do líquido passando pelo tubo de Venturi (33), permitindo a injeção do ozônio gasoso no líquido através do orifício (34).

[00106] A junção Y (32) reduz a perda de carga na linha de retorno (23) permitindo que haja fluxo do líquido nas linhas (23) e (24) simultaneamente. A necessidade de haver recirculação do líquido ozonizado no equipamento acoplado ao sistema de ozonização é preferencial, quando a unidade de ozonização é acoplada a uma câmara, cabine, túnel ou outro equipamento de desinfecção, permitindo que haja sempre água ozonizada disponível para uso na saída dos bicos aspersores quando solicitada pelo usuário.

[00107] A válvula elétrica de passagem plena (31) é preferencialmente utilizada quando a unidade de ozonização é acoplada a uma câmara, cabine, túnel ou outro equipamento de desinfecção. Sua função é de bloquear o fluxo de líquido, aumentando a pressão interna, das linhas de transporte (20, 23 e 24), permitindo que haja aspersão do líquido, nesse caso água ozonizada, dentro da câmara, cabine, túnel ou outro equipamento de desinfecção. Em qualquer outra aplicação que não se faz necessário o bloqueio do fluxo nesse sentido, pode-se descartar o uso da válvula elétrica de passagem plena (31).

[00108] Para melhor entendimento, o processo de ozonização é detalhado neste parágrafo, com referências às Figuras 3, 7 e 8. Inicialmente, o reservatório de ozonização (17) estará vazio, sendo este estado, identificado pelo sensor de nível inferior (45) não podendo, o processo de ozonização ser iniciado, obviamente, por não haver líquido a ser ozonizado. Nesse momento, uma vez energizado o sistema de ozonização, o sensor de nível superior (44) enviará um sinal elétrico para o sistema de controle contido no quadro elétrico (13), que por sua vez, envia um sinal elétrico atuando a válvula solenoide (35) permitindo a passagem o líquido, injetado pela entrada (46), passando pelos filtros (47) e (48) no caso de água preferencialmente potável, ou na linha (28), para dentro do reservatório de ozonização (17). Após o nível do líquido atingir altura necessária para atuar o sensor de nível inferior (45), o mesmo enviará um sinal elétrico ao sistema de controle, sendo acionadas, a unidade condensadora (16) e a bomba (42). Após atingir altura do sensor de nível superior (44), a válvula solenoide (35) é fechada, impedindo a passagem do líquido para o reservatório de ozonização (17). Nesse momento, a unidade condensadora (16) e bomba (42) estão em funcionamento, resfriando o líquido até a temperatura ajustada pelo usuário e recirculando o líquido dentro do reservatório de ozonização (17), pelas linhas de transporte do líquido (20, 23, 24 e 25) e pelo equipamento que esteja acoplado ao sistema de ozonização por meio da saída (21) e retorno (22). Uma vez atingida a temperatura ajustada, o concentrador de oxigênio (14) e o gerador de ozônio (15) são acionados e nesse momento se inicia a ozonização do líquido através o orifício (34) do tudo de Venturi (33 Quando o líquido é consumido pelo equipamento acoplado ao sistema de ozonização, a válvula elétrica de passagem plena (31) é acionada impedindo o fluxo de líquido pela linha (25) pressurizando as linhas (23 e 24). Nesse momento, a injeção de ozônio gasoso pelo tubo de Venturi (33) é parada, sendo a injeção de ozônio realizada através das pedras de bolha (38) por meio de borbulhamento no fundo do reservatório (17). Este ciclo é mantido até que seja desligado o sistema de ozonização.

Exemplo 1 – Aplicação do sistema para ozonização de líquidos e teste de eficácia de água ozonizada em câmara para descontaminação instantânea de superfícies e análise da atividade antimicrobiana da água ozonizada através da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)

[00109] Foram realizados testes de eficácia para avaliar o potencial uso do dito sistema para ozonização de líquidos acoplado em câmara de desinfecção (Figura 11), para descontaminação de superfícies, bem como o potencial biocida da substância ozonizada, nesse caso, a água. A tecnologia é composta pelo dito sistema para ozonização de líquidos e uma câmara de desinfecção (50). A câmara foi desenvolvida de forma modular, possui abertura para entrada de saída de pessoas, 12 bicos nebulizadores para aspersão de água ozonizada produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos.

[00110] Os ensaios de desinfecção foram feitos para avaliação do potencial do dito sistema para ozonização de líquidos frente aos microrganismos teste Staphylococcus aureus ATCC 6538, Staphylococcus epidermidis ATCC 12228, Enterococcus faecalis ATCC 29212, Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Serratia marcescens ATCC 13880, Citrobacter freundii ATCC 43864, Proteus mirabilis ATCC 29906, Candida albicans ATCC 18804 e Candida parapsilosis ATCC 22019.

[00111] O processo de desinfecção ocorreu por aspersão do agente biocida produzido pelo dito sistema para ozonização de líquidos (água ozonizada com concentração nas faixas de 0,3 a 0,6 ppm e de 0,7 a 0,9 ppm) acoplado na câmara utilizando um manequim devidamente paramentado com os seguintes equipamentos de proteção individual (EPIs): capacete, óculos, máscara N95, camisa 100% algodão e botina de segurança. Um sistema de movimentação permitiu a passagem do manequim pela câmara de forma automática, bem como, realizar um giro de 360°, durante 30 segundos de exposição. Uma área previamente demarcada de 30 cm² foi utilizada para a contaminação dos EPI’s, sendo o lado direito utilizado para o controle (sem exposição ao agente biocida por aspersão) e o lado esquerdo utilizado para cada microrganismo teste (Figura 12). Os resultados foram analisados em relação ao fator de redução em escala logarítmica e percentual de morte, através da contagem de unidades formadoras de colônias (UFC).

[00112] A análise de mapa de calor da redução logarítmica revelou que, para contaminação dos EPIs utilizando um inoculo padrão da 0,5 na escala McFarland, o sistema foi capaz de reduzir em até 5 Log10 a contagem de bactérias viáveis e reduzir em até 3 Log10 a contagem de leveduras após exposição a faixa de 0.3-0.6 ppm de água ozonizada (Figura 13A). No entanto, uma maior redução do crescimento em Log10 foi observado para a maioria das bactérias e leveduras, com 2-5 Log10 frente aos EPIs expostos à água ozonizada produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos em uma faixa de concentração de ozônio de 0,7-0,9 ppm (Figura 13B).

[00113] De acordo com a análise de variância, a redução microbiana foi significativamente diferente entre os microrganismos para cada EPI contaminado (Figura 14). Quando comparada a atividade biocida entre os microrganismos em cada EPI testado, observou-se que E. faecalis foi mais sensível frente a ação da água ozonizada no EPI capacete. Neste mesmo EPI, E. coli, P. aeruginosa e C. freundii sofreram reduções de crescimento significativas na menor faixa de concentração de água ozonizada testada. No EPI luva, S. epidermidis foi o mais sensível na faixa de concentração de 0.3-0.6 ppm de ozônio presente na água ozonizada produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos, enquanto que na faixa de concentração de ozônio superior E. coli, P. mirabilis, S. marscences e C. parapsilosis foram mais acometidos pela ação água ozonizada produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos. A água ozonizada produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos foi eficaz na redução microbiana de P. mirabilis no EPI máscara quando comparadas as duas faixas de concentrações. Porém, observou-se uma atividade biocida mais significativa na menor faixa de concentração para S. marscences e C. albicans. Também foi observado que a redução microbiana foi eficiente em ambas concentrações de água ozonizada produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos para S. epidermidis. Uma atividade biocida similar entre os microrganismos foi encontrada no EPI camisa. Foi observada apenas atividade biocida reduzida para S. aureus quando comparado com todos os microrganismos. A água ozonizada produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos foi mais eficaz na faixa de 0,3-0,6 ppm de ozônio contra S. marscences. No EPI sapato, uma atividade biocida significativa (0.7-0.9 ppm) foi observada frente ao isolado bacteriano P. mirabilis.

[00114] Ao simular a passagem do manequim na câmara de desinfecção acoplada ao dito sistema para ozonização de líquidos, demonstrou-se que a aspersão da água ozonizada produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos durante 30 segundos foi capaz de reduzir de forma significativa (p < 0.05) o número de microrganismos viáveis nos EPIs (Figura 15). A redução das UFC (Log10) foi significativa em todos os EPIs expostos a água ozonizada na faixa de concentração de 0,3-0,6 ppm de ozônio. Uma vez que o aumento da concentração da água ozonizada produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos tem uma implicação direta na atividade biocida, a redução número de microrganismos viáveis foi mais significativa (p < 0.0006) após exposição à água contendo 0,7-0,9 ppm de ozônio produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos.

[00115] Na exposição dos EPIs contaminados à água ozonizada produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos na concentração de ozônio de 0,3-0,6 ppm, prevaleceu uma taxa de morte microbiana superior a 60% entre os EPIs (Figura 16A). O aumento da taxa de morte microbiana em diferentes EPIs foi proporcional ao aumento da concentração de ozônio na água produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos (Figura 16B). Diante disso, observou-se que na faixa de concentração de ozônio de 0,7-0,9 ppm a taxa de morte foi superior a 80% na maioria dos EPIs contaminados, com uma elevada quantidade de EPIs apresentando 100% de morte microbiana.

[00116] Quando comparadas as duas faixas de concentração testadas (Figura 17), observou-se que a água ozonizada produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos foi eficaz na morte de E. faecalis e P. aeruginosa na concentração de ozônio de 0,3-0,6 ppm, enquanto que para E. coli, P. mirabilis e C. freundii a faixa de concentração de ozônio de 0,7-0,9 ppm foi mais efetiva na morte bacteriana. De modo geral, a água ozonizada produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos foi eficaz em ambas concentrações frente aos microrganismos presentes no EPI óculos, exceto E. faecalis que foi o microrganismo menos sensível nas duas faixas de concentração testadas. Uma menor eficácia (0,3-0,6 ppm) foi observada para S. aureus, E. faecalis e P. mirabilis no EPI máscara. Entretanto, a maior atividade biocida estava na faixa de concentração ozônio superior (0,7-0,9 ppm), com taxa de mortalidade significativa para S. aureus e P. mirabilis. Resultado semelhante foi visto no EPI camisa, com taxas de morte elevadas em ambas concentrações de ozônio testadas e menor mortalidade apenas para S. aureus e E. faecalis. No EPI bota, E. coli e C. freundii foram mais resistentes a ação da água ozonizada produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos, enquanto que a atividade biocida da água ozonizada (0,7-0,9 ppm) produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos prevaleceu frente a S. marcescens.

[00117] O dito sistema de ozonização de líquidos, através da ozonização da água e aspersão apresentou uma eficácia significativa para a descontaminação dos EPIs contaminados após uma exposição de 30 segundos, seguido por uma coleta após dois minutos. Os ensaios microbiológicos aqui apresentados confirmaram o efeito biocida da água ozonizada produzida pelo dito sistema para ozonização de líquidos em concentrações nas faixas de 0,3 a 0,6 ppm e 0,7 a 0,9, com taxas de mortalidade e redução microbiana (Log10) significativas na maior faixa de concentração testada. O efeito microbicida foi observado tanto em bactérias Gram-negativas como Gram-positivas, bem como em levedura, o que demonstra a viabilidade das concentrações testadas, bem como aplicação do dito sistema para ozonização de líquidos como um sistema de desinfecção.

[00118] A Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foi usada para inferir possíveis mecanismos da capacidade biocida da água ozonizada. Neste caso, para representar bactérias com paredes celulares e morfologias distintas, uma bactéria Gram-positiva (S. aureus) e uma bactéria Gramnegativa (E. coli) foram incluídas aleatoriamente nesta verificação, bem como uma levedura (C. albicans). A turbidez da cultura em solução salina foi ajustada para obter inóculos comparáveis aos da solução padrão de McFarland 2. As amostras em triplicadas das células foram centrifugadas a 4000 g, por 20 min, a temperatura ambiente. Os pellets foram então ressuspensos em 100 µL de solução salina e expostos a 400 µL de água ozonizada contendo 0,8 ppm de ozônio. Após um minuto de exposição, um neutralizador (tampão NaP pH 7, 20 mM mais tiossulfato de sódio, 5 g/L) foi usado. Um controle sem exposição à água ozonizada também foi utilizado e passou pelas mesmas etapas e diluições dos testes.

[00119] Após outra centrifugação, os pellets foram lavados com solução salina e centrifugados novamente. Para visualizações no MEV, os microrganismos foram fixados sequencialmente em dois fixadores: (i) glutaraldeído 2,5% em tampão cacodilato de sódio 0,1 M, pH 7,4, por 1-2 h, seguido por três lavagens com o mesmo tampão; (ii) tetróxido de ósmio 1% em cacodilato de sódio 0,1 M por 1 h em temperatura ambiente, e lavado três vezes com água destilada. Após a fixação, foram desidratados em concentrações crescentes de etanol (de 30%, 50%, 70, 90% e álcool absoluto) e secos em ponto crítico em máquina de secagem com CO2 líquido como meio de transição. As amostras foram então examinadas pelo microscópio eletrônico de varredura JEOL, JSM-6390LV.

[00120] A Figura 18 mostra que, após a exposição à água ozonizada contendo 0,8 ppm de ozônio, foram observadas alterações morfológicas e estruturais. Para C. albicans, enquanto as células não expostas não exibiram nenhum dano ou modificação estrutural (Figura 18A), a exposição a água ozonizada levou a uma grave ruptura da parede celular, bem como à alta presença de detritos celulares (Figura 18B). Além disso, foi observada a formação de vesículas na superfície celular de C. albicans (Figura 18C, setas), indicando um aumento na permeabilidade da membrana plasmática. No caso de E. coli, comparando o controle (Figura 18D) com a bactéria exposta, constatou-se severa deformação celular (Figura 18E), lise da parede celular e presença de debris celulares (Figura 18F, setas). Da mesma forma, S. aureus sofreu os mesmos danos (Figuras 18G a 18I). Essas descobertas indicam que o ozônio, mesmo dissolvido em água, não apenas induziu danos diretamente nas paredes celulares e nas membranas plasmáticas, mas também provavelmente interferiu na osmolaridade das células.

Exemplo 2 – Ensaio de citotoxidade

[00121] Um ensaio de citotoxicidade foi realizado a afim de se investigar se a água ozonizada, como agente biocida/sanitizante, acarretaria na geração de danos celulares. A linhagem celular Hfib (fibroblasto de orelha humana) foi usada para os ensaios de citotoxicidade. As células foram cultivadas em meio RPMI 1640 (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) suplementado com 10% de soro fetal bovino (FBS; GIBCO) e 50 µg/mL de gentamicina (Life, Carlsbad, CA) a 37 °C e 5% de CO2. De forma a confirmar que a linha celular estava isenta de micoplasma, foi utilizado um kit para detecção deste microrganismo patogénico utilizando o (Mycoplasma Stain Kit, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO).

[00122] As células foram colocadas em placas de 96 poços a 5 × 104 células/mL e incubadas por 24 horas a 37 °C e 5% de CO2. Em seguida, os meios foram removidos e as linhagens celulares foram expostas a água ozonizada (0,4 ppm, 0,6 ppm e 0,8 ppm) por 1 minuto. Após essa incubação, a água ozonizada foi retirada dos poços, os quais foram lavados duas vezes com solução salina. Em seguida, foram adicionados aos poços 20 microlitros de meio mais 10% AlamarBlue (Thermo Fisher Scientific, Carlsbad, CA, EUA). A incubação ocorreu durante 4 horas a 37 °C e a medição da absorbância foi realizada a λ = 570 nm e λ = 600 nm.

[00123] A porcentagem de viabilidade celular foi calculada considerando a absorbância das células controle (sem exposição ao ozônio) como 100%. Culturas de células contendo 10% de Triton X-100 foram utilizadas como controle positivo. Os dados foram então plotados usando GraphPad Prism (San Diego, Califórnia, EUA, www.graphpad.com). O mesmo software foi usado para análises estatísticas. O teste de Kolmogorov ‐ Smirnov foi usado para verificar a distribuição dos dados. Considerando a distribuição não paramétrica, utilizou-se o teste de Kruskal-Wallis com o pós-teste de Dunn para avaliar as diferenças estatísticas entre as diversas exposições.

[00124] A Figura 19 mostra que as linhagens celulares de mamíferos expostas a qualquer concentração de água ozonizada eram tão viáveis quanto as células não expostas (controle), não apresentando degradação das membranas celulares ou liberação de conteúdo intracelular quando visualizadas em microscópio óptico invertido. Além disso, as células expostas apresentaram 100% de viabilidade celular em quase todas as concentrações testadas, com exceção de 0,6 ppm em que uma das réplicas atingiu 98,02% de viabilidade. Por outro lado, o controle positivo (Triton-X) afetou fortemente a viabilidade celular, levando à morte completa das células de forma significativa. Esses resultados significam que a exposição de 1 minuto à água ozonizada, para esta linhagem celular, não apresenta efeito citototóxico. Além disso, a partir deste dado, é possível creditar a segurança deste agente biocida em relação a seu contato com a pele.

Exemplo 3 – Avaliação da capacidade virucida de água ozonizada contra Gamacoronavirus

[00125] Foram realizados testes para avaliar o potencial virucida de água ozonizada produzida, nas faixas de concentração de ozônio de 0,3 a 0,5 ppm e 0,6 a 0,8 ppm, considerando-se parâmetros técnicos previamente definidos. Os ensaios conduzidos foram teste toxicológico visual e teste de inativação viral.

[00126] O teste de toxicológico foi realizado previamente a fim de avaliar se diferentes concentrações de ozônio seriam tóxicas em embriões de galinha SPF (specific pathogen free), modelo a ser utilizado na análise de inativação viral. Foi feita a ozonização da água e uma alíquota de 10 mL de água ozonizada na faixa concentração de 0,3 a 0,5 ppm passou por diluições seriadas e as concentrações de aproximadamente 0,04, 0,004 e 0,0004 ppm foram avaliadas em embriões de 12 dias de incubação. As concentrações testadas foram baseadas nas concentrações avaliadas para inativar o vírus e as diluições usadas no tratamento. Cinco dias após inoculação, a viabilidade dos grupos tratados foi similar ao controle negativo o que sugere que a concentração de ozônio testada não leve a mortalidade embrionária e o embrião assim, é um bom modelo (Figura 20).

[00127] Para o teste de inativação viral, os embriões foram incubados com um Gamacoronavírus, vírus envelopado causador da bronquite infecciosa em galinhas, por 10 dias, no líquido alantoide em várias diluições. Foram utilizadas as concentrações de ozônio nas faixas de concentração de 0,3 a 0,5 ppm e 0,6 a 0,8 ppm. O vírus foi tratado separadamente nas duas faixas de concentração de ozônio por um tempo de 1 minuto. Após esse tempo, tanto a alíquota do vírus não tratado (controle positivo) quanto alíquotas dos vírus tratados passaram por diluições seriadas para realização da titulação em embriões de aves SPF. Após 24 horas, a mortalidade inespecífica foi retirada e a ovoscopia realizada diariamente para embriodiagnóstico até 7 dias após inoculação, quando todos os embriões foram avaliados. O controle negativo não apresentou nenhuma mortalidade ou lesão sugestiva da infecção viral. Enquanto que, para os vírus tratados, foi alcançado um percentual de redução viral de 99,9% para a faixa de concentração de 0,3 a 0,5 ppm; e de 99% para a faixa de concentração de 0,6 a 0,8 ppm. A alta taxa de mortalidade alcançada ressalta a possibilidade de aplicação da água ozonizada para a inativação de vírus envelopados, a exemplo do SARS-CoV-2.

[00128] Após revelada com detalhes toda a invenção, mais especificamente o dito sistema para ozonização de líquidos e testes que revelam e exemplificam a concretização da invenção e eficácia do líquido ozonizado (água), bem como as vantagens apresentadas pela mesma, deve, entretanto, mais uma vez ficar claro, que a invenção não está limitada à concretização revelada, pois aqueles com habilidades na técnica irão imediatamente perceber que alterações e substituições podem ser feitas dentro deste conceito inventivo aqui descrito. Desta forma, não pode de forma alguma ser considerada como limitante da invenção, a qual está limitada ao escopo das reivindicações que seguem.

Claims (22)

1. Sistema para ozonização de líquidos, CARACTERIZADO por compreender uma estrutura de perfis metálicos (7 e 8), chapas removíveis metálicas ou poliméricas (1, 2, 3, 4, 5 e 6) e pés (9), painel de controle (12), quadro elétrico (13), e na parte interna, concentrador de oxigênio (14), gerador de ozônio (15), unidade condensadora (16) e reservatório de ozonização (17) e, fixado na chapa lateral (3), por meio de suportes (49), estão os filtros de polipropileno (47) e carvão ativado (48), preferencialmente, de 9” e utilizados quando o líquido a ser ozonizado for água.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelas dimensões totais do sistema de ozonização de líquidos ser compatíveis com os componentes presentes em sua parte interna preferencialmente, com altura na faixa entre 90 e 120 cm, largura na faixa entre 70 e 90 cm e comprimento na faixa entre 130 e 150 cm.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo painel de controle (12) conter botão liga/desliga e lâmpadas de indicação de funcionamento, o quadro elétrico (13) ser de metal com altura na faixa entre 30 e 50 cm, largura na faixa entre 20 e 40 cm e profundidade na faixa entre 15 e 25 cm.
4. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o concentrador de oxigênio (14) produz oxigênio puro, na faixa de 85 a 98%, a partir do ar atmosférico, preferencialmente, sendo um concentrador de oxigênio comercial na tensão 220 VAC com vazão mínima de 1 L/min.
5. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO por o gerador de ozônio (15) ser um gerador de ozônio comercial com capacidade na faixa entre 10 e 20 g/h, na tensão 220 VAC com vazão mínima de 1 L/min.
6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pela unidade condensadora (16) constituir o sistema de refrigeração do sistema de ozonização e ser, preferencialmente, uma unidade condensadora comercial com capacidade de refrigeração na faixa entre 2500 e 5000 kcal/h para 0 °C de temperatura de evaporação na tensão 220 VAC.
7. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo reservatório de ozonização (17) compreender a fixação dos demais componentes do sistema de ozonização e armazenamento do líquido a ser ozonizado, fabricado em aço inox 304/316, contendo isolamento térmico em manta de poliuretano, diâmetro interno na faixa entre 19 e 25 cm, altura na faixa entre 80 e 110 cm e espessura na faixa entre 0,2 e 1,0 cm.
8. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelas chapas (2, 3 e 6) possuírem aberturas (10 e 11), saídas de ar do gerador de ozônio (15) e unidade condensadora (16).
9. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pela ozonização do líquido ser realizado por injeção do líquido na entrada (46), quando este for, preferencialmente, água potável, ou na linha (28) de entrada de líquido no reservatório de ozonização (17), antes da válvula solenoide (35).
10. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a ozonização por batelada, quando bloqueia a saída do fluido ozonizado (21) e o retorno do fluido ozonizado (22), introduz o líquido a ser ozonizado no reservatório de ozonização (17) com a retirada da tampa (18).
11. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, CARACTERIZADO pelo reservatório de ozonização (17) em suas partes interna e externa, compreender a válvula elétrica de passagem plena (31), preferencialmente, em inox 304/316 ou PVC com diâmetro na faixa entre 3/4 e 1”, normalmente aberta e tensão de alimentação 220 VAC, a Junção Y (32), preferencialmente, em PVC com diâmetro na faixa entre 3/4 e 1”, o tubo de Venturi (33), preferencialmente, em PVC com conexões em diâmetro na faixa entre 1/2 e 1”, a válvula solenoide (35) preferencialmente, em PVC ou Polipropileno com diâmetro na faixa entre 1/2 e 1”, o filtro (36), preferencialmente, de 5” e carvão ativado como elemento filtrante, as saídas (37), preferencialmente, fabricadas em tubo de inox 304/316 com diâmetro na faixa entre 1/4 e 3/8”, evaporador (41), preferencialmente, do tipo serpentina fabricado em tubo de inox 304/316 com diâmetro do tubo na faixa entre 1/4 e 3/8”, diâmetro interno da serpentina na faixa entre 75 e 90 mm e número de voltas variando entre 15 e 20 dentro dos limites ajustados pelo usuário, preferencialmente, na faixa entre 4 e 6 °C, bomba (42), preferencialmente, do tipo palito e submersa com diâmetro na faixa entre 60 e 80 mm, altura na faixa entre 600 e 900 mm, potência entre 1/3 e 3/4 cv na tensão 220 VAC, sensores de nível superior (44) e inferior (45), preferencialmente, de material PVC efuncionamento vertical, sendo o sensor de nível inferior (45) acoplado diretamente no suporte (30) e o sensor de nível superior (44) acoplado ao suporte (30) por intermédio do suporte (43), e, ambos os suportes são, preferencialmente, de material PVC.
12. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelas linhas de transporte de líquido serem de tubos e conexões, preferencialmente, em material PVC com diâmetro na faixa entre 1/2 e 1”, onde nas linhas de transporte de líquido (20, 23, 24 e 25) é transportado o líquido ozonizado e na linha (28) passa o líquido a ser ozonizado e a linha (26) é destinada à drenagem do reservatório de ozonização (17) pela abertura manual da válvula (27), preferencialmente, tipo esfera em material PVC e a linha (29) é para a saída de ozônio gasoso, não solubilizado no líquido, onde o gás de ozônio passa pelo filtro (36) e se transforma em oxigênio.
13. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, CARACTERIZADO pela saída do concentrador de oxigênio (14), ser conectada à entrada do gerador de ozônio (15), sendo possível variar sua produção de ozônio a partir do ajuste de vazão do concentrador de oxigênio (15) e o ozônio gasoso ser injetado no líquido contido no reservatório de ozonização (17) por meio do orifício (34) do tubo de Venturi (33) que é acoplado à saída do gerador de ozônio (15), quando há fluxo de líquido entre as linhas (20, 24 e 25), sendo o fluxo gerado através da bomba (42), e, na ausência de fluxo de líquido nas linhas (20, 24 e 25), a injeção ocorre pelo sistema de borbulhamento, onde a saída do gerador de ozônio (15) é também acoplada nas entradas (37), forçando a saída do ozônio gasoso pelas pedras de bolha (38) gerando bolhas de ozônio no fundo do reservatório de ozonização (17) e assim ozonizando o líquido por borbulhamento.
14. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, CARACTERIZADO pelo sistema de refrigeração compreender uma unidade condensadora (16) acoplada a um evaporador (41) por meio da ligação entre os dutos de entrada e saída da unidade condensadora (16) à entrada (39) e saída (40) do evaporador (41), sendo esses dutos compostos por tubos de cobre isolados termicamente com material isolante, válvula de expansão e orifício.
15. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, CARACTERIZADO pela entrada (39) do evaporador (41) ser conectada a saída da unidade condensadora (16) passando, preferencialmente, por uma válvula de expansão e a saída (40) do evaporador (41) ser conectada a entrada da unidade condensadora (16), e, à saída (21) e a entrada (22) acopla-se a unidade de ozonização à outro equipamento para produção e consumo de líquido ozonizado ou para alimentação e retorno de água ozonizada em câmaras, cabines, túneis ou outros equipamentos de desinfecção.
16. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, CARACTERIZADO pela linha (24) recircular o líquido passando pelo tubo de Venturi (33), para injetar o ozônio gasoso no líquido através do orifício (34), a junção Y (32) reduz a perda de carga na linha de retorno (23) para que haja fluxo do líquido nas linhas (23) e (24) simultaneamente e a válvula elétrica de passagem plena (31) é utilizada quando a unidade de ozonização é acoplada a uma câmara, cabine, túnel ou outro equipamento de desinfecção.
17. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, CARACTERIZADO por gerar líquido ozonizado em concentração na faixa entre 0,01 e 10 ppm.
18. Uso do sistema, conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 17, CARACTERIZADO por ser para a ozonização de líquidos, de forma individual, preferencialmente, para a produção de líquidos ozonizados para a descontaminação de superfícies, bem como, acoplado a sistemas de desinfecção por aspersão da substância líquida para descontaminação e seus usos.
19. Uso, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato do líquido ser água e ser para a higienização e lavagem das mãos, descontaminação de alimentos, objetos inanimados e superfícies como vestimentas, equipamentos de proteção individual, materiais/objetos antes do descarte ou para reuso e outros.
20. Uso, de acordo com a reivindicação 18 ou 19, CARACTERIZADO por ser para a aplicação na ozonização de líquidos para desinfecção do próprio líquido a ser ozonizado.
21. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 18 a 20, CARACTERIZADO por ser para realizar processos de descontaminação de superfícies e/ou esterilização de líquidos em indústria de equipamentos/dispositivos médicos, indústrias de alimentos, unidades de saúde e hospitais, e ainda, em uma variedade de instalações industriais/comerciais, como, escolas, laboratórios, escritórios, instalações esportivas, entre outros.
22. Uso do sistema, conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 17, CARACTERIZADO por ser para realizar a dissolução do ozônio em diferentes concentrações em água, preferencialmente, água potável

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