BR112012026132B1 - Lubrificante de compressor de classe alimentícia - Google Patents

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Abstract

lubrificante de compressor de classe alimentícia. a invenção refere-se a um lubrificante para classe alimentícia aperfeiçoado de utilidade como óleo hidráulico, óleo de circulação, óleo de gotejamento, óleo de propósito geral, óleo de base lubrificante, óleo para cabos, óleo para correntes, óleo para engrenagens, e óleo para compressores adequado para equipamento usado na indústria de serviços alimentícios. especificamente, ela refere-se a uma composição que compreende pelo menos um fluido à base de polialfa olefinas, pelo menos um fluido de base de poliéster de classe alimentícia e pelo menos um aditivo de desempenho de classe alimentícia.

Description

(54) Título: LUBRIFICANTE DE COMPRESSOR DE CLASSE ALIMENTÍCIA (51) Int.CI.: C10M 169/04 (30) Prioridade Unionista: 12/04/2010 US 61/323,024 (73) Titular(es): THE LUBRIZOL CORPORATION (72) Inventor(es): BRYAN W. DOLE; JASWEEN JAGTIJ; MICHAEL G. FOSTER; KENNETH C. LILJE
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LUBRIFICANTE OE COMPRESSOR DE CLASSE ALIMENTÍCIA
Antecedentes da Invenção
O equipamento usado na indústria de processamento de alimentos varia por segmento com os segmentos principais compreendendo carnes e aves, bebidas, salgadinhos, vegetais e laticínios. Muito embora o equipamento seja variável de segmento para segmento, as partes móveis tais como mancais, engrenagens, e mecanismos de deslizamento são semelhantes e muitas vezes requerem lubrificação. Os lubrificantes a maior parte das vezes usados incluem óleos hidráulicos, de refrigeração, de compressores e de transmissão, da mesma forma que graxas para uso geral. Estes óleos da indústria alimentícia devem atender a padrões mais rigorosos do que outros lubrificantes industriais.
Devido à importância de assegurar ,., e manter garantias e padrões de qualidade para os( produtos alimentícios, a indústria de alimentos deve respeitar as normas e regulamentações estabelecidas pelo United States Department of Agriculture (USDA). O Food Safety inspection Service (PSIS) do USDA é responsável por todos os programas que envolvem a inspeção, classificação e padronização de carne, aves, ovos, laticínios, frutas e vegetais. Estes Programas são obrigatórios, e é necessária a inspeção dos compostos não alimentícios utilizados em instalações inspecionadas pelo governo federal.
O FSIS é detentor de uma lista oficial .de compostos autorizados para o uso nas instalações inspecionadas pelo governo federal. . A lista oficial (vide página 11-1, List of Proprietary Substances e Non-food Compounds, Miscellaneous Publication Number 1419 (1989) by the Food Safety e Inspection Service, United States Department of Agriculture) estabelece que lubrificantes e outras substâncias que são suscetíveis de contacto eventual
2/26 com alimentos são considerados como aditivos indiretos de alimentos de acordo com as regulamentações do USDA. Por essa razão, estes lubrificantes, classificados seja como H1 ou 1-1-2, precisam ser aprovados pelo USDA antes de serem usados nas instalações de processamento de alimentos. A classificação mais rigorosa, H-l, é para os lubrificantes aprovados para o contacto eventual com alimentos. A classificação H-2, é para usos onde não há possibilidade de contacto com os alimentos, assegura que nenhum veneno ou substância cancerígena conhecida é usada no lubrificante. Uma concretização da presente invenção refere-se a um óleo lubrificante aprovado por H-l. Os termos óleo aprovado por H-l e classe alimentícia serão usados indistintamente para o propósito do presente pedido.
Muito embora o USDA não esteja mais aprovando novos ingredientes e composições, a classificação H-I ainda é reconhecida pela indústria mundial de alimentos. O NSF está atualmente listando e aprovando a classificação de grau alimentar.
Adicionalmente ao cumprimento dos requisitos de segurança estabelecidos pelos órgãos reguladores do governo federa, o produto deve ser um lubrificante efetivo. Os óleos lubrificantes para as instalações de processamento de alimentos deverão lubrificar partes de,máquinas, resistirem à mudança de viscosidade, resistir à oxidação, promover proteção contra oxidação e corrosão, proporcionar proteção contra desgaste, impedir a formação de espuma e resistir à formação de lodo enquanto em serviço. O produto também deverá ter desempenho efetivo sob vários regimes de lubrificação variáveis desde regimes de película hidrodinâmica espessa até regimes de limite de película fina.
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As características de oxidação, térmicas, e de estabilidade hidrolítica de um óleo de lubrificação ajudam a prever quão efetivamente um óleo manterá as suas propriedades de lubrificação com o tempo e resistirá à formação de lama. Os óleos de hidrocarbonetos são particularmente oxidados quando contactados com oxigênio sob temperaturas elevadas durante períodos de tempo prolongados. O processo de oxidação produz corpos ácidos dentro do óleo de lubrificação. Estes corpos ácidos são corrosivos para os metais muitas vezes presentes no equipamento de processamento de alimentos, e, quando em contacto com o óleo e com ar, são catalisadores de oxidação efetiva que aumentam ainda mais a taxa de oxidação. Os produtos de oxidação contribuem para a formação de lamas que podem entupir válvulas, filtros, bloquear filtros e resultar em desarranjo total das características de viscosidade do lubrificante. Sob algumas circunstâncias, a formação de lama pode resultar em obturação, perda completa do fluxo do sistema de óleo, e falha ou danos para o maquinário.
As características da estabilidade térmica e hidrolítica do óleo de lubrificação refletem-se principalmente na estabilidade das propriedades do óleo de base de lubrificação e do pacote de aditivos de óleo. Os critérios de estabilidade monitoram a formação de lama, mudança de viscosidade, alteração de acidez, e as tendências de corrosão do óleo. A estabilidade hidrolítica avalia estas características na presença de água. Características de estabilidade inferior resultam em óleo de lubrificação que perde as propriedades de lubrificação com o passar do tempo e precipita a formação de lama.
Muito embora tais lubrificantes tenham sido projetados para serem não tóxicos como um contaminante de
4/26 fonte alimentícia, as suas propriedades de lubrificação são muitas vezes menos efetivas em comparação com os lubrificantes convencionais, por exemplo, lubrificantes que são dotados de ingredientes não aprovados para contacto com alimentos. A indústria de lubrificação conseguiu, em certo grau, superar este Problema por meio da inclusão de aditivos especiais nas composições de lubrificantes. Por exemplo, a inclusão de aditivos de desempenho tem sido usada para aumentar as propriedades antidesgaste, inibição de oxidação, inibição de ferrugem e corrosão, passivação de metais, pressão extrema, modificação de fricção, inibição de espuma, e lubricidade. Essas químicas encontram-se descritas nas seguintes patentes: patente U.S. N°. 5.538.654 (Lawate, et al.); patente U.S. N°. 4.062.785 (Nibert); patente U.S. N°. 4.828.727 (McAldrich); patente U.S. N°. 5.338.471 e patente U.S. N°. 5.413.725 (Lai).
Um inconveniente para os lubrificantes da classe alimentícia descritos nas patentes expostas anteriormente refere-se à resistência à oxidação, características de ponto de escoamento, capacidade de formulação limitada para abrangência de viscosidade, e. proteção de viscosidade limitada. Os lubrificantes muitas vezes são dotados de características de reologia deficientes quando submetidos a calor e esforço: mecânico prolongados.
Por essa razão, permanece uma necessidade quanto a um lubrificante de classe alimentar que exiba excelente estabilidade hidrolítica, resistência à corrosão, e antidesgaste, com aperfeiçoamentos substanciais na resistência à oxidação, ponto de escoamento, , índice de viscosidade, capacidade de formulação de abrangência de viscosidade, e estabilidade de viscosidade quando submetido a esforços térmicos e mecânicos.
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Sumário da Invenção
E invenção refere-se a um lubrificante de classe alimentícia aperfeiçoado de utilidade como um óleo hidráulico, óleo de circulação, óleo de Pingadeira, óleo de uso geral, óleo de base de graxa, óleo de cabos, óleo de correntes, óleo de eixos, óleo de transmissão, e óleo de compressor para equipamento na indústria de serviços de alimentos. Especificamente, ela refere-se a uma composição que . compreende pelo menos um fluido base de póliolefina, pelo menos um fluido base de poliéster de classe alimentícia, e pelo menos um aditivo de desempenho de classe alimentícia.
A invenção proporciona composições que contêm mais do que 5 por cento, em peso, de um fluido base de éster de poliol. A invenção proporciona composições em que o componente (c) compreende (i) um ou mais antioxidantes de classe alimentícia e/ ou (ii) um ou mais agentes de passivação de metal da classe alimentícia, em que os agentes de passivação de metal podem compreender, um ou mais agentes de desativação de metal de classe alimentícia e/ou um ou mais inibidores de corrosão de classe alimentícia. A invenção também proporciona composições que contêm mais do que 5 por cento, em peso, de um fluido base de éster de poliol e em que o componente (c) compreende a combinação de (i) um ou mais antioxidantes de classe alimentícia e (ii) um ou mais agentes de desativação de metal de classe alimentícia e (iii) um ou mais inibidores de corrosão de classe alimentícia.
A invenção proporciona ainda composições que também contêm pelo menos um óleo de classe alimentícia que compreende pelo menos um dos seguintes componentes: um éster sintético, um óleo de petróleo branco, e um óleo de petróleo fortemente tratado com hidrogênio.
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A invenção também proporciona um método para preparar uma composição lubrificante de classe alimentícia que compreende as etapas de: a) proporcionar pelo menos um fluido base de polialfa olefina; b) proporcionar pelo menos um fluido base de éster de poliol; c) proporcionar pelo menos um aditivo de desempenho; e, d) misturar os componentes para formar a composição.
A invenção também proporciona um método para lubrificar um dispositivo mecânico da indústria alimentícia, em que o método compreende as etapas de lubrificar o dispositivo com uma composição que compreende:
(a) pelo menos um fluido base de polialfa olefina; (b) pelo menos um fluido base de éster de poliol; e (c) pelo menos um aditivo de desempenho.
Lubrificantes de classe alimentícia aperfeiçoados através da combinação de polialfa olefinas e ésteres de poliol classe alimentícia H-l, com particularidade quando os lubrificantes aperfeiçoados também contêm uma combinação de um ou mais antioxidantes da classe alimentícia e um ou mais agentes de desativação de metal da classe alimentícia. As composições podem proporcionar resistência · à oxidação aumentada, características de ponto de escoamento, e viscosidades e são com particularidade de utilidade como óleo hidráulico, óleo de circulação, óleo de Gotejamento, óleo de propósito geral, óleo de base de graxa, óleo de cabos, óleo de correntes, óleo de eixo e fusos, óleo de transmissões, e óleo de compressor para equipamento na indústria de serviços alimentícios.
Descrição Detalhada da Invenção
Vários aspectos e concretizações da invenção serão descritos adiante a título de ilustração não limitativa.
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Por classe alimentícia entende-se uma composição ou lubrificante que atende aos critérios estabelecidos pela United States Food e Drug Administration para aditivos de alimentos e/ou lubrificantes com contacto eventual com alimentos, por exemplo, tal como estabelecido em 21 C.F.R. 178.3570 (2007), cujo conteúdo fica incorporado neste contexto por referência, e/ou que atendem aos critérios para conseguir uma classificação Hl a partir da NSF International ou uma classificação equivalente ou classificação a partir de um órgão de estabelecimento de padrões correspondente.
Fluido base de Polialfa Ólefina
The lubrificante de classe alimentícia composições da presente invenção compreende pelo menos um polialfa olefina. Os polialfa olefinas são preparados por meio da combinação de duas ou mais moléculas de alfa olefinas em um oligômero, ou polímero de curta extensão de cadeia. As PAO são todas as estruturas de hidrocarbonetos, e não contêm enxofre, fósforo, ou metais. Uma vez que elas são isentas de cera, elas são isentas de pontos de baixo escoamento, usualmente abaixo de -40°C. As .classes >de viscosidade variam entre 2 até 100 cSt sob 100°C/ e índices de viscosidade para todos, mas as classes mais baixas excederam 140. As PAO são dotadas de boa estabilidade térmica, mas elas requerem aditivos antioxidantes adequados para resistir à oxidação. É comum para a indústria que as PAO tenham capacidade limitada para dissolver alguns aditivos e tenham tendência para contrair ou encolher vedações, descobriu-se que os dois problemas são superados por meio da formulação com um fluido base de éster de poliol e também utilizando-se um antioxidante de classe alimentícia e/ou agente de desativação de metal) de classe alimentícia.
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Todas as PAO de diferentes classes de viscosidade mencionadas anteriormente estão incluídas nesta invenção e são sancionadas pelo FDA sob 21 CFR 178.3570 USDA H-l. Os lubrificantes com Contacto Eventual com Alimentos (não excedem extração de 10 ppm no alimento). Sob estas sanções, a mistura de fluidos de base de éster de poliol de classe alimentícia dentro da fórmula limitará o uso das PAO, proporcionando um produto ainda mais seguro através de diluição. Outras polialfa olefinas de utilidade estão descritas na patente U.S. N°. 6.534.454 incluída neste contexto por referência.
Exemplos de PAO que são adequadas incluem aqueles sob uma viscosidade sob 100°C que varia desde 1 até 100 cSt. Os exemplos que são adequados incluem PAO2, PAO4, PAO6, PAO8, PAO10, PAO4 0, PAOIOO, e as suas misturas. De acordo com algumas concretizações a PAO da presente invenção inclui PAO4, PAO6, PAO8, PAO9, PAO10, ou as suas misturas. Estas designações referem-se de uma maneira geral à PAO com viscosidades específicas sob 100°C, por exemplo, a PAO2 é uma PAO que tem uma viscosidade cinemática de 2 cSt sob 100°C.
De acordo com algumas concretizações as PAO usadas nas composições da presente invenção são' dotadas de um número de peso molecular médio de cerca de 425 até cerca de 2500.
O fluido base de polialfa olefina encontra-se presente na composição em uma faixa que varia entre cerca de 1% até cerca de 90% ou a partir de cerca de 30% ou 40% até cerca de 70% ou 60%. De acordo com algumas concretizações a polialfa olefina encontra-se presente na composição em uma faixa que varia entre cerca de 1% até 98,99%, 94,99% ou 88,99%. De acordo com algumas concretizações a polialfa olefina encontra-se presente na
9/26 composição em uma faixa que varia desde 1% até 98,5%, 94,5% ou 89,5%
Fluído de Base de Poliéster
As composições de lubrificante de classe alimentícia da presente invenção compreendem pelo menos um fluido base de éster de poliol. Os ésteres de poliol (POE) são preparados pela combinação de um poliol com um ácido carboxílico. De acordo com algumas concretizações o fluido base de éster de poliol é compreendido por um produto de reação de pelo menos um álcool polihídrico de neopentila e pelo menos um ácido mono carboxílico. O fluido base de POE da presente invenção deve ser de classe alimentícia para ser adequado. Não obstante, incluído nesta invenção encontra-se o uso dos fluidos de base de POE que são atualmente considerados de classe alimentícia da mesma forma que outros fluidos de base de POE que ainda não foram determinados como sendo de classe alimentícia, mas que poderão ser no futuro. Em outras palavras, o uso de fluidos de base de POE que recebem a designação de classe alimentícia H-l, em alguma hora no futuro também é considerado de acordo com a presente invenção.
As propriedades destes fluidos de base,; de POE,: tais como viscosidade, comportamento de viscosidade temperatura, resistência à oxidação, perda por evaporação, estabilidade hidrolítica, e ponto de inflamação podem ser modificadas por meio da seleção do poliol e ácidos mono carboxílicos usados para preparar o fluido e/ou pelo processo de manufatura empregado. Aquele versado na técnica poderá fazer essas modificações conforme desejadas, na dependência do uso final do produto.
10/26 trimetiloletano, tripentaeritritol,
Os polióis polihídricos de neopentila que são adequados para o uso na preparação dos fluidos de base de POE não são excessivamente limitados. Os polióis polihídricos de neopentila podem ter qualquer número adequado de grupos hidroxila. Pode ser preferido que os polióis polihídricos de neopentila sejam dotados de cerca de 2 ou 4 até cerca de 12 ou 8 grupos hidroxila. Os polióis comercialmente disponíveis deste tipo são, por exemplo, glicol de neopentila, trimetilolpropano, pentaeritritol, dipentaeritritol, e tatrapentaeritritol. Os polióis preferidos podem ser dipentaeritritol, monopentaeritritol e trimetilolpropano ou as suas combinações, muito embora possam ser utilizados o tripentaeritritol e tetrapentaeritritol.
O álcool polihídrico de neopentila selecionado é levado a reagir com pelo menos um ácido mono carboxílico. Pode ser combinado mais do que um; pode ser desejável que pelo menos dois, três, quatro, ou cinco ácidos mono carboxílicos sejam usados. Cada um ácido mono carboxílico pode ser dotado de uma estrutura diferente da(s) outra(s), diferindo seja no tipo e/ou número de constituintes químicos que constituem a estrutura ou na disposição dos constituintes em relação uns aos outros cadeias ramificadas contra cadeias normais).
mono carboxílico(s) podem ser de cadeia normal (linear) ou de cadeia ramificada (ou qualquer combinação destas). Pode ser preferido que o(s) ácido(s) mono carboxílico(s) (de cadeia normal ou ramificada) contenham cerca de.2 até cerca de 20 átomos de carbono, cerca de 5 até cerca de 12 átomos de carbono, ou cerca de 5 até cerca de 10 átomos de carbono. De acordo com algumas circunstâncias, podem ser preferidos ácidos carboxílicos lineares de cadeia mais (por exemplo, O(s) ácido(s)
11/26 ramificada para composição final, curta porque a estabilidade térmica pode diminuir quando o comprimento da cadeia de carbono aumenta.
Exemplos de ácidos mono carboxílicos lineares que podem ser usados incluem ácido pentanóico, ácido decanóico, 5 ácido hexanóico, ácido heptanóico, ácido octanóico e ácido nonanóico. Também podem ser usados os ácidos mono carboxílicos de cadeia ramificada, seja isoladamente ou em combinação com os ácidos mono carboxílicos sejam lineares ou de cadeia normal. Por exemplo, pode-se aumentar a 10 quantidade dos ácidos mono carboxílicos de cadeia modificar (elevar) a viscosidade da Os ácidos mono carboxílicos de cadeia ramificada que podem ser adequados incluem, sem limitação, ácido 2-etilexanóico e ácido 3,5,5-trimetilexanóico (ácido 15 isononanóico).
De acordo com uma concretização, o óleo de base é preparado a partir da reação de pelo menos um álcool polihídrico de neopentila que inclui dipentaeritritol e pelo menos um ácido mono carboxílico que é compreendido por 20 ácido pentanóico, ácido heptanóico, ácido 3,5,5-trimetil hexaóico e/ou qualquer combinação destes.
De acordo com algumas concretizações o fluido base POE inclui ésteres de neopentil glicol, glicerol, trimetilol propano, pentaeritritol, dipentaeritritol, 25 tripentaeritritol, ou as suas combinações levadas a reagir com ácidos carboxílicos representados por meio da fórmula compreendido por um radical de saturado, de cadeia normal ou ramificada que contém desde 4 até 10 átomos de carbono.
Os fluidos de base de POE usados nas composições da presente invenção devem ser de classe alimentícia. Os fluidos de base de POE disponíveis comercialmente incluem
HOCÍOJR1, em que R1 é hidrocarboneto cíclico,
LEXOLUBE
TM
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FG-68 HX1, FG-I00 HX1, FG-220 HX1 e FG-350 HX1, Priolube™ 3970, todos eles disponíveis a partir da Inolex™ e Croda™.
O fluido base de éster de poliol encontra-se presente na composição em uma faixa que varia entre cerca de 1% até cerca de 90% ou a partir de cerca de 30% ou 40% até cerca de 70% ou 60%. De acordo com algumas concretizações o éster de poliol da classe alimentícia encontra-se presente na composição na faixa que varia entre cerca de 1%, 5%, 7% ou 10% até cerca de 98,99%. De acordo com algumas concretizações o éster de poliol da classe alimentícia encontra-se presente na composição em uma faixa variável a partir de 1% 5%, 7% ou 10% até cerca de 98,5%.
De acordo com algumas concretizações as composições descritas neste contexto contêm uma quantidade mínima de fluido base de éster de poliol. Estas quantidades mínimas podem ser pelo menos 1%, e de acordo com algumas concretizações pelo menos 5%, 7% ou mesmo 10%. De acordo com algumas concretizações as composições descritas neste contexto contêm uma quantidade mínima de fluido base de. polialfa olefina. Esta quantidade mínima pode ser pelo menos 1%, e de acordo com algumas concretizações1 pelo menos 5%, 10%, 15% .ou até mesmo 50%.
Os Aditivos de Desempenho da Classe Alimentícia
As composições de lubrificante da classe alimentícia da presente invenção compreendem pelo menos um aditivo de desempenho de classe alimentícia. Os aditivos de desempenho de classe alimentícia são aditivos que têm aprovação de H-l como requerido pelo United States Department of Agriculture (Departamento de Agricultura dos Estados Unidos) e/ou são seguros para o contacto com alimentos. Compreende-se que, na maior parte dos casos, a designação de H-l em última análise se relaciona com uma
13/26 classificação comparável em países fora dos Estados Unidos,
De acordo com algumas concretizações as composições da . presente invenção incluem um antioxidante. De acordo com algumas concretizações as composições da presente invenção incluem um agente de passivação de metal, em que o agente de passivação de metal pode incluir um inibidor de corrosão e/ou um agente de desativação de metal. De acordo com algumas concretizações as composições da presente invenção incluem um agente de inibição de corrosão. Ainda de acordo com outras concretizações as composições da presente invenção incluem uma combinação de um agente de desativação de metal e um inibidor de corrosão. Ainda de acordo com outras concretizações, as composições da presente invenção incluem uma combinação de um antioxidante, um agente de desativação de metal e um inibidor de corrosão. Em qualquer uma destas concretizações as composições podem incluir ainda um ou mais aditivos de desempenho adicionais.
Os antioxidantes que são adequados para o uso na presente invenção não são muito limitados. Não obstante, de acordo com, algumas concretizações, , o antioxidante deve ser de classe alimentícia e não deve ser usada em uma quantidade que venha a impedir o aditivo e/ou a composição resultante de ser classificada como da classe alimentícia.
Antioxidantes aprovados pelo FDA da classe alimentícia que são adequados incluem o hidroxitolueno butilado (BHT), hidroxianisol butilado (BHA), fenil-anaftilamina (PANA), difenilamina octilada/. butilada, antioxidantes fenólicos de alto peso molecular, antioxidante bis-fenólico retardado, di-alfa-tocoferol, fenol butílico di-terciário. Outros antioxidantes de utilidade encontram-se descritos na patente U.S. N°. 6.534.454 incluída neste contexto por referência.
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De acordo com algumas concretizações, o antioxidante da classe alimentícia inclui um ou mais de:
(i) Hexametileno bis(3,5-di-terc-butil-4-hidroxi hidrocinamato), número de registro CAS 35074-77-2, disponível comercialmente a partir da Ciba Specialty Chemical Company;
(ii) N-fenilbenzenamina, produtos de reação com
2,4,4- trimetilpenteno, número de registro CAS 68411-46-1, disponível comercialmente a partir da Ciba Specialty Chemical Company;
(iii) Fenil-a-e/ou fenil-b-naftilamina, por exemplo, N-fenil-ar-(1,1,3,3 -tetrametilbutil)-1naftalenoamina, disponível comercialmehte a partir da Ciba Specialty Chemical Company;
(iv) Tetraquis [metileno(3,5-di-tercbutil-4-hidroxi hidrocinamato)] metano, número de registro CAS 6683-19-8;
(v) Tiodietilenobis (3,5-di-tefc-butil-4hidroxi hidrocinamato), número de registro CAS 41484-35-9, que também é listado como tiodi etilenobis (3,5-di-tercbutil-4-hidroxi-hidro-cinamato) em 21 C.F.R. § 178.3570;
(vi) , Hidroxitolueno butilado (BHT);
(vii) Hidroxianisol butilado (BHA), (viii) Bis(4-(1,1,3,3-tetrametil butil)fenil)amina, disponível comercialmente a partir da Ciba Specialty Chemical Company; e (ix) Ácido benzeno propanóico, éster de 3,5bis(1,1-dimetiletil)-4-hidroxi-, tiodi-2,lretanodiil, disponível comercialmente a partir da Ciba Specialty Chemical Company.
Os antioxidantes podem estar presentes na composição a partir de 0,01% até 6,0% ou a partir de 0,02%, 0,03%, 0.05%, 0,1% até 6%, 4%, 2%, 1% ou mesmo 0,5%. O
15/26 aditivo pode estar presente na composição sob 1%, 0,5%, ou menos. Estas várias faixas são aplicadas tipicamente a todos os antioxidantes presentes na composição global. Não obstante, de acordo com algumas concretizações, estas faixas também podem ser aplicadas aos antioxidantes individuais, na medida em que sejam levadas em consideração as limitações da classe alimentícia.
Os agentes de passivação de metal que são adequados para o uso na presente invenção não são não são demasiadamente limitados e podem incluir tanto agentes de desativação de metais, quanto inibidores de corrosão. Não obstante, de acordo com algumas concretizações, os aditivos devem ser da classe alimentícia e não devem ser usados em uma quantidade que possa impedir o aditivo e/ou a composição resultante de ser classificada como da classe alimentícia.
Agentes de desativação de metais adequados incluem triazóis ou triazóis substituídos. Por exemplo, toliltriazol ou tolu triazol pode ser utilizado ha presente invenção. Exemplos adequados de um agente de desativação de metal da classe alimentícia incluem um ou mais de:
(i) Um ou mais tolu-triazóis, por exemplo, Ν,Ν-Bis(2-etilexil)-ar-metil-lH-benzo tri azol-1metanamina, número de registro CAS 94270-86-70, vendido comercialmente pela Ciba-Geigy sob o nome comercial Irgamet 39;
(ii) Um ou mais ácidos. graxos derivados de fontes de origem animal e/ou vegetal, e/ou as formas hidrogenadas desses ácidos graxos, por exemplo, Neo-FatTm que se encontra disponível comercialmente a partir da Akzo Novel Chemicals, Ltd..
Inibidores de corrosão da classe alimentícia que são adequados incluem um ou mais de:
16/26 (i) N-Metil-N-(l-oxo-9octadecenil)glicina, número de registro CAS 110-25-8;
(ii) Mono- e diisooctil ésteres, ácido fosfórico, levados a reagir com terc-alquila e aminas primárias (C12-C14), número de registro CAS 68187-67-7;
(iii) Ácido dodecanóico;
(iv) Fosforotionato de trifenila, número de registro CAS 597-82-0; e (v) Mono- e diexil ésteres, ácido fosfórico, compostos com tetrametil nonil aminas e alquilaminas Cll-14.
De acordo com uma concretização, o agente de passivação de metal é compreendido de um aditivo de corrosão e um. agente de desativação .de metal, em que o inibidor de corrosão e o agente de desativação de metal são de classe alimentícia e estão de acordo com as regulamentações do FDA. Um aditivo de utilidade é compreendido pelo derivado N-acila de sarcosina, tal como um derivado N-acila de sarcosina. Um exemplo é compreendido por N-metil-N-(l-oxo-9-octadecenil) glicina. Este derivado encontra-se disponível comercialmente a partir da Ciba-Geigy sob o nome comercial SARKOSYL:™ O. Outro aditivo é compreendido por uma imidazolina ' tal como Amine Or disponível comercialmente a partir da Ciba-Geigy.
Os agentes de passivação de metais podem estar presentes na composição a partir 0,01% até 6,0% ou a partir de 0,02%, 0,03%, 0,05%, 0,1% até 6%, .4%, 2%, 1% ou mesmo 0,5%. O aditivo pode estar presente na composição sob 0,05% ou menos. Estas várias faixas são aplicadas tipicamente a todos os aditivos de passivação de metais presentes na composição total. Não obstante, de.· acordo com algumas concretizações estas faixas também podem ser aplicadas aos inibidores de corrosão individuais e/ou
17/26 agentes de desativação de metais, na medida em que as limitações de classe alimentícia sejam levadas em consideração. As faixas expostas anteriormente também podem ser aplicadas ao total combinado de todos os inibidores de corrosão, agentes de desativação de metais e antioxidantes presentes na composição total.
As composições descritas neste contexto também podem incluir um ou mais aditivos de desempenho adicionais. Os aditivos que são adequados incluem inibidores antidesgaste, inibidores de ferrugem/corrosão e/ou agentes desativadores de (outros que não aqueles descritos anteriormente), agentes depressores de ponto de escoamento, agentes de aperfeiçoamento de viscosidade, agentes de aderência, aditivos de pressão extrema (EP), modificadores de fricção, inibidores de espuma, emulsionadores, e desemulsionadores.
Para prevenir o desgaste na superfície de metal, a presente invenção utiliza um inibidor anti-desgaste /aditivo de EP e modificador de fricção. Ao inibidores anti-desgaste, aditivos de EP, e modificadores de fricção encontram-se disponíveis na prateleira a partir de uma variedade de fornecedores e fabricantes. Alguns destes aditivos podem desempenhar mais do que uma tarefa e qualquer um pode ser utilizado na presente invenção, na medida em que eles sejam da classe alimentícia. Um produto de classe alimentícia que pode proporcionar anti-desgaste, EP, fricção reduzida e inibição de corrosão é o sal aminico de fósforo, tal como Irgalube 34 9, que se encontra disponível comercialmente a partir da Ciba-Geigy. Outro agente anti-desgaste/inibidor de EP /modificador de fricção de classe alimentícia é compreendido por um composto de fósforo tal como fosfotionato de trifenila (TPPT), que se encontra disponível comercialmente a partir da Ciba-Geigy
18/26 sob o nome comercial Irgalube TPPT. Os inibidores antidesgaste, EP, e modificadores de fricção são tipicamente cerca de 0,1% até cerca de 4% da composição e podem ser usados separadamente ou em combinação.
De acordo com algumas concretizações a composição inclui ainda um aditivo a partir do grupo que compreende: incluindo agentes de modificação de viscosidade que incluem, sendo que não se fica limitado aos mesmos, acetato de vinil etileno, polibutenos, poliisobutilenos, polimetacrilatos, copolimeros de olefinas, ésteres de copolímeros de anidrido maléico estireno, copolímeros de estireno-dieno hidrogenados, poliisopreno. radial hidrogenado, poliestireno alquilado, sílicas fumadas, e ésteres complexos; e promotores de adesividade de classe alimentícia, tais como borracha natural solubilizada em óleos da classe alimentícia.
A adição de um agente de modificação de viscosidade, agente de espessamento, e/ou promotor de adesividade da classe alimentícia proporciona adesividade e aperfeiçoa a viscosidade e o índice de viscosidade do lubrificante. Algumas Aplicações e condições -ambientais podem requerer uma película de superfície pegajosa adicional que Proteja o equipamento contra a corrosão e o desgaste. Nesta concretização, o agente de modificação de viscosidade, agente de espessamento/promotor de adesividade tem cerca de 1 até cerca de 20 por cento, em peso, do lubrificante. Não obstante, o agente de modificação de viscosidade, agente de espessamento/promotor de adesividade pode ser cerca de 0,5 até cerca de 30 por cento, em peso. Um exemplo de um material de classe alimentícia que pode ser usado nesta invenção é compreendido por Functional V584, um modificador de viscosidade/promotor de adesividade de Borracha Natural, que se encontra disponível a partir da
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Functional Products, Inc., Macedonia, Ohio. Outro exemplo é compreendido por um éster complexo CG 5000 que também é um produto multifuncional, agente viscosidade, depressor de ponto modificador de fricção
Philadelphia, Pa.
Outros óleos e/ou componentes da classe alimentícia também podem ser adicionados à composição na faixa de cerca de 0,1 até cerca de 30%. Estes óleos da classe alimentícia poderão incluir óleo de petróleo branco, ésteres sintéticos (tais como descritos na patente U.S. N°. 6.534.454), óleo de petróleo fortemente hidro-tratado (conhecido na indústria como Óleos de petróleo do Grupo II ou III).
Aplicação Industrial
De acordo com algumas concretizações, cada um dos ingredientes de composição da composição descrita neste contexto tem aprovação de H-l tal como requerida pelo United States Department of Agriculture. Deve ser compreendido que na maior parte dos casos a designação H-l em última análise se relaciona com uma classificação comparável em países fora dos Estados Unidos.
As composições descritas neste contexto podem ser preparadas por meio da mistura dos vários componentes entre si. Os meios de mistura e/ou a ordem de adição não é excessivamente limitada.
Muito embora a composição da presente invenção seja com particularidade de utilidade como um lubrificante na indústria de serviços alimentícios, ela não fica limitada a essas aplicações que requerem contacto direto com alimentos. Por exemplo, a combinação única de propriedades permite que o lubrificante da invenção seja usado em qualquer aplicação em que.é requerida uma redução de modificação de de escoamento, e partir da Index Chemical Co,
20/26 contínua e eficiente na fricção. Exemplos podem incluir óleo de motor, fluido hidráulico, graxa, e assemelhadas.
As composições de lubrificante da classe alimentícia descritas anteriormente podem ser usadas em todos os tipos de equipamento de processamento de alimentos.
De acordo com algumas concretizações as composições da presente invenção são: (i) desde 5 ou 10 até 40 ou 25% de fluido base de éster de póliol da classe alimentícia, (ii) desde 70 ou 72 até 87 ou 90% de fluido base de polialfa olefina, (iii) desde 0,05, 0,5, 1,0 ou 2,0 até 2,5% de antioxidantes, (iv) desde 0,01, ou 0,05 até 0,1 ou 0,07 de um agente de desativação de metais e/ou um inibidor de corrosão, ou (v) qualquer combinação dos mesmos.
EXEMPLOS
A invenção será ainda ilustrada pelos exemplos expostos em seguida, que expõem com particularidade concretizações vantajosas. Muito embora os exemplos sejam proporcionados para ilustrar a presente invenção, os mesmos não têm por finalidade limitá-la. A não ser que de outro modo estabelecido, cada um dos aditivos e pacotes de aditivos descritos em seguida podem conter certa'; quantidade de óleo diluente ou material semelhante. ’··
Exemplo 1.
Um lubrificante da classe alimentícia é preparado por meio da mistura de um fluido base de polialfa olefina, PAO-6 com um pacote de aditivo antioxidante e um pacote de agente de passivação de metal. O pacote de aditivo contém (i) N-fenil-ar-(1,1,3,3-tetrametilbutil)-1- naftalenamina, (ii) produtos de reação de N-fenilbenzenamina com 2,4,4trimetilpenteno, (iii) 1,β-hexametileno bis (3,5-di-tercbutil-4- e hidroxiidrocinamato), em que os antioxidantes
21/26 estão presentes no pacote com as proporções, em peso, de
2,5:2,5:1 respectivamente.
pacote do agente passivação de metal contem Neo-FatTM, um inibidor de de é adicionado à mistura corrosão de ácido graxo, e Irgamet 39, um agente de desativação de metal de benzotriazol, em uma relação, em peso, de 2,5:1 respectivamente.
A mistura resultante contém 0% de poliéster de classe alimentícia, 98,7% de polialfa olefina, 2,2% do pacote de aditivos antioxidantes, e 0,07% do agente de passivação do pacote de metal. A mistura resultante foi uma viscosidade cinemática sob 4 0°C de 32 cSt.
Exemplo 2.
Prepara-se um lubrificante de classe alimentícia por meio da mistura de um fluido base de poliéster de classe alimentícia e uma mistura de dois fluidos de base de polialfa olefinas, PAO-8 e PAO-6 foram a relação em peso dos fluidos de base de polialfa olefinas na mistura é de 1,2:1 respectiyamente. Um pacote de aditivos antioxidantes 0 pacote de antioxidantes contém N-fenil-arpartes iguais de uma base de peso de (i) (1,1,3,3-tetrametilbutil)- 1-naftalenóámina, (1,1,3,3-tetrametilbutil)fenil) amina,. (iii) produtos de reação de N-fenilbenzenamina com 2,4,4- trimetilpenteno, (iv) 1, 6-hexametilenobis(3,5di-terc-butil-4hidroxiidrocinamato), e (v) ácido benzeno-propanóico, 3,5bis(1,1-dimetiletil)-4-hidroxi-, éster de tiodi-2,1etanodiil.
(ii) bis(4A mistura resultante contém 10% de poliéster de classe alimentícia, 87,5% da mistura de polialfa olefina e 2,5% do pacote de aditivos antioxidantes (de forma tal que cada antioxidante encontra-se presente sob 0,50%). A mistura resultante tem uma viscosidade cinemática sob 40°C de 39 cSt.
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Exemplo 3.
Um lubrificante de classe alimentícia é preparado por meio da mistura de um fluido base de poliéster de classe alimentícia e uma mistura de dois fluidos de base de polialfa olefinas, PAO-8 e PAO-6 onde a relação em peso dos fluidos de base de polialfa olefinas na mistura é de 3,3:1 respectivamente. 0 pacote de aditivos antioxidantes descrito no Exemplo Comparativo 2 é adicionado à mistura. O pacote de agente de passivação de metal contém Neo-Fat™, um inibidor de corrosão de ácido graxo, e Irgamet™ 39, um agente de desativação de metal de benzotriazol, em uma relação, em peso, de 2,5:1 respectivamente.
A mistura resultante contém 25% de um poliéster de classe alimentícia, 72,43% da mistura de polialfa olefinas, 2,5% do pacote de aditivos antioxidantes (de forma que cada antioxidante está presente em 0,50%) e 0,07%do pacote de aditivos de ativadores de metal. A mistura resultante tem uma viscosidade cinemática sob 40°C de 46 eSt.
Exemplo 4.
Prepara-se um lubrificante da classe alimentícia seguindo-se os procedimentos do Exemplo 3. A mistura resultante contém 25% de poliéster dé classe alimentícia, 72,43% da mistura de polialfa olefinas, 2,5% do pacote de aditivos antioxidantes (de forma tal que cada antioxidante encontra-se presente em 0,50%) e 0,07% do pacote de aditivos de ativadores de metais. A mistura resultante tem uma viscosidade cinemática sob 40°C de 39 cSt.
Cada um dos exemplos é testado em um teste de compressor em recinto quente. Ele envolve o suprimento de cada lubrificante de teste a um compressor de parafuso rotativo com acionamento de velocidade variável operando a 110°C (230°F) e 7,030 kg/cm2 (100 psia). Amostras do
23/26 lubrificante são coletadas a cada 160 horas de operação do compressor e analisadas para se avaliar o desempenho do lubrificante. Cada amostra é analisada para se determinar o número ácido total (TAN) do lubrificante, quando medido por meio de ASTM D974. Um TAN mais alto é uma indicação de que um lubrificante está perdendo a sua eficiência. Um lubrificante é de uma maneira geral considerado ter Passado pelo seu tempo de serviço utilizável quando o seu
TAN excede um valor de 2,0 ou mesmo 1,0. Quanto mais
10 longo o tempo do período de operação onde o TAN do
lubrificante está abaixo de 2, 0 ou mesmo de 1,0, mais
longa a vida de serviço do lubrificante e melhor o
desempenho do lubrificante.
Os resultados do teste concluído encontram-se sumariados na tabela exposta em seguida:
Tabela 1 - Sumário dos Resultados de Compressor em Recinto Quente
Horas de Teste Ex. 1 TAN Valores1 Horas de Teste Ex. 2 TAN Valores1 Horas de Teste Ex. 3 TAN Valores1 Horas de Teste Ex. 4 TAN Valores1
0 0,21 0 0,25 0 0,25 0 0,24
1 0,63 1 0,25 1 0,18 1 0,33
122 0,33 98 0,25 172 0,08 167 0,35
288 0,44 266 0,25 342 0,17 336 0,32
4 62 0,24 433 0,25 532 0,21 509 0,33
626 0,38 606 0,25 697 0,24 670 0,32
795 0,38 770 0,25 842 0,24 838 0,36
939 0,33 938 0,25 1011 0,23 1030 0,48
087 0,41 1106 0,25 1166 0,25 1179 0,49
1107 0,52 1275 0,25 1333 0,33 1341 0,45
1276 0,49 1442 0,25 1525 0,36 1509 0,41
1436 0,77 1610 0,25 1668 0,36 1678 0,45
1604 1,95 1725 0,25 1839 0,40 1870 0,41
24/26
1772 1,11 1895 0,25 2004 0,43 2013 0,40
1923 1,11 2064 0,28 Teste Parou 2183 0, 44
2091 1,25 2233 1,65 2349 0,42
2229 1,31 2303 4,10 2521 0,42
2399 1,56 2378 '9, 60 2617 0,41
2566 2,23 Teste Parou 2850 0,45
2739 3,24 3019 0,49
2811 4,00 3184 0,50
Teste Parou 3378 0,50
3520 0,56
3687 0,55
3875 0,60
4027 0, 65
4178 0,61
4345 0,67
4516 0, 72
4680 0,74
4854 1,15
5020 1,23
5186 1,71
5219 1,67
5294 1,82
5386 2,63
Teste Parou
- O.s valores de TAN são medidos por ASTMD974.
- No Exemplo 3 o teste tefminou depois de 2004 horas da amostra por razões não relacionadas com o fabricante. 0 Exemplo 4 é essencialmente uma repetição do Exemplo 3 que mostra como os resultados do Exemplo 3 teriam saído se esse -teste fosse capaz de ser executado até à conclusão.
Os resultados mostram que as composições da presente invenção proporcionam desempenho de lubrificante significativamente aperfeiçoado, tal como demonstrado pela vida de serviço utilizável estendida (tempo de uso antes de o TAN do lubrificante exceder 1,0) dos Exemplos 2 e 3 e
25/26 comparados com o Exemplo 1. O exemplo 1 mostra que o uso dos antioxidantes e agentes de passivação de metais em um lubrificante baseado em PAO não tem bom desempenho (a amostra excede um TAN de 1,0 antes de 2233 horas de teste e excede um TAN de 2,0 antes de 2303 horas de teste) . O Exemplo 2 mostra que uma mistura de PAO e um éster de poliol de classe alimentícia, com um pacote de aditivos adicionais pode ter melhor desempenho do que o Exemplo 1. Além disso, o Exemplo 3 mostra que uma mistura de PAO e de éster de poliol de classe alimentícia que combina antioxidantes e agentes de passivação de metais proporciona um aperfeiçoamento significativo no desempenho em comparação com o Exemplo 1, e mesmo em comparação com o Exemplo 2. 0 Exemplo 4, que é preparado utilizando-se o mesmo procedimento e quantidades de materiais que o Exemplo 3, também mostra este aperfeiçoamento significativo, em comparação com o Exemplo 2 (a amostra excedeu um TAN de 1,0 depois de 4854 horas de teste e excedeu um TAN de 2,0 antes de 5386 horas de teste) . Os resultados também mostram que os Exemplos 3 e 4 tiveram um desempenho muito semelhante até o teste para o Exemplo 3 ter sido interrompido. Em cerca de 2000 horas de tempo de funcionamento, ?os Exemplos 3 e 4 tiveram os dois valores de TAN de cerca de 0,4.
desempenho dos lubrificantes pode ser avaliado pela comparação da quantidade de tempo de teste que se passa até o TAN do lubrificante exceder 1,0. De acordo com algumas concretizações os lubrificantes podem ser avaliados por comparação, da quantidade de tempo de teste que se passa até o TAN do lubrificante exceder 2,0.
Cada· um dos documentos referidos anteriormente fica incorporado neste contexto por referência. Exceto nos
26/26
Exemplos, ou onde de outro modo forem explicitamente indicadas, todas as quantidades numéricas nesta descrição especificando quantidades de materiais, condições de reação, pesos moleculares, número de átomos de carbono, e assemelhados, devem ser compreendidas como modificadas pela palavra aproximadamente. A não ser que de outro modo indicado, cada produto químico ou composição referida neste contexto deverá ser interpretada como sendo material de classe comercial que pode conter os isômeros, subprodutos, derivados e outros de tais materiais que são normalmente compreendidos como estando presentes na classe comercial. Não obstante, a quantidade de cada componente químico é apresentada exclusiva de qualquer solvente ou diluente, que pode estar usualmente presente no material comercial, a não ser que de outro modo especificamente indicado. Deve ser compreendido que a quantidade máxima, e mínima, faixa, e limites de proporção expostos neste, contexto podem ser combinados independentemente. De forma semelhante, as faixas e quantidades para cada elemento da invenção podem ser usadas em conjunto com faixas ou quantidade para qualquer um dos outros elementos. Da forma que é utilizada neste contexto, a expressão que consiste essencialmente de permite á inclusão de substâncias que não afetam materialmente ‘as características básicas e. novas da composição consideração.
1/3

Claims (15)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Composição lubrificante de classe alimentícia compreendendp:
    (a) pelo menos um fluido base de polialfa olefina;
    (b) pelo menos um fluido base de éster de poliol de classe alimentícia; e (c) pelo menos um aditivo de desempenho de classe alimentícia.
  2. 2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, em que a composição é compreendida por mais de 5 por cento em peso de fluido base de éster de poliol.
  3. 3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, em que o componente (c) compreende uma combinação de (i) um ou mais antioxidantes de classe alimentícia e (ii) um ou mais agentes de passivação de metal de classe alimentícia, em que o agente de passivação de metal pode compreender um agente de desativação de metal, um inibidor de corrosão ou combinações dos mesmos.
  4. 4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, em que a composição tem uma viscosidade cinemática que varia de 30 até 320 cSt sob 40°C.
  5. 5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, em que:
    o componente (a) encontra-se presente em pelo menos 1 por cento em peso; o componente (b) encontra-se presente em pelo menos 5 por cento em peso; e o componente (c) encontra-se presente entre 0,01 até 6 por cento em peso.
  6. 6. Composição, de acordo com a reivindicação 1, em que o componente (a) tem um número de peso molecular médio de 425 até 2500.
    2/3
  7. 7. Composição, de acordo com a reivindicação 1, em que o componente (a), o fluido base de polialfa olefina, compreende PA02, PA04, PAO6, PA08, PA010, PA040, PAO100 ou as suas misturas.
  8. 8. Composição, de acordo com a reivindicação 1, em que o componente (b), o fluido base de éster de poliol, compreende: ésteres de glicol neopentílico, glicerol, propano de trimetilol, pentaeritritol, dipentaeritritol, tripentaeritritol, ácidos carboxílicos representados pela fórmula HOC(0)R', em que r' é uma cadeia normal cíclica, saturada ou radical de hidrocarboneto ramificado que contém de 4 até 10 átomos de carbono, ou as suas combinações.
  9. 9. Composição, de acordo com a reivindicação 1, em que o componente (c) compreende pelo menos um aditivo adicional selecionado a partir da lista que consiste de antioxidantes, agentes de desativação de metal, inibidores de corrosão, agentes anti-espuma, inibidores anti-desgaste, inibidores de corrosão, agentes de depressão de ponto de vazamento, agentes de melhoramento de viscosidade, promotores de aderência, agentes de desativação de metal, aditivos de pressão extrema, modificadores dè fricção, aditivos de lubricidade, inibidores de espuma, emulsionadores, desemulsionadpres ou as suas misturas.
  10. 10. Composição, de acordo com a reivindicação 3, em que o componente (c) (i) , o agente antioxidante, compreende um ou mais agentes antioxidantes amínicos, agentes antioxidantes fenólicos ou as suas combinações; em que o componente (c)(i) encontra-se presente na composição total em uma quantidade de 0,01 até 6 por cento em peso.
  11. 11. Composição, de acordo com a reivindicação 3, em que o componente (c) (ii), o agente de passivação de metal, compreende um ou mais agentes de desativação de metal derivados de tolitriazol, inibidores de corrosão de
    3/3 ácidos graxos derivados de óleos naturais ou as suas combinações; em que o componente (c) (ii) encontra-se presente na composição total em uma quantidade de 0,02 até 0,05 por cento em peso.
  12. 12. Composição, de acordo com a reivindicação 1, em que a composição compreende adicionalmente pelo menos um óleo de classe alimentícia que compreende pelo menos um dos seguintes: um éster sintético, um óleo de petróleo branco e um óleo de petróleo tratado rigorosamente com hidrogênio.
  13. 13. Método para preparar uma composição lubrificante da classe alimentícia que compreende as etapas de: a) proporcionar pelo menos um fluido base de polialfa olefina; b) proporcionar pelo menos um fluido base de éster de poliol; c) proporcionar pelo menos um aditivo de desempenho; e d) misturar os componentes para formar a composição.
  14. 14. Método para lubrificar um dispositivo mecânico da indústria alimentícia compreendendo as etapas de lubrificar o dispositivo com üma composição que compreende: (a) pelo menos um fluido base de polialfa olefina; (b) pelo menos um fluido base de éster de poliol; e (c) pelo menos um aditivo de desempenho.
  15. 15. Método, de acordo com a reivindicação 14, em que a composição compreende adicionalmente pelo menos um óleo de classe alimentícia que compreende pelo menos um dos seguintes: um éster sintético, um óleo de petróleo branco e um óleo de petróleo tratado rigorosamente com hidrogênio.
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