BR112015021560B1

BR112015021560B1 - Método para limpeza de um sistema de filtro de membrana

Info

Publication number: BR112015021560B1
Application number: BR112015021560-2A
Authority: BR
Inventors: Paul Schacht; Jeffrey Weilage; Eric Schmidt; Joseph P Curran; Ralf Krack; Victor Fuk- Pong Man; Charles Allen Hodge
Original assignee: Ecolab Usa Inc
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2014-03-03
Publication date: 2021-08-10
Also published as: WO2014164024A1; CN105705220B; US20140274857A1; DK2969150T3; EP2969150A4; CA2902321C; AU2014249720A1; EP2969150A1; BR112015021560A2; AU2014249720B2; ES2683670T3; CN105705220A; NZ710988A; US8933009B2; EP2969150B1; CA2902321A1

Abstract

blenda de tensoativos para limpeza de membranas de filtração a presente invenção refere-se ao campo de processos de separação de membrana e a composições de limpeza no local destinados à limpeza de tais membranas. as composições de limpeza podem remover proteínas, gorduras, e outras sujeiras à base de alimentos, bebidas e produtos fermentados e oferecer um sistema tensoativo alternativo mais benéfico ao ambiente a npe. de acordo com a invenção, tensoativos e polímeros úteis para esse processo são imprevisíveis e tensoativos, polímeros e combinações específicas desses são revelados para uso exclusivo, como parte de uma composição de limpeza. métodos de uso desses também estão incluídos.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001]A invenção refere-se a métodos e a composições destinados à limpeza de membranas usadas em instalações de separação. As composições de limpeza podem remover proteínas e oferecer um sistema tensoativo alternativo mais benéfico ao ambiente a etoxilato de nonilfenol (NPE). A aplicação inclui um sistema aditivo ou reforçador de tensoativo que pode formar parte de uma composição de limpeza ou pode ser usado sozinho para aperfeiçoar as propriedades de limpeza de soluções de limpeza, bem como aperfeiçoar o desempenho da membrana limpando-se a superfície e minimizando-se a subsequente incrustação de proteína ou sujeira durante a execução de processamento seguinte.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002]As membranas proporcionadas dentro de uma instalação de separação podem ser tratadas utilizando métodos de limpeza no local (CIP) para proporcionar lavagem, enxágue, pré-tratamento, limpeza, sanitização e preservação, visto que as membranas de filtração têm uma tendência à incrustação durante o processamento. A incrustação se manifesta como um declínio no fluxo com o tempo de operação. O declínio de fluxo é tipicamente uma redução no fluxo de permeação ou taxas de permeação que ocorre quando todos os parâmetros operacionais, como pressão, taxa de fluxo de alimentação, temperatura e concentração de alimentação são mantidos constantes. Em geral, a incrustação de membrana é um processo complicado e acredita-se que ocorra devido a inúmeros fatores que incluem atração eletrostática, interações hidrofóbicas e hidrofílicas, a deposição e acúmulo de componentes de alimentação, por exemplo, particulados suspensos, solutos dissolvidos impermeáveis, e ainda solutos normalmente permeáveis, sobre a superfície de membrana e/ou dentro dos poros da membrana. Espera-se que quase todos os componentes de alimentação irão se incrustar em membranas até certo ponto. Consulte Munir Cheryan, Ultrafiltration and Microfiltration Handbook, Technical Publication, Lancaster, Pa., 1998 (Páginas 237 a 288). Os componentes incrustantes e depósitos podem incluir sais inorgânicos, particulados, elementos microbianos e orgânicos.

[003]As membranas de filtração tipicamente exigem a limpeza periódica para permitir a aplicação industrial bem sucedida dentro de instalações de separação como aquelas encontradas nas indústrias de alimentos, laticínios e bebidas. As membranas de filtração podem ser limpas ao remover material estranho da superfície e corpo da membrana e equipamento associado. O procedimento de limpeza para membranas de filtração pode envolver um processo de limpeza no local CIP em que os agentes de limpeza são circulados sobre a membrana para umedecer, penetrar, dissolver e/ou enxaguar até remover os materiais estranhos da membrana. Vários parâmetros que podem ser manipulados para limpeza incluem tipicamente tempo, temperatura, energia mecânica, composição química, concentração química, tipo de sujeira, tipo de água, desenho hidráulico e materiais de construção de membrana.

[004]A energia química sob a forma de detergentes e limpadores pode ser usada para solubilizar ou dispersar o incrustante ou sujeira. A energia térmica sob a forma de calor pode ser usada para ajudar a ação dos limpadores químicos. Em geral, quanto mais alta a temperatura da limpeza da solução, mais eficaz se revela como um tratamento de limpeza, embora a maior parte dos materiais de membrana tenha limitações de temperatura devido ao material de construção. Muitas membranas têm adicionalmente limitações químicas. A energia mecânica sob a forma de fluxo de alta velocidade também contribui para a limpeza bem sucedida de sistemas de membrana. Consulte Munir Cheryan, Ultrafiltration and Microfiltration Handbook, Technical Publication, Lancaster, Pa., 1998, páginas 237 a 288.

[005]Em geral, identificou-se que a frequência de limpeza e tipo de tratamento químico realizado sobre a membrana afetam a vida operacional de uma membrana. Acredita-se que a vida operacional de uma membrana possa ser reduzida como um resultado de degradação química da membrana ao longo do tempo. Várias membranas são proporcionadas tendo temperatura, pH, e restrições químicas para minimizar a degradação do material de membrana. Por exemplo, muitas membranas de osmose reversa de poliamida têm restrições de cloro, pois o cloro pode ter uma tendência a atacar e danificar oxidativamente a membrana. A limpeza e filtração por sanitização de membranas são desejadas para cumprir as leis e regulamentos que podem exigir limpeza em determinadas aplicações (por exemplo, as indústrias de alimentos e biotecnologia), reduzir microrganismos para prevenir a contaminação das correntes de produto, e otimizar o processo ao restaurar o fluxo. Consulte Munir Cheryan, Ultrafiltration and Microfiltration Handbook, Technical Publication, Lancaster, Pa., 1998, páginas 237 a 288.

[006]Outras técnicas exemplificadoras para limpeza de membranas de filtração são descritas por Pat. No. U.S. 4.740.308 de Fremont et al.; Pat. No. U.S. 6.387.189 de Groschl et al.; Pat. No. U.S. 6.071.356 de Olsen; e Munir Cheryan, Ultrafiltration and Microfiltration Handbook, Technical Publication, Lancaster, Pa., 1998 (Páginas 237-239).

[007]Acredita-se que o desempenho de membrana diminua durante o processamento de leite, soro do leite, e correntes de alimentação mais oleosas devido à incrustação da superfície de membrana ou poros de membrana por proteína, gordura, minerais e outros componentes de corrente de alimentação.

[008]Portanto, a incrustação de membranas por correntes de alimentação sólida de alto processamento exige que as mesmas sejam limpas regularmente utilizando uma abordagem de limpeza no local (CIP) em que o uso de adjuvantes alcalinos, ácidos e de limpeza como tensoativos e polímeros de condicionamento de água ajuda na limpeza dos incrustantes e restaura a membrana para uso funcional.

[009]O uso apropriado de adjuvantes alcalinos e ácidos exige uma compreensão da funcionalidade da química usada. Como um exemplo, um pH muito alto ou um pH muito baixo pode danificar o material de membrana polimérica. O uso de solventes ou uso excessivo de tensoativos muitas vezes pode resultar em destruição da linha de cola fazendo com que a membrana se submeta à delaminação tornando a mesma não funcional. O uso excessivo de produtos químicos oxidantes como hipoclorito de sódio (alvejante à base de cloro) ou peróxido de hidrogênio podem danificar irreversivelmente alguns tipos de membrana polimérica.

[010]As composições de limpeza convencionais usadas em protocolos CIP, particularmente aqueles destinados para uso institucional, geralmente contêm etoxilatos de alquilfenol (APEs). Os APEs são usados em composições de limpeza como um limpador e um desengordurante por sua eficácia na remoção de uma variedade de sujeiras de uma variedade de superfícies. Os APEs geralmente usados incluem tensoativos de etoxilatos de nonil fenol (NPE) como NPE 9.5 ou nonoxinol-9 que é um etoxilato de nonil fenol 9,5 mol.

[011]Entretanto, embora eficazes, os APEs são desfavorecidos devido a questões ambientais. Por exemplo, os NPEs são formados através da combinação de óxido de etileno com nonilfenol (NP). Tanto NP como NPEs exibem propriedades semelhantes a estrogênio e podem contaminar a água, vegetação e vida marinha. O NPE também não é prontamente biodegradável e permanece no ambiente ou cadeia alimentar por períodos de tempo indefinidos. Portanto, há a necessidade na técnica de uma alternativa ecológica e biodegradável que possa substituir os APEs em limpadores de membrana que permitem que as membranas sejam adequadamente limpas de sujeiras, não causam danos às membranas ou materiais de construção de membrana, e não se incrustam nas membranas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[012]A presente invenção se refere ao campo de limpeza no local e a outros protocolos de limpeza de membrana que servem para limpar membranas em instalações de separação. De modo mais específico, a invenção se refere a um sistema tensoativo que para uso na mesma oferece um sistema tensoativo alternativo mais ambientalmente seguro do que o NPE atualmente usado em muitas aplicações.

[013]A presente invenção compreende um sistema tensoativo, bem como composições de limpeza alcalinas que incorporam o mesmo e métodos para uso desse. Em uma modalidade, a presente invenção consiste em um componente tensoativo para uso sozinho ou em composições de limpeza e métodos para uso do mesmo. A escolha de tensoativos que será útil na limpeza de membranas não é facilmente previsível e tipicamente não segue facilmente recursos químicos e físicos genéricos, como HLB, grau de etoxilação, linearidade, ramificação, e similares. De acordo com a invenção, os requerentes determinaram diversos tensoativos e polímeros, sendo que um ou mais desses podem ser usados com sucesso em protocolos de limpeza de membrana. O componente tensoativo da invenção que inclui um ou mais tensoativos ou polímeros selecionados a partir do grupo a seguir: polietileno glicol (faixa de peso molecular de 300 a 4000), álcool linear etoxilado (álcool variando de C9 a C15 e moles médios de etoxilação de 6 a 8, um álcool de Guerbet ramificado C10 alcoxilado (como a linha de produtos Lutensol XP e XL disponível junto a BASF com 3 a 10 moles de etoxilação, um glicosídeo de alquila com grupo alquila de C8 a C10, um sulfonato de alquil arila (C1 a C10), um óxido de amina dimetil alquila (C10 a C16).

[014]Outro aspecto da presente invenção consiste em proporcionar uma composição de limpeza que compreende uma fonte de alcalinidade e o sistema tensoativo e/ou polimérico da invenção. A fonte de alcalinidade compreende aproximadamente 500 ppm a 10.000 ppm de ativos em uma solução de uso. O sistema tensoativo compreende de cerca de 0,05 por cento, em peso, a cerca de 1,0 por cento, em peso, de ativos na solução de limpeza. Ingredientes funcionais adicionais, como quelantes, preservativos, hidrotopos e similares também podem estar presentes. O sistema tensoativo pode ser usado como parte de uma composição de limpeza, pode ser usado como uma composição intensificadora em combinação com composições de limpeza padrão, ou podem ser usados sozinhos como parte de um processo CIP geral.

[015]Em outra modalidade, a presente invenção consiste em um método para remover sujeiras, solutos e proteínas das membranas de filtração em um processo de limpeza. O método inclui as etapas de remover produto líquido a partir do sistema de filtração, colocar a membrana em contato com uma composição de limpeza alcalina ou ácida da invenção, ou uma composição de tensoativo. Isso é tipicamente alcançado circulando-se através do sistema de filtração com uma solução de uso de limpeza aquosa e, posteriormente, enxaguando o sistema de filtração.

[016]As membranas que podem ser tratadas de acordo com a invenção incluem quaisquer membranas que sejam projetadas para limpeza periódica, e sejam geralmente utilizadas em várias aplicações que exijam uma separação por filtração. Indústrias exemplificadoras que utilizam membranas que podem ser tratadas de acordo com a invenção incluem a indústria alimentícia, a indústria biotecnológica, a indústria farmacêutica, a indústria química e a indústria de purificação de água. No caso das indústrias de alimentos e bebidas, produtos incluindo leite, soro do leite, suco de frutas, cerveja e vinho são geralmente processados através de uma membrana para separação. A indústria de purificação de água geralmente depende de membranas para dessalinização, remoção de contaminantes e tratamento de água servida. Um uso exemplificador de membranas na indústria química inclui processos de pintura eletroforética. Esta invenção é particularmente útil em remover proteínas, gorduras e minerais, como aqueles provenientes de soro do leite em um processo de fabricação de leite ou queijo.

[017]Muito embora várias modalidades sejam reveladas, ainda outras modalidades da presente invenção se tornarão aparentes aos indivíduos versados na técnica a partir a descrição detalhada a seguir, que mostra e descreve modalidades ilustrativas da invenção. De modo correspondente, os desenhos e a descrição detalhada devem ser considerados como ilustrativos por natureza e não restritivos.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[018]A Figura 1 é um gráfico de um Diagrama de Fluxo de Desempenho de Produção de Leite de Membrana de PVDF que mostra os diferentes reforçadores de tensoativo da invenção comparados com os limpadores tradicionais.

[019]A Figura 2 é um gráfico de um Diagrama de Fluxo de Desempenho de Produção de Leite de Membrana de PES que mostra os diferentes reforçadores de tensoativo da invenção comparados com os limpadores tradicionais.

[020]A Figura 3 é um gráfico de um Diagrama de Fluxo Médio de Produção de Leite de Membrana de PVDF que mostra os diferentes reforçadores de tensoativo da invenção comparados com os limpadores tradicionais.

[021]A Figura 4 é um gráfico de um Diagrama de Fluxo Médio de Produção de Leite de Membrana de PES que mostra os diferentes reforçadores de tensoativo da invenção comparados com os limpadores tradicionais.

[022]A Figura 5 é um gráfico que mostra o fluxo de produção médio de membranas de PES. Nesse caso, os quatro novos produtos químicos testados tinham um fluxo superior de 9 a 25% ao longo do curso de todo o ciclo de produção em relação aos quatro produtos químicos em linha.

[023]A Figura 6 é um gráfico que mostra o fluxo de produção médio de membranas de PVDF. Similar à Figura 5, os quatro produtos químicos de desempenho mais alto superaram os quatro produtos químicos em linha por uma faixa de 1 a 36% quando analisa-se o fluxo médio mais alto durante o curso de uma execução de produção simulada.

[024]A Figura 7 mostra o número de ciclos de “remoção” alcalina em membranas de PES usados para obter uma linha de base de 275 LMH antes da triagem do próximo conjunto de produtos químicos.

[025]A Figura 8 é um gráfico que mostra o número de ciclos de remoção alcalina para retornar para a CWF de linha de base em membranas PVDF.

[026]A Figura 9 é um gráfico que mostra o número de ciclos de remoção e enxágue necessários para alcançar a linha de base de uma membrana de poliéter sulfona (PES).

[027]A Figura 10 é um gráfico que mostra o número de ciclos de remoção e enxágue necessários para alcançar a linha de base de uma membrana de difluoreto de polivinilideno (PVDF).

[028]A Figura 11 é um gráfico que mostra o teste de linha de cola de força versus deslocamento de membranas de PES.

[029]A Figura 12 é um gráfico que mostra o teste de linha de cola de força versus deslocamento de membranas de PVDF.

[030]A Figura 13 é um gráfico que mostra membranas de PES com gotejamento de leite sobre as membranas com o ângulo de contato versus produção.

[031]A Figura 14 é um gráfico que mostra o ângulo de contato por cima em membranas de PVDF.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[032]Exceto nos exemplos operacionais, ou onde indicado em contrário, todos os números que expressam quantidades de ingredientes ou condições de reação usados no presente documento serão entendidos como sendo modificados em todos os casos pelo termo “cerca de”.

[033]Conforme o uso em questão, porcentagem ponderal (%), porcentagem em peso, % em peso, e similares são sinônimos que se referem à concentração de uma substância como o peso daquela substância dividido pelo peso total da composição e multiplicado por 100.

[034]Conforme o uso em questão, o termo “cerca de” que modifica a quantidade de um ingrediente nas composições da invenção ou é empregado nos métodos da invenção se refere à variação na quantidade numérica que pode ocorrer, por exemplo, através de procedimentos de medição e manuseio de líquidos típicos usados para produzir concentrados ou usar soluções no mundo real; através de erro inadvertido nesses procedimentos; através de diferenças na fabricação, origem, ou pureza dos ingredientes empregados para produzir as composições ou realizar os métodos; e similares. O termo cerca de também inclui quantidades que se diferem devido a condições de equilíbrio diferentes de uma composição resultante de uma mistura inicial particular. Sejam ou não modificadas pelo termo “cerca de”, as reivindicações incluem equivalentes às quantidades.

[035]O termo “alquila” ou “grupos alquila”, conforme o uso em questão, se refere a hidrocarbonetos saturados que têm um ou mais átomos de carbono, inclusive grupos alquila de cadeia linear (por exemplo, metila, etila, propila, butila, pentila, hexila, heptila, octila, nonila, decila, etc.), grupos alquila cíclicos (ou grupos “cicloalquila” ou “alicíclicos” ou “carbocíclicos”) (por exemplo, ciclopropila, ciclopentila, cicloexila, cicloeptila, ciclo-octila, etc.), grupos alquila de cadeia ramificada (por exemplo, isopropila, terc-butila, sec-butila, isobutila, etc.), e grupos alquila substituídos por alquila (por exemplo, grupos cicloalquila substituídos por alquila e grupos alquila substituídos por cicloalquila).

[036]Exceto onde especificado em contrário, o termo “alquila” inclui tanto “alquilas não substituídas” e “alquilas substituídas”. Conforme o uso em questão, o termo “alquilas substituídas” se refere a grupos alquila que têm substituintes que substituem um ou mais hidrogênios em um ou mais carbonos da cadeia principal de hidrocarboneto. Tais substituintes podem incluir, por exemplo, alquenila, alquinila, halogeno, hidroxila, alquilacarbonilaoxi, arilacarbonilaoxi, alquoxicarbonilaoxi, arilaoxi, arilaoxicarbonilaoxi, carboxilato, alquilcarbonila, arilcarbonila, alcóicarbonila, aminocarbonila, alquilaminocarbonila, dialquilaminocarbonila, alquiltiocarbonila, alcóxila, fosfato, fosfonato, fosfinato, ciano, amino (inclusive alquilamino, dialquilamino, arilamino, diarilamino e alquilarilamino), acilamino (inclusive alquilcarbonilamino, arilcarbonilamino, carbamoíla e ureído), imino, sulfidrila, alquiltio, ariltio, tiocarboxilato, sulfatos, alquilsulfinila, sulfonatos, sulfamoíla, sulfonamido, nitro, trifluorometila, ciano, azido, grupos heterocíclicos, alquilarila, ou aromáticos (inclusive heteroaromáticos). Em algumas modalidades, alquilas substituídas podem incluir um grupo heterocíclico. Conforme o uso em questão, o termo “grupo heterocíclico” inclui estruturas de anel fechado análogas a grupos carbocíclicos em que um ou mais átomos de carbono no anel consistem em um elemento exceto carbono, por exemplo, nitrogênio, enxofre ou oxigênio. Os grupos heterocíclicos podem ser saturados ou insaturados. Os grupos heterocíclicos exemplificadores incluem, mas não se limitam a, aziridina, óxido de etileno (epóxidos, oxiranos), tiirano (epissulfetos), dioxirano, azetidina, oxetano, tietano, dioxetano, ditietano, ditieto, azolidina, pirrolidina, pirrolina, oxolano, diídrofurano e furano.

[037]O termo “tensoativo” ou “agente ativo de superfície” se refere a um produto químico orgânico que quando adicionado a um líquido altera as propriedades daquele líquido em uma superfície.

[038]“Limpeza” significar realiza ou ajudar na remoção de sujeira, alvejamento, redução de população microbiana, enxágue, ou combinação dos mesmos.

[039]Conforme o uso em questão, o termo “substancialmente isento” se refere a composições completamente desprovidas do componente ou que têm uma pequena quantidade do componente que o componente não afeta a eficácia da composição. O componente pode estar presente como uma impureza ou como um contaminante e deve ser inferior a 0,5 %, em peso. Em outra modalidade, a quantidade do componente é inferior a 0,1, em peso, e ainda outra modalidade, a quantidade de componente é inferior a 0,01%, em peso.

[040]Deve ser observado que, conforme usado neste relatório descritivo e nas reivindicações anexas, as formas no singular “um”, “uma”, e “o” incluem referentes no plural exceto onde o conteúdo ditar claramente em contrário. Desse modo, por exemplo, uma referência a uma composição contendo “um composto” inclui uma mistura de dois ou mais compostos. Também deve ser observado que o termo “ou” é geralmente empregado em seu sentido incluindo “e/ou” exceto onde o conteúdo ditar claramente em contrário.

[041]O termo “ativos” ou “porcentagem de ativos” ou “porcentagem em peso de ativos” ou “concentração de ativos” é usado de maneira intercambiável no presente documento e se refere à concentração daqueles ingredientes envolvidos na limpeza expressa como uma porcentagem menos ingredientes inertes como água ou sais.

[042]Conforme o uso em questão, os termos “isento de etoxilato de alquil fenol” ou “isento de NPE” se refere a uma composição, mistura, ou ingredientes que não contêm etoxilato de alquil fenol ou compostos contendo fenol aos quais os mesmos não foram adicionados. Os etoxilatos de alquil fenol ou composto contendo etoxilato de alquil fenol podem estar presentes através de contaminação de uma composição, mistura, ou ingredientes, a quantidade do mesmo deve ser menor que 0,5 %, em peso. Em outra modalidade, a quantidade é menor que 0,1, em peso, e ainda em outra modalidade, a quantidade é menor que 0,01 %, em peso.

[043]O termo “desempenho de limpeza substancialmente similar” se refere geralmente à obtenção de um produto de limpeza substituto ou sistema de limpeza substituto geralmente do mesmo grau (ou pelo menos não um grau significativamente menor) ou limpeza ou com geralmente o mesmo dispêndio (ou pelo menos não um dispêndio significativamente menor) ou esforço, ou ambos, quando se utiliza o produto de limpeza substituto ou sistema de limpeza substituto em vez de uma limpeza contendo etoxilato de alquil fenol para atender uma condição de sujeira típica sobre um substrato típico. Esse grau de limpeza pode, dependendo do produto de limpeza particular e substrato particular, corresponder a uma ausência geral de sujeiras visíveis, ou a algum grau menor de limpeza, como explicado no parágrafo anterior.

[044]A citação de faixas numéricas por critérios de avaliação inclui todos os números incluídos dentro daquela faixa (por exemplo, 1 a 5 inclui 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4 e 5).

[045]Os termos “incluem” e “incluindo” quando usados em referência a uma lista de materiais se referem, mas não se limitam a, aos materiais então mencionados.Sistema de Tensoativo/Polímero da Invenção

[046]A presente invenção compreende um sistema tensoativo que pode ser usado como um reforçador ou como parte de uma composição de limpeza alcalina ou ácida e métodos de uso dos mesmos. Os tensoativos podem ser usados como um adjuvante de limpeza de membrana para a remoção aprimorada de proteínas, gordura, e outras sujeiras de membranas e em alguns casos aprimorar as propriedades de hidrofilicidade de membranas e aprimorar as propriedades de permeação de processamento. Outras considerações de um sistema tensoativo bem sucedido incluem características de enxágue, baixa formação de espuma, propriedades de remoção ou limpeza de sujeira satisfatórias, biodegradabilidade, e custo relativamente baixo. O uso de um tensoativo incompatível com membrana pode causar problemas de incrustação sobre as superfícies da membrana. Por exemplo, o uso de tensoativos catiônicos está geralmente associado à incrustação irreversível da membrana devido à incapacidade de enxágue ou lavagem do tensoativo da superfície, endente-se que a membrana tem uma carga de superfície negativa e, portanto, um tensoativo catiônico é fortemente ligado à superfície e não pode ser facilmente removido. Esse tensoativo residual sobre a superfície atua como um incrustante causando baixas taxas de produção e fluxo de água resultando em desempenho de produção insatisfatório.

[047]Outros tensoativos como tensoativos aniônicos (DDBSA) são considerados não ligados à superfície, pois tanto a membrana como o tensoativo são negativamente carregados. Acredita-se que isso melhore a capacidade de enxágue do tensoativo enquanto permite ajudar no auxílio de limpeza de gorduras e proteínas devido à sua redução em tensão superficial.

[048]Os tensoativos não iônicos foram moderadamente usados como adjuvantes de limpeza de membrana. Os mesmos têm tipicamente propriedades positivas como diminuição, baixa formação de espuma, molhagem e redução de tensão superficial. Entretanto, muitos dos tensoativos não iônicos também podem causar problemas de incrustação à membrana devido às suas características de enxaguabilidade insatisfatória geral. Visto que os não iônicos são moléculas tecnicamente neutras, a previsibilidade se esses atuam bem como um reforçador de tensoativo sobre um tipo de membrana particular é menos certa. O peso molecular, equilíbrio hidrófilo-lipófilo (IILB), ramificação, linearidade, comprimento de cadeia de álcool, valor de umectação de Draves, e grau de etoxilação individualmente não prevêem adequadamente se um tensoativo não iônico ou polímero irá ou não operar bem sobre uma membrana. Ademais, o tipo de superfície de membrana como poliéter sulfona (FES), difiuoreto depolivinildeno (PVDF) tem energias de superfície s diferentes que também afetam como um tensoativo atua sobre a superfície e como o incrustante atua sobre a superfície. O corte ou tamanho de poro de peso molecular de uma membrana particular também irá afetar a funcionalidade de um tensoativo devido à incrustação de poros, penetração em poros para a limpeza de poros, exclusão por permeação de membrana devido à ramificação e peso molecular, e facilidade de permeação devido à linearidade.

[049]Em uma modalidade, a presente invenção é um componente tensoativo e polimérico para uso nas composições de limpeza e métodos da invenção. O componente tensoativo e polimérico é, de preferência, um tensoativo não iônico ou polímero não iônico apropriado.Tensoativos/Polímeros para Uso na Invenção

[050]Em determinadas modalidades, a blenda de tensoativo e polímero inclui um ou mais tensoativos não iônicos e polímeros úteis na invenção e são geralmente caracterizados pela presença de um grupo hidrofóbico orgânico e um grupo hidrofílico orgânico e são tipicamente produzidos pela condensação de um composto alquil alifático ou polioxialquileno hidrofóbico orgânico com uma porção de óxido alcalino hidrofílico que na prática comum é óxido de etileno ou um produto de poli- hidratação do mesmo, polietileno glicol. Praticamente qualquer composto hidrofóbico que tem um grupo hidroxila, carboxila, amino ou amido com um átomo de hidrogênio reativo pode ser condensado com óxido de etileno, ou seus aductos de poli- hidratação, ou suas misturas com alcoxilenos como óxido de propileno para formar um agente ativo em superfície não iônico. O comprimento da porção de polialquileno hidrofílico que é condensada com qualquer composto hidrofóbico particular pode ser prontamente ajustado para render um composto dispersível em água ou solúvel em água que tem o grau desejado de equilíbrio entre propriedades hidrofílicas e hidrofóbicas. Os tensoativos não iônicos úteis na presente invenção incluem:

[051]Os produtos de condensação de um mol de um álcool de cadeia saturada ou insaturada, linear ou ramificada que tem a partir de 6 a 24 átomos de carbono com a partir de 3 a 50 moles de óxido de etileno. A porção de álcool pode consistir em misturas de álcoois na faixa de carbono delineada acima ou pode consistir em um álcool que tem um número específico de átomos de carbono dentro dessa faixa. Exemplos de tensoativos comerciais estão disponíveis sob os nomes comerciais Neodol® fabricado por Shell Chemical Co. e Alfonic® fabricado por Vista Chemical Co. Esses incluem álcoois de Guerbet como aqueles vendidos sob o nome Lutensol de BASF.

[052]Além de ácidos carboxílicos etoxilados, os ésteres de polietileno glicol comumente denominados, outros ésteres de ácido alcanoico formados por reação com glicerídeos, glicerina e álcoois poli-hídricos (sacarídeo ou sorbitano/sorbitol) têm aplicação nesta invenção. Todas essas porções de éster têm um ou mais sítios de hidrogênio reativos sobre sua molécula que podem se submeter à acilação adicional ou adição de óxido de etileno (alcóxido) para controlar a hidrofilicidade dessas substâncias.

[053]Os álcoois graxos C6-C18 etoxilados e álcoois graxos etoxilados e propoxilados mistos C6-C18 são tensoativos adequados para uso nas presentes composições, particularmente aquelas que são solúveis em água. Os álcoois graxos etoxilados adequados incluem os álcoois graxos etoxilados C10-C18 com um grau de etoxilação a partir de 3 a 50.

[054]Os tensoativos de alquilpolissacarídeo não iônicos adequados, particularmente para uso nas presentes composições incluem aqueles descritos na Patente No. U.S. 4.565.647, Llenado, expedida em 21 de janeiro de 1986. Esses tensoativos incluem um grupo hidrofóbico contendo a partir de 6 a 30 átomos de carbono e um polissacarídeo, por exemplo, um poli glicosídeo, grupo hidrofílico contendo a partir de 1,3 a 10 unidades de sacarídeo. Qualquer sacarídeo redutor contendo 5 ou 6 átomos de carbono pode ser usado, por exemplo, glicose, galactose e porções de galactosil pode ser substituído pelas porções de glicosil. (Opcionalmente, o grupo hidrofóbico é ligado nas posições 2, 3, 4, etc. gerando, assim. uma glicose ou galactose ao contrário de um glicosídeo ou galactosídeo). As ligações entre sacarídeos podem ser, por exemplo, entre a uma posição das unidades de sacarídeo adicionais e as 2, 3, 4 e/ou 6 posições sobre as unidades de sacarídeos anteriores.

[055]A pesquisa Nonionic Surfactants, editada por Schick, M. J., Vol. 1 de Surfactant Science Series, Marcel Dekker, Inc., Nova York, 1983 é uma excelente referência sobre a ampla variedade de compostos não iônicos geralmente empregados na prática da presente invenção. Uma listagem típica de classes não iônicas, e espécies desses tensoativos, é fornecida na Patente No. U.S. 3.929.678 expedida por Laughlin e Heuring on Dec. 30, 1975. Exemplos adicionais são fornecidos em “Surface Active Agents and Detergents” (Vol. I e II por Schwartz, Perry e Berch).

[056]Em algumas modalidades, o tensoativo não iônico é um etoxilato de álcool de Guerbet da fórmula R1--(OC2H4)n--(OH), em que R1 é um grupo alquila C9-C20 ramificado e n é a partir de 2 a 10.

[057]Em uma modalidade preferida, o etoxilato de álcool de Guerbet que é usado na composição de tensoativo líquida é um etoxilato de álcool de Guerbet da fórmula R1--(OC2H4)n--(OH). Isso inclui um etoxilato de álcool de Guerbet onde R1 é um grupo alquila C10 a C18 ramificado e n é a partir de 5 a 10, de preferência, 7 a 9 e também aqueles em que R1 é um grupo alquila C8 a C12 ramificado, de preferência, grupo alquila C10 ramificado e n é 2 a 4, de preferência, 3. Tais álcoois de Guerbet estão disponíveis, por exemplo, sob o nome comercial Lutensol de BASF ou Eutanol G de Cognis.

[058]A reação de Guerbet é uma auto-condensação de álcoois através da qual álcoois que têm cadeias de alquila ramificadas são produzidos. A sequência de reação está relacionada à condensação de Aldol e ocorre a altas temperaturas sob condições catalíticas. O produto é um álcool ramificado com duas vezes o peso molecular do reagente menos um mol de água. A reação prossegue por um número de etapas de reação sequencial. Primeiramente, o álcool é oxidado a um aldeído. Então, a condensação de Aldol ocorre após a extração de prótons. Então, o produto de aldol é desidratado e a hidrogenação do aldeído alélico ocorre.

[059]Esses produtos são denominados álcoois de Guerbet e são adicionalmente reagidos com os álcoois de guerbet alcoxilados não iônicos por alcoxilação, isto é, com óxido de etileno ou óxido de propileno. Os álcoois de guerbet etoxilados têm uma solubilidade inferior em água comparado com os álcoois etoxilados lineares com o mesmo número de átomos de carbono. Portanto, a troca de álcoois graxos lineares por álcoois graxos ramificados torna necessário o uso de solubilizantes satisfatórios que têm capacidade de manter o álcool de guerbet em solução e a emulsão resultante estável mesmo durante um período de tempo de armazenamento mais longo.

[060]Em determinadas modalidades, as composições de tensoativo incluem um ou mais outros polímeros adequados que podem ser usados nas composições de tensoativo da invenção e incluem sulfonatos de alquil arila. Os sulfonatos de alquil arila que podem ser usados na composição de limpeza podem ter um grupo alquila que contém 6 a 24 átomos de carbono e o grupo arila pode ser pelo menos um dentre benzeno, tolueno e xileno. Um sulfonato de alquil arila adequado inclui sulfonato de alquil benzeno linear. Um sulfonato de alquil benzeno linear inclui sulfonato de dodecil benzila linear que pode ser proporcionado como o ácido sulfônico que é neutralizado para formar o sulfonato. Os sulfonatos de alquil arila adicionais incluem sulfonato de xileno e sulfonato de cumeno.

[061]Os sulfonatos de alcano adequados que podem ser usados na composição de limpeza podem ter um grupo alcano que tem 6 a 24 átomos de carbono. Os sulfonatos de alcano adequados que podem ser usados incluem sulfonatos de alcano secundários. Um sulfonato de alcano secundário adequado inclui sulfonato de alquila secundário de sódio C14-C17 comercialmente disponível como Hostapur SAS de Clariant.

[062]Em uma modalidade preferida, o sistema tensoativo inclui um ou mais dos seguintes: um polialquileno glicol, um álcool etoxilado, um etoxilato de éter polialquileno glicol, um glicosídeo de alquila, um sulfonato de alquil arila, um óxido de alquil dimetil amina, e um sulfonato de alfa olefina. Em uma modalidade mais preferida, a invenção inclui um polietileno glicol, um etoxilato de álcool C9-C11 linear, (de preferência, com 5 a 6 moles de etoxilação, um alcoxilato de álcool de Guerbert, como aqueles vendidos sob o nome comercial Lutensol® (ex. BASF AG), disponível em uma variedade de graus, de preferência, Lutensol XP-50, um glicosídeo de hexil alquila, um sulfonato de alquil benzeno linear, um óxido de lauril dimetil amina e um sulfonato de alfa olefina.

[063]O sistema tensoativo pode ser usado individualmente como um reforçador, que compreende tensoativo e um carreador (como água) ou pode compreender a partir de cerca de 0,005 por cento em peso a cerca de 5,0 por cento em peso de ativos, de preferência, cerca de 0,01 por cento em peso a cerca de 3,0 por cento em peso, e com mais preferência, cerca de 0,05 por cento em peso a cerca de 1,0 por cento em peso de ativos como parte de uma composição de limpeza.

Água

[064]O reforçador e composições de limpeza de acordo com a invenção podem compreender água em quantidades que variam dependendo de técnicas para processar a composição.

[065]A água proporciona um meio que dissolve, suspende ou transporta os outros componentes da composição. A água também pode funcionar para distribuir e molhar a composição da invenção sobre um objeto.

[066]Em algumas modalidades, a água constitui uma grande parte da composição da invenção e pode ser o equilíbrio da composição além da blenda de tensoativo, fonte de alcalinidade, ingredientes adicionais, e similares. A quantidade e o tipo de água irão depender da natureza da composição como um todo, do armazenamento ambiental, e método de aplicação que inclui a composição de concentração, forma da composição, e método de entrega pretendido, dentre outros fatores. Particularmente, o carreador deve ser selecionado e usado em uma concentração que não iniba a eficácia dos componentes funcionais na composição da invenção para o uso pretendido, por exemplo, alvejamento, sanitização, limpeza.

[067]Em determinadas modalidades, a presente composição inclui cerca de 5 a cerca de 90 %, em peso, de água, cerca de 10 a cerca de 80 %, em peso, de água, cerca de 20 a cerca de 60 %, em peso, de água ou cerca de 30 a cerca de 40 %, em peso, de água. Será entendido que todos os valores e faixas entre esses valores são abrangidos pela presente invenção.

COMPOSIÇÕES DE LIMPEZA

[068]Conforme indicado anteriormente, a blenda de tensoativo da composição pode ser formulada como parte de uma composição de limpeza que inclui uma fonte de alcalinidade e/ou ácido.

Fonte de Alcalinidade

[069]A composição de limpeza inclui uma quantidade eficaz de uma ou mais fontes alcalinas para aprimorar a limpeza e melhorar o desempenho de remoção de sujeira. Em geral, espera-se que uma composição de limpeza concentrada inclua a fonte alcalina em uma quantidade de pelo menos cerca de 5%, em peso, pelo menos cerca de 10%, em peso, pelo menos cerca de 15%, em peso, ou pelo menos cerca de 25%, em peso. Para proporcionar espaço suficiente para outros componentes no concentrado, a fonte alcalina pode ser proporcionada no concentrado em uma quantidade menor que cerca de 75%, em peso, menos que cerca de 60%, em peso, ou menor que cerca de 50%, em peso. Em outra modalidade, a fonte de alcalinidade pode constituir entre cerca de 0,1% e cerca de 90%, em peso, entre cerca de 0,5% e cerca de 80%, em peso, e entre cerca de 1 % e cerca de 60%, em peso, do peso total da composição de limpeza. A fonte de alcalinidade está presente em uma quantidade suficiente para proporcionar ativos de 500 ppm a cerca de 5000 ppm em uma composição de uso.

[070]Uma quantidade eficaz de uma ou mais fontes alcalinas deve ser considerada como uma quantidade que proporciona uma composição de uso que tem um pH de pelo menos cerca de 8 e geralmente entre cerca de 9,5 e 13. Quando a composição de uso tiver um pH entre cerca de 8 e cerca de 10, a mesma pode ser considerada moderadamente alcalina, e quando o pH for maior que cerca de 13, a composição de uso pode ser considerada cáustica. Em algumas circunstâncias, a composição de limpeza pode proporcionar uma composição de uso que é útil em níveis de pH abaixo de cerca de 8. Em tais composições, a fonte alcalina pode ser omitida, e agentes de ajuste de pH adicionais podem ser usados para proporcionar a composição de uso com o pH desejado.

[071]Exemplos de fontes alcalinas adequados da composição de limpeza incluem, mas não se limitam a, carbonatos de metais alcalinos e hidróxidos de metais alcalinos. Os carbonatos de metais alcalinos exemplificadores que podem ser usados incluem, mas não se limitam a: carbonato de sódio ou potássio, bicarbonato, sesquicarbonato, e misturas dos mesmos. Os hidróxidos de metais alcalinos exemplificadores que podem ser usados incluem, mas não se limitam a, hidróxido de sódio, lítio ou potássio. O hidróxido de metais alcalinos pode ser adicionado à composição de qualquer forma conhecida na técnica, inclusive como esferas sólidas, dissolvidas em uma solução aquosa, ou uma combinação dos mesmos. Os hidróxidos de metais alcalinos estão comercialmente disponíveis como um sólido sob a forma de sólidos ou esferas em pastilhas que têm uma mistura de tamanhos de partícula que variam a partir de cerca de 12 a 100 U.S. mesh, ou como uma solução aquosa, como, por exemplo, como uma solução de 45% e 50%, em peso. Em uma modalidade, o hidróxido de metais alcalinos é adicionado sob a forma de uma solução aquosa, particularmente uma solução de hidróxido de 50%, em peso, para reduzir a quantidade de calor gerado na composição devido à hidratação do material alcalino sólido.

[072]Além da primeira fonte de alcalinidade, a composição de limpeza pode compreender uma fonte de alcalinidade secundária. Exemplos de fontes alcalinas secundárias incluem, mas não se limitam a: silicatos de metal como silicato ou metassilicato de sódio ou potássio; carbonatos de metal como carbonato de sódio ou potássio, bicarbonato, sesquicarbonato; boratos de metal como borato de sódio ou potássio; e etanolaminas e aminas. Tais agentes de alcalinidade estão comumente disponíveis tanto em forma aquosa como em pó, cada uma é útil para formular as presentes composições de limpeza. A composição de limpeza pode ser isenta de fósforo e/ou isenta de ácido nitrilotriacético (NTA) para cumprir determinadas normas. Isento de fósforo (também referido como “livre de fósforo”) significa uma composição concentrada que tem menos que aproximadamente 0,5, em peso, mais particularmente, menos que aproximadamente 0,1, em peso, e ainda mais particularmente menos que aproximadamente 0,01 %, em peso, de fósforo com base no peso total da composição concentrada. Isento de NTA (também referido como “livre de NTA”) significa uma composição concentrada que tem menos que aproximadamente 0,5, em peso, menos que aproximadamente 0,1, em peso, e geralmente menos que aproximadamente 0,01 %, em peso, de NTA com base no peso total da composição concentrada.

Fonte de Acidez

[073]As composições da invenção também podem ser ácidas em natureza e podem compreender pelo menos um ácido inorgânico e/ou orgânico em uma quantidade suficiente de modo que as composições da invenção tenham um pH de 4 ou menos. Geralmente, os ácidos inorgânicos úteis incluem ácidos inorgânicos e minerais solúveis em água. Exemplos não limitativos de ácidos úteis incluem ácido clorídrico, ácido fosfórico, ácido sulfúrico, e assim por diante individualmente ou em combinação.

[074]Conforme para ácidos orgânicos, exemplos não limitativos incluem qualquer ácido orgânico conhecido que possa ser considerado eficaz nas composições inventivas. Geralmente, os ácidos orgânicos úteis são aqueles que incluem pelo menos um átomo de carbono e incluem pelo menos um grupo carboxila (--COOH) em sua estrutura. Mais especificamente, os ácidos orgânicos úteis contêm a partir de 1 a cerca de 6 átomos de carbono, têm pelo menos um grupo carboxila, e são solúveis em água. Exemplos não limitativos incluem ácido acético, ácido cloroacético, ácido cítrico, ácido fórmico, ácido propiônico, e assim por diante.

Materiais Funcionais Adicionais

[075]Os componentes do reforçador de tensoativo ou composição de limpeza podem ser combinados com vários componentes funcionais adicionais. Em algumas modalidades, a composição de limpeza que inclui a fonte de alcalinidade, fonte de acidez, o sistema tensoativo da invenção, e água constitui uma grande quantidade, ou ainda substancialmente o peso total da composição de limpeza, por exemplo, em modalidades que têm pouco ou nenhum material funcional adicional disposto sobre a mesma. Nessas modalidades, as faixas de concentrações de componente proporcionadas acima para a composição de limpeza são representativas das fixas daqueles mesmos componentes na composição de limpeza.

[076]Os materiais funcionais proporcionam propriedades e funcionalidades desejadas à composição detergente. Para o propósito deste pedido, o termo “materiais funcionais” inclui um material que quando disperso ou dissolvido em um uso e/ou concentrado, como uma solução aquosa, proporciona uma propriedade benéfica em um uso particular. Alguns exemplos particulares de materiais funcionais são discutidos em mais detalhes abaixo, embora os materiais particulares discutidos sejam fornecidos somente a título de exemplo, e que uma ampla variedade de outros materiais funcionais pode ser usada. Por exemplo, muitos dos materiais funcionais discutidos abaixo se referem a materiais usados em aplicações de limpeza. Entretanto, outras modalidades podem incluir materiais funcionais para uso em outras aplicações.

Tensoativos adicionais

[077]A composição de limpeza pode conter um componente tensoativo adicional que inclui uma quantidade de detergente de um tensoativo aniônico ou uma mistura de tensoativos aniônicos. Os tensoativos aniônicos são desejados em composições de limpeza devido às suas propriedades umectantes, detergentes e, muitas vezes, compatibilidade satisfatória com membranas. Os tensoativos aniônicos que podem ser usados de acordo com a invenção incluem qualquer tensoativo aniônico disponível na indústria de limpeza. Os grupos adequados de tensoativos aniônicos incluem sulfonatos e sulfatos. Os tensoativos adequados que podem ser proporcionados no componente tensoativo aniônico incluem sulfonatos de alquil arila, sulfonatos de alcano secundários, sulfonatos de éster alquil metílico, sulfonatos de alfa olefina, sulfatos de éter alquílico, sulfatos de alquila e sulfatos de álcool.

[078]Os sulfonatos de alquil arila adequados que podem ser usados na composição de limpeza podem ter um grupo alquila que contém 6 a 24 átomos de carbono e o grupo arila pode ser pelo menos um dentre benzeno, tolueno e xileno. Um sulfonato de alquil arila adequado inclui sulfonato de alquil benzeno linear. Um sulfonato de alquil benzeno linear adequado inclui sulfonato de dodecil benzila linear que pode ser proporcionado como um ácido que é neutralizado para formar o sulfonato. Os sulfonatos de alquil arila adequados adicionais incluem sulfonato de xileno e sulfonato de cumeno.

[079]Os sulfonatos de alcano adequados que podem ser usados na composição de limpeza podem ter um grupo alcano que tem 6 a 24 átomos de carbono. Os sulfonatos de alcano adequados que podem ser usados incluem sulfonatos de alcano secundários. Um sulfonato de alcano secundário adequado inclui sulfonato de alquila secundário de sódio C14-C17 comercialmente disponível como Hostapur SAS de Clariant.

[080]Os sulfonatos de éster alquil metílico adequados que podem ser usados na composição de limpeza incluem aqueles que têm um grupo alquila contendo 6 a 24 átomos de carbono. Os sulfonatos de alfa olefina adequados que podem ser usados na composição de limpeza incluem aqueles que têm grupos alfa olefina contendo 6 a 24 átomos de carbono.

[081]Os sulfatos de éter alquílico adequados que podem ser usados na composição de limpeza incluem aqueles que têm entre cerca de 1 e cerca de 10 grupos alcóxi de repetição, entre cerca de 1 e cerca de 5 grupos alcóxi de repetição. Em geral, o grupo alcóxi irá conter entre cerca de 2 e cerca de 4 átomos de carbono. Um grupo alcóxi adequado é etóxi. Um sulfato de éter alquílico adequado é sulfato de éter laurel etoxilato de sódio e está disponível sob o nome Steol CS-460.

[082]Os sulfatos de alquila adequados que podem ser usados na composição de limpeza incluem aqueles que têm um grupo alquila contendo 6 a 24 átomos de carbono. Os sulfatos de alquila adequados incluem, mas não se limitam, lauril sulfato de sódio e lauril/miristil sulfato de sódio

[083]Os sulfatos de álcool adequados que podem ser usados na composição de limpeza incluem aqueles que têm um grupo de álcool contendo cerca de 6 a cerca de 24 átomos de carbono.

[084]Em uma modalidade preferida, o componente co-tensoativo é um material de cadeia menor, de preferência, menor que 12 carbonos e, com máxima preferência, a partir de cerca de 6 a cerca de 10 carbonos. O tensoativo da invenção e qualquer combinação de co-tensoativo opcional substituem NPE em uma base 1 : 1 no nível de ativos.

[085]O tensoativo aniônico pode ser neutralizado com um sal de metais alcalinos, uma amina, ou uma mistura dos mesmos. Os sais de metais alcalinos adequados incluem sódio, potássio e magnésio. As aminas adequadas incluem monoetanolamina, trietanolamina e monoisopropanolamina. Se uma mistura de sais for usada, uma mistura adequada de sal de metais alcalinos pode ser sódio e magnésio, e a razão molar de sódio para magnésio pode ser entre cerca de 3 : 1 e cerca de 1:1.

[086]A composição de limpeza, quando proporcionada como um concentrado, pode incluir o componente tensoativo em uma quantidade suficiente para proporcionar uma composição de uso que tem propriedades umectantes e detergentes desejadas após a diluição com água. O concentrado pode conter cerca de 0,1 %, em peso, a cerca de 0,5, em peso, cerca de 0,1 %, em peso, a cerca de 1,0, em peso, cerca de 1,0 %, em peso, a cerca de 5 %, em peso, cerca de 5 %, em peso, a cerca de 10 %, em peso, cerca de 10 %, em peso, a cerca de 20 %, em peso, 30 %, em peso, cerca de 0,5 %, em peso, a cerca de 25, em peso, e cerca de 1 %, em peso, a cerca de 15, em peso, e concentrações intermediárias similares do tensoativo aniônico.

[087]A composição de limpeza pode conter um componente co-tensoativo não iônico adicional que inclui uma quantidade de detergente de um tensoativo não iônico adicional ou uma mistura de tensoativos não iônicos. Os tensoativos não iônicos podem ser incluídos na composição de limpeza para melhorar as propriedades de remoção de gordura. Embora o componente co-tensoativo adicional possa incluir um componente tensoativo não iônico, deve ser entendido que o componente co-tensoativo não iônico pode ser excluído da composição de limpeza.

[088]Os tensoativos não iônicos que podem ser usados na composição incluem tensoativos de óxido de polialquileno (também conhecidos como tensoativos de polioxialquileno ou polialquileno glicol). Os tensoativos de óxido de polialquileno adequados incluem tensoativos de polioxipropileno e tensoativos de polioxietileno glicol. Os tensoativos adequados desse tipo são copolímeros de bloco de polioxipropileno (PO) -polioxietileno (EO) orgânicos sintéticos. Esses tensoativos incluem um polímero de di-bloco que compreende um bloco de EO e um bloco de PO, um bloco central de unidades de polioxipropileno (PO), e tem blocos de polioxietileno enxertados sobre a unidade de polioxipropileno ou um bloco central de EO com blocos de PO fixados. Ademais, esse tensoativo pode ter blocos adicionais tanto de polioxietileno como polioxipropileno nas moléculas. Uma faixa molecular de peso média adequada de tensoativos úteis pode ser cerca de 1.000 a cerca de 40.000 e a porcentagem em peso de teor de óxido de etileno pode ser cerca de 10 a 80 %, em peso.

[089]Tensoativos não iônicos adicionais incluem alcoxilatos de álcool. Um alcoxilato de álcool adequado inclui etoxilatos de álcool lineares como Tomadol™ 1-5 que é um tensoativo contendo um grupo alquila que tem 11 átomos de carbono e 5 moles de óxido de etileno. Alcoxilatos de álcool adicionais incluem etoxilatos de alquilfenol, etoxilatos de álcool ramificados, etoxilatos de álcool secundários (por exemplo, Tergitol 15-S-7 de Dow Chemical), etoxilatos de óleo de rícino, etoxilatos de alquilamina, etoxilatos de etoxilatos de amina de sebo, etoxilatos de ácido graxo, etoxilatos de oleato de sorbital, etoxilatos com extremidade terminada, ou misturas dos mesmos. Os tensoativos não iônicos adicionais incluem amidas como alcanolamidas graxas, alquildietanolamidas, dietanolamida de coco, dietanolamida de lauramida, dietanolamida de cocoamida, cocoamida polietileno glicol (por exemplo, cocoamida PEG-6), dietanolamida oleica, ou misturas das mesmas. Os tensoativos não iônicos adequados adicionais incluem base alifática polialquoxilada, amida polialquoxilada, ésteres de glicol, ésteres de glicerol, óxidos de amina, ésteres de fosfato, fosfato de álcool, triglicerídeos graxos, ésteres de triglicerídeos graxos, alquil éter fosfato, ésteres de alquila, alquil fenol ésteres fosfato etoxilados, polissacarídeos de alquila, copolímeros de bloco, glicosídeos de alquila, ou misturas dos mesmos.

[090]Quando tensoativos não iônicos são incluídos no concentrado de composição de limpeza, os mesmos podem ser incluídos em uma quantidade de pelo menos cerca de 0,1 %, em peso, e podem ser incluídos em uma quantidade de até cerca de 15 %, em peso. O concentrado pode incluir cerca de 0,1 a 1,0 %, em peso, cerca de 0,5 %, em peso, a cerca de 12 %, em peso, ou cerca de 2 %, em peso, a cerca de 10 %, em peso, do tensoativo não iônico.

[091]Os tensoativos anfotéricos também podem ser usados para proporcionar propriedades detergentes desejadas. Os tensoativos anfotéricos adequados que podem ser usados incluem, mas não se limitam a: betaínas, imidazolinas e propionatos. Os tensoativos anfotéricos adequados incluem, mas não se limitam a: sultaínas, anfopropionatos, anfodipropionatos, aminopropionatos, aminodipropionatos, anfoacetatos, anfodiacetatos e anfoidroxipropilsulfonatos.

[092]Quando a composição de limpeza inclui um tensoativo anfotérico, o tensoativo anfotérico pode ser incluído em uma quantidade de cerca de 0,1 %, em peso, a cerca de 15 %, em peso. O concentrado pode incluir cerca de 0,1 %, em peso, a cerca de 1,0 %, em peso, 0,5 %, em peso, a cerca de 12 %, em peso, ou cerca de 2 %, em peso, a cerca de 10 %, em peso, do tensoativo anfotérico.

Agentes Alvejantes

[093]A composição de limpeza também pode incluir agentes alvejantes para clarear ou branquear um substrato. Exemplos de agentes alvejantes adequados incluem compostos alvejantes com capacidade de liberar uma espécie de halogênio ativo, como CI2, Br2, -OCl- e/ou -OBr-, sob condições tipicamente encontradas durante o processo de limpeza. Os agentes alvejantes adequados para uso nas presentes composições de limpeza incluem, por exemplo, compostos contendo cloro como um cloro, um hipoclorito e cloramina. Os compostos de liberação de halogênio exemplificadors incluem os dicloroisocianuratos de metais alcalinos, fosfato de trissódio clorado, os hipocloritos de metais alcalinos, monocloramina e dicloramina, e similares. As fontes de cloro encapsuladas também podem ser usadas para aumentar a estabilidade da fonte de cloro na composição (consulte, por exemplo, a Patente Nos. U.S. 4.618.914 e 4.830.773, cujas descrições estão incorporadas no presente documento a título de referência para todos os propósitos). Um agente alvejante também pode ser uma fonte de peroxigênio ou oxigênio ativo como peroxido de hidrogênio, perboratos, peroxi-hidrato de carbonato de sódio, peroxi- hidratos de fosfato, permonossulfato de potássio, e mono e tetra-hidrato de perborato de sódio, com e sem ativadores como tetra-acetiletileno diamina, e similares. A composição pode incluir uma quantidade eficaz de um agente alvejante. Quando o concentrado inclui um agente alvejante, o mesmo pode ser incluído em uma quantidade de cerca de 0,1 %, em peso, a cerca de 60 %, em peso, cerca de 1 %, em peso, a cerca de 20 %, em peso, cerca de 3 %, em peso, a cerca de 8 %, em peso, e cerca de 3 %, em peso, a cerca de 6 %, em peso.Cargas de Limpeza

[094]A composição de limpeza pode incluir uma quantidade eficaz de cargas de limpeza, que não atua como um agente de limpeza por si, porém coopera com o agente de limpeza para aumentar a capacidade de limpeza total da composição. Exemplos de cargas de limpeza adequadas para uso nas presentes composições de limpeza incluem sulfato de sódio, cloreto de sódio, amido, açúcares, alquileno glicóis C1-C10 como propileno glicol, e similares. Quando o concentrado inclui uma carga de limpeza, o mesmo pode ser incluído em uma quantidade entre cerca de 1 %, em peso, e cerca de 20 %, em peso, e entre cerca de 3 %, em peso, e cerca de 15 %, em peso.

Agentes Estabilizantes

[095]Os agentes estabilizantes que podem ser usados na composição de limpeza incluem, mas não se limitam a: aminas alifáticas primárias, betaínas, borato, íons de cálcio, citrato de sódio, ácido cítrico, formato de sódio, glicerina, ácido malônico, diácidos orgânicos, polióis, propileno glicol, e misturas dos mesmos. O concentrado não precisa incluir um agente estabilizante, porém quando o concentrado inclui um agente estabilizante, o mesmo pode ser incluído em uma quantidade que proporciona o nível desejado de estabilidade do concentrado. As faixas exemplificadoras do agente estabilizante incluem até cerca de 20 %, em peso, entre cerca de 0,5 %, em peso, a cerca de 15 %, em peso, e entre cerca de 2 %, em peso, a cerca de 10 %, em peso.

Dispersantes

[096]Os dispersantes que podem ser usados na composição de limpeza incluem copolímeros de ácido maleico/olefina, ácido poliacrílico e seus copolímeros, e misturas dos mesmos. O concentrado não precisa incluir um dispersante, porém, quando um dispersante é incluído o mesmo pode ser incluído em uma quantidade que fornece as propriedades de dispersante desejadas. As faixas exemplificativas do dispersante no concentrado podem ser de até cerca de 20% em peso, entre cerca de 0,5% em peso e cerca de 15% em peso, e entre cerca de 2% em peso, e cerca de 9% em peso.

Hidrótropos

[097]As composições da invenção podem incluir opcionalmente um hidrótropo que auxilia na estabilidade composicional e na formulação aquosa. Funcionalmente falando, os acopladores de hidrótropo adequados que podem ser empregados são não tóxicos e mantêm os ingredientes ativos na solução aquosa ao longo da faixa de temperatura e concentração na qual um concentrado ou qualquer solução de uso é exposto.

[098]Qualquer acoplador de hidrótropo pode ser usado, desde que o mesmo não reaja com os outros componentes da composição ou afetem de modo negativo as propriedades de desempenho da composição. As classes representativas de agentes ou solubilizantes de acoplamento hidrotrópico que podem ser empregadas incluem tensoativos aniônicos, tais como sulfatos de alquila e sulfonatos de alcano, sulfonatos de alquil benzeno ou naftaleno, sulfonatos de alcano secundários, sulfatos ou sulfonatos de éter alquílico, fosfatos ou fosfonatos de alquila, ésteres de ácido dialquil sulfossuccínico, ésteres de açúcar (por exemplo, ésteres e sorbitano), óxidos de amina (mono-, di- ou tri-alquila) e alquil C8-C10 glicosídeos. Os agentes de acoplamento preferidos para uso na presente invenção incluem n-octanossulfonato, disponível como NAS 8D junto a Ecolab Inc., óxido de n-octil dimetilamina e os sulfonatos aromáticos comumente disponíveis, tais como os sulfonatos de alquil benzeno (por exemplo, sulfonatos de xileno) ou sulfonatos de naftaleno, ésteres de fosfato de arila ou alcarila ou seus análogos alcoxilados que têm 1 a cerca de 40 unidades de óxido de etileno, propileno ou butileno ou misturas dos mesmos. Outros hidrótropos preferidos incluem tensoativos não iônicos de alcoxilatos de álcool C6C24 (alcoxilato significa etoxilatos, propoxilatos, butoxilatos e misturas de co- ou terpolímero dos mesmos) (de preferência, alcoxilatos de álcool C6-C14) que têm 1 a cerca de 15 grupos de óxido de alquileno (de preferência, cerca de 4 a cerca de 10 grupos de óxido de alquileno); C6-C24 alcoxilatos de alquilfenol (de preferência, alcoxilatos de alquilfenol C8-C10) que têm 1 a cerca de 15 grupos de óxido de alquileno (de preferência, cerca de 4 a cerca de 10 grupos de óxido de alquileno); alquilpoliglicosídeos C6-C24 (de preferência, alquilpoliglicosídeos C6-C20) que têm 1 a cerca de 15 grupos de glicosídeo (de preferência, cerca de 4 a cerca de 10 grupos de glicosídeo); etoxilatos, propoxilatos ou glicerídeos de éster de ácido graxo C6-C24; e mono ou dialcanolamidas C4-C12. Um hidrótropo preferido é cumenossulfonato de sódio (SCS).

[099]A composição de um hidrótropo opcional pode estar presente na faixa de cerca de 0 a cerca de 25 por cento em peso.Agente/Quelante de Condicionamento de Água

[0100]Os agentes de condicionamento de água funcionam para inativar a dureza da água e impedir que os íons de cálcio e magnésio interajam com sujeiras, tensoativos, carbonato e hidróxido. Os agentes de condicionamento de água, portanto, aprimoram a detergência e impedem os efeitos a longo prazo, tais como redeposições de sujeira insolúvel, escalas minerais e misturas dos mesmos. O condicionamento de água pode ser alcançado por diferentes mecanismos que incluem sequestro, precipitação, troca iônica e dispersão (efeito de limiar).

[0101]Os agentes de condicionamento de água que podem ser usados incluem agentes de condicionamento de água solúveis em água inorgânicos, agentes de condicionamento de água insolúveis em água inorgânicos, agentes de condicionamento solúveis em água orgânicos e agentes de condicionamento de água insolúveis em água orgânicos. Os agentes de condicionamento de água solúveis em água inorgânicos exemplificativos incluem todas as formas físicas de metal alcalino, amônio e sais de amônio substituído de carbonato, bicarbonato e sesquicarbonato; pirofosfatos e polifosfatos condensados, tais como tripolifosfato, trimetafosfato e derivados de anel aberto; e metafosfatos poliméricos vítreos de estrutura geral Mn+2Pn03n+1 que têm um grau de polimerização n de cerca de 6 a cerca de 21 nas formas anidras ou hidratadas; e misturas das mesmas. Os agentes de condicionamento de água insolúveis em água inorgânicos exemplificativos incluem intensificadores de aluminossilicato. Os agentes de condicionamento de água solúveis em água exemplificativos incluem aminopoliacetatos, polifosfonatos, aminopolifosfonatos, carboxilatos e policarboxilatos de cadeia curta. Os agentes de condicionamento de água solúveis em água orgânicos úteis nas composições da presente invenção incluem aminopoliacetatos, polifosfonatos, aminopolifosfonatos, carboxilatos de cadeia curta e uma ampla variedade de compostos de policarboxilato.

[0102]Os sais de condicionamento de água de aminopoliacetato adequados para uso no presente documento incluem os sais de sódio, lítio de potássio, amônio e amônio substituído dos seguintes ácidos: ácido etilenodiaminatetracético, ácido N- (2-hidroxietil)-etilenodiamina triacético, ácido N-(2-hidroxietil)-nitrilodiacético, ácido dietilenotriaminepentacético, ácido 1,2- diaminocicloexanotetracético e ácido nitrilotriacético; e misturas dos mesmos. Os polifosfonatos úteis no presente documento incluem especificamente sais de sódio, lítio e potássio de ácido etileno difosfônico; sais de sódio, lítio e potássio de ácido etano-1-hidróxi-1,1-difosfônico e sais de lítio de sódio, potássio, amônio e amônio substituído de ácido etano-2- carbóxi-1,1-difosfônico, ácido hidroximetanodifosfônico, ácido carbonildifosfônico, ácido etano-1-hidróxi-1,1,2- tridifosfônico, ácido etano-2-hidróxi-1,1,2-tridifosfônico, ácido propano-1,1,3,3-tetradifosfônico, ácido propano-1,1,2,3-tetrafosfônico e ácido propano 1,2,2,3-tetradifosfônico; e misturas dos mesmos. Os exemplos desses compostos polidifosfônicos são revelados na Patente no GB 1.026.366. Para mais exemplos, consultar a Patente no U.S. 3.213.030 de Diehl, expedida em 19de outubro de 1965 e Patente no U.S. 2.599.807 de Bersworth, expedida em 10 de junho de 1952. Os compostos de aminopolifosfonato são agentes de condicionamento de água excelentes e podem ser vantajosamente usados na presente invenção. Os exemplos adequados incluem sais solúveis, por exemplo, sais de sódio, lítio ou potássio, de ácido dietileno tiamina pentametileno difosfônico, ácido etileno diamina tetrametileno difosfônico, ácido hexametilenodiamina tetrametileno difosfônico e ácido nitrilotrimetileno difosfônico; e misturas dos mesmos. Os sais de ácido carboxílico de cadeia curta solúveis em água constituem outra classe de condicionador de água para uso no presente documento. Os exemplos incluem ácido cítrico, ácido glucônico e ácido fítico. Os sais preferidos são preparados a partir de íons de metal alacalino, tais como sódio, potássio, lítio e a partir de amônio e amônio substituído. Os condicionadores de água de policarboxilato solúvel em água adequados para esta invenção incluem os diversos policarboxilatos de éter, poliacetais, policarboxilatos, policarboxilatos de epóxi, e policarboxilatos alifáticos, cicloalcanos e aromáticos.

Enzimas

[0103]As enzimas podem ser usadas para catalisar e facilitar as reações orgânicas e inorgânicas. Sabe-se bem, por exemplo, que as enzimas são usadas nas reações metabólicas que ocorrem na vida animal e vegetal.

[0104]As enzimas que podem ser usadas de acordo com a invenção incluem proteínas simples ou proteínas conjugadas produzidas por organismos vivos e que funcionam como catalisadores bioquímicos que, na tecnologia de limpeza, degradam ou alteram um ou mais tipos de resíduos de sujeiras encontrados nas superfícies de equipamentos de processo de alimentos removendo, desse modo, a sujeira ou tornando a sujeira mais removível pelo sistema de limpeza. Tanto a degradação como a alteração de resíduos de sujeira aprimoram a detergência reduzindo-se as forças físico-químicas que ligam a sujeira à superfície que está sendo limpa, isto é, a sujeira se torna mais solúvel em água. A enzima pode ser funcional na faixa de pH ácido, neutro ou alcalino.

[0105]Conforme definido na técnica, as enzimas são referidas como proteínas simples quando as mesmas requerem apenas suas estruturas de proteína para atividade catalítica. As enzimas são descritas como proteínas conjugadas se as mesmas requererem um componente de não proteína para atividade, denominado cofator, que é um metal ou uma biomolécula orgânica muitas vezes referida como uma coenzima. Os cofatores não estão envolvidos nos eventos catalíticos de função de enzima. De preferência, seu papel parece ser o de manter a enzima em uma configuração ativa. Conforme o uso em questão, a atividade enzimática se refere à capacidade de uma enzima realizar a função catalítica desejada de degradação ou alteração de sujeira; e a estabilidade enzimática diz respeito à capacidade de uma enzima para permanecer ou ser mantida no estado ativo.

[0106]As enzimas são catalisadores extremamente eficazes. Na prática, quantidades muito pequenas irão acelerar a taxa de reações de degradação e alteração de sujeira sem que as mesmas sejam consumidas no processo. As enzimas também têm especificidade de substrato (sujeira) que determina a amplitude de seu efeito catalítico. Algumas enzimas interagem com apenas uma molécula de substrato específica (especificidade absoluta); enquanto que outras enzimas têm ampla especificidade e catalisam reações em uma família de moléculas estruturalmente similares (especificidade de grupo).

[0107]As enzimas exibem atividade catalítica em virtude de três características gerais: a formação de um complexo não covalente com o substrato, a especificidade de substrato e a taxa catalítica. Muitos compostos podem se ligar a uma enzima, porém, apenas determinados tipos irão levar à reação subsequente. Os últimos são chamados de substratos e satisfazem o requisito de especificidade de enzima particular. Os materiais que se ligam, porém, não reagem quimicamente podem afetar a reação enzimática de um modo positivo ou negativo. Por exemplo, as espécies não reagidas chamadas de inibidores interrompem a atividade enzimática.

[0108]Diversas enzimas podem se encaixar em mais de uma classe. Uma referência valiosa sobre enzimas é “Industrial Enzymes”, Scott, D., em Kirk-Othmer Enciclopédia of Chemical Technology, 3a Edição, (editores Grayson, M. e EcKroth, D.) Vol. 9, pp. 173 a 224, John Wiley & Sons, New York, 1980. A revelação dessa referência que se refere a enzimas é incorporada ao presente documento a título de referência.

[0109]As proteases, uma subclasse de hidrolases, são adicionalmente divididas em três subgrupos distintos que são agrupados pelo pH ótimo (isto é, a atividade enzimática ideal ao longo de uma determinada faixa de pH). Esses três subgrupos são as proteases alcalinas, neutras e ácidas. Essas proteases podem ser derivadas de origem vegetal, animal ou de microrganismos; mas, de preferência, são da última origem que inclui leveduras, mofos e bactérias. Os exemplos de proteases alcalinas adequadas são Alcalase®, Savinase® e Esperase® todas disponíveis junto a Novo Industri AS, Denmark; Purafect® de Genencor International; Maxacal®, Maxapem® e Maxatase® todas disponíveis junto a Gist-Brocase International NV, Holanda; Optimase® e Opticlean® de Solvay Enzymes, EUA e assim por diante.

[0110]As proteases alcalinas comerciais são obteníveis na forma líquida ou seca, são vendidas como soluções aquosas brutas ou nas formas compostas e processadas purificadas variadas, e são compreendidas de cerca de 2% a cerca de 80% em peso de enzima ativa geralmente em combinação com estabilizantes, tampões, cofatores, impurezas e veículos inertes. O teor de enzima ativa real depende do método de fabricação e não é crítico, supondo que a solução de limpeza tenha a atividade enzimática desejada. A enzima particular escolhida para uso no processo e os produtos desta invenção dependem das condições de utilidade final, que incluem a forma de produto física, pH de uso, temperatura de uso e tipos de sujeiras a serem degradadas ou alteradas. A enzima pode ser escolhida para fornecer atividade estabilidade ideais para qualquer dado conjunto de condições de utilidade.

[0111]Naturalmente, as misturas de diferentes enzimas proteolíticas podem ser usadas. Embora várias enzimas específicas tenham sido descritas acima, deve- se compreender que qualquer protease que possa conferir a atividade proteolítica desejada à composição pode ser usada e nessa modalidade desta invenção não se limita de modo algum à escolha específica da enzima proteolítica.

[0112]Além das proteases, deve-se compreender também, e uma pessoa versada na técnica irá observar a partir da enumeração acima, que outras enzimas que são bem conhecidas na técnica também podem ser usadas com a composição da invenção. Outras hidrolases são incluídas, tais como esterases, carboxilases e similares; e outras classes de enzima.

[0113]Ademais, a fim de aumentar sua estabilidade, a enzima ou mistura de enzimas pode ser incorporada em várias modalidades não líquidas da presente invenção como uma forma revestida, encapsulada, aglomerada, em pastilhas ou marumerizada. Também, para aumentar a estabilidade, a enzima ou mistura de enzimas pode ser incorporada em várias modalidades não aquosas, tais como propileno glicol, glicerina, etc.

Agentes de ajuste de pH

[0114]Vários agentes de ajuste de pH podem ser utilizados para alterar o pH da composição de tratamento. Os agentes de ajuste de pH podem proporcionar sistemas de tamponamento desejados. Agentes de ajuste de pH alcalino exemplificadores incluem carbonato, bicarbonato, hidróxido de sódio, tetraborato e ácido bórico. Um sistema de tamponamento que inclui carbonato e bicarbonato pode proporcionar um pH exemplificador entre cerca de 9 e cerca de 10, um sistema de tamponamento que inclui includes carbonato e hidróxido de sódio pode proporcionar um pH exemplificador entre cerca de 9 e cerca de 11, e um sistema de tamponamento que inclui tetraborato de sódio e ácido bórico pode incluir um pH entre cerca de 7,6 e cerca de 9,2. O atente de ajuste de pH pode incluir um ácido para proporcionar um sistema de tamponamento ácido. Ácidos exemplificadores incluem ácido cítrico, citrato, ácido acético, acetato, ácido fosfórico e fosfato. Por exemplo, um sistema de tamponamento incluindo ácido cítrico e hidróxido de sódio pode proporcionar um pH exemplificador entre cerca de 2,2 e cerca de 6,5, um sistema de tamponamento que inclui citrato de sódio e ácido cítrico pode proporcionar um pH exemplificador entre cerca de 3,0 e cerca de 6,2, um sistema de tamponamento que inclui acetato de sódio e ácido acético pode proporcionar um pH exemplificador entre cerca de 3,6 e cerca de 5,6, e um sistema de tamponamento que inclui fosfato de diidrogênio sódico e fosfato de diidrogênio dissódico pode proporcionar um pH exemplificador entre cerca de 5,8 e cerca de 8,0.

Limpeza no local

[0115]As composições e métodos de limpeza de membrana da invenção consistem, em geral, em sistemas de limpeza no local (CIP), sistemas de limpeza fora do local (COP), máquinas para lavagem de produtos têxteis, sistemas de filtração por osmose micro, ultra, nano e reversa. Os sistemas COP podem incluir sistemas prontamente acessíveis incluindo tanques de lavagem, recipientes de imersão, baldes com esfregão, tanques de retenção, pias de esfrega, lavadoras de peças de veículo, lavadoras e sistemas em batelada não contínua, e similares. Os sistemas CIP incluem os componentes internos de tanques, linhas, bombas e outros equipamentos de processo usados para processar, tipicamente, fluxos de produto líquido, tais como bebidas, leite e sucos.

[0116]Em geral, a limpeza do sistema no local ou outra superfície (isto é, remoção de produtos indesejados no mesmo) é realizada com uma limpeza alcalina que é introduzida com água aquecida. As composições da invenção podem ser introduzidas durante, antes, ou simultaneamente à etapa de limpeza (como um intensificador separado ou como parte da composição de limpeza) e são aplicadas ou introduzidas no sistema em uma concentração de solução de uso em água não- aquecida em temperatura ambiente. Tipicamente, CIP emprega taxas de vazão na ordem de cerca de 40 a cerca de 600 litros por minuto, temperaturas a partir da temperatura ambiente até cerca de 70°C, e tempos de contato de pelo menos cerca de 10 segundos, por exemplo, cerca de 30 a cerca de 120 segundos. A presente composição pode permanecer na solução em água fria (por exemplo, 40°F/4°C) e em água aquecida (por exemplo, 140°F/60°C). Embora não seja normalmente necessário aquecer a solução de uso aquosa da presente composição, sob algumas circunstâncias, o aquecimento pode ser desejável para acentuar sua atividade. Esses materiais são úteis em quaisquer temperaturas concebíveis.

Programas de tratamento de membrana

[0117]Podem-se usar vários programas de tratamento diferentes para tratar uma membrana de acordo com a invenção. O método para tratar uma membrana pode incluir uma pluralidade de etapas. Uma primeira etapa pode ser referida como uma etapa de remoção de produto ou deslocamento onde o produto (soro do leite, leite, etc.) é removido do sistema de filtração. O produto pode ser efetivamente recuperado e usado opondo-se à descarga como efluente vegetal. Em geral, a etapa de remoção de produto pode ser caracterizada como uma etapa de troca onde água, gás ou fluxo de múltiplas fases desloca o produto a partir do sistema de membrana. A etapa de remoção de produto pode durar tanto quanto dura a remoção e a recuperação do produto a partir do sistema de filtração. Em geral, espera-se que a etapa de remoção de produto dure pelo menos alguns minutos para a maioria dos sistemas de filtração de laticínios.

[0118]Outra etapa geralmente usada pode ser referida como uma etapa de pré-enxágue. Em geral, água e/ou uma solução alcalina podem ser circuladas no sistema de filtração para remover sujeiras pesadas. Deve-se compreender que um sistema de filtração em larga escala se refere a um sistema industrial tendo pelo menos cerca de 10 recipientes de membrana, pelo menos cerca de 40 membranas, e uma área total de membrana de cerca de 200 m2. Sistemas de filtração industrial para uso em aplicações de fábricas de laticínios e cervejarias geralmente incluem cerca de 10 a cerca de 200 recipientes de membrana, cerca de 40 a cerca de 1.000 membranas, e uma área total de membrana de cerca de 200 m2 a cerca de 10.000 m2.

[0119]Vários ciclos de tratamento químico podem ser repetidos para tratamento ácido, tratamento alcalino e tratamento neutro. Em geral, os vários tratamentos podem ser dotados ou não de uma enzima.

[0120]O componente líquido pode ser proporcionado como um tratamento alcalino, um tratamento ácido, um tratamento neutro, um tratamento com solvente e/ou como um tratamento enzimático.

[0121]A título de exemplo, o sistema tensoativo da invenção pode ser usado em várias etapas no processo de limpeza de filtro. Por exemplo, o enxágue pode ser realizado pela composição de tensoativo da invenção sozinha ou como uma solução neutra, ácida ou alcalina. A limpeza pode ser realizada usando uma composição de limpeza que pode incluir componentes alcalinos, ácidos, enzimas, componentes não- aquosos e/ou a composição de tensoativo da invenção. Sanitização e/ou preservação podem ser realizadas por uma composição que inclui cloro, ácidos, perácidos e/ou composições redutoras. Em geral, um penetrante é considerado como sendo um componente que penetra na sujeira e amolece a sujeira para remoção. O penetrante pode ser selecionado pelo tipo particular de sujeira esperada na membrana. No caso de membranas usadas na indústria de laticínios, espera-se que o penetrante seja selecionado para proporcionar penetração em sujeiras de proteína e lipídeos.

Formação de um concentrado

[0122]A composição de concentrado da presente invenção pode ser proporcionada como um sólido, líquido ou gel, ou uma combinação desses. Em uma modalidade, as composições de limpeza podem ser proporcionadas como um concentrado de modo que a composição de limpeza seja substancialmente isenta de qualquer água adicionada ou o concentrado pode conter uma quantidade nominal de água. O concentrado pode ser formulado sem qualquer água ou pode ser dotado de uma quantidade relativamente pequena de água a fim de reduzir os gastos com transporte do concentrado. Por exemplo, a composição de concentrado pode ser proporcionada como uma cápsula ou pélete de pó comprimido, um sólido, ou pó solto, seja contido por um material solúvel em água ou não. No caso de proporcionar a cápsula ou pélete da composição em um material, a cápsula ou pélete pode ser introduzido em um volume de água, e caso esteja presente, o material solúvel em água pode se solubilizar, se degradar ou se dispersar para permitir o contato da composição de concentrado com a água. Para os propósitos desta revelação, os termos “cápsula” e “pélete” são usados para propósitos exemplificadores e não são destinados a limitarem o modo de entrega da invenção a um formato particular.

[0123]Quando proporcionado como uma composição de concentrado líquido, o concentrado pode ser diluído através de um equipamento de dispensação usando aspiradores, bombas peristálticas, bombas de engrenagem, medidores de fluxo de massa, e similares. Essa modalidade de concentrado líquido também pode ser distribuída em garrafas, jarras, garrafas de dosagem, garrafas com tampas dosadoras, e similares. A composição de concentrado líquido pode ser carregada em um elemento de inserção de cartucho com múltiplas câmaras que é, então, colocado em uma garrafa aspersora ou em qualquer dispositivo de entrega carregado com uma quantidade pré-medida de água.

[0124]Ainda em outra modalidade, a composição de concentrado pode ser proporcionada sob a forma sólida que resista a esfarelamento ou outra degradação até que seja colocada em um recipiente. Esse recipiente pode ser carregado com água antes da colocação da composição de concentrado no recipiente, ou pode ser carregado com água após a composição de concentrado ser colocada no recipiente. Em qualquer caso, a composição de concentrado sólido se dissolve, se solubiliza, ou, de outro modo, se desintegra mediante contato com água. Em uma modalidade particular, a composição de concentrado sólido se dissolve rapidamente, permitindo, assim, que a composição de concentrado se torne uma composição de uso e permitindo, ainda, que o usuário final aplique a composição de uso a uma superfície em necessidade de limpeza. Quando a composição de limpeza for proporcionada como um sólido, as composições proporcionadas acima podem ser alteradas de modo a solidificar a composição de limpeza através de qualquer meio conhecido na técnica. Por exemplo, a quantidade de água pode ser reduzida ou ingredientes adicionais podem ser adicionados à composição de limpeza, tal como um agente de solidificação.

[0125]Em outra modalidade, a composição de concentrado sólido pode ser diluída através de um equipamento de dispensação por meio do qual água é aspergida no bloco sólido formando a solução de uso. O fluxo de água é distribuído em uma taxa relativamente constante usando controles mecânicos, elétricos ou hidráulicos, e similares. A composição de concentrado sólido também pode ser diluída através de um equipamento de dispensação por meio do qual a água flui ao redor do bloco sólido, criando uma solução de uso à medida que o concentrado sólido se dissolve. A composição de concentrado sólido também pode ser diluída através de dispensadores de pélete, tablete, pó e pasta, e similares.

[0126]A água usada para diluir o concentrado (água de diluição) pode estar disponível na localidade ou sítio de diluição. A água de diluição pode conter níveis variáveis de dureza dependendo da localizada. Água de serviço disponível a partir de várias municipalidades tem níveis variáveis de dureza. Deseja-se proporcionar um concentrado que possa manusear os níveis de dureza encontrados na água de serviço de várias municipalidades. A água de diluição que é usada para diluir o concentrado pode ser caracterizada como água dura quando incluir pelo menos uma dureza de 1 grão. Espera-se que a água de diluição possa incluir pelo menos uma dureza de 5 grãos, pelo menos uma dureza de 10 grãos, ou pelo menos uma dureza de 20 grãos.

[0127]Espera-se que o concentrado seja diluído com a água de diluição a fim de proporcionar uma solução de uso tendo um nível desejado de propriedades detergentes. Se for necessário que a solução de uso remova sujeiras resistentes ou pesadas, espera-se que o concentrado possa ser diluído com a água de diluição em uma razão de peso de pelo menos 1:1 e até 1:8. Se uma solução de uso para limpeza de trabalho leve for desejada, espera-se que o concentrado possa ser diluído em uma razão de peso entre concentrado e água de diluição de até cerca de 1:256.

[0128]Em uma modalidade alternativa, as composições de limpeza podem ser proporcionadas como uma composição pronta para uso (RTU). Se a composição de limpeza for proporcionada como uma composição RTU, uma quantidade mais significativa de água é adicionada à composição de limpeza como um diluente. Quando o concentrado for proporcionado como um líquido, pode-se desejar proporcioná-lo em uma forma fluxível de modo que possa ser bombeado ou aspirado. Constatou-se que geralmente é difícil bombear precisamente uma pequena quantidade de um líquido. Em geral, é mais eficaz bombear uma quantidade maior de um líquido. De modo correspondente, embora seja desejável proporcionar ao concentrado uma menor quantidade de água possível a fim de reduzir os custos com transporte, também é desejável proporcionar um concentrado que possa ser dispensado precisamente. No caso de um concentrado líquido, espera-se que a água esteja presente em uma quantidade de até cerca de 90,%, em peso, particularmente entre cerca de 20%, em peso, e cerca de 85%, em peso, mais particularmente, entre cerca de 30%, em peso, e cerca de 80%, em peso, e, com a máxima particularidade, entre cerca de 50%, em peso, e cerca de 80%, em peso.

[0129]No caso de uma composição RTU, deve-se notar que a composição de limpeza revelada acima pode, caso seja desejado, ser adicionalmente diluída com até cerca de 96%, em peso, de água, com base no peso da composição de limpeza.

[0130]A composição de limpeza pode ser produzida usando um processo de mistura. A composição intensificadora de tensoativo e/ou composição de limpeza que compreende a mesma e outros ingredientes funcionais são misturadas por uma quantidade de tempo suficiente para formar uma composição homogênea final. Em uma modalidade exemplificadora, os componentes da composição de limpeza são misturados durante aproximadamente 10 minutos.

[0131]Uma composição de limpeza sólida conforme usada na presente revelação abrange uma variedade de formas incluindo, por exemplo, sólidos, péletes, blocos, tabletes e pós. A título de exemplo, os péletes podem ter diâmetros entre cerca de 1 mm e cerca de 10 mm, os tabletes podem ter diâmetros entre cerca de 1 mm e cerca de 10 mm ou entre cerca de 1 cm e cerca de 10 cm, e os blocos podem ter diâmetros de pelo menos cerca de 10 cm. Deve-se compreender que o termo “sólido” se refere ao estado da composição de limpeza sob as condições esperadas de armazenamento e uso da composição de limpeza sólida. Em geral, espera-se que a composição de limpeza permaneça um sólido quando fornecida em uma temperatura de até cerca de 37,77°C (100°F) ou menor que cerca de 48,88°C (120°F).

[0132]Em determinadas modalidades, a composição de limpeza sólida é proporcionada sob a forma de uma dose unitária. Uma dose unitária se refere a uma unidade de composição de limpeza sólida dimensionada de modo que toda a unidade seja usada durante um único ciclo. Quando a composição de limpeza sólida for proporcionada como uma dose unitária, a mesma pode ter uma massa de cerca de 1 g a cerca de 50 g. Em outras modalidades, a composição pode ser um sólido, um pélete ou um tablete tendo um tamanho de cerca de 50 g a 250 g, cerca de 100 g ou maior, ou cerca de 40 g a cerca de 11.000 g.

[0133]Em outras modalidades, a composição de limpeza sólida é proporcionada sob a forma de um sólido de uso múltiplo, tal como um bloco ou uma pluralidade de péletes, e pode ser repetidamente usada para gerar composições de limpeza aquosas para múltiplos ciclos de lavagem. Em determinadas modalidades, a composição de limpeza sólida é proporcionada como um sólido tendo uma massa de cerca de 5 g a cerca de 10 kg. Em determinadas modalidades, uma forma de uso múltiplo da composição de limpeza sólida tem uma massa de cerca de 1 a cerca de 10 kg. Em outras modalidades, uma forma de uso múltiplo da composição de limpeza sólida tem uma massa de cerca de 5 kg a cerca de 8 kg. Em outras modalidades, uma forma de uso múltiplo da composição de limpeza sólida tem uma massa de cerca de 5 g a cerca de 1 kg, ou cerca de 5 g e cerca de 500 g.

[0134]Os componentes podem ser misturados e extrudados ou fundidos para formar um sólido, como péletes, pós ou blocos. Pode-se aplicar calor a partir de uma fonte externa para facilitar o processamento da mistura.

[0135]Um sistema de mistura proporciona uma mistura contínua dos ingredientes em alto cisalhamento para formar uma mistura de líquido ou semi-sólido substancialmente homogênea em que os ingredientes são distribuídos através de sua massa. O sistema de mistura inclui meios para misturar os ingredientes de modo a proporcionar um cisalhamento eficaz para manter a mistura em uma consistência fluxível, com uma viscosidade durante o processamento de cerca de 1.000 a 1.000.000 cP, de preferência, cerca de 50.000 a 200.000 cP. O sistema de mistura pode ser um misturador de fluxo contínuo ou um aparelho extrusor de rosca única ou dupla.

[0136]A mistura pode ser processada em uma temperatura para manter a estabilidade física e química dos ingredientes, como em temperaturas ambientes de cerca de 20 a 80°C, e cerca de 25 a 55°C. Embora um calor externo limitado possa ser aplicado à mistura, a temperatura alcançada pela mistura pode se tornar elevada durante o processamento devido ao atrito, variâncias em condições ambientes, e/ou por uma reação exotérmica entre os ingredientes. Opcionalmente, a temperatura da mistura pode ser aumentada, for exemplo, nas entradas ou saídas do sistema de mistura.

[0137]Um ingrediente pode estar sob a forma de um líquido ou um sólido, como um particulado seco, e pode ser adicionado à mistura separadamente ou como parte de uma pré-mistura com outro ingrediente, como, por exemplo, o componente de controle de escala pode ser separado do restante da composição de limpeza. Uma ou mais pré-misturas podem ser adicionadas à mistura.

[0138]Os ingredientes são misturados para formar uma consistência substancialmente homogênea em que os ingredientes são distribuídos de modo substancialmente uniforme através da massa. A mistura pode ser descarregada a partir do sistema de mistura através de um molde ou de outros meios de conformação. O extrudado perfilado pode ser dividido em tamanhos úteis com uma massa controlada. O sólido extrudado pode ser embalado em filme. A temperatura da mistura quando descarregada a partir do sistema de mistura pode ser suficientemente baixa para permitir que a mistura seja fundida ou extrudada diretamente em um sistema de embalagem sem primeiro resfriar a mistura. O tempo entre a descarga de extrusão e a embalagem pode ser ajustado para permitir o endurecimento do bloco de limpeza para um melhor manuseio durante o processamento e embalagem adicional. A mistura no ponto de descarga pode ser cerca de 20 a 90°C, e cerca de 25 a 55°C. A composição pode ser deixada endurecer a uma forma sólida que pode variar de uma densidade baixa, tipo esponja, maleável, consistência calafetante a uma alta densidade, sólido fundido, bloco tipo concreto.

[0139]Opcionalmente, dispositivos de aquecimento e resfriamento podem ser montados adjacentes ao aparelho de mistura para aplicar ou remover calor a fim de obter um perfil de temperatura desejado no misturador. Por exemplo, uma fonte externa de calor que pode ser aplicada a uma ou mais seções de tambor do misturador, tal como a seção de entrada de ingredientes, a seção de saída final, e similares, para aumentar a fluidez da mistura durante o processamento. De preferência, a temperatura da mistura durante o processamento, incluindo na porta de descarga, é mantida preferencialmente em cerca de 20 a 90°C.

[0140]Quando o processamento dos ingredientes estiver completo, a mistura pode ser descarregada a partir do misturador através de uma matriz de descarga. O processo de solidificação pode durar de alguns minutos a cerca de seis horas, dependendo, por exemplo, do tamanho da composição fundida ou extrudada, os ingredientes da composição, a temperatura da composição, e outros fatores similares. De preferência, a composição fundida ou extrudada “se assenta” ou começa a endurecer a uma forma sólida dentro de cerca de 1 minuto a cerca de 3 horas, de preferência, cerca de 1 minuto a cerca de 2 horas, com a máxima preferência, cerca de 1 minuto a cerca de 1,0 hora.

[0141]O concentrado pode ser proporcionado sob a forma de um líquido. Várias formas líquidas incluem géis e pastas. Naturalmente, quando o concentrado for proporcionado sob a forma de um líquido, não é necessário endurecer a composição para formar um sólido. De fato, espera-se que a quantidade de água na composição seja suficiente para impedir a solidificação. Além disso, os dispersantes e outros componentes podem ser incorporados no concentrado a fim de manter uma distribuição desejada de componentes.

[0142]Em determinadas modalidades, a composição de limpeza pode ser misturada com uma fonte de água antes ou no ponto de uso. Em outras modalidades, as composições de limpeza não requerem a formação de uma solução de uso e/ou uma diluição adicional e podem ser usadas sem uma diluição adicional.

[0143]Em aspectos da invenção que empregam composições de limpeza sólidas, uma fonte de água entra em contato com a composição de limpeza para converter as composições de limpeza sólidas, particularmente pós, nas soluções de uso. Podem-se utilizar, também, sistemas de dispensação adicionais que sejam mais adequados para converter composições de limpeza soídas alternativas nas soluções de uso. Os métodos da presente invenção incluem o uso de uma variedade de composições de limpeza sólidas, incluindo, por exemplo, blocos extrudados ou tipos de embalagem de “cápsula”

[0144]Em um aspecto, um dispensador pode ser empregado para aspergir água (por exemplo, em um padrão de aspersão a partir de um bocal) para formar uma solução de uso de limpeza. Por exemplo, pode-se aspergir água em direção a um aparelho ou outro reservatório de contenção com a composição de limpeza, em que a água reage com a composição de limpeza sólida para formar a solução de uso. Em determinadas modalidades dos métodos da invenção, uma solução de uso pode ser configurada para pingar descendentemente devido à ação da gravidade até que a solução dissolvida da composição de limpeza seja dispensada para uso de acordo com a invenção. Em um aspecto, a solução de uso pode ser dispensada em uma solução de lavagem de uma máquina de lavagem de utensílios.

EXEMPLOSPropósito/Fundamentos:

[0145]O objetivo desta invenção consistiu em encontrar uma substituição adequada para o tensoativo de etoxilato de nonil fenol (NPE 9,5) e etoxilato de álcool tridecil (TDA-9), também conhecidos como Ultrasil 01 (U01) e Ultrasil 06 (U06), respectivamente. Os tensoativos e polímeros são usados como um adjuvante de limpeza de membrana para remoção aperfeiçoada de gordura, proteína e outras sujeiras e, em alguns casos, aperfeiçoar as propriedades de molhabilidade ou permeação. Outras considerações para uma química de substituição bem sucedida consistem em boas características de enxágue, baixa espumação, boas propriedades de limpeza de aço inoxidável, e custos relativamente baixos.

[0146]Essa mudança é necessária devido a questões ambientais da Agência de Proteção Ambiental (EPA) em relação ao uso de alquil fenol etoxilados (APEs). TDA-9 (U06) foi uma tentativa de substituir NPE 9,5 (U01) na linha de produto Ultrasil por sistemas de membrana de processo de limpeza, mas questões crescentes de consumidores e dados de suporte sugeriram alguns efeitos negativos sobre o desempenho de membrana ao substituir NPE 9,5 por TDA-9. Questões iniciais foram confinadas a sistemas de salmoura de ultrafiltração (UF) utilizando membranas de fluoreto de polivinilideno (PVDF), mas questões mais recentes também apontaram problemas com sistemas UF de leite e soro do leite que utilizam membranas de poliéter sulfona (PES). As questões são relacionadas a como a membrana funciona ou flui durante a produção após ser limpa com um tensoativo particular. O desempenho de produção após uma sequência de limpeza particular provavelmente precisa fazer a limpeza da membrana, a quantidade de componentes limpadores que suja a membrana devido a um enxágue ruim, modificação superficial da membrana para alcançar uma superfície mais hidrofílica que reduz a atração de sólidos hidrofóbicos.

Procedimento:Desempenho da Membrana e Enxágue

[0147]Os candidatos de tensoativo para substituição de NPE 9.5 foram avaliados nas categorias a seguir: Desempenho de Produção de Membrana, Características de Enxágue, Espumação, Limpeza e Custos. Um testador de folha de membrana lisa foi usado para avaliar tensoativos e polímeros e documentar a interação com vários tipos de membrana. Inicialmente, todas as concentrações de tensoativo foram testadas em 0,6% p/p de tensoativo ativo. Tipicamente, essa concentração é a maior das recomendações utilizadas no campo de aplicações e foi usada para criar o pior cenário para enxaguar tensoativos da membrana.

[0148]As informações a seguir comparam os dados de enxágue e produção do equipamento de folha lisa a um sistema de membrana de produção exemplificador. Assim como os dados indicam, é difícil minimizar o volume de enxágue com água por área de membrana se equiparar ao volume de enxágue por área de membrana de um sistema de produção devido às diferenças no ajuste do equipamento, área de membrana, e volumes de retenção associados. Esse é o motivo pelo qual o protocolo requer ciclos de enxágue curtos ocasionalmente para garantir que o efeito da solução de tensoativo sobre o desempenho da membrana seja avaliado de modo apropriado.Informações do Aparelho de Teste de Folha Lisa:• Cada folha de membrana = 0,018 m2• Área por placa de permeado (deve ter duas folhas de membrana) = 0,036 m2• Volume de enxágue (Enxágue Mínimo) 3 min @ 4 Hz velocidade da bomba = 2,5 L = 69 L/m2= 18,3 gal/m2• Volume de enxágue (Enxágue Máximo) 10 min2@ 9-10 Hz velocidade da bomba = 13,0 L = 361 L/m2= 95,4 gal/m2Sistema de Produção Exemplificador• 3,8” elemento = 7,2 m2• 100 elementos = 720 m2• Volume de retenção CIP = 1.134 litros (300 gal)• 3 X volume de retenção de enxágue = 3.402 litros (900 gal)• Estimativa de enxágue por área de membrana = 1,25 gal/m2= 4,7 L/m2

[0149]O teste de Desempenho de Produção de Membrana e foi realizado em um aparelho de membrana de folha lisa a 26.66°C (80°F), velocidade de bomba de 18 Hz, 0,27 MPa (40 psig) para dentro, 0,20 MPa (30 psig) para fora. As etapas para teste são esboçadas na Tabela 1. A primeira etapa consiste em lavar ou condicionar a membrana com Ultrasil 110 que não contém tensoativos em um pH de 11,0 a 11,1 por um período de 10 minutos nas condições arroladas na tabela. Após a etapa de condicionamento de lavagem alcalina ocorre a etapa de enxágue com água DI, seguida por uma leitura de fluxo de água de limpeza (CWF). A leitura de CWF é importante nessa etapa para garantir que a membrana não fique suja a partir dos testes anteriores e esteja fluindo dentro das especificações para a membrana particular. Geralmente, existe uma faixa de +/- 20% para CWFs de acordo com as especificações do fabricante. Para esse protocolo, esperou-se que o CWF fosse +/-10% a fim de concluir que o tensoativo ou polímero foi adequadamente enxaguado e não estivesse sujando a membrana. A próxima etapa envolve tratar a membrana com uma solução de tensoativo ativo a 0,6% p/p a 18 Hz, 47,77°C (118°F), 0,17 MPa (25 psig) para dentro, 0,10 MPa (15 psig) para fora e pH de 11,0 a 11,1 usando Ultrasil 110 (nenhum tensoativo). Essa solução alcalina/tensoativo é deixada circular nas condições estabelecidas acima durante 20 minutos e o fluxo é medido em 10 e 20 minutos. As medições de fluxo servem para dois propósitos, sendo o primeiro garantir que as membranas sejam adequadamente condicionadas com o tensoativo sendo testado, e, segundo, medir os efeitos iniciais e retardados no fluxo devido à adição do tensoativo ao sistema. A solução de tensoativo é, então, enxaguada com 2,5 L de água DI em uma velocidade de bomba de 4 Hz para eliminar a alcalinidade no sistema e alcançar a condutividade da água DI. Com 2,5 L de água DI, provavelmente há um tensoativo residual no sistema que seja aquele encontrado nas amostras de campo. Após o tratamento e enxágue de tensoativo, 7,56 litros (dois galões) de leite a 2% são adicionados ao sistema e deixados circular durante pelo menos 5 a 10 minutos nas condições estabelecidas. Essa etapa serve para garantir um estudo mais compreensivo de como as membranas se comportam sob condições de produção simuladas. O leite é, então, concentrado até que um fator de concentração (CF) de 2,00 seja alcançado. As medições de fluxo são tomadas em CF = 1,00, 1,07, 1,15, 1,36, 1,66 e 2,00. Acredita-se que alcançar um CF de 2,00 fornece dados significativos suficientes referentes ao tratamento de tensoativo na quantidade mais curta de tempo. Após o ciclo de produção de leite terminar, mede- se um “fluxo sujo” usando água DI sob as condições arroladas na tabela. As etapas de remoção alcalina e enxágue com água DI adicionais são novamente repetidas conforme mostrado na parte superior da Tabela 1. Essas consistem em ciclos de “remoção” de Ultrasil alcalino 110 (nenhum tensoativo) até que um fluxo de água de limpeza de linha de base (CWF) de 275 LMH +/-10 seja alcançado. Conforme previamente notado, o propósito dessa etapa consiste em certificar-se que a maior parte possível da sujeira de gordura e tensoativo residual seja removida das membranas e garantir que o tensoativo a seguir em teste não esteja interagindo com tensoativos anteriores de modo inexplicável. Se CWF de 275 LMH +/-10 não for alcançado, outro ciclo de ”remoção” alcalina e enxágue com água DI é conduzido até que uma linha de base seja alcançada. Em resumo, as etapas são descritas abaixo em formato tabular.

Tabela 1. Protocolo de Lavagem de Produção de MembranaResultados de Desempenho e Enxágue de Membrana

[0150]As Tabelas 2 e 3 mostram alguns dos produtos químicos testados para o rendimento de produção de membrana para ambas as membranas PES e PVDF, respectivamente, classificadas de acordo com o maior fluxo médio durante uma produção simulada. As medições de fluxo são tomadas em CF= 1,00, 1,07, 1,15, 1,36, 1,66 e 2.00. CF=1,5 na tabela significa a média entre as medições de fluxo CF 1,36 e CF 1,66 durante uma produção simulada. AVG significa o fluxo médio ao longo do curso de todas as seis medições de fluxo durante a produção simulada. Os valores de fluxo são descritos em litro por área de membrana em metros quadrados por hora (LMH). Nota-se que os tensoativos e abreviações são arrolados em maiores detalhes na Tabela 4.

Tabela 3. Desempenho de Produção de Leite de Membrana PVDF

[0151]Após considerar as Tabelas 2 e 3, bem como as Figuras 1 a 4, para o maior fluxo médio no ciclo de produção de leite simulado total, os produtos químicos a seguir foram escolhidos devido a seus altos desempenhos em membranas PES e PVDF: PEG 1450, LAEO 91-6, Guerbet XP-50, e Alquil C6 Glicosídeo. Para os propósitos de comparação, os produtos químicos em linha a seguir também foram selecionados para avaliação adicional: NPE 9,5 (UOl), TDA-9 (U06), AO/AOS (U02), e LAS (U83).

[0152]A Tabela 4 a seguir mostra as estruturas e as propriedades físicas dos produtos químicos que foram selecionados para avaliação adicional. A lista de tensoativos contém estruturas ramificadas e não-ramificadas, sendo que todas essas têm propriedades diferentes. Tensoativos altamente ramificados como Guerbet XP- 50 produzem menos espuma e têm uma tensão superficial dinâmica menor que os tensoativos com menos ramificação. Acredita-se que algumas das estruturas de ramificação funcionem melhor nas membranas. As presentes teorias de funcionalidade com base na estrutura molecular são as seguintes:• Moléculas grandes e ramificação extensiva podem obstruir ou entupir as membranas dependendo do corte de peso molecular da membrana particular• Moléculas pequenas com pouca ramificação podem permitir que essas moléculas sejam facilmente enxaguadas e não afetem as características superficiais da membrana, tal como a tensão superficial zeta potencial ou reduzida que pode aperfeiçoar as características de molhabilidade• Moléculas com uma determinada quantidade de ramificação e peso podem interagir com a superfície da membrana modificando-a para aperfeiçoar as características de molhabilidade e permeação.

[0153]Como um exemplo, PEG 1450 é um polímero de grau alimentício que se constatou ter um efeito positivo sobre o desempenho de produção de membrana e pode ser ditado em parte por seu peso molecular. Também é possível que o peso molecular maior PEG 4000, que durante o teste não teve um efeito positivo como PEG 1450, possa ser muito grande e entupa a superfície da membrana e, logo, desacelerado a taxa de permeação. De modo oposto, o PEG 300 que foi testado pode ter sido muito pequeno e, logo, permeado através da membrana em uma taxa mais rápida do que o PEG 1450, negando, assim, quaisquer efeitos positivos que os compostos PEG podem ter sobre o desempenho da membrana, como aperfeiçoar as características hidrofílicas da superfície.Tabela 4. Propriedades de produtos químicos selecionados

[0154]A Figura 5 mostra o fluxo de produção médio para membranas PES. Nesse caso, os quatro produtos químicos novos testados tinham um fluxo 9 a 25% maior ao longo do curso de todo o ciclo de produção em relação aos quatro produtos químicos em linha. Um aumento de 9 a 25% em taxas de fluxo poderiam resultar em um tempo de produção aperfeiçoado de 2 a 5 horas supondo um dia de produção de 20 horas. Acredita-se que uma diferença superior a 10% em taxas de fluxo possa ser considerada significativa para aplicações industriais.

[0155]A Figura 6 mostra o fluxo de produção médio para membranas PVDF. De modo similar à Figura 6, os quatro produtos químicos de maior desempenho superaram o desempenho dos quatro produtos químicos em linha por uma faixa de 1 a 36% ao observar um fluxo médio máximo durante o curso de um ciclo de produção simulado. No entanto, no caso das membranas PVDF, o PEG 1450 teve o maior desempenho e o Alquil C6 Glicosídeo foi o quarto melhor. Essas opõem-se às membranas PES em que o Alquil C6 Glicosídeo e o PEG 1450 são o primeiro e o segundo produtos químicos de maior desempenho, respectivamente.

[0156]A Figura 7 mostra o número de ciclos de ”remoção” alcalina usado para alcançar uma linha de base de 275 LMH antes de triar o próximo conjunto de produtos químicos. Alquil C6 Glicosídeo durou nove ciclos, em que o último ciclo também consistia em usar uma solução ativa 0,6% p/p de LAEO 91-6. Isso permitiu a remoção do Alquil C6 Glicosídeo a partir das membranas e o retorno do CWF aos valores de linha de base usando um tensoativo para limpar um tensoativo em essência. NPE- 9.5, TDA-9, e LAS levam múltiplos ciclos para alcançar uma linha de base novamente, enquanto AO/AOS, LAEO 91-6, Guerbet XP-50 e PEG 1450 requerem somente um ciclo alcalino para alcançar a linha de base CWF necessária. Um aumento nos ciclos de remoção indica características fracas de enxágue nessa combinação particular de tensoativo/membrana e deve ser usado com cautela.

[0157]É possível que características de enxágue fracas possam resultar em dois cenários:1. Muito tensoativo residual poderia atuar como um incrustante causando uma permeação fraca durante a produção e/ou CWF ou de modo oposto2. O tensoativo residual poderia ter um impacto positivo sobre a produção e/ou CWF devido a uma modificação superficial positiva, tal como modificar a uma superfície mais hidrofílica.

[0158]É possível que características de enxágue boas resultem em dois cenários:1. Uma membrana isenta de tensoativo funciona bem na produção e CWF visto que não há ”incrustante” restante.2. Uma membrana isenta de tensoativo funciona mal na produção e CWF visto que não há modificação superficial devido à falta de tensoativo residual.

[0159]A Figura 8 mostra o número de ciclos de remoção alcalina para retornar a CWF de linha de base em membranas PVDF. Isso mostra que NPE-9,5 e TDA-9 são os únicos produtos químicos que requerem mais de um ciclo de lavagem alcalino para retornar a membrana ao nível de linha de base de CWF. Isso ocorre provavelmente devido à baixa tensão superficial da superfície PVDF e uma possível indicação quanto ao motivo pelo qual PVDF é geralmente usado para minimizar entupimento em aplicações com altos teores de gordura.Limpeza de cupom de aço inoxidável de sujeira gordurosa

[0160]Esse protocolo é adotado diretamente a partir do Protocolo Padrão F&B para Remoção de Sujeira à base de Leite de Película Delgada. Os ajustes a seguir foram feitos para esse estudo: Temperaturas de Limpeza foram ajustadas em 47,77°C (118°F) e deixadas limpar por 30 minutos para estimular a limpeza da membrana. Os tensoativos foram usados em uma concentração de 0,6% p/p com a adição de 0,1% p/p de U131 para fornecer alcalinidade como nos testes anteriores. Os resultados na Tabela 7 indicam que os melhores produtos químicos para a remoção de sujeira de buritina láctea a partir de cupons de aço inoxidável são NPE 9,5, TDA-9, LAEO 91-6, Guerbet XP-50, e AO/AOS. Os executores mais fracos nesse teste particular foram LAS, APG, e PEG 1450. Devido à importância de propriedades de remoção de sujeira láctea de qualquer substituição por NPE 9.5, fica obvio a partir dessa lista de triagem que qualquer substituição seria benéfica contendo LAEO 91-6, Guerbet XP-50, e alguma quantidade de outros tensoativos/polímeros que limpem adequadamente esses cupons. Demonstra-se de modo surpreendente que os tensoativos e polímeros de limpeza fraca não prevêem que os mesmos terão um efeito negativo sobre a membrana. É interessante notar que alguns tensoativos/polímeros que limpam de modo insatisfatório, funcionaram muito bem na membrana. Um exemplo é o polímero PEG 1450 que não atua como um tensoativo e não limpa sujeiras gordurosas efetivamente, mas permite que a membrana funcione muito bem após entrar em contato com a membrana.

Tabela 7. Remoção de butirina de cupom de aço inoxidável para vários tensoativos e alcalinidadeConclusões:

[0161]É fundamental que qualquer substituição possível para uso de NPE 9.5 em sistemas de membrana deva ter um desempenho igual ou menor que NPE 9,5 na produção de membrana, desempenho de limpeza, propriedades de enxágue, propriedades de espumação, custos, estabilidade de formulação, facilidade de uso, e compatibilidade de membrana. A substituição ideal para U01 (NPE 9.5) terá todas essas propriedades, que assim como os dados apresentados exigirão uma blenda de múltiplos tensoativos e produtos químicos que sejam designados para alcançar uma combinação complexa de benefícios.EXEMPLO 2

[0162]Tentativas de generalizar vários tensoativos com capacidade de realizar as funções de limpeza de membrana da invenção mostraram que parece não haver generalizações claras e uma capacidade de tensoativos particular em funcionar é imprevisível.

[0163]Por exemplo, foram feitas tentativas para generalizar tensoativos com base na capacidade de enxaguar a partir da membrana. A Figura 9 mostra que para membranas PES polissorbato 20 e LAEO 12-15 (7EO) apresentavam características de enxágue fracas (número maior de ciclos de remoção/enxágue) e realizaram de modo fraco o teste de limpeza de membrana, (Figura 2). A Figura 10 mostra que essa tendência também existe para membranas PVDF, vide também a Figura 1. No entanto, o glicosídeo de hexila funcionou bem na membrana durante a produção, mas o enxágue foi fraco. Esse é um provável candidate como um cotensoativo exclusivo a esse sistema intensificador.

[0164]Existe uma série de teorias de funcionalidade baseada na estrutura molecular do tensoativo/polímero e membrana. Quanto maior o peso molecular e extensiva a ramificação do tensoativo e polímero, maior será a propensão a obstruir ou entupir as membranas dependendo do corte de peso molecular da membrana particular e da energia superficial da superfície particular de molde sendo tratada. No entanto, os dados demonstram que o tamanho da molécula e grau de ramificação não proporciona consistentemente resultados preditivos. A membrana PES testada tem um Corte de Peso Molecular (MWCO) de 5.000 a 10.000 e, portanto, acredita-se que os FEGs provavelmente não permeiam bem nessas membranas comparadas a membranas IJF PVDF que têm um MWCO de 50.000 a 10.000. Pequenas moléculas com ramificação mínima podem permitir que essas moléculas enxáguem facilmente e não afetem as características superficiais da membrana, como potencial zeta ou tensão superficial reduzida que pode aperfeiçoar as características de molhabilidade e hidrofilicidade. Moléculas com determinada quantidade de ramificação e peso molecular podem interagir com a superfície de membrana modificando-a para aperfeiçoar as características de molhabilidade e permeação.

[0165]Como um exemplo, PEG 1450 tem um efeito positivo sobre o desempenho de produção da membrana que poderia ocorrer em parte devido a seu peso molecular, também é possível que o PEG com peso molecular maior 4000, que durante o teste tinha um efeito mais fraco, possa ser muito grande e ”entupa” a membrana e, logo, desacelerar a taxa de permeação. De modo oposto, o PEG 300 que foi testado pode ter sido muito pequeno e, logo, permeado através da membrana em uma taxa mais rápida do que o PEG 1450, negando, assim, quaisquer efeitos positivos que os compostos PEG possam ter sobre o desempenho da membrana. Vide as Figuras 1 e 2. O PEG 1450 apresentou o melhor desempenho de membrana enquanto o PEG 4000 apresentou o pior desempenho de membrana, enquanto o PEG 300 foi o menos eficaz.EXEMPLO 3Teste de linha de cola e ângulo de contato

[0166]As membranas poliméricas têm linhas de cola que podem ser suscetíveis à penetração por tensoativo agressivo e/ou soluções de solvente. Os requerentes testaram as composições da invenção nesse cenário. Os resultados são mostrados nas Figuras 11 e 12 (quanto maior melhor). A partir das Figuras, pode-se observar que KX-7030 é melhor nessa membrana FES (Figura 11) na Figura 12 para a membrana PVDF, pode-se observar que KX-7030 é aproximadamente igual. Isso sugere que KX-7030 seja aceitável e, em alguns casos, seja melhor que Ultrasil 01 (NPE) ou Ultrasii 06 (TDA)A seguir, investigou-se o ângulo de contato.

[0167]Os ângulos de contato também foram usados para prever o desempenho. Durante o teste de PES, apareceram ângulos de contato maiores que 25, tal como o caso com U06 (TDA) de baixo desempenho, e ângulos de contato inferiores menores que 25, como PEG de bom desempenho e NPE previram adequadamente o desempenho sobre a membrana. Para membranas de PVDF com corte de peso molecular maior, os ângulos de contato não previram adequadamente a membrana

[0168]Várias modificações e adições podem ser feitas às modalidades exemplificadoras discutidas sem divergir do escopo da presente invenção. Por exemplo, embora as modalidades descritas acima se refiram a recursos particulares, o escopo desta invenção também inclui modalidades tendo diferentes combinações de recursos e modalidades que não incluem todos os recursos descritos. De modo correspondente, o escopo da presente invenção destina-se a abranger todas essas alternativas, modificações e variações que se enquadrem no escopo das reivindicações, juntamente com todos os equivalentes dessas.

Claims

1. Método para limpeza de um sistema de filtro de membrana, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:lavar a dita membrana com uma composição compreendendo um intensificador de tensoativo que compreende pelo menos três ou mais dos seguintes tensoativos; polímeros não-iônicos, blendas tensoativas, ou blendas poliméricas tensoativas/não-iônicas:blenda de PEG 1450/glicosídeo de hexila (50/50); glicosídeo de hexila; PEG 1450; um óxido de lauril dimetil amina; um álcool C9-11 linear com 6 moles de etoxilação; um álcool de Guerbet alcoxilado; PEG 4000; álcool policarboxilado; blenda de PEG 1450/Guerbet alcoxilado (50/50); PEG 1450/glicosídeo de hexila (50/50); blenda de glicosídeo de hexila/Guerbet alcoxilado (50/50); uma blenda de PEG 1450/álcool C9-C11 linear com 6 moles de etoxilação (50/50); Guerbet XL-70; uma blenda de álcool C9-C11 linear com 6 moles de etoxilação e um álcool C9-11 linear com 8 moles de etoxilação (50/50); PEG 300; uma blenda de PEG 1450/glicosídeo de hexila/Guerbet alcoxilado (40/40/20); sulfonato de alquil benzeno linear; álcool C9-C11 linear com 8 moles de etoxilação; Polissorbato 20; blenda de álcool C9-C11 linear com 6 moles de etoxilação/glicosídeo de hexila (50/50); sulfossuccinato de dioctila; álcool C12-C15 linear com 7 moles de etoxilação; álcool C9-C11 linear com 6 moles de etoxilação/Guerbet alcoxilado (50/50); e sulfonato de alfa olefina;em que o dito intensificador de tensoativo contém menos que cerca de 0,5% em peso de etoxilato de nonil fenol.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a membrana está suja com um alimento, água, bebida ou produto à base de fermentação.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a membrana está suja com um produto de laticínio.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita composição compreende ainda água.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito intensificador de tensoativo cria um ângulo de contato menor que 30 graus nas membranas PES.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito intensificador de tensoativo cria um ângulo de contato menor que 35 graus nas membranas PVDF.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda lavar a dita membrana com uma fonte de alcalinidade.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita lavagem ocorre antes, simultaneamente ou após a dita etapa de lavagem do intensificador de tensoativo.