BR112020016430A2 - Métodos para limpar e desinfetar um elemento de membrana dentro de um sistema de membrana e para reduzir a formação de biofilme e esporos bacterianos em uma membrana. - Google Patents

Abstract

trata-se de métodos de limpeza e desinfecção dos módulos de membrana dentro de um sistema de membrana. uma solução de limpeza é circulada através do sistema de membrana por cerca de (2) a cerca de (30) minutos. a solução de limpeza inclui ácido orgânico e tensoativo. uma solução desinfetante é adicionada à solução de limpeza para produzir uma solução antimicrobiana reforçada que compreende um oxidante. a solução antimicrobiana reforçada é, então, circulada através do sistema de membrana por cerca de (1) a cerca de (20) minutos. os métodos descritos são eficazes para reduzir e remover biofilmes e esporos bacterianos das membranas e melhorar a compatibilidade da membrana de soluções eficazes de limpeza e desinfetantes.

Description

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MÉTODOS PARA LIMPAR E DESINFETAR UM ELEMENTO DE MEMBRANA DENTRO DE UM SISTEMA DE MEMBRANA E PARA REDUZIR A FORMAÇÃO DE BIOFILME E ESPOROS BACTERIANOS EM UMA MEMBRANA

[001] Este pedido está sendo depositado em 13 de fevereiro de 2019, como um Pedido Internacional PCT e reivindica o benefício de prioridade do Pedido Provisório nº US 62/630.329, depositado em 14 de fevereiro de 2018, que é incorporado em sua totalidade.

CAMPO DA TÉCNICA

[002] A presente divulgação refere-se geralmente a composições e métodos biocidas para reduzir e remover e reduzir biofilmes e esporos bacterianos. Mais particularmente, a presente divulgação e se refere a composições biocidas e métodos para o tratamento de membranas.

ANTECEDENTES MEMBRANAS

[003] As membranas são usadas em processos ou sistemas de separação para filtrar ou fracionar componentes em líquidos. Várias tecnologias utilizam membranas, incluindo aquelas utilizadas nas indústrias de alimentos e bebidas.

[004] As membranas que podem ser tratadas de acordo com a invenção incluem aquelas membranas que são projetadas para limpeza periódica e são frequentemente utilizadas em várias aplicações que requerem separação por filtração. Indústrias exemplificativas que utilizam membranas que podem ser tratadas incluem a indústria de alimentos, a indústria de bebidas, a indústria de biotecnologia, a indústria farmacêutica, a indústria química e a indústria de purificação de água. No caso das indústrias de alimentos e bebidas, produtos incluindo água, leite, soro, suco de frutas, cerveja e vinho são frequentemente processados através de uma membrana para separação. A indústria de purificação de água geralmente depende de

2 / 34 membranas para dessalinização, remoção de contaminantes e tratamento de águas residuais.

[005] As membranas que podem ser tratadas de acordo com a invenção incluem aquelas fornecidas na forma de membranas enroladas em espiral, membranas de placa e de estrutura, membranas tubulares, membranas capilares, membranas de fibras ocas, membranas cerâmicas e semelhantes. As membranas podem ser geralmente caracterizadas de acordo com o tamanho das partículas a serem filtradas. Quatro tipos comuns de tipos de membrana incluem membranas de microfiltração (MF), membranas de ultrafiltração (UF), membranas de nanofiltração (NF) e membranas de osmose inversa (RO). As membranas de microfiltração tendem a bloquear partículas heterogêneas muito finas e têm tamanhos de poros na faixa de cerca de 0,05 μm a cerca de 10 μm. As membranas de microfiltração podem separar as maiores macromoléculas de proteínas, separação de vírus, bactérias e outros microrganismos na fabricação de proteínas artificiais, filtragem de cerveja ou vinho, separação de várias substâncias suspensas e remoção de vários tipos de turbidez. As membranas de ultrafiltração têm tamanhos de poro na faixa de cerca de 0,02 μm a 0,1 μm e proporcionam a separação de substâncias macromoleculares com massa molecular relativa dentro da faixa de cerca de 1 kDa a cerca de 1.000 kDa. Um tamanho teórico aproximado de um poro nas membranas de nanofiltração é de cerca de 0,02 μm ou menos para a separação de íons polivalentes. Na osmose reversa, o tamanho do poro é teoricamente de 0,002 μm ou menos e pode remover uma grande parte das substâncias de íons monovalentes da água. Por causa dos tamanhos dos poros, cada processo de membrana opera a uma pressão ideal. Os sistemas de membrana de microfiltração geralmente operam a pressões inferiores a 206,84 kPa (30 psig). Os sistemas de membrana de ultrafiltração geralmente operam a pressões de cerca de 103,42 a 1.034,21 kPa (15 a 150 psig). Os sistemas de membrana de nanofiltração geralmente operam a pressões de cerca de 517,10

3 / 34 a 3.447,38 (75 a 500 psig). Os sistemas de membrana de osmose inversa geralmente operam a pressões de cerca de 1.378,95 a 13.789,51 kPa (200 a

2.000 psig). As membranas podem ser formadas a partir de uma variedade de materiais que são comumente usados para formar membranas incluindo acetato de celulose, poliamida, polissulfona, fluoreto de vinilideno, acrilonitrila, aço inoxidável, cerâmica, etc. Esses vários tipos químicos de membrana e outros materiais de construção podem ter pH específico, oxidante, solvente, restrições de compatibilidade química e/ou limitações de pressão.

[006] Uma desvantagem do uso de membranas é que, durante a operação, as membranas se tornam gradualmente sujas. Em particular, o crescimento de biofilme, esporos, depósitos orgânicos e depósitos minerais em membranas, incluindo membranas de osmose inversa, membranas de nanofiltração, membranas de ultrafiltração e membranas de microfiltração, podem ter resultados prejudiciais. Esse crescimento de biofilme, esporos, depósitos orgânicos e depósitos minerais podem causar declínios de fluxo graves, aumento de pressão, redução de produção, podem impactar negativamente a qualidade de produtos acabados e frequentemente resulta em substituição prematura de tais membranas.

ESPOROS BACTERIANOS E BIOINCRUSTAÇÃO

[007] Endosporos são estruturas dormentes, resistentes e não reprodutivas produzidas por espécies específicas de bactérias no filo Firmicute. Endósporos, ou esporos, são produzidos quando as células bacterianas em seu estado vegetativo são expostas ao estresse ou à falta de nutrientes. Os endosporos têm uma taxa metabólica muito baixa e, portanto, não podem ser detectados por métodos normalmente empregados para detectar rapidamente células bacterianas vegetativas. Além disso, os esporos são extremamente difíceis de matar devido ao fato de que são projetados para sobreviver a condições adversas, como UV, calor, desinfetantes não usados na

4 / 34 indústria de alimentos, dessecação e fome. Após a exposição a nutrientes e condições favoráveis, os esporos germinam para produzir células vegetativas.

[008] As bactérias produtoras de esporos são problemáticas devido ao fato de que causam doenças em seres humanos e animais, deterioram alimentos e bebidas e promovem a perpetuação de biofilmes. As cepas bacterianas produtoras de esporos que são particularmente preocupantes são as dos gêneros Bacillus e Clostridium. Ambas são bactérias gram-positivas, em forma de bastonete, que incluem espécies prejudiciais aos seres humanos. B. anthracis produz toxina de antraz e B. cereus causa intoxicação alimentar. C. botulinum causa botulismo (também conhecido como Botox), C. difficile causa diarreia, C. perfringens causa intoxicação alimentar e C. tetani causa tétano. As bactérias Bacillus, Paenibacillus e Brevibacillus podem causar problemas nos produtos de cartão para embalagens de alimentos. Bacillus cereus é uma das bactérias mais problemáticas devido ao fato de que foi identificada como possuindo maior resistência a produtos químicos germicidas usados para descontaminar as superfícies ambientais.

[009] Bacillus cereus é frequentemente diagnosticado como causa de distúrbios gastrointestinais e tem sido sugerido como a causa de vários surtos de doenças transmitidas por alimentos. Devido à sua rápida capacidade de esporulação, o B. cereus sobrevive facilmente no meio ambiente. Essa bactéria pode contaminar os alimentos direta e indiretamente. B. cereus pode contaminar o leite cru diretamente através das fezes e do solo e pode sobreviver à passagem intestinal das vacas e ao processo de pasteurização. A contaminação indireta pode vir da presença de esporos de B. cereus em embalagens de líquidos e alimentos. Os esporos presentes nos materiais que entram em contato direto com os alimentos podem causar a migração de esporos para os alimentos, resultando em deterioração.

[0010] As membranas de filtração tendem a incrustar durante o processamento. A incrustação se manifesta como um declínio no fluxo com o

5 / 34 tempo de operação. O declínio do fluxo deve ocorrer quando todos os parâmetros operacionais, como pressão, taxa de fluxo, temperatura e concentração de alimentação, são mantidos constantes. A bioincrustação e a formação de biofilmes bacterianos são problemáticas em sistemas industriais, em que os microrganismos estão em líquidos. A formação de biofilmes pode desempenhar um papel na corrosão microbiologicamente influenciada. Biocidas químicos são tipicamente empregados para controlar a bioincrustação exterminando os microrganismos que formam os filmes. No entanto, os biocidas têm dificuldade em penetrar o material polimérico extracelular nos biofilmes e removê-los das superfícies.

[0011] Técnicas de limpeza e desinfetantes convencionais incluem o uso ou combinação de calor elevado, pH, isto é, soluções de uso de alcalinidade muito alta, ou soluções de uso de com pH ácido muito baixo. No entanto, muitas superfícies não toleram tais condições. Por exemplo, as membranas usadas na indústria de serviços de energia geralmente têm limitações específicas em relação à temperatura e ao pH em que podem ser operadas e limpas devido ao material a partir do qual são construídas.

[0012] Vários métodos de limpeza e desinfecção de membranas são conhecidos e diminuem o tempo de vida de uma membrana como resultado da danificação das membranas e do equipamento circundante que deve ser limpo. Por exemplo, um tratamento ácido pode ter um efeito corrosivo nas superfícies do equipamento de processo e nas membranas de filtração aí utilizadas. Além disso, as temperaturas bastante altas utilizadas nos métodos de limpeza convencionais acarretam um aumento nos custos de energia. Além disso, a utilização de grandes volumes de composições de inativação ácidas requer a neutralização posterior e eliminação adequada dos resíduos líquidos. Essas e outras desvantagens conhecidas dos sistemas de limpeza de membranas são conhecidas.

[0013] Embora vários agentes que impedem o crescimento

6 / 34 microbiano, como oxidantes, tenham sido utilizados para a limpeza de membranas, ainda é necessário um método melhorado para a remoção e redução de esporos e biofilmes bacterianos sem causar danos significativos ao próprio material da membrana. Por conseguinte, é um objetivo da invenção reivindicada fornecer composições e métodos para a prevenção e remoção do crescimento microbiano nas membranas e a bioincrustação de membranas. Em particular, um objetivo da invenção é fornecer um método para limpar membranas que não danifique as membranas e que mitigue o crescimento de esporos bacterianos e a formação de biofilme nas membranas.

[0014] É em relação a esses antecedentes que a presente divulgação é feita.

SUMÁRIO

[0015] Em resumo, a presente divulgação se refere a métodos e composições para reduzir e remover biofilme e esporos das membranas. Vários aspectos são descritos nesta divulgação, que incluem, entre outros, os seguintes aspectos.

[0016] Em um aspecto, é fornecido um método de desinfecção de um elemento de membrana dentro de um sistema de membrana. O sistema de membrana pode ser um sistema de filtração por membrana em uma fábrica de laticínios. Em alguns aspectos, o método é um método de limpeza sem desmontagem. Em algumas modalidades, a membrana é selecionada entre membranas de microfiltração (MF), membranas de ultrafiltração (UF), membranas de nanofiltração (NF) e membranas de osmose reversa (RO). Uma solução de limpeza é circulada através do sistema de membrana por cerca de 2 a cerca de 30 minutos a uma temperatura de cerca de 21,11 ºC (70 ºF) a cerca de 51,67 ºC (125 ºF). A solução de limpeza inclui ácido orgânico e tensoativo. O ácido orgânico pode incluir uma combinação de pelo menos dois ácidos orgânicos selecionados dentre ácido metilsulfônico, ácido fórmico, ácido cítrico e ácido lático. Em algumas modalidades, a combinação

7 / 34 inclui ácido cítrico e ácido lático. Em alguns aspectos, a solução de limpeza inclui cerca de 0,1% em peso a cerca de 1% em peso de ácido orgânico. Em algumas modalidades, o tensoativo é um tensoativo aniônico. Em algumas modalidades, o tensoativo aniônico é um alquil sulfonato linear. Em alguns aspectos, o tensoativo é o ácido dodecil benzeno sulfônico (DDBSA). Em alguns aspectos, o tensoativo é incluído em cerca de 0,01 a cerca de 0,1% em peso. Em algumas modalidades, a solução de limpeza inclui um acoplador hidrotrópico. Uma solução desinfetante é adicionada à solução de limpeza para produzir uma solução antimicrobiana reforçada que compreende um oxidante. O oxidante pode ser um perácido, como ácido peracético ou ácido peroctanoico, ou peróxido de hidrogênio ou ozônio. Em alguns aspectos, o oxidante está presente em cerca de 0,02% em peso a cerca de 0,15% em peso. Em algumas modalidades, a solução desinfetante inclui ainda um estabilizador. Uma solução desinfetante exemplificativa inclui peróxido de hidrogênio, ácido acético, ácido peracético e ácido hidroxietilideno disfosfônico em modalidades exemplificativas. A solução antimicrobiana reforçada é, então, circulada através do sistema de membrana por cerca de 1 a cerca de 20 minutos. Em alguns aspectos, o método resulta em uma redução de pelo menos 1 log, 2 log, 3 log ou 4 log de esporos bacterianos na membrana. Em alguns aspectos, o método resulta em uma redução de pelo menos 1 log, 2 log, 3 log ou 4 log de bactérias formadoras de biofilme, bioincrustante e/ou lodo. Em algumas modalidades, a combinação de ácido orgânico, tensoativo aniônico e perácido resulta em compatibilidade química aprimorada com a membrana em comparação com o perácido sozinho, em que a compatibilidade química melhorada é mostrada pela rejeição de proteínas das membranas de UF e/ou rejeição de sal das membranas de RO.

[0017] Em outro aspecto, um método de limpeza de biofilme e esporos bacterianos de uma membrana é descrito. Em alguns aspectos, a membrana é uma membrana em espiral. É preparada uma solução de limpeza

8 / 34 que inclui pelo menos dois ácidos orgânicos e um tensoativo aniônico. Em alguns aspectos, os ácidos orgânicos estão presentes de 0,05% em peso a 0,5% em peso e o tensoativo aniônico está presente em 0,01% em peso a 0,1% em peso da solução de limpeza ácida. Em algumas modalidades, a solução de limpeza inclui ácido metil sulfônico, ácido fórmico, xileno sulfonato de sódio e ácido dodecil benzeno sulfônico. A solução de limpeza é aplicada então à membrana por cerca de 2 a cerca de 30 minutos. Em algumas modalidades, a solução desinfetante inclui ácido peroxiacético, peróxido de hidrogênio, ácido acético e ácido hidroxietilideno difosfônico. Uma solução desinfetante contendo um perácido é adicionada à solução de limpeza. Em alguns aspectos, o perácido está presente de 0,0001% em peso a 0,05% em peso da solução desinfetante. A solução desinfetante combinada e a solução de limpeza são aplicadas à membrana por cerca de 1 a cerca de 20 minutos. Em alguns aspectos, a primeira etapa de aplicação e a segunda etapa de aplicação ocorrem simultaneamente. Em algumas modalidades, o método resulta em redução de pelo menos 3 log de biofilme e esporos bacterianos. O método também pode resultar em escamação mineral reduzida da membrana.

[0018] Ainda em outro aspecto, é fornecido um método de limpeza sem desmontagem para reduzir a formação de biofilme e esporos bacterianos nas membranas. Uma solução de limpeza é aplicada à membrana a uma temperatura de cerca de 21,11 ºC (70 ºF) a cerca de 51,67 ºC (125 ºF). A solução antimicrobiana inclui cerca de 0,05 a cerca de 0,5% em peso de ácido orgânico, cerca de 0,01 a cerca de 0,5% em peso de tensoativo aniônico, de cerca de 0,04 a cerca de 0,1% em peso de oxidante e de cerca de 0,001 a cerca de 0,005% em peso de estabilizador.

[0019] Este sumário é fornecido para apresentar uma seleção de conceitos de uma forma simplificada que são adicionalmente descritos abaixo na descrição detalhada. Este sumário não se destina a identificar os principais recursos ou recursos essenciais do assunto reivindicado, nem se destina a ser

9 / 34 usado para limitar o escopo do assunto reivindicado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0020] A Figura 1 ilustra um gráfico comparando a sobrevivência de isolados de campo bacteriano após tratamento com diferentes combinações de composições antimicrobianas; A Figura 2 mostra membranas tratadas com diferentes combinações de composições antimicrobianas para eliminar esporos bacterianos; A Figura 3 ilustra um gráfico comparando o desempenho antimicrobiano de diferentes combinações de composições antimicrobianas contra esporos bacterianos; A Figura 4 é um diagrama esquemático de um reator de biofilme CDC; A Figura 5 ilustra um gráfico comparando o desempenho de diferentes combinações de composições antimicrobianas para reduzir o biofilme nas membranas; A Figura 6 ilustra um gráfico comparando a rejeição da membrana PES após tratamento com diferentes combinações de composições antimicrobianas; A Figura 7 ilustra um gráfico comparando a rejeição da membrana RO após tratamento com diferentes combinações de composições antimicrobianas; As Figuras 8A e 8B mostram membranas RO e UF tratadas com diferentes combinações de composições antimicrobianas para eliminar esporos bacterianos; A Figura 9 ilustra um gráfico comparando o desempenho de diferentes combinações de composições antimicrobianas para reduzir esporos bacterianos nas membranas; A Figura 10 ilustra um gráfico comparando a compatibilidade

10 / 34 da membrana RO após o tratamento com diferentes combinações de composições antimicrobianas; A Figura 11 mostra membranas RO e UF tratadas com diferentes combinações de composições antimicrobianas para eliminar esporos bacterianos; A Figura 12 ilustra um gráfico comparando o desempenho de diferentes combinações de composições antimicrobianas para reduzir esporos bacterianos nas membranas; A Figura 13 ilustra um gráfico comparando o desempenho de diferentes combinações de composições antimicrobianas para reduzir o biofilme nas membranas; A Figura 14 ilustra um gráfico comparando o desempenho de diferentes combinações de composições antimicrobianas a diferentes temperaturas para reduzir o biofilme nas membranas; e A Figura 15 ilustra um gráfico comparando o efeito de diferentes composições antimicrobianas na solubilidade mineral.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0021] Várias modalidades serão descritas em detalhes com referência aos desenhos, em que numerais de referência semelhantes representam partes e conjuntos semelhantes em todas as várias vistas. A referência a várias modalidades não limita o escopo das reivindicações anexadas a este documento. Adicionalmente, quaisquer exemplos estabelecidos neste relatório descritivo não pretendem ser limitativos e apenas estabelecem algumas das muitas modalidades possíveis para as reivindicações anexas.

[0022] Além disso, deve-se entender que toda a terminologia usada no presente documento tem o objetivo de descrever somente modalidades particulares e não deve limitar de modo algum o escopo. Por exemplo, conforme usado neste relatório descritivo e nas reivindicações anexas, as formas singulares “um”, “uma”, “o” e “a” podem incluir referências plurais, a

11 / 34 menos que o contexto claramente indique de outra forma. Além disso, todas as unidades, prefixos e símbolos podem ser indicados em sua forma aceita pelo SI.

[0023] As faixas numéricas citadas dentro do relatório descritivo incluem os números dentro da faixa definida. Ao longo desta divulgação, vários aspectos desta invenção são apresentados em um formato de faixa. Deve ser entendido que a descrição no formato de faixa é meramente por questão de conveniência e brevidade e não deve ser interpretada como uma limitação inflexível no escopo da invenção. Assim, a descrição de uma faixa deve ser considerada como tendo divulgado especificamente todos as subfaixas possíveis, bem como valores numéricos individuais dentro dessa faixa (por exemplo, 1 a 5 inclui 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4 e 5).

[0024] Para que a presente invenção possa ser mais facilmente entendida, certos termos são definidos primeiramente. A menos que seja definido de outra maneira, todos os termos técnicos e científicos usados no presente documento têm o mesmo significado, conforme normalmente entendido por uma pessoa versada na técnica à qual modalidades da invenção pertencem. Muitos métodos e materiais semelhantes, modificados ou equivalentes àqueles descritos no presente documento podem ser usados na prática das modalidades da presente invenção, sem experimentação indevida, os materiais e métodos preferenciais são descritos no presente documento. Na descrição e nas reivindicações das modalidades da presente invenção, a seguinte terminologia será usada de acordo com as definições estabelecidas abaixo.

[0025] O termo “cerca de”, conforme usado no presente documento, se refere à variação na quantidade numérica que pode ocorrer, por exemplo, através de procedimentos típicos de medição e manuseio de líquidos usados para produzir concentrados ou soluções de uso no mundo real; através de erros inadvertidos nesses procedimentos; através de diferenças na fabricação,

12 / 34 fonte ou pureza dos ingredientes usados para produzir as composições ou realizar os métodos; e semelhantes. O termo “cerca de” também engloba quantidades que diferem devido a diferentes condições de equilíbrio para uma composição resultando de uma mistura inicial particular. Sendo ou não modificadas pelo termo “cerca de”, as reivindicações incluem equivalentes às quantidades.

[0026] Os termos “ativos” ou “porcentagem de ativos” ou “porcentagem em peso de ativos” ou “concentração de ativos” são usados no presente documento intercambiavelmente e se referem à concentração desses ingredientes envolvidos em limpeza expressos como uma porcentagem menos ingredientes inertes, como água ou sais. O termo “porcentagem em peso”, “% em p”, “por cento em peso”, “% em peso” e variações do mesmo, conforme usado no presente documento, se refere à concentração de uma substância como o peso dessa substância dividido pelo peso total da composição e multiplicado por 100. Entende-se que, conforme usado no presente documento, “porcentagem”, “%” e semelhantes se destinam a ser sinônimos de “porcentagem em peso”, “% em peso”, etc. O termo “ppm” refere-se a partes por milhão.

[0027] "Microrganismo (ou microrganismos)" significa qualquer organismo pequeno o suficiente para se insinuar dentro, adjacente a, por cima de ou ligado a uma membrana. A definição inclui, porém sem limitação, organismos tão pequenos que não podem ser vistos sem o auxílio de um microscópio, coleções ou colônias de organismos tão pequenos que podem ser vistos a olho nu, mas que compreendem vários organismos individuais que são muito pequenos para serem vistos a olho nu, bem como um ou mais organismos que podem ser vistos a olho nu. A definição também inclui, porém sem limitação, qualquer organismo cuja presença prejudique de alguma forma a operação de uma membrana; organismos não celulares ou unicelulares (incluindo coloniais); todos os procariontes (e certos eucariotos);

13 / 34 e bactérias (incluindo cianobactérias), esporos, líquenes, fungos, protozoários, virinos, viroides, vírus, fagos e algumas algas. Conforme usado no presente documento, o termo “micróbio” é sinônimo de microrganismo.

[0028] Conforme usado no presente documento, o termo "limpeza" se refere a um método usado para facilitar ou ajudar na remoção de sujeira, clareamento, redução da população microbiana e qualquer combinação dos mesmos.

[0029] O termo “desinfetante não usado na indústria de alimentos", como utilizado no presente documento, se refere a um agente que mata todas as células vegetativas, incluindo a maioria dos microrganismos patogênicos reconhecidos.

[0030] O termo "geralmente reconhecido como seguro" ou "GRAS", tal como utilizado no presente documento se refere a componentes classificados pela Food and Drug Administration como seguros para consumo alimentício humano direto ou como um ingrediente com base nas condições atuais de boas práticas de fabricação de uso, como definido, por exemplo, em 21 C.F.R. Capítulo 1, §170.38 e/ou 570.38.

[0031] Conforme usado no presente documento, o termo “desinfetante” se refere a um agente que reduz o número de contaminantes bacterianos para níveis seguros, conforme avaliado por requisitos de saúde pública. Em uma modalidade, os desinfetantes para uso nesta invenção fornecerão pelo menos uma redução de 3 log e, mais preferencialmente, uma redução da ordem de 5 log.

[0032] Tal como é utilizado nesta invenção, o termo "esporicida" se refere a um processo ou agente físico ou químico que tem a capacidade de causar uma redução superior a 90% (redução da ordem 1 log) na população de esporos de Bacillus cereus ou Bacillus subtilis dentro 10 segundos a 60 ºC. Em certas modalidades, as composições esporicidas da invenção proporcionam uma redução superior a 99% (redução da ordem de 2 log),

14 / 34 superior a uma redução de 99,99% (redução da ordem de 4 log) ou mais a redução de 99,999% (redução de ordem 5 log) de tal população dentro de 10 segundos a 60 ºC.

[0033] Diferenciação de atividade antimicrobiana "-cida" ou “- estática", as definições que descrevem o grau de eficácia, e os protocolos laboratoriais oficiais para medir essa eficácia são considerações para compreender a relevância de agentes e composições antimicrobianas. As composições antimicrobianas podem afetar dois tipos de danos às células microbianas. A primeira é uma ação letal e irreversível, resultando na completa destruição ou incapacidade de células microbianas. O segundo tipo de dano celular é reversível, de modo que se o organismo ficar livre do agente, ele pode novamente se multiplicar. O anterior é denominado microbiano e o último microbioestático. Um higienizador e um desinfetante não usado na indústria de alimentos são, por definição, agentes que fornecem atividade antimicrobiana ou microbiocida. Em contrapartida, um conservante é geralmente descrito como um inibidor ou uma composição microbioestática.

[0034] Os métodos, sistemas, aparelhos e composições da presente invenção podem compreender, consistir essencialmente em ou consistir em componentes e ingredientes da presente invenção, bem como outros ingredientes descritos no presente documento. Conforme usado no presente documento, “consiste essencialmente em" significa que os métodos, sistemas, aparelhos e composições podem incluir etapas, componentes ou ingredientes adicionais, porém apenas caso as etapas, componentes ou ingredientes adicionais não alterarem materialmente as características básicas e inovadoras dos métodos, sistemas, aparelhos e composições reivindicados.

[0035] Em geral, a presente divulgação se refere a composições e métodos para remover e reduzir esporos bacterianos e formação de biofilme nas superfícies da membrana. Um tratamento combinado de um limpador ácido e um desinfetante oxidante é aplicado às membranas para remover

15 / 34 biofilmes e esporos bacterianos. O tratamento pode ser aplicado em um processo de limpeza sem desmontagem (CIP) ou como parte de um processo de imersão. Em algumas modalidades, os métodos e composições são aplicados às membranas usadas na indústria de alimentos, na indústria de bebidas, na indústria de biotecnologia, na indústria farmacêutica, na indústria química e na indústria de purificação de água. No caso das indústrias de alimentos e bebidas, os métodos e composições podem ser usados em membranas como parte da produção de água, leite, soro de leite, suco de frutas, cerveja e vinho. As membranas podem incluir membranas de microfiltração (MF), membranas de ultrafiltração (UF), membranas de nanofiltração (NF) e membranas de osmose inversa (RO). Em algumas modalidades, as membranas podem ser poliméricas, cerâmicas ou de aço inoxidável. Em algumas modalidades, a membrana é configurada como uma membrana enrolada em espiral, uma membrana de fibra oca, uma membrana tubular ou uma membrana de folha plana de placa e estrutura. As membranas são utilizadas para uma variedade de métodos de separação para converter uma mistura de uma substância (ou substâncias) em misturas distintas, pelo menos uma das quais é enriquecida em um ou mais dos constituintes da mistura. As membranas que podem ser tratadas de acordo com a invenção incluem quaisquer membranas que são concebidas para limpeza periódica e são frequentemente utilizadas em várias aplicações que requerem separação por filtração.

[0036] A presente divulgação descreve uma combinação de soluções de limpeza que são utilizadas para limpar e desinfetar as membranas. Como mencionado no presente documento, a remoção de microrganismos, biofilme e depósitos minerais se refere à redução de microrganismos, biofilme e depósitos minerais em uma superfície de membrana, ao desembolso de microrganismos, biofilme e depósitos minerais em uma superfície de membrana e/ou à inativação de microrganismos, biofilme e depósitos

16 / 34 minerais em uma superfície de membrana.

COMPOSIÇÕES DE LIMPEZA POR FILTRAÇÃO DE MEMBRANAS

[0037] A presente divulgação descreve o uso de um sistema de limpeza em duas partes que remove e reduz sinergicamente esporos e biofilmes bacterianos das membranas sem impacto negativo significativo no desempenho ou na integridade das membranas. Em alguns aspectos, o sistema de limpeza também ajuda na descamação das membranas. O sistema de limpeza em duas partes utiliza uma solução de limpeza ácida e uma solução desinfetante para oxidantes. As duas partes do sistema podem ser aplicadas à membrana ao mesmo tempo ou sequencialmente.

[0038] A solução de limpeza ácida inclui pelo menos um ácido orgânico e um tensoativo. Em algumas modalidades, a solução de limpeza ácida inclui pelo menos dois ácidos orgânicos e um tensoativo aniônico. A solução desinfetante com oxidante inclui pelo menos um oxidante. Em algumas modalidades, a solução desinfetante com oxidante inclui pelo menos um perácido.

TENSOATIVOS ANIÔNICOS

[0039] Em alguns aspectos, um tensoativo aniônico é incluído na solução de limpeza ácida. O tensoativo melhora a atividade superficial da solução de limpeza na superfície da membrana. Em algumas modalidades, o tensoativo aniônico também pode ajudar a prevenir ou reduzir a corrosão do sistema de limpeza com ácido no sistema de membrana. Os tensoativos aniônicos são substâncias ativas de superfície que têm carga negativa no hidrófobo ou que têm uma seção hidrofóbica que não carrega carga, a menos que o pH seja elevado à neutralidade ou acima (por exemplo, ácidos carboxílicos). Carboxilato, sulfonato, sulfato e fosfato são os grupos de solubilização polares (hidrofílicos) encontrados em tensoativos aniônicos. Os tensoativos aniônicos úteis na solução de limpeza ácida incluem alquil sulfatos, alquil sulfonatos, alcano sulfonatos, alquil sulfonatos primários e

17 / 34 secundários lineares e ramificados, os sulfonatos aromáticos com ou sem substituintes, alquil benzeno ou naftaleno sulfonatos lineares, alcano sulfonatos secundários, éter alquil sulfatos ou sulfonatos, alquil fosfatos ou fosfonatos e misturas dos mesmos. Exemplos específicos incluem alcano sulfonato de sódio, alfa olefina sulfonato, lignossulfonato de sódio, lauril éter sulfato de sódio, lauril sulfato de sódio, dioctil sulfossuccinato de sódio, ácido dodecil benzeno sulfônico de sódio, xileno sulfonato de sódio, xileno sulfonato de sódio, tensoativos de óxido de difenil sulfonado vendidos sob a marca registrada DOWFAX, incluindo DOWFAX CL6, 3B2, 8390 e 2A1, ácido caprileth-9 carboxílico/ácido hexeth-4 carboxílico (como AKYPO LF4), 2-sulfolaurato de metil sódico (como ALPHASTEP PC48), sarcosinatos e misturas dos mesmos.

[0040] Em aspectos preferidos, o tensoativo aniônico compreende um alquil sulfonato linear, ácido dodecil benzeno sulfônico (DDBSA), xileno sulfonato de sódio ou uma combinação dos mesmos.

ÁCIDOS ORGÂNICOS

[0041] A solução de limpeza ácida inclui pelo menos um ácido orgânico. Em modalidades exemplificativas, a solução de limpeza ácida inclui pelo menos dois ácidos orgânicos. Ácidos orgânicos adequados incluem ácido metanossulfônico, ácido etanossulfônico, ácido propanossulfônico, ácido butanossulfônico, ácido xilenossulfônico, ácido benzenossulfônico, ácido fórmico, ácido acético, ácido picolínico, ácido dipicolínico, ácido cítrico, ácido lático, ácido fórmico, acético ácido, ácido propiônico, ácido butírico, ácido valérico, ácido caproico, ácido glucônico, ácido itacônico, ácido tricloroacético, ácido benzoico e misturas dos mesmos. De preferência, os ácidos orgânicos são selecionados a partir de ácido cítrico, ácido lático, ácido fórmico e ácido metilsulfônico. Em algumas modalidades, os ácidos orgânicos incluem uma combinação de ácido cítrico e ácido lático. Em algumas modalidades, os ácidos orgânicos incluem uma combinação de ácido

18 / 34 fórmico e ácido metilsulfônico.

[0042] O pH da solução de limpeza ácida em um concentrado é de preferência de cerca de 0 a cerca de 3. O pH da composição de limpeza ácida em uma solução de uso é preferencialmente cerca de 1 a cerca de 3. Uma solução de uso com pH abaixo de 1,8 pode ser prejudicial à integridade e ao desempenho da membrana.

OXIDANTE

[0043] A solução desinfetante com oxidante inclui um oxidante. Em algumas modalidades, o oxidante é um perácido (ácido peroxicarboxílico). Em algumas modalidades, o oxidante é uma combinação de agente oxidante, ácido carboxílico e estabilizador, que produz um ácido peroxicarboxílico.

[0044] Muitos agentes oxidantes podem ser utilizados para gerar ácidos peroxicarboxílicos. Agentes oxidantes adequados, além do peróxido de hidrogênio, incluem peróxidos inorgânicos e orgânicos, tais como sais de perborato, percarbonato e persulfato, ácido percarbônico e ozônio. Em modalidades preferidas, o agente oxidante é peróxido de hidrogênio.

[0045] Perácidos ou ácidos peroxicarboxílicos adequados incluem ácido peroxiacético, ácido peroxioctanoico, ácido peroxifórmico, ácido peroxipropiônico, ácido peroxibutírico, ácido peroxivalérico, ácido peroxi- hexanoico, ácido peroxi-heptanoico, ácido peroxinonanoico, ácido peroxidecanoico e misturas dos mesmos. Em modalidades preferidas, o perácido é o ácido peroxiacético.

ESTABILIZADOR

[0046] Em algumas modalidades, a solução desinfetante com oxidante inclui um estabilizador. Estabilizadores, particularmente aqueles adequados para estabilizar compostos de peroxigênio ou ácidos peroxicarboxílicos, incluem compostos quelantes orgânicos que sequestram íons metálicos em solução, particularmente a maioria dos íons metálicos de transição, que promoveriam a decomposição de quaisquer compostos peroxigênicos nos

19 / 34 mesmos. Os agentes complexantes típicos incluem agentes complexantes orgânicos do ácido amino ou hidroxi-polifosfônico (na forma de sal ácido ou solúvel), ácidos carboxílicos, ácidos hidroxicarboxílicos, ácidos aminocarboxílicos ou compostos de magnésio ou estanho (por exemplo, oxalato de estanho).

[0047] Os agentes quelantes ou sequestrantes geralmente úteis como estabilizadores nas presentes composições incluem sais ou ácidos (expressos em forma de ácido) ácido dipicolínico, ácido picolínico, ácido glucônico, ácido quinolínico e agentes quelantes do tipo ácido alquil diamina poliacético, como ácido etilenodiamina tetraacético (EDTA), ácido hidroxietiletiletileno diamina triacético (HEDTA) e ácido etileno triaminapentaacético, agentes estabilizadores do tipo ácido acrílico e poliacrílico, ácido fosfônico e agentes quelantes do tipo fosfonato, entre outros. Sequestrantes preferenciais incluem sais de fosfonato e ácidos fosfônicos ácido 1-hidroxi etilideno-1,1-difosfônico (CH3C(PO3H2)2OH)(HEDP); ácido etilenodiamina tetracis metilenofosfônico (EDTMP); ácido dietilenotriamina pentacis metilenofosfônico (DTPMP); ácido ciclo-hexano-1,2-tetrametileno fosfônico; amino[tri(ácido metileno fosfônico)]; (etileno diamina[ácido tetra metileno-fosfônico)]; ácido 2- fosfonobutano-1,2,4-tricarboxílico; bem como sais de metal alcalino, sais de amônio ou sais de alquiloilamina, tal como sais de mono, di ou tetra- etanolamina. Em modalidades preferidas, o estabilizador é HEDP.

[0048] Em algumas modalidades, um acoplador ou hidrótropo é incluído na solução desinfetante com oxidante. Em uma modalidade, o acoplador é xileno sulfonato de sódio.

[0049] Em algumas modalidades, as composições de limpeza ou antimicrobianas não incluem materiais que podem ser prejudiciais para as superfícies da membrana. Por exemplo, em algumas modalidades, as composições de limpeza ou antimicrobianas são livres ou substancialmente livres de tensoativos que não sejam tensoativos aniônicos. As superfícies da

20 / 34 membrana são frequentemente carregadas negativamente e a inclusão de um tensoativo catiônico ou não iônico pode ter reações negativas com a superfície da membrana. Em algumas modalidades, as composições de limpeza ou antimicrobianas são livres ou substancialmente livres de oxidantes que não sejam perácidos, peróxido de hidrogênio ou ozônio. Em algumas modalidades, as composições de limpeza ou antimicrobianas são livres ou substancialmente livres de cloro. O cloro e outros oxidantes podem afetar negativamente a integridade ou o desempenho da membrana. Em algumas modalidades, as composições de limpeza ou antimicrobianas são livres ou substancialmente livres de ácidos inorgânicos. Novamente, os ácidos inorgânicos podem afetar negativamente a integridade ou o desempenho da membrana.

[0050] As tabelas 1 e 2 abaixo mostram faixas de concentração exemplificativas para os vários componentes em um concentrado e usam a composição da solução. TABELA 1: FORMULAÇÕES EXEMPLIFICATIVAS DE

COMPONENTES CONCENTRADOS Concentração Concentração Concentração Componente (% em peso) (% em peso) (% em peso) Limpador ácido Ácido orgânico cerca de 10 a cerca de 40 cerca de 15 a cerca de 25 cerca de 18 a cerca de 22 Tensoativo aniônico cerca de 1 a cerca de 10 cerca de 3 a cerca de 7 cerca de 4 a cerca de 6 Água cerca de 50 a cerca de 90 cerca de 60 a cerca de 80 cerca de 65 a cerca de 75 Acoplador cerca de 0 a cerca de 20 cerca de 1 a cerca de 15 cerca de 6 a cerca de 10 Desinfetante com oxidante Ácido cerca de 5 a cerca de 25 cerca de 8 a cerca de 15 cerca de 10 a cerca de 12 Oxidante cerca de 75 a cerca de 90 cerca de 80 a cerca de 88 cerca de 82 a cerca de 86 Estabilizador cerca de 0,5 a cerca de 2,5 cerca de 1 a cerca de 2 cerca de 1,5 a cerca de 1,7 Água cerca de 1 a cerca de 10 cerca de 2 a cerca de 5 cerca de 2,5 a cerca de 3 TABELA 2: FORMULAÇÕES EXEMPLIFICATIVAS DE

COMPONENTES DE USO Concentração Concentração Concentração Componente (% em peso) (% em peso) (% em peso) Limpador ácido cerca de 0,15 a cerca de Ácido orgânico cerca de 0,05 a cerca de 1 cerca de 0,1 a cerca de 0,5 0,3 cerca de 0,01 a cerca de cerca de 0,025 a cerca de cerca de 0,04 a cerca de Tensoativo aniônico 0,1 0,075 0,05 cerca de 90 a cerca de cerca de 99,6 a cerca de Água cerca de 99 a cerca de 99,9 99,99 99,8

21 / 34 Concentração Concentração Concentração Componente (% em peso) (% em peso) (% em peso) cerca de 0,01 a cerca de cerca de 0,07 a cerca de Acoplador cerca de 0 a cerca de 0,25 0,15 0,09 Desinfetante com oxidante cerca de 0,001 a cerca de cerca de 0,005 a cerca de cerca de 0,01 a cerca de Ácido 0,03 0,025 0,02 cerca de 0,02 a cerca de cerca de 0,04 a cerca de cerca de 0,06 a cerca de Oxidante 0,15 0,1 0,08 cerca de 0,0005 a cerca de cerca de 0,001 a cerca de cerca de 0,002 a cerca de Estabilizador 0,01 0,005 0,003 cerca de 95 a cerca de cerca de 98 a cerca de cerca de 99,5 a cerca de Água 99,999 99,99 99,95 cerca de 0,0001 a cerca de cerca de 0,005 a cerca de cerca de 0,01 a cerca de Perácido 0,05 0,025 0,02 MÉTODOS DE LIMPEZA/DESINFECÇÃO DE MEMBRANAS

[0051] Em um aspecto, uma combinação de uma solução de limpeza ácida e uma solução desinfetante com oxidante é usada para limpar e desinfetar sinergicamente membranas propensas à formação de biofilme e contaminação com esporos bacterianos. Em algumas modalidades, a solução de limpeza ácida é aplicada primeiro a uma membrana para limpar a membrana. A solução desinfetante com oxidante é combinada então com a solução de limpeza ácida para produzir uma solução antimicrobiana reforçada. Essa solução reforçada é circulada então na membrana para desinfetar a membrana. A pressão do sistema de membrana pode ser modificada para aumentar ou diminuir a taxa de permeação dessa solução de limpeza combinada se houver problemas de limpeza no lado do permeado de um sistema de membrana.

[0052] Em outro aspecto, uma solução de limpeza ácida e uma solução desinfetante com oxidante são combinadas antes da aplicação nas membranas. A solução de limpeza ácida e a solução desinfetante com oxidante se combinam para formar uma solução antimicrobiana reforçada que é embalada para uso em uma única etapa.

[0053] Em algumas modalidades, o método é um método de limpeza sem desmontagem aplicado a um sistema de filtragem por membrana. Em tais modalidades, a solução de limpeza ácida e a solução desinfetante com

22 / 34 oxidante são circuladas através do sistema de filtração por membrana.

[0054] Em uma modalidade exemplificativa, uma solução de limpeza é preparada compreendendo ácido orgânico e tensoativo. A solução de limpeza é circulada através de um sistema de membrana por cerca de 2 a cerca de 60 minutos, cerca de 2 a cerca de 30 minutos ou cerca de 2 a cerca de 15 minutos. Em algumas modalidades, a membrana pode ser deixada de molho na solução de limpeza por até cerca de 30 dias, ou cerca de 0,5 a cerca de 15 dias, ou cerca de 1 a 7 dias, ou 1 a 3 dias. Uma solução desinfetante é adicionada à solução de limpeza para produzir uma solução antimicrobiana reforçada, em que a solução desinfetante compreende um oxidante. A solução antimicrobiana circula através do sistema de membrana por cerca de 1 a cerca de 30 minutos, cerca de 1 a cerca de 20 minutos, cerca de 1 a cerca de 10 minutos ou cerca de 5 a cerca de 10 minutos. Em alguns aspectos, o método resulta em uma redução de pelo menos 1 log, pelo menos 2 log ou pelo menos 3 log de esporos bacterianos na membrana. Em algumas modalidades, o método resulta em uma redução de pelo menos 1 log, pelo menos 2 log ou pelo menos 3 log de uma bactéria formadora de biofilme, bioincrustante e/ou lodo.

[0055] Em algumas modalidades, a solução de limpeza e a solução antimicrobiana são circuladas no sistema de membrana a uma temperatura de cerca de 21,11 ºC (70 ºF) a cerca de 51,67 ºC (125 ºF).

[0056] Os métodos e composições descritos acima fornecem um efeito surpreendentemente sinérgico sobre os tratamentos de membrana anteriores. A combinação de ácidos orgânicos, tensoativo aniônico e perácido resulta em melhor compatibilidade química com a membrana em comparação com o perácido sozinho. O uso de tratamentos CIP que exibem boa compatibilidade química com membranas resulta em membranas que permanecem viáveis por períodos mais longos, apesar da exposição a composições de limpeza.

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[0057] A compatibilidade química das membranas é avaliada determinando as taxas de rejeição da membrana. As taxas de rejeição das membranas indicam o desempenho da membrana para filtrar uma substância específica. Para membranas UF, uma alta taxa de rejeição indica que a membrana está filtrando proteínas de maneira eficaz. Baixas taxas de rejeição para membranas UF indicam que a membrana foi comprometida e não está mais efetivamente filtrando as proteínas da solução. No caso de membranas RO, altas taxas de rejeição indicam que a membrana está filtrando o sal adequadamente, enquanto baixas taxas de rejeição indicam que a membrana não está filtrando o sal adequadamente.

[0058] Em algumas modalidades, os métodos são eficazes para remover não apenas os biofilmes e esporos bacterianos, mas também a remoção de calcário dos depósitos minerais nas membranas. Modalidades nas quais a solução de limpeza ácida inclui ácido fórmico e ácido metilsulfônico, além de um tensoativo aniônico, são mais eficazes na remoção de depósitos minerais das membranas.

EXEMPLOS

[0059] Os seguintes concentrados são usados nos exemplos abaixo. TABELA 3: LIMPADOR ÁCIDO A (AC-A) % em peso Descrição Função 75 Água Solvente 10 Ácido cítrico (anidro) Acidulante 10 Ácido láctico, 88% Acidulante 5 Ácido dodecil benzeno sulfônico (DBSA), 96% Tensoativo TABELA 4: LIMPADOR ÁCIDO B (AC-B) % em peso Descrição Função 67,82 Água Solvente 14,67 Ácido metilsulfônico Acidulante 5 Ácido fórmico, 85% Acidulante 8,4 Xileno sulfonato de sódio (SXS), 40% Acoplador 4,11 Ácido dodecil benzeno sulfônico (DBSA), 96% Tensoativo TABELA 5: OXIDANTE A (O-A) % em peso Descrição Função 84,3 Peróxido de hidrogênio 35% de grau perácido DRM Antimicrobiano 1,6 Ácido hidroxietileno difosfônico, 60%, gr. perácido Estabilizador 11,2 Ácido acético glacial (grau perácido) IBC Antimicrobiano 2,9 Água, desionizada (grau perácido) TNK Solvente

24 / 34 TABELA 6: DESINFETANTE COMERCIAL A (CS-A) % em peso Descrição Função 10 a 30 Ácido acético Antimicrobiano 6,9 Peróxido de Hidrogênio Oxidante 1a5 Alcanossulfonatos secundários Tensoativo 4,4 Ácido peroxiacético Antimicrobiano 3,3 Ácido octanoico Antimicrobiano EXEMPLO 1

[0060] Primeiro, foi realizado um teste in vitro para comparar o desempenho de soluções antimicrobianas para reduzir a sobrevivência de isolado de campo de Bacillus sp.

[0061] As amostras bacterianas foram combinadas com diluições de cada solução de limpeza. As fórmulas nas Tabelas 3 a 5 foram diluídas para soluções a 1% e a fórmula na Tabela 6 foi diluída para uma solução a 0,25%. As amostras foram neutralizadas então para interromper o processo químico. As amostras foram semeadas em meios microbiológicos para incubar e contar os sobreviventes. As amostras foram incubadas a 50 ºC por 2, 5 ou 10 minutos.

[0062] Os resultados são mostrados na Figura 1. O registro de sobrevivência de Bacillus sp. é representado graficamente em UFC/ml contra o tempo (minutos). Os resultados mostram que o Limpador ácido A (AC-A) não é tão eficaz quanto o Desinfetante comercial A (CS-A) para reduzir a sobrevivência bacteriana. No entanto, o Oxidante A (O-A) mostrou eficácia melhorada em relação ao CS-A. Surpreendentemente, uma combinação de O- A com AC-A resultou em eficácia antimicrobiana ainda melhor, com apenas uma taxa de sobrevivência de 1 UFC/ml após 10 minutos. EXEMPLO 2

[0063] Em seguida, as formulações experimentais foram testadas e comparadas quanto à eficácia da remoção de esporos das membranas. Primeiro, os isolados de esporos foram diluídos com água destilada estéril para produzir uma solução com uma concentração final de 104 CFU/ml de mistura de isolados de campo de esporos de Bacillus. 6 membranas de

25 / 34 polietersulfona (PES) de ultrafiltração (UF) (Spirapro, KOCH, Wilmington, MA) foram embebidas na solução de esporos de 104 CFU/ml por 24 horas. As membranas foram enxaguadas usando o método de imersão e foram colocadas em tubos de centrífuga estéreis individuais. Um tratamento combinado de AC-A e O-A foi aplicado a 2.500 ppm em duas das membranas nos tubos por 5 minutos. O CS-A foi aplicado a 2.600 ppm em duas das membranas por 5 minutos como comparação. Água desionizada (DI) foi usada como controle em duas membranas. Algumas membranas foram armazenadas úmidas em uma solução conservante e outras foram testadas a seco.

[0064] Os resultados são exibidos na Tabela 7 e na Figura 2. A classificação visual foi realizada em uma escala de 1 a 5, com 5 apresentando o maior número de esporos. TABELA 7: REMOÇÃO DE ESPOROS Temp: 50 CS-A a 2.600 ppm AC-A (1% em v/v) + O-A a 2.500 ppm ºC Classificação Análise de imagem (% de Classificação Análise de imagem (% de visual esporos removidos) visual esporos removidos) Úmida Seca Média Úmida Seca Média Úmida Seca Média Úmida Seca Média 5 minutos 3 2 2,5 76% 84% 80% 1 1 1 100% 100% 100% Controle 5 5 5 0% 0% 0% 5 5 5 0% 0% 0%

[0065] Como pode ser visto na Figura 2, nenhum esporo visível está crescendo na placa tratada com AC-A + O-A. Em comparação a CS-A, a combinação de AC-A + O-A foi muito mais eficaz na remoção de esporos. Isso indicou que o desempenho antimicrobiano de uma solução padrão de peróxido de hidrogênio, ácido acético e ácido peracético foi aprimorado pela adição de DDBSA, ácido cítrico e ácido lático. Esses resultados foram verdadeiros tanto para amostras úmidas quanto secas. EXEMPLO 3

[0066] O desempenho antimicrobiano das fórmulas exemplificativas foi testado contra esporos de Bacillus sp. As amostras foram expostas às fórmulas exemplificativas por 2, 5 ou 10 minutos a 50 ºC (122 ºF). O método de suspensão descrito acima no Exemplo 1 foi utilizado. Foram observadas amostras para determinar a quantidade de tempo necessária para obter uma

26 / 34 redução logarítmica nos organismos.

[0067] A Figura 3 ilustra os resultados de uma comparação de AC-A com 1% de diluição, O-A a 2.500 ppm, AC-A com 0,5% de diluição + O-A a

2.500 ppm e AC-A com 1% de diluição + O-A a 2.500 ppm. Enquanto ambas as combinações de AC-A + O-A foram mais eficazes do que AC-A ou O-A isoladamente, a combinação de 0,5% AC-A + O-A a 2.500 ppm foi a mais eficaz na eliminação de esporos de Bacillus sp. Como pode ser visto no gráfico da Figura 3, 10 minutos de exposição a AC-A a 0,5% + O-A a 2.500 ppm a 50 ºC (122 ºF) resultaram em uma redução de mais de 4 Log na quantidade de esporos presentes. Essa combinação e concentração de soluções foi mais eficaz que o AC-A a 1% + O-A a 2.500 ppm, que resulta em uma redução de 3 Log de esporos após 10 minutos. Ambas as concentrações de AC-A combinadas com O-A foram ainda mais eficazes para o desempenho antimicrobiano contra esporos de Bacillus sp. do que AC-A ou O-A sozinho. Essa comparação ilustra a sinergia entre as soluções AC-A e O-A. EXEMPLO 4

[0068] As fórmulas experimentais também foram testadas quanto à eficácia na remoção de biofilme das superfícies da membrana UF PES usando o reator de biofilme do Centers for Disease Control (CDC) (BioSurface Technologies Corporation, Bozeman, MT) ilustrado na Figura 4. O método de teste foi baseado no procedimento operacional padrão da EPA dos EUA para o método de tubo único para medir a eficácia desinfetante não usado na indústria de alimentos contra biofilme cultivado no reator de biofilme CDC.

[0069] As cepas bacterianas utilizadas foram Pseudomonas aeruginosa e um isolado de campo de Bacillus sp. As cepas bacterianas foram cultivadas em meios de crescimento de caldo de soja tríptico (TSB) e leite pasteurizado a 2%. As culturas bacterianas foram cultivadas em ágar de extrato de glicose triptona (TGE). Em seguida, 1 ciclo de cultura pura de Pseudomonas aeruginosa foi inoculado em 100 ml de TSB a 1% e incubado

27 / 34 por 24 horas a 35 ºC. Isso foi repetido para os esporos de Bacillus sp. Pedaços de membrana UF PES foram presos aos suportes de meios porosos. As membranas foram tratadas então com uma solução típica de limpeza sem desmontagem antes de serem utilizadas no desenvolvimento de biofilme. Agitou-se 500 ml de solução com uma barra de agitação de 3,81 cm (1,5 polegada) a 200 rpm. As etapas do processo de condicionamento da membrana estão resumidas na Tabela 2. TABELA 8: PROCESSOS DE CONDICIONAMENTO DE MEMBRANAS Etapa Produto Conc. Tempo Temp (ºC (ºF)) Enxágue com Água DI Água DI Limpo 10 23,89 (75) Alcalina clorada AC-A 110 + Cloro pH 11 + 180 ppm 30 48,89 (120) Enxágue com Água DI Água DI Limpo 10 23,89 (75)

[0070] Os suportes de membrana de meio foram colocados então no reator de biofilme CDC. 1 ml dos organismos de teste foram inoculados no reator de biofilme com meio de crescimento. Os biofilmes foram gerados nas membranas após 24 horas de fluxo cruzado sem meio de crescimento usando TSB a 1% a 25 ºC com agitação a 180 rpm, seguidos por 24 horas de um suprimento contínuo de meio de crescimento de leite pasteurizado a 2% que flui através do reator de biofilme CDC em 10,3 ml/min. Os suportes de membrana de meio foram removidos então do reator de biofilme e enxaguados para remover as células planctônicas. Cada suporte de membrana foi mantido verticalmente sobre um tubo cônico separado de 50 ml contendo 30 ml de Água de Diluição de Método Padrão (SMDW). Os suportes foram imersos em movimento contínuo na SMDW e imediatamente removidos.

[0071] As membranas foram removidas dos suportes e cortadas ao meio. Metade das peças da membrana foi lavada por 10 minutos em uma amostra de água desionizada (DI) estéril de 4 ml. A solução de água resultante foi agitada então no vórtice por 30 segundos, sonicada por 30 segundos e novamente agitada no vórtice por 30 segundos. A solução resultante foi diluída em série em água DI estéril e transferidas para placas em meio de revestimento TGE. A metade restante das peças da membrana foi exposta a

28 / 34 soluções desinfetantes por 10 minutos. Em seguida, uma solução neutralizante foi adicionada a cada amostra para interromper a reação química. A solução resultante foi diluída em série em água DI estéril e transferidas para placas em meio de revestimento TGE para incubação.

[0072] A Figura 5 ilustra os resultados do teste de biofilme em membranas. A redução logarítmica no crescimento de biofilme foi registrada e representada graficamente. Como é mostrado no gráfico, o tratamento da membrana a uma temperatura de 48,89 ºC (120 ºF) é mais eficaz que 23,89 ºC (75 ºF) apenas com O-A. A combinação de O-A com AC-A foi mais eficaz na redução do biofilme do que o O-A sozinho. Além disso, O-A + AC-A com a adição de ácido metilsulfônico (MSA) foi menos eficaz que O-A com AC-A, mas mais eficaz que O-A sozinho. EXEMPLO 5

[0073] O teste de compatibilidade do material foi realizado para observar os efeitos nas taxas de rejeição da membrana, o que é uma indicação de degradação na superfície da membrana. O teste foi realizado no material da membrana UF PES e nas membranas RO. As amostras foram embebidas por 5,7 dias. Com base em 15 minutos de contato CIP por dia, isso equivale a 1,5 ano de exposição diária à substância química.

[0074] As membranas UF PES foram examinadas para rejeição de proteínas do leite, em que a porcentagem de rejeição é igual ((proteína no permeado - proteína na alimentação do leite)/proteína no leite) * 100. O gráfico na Figura 6 mostra que a exposição química a longo prazo (replicar 1,5 ano) não resultou em taxas de rejeição diminuídas para as membranas UF PES, o que é uma indicação de compatibilidade do material.

[0075] As membranas RO foram testadas quanto à rejeição usando condutividade com NaCl a 2% como solução de alimentação. A porcentagem de rejeição = ((condutividade do permeado - condutividade da alimentação de NaCl)/condutividade da alimentação de NaCl) * 100. Os resultados são

29 / 34 mostrados na Figura 7. Surpreendentemente, a exposição química a longo prazo (replicar 1,5 ano) usando a composição química de teste de AC-A + O- A teve taxas de rejeição muito mais altas do que aquelas observadas ao usar apenas uma solução de ácido acético, peróxido de hidrogênio e ácido peroxiacético. A descoberta pode ser evidência de uma solução oxidante compatível com RO que pode ser usada em temperaturas elevadas. EXEMPLO 6

[0076] Além dos benefícios antimicrobianos e de compatibilidade da composição química, os testes indicaram que uma composição química que consiste em DDBSA, ácido cítrico e ácido lático (AC-A) interfere com a capacidade de isolados de espoo de Bacillus sp. de aderir ou crescer nas superfícies da membrana UF PES e, em menor grau, nas superfícies da membrana RO. O objetivo desse estudo foi determinar as propriedades de adesão de isolado de campo de esposo de Bacillus sp. com superfícies de membrana RO e UF (PES) quando a membrana e os esporos foram embebidos em água DI versus uma solução AC-A a 1%. Uma descrição das condições de imersão para cada disco de membrana é fornecida na Tabela 9. As membranas 9 a 12 serviram como controle. TABELA 9: CONDIÇÕES DE IMERSÃO DA MEMBRANA Número de disco Solução de imersão Solução de esporo Tipo de de membrana em membrana membrana 1 AC-A a 1% Esporos diluídos com água desionizada UF & RO 2 AC-A a 1% Esporos diluídos com água desionizada UF & RO 3 Água DI Esporos diluídos com água desionizada UF & RO 4 Água DI Esporos diluídos com água desionizada UF & RO 5 AC-A a 1% Esporos diluídos com AC-A a 1% UF & RO 6 AC-A a 1% Esporos diluídos com AC-A a 1% UF & RO 7 Água DI Esporos diluídos com AC-A a 1% UF & RO 8 Água DI Esporos diluídos com AC-A a 1% UF & RO 9 AC-A1 a % Água DI + sem esporos UF & RO 10 AC-A1 a % AC-A1 a % + sem esporos UF & RO 11 Água DI Água DI + sem esporos UF & RO 12 Água DI AC-A1 a % + sem esporos UF & RO

[0077] Duas soluções diluídas de isolado de esporos de leite foram produzidas com o isolado de campo de esporos mesófilos de Bacillus sp. Uma solução usou DI estéril como diluente, enquanto a outra solução usou solução

30 / 34 de AC-A a 1% como diluente. Os discos de membrana de 2,54 cm (1 polegada) de diâmetro foram armazenados em solução AC-A e depois enxaguados em água desionizada antes do uso. 6 discos de membrana PES e 6 de RO foram embebidos em solução AC-A (1% em v/v) por 72 horas. 6 discos de membrana PES e 6 de RO foram embebidos em solução de água desionizada por 72 horas como controle. Após imersão, as membranas foram colocadas em recipientes de 25 ml de plástico (Nalgene). 10 ml da solução de esporos apropriada foram colocados nos respectivos recipientes Nalgene e os discos de membrana foram deixados de molho por 24 horas. Os discos de membrana foram removidos então das soluções de esporos e lavados com água desionizada.

[0078] Cada disco de membrana foi banhado. Foi adicionado 1 ml de corante TTC a 100 ml de ágar TGE, o qual foi aplicado então em uma camada fina a placas de Petri e deixado secar. As membranas foram colocadas nas placas secas e mais ágar foi adicionado até as membranas estarem cobertas. As membranas foram incubadas então a 35 ºC por 48 horas. As membranas foram classificadas visualmente após 48 horas em uma escala de 1 a 5, sendo 1 sem esporos visuais e 5 sendo membranas de controle.

[0079] Os resultados do revestimento são mostrados nas Figuras 8A e 8B. Isolados de campo de esporos de Bacillus sp. diluídos em AC-A a 1% não cresceram nas membranas UF ou no ágar nutriente circundante. Isso foi verdadeiro para membranas embebidas em água DI ou AC-A a 1% antes da exposição a esporos. Isolados de campo de esporos de Bacillus sp. aderiram e cresceram nas superfícies da membrana RO mais do que o observado para as superfícies da membrana UF PES. As superfícies das membranas RO e UF embebidas em água DI e expostas a isolados de campo de esporos de Bacillus sp. diluídos em água desionizada apresentaram, todos, maior adesão e crescimento. EXEMPLO 7

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[0080] O teste de eficácia foi realizado em isolados de campo de esporos de Bacillus sp. O teste foi realizado em várias temperaturas diferentes 21,11 ºC (70 ºF), 43,33 ºC (110 ºF) e 50 ºC (122 ºF) por um tempo de contato de 5 min. Usando SOP# MS009; Germicidal and Detergent Sanitizing Action of Disinfectants como método de teste. O método de suspensão descrito acima no Exemplo 1 foi utilizado. Um novo tratamento combinado de Limpador ácido B (AC-B) e O-A foi comparado com AC-A, AC-B e O-A individualmente, bem como a combinação de AC-A com O-A.

[0081] Ambos os tratamentos combinados superaram as soluções individuais em 50 ºC (122 ºF) e 43,3 ºC (110 ºF), como mostrado no gráfico da Figura 9. O AC-B + O-A teve um desempenho bem acima de tudo. Isso indica que a fórmula AC-B é superior à fórmula AC-A quando combinada com O-A para a redução de esporos bacterianos.

[0082] A Figura 10 mostra um gráfico demonstrando mais testes de compatibilidade de RO simulando 1,5 ano de exposição química usando a nova formulação experimental. As condições experimentais são como descritas acima no Exemplo 5. EXEMPLO 8

[0083] As fórmulas exemplificativas, incluindo AC-B, foram testadas quanto ao desempenho na remoção de esporos bacterianos das membranas. A eficácia da O-A foi comparada com combinações de O-A com AC-A e O-A com AC-B.

[0084] Um estoque de esporo misturado de isolados de esporo de leite em pó (Bacillus) foi diluído em água desionizada estéril a aproximadamente 1 x 106 esporos/ml. Discos de membrana de 2,54 cm (1 polegada) de diâmetro foram preparados em solução AC-A a 1% antes do teste. Cada disco foi enxaguado com água DI estéril para remover a solução AC-A. 24 discos de membrana UF PES foram imersos em 10/ml da solução de estoque de esporo de trabalho por membrana, à temperatura ambiente, durante 24 horas. Após a

32 / 34 imersão, os discos de membrana individuais foram lavados com água DI estéril e armazenados em recipientes de plástico estéreis de 50 ml. As membranas foram incubadas a 43,3 ºC (110 ºF) por 5 minutos em uma solução de tratamento. Os seguintes tratamentos foram testados: (1) controle, água desionizada, (2) O-A a 0,25%, (3) AC-A a 1% com O-A a 0,25%, (4) AC-B a 1% com O-A a 0,25%. Os discos de membrana foram colocados então em placas de Petri contendo ágar e incubados a 35 ºC por 48 horas.

[0085] A Figura 11 mostra as placas de Petri após o tratamento. A Figura 12 ilustra um gráfico representando os resultados. Como esperado, ocorreu pouquíssima remoção de esporos com o tratamento controle da água. O-A sozinho eliminou cerca de metade dos esporos. Tanto a combinação de AC-A com O-A e AC-B com O-A foram mais eficazes na remoção de esporos bacterianos do que apenas O-A. A eficácia de AC-A versus AC-B foi praticamente a mesma. Como pode ser visto nas membranas da Figura 11, todos os esporos foram eliminados dos discos de membrana PES.

[0086] Isto foi seguido pelo exame da eficácia das soluções exemplificativas na redução do biofilme produzido por Pseudomona aeruginosa em uma membrana láctea. O reator de biofilme CDC foi utilizado com um tempo de incubação de 48 horas. Depois que as bactérias são introduzidas no reator, são necessárias 24 horas em estado estático e 24 horas em estado de fluxo para produzir biofilme nas membranas. Cada membrana foi submetida a tratamento por 5 minutos a 50 ºC (122 ºF) com um dos seguintes: (1) AC-A, (2) O-A, (3) AC-B, (4) AC-A com O-A e (5) AC-B com O-A.

[0087] Os resultados são fornecidos na Tabela 10 e são ilustrados no gráfico da Figura 13. Os resultados mostraram que AC-B sozinho foi o menos eficaz para reduzir o biofilme de uma membrana láctea, mas ainda resultou em uma redução de 5,04 log. O AC-A teve o melhor desempenho como tratamento individual, com uma redução de log de 7,52. As combinações de

33 / 34 AC-A com O-A e AC-B com O-A tiveram a mesma eficácia contra os biofilmes que AC-A isoladamente, com uma redução de log de 7,52. TABELA 10: RESULTADOS DA REDUÇÃO DE BIOFILME Conta- Crescimen- Substância de Tempo de Diluição UFC/veículo Crescimen- Redução Desvio Rep gem em UFC/ml to médio de teste exposição de placa * to de Log10 de Log10 padrão placas Log10 Pseudomonas aeruginosa 1 0,1 10 1,00E + 00 4,00E + 01 1,60 AC-A 5 minutos 2 0,1 10 1,00E + 00 4,00E + 01 1,60 1,60 7,52 0,00 3 0,1 10 1,00E + 00 4,00E + 01 1,60 1 2 10 2,00E + 01 8,00E + 02 2,90 O-A 5 minutos 2 6 10 6,00E + 01 2,40E + 03 3,38 3,36 5,76 0,45 3 16 10 1,60E + 02 6,40E + 03 3,81 1 38 10 3,80E + 02 1,52E + 04 4,18 AC-B 5 minutos 2 23 10 2,30E + 02 9,20E + 03 3,96 4,08 5,04 0,11 3 32 10 3,20E + 02 1,28E + 04 4,11 1 0,1 10 1,00E + 00 4,00E + 01 1,60 AC-A + O-A 5 minutos 2 0,1 10 1,00E + 00 4,00E + 01 1,60 1,60 7,52 0,00 3 0,1 10 1,00E + 00 4,00E + 01 1,60 1 0,1 10 1,00E + 00 4,00E + 01 1,60 AC-B + O-A 5 minutos 2 0,1 10 1,00E + 00 4,00E + 01 1,60 1,60 7,52 0,00 3 0,1 10 1,00E + 00 4,00E + 01 1,60 26 1.000.000 2,60E + 07 1,04E + 09 9,02 Controles não tratados 9,13 43 1.000.000 4,30E + 07 1,72E + 09 9,24 *0,1 reflete um resultado de crescimento zero, 0,1 é para fins de cálculo

[0088] A Figura 14 ilustra os resultados de uma comparação das soluções exemplificativas a 43,33 ºC (110 ºF) versus 50 ºC (122 ºF). Esses resultados indicam que o tratamento a uma temperatura mais alta aumenta a eficácia dos tratamentos desinfetantes. EXEMPLO 9

[0089] As combinações de soluções exemplificativas de AC-A com O-A e AC-B com O-A foram comparadas quanto à capacidade de dissolver cálcio. Os resultados são ilustrados na Figura 15.

[0090] A descrição e a ilustração de uma ou mais modalidades fornecidas neste pedido não se destinam a limitar ou restringir o escopo da invenção como reivindicado de qualquer maneira. As modalidades, os exemplos e os detalhes fornecidos neste pedido são considerados suficientes para transmitir posse e permitir que outras pessoas façam e usem o melhor modo da invenção reivindicada. A invenção reivindicada não deve ser interpretada como sendo limitada a qualquer modalidade, exemplo ou detalhes fornecidos neste pedido. Independentemente de terem sido mostrados

34 / 34 e descritos em combinação ou separadamente, os vários recursos (estruturais e metodológicos) devem ser incluídos ou omitidos seletivamente para produzir uma modalidade com um conjunto particular de recursos. Tendo sido fornecido a descrição e a ilustração do presente pedido, um indivíduo versado na técnica pode prever variações, modificações e modalidades alternativas que se enquadram no espírito dos aspectos mais amplos do conceito inventivo geral incorporado neste pedido que não se afastam do âmbito mais amplo da invenção reivindicada.

[0091] Embora certas modalidades tenham sido descritas, outras modalidades podem existir. Embora o relatório descritivo inclua uma descrição detalhada, o escopo da presente divulgação é indicado pelas reivindicações a seguir. As características e os atos específicos descritos acima são divulgados como aspectos e modalidades ilustrativas. Vários outros aspectos, modalidades, modificações e equivalentes da mesma que, após leitura da descrição neste documento, podem se sugerir para os indivíduos versados na técnica sem afastamento do espírito da presente divulgação ou do escopo da matéria reivindicada.

Claims (30)

REIVINDICAÇÕES

1. Método para limpar e desinfetar um elemento de membrana dentro de um sistema de membrana, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende: circular uma solução de limpeza através do sistema de membrana por cerca de 2 a cerca de 30 minutos a uma temperatura de cerca de 21,11 ºC (70 ºF) a cerca de 51,67 ºC (125 ºF), sendo que a solução de limpeza compreende cerca de 0,1% em peso a cerca de 1% em peso de ácido orgânico e cerca de 0,01 a cerca de 0,1% em peso de tensoativo; adicionar uma solução desinfetante à solução de limpeza para produzir uma solução antimicrobiana reforçada, sendo que a solução desinfetante compreende cerca de 0,02% em peso a cerca de 0,15% em peso de oxidante; e circular a solução antimicrobiana reforçada através do sistema de membrana por cerca de 1 a 20 minutos adicionais a uma temperatura de cerca de 21,11 ºC (70 ºF) a cerca de 51,67 ºC (125 ºF).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ácido orgânico compreende uma combinação de pelo menos dois ácidos orgânicos selecionados dentre ácido metilsulfônico, ácido fórmico, ácido cítrico e ácido lático.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o ácido orgânico compreende uma combinação de ácido metilsulfônico e ácido fórmico.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o ácido orgânico compreende uma combinação de ácido cítrico e ácido lático.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o tensoativo compreende um tensoativo aniônico.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o tensoativo compreende um alquilbenzeno sulfonato linear.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o tensoativo compreende ácido dodecil benzeno sulfônico (DDBSA).

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a solução de limpeza compreende ainda um acoplador hidrótropo.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o oxidante compreende um ácido percarboxílico.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o oxidante compreende um ácido peracético.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a solução de limpeza compreende ainda um estabilizador.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a solução desinfetante compreende cerca de 50 ppm a cerca de 1.000 ppm de ácido percarboxílico.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a solução desinfetante compreende peróxido de hidrogênio, ácido acético, ácido peracético e ácido hidroxietilideno difosfônico

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o método resulta em uma redução de pelo menos 3 log de esporos bacterianos na membrana.

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o método resulta em uma redução de pelo menos 1 log de uma bactéria formadora de biofilme, bioincrustante e/ou lodo.

16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o método resulta em uma redução de pelo menos 3 log de uma bactéria formadora de biofilme, bioincrustante e/ou lodo.

17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que a combinação de ácidos orgânicos, tensoativo aniônico e ácido percarboxílico resulta em compatibilidade química aprimorada com a membrana, em comparação com o ácido percarboxílico sozinho, em que a compatibilidade química aprimorada é mostrada pela rejeição de proteína de membranas UF e/ou rejeição de sal de membranas RO.

18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que o sistema de membrana é um sistema de filtração por membrana em uma fábrica de processamento de laticínios, cervejaria, vinícola, estação de tratamento de água ou de processamento de alimentos.

19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que é um método de limpeza sem desmontagem.

20. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que a membrana é selecionada dentre membranas de microfiltração (MF), membranas de ultrafiltração (UF), membranas de nanofiltração (NF) e membranas de osmose reversa (RO).

21. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que a membrana é feita de polímero, cerâmica ou aço inoxidável.

22. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizado pelo fato de que a membrana é configurada como uma membrana enrolada em espiral, uma membrana de fibra oca, uma membrana tubular ou uma membrana de folha plana de placa e estrutura.

23. Método para reduzir a formação de biofilme e esporos bacterianos em uma membrana por um processo de limpeza sem desmontagem caracterizado pelo fato de que o processo compreende: aplicar uma solução antimicrobiana à membrana a uma temperatura de cerca de 21,11 ºC (70 ºF) a cerca de 51,67 ºC (125 ºF), sendo que a solução antimicrobiana compreende: de cerca de 0,05 a cerca de 0,5% em peso de ácido orgânico; de cerca de 0,01 a cerca de 0,1% em peso de tensoativo aniônico; de cerca de 0,04 a cerca de 0,1% em peso de oxidante; e de cerca de 0,001 a cerca de 0,005% em peso de estabilizador.

24. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a solução antimicrobiana compreende ácido metilsulfônico, ácido fórmico, xileno sulfonato de sódio e ácido dodecil benzeno sulfônico.

25. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a solução antimicrobiana compreende ácido peroxiacético, peróxido de hidrogênio, ácido acético e ácido hidroxietilideno difosfônico.

26. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 25, caracterizado pelo fato de que a membrana é selecionada dentre membranas de microfiltração (MF), membranas de ultrafiltração (UF), membranas de nanofiltração (NF) e membranas de osmose reversa (RO).

27. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 26, caracterizado pelo fato de que a membrana é produzida a partir de polímero, cerâmica ou aço inoxidável.

28. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 27, caracterizado pelo fato de que a membrana é configurada como uma membrana enrolada em espiral, uma membrana de fibra oca, uma membrana tubular ou uma membrana de folha plana de placa e estrutura.

29. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 28, caracterizado pelo fato de que o método resulta em uma redução de pelo menos 1 log de biofilme e esporos bacterianos.

30. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 29, caracterizado pelo fato de que o método resulta em redimensionamento mineral reduzido da membrana.