CN101932389A - 气泡增强的清洁方法和化学处理 - Google Patents

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Abstract

一种使用现场清洁步骤清洁设备例如换热器、蒸发器、罐和其它工业设备的方法，其包括在施涂清除使用溶液之前施涂预处理溶液。产生气体的使用溶液存在于预处理或清除使用溶液中。产生气体的使用溶液能够在污物上和污物中释放气体，导致污物破裂效果和增强的清洁。

Description

气泡增强的清洁方法和化学处理
技术领域
本公开内容涉及通过在待除去的污物上和污物中产生气体而从硬面上除去污物的方法。
背景技术
在许多工业应用例如食品和饮料生产中，硬面普遍变得被污物例如碳水化合物、蛋白质和硬度污物、食物油污物、脂肪污物和其它污物污染。这些污物可由液体和固体食品的生产产生。碳水化合物污物例如纤维素、单糖、二糖、低聚糖、淀粉、树胶和其它复杂材料当干燥时可能形成坚韧的难以除去的污物，特别是当与其它污物组分例如蛋白质、脂肪、油、矿物和其它合并时。这类碳水化合物污物的除去可能是显著的问题。类似地，其它材料例如蛋白质、脂肪和油也可能形成难以除去的污物和杂质。
食品和饮料污物当它们在加工期间加热时特别粘着。在加工期间出于各种原因将食品和饮料加热。例如在乳品厂中在巴氏灭菌器(例如HTST-高温短时间巴氏灭菌器或UHT-超高温度巴氏灭菌器)上将乳品加热以将乳品巴氏灭菌。另外，许多食品和饮品由于蒸发而浓缩或者生成。
使用蒸发器浓缩的食品和饮品的具体例子包括乳品例如全脂奶和脱脂奶、炼乳、乳清和乳清衍生物、酪乳、蛋白质、乳糖溶液和乳酸；蛋白质溶液例如大豆乳清、营养酵母和饲料酵母，和全蛋；果汁例如橙汁和其它柑桔汁、苹果汁和其它苹果类汁、红浆果汁、椰奶和热带果汁；蔬菜汁例如西红柿汁、甜菜根汁、胡萝卜汁和草汁；淀粉产品例如葡萄糖、右旋糖、果糖、异构糖、麦芽糖、淀粉糖浆和糊精；糖例如液体糖、精炼白砂糖、糖水和菊糖；提取物例如咖啡和茶提取物、啤酒花提取物、麦芽提取物、酵母提取物、果胶以及肉类和骨头提取物；水解产物例如乳清水解产物、汤调味品、牛奶水解产物和蛋白质水解产物；啤酒例如脱醇啤酒和麦芽汁；和婴儿食品例如蛋白、豆油和发酵液体。
现场清洗清洁技术是适用于从罐、管线、泵和通常用于加工液体产品流例如饮料、牛奶、汁等的其它工艺设备的内部组件上除去污物的特定清洁方式。现场清洗清洁涉及使清洁溶液通过系统，不拆卸任何系统组件。最小化现场清洁技术涉及使清洁溶液通过设备并且然后重新开始正常加工。被清洁器残渣污染的任何产品可能被丢弃。通常，现场清洁方法涉及首次冲洗、施涂清洁溶液，和用饮用水第二次冲洗，随后重新开始操作。工艺还可以包括任何其它接触步骤，其中可以在工艺期间的任何步骤使冲洗的酸性或碱性功能液体、溶剂或其它清洁组分例如热水、冷水等与设备接触。通常，在清洁和/或消毒步骤后跳过最后的饮用水冲洗以防止设备被细菌污染。
然而，常规现场清洁技术通常不足以除去所有类型的污物。特别地发现使用传统的CIP清洁技术不容易除去低密度有机污物，例如番茄酱、沙茶酱。使用常规CIP技术也特别难以除去热分解的污物。
酿酒厂污物是另一类特别难以从表面除去的污物。酿造啤酒需要将来源于淀粉-基材料例如麦芽的糖发酵。发酵使用酵母将麦芽汁中的糖变成醇和二氧化碳。在发酵期间，麦芽汁变成啤酒。一旦煮沸的麦芽汁并冷却在发酵罐中，酵母在麦芽汁中繁殖并且留下成为酵素，取决于酵母的种类和啤酒的浓度，这需要一周到数月。除了制得醇，悬浮于麦芽汁中的细粒物质在发酵期间沉淀。一旦发酵结束，酵母也沉淀，使得啤酒清澈，但发酵罐污染。
发酵有时以初级和次级两个阶段进行。一旦大多数醇已经在初级发酵期间制得，则将啤酒转移到新的容器并且使其经历一段时间的次级发酵。当啤酒需要包装之前长时间储存或者更大清澈度时，使用次级发酵。
通常在商业酿造的发酵过程期间，发酵罐显现出一圈污物，即brandhefe环，其特别难以除去。清洁这些罐的传统CIP方法不通常能除去该污物。因此，酿造者通常诉诸于爬上罐内部并且人工擦洗它们以除去污物。
因此，需要一种用于除去使用常规清洁技术不容易除去的这些类型的污物的改进方法。相对于该背景作出本发明。
发明内容
本发明提供从表面除去污物的方法，其包括施涂预处理溶液随后是清除(override)使用溶液，其中这些步骤之间没有冲洗。产生气体的使用溶液存在于预处理或清除使用溶液中。产生气体的使用溶液能够制得二氧化碳气体或另外的气体，并且提供污物破裂效果。预处理和清除以及污物破裂效果的组合提供了与常规清洁技术相比增强的污物除去。
因此在一个方面，本发明提供一种使用CIP工艺从表面除去污物的方法。该方法包括将包含产生气体的使用溶液的预处理溶液施涂于表面足够量的时间以允许预处理溶液渗透污物。然后将清除使用溶液施涂于表面。清除使用溶液的施涂促使预处理溶液在污物上和污物中产生气体。气体以足够的量产生以提供污物破裂效果，通过使污物从表面松散并且使污物块破裂，从表面基本除去污物。当清除溶液接触表面时，松散的污物可以容易地洗去。并且，在施涂清除使用溶液后在冲洗步骤期间可以将松散的污物容易地洗去。在预处理溶液和清除使用溶液施涂之间没有冲洗步骤。
在一些实施方案中，污物包括热分解污物。在另一些实施方案中，污物包括高密度有机污物。在仍然另一些实施方案中，污物选自西红柿基食品污物、包含高含量还原糖的食品污物，和酿酒厂污物。
在一些实施方案中，待清洁的表面选自罐、管线和加工设备。在一些实施方案中，清洁的加工设备选自巴氏灭菌器、均化器、分离器、蒸发器、过滤器、干燥器、膜、发酵罐和冷却塔。在另一些实施方案中，加工设备选自用于乳品、乳酪、酿造、饮料、食品、生物燃料、糖和药物生产工业的加工设备。在仍然另一些实施方案中，表面选自地板、墙、盘子、扁平餐具、罐和平底锅、换热线圈、烘箱、油炸锅、烟熏室、下水道排水管和车辆。
在一些实施方案中，产生气体的溶液包括包含产生二氧化碳的盐的水溶液。在一些实施方案中，产生二氧化碳的盐包括碳酸盐、碳酸氢盐、过碳酸盐、倍半碳酸盐，和其的混合物。在一些实施方案中，碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸铵、碳酸钙、碳酸镁、碳酸丙烯酯，和其的混合物。在另一些实施方案中，溶液中碳酸盐的浓度为约0.2wt％-约3.0wt％。
在一些实施方案中，碳酸氢盐选自碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵，和其的混合物。在另一些实施方案中，过碳酸盐选自过碳酸钠、过碳酸锂、过碳酸钾，和其的混合物。在仍然另一些实施方案中，倍半碳酸盐选自倍半碳酸钠、倍半碳酸钾、倍半碳酸锂，和其的混合物。
在一些实施方案中，施涂于表面的清除使用溶液包括酸。在一些实施方案中，酸选自磷酸、硝酸、盐酸、硫酸、乙酸、柠檬酸、乳酸、甲酸、乙醇酸、氨基磺酸、甲烷磺酸，及其的混合物和衍生物。在一些实施方案中，酸的浓度为约1wt％-约3wt％。在另一些实施方案中，清除使用溶液使pH降低至小于约7.5。
在一些实施方案中，预处理溶液施涂于表面约1-约20分钟。在另一些实施方案中，预处理溶液施涂于表面约10分钟。在一些实施方案中，预处理和清除溶液在约2℃-约50℃温度下施涂。
在一些方面中，本发明提供一种使用CIP工艺从表面除去污物的方法，所述方法包括将预处理溶液施涂于表面足够量的时间以允许预处理溶液渗透污物。然后将包含产生气体的使用溶液的清除使用溶液施涂于表面。清除使用溶液的施涂促使预处理溶液在污物上和污物中产生气体，使污物破裂。然后冲洗表面。
鉴于下面的详述，这些和其它实施方案对于本领域这些技术人员和其它人员而言将是显而易见的。然而，应该理解该概述和详述仅仅说明一些例子，并且不意在限于所要求的发明。
附图说明
本专利或申请文件包含至少一个以彩色实施的附图。当要求和支付所需的费用时，具有彩色附图的本专利或专利申请公开的复印件将由相关部门提供。
图1是表示清洁前具有被热分解的高密度有机污物污染的两个不锈钢筛网的照片。
图2是表示清洁后两个污染的不锈钢筛网的照片。
图3是表示清洁后两个污染的不锈钢筛网的照片。
图4是表示清洁后两个污染的不锈钢筛网的照片。
图5是表示清洁前被玉米乙醇釜馏物污染的两个不锈钢筛网的照片。
图6是表示在总计20分钟清洁时间后两个玉米乙醇釜馏物污染的不锈钢筛网的照片。
图7是表示在总计25分钟清洁时间后两个玉米乙醇釜馏物污染的不锈钢筛网的照片。
图8是表示清洁后两个玉米乙醇釜馏物污染的不锈钢筛网的照片。
图9是表示清洁前被酿酒厂残渣(trub)污染的两个不锈钢盘的照片。
图10A是表示在60°F下清洁后两个酿酒厂残渣污染的不锈钢盘的照片。
图10B是表示在70°F下清洁后两个酿酒厂残渣污染的不锈钢盘的照片。
图11A是表示清洁前被酿酒厂残渣污染的两个不锈钢筛网的照片。
图11B是表示清洁后两个酿酒厂残渣污染的不锈钢筛网的照片。
图12是表示用四种不同清洁液清洁后四个污染的不锈钢筛网的照片。
图13是表示用四种不同清洁液清洁后四个污染的不锈钢筛网的照片。
图14是表示用以下四种清洁处理清洁后四个污染的不锈钢筛网的照片：伴随着搅拌用2％酸清除的碳酸氢钠预处理；没有搅拌用2％酸清除的碳酸氢钠预处理；通过空气扩散器在溶液中产生气泡；和假牙清洁器。
图15是表示清洁后两个乙醇玉米釜馏物污染的不锈钢盘的照片。
图16A是说明预处理时间对除去的污物百分比的影响的图。
图16B是表示清洁后四个玉米乙醇釜馏物污染的筛网的照片。
图17A是表示清洁前水平光亮啤酒罐的照片。
图17B是表示清洁后水平光亮啤酒罐的照片。
图18A是表示清洁前污染的发酵罐的照片。
图18B是表示清洁后污染的发酵罐的照片。
图19A是表示在酿造罐顶部的重型brandhefe环的照片。
图19B是表示清洁后图19A中所示的酿造罐的照片。
图19C是表示清洁后图19A中所示的酿造罐的照片。
图20A是表示清洁前污染的酿造罐的照片。
图20B是表示清洁后图20A中所示的酿造罐的照片。
图21A是表示清洁前污染的酿造罐的照片。
图21B是表示用Trimeta OP清洁30分钟后图21A中所示的酿造罐的照片。
图22A是表示清洁前污染的酿造罐的照片。
图22B是表示用Trimeta OP和Stabicip Oxi清洁40分钟后图22A中所示的酿造罐的照片。
图23是表示清洁之前和之后具有brandhefe环的罐的两张照片。
具体实施方式
在一些方面中，本发明涉及使用CIP工艺从硬面清洁和除去污物的方法，其中该污物使用常规CIP技术不容易清洁。在一些实施方案中，该方法包括将预处理使用溶液施涂于待清洁的表面，随后施涂清除使用溶液。产生气体的使用溶液存在于预处理使用溶液和/或清除使用溶液中。产生气体的使用溶液提供污物破裂效果并且增强清洁和污物除去。产生气体的使用溶液还可以提供另外的优点，例如气味破坏和抗菌效果。
为了可以更容易理解本发明，首先定义某些术语。
本文中使用的术语“活性成分”是指包括在预处理使用溶液和/或清除使用溶液中的促进和/或增强污物从待清洁的表面除去的非-惰性成分。
本文中使用的“重量百分比”、“wt-％”、“百分比重量”、“重量％”和其的变型是指作为物质的重量除以组合物的总重量并且乘以100的物质浓度。理解的是这里使用的“百分比”、“％”等意在与“重量百分比”、“wt-％”等同义。
本文中使用的术语“约”是指可能例如通过在真实世界中用于制备浓缩物或使用溶液的典型测量和液体处理步骤；通过这些步骤中的无意识的误差；通过用于制备组合物或实施方法的成分的制备、来源或纯度的差异等出现的数量变化。术语“约”还包括由于由特定初始混合物得到的组合物的不同平衡条件而因此不同的数量。无论是否被术语“约”修饰，权利要求书包括数量的等价物。
应该注意，本说明书和附属的权利要求书中使用的单数形式“一”、“一个”和“这”包括复数对象，除非内容清楚地另外说明。因此例如对包含“一种化合物”的组合物的提及包括具有两种或更多种化合物。还应该注意术语“或”通常以包括“和/或”的含义使用，除非内容清楚地另外说明。
在一些方面中，本发明的方法用于通常使用现场清洗(即CIP)清洁步骤清洁的设备。这类设备的例子包括蒸发器、换热器(包括套管式交换器、直接蒸汽喷射和框架内板式(plate-in-frame)交换器)、加热线圈(包括蒸汽、火焰或传热流体加热)、再结晶器、盘式结晶器、喷雾干燥器、圆筒干燥器和罐。
本发明的方法通常可用于其中需要除去热分解污物，即结块成污物或燃烧成污物例如蛋白质或碳水化合物的任何应用。本文中使用的术语“热分解污物”是指暴露在热下并且因此变得烘烤在待清洁的表面上的污物。例举的热分解污物包括加工期间加热的食品污物，例如巴氏灭菌器上加热的乳制品。本发明的方法尤其有效地除去含有高含量的还原糖例如果糖、玉米糖浆的热分解污物。
本发明的方法还可用于除去使用常规清洁技术不容易除去的其它非-热分解污物。本发明的方法提供增强地清洁这些难以除去的污物类型。最好地适于用本发明的方法清洁的污物类型包括，但不限于，淀粉、纤维素纤维、蛋白质、简单的碳水化合物和任何这些污物类型与矿物络合物的组合。使用本发明的方法有效除去的具体食品污物的例子包括，但不限于，蔬菜汁和果汁、酿造和发酵残渣、糖用甜菜和甘蔗加工中产生的污物，和在调味品和沙司生产中产生的污物，例如番茄酱、番茄沙司、沙茶酱。在生产和包装工艺期间，这些污物可能出现在换热设备表面和其它表面上。
其中可使用本发明方法的例举的工业包括，但不限于：食品和饮料工业例如乳品、乳酪、糖和酿造工业；油加工工业；工业农业和乙醇加工；以及药物生产工业。
常规的CIP工艺通常是公知的。该工艺包括将稀溶液(典型地约0.5-3％)施涂于待清洁的表面。溶液流过表面(3-6英尺/秒)，缓慢除去污物。将新的溶液再施涂于表面，或者使同一溶液再循环并且再施涂于表面。
除去污物(包括有机、无机或者两种组分的混合物)的典型CIP工艺包括至少三个步骤：碱溶液清洗、酸溶液清洗和然后新鲜水冲洗。碱溶液使污物软化并且除去有机碱性可溶污物。随后的酸溶液除去被碱清洁步骤留下的矿物污物。碱和酸溶液的浓度以及清洁步骤的持续时间通常取决于污物的耐久性。水冲洗除去任何残余的溶液和污物，并且在设备在线返回之前清洁表面。
与传统的CIP清洁技术不同，本发明的方法包括渗透污物的预处理步骤。在预处理步骤后施涂于表面的清除使用溶液活化了已经渗透污物的预处理化学物质。预处理和清除化学物质与存在于任一种中的产生气体的使用溶液的组合导致在污物上和污物中产生气体，提供污物破裂效果。该污物破裂效果被发现与常规清洁技术相比促进和增强了这些污物类型的清洁。
产生气体的使用溶液
在本发明的一些方面中，产生气体的使用溶液存在于预处理和/或清除使用溶液中。本文中使用的术语“产生气体的使用溶液”是指能够在待除去的污物上和污物中产生气体例如二氧化碳的使用溶液。在一些实施方案中，产生气体的使用溶液能够在待除去的污物上和污物中产生二氧化碳气体。在另一些实施方案中，产生气体的使用溶液能够在污物上和污物中产生不同于二氧化碳的气体。可以根据本发明方法产生的不同于二氧化碳的例举的气体包括，但不限于，二氧化氯、氯气、氧气。用于本发明方法的产生气体的使用溶液可以包括产生能够促进和增强污物除去，或者对待清洁的表面具有另外积极效果例如气味破坏和/或抗菌效果的气体的任何溶液。
在一些实施方案中，将产生二氧化碳气体的使用溶液施涂于待清洁的表面。产生二氧化碳气体的使用溶液可以是包含碳酸盐、碳酸氢盐、过碳酸盐、倍半碳酸盐和/或其混合物的使用溶液。用于本发明方法的碳酸盐的例子包括，但不限于，碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸铵、碳酸镁、碳酸钙、碳酸丙烯酯，和其的混合物。用于本发明方法的碳酸氢盐的例子包括，但不限于，碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、碳酸氢铵、碳酸氢镁、碳酸氢钙，和其的混合物。用于本发明方法的倍半碳酸盐的例子包括，但不限于，倍半碳酸钠、倍半碳酸钾、倍半碳酸锂，和其的混合物。
在另一些实施方案中，使用产生非-二氧化碳气体的使用溶液。例如在一些实施方案中，产生气体的使用溶液产生含氯气体例如二氧化氯。含氯气体可以例如通过次氯酸钠与酸反应在污物上和污物中原位产生。能够在污物上和污物中原位产生气体的任何产生气体的使用溶液可用于本发明的方法。
在一些实施方案中，产生气体的使用溶液在污物上和污物中产生多于一种的气体。例如，产生气体的使用溶液可以能够在污物上和污物中产生二氧化碳以及氯气。这可以多种方式实现。例如在一些实施方案中，预处理使用溶液可以包含碳酸盐以及次氯酸钠。当由包含酸的清除使用溶液活化时，在污物上和污物中将产生二氧化碳和二氧化氯。
除了增强从表面除去污物，选择的产生气体的使用溶液还可以具有另外的优点。例如，如果在污物上和污物中现场产生氯气或二氧化氯，则气体可以具有抗菌性能。另外，当在食品和饮料工业中用于清洁表面时，产生的气体还可能具有气味破坏效果，即在污物上和污物中以及在表面上气体的产生破坏了表面上的任何残余气味。
存在于预处理或清除使用溶液中的产生气体的使用溶液的量取决于许多因素，包括但不限于，污物的量、污物的类型和待清洁的表面。在一些实施方案中，约0.1％-约5％的产生气体的使用溶液存在于预处理或清除使用溶液中。将理解的是本发明包括这些数值之间的所有数值和范围。在一些实施方案中，产生气体的使用溶液包含约1％碳酸盐或碳酸氢盐使用溶液。
在一些实施方案中，通过产生气体的使用溶液与酸之间反应使产生气体的使用溶液活化，例如产生气体。适用于待清洁的表面、将活化产生气体的使用溶液的任何酸可用于本发明的方法。例举的酸包括，但不限于，磷酸、硝酸、盐酸、硫酸、乙酸、柠檬酸、乳酸、甲酸、乙醇酸、甲烷磺酸，氨基磺酸、和其的混合物。存在于预处理或清除使用溶液中的酸的量和类型取决于许多因素，包括但不限于，污物的量、污物的类型、待清洁的表面，和待使用的产生气体的使用溶液的组成。在一些实施方案中，约0.05％-约7.0％的酸存在于预处理或清除使用溶液中。将理解的是本发明包括这些数值之间的所有数值和范围。在一些实施方案中，约1％、约2％或约3％的酸存在于预处理或清除使用溶液中。优选地，存在约2％的酸。
预处理使用溶液
在本发明方法的一些方面中，将预处理使用溶液施涂于待清洁的表面。预处理溶液的化学性质被选择为促进待清洁的表面上污物的除去。预处理溶液预先涂覆并且渗透到污物中。使用的具体化学物质可以基于多种因素选择，包括但不限于，待除去的污物的类型、待清洁的表面和待施涂的清除使用溶液。
在一些实施方案中，预处理溶液包含约0.01％-约10.0％活性成分。在一些实施方案中，预处理溶液包含约0.5％、约1％、约2％或约3％活性成分。将理解的是本发明的方法包括这些数值之间的所有数值和范围。
在一些实施方案中，预处理使用溶液中的活性成分包括产生气体的使用溶液。当产生气体的使用溶液存在于预处理使用溶液中时，可以通过加入清除使用溶液例如包含酸的清除使用溶液使溶液活化，即产生气体。例如，预处理使用溶液可以包含产生二氧化碳气体的使用溶液，例如包含碳酸盐的使用溶液，和/或产生非-二氧化碳气体的使用溶液作为活性成分，例如产生二氧化氯气体的使用溶液。
尽管当存在于预处理使用溶液中时产生气体的使用溶液在最初与污物接触时可以产生一些气体，但大部分气体在用清除使用溶液活化产生气体的使用溶液时放出。不希望受任何特定的理论束缚，申请人认为最初的气体产生归因于污物中的任何酸与产生气体的使用溶液之间的反应。最初的气体产生不足以造成有效的污物除去所需的必要的污物破裂。
清除使用溶液
在本发明的一些方面中，在预处理使用溶液施涂于表面后将清除使用溶液施涂于待清洁的表面。在一些实施方案中，将清除使用溶液加入预处理使用溶液，而不是首先从待清洁的表面或体系排干或冲洗预处理溶液。清除使用溶液的化学性质被选择为促进待清洁的表面上污物的除去。使用的具体化学物质可以例如基于待除去的污物、待清洁的表面以及选择的预处理使用溶液的化学性质来选择。
在一些实施方案中，在施涂预处理使用溶液与施涂清除使用溶液之间没有冲洗步骤。在一些实施方案中，在施涂预处理使用溶液与施涂清除使用溶液之间有冲洗步骤。在一些实施方案中，在施涂预处理使用溶液与清除使用溶液之间施加pH调节剂。
在本发明的一些方面中，清除使用溶液与留在污物上和污物中的预处理使用溶液相互作用产生气体。在污物上和污物中产生的气体产生污物破裂效果。本文中使用的术语“污物破裂”或“污物破裂效果”是指在根据本发明的方法处理后污物从表面松开并且转移。不希望受任何特定的理论束缚，申请人认为预处理使用溶液渗透到待除去的污物中。然后将清除使用溶液施涂于污物。预处理或清除使用溶液包含产生气体的使用溶液作为至少一种活性成分。污物中的预处理溶液与清除溶液反应并且开始放出气体。气体“起泡”使污物基质破裂，使污物块分解并且使其从表面松开。该破裂效果单独导致清洁，或者可以提供更容易的清洁用于随后的清洗和/或冲洗步骤。在一些实施方案中，然后可以通过例如另外的清洗或冲洗步骤将松开的污物从表面洗去。
例如在一些实施方案中，将包含产生二氧化碳气体的使用溶液例如包含碳酸盐的溶液的清除使用溶液施涂于待清洁的表面。当产生气体的使用溶液作为清除使用溶液的一部分施涂于待清洁的表面时，选择的预处理使用溶液是使得当清除使用溶液施涂于表面时，在污物上和污物中产生气体的一类。在一些实施方案中，在施涂包含产生气体的溶液的清除使用溶液之前，包含酸的预处理使用溶液将施涂于待清洁的表面。
在一些实施方案中，清除使用溶液包含约0.01％-约10.0％的活性成分。在一些实施方案中，清除使用溶液包含约0.5％、约1％、约2％或约3％的活性成分。将理解的是本发明的方法包括这些数值之间的所有数值和范围。在一些实施方案中，清除使用溶液中的活性成分包括，但不限于，酸和/或产生气体的溶液。
另外的组分
在另一些实施方案中，另外的组分可以存在于预处理和/或清除使用溶液中。例如，预处理和/或清除使用溶液可以包括：任何碱性物质/碱；渗透剂例如表面活性剂、溶剂；和/或增效剂。在大多数实施方案中，溶液的剩余物是水。
渗透剂
渗透剂可以存在于预处理和/或清除使用溶液中。优选地，渗透剂可水混溶。
合适的渗透剂的例子包括醇、短链乙氧基化醇和酚(具有1-6个乙氧基化物基团)。有机溶剂也是合适的渗透剂。用作渗透剂的合适有机溶剂的例子包括酯、醚、酮、胺以及硝化和氯化烃。
另一个优选类型的渗透剂是乙氧基化醇。乙氧基化醇的例子包括烷基、芳基和烷基芳基烷氧基化物。这些烷氧基化物可以进一步通过用氯基、溴基、苄基、甲基、乙基、丙基、丁基和烷基封端而改性。溶液中优选的乙氧基化醇的含量为约0.01-约0.5wt-％。
另一类渗透剂是脂肪酸。脂肪酸的一些非限定例子是C6-C12直链或支化的脂肪酸。优选的脂肪酸在室温下为液体。
用作渗透剂的另一类优选溶剂是二醇醚，其是水溶的。二醇醚的例子包括二丙二醇甲醚(可在商标DOWANOL DPM下从Dow Chemical Co.获得)、二乙二醇甲醚(可在商标DOWANOL DM下从Dow Chemical Co.获得)、丙二醇甲醚(可在商标DOWANOL PM下从Dow Chemical Co.获得)，和乙二醇单丁醚(可在商标DOWANOL EB下从Dow Chemical Co.获得)。
表面活性剂也是用于预处理溶液的合适渗透剂。合适的表面活性剂的例子包括非离子、阳离子和阴离子表面活性剂。优选非离子表面活性剂。非离子表面活性剂改进污物除去并且可以减小溶液在被处理的表面上的接触角。合适的非离子表面活性剂的例子包括烷基-、芳基-和芳基烷基-烷氧基化物，烷基聚糖苷和它们的衍生物，胺和它们的衍生物，以及酰胺和它们的衍生物。另外可用的非离子表面活性剂包括具有聚环氧烷烃聚合物作为表面活性剂分子一部分的那些。这类非离子表面活性剂包括例如氯-、苄基-、甲基-、乙基-、丙基-、丁基-和其它类似的烷基-封端的脂肪醇的聚氧乙烯和/或聚氧丙烯二醇醚；不含聚环氧烷烃的非离子物质例如烷基聚糖苷；山梨醇和蔗糖酯以及它们的乙氧基化物；烷氧基化亚乙基二胺；羧酸酯例如甘油酯、聚氧乙烯酯、乙氧基化的脂肪酸和脂肪酸二醇酯等；羧酸酰胺例如二乙醇胺缩合物、单烷醇胺缩合物、聚氧乙烯脂肪酸酰胺等；以及乙氧基化胺和醚胺和其它类似的非离子化合物。也可以使用有机硅表面活性剂。
具有聚环氧烷烃聚合物部分的另外合适的非离子表面活性剂包括以下物质的非离子表面活性剂：具有1-约20个环氧乙烷基团的C6-C24醇乙氧基化物；具有1-约100个环氧乙烷基团的C6-C24烷基酚乙氧基化物；具有1-约20个糖苷基团的C6-C24烷基聚糖苷；C6-C24脂肪酸酯乙氧基化物、丙氧基化物或甘油酯；和C4-C24单或二烷醇酰胺。
如果使用表面活性剂作为渗透剂，则预处理和/或清除溶液中表面活性剂的量通常为约100ppm。可接受的表面活性剂水平包括约0.01％-约0.5％。
增效剂
预处理溶液和/或清除使用溶液还可以包括增效剂。增效剂包括螯合剂、多价螯合剂、清净增效剂等。增效剂通常使组合物或溶液稳定。增效剂的例子包括膦酸和膦酸盐、磷酸盐、氨基羧酸盐和它们的衍生物、焦磷酸盐、聚磷酸盐、亚乙基二胺和亚乙基三胺衍生物、羟基酸，以及单、二和三羧酸盐与它们相应的酸。其它增效剂包括铝硅酸盐、次氨基(nitrolo)乙酸盐和它们的衍生物，及其的混合物。仍然另一些增效剂包括氨基羧酸盐，包括亚乙基二胺四乙酸(EDTA)、羟基亚乙基二胺四乙酸(HEDTA)和二亚乙基三胺五乙酸的盐。优选的增效剂是水溶的。
特别优选的增效剂包括EDTA(包括EDTA四钠)、TKPP(聚磷酸三钾)、PAA(聚丙烯酸)和其的盐、膦酰基丁烷羧酸和葡糖酸钠。
如果存在，预处理溶液中增效剂的量通常为约0.1wt-％-约5wt-％。可接受的增效剂水平包括0.25-1.0wt-％和1wt-％-2.5wt-％。
清洁方法
在一些方面中，本发明提供从表面除去污物的方法，其包括：将预处理使用溶液施涂于表面；和将清除使用溶液施涂于表面。在施涂预处理使用溶液与清除使用溶液之间可以存在或可以不存在冲洗步骤。产生气体的使用溶液存在于预处理使用溶液或清除使用溶液中。
在一些实施方案中，预处理和清除步骤之后仅有冲洗步骤。在另一些实施方案中，预处理和清除步骤之后是适用于待清洁的表面的常规CIP方法。在仍然另一些实施方案中，预处理和清除步骤之后是CIP方法，例如描述于题为“Methods for Cleaning Industrial Equipment with Pre-treatment”的US专利申请10/928,774和11/257,874中的那些，这两篇申请的全部内容在此引入作为参考。
选择的预处理和清除使用溶液的组合还取决于所希望的清除速度。本文中使用的术语“清除速度”是指每升施涂于待清洁的表面的溶液，随着时间放出的气体的摩尔当量。即，特定清洁循环的清除速度是与预处理使用溶液反应的给定量的清除使用溶液随着时间每升溶液产生的气体的摩尔数。预处理和清除使用溶液的组合被选择为使得清除速度足以造成有效量的污物破裂和清洁，而被清洁的表面或设备没有出现任何显著的负面影响。
例如在一些实施方案中，将包含产生二氧化碳的使用溶液，例如包含碳酸盐或碳酸氢盐的溶液的预处理使用溶液施涂于待清洁的表面。然后将包含酸的清除使用溶液施涂于表面。清洁循环的清除速度是通过随着时间即清洁循环的长度，酸与过量碳酸盐或碳酸氢盐反应产生的二氧化碳的摩尔数。
在一些实施方案中，将包含产生气体的使用溶液的预处理使用溶液施涂于待清洁的表面，所述产生气体的使用溶液包含约0.2％-约3.0％的产生二氧化碳的盐。随后将包含约2.0％酸的清除使用溶液施涂于表面约4-约20分钟，即之间没有冲洗步骤。清除速度为约(1.0x 10-3MCO2)min-1至约(1.0x10-1MCO2)min-1。根据每升溶液产生的气体升数表示，清除速度为约(2.24x10-3升CO2/升溶液)min-1至约(2.24x 10-1升CO2/升溶液)min-1。
时间
在本发明的一些方面中，将预处理使用溶液施涂于表面足够量的时间以使得预处理使用溶液渗透到待除去的污物中。预处理使用溶液渗透到污物中使得当通过清除溶液活化预处理时在污物中出现气体产生。在一些实施方案中，将预处理使用溶液施涂于待清洁的表面约1-约30分钟。在一些实施方案中，将预处理使用溶液施涂于待清洁的表面约5-约15分钟。在一些实施方案中，将预处理使用溶液施涂于表面约10分钟。将理解的是本发明的方法将包括这些范周之间的任何数值。
在本发明的一些方面中，将清除使用溶液施涂于表面足够量的时间以有效地清洁选择的表面，并且活化预处理化学物质即产生气体。在一些实施方案中，施涂清除使用溶液约1-约30分钟。在一些实施方案中，施涂清除使用溶液约5、约10或约15分钟。将理解的是本发明的方法包括这些数值和范围之间的所有数值和范围。
温度
本发明的方法提供了有效的污物除去，不需要高温即高于60℃。即是说本发明的方法提供了有效的污物除去，不需要预先加热预处理和/或清除使用溶液。另外，本发明的方法不要求待清洁的表面预热。
特别地，发现与常规的CIP清洁方法相反，本发明的方法在较低温度下比在较高温度下更有效。不希望受任何特定的理论束缚，申请人认为高温下减少的污物除去归因于增加的反应速率，即预处理与清除使用溶液之间的反应。该增加的反应导致较低的在污物上和污物中产生气体的能力。
在一些方面中，预处理使用溶液和清除使用溶液的施涂在约2℃-约50℃的温度下进行。在一些实施方案中，本发明的方法在环境温度或室温即约18℃-约23℃下提供有效的污物除去。本发明的方法将包括这些数值和范围之间的所有数值和范围。
与需要增加的温度的传统清洁技术相比，在降低温度下的清洁能力使得能量和成本节省。另外，本发明在不能承受高温的表面上提供有效的污物除去。
还发现当在较低温度例如约40℃下进行时，本发明的方法可以使用与较高温度下相比更低浓度的产生气体的使用溶液而提供有效的污物除去。例如，发现在约40℃下，1％产生气体的使用溶液产生约70％污物除去。在80℃下，1％产生气体的使用溶液产生约30％污物除去。因此，本发明的方法在低温和低的使用溶液浓度下可以有效地除去污物，由此每次清洁提供能量节省和消耗的化学物质的量减少。
应用
尽管先前描述用作CIP清洁方法，但本发明的方法还可用于在其它应用中除去污物。例如，本发明的方法可用于清洁硬面，例如墙、地板、盘子、扁平餐具、罐和平底锅、换热线圈、烘箱、油炸锅、烟熏室、下水道排水管和车辆。本发明的方法还可用于清洁织物例如织布和地毯。在一些实施方案中，本发明的方法用于洗衣。例如，将预处理使用溶液施涂于衣物足够量的时间以使得预处理使用溶液浸入污物。将清除使用溶液施涂于衣物，导致气体产生和污物破裂效果。该过程之后可以是常规的机洗循环以除去松开的污物。作为选择，该过程之后可以仅有冲洗步骤以除去任何松开的污物和剩余的清除使用溶液。其它衣物应用包括，但不限于，用作机器清净剂和衣物预去污机。
本发明的方法还可用作处理帘布(carcass)和食品的方法。例如，可以将包含产生气体的使用溶液的预处理使用溶液施涂于帘布或食品如蔬菜的表面。产生气体的使用溶液可以包含产生二氧化碳的盐例如碳酸盐或碳酸氢盐，和产生二氧化氯气体的组合物例如NaClO2。在足够的预处理时间后，将包含酸的清除使用溶液施涂于表面。该组合将导致在表面上产生酸化亚氯酸钠(ASC)和二氧化氯以及二氧化碳气体。不希望受任何特定的理论束缚，申请人认为除了ASC和二氧化氯之外，二氧化碳的产生将导致增强的清洁，这归因于由污物中的气泡造成的增加的表面活性，即污物破裂。申请人认为该方法将导致增加的清洁功效同时消耗较少的化学物质。
为了更全面理解本发明，给出以下实施例解释一些实施方案。这些实施例和实验将被理解为仅是说明性的和非限制性的。
实施例
以下材料、方法和实施例仅意在说明并且不意在限制。
实施例1-除去热分解的高密度有机污物
制备热分解的高密度有机污物用于以下实施例。为了制备污物，将20克番茄沙司铺展在不锈钢筛网的一面，并且挤过以还在筛网的背面制得厚的涂层。将涂覆的筛网在60℃下干燥20分钟直到污物摸起来粘稠。图1是任何清洁处理之前两个污染的筛网的照片。
a)含有单种产生气体的溶液的预处理使用溶液
在160°F下在单独的烧杯中制备以下溶液：1)1％碳酸氢钠；和2)2％AC-55-5。AC-55-5是可商购获得的由59.5％水、3.5％磷酸和37.0％硝酸组成的酸性组合物。在每一烧杯中放置搅拌棒并且在450rpm下搅拌溶液。
将被如上所述的热分解高密度有机污物污染的筛网放入每一烧杯，并且留在烧杯中10分钟。10分钟后，将AC-55-5加入包含碳酸氢钠溶液的烧杯。加入足够的AC-55-5制得2％溶液。在5分钟内，AC-55-5以5个相等的加量加入。在该清除步骤期间，在溶液中以及在污物上和污物中观察到剧烈的起泡。剧烈起泡造成污物片变得从筛网上移去。在AC-55-5溶液中没有观察到类似的污物破裂效果。图2是表示在这些清洁处理后两个番茄沙司污染的筛网的照片。可在该图中看出，用碳酸氢钠处理随后酸清除的筛网与仅用酸处理的筛网相比表现出显著的污物除去。
b)包含多于一种的产生气体的溶液的预处理使用溶液
进行试验测量产生气体的使用溶液于预处理使用溶液中的混合物的效果。由如上所述的热分解高密度有机污物制备两个筛网。
在160°F下在单独的烧杯中制备以下溶液：1)1％碳酸氢钠和0.5％碳酸丙烯酯；和2)2％AC-55-5。在每一烧杯中放置搅拌棒并且在450rpm下搅拌溶液。10分钟后，将AC-55-5加入包含碳酸氢钠/碳酸丙烯酯溶液的烧杯。加入足够的AC-55-5制得2％溶液。在5分钟内，AC-55-5以5个相等的加量加入。
图3是表示在这些清洁处理后筛网的照片。可在该图中看出，用产生气体的溶液组合即碳酸氢钠/碳酸丙烯酯处理随后酸清除的筛网与仅用酸处理的筛网相比表现出显著的污物除去。
c )与碱处理相比包含单种产生气体的组合物的预处理使用溶液
进行试验将包含单种产生气体的溶液的预处理使用溶液和酸清除的效果与碱清洁处理比较。用如上所述的热分解高密度有机污物制备两个筛网。
在160°F下在单独的烧杯中制备以下溶液：1)1％碳酸氢钠；和2)1.5％NaOH。在每一烧杯中放置搅拌棒并且在450rpm下搅拌溶液。10分钟后，将AC-55-5加入包含碳酸氢钠溶液的烧杯。加入足够的AC-55-5制得2％溶液。在5分钟内，AC-55-5以5个相等的加量加入。
图4是表示在这些清洁处理后筛网的照片。可在该图中看出，用包含产生气体的溶液的预处理溶液处理随后酸清除的筛网表现出几乎全部的污物除去。仅用碱洗处理的筛网表现出极少到没有的污物除去。
实施例2-玉米乙醇釜馏物的除去
a)80°F下除去玉米乙醇釜馏物
制备上面干燥有玉米乙醇釜馏物的筛网。通过将干净的筛网浸入乙醇釜馏物并且在80℃下干燥1小时制备筛网。图5是表示清洁前污染的筛网的照片。在80°F下在单独的烧杯中制备以下溶液：1)1％碳酸氢钠；和2)2％AC-55-5。在每一烧杯中放置搅拌棒并且在450rpm下搅拌溶液。将上面干燥有玉米乙醇釜馏物的筛网放入每一烧杯。10分钟后，将AC-55-5加入包含碳酸氢钠溶液的烧杯。加入足够的AC-55-5制得2％溶液。在5分钟内，AC-55-5以5个相等的加量加入。在最初将AC-55-5加入碳酸氢盐溶液之后，筛网留在溶液中10分钟。将AC-55-5溶液中的筛网留在烧杯中20分钟。
图6是表示清洁处理后两个筛网的照片。可在该图中看出，与单独用酸处理的筛网相比，使用预处理/清除化学物质观察到增加的污物除去。图7是在如上所述清洁总计25分钟清洁时间(10分钟预处理，之后15分钟)之后两个污染的筛网的照片。可在该图中看出，与单独用酸处理的筛网相比，使用预处理/清除化学物质处理的筛网(左边的筛网)有更大量的污物除去。
b)在130°F下除去玉米乙醇釜馏物
进行试验确定在130°F下与碱处理相比预处理/清除清洁工艺的效果。如上所述制备被玉米乙醇釜馏物污染的筛网。在130°F下在单独的烧杯中制备两种制剂：1)1％碳酸氢钠；和2)1％NaOH。在每一烧杯中放置搅拌棒并且在450rpm下搅拌溶液。将污染的筛网放入每一烧杯。10分钟后，将AC-55-5加入包含碳酸氢钠溶液的烧杯。加入足够的AC-55-5制得2％溶液。在5分钟内，AC-55-5以5个相等的加量加入。在最初将AC-55-5加入碳酸氢盐溶液之后，筛网留在溶液中10分钟。将NaOH溶液中的筛网留在烧杯中20分钟。
图8是表示清洁后两个筛网的照片。可在该图中看出，与单独用NaOH处理的筛网相比，用预处理/清除化学物质处理的筛网(左边的筛网)表现出增加的污物除去。
实施例3-酿造残渣的除去
a)从不锈钢表面除去酿造残渣污物
在不锈钢盘中将30毫升酿造残渣在热板上蒸煮。图9是表示清洁之前污染的不锈钢盘的照片。将盘A和盘B放入单独的烧杯中，用搅拌棒在450rpm的速度下搅拌。将标为“A”的盘用以下清洁化学物质处理：将由作为产生气体的溶液的碳酸氢钠组成的预处理溶液施涂于盘15min。然后将酸性清除使用溶液施涂于盘。清除使用溶液由2％AC-55-5组成。施涂清除使用溶液15分钟。将盘B用1.5％NaOH处理30分钟。在60°F下将两个盘用溶液处理。可在图10A中看出，盘A表现出优于盘B的改进的清洁。
进行第二次试验，在70°F下而不是在60°F下施涂上述相同的清洁化学物质，在350rpm速度下搅拌。可在图10B中看出，在这些条件下盘A表现出优于盘B的改进的清洁。
b)从筛网除去酿造残渣污物
将20克酿造残渣均匀施涂于不锈钢筛网并且在300°F下烘焙直到变硬并且些微褐色。图11A是清洁前筛网的照片。将一个筛网放入含有1％碳酸氢钠的烧杯。将另一个筛网放入含有2％AC-55-5的烧杯。在60°F下将两种溶液用搅拌棒在350rpm下搅拌。15分钟浸泡后，将AC-55-5缓慢加入含有碳酸氢钠的烧杯。在污物和溶液中出现稳定的起泡作用。在含有碳酸氢钠和酸的烧杯中观察到从筛网松开的污物，但在仅存在酸的烧杯中没有。图11B是表示清洁后筛网的照片。可在该图中看出，用碳酸氢钠预处理处理的筛网表现出改进的清洁。每一筛网的较浅色区域是出现污物除去的区域。
c)从烧杯除去酿造污物-Brandhefe环
从酿酒厂获得未发酵的麦芽汁并且用顶部发酵的酵母培植。使150ml麦芽汁在250ml Erlenmeyer烧瓶中发酵一星期。该时间后，污物环即brandhefe环存在于发酵的啤酒顶部被泡沫预先占据的区域中。将啤酒与大多数酵母块一起倒在烧瓶底部。将170ml以下溶液加入烧瓶：烧瓶1)1％碳酸氢钠预处理溶液5min，随后是由AC-55-5组成的酸清除溶液；和烧瓶2)2％AC-55-5，进行试验的时长。在40°F下测试两种溶液。将搅拌棒加入烧瓶并且在清洁循环期间在200rpm下搅拌溶液。
与仅用酸处理的烧瓶相比，用该预处理/清除化学物质处理的烧瓶表现出极大改进的清洁。
实施例4-另外的产生气体的使用溶液
评价能够使用本发明方法产生二氧化碳的其它产生气体的使用溶液。将15克番茄沙司铺展在筛网的一面并且将5克铺展在同一筛网的背面。将筛网干燥至轻微粘结。在单独的烧杯中制备以下溶液：1)1.5％NaOH；2)1.0％NaHCO3；3)1.0％Na2CO3；和4)1.0％KHCO3。在75°F下制备每一溶液。将搅拌棒放入每一烧杯并且在350rpm下搅拌溶液15分钟。
15分钟后，在10分钟内将20克AC-55-5加入含有溶液2、3和4的烧杯。将另外的AC-55-5加入碳酸钠溶液(#3)以将pH带至约2，同样在加入清除化学物质后将其加入另外的溶液(溶液#2和#4)。清除期间，在每一烧杯中出现剧烈起泡即气体产生。在含有NaOH的溶液(#1)中没有观察到起泡。
在总计45分钟清洁时间，包括15分钟预处理时间后，与NaOH处理的筛网相比，预处理/清除化学物质辅助清洁的筛网表现出增加的污物除去(图12)。每一筛网的较浅色区域表示出现污物除去的区域。将筛网干燥并且称重以评价污物除去功效。结果提供在表1中。
表1
  处理   NaOH   NaHCO3   Na2CO3   KHCO3
  剩余干燥污物重量   0.92g   0.39g   0.07g   0.33g
可从这些结果看出，清洁后用碳酸钠预处理的筛网称重最小。这表明该样品出现最有效的污物除去。
实施例5-另外的产生气体的使用溶液
评价能够使用本发明方法产生二氧化碳的其它产生气体的使用溶液。将15克番茄沙司铺展在筛网的一面并且将5克铺展在同一筛网的背面。将筛网干燥至轻微粘结。在四个单独烧杯中在70°F下制备以下溶液：1)1％MgCO3；2)1％CaCO3；3)1％NaHCO3；和4)1.5％NaOH。含有MgCO3和CaCO3溶液的烧杯具有乳状外观和其中的固体悬浮液。
将污染的筛网放入每一烧杯。将搅拌棒放入每一烧杯并且伴随着350rpm搅拌使筛网浸泡10分钟。10分钟后，将20克清除使用溶液即AC-55-5加入含有溶液1-3的每一烧杯。在10分钟内加入AC-55-5。将另外的AC-55-5加入MgCO3和CaCO3溶液以将pH带至约2，同样将其加入另外的清除溶液即溶液#3。清除期间，在含有溶液1-3的烧杯中出现剧烈起泡。在NaOH烧杯中没有观察到起泡。
在总计30分钟清洁时间，包括10分钟预处理之后，将筛网从溶液中取出。图13是表示清洁后筛网的照片。可在该图中看出，用NaHCO3处理的筛网表现出最好的清洁结果。用MgCO3和CaCO3处理的筛网也表现出优良的清洁。没有接受用酸清除的筛网(仅用NaOH处理的筛网)表现出非常少的污物除去。
实施例6-产生气体的使用溶液的加入顺序
为了测试与加入预处理使用溶液中相反，将产生气体的使用溶液加入清除使用溶液步骤的有效性，进行以下试验。
使用酿造残渣污物用于该试验。在72°F下将被酿造残渣污物污染的两个实心不锈钢盘放入含有由2％AC-55-5组成的预处理使用溶液的单独烧杯中。施涂预处理溶液5分钟。使用搅拌棒在350rpm速度下搅拌溶液。5分钟预处理后，将含有10克产生气体的使用溶液即NaHCO3的清除使用溶液缓慢加入一个烧杯中。第二烧杯中不加入清除使用溶液。在加入清除使用溶液后在溶液中观察到剧烈起泡，并且之后除去的污物块迅速聚集在清洁溶液顶部。该试验表明，在施涂预处理使用溶液后将包含产生气体的溶液的清除使用溶液施涂于污染的表面导致有效的污物除去。
使用由碳酸钾(K2CO3)组成的产生气体的使用溶液进行相同试验。在72°F下将被酿造残渣污染的不锈钢盘放入含有由2％AC-55-5组成的预处理使用溶液的烧杯中。施涂预处理溶液5分钟。使用搅拌棒在350rpm速度下搅拌溶液。在2分钟内加入包含溶于18ml去离子水中的12克K2CO3的清除使用溶液。观察到剧烈起泡，这也导致污物除去。反应结束后pH约为7。加入另外的AC-55-5(20g)。这导致另一个短期起泡循环并且最终pH约为1。
实施例7-清除速度的测量
如上面实施例1中所述制备四个被热分解高密度有机污物污染的筛网。将每一筛网放入含有以下溶液的一种的烧杯：1)1％NaHCO3与以5次剂量加入的2％AC-55-5；2)1％NaHCO3与以单次剂量加入的2％AC-55-5；3)1.5％NaOH；和4)2％AC-55-5。
在70°F和160°F下进行试验。在70°F下单次剂量加入的反应速率相当温和并且与逐渐加入的清除试验类似。在160°F下，在单次剂量加入清除使用溶液即AC-55-5后，反应剧烈。约40％的溶液从烧杯中喷出。溶液1与2之间整个清洁的差异不确定，但它们的每一个远远超过用溶液3和4观察到的清洁结果。具体地，用溶液1和2处理的筛网表现出约50％污物除去，而用溶液3和4处理的筛网表现出约5％污物除去。
实施钾8-与产生气体的常规产品比较
各种可商购获得的清洁产品有效用于碳酸盐或碳酸氢盐与酸之间的反应以产生CO2气体。常规产品使用一步处理，其中在溶液中，而不是如同用本发明方法那样在污物上和污物中出现反应。进行以下试验将本发明的清洁方法与这些常规清洁产品比较。
将如上面实施例1中所述制备的污染的筛网放入含有以下溶液的烧杯：1)水和空气扩散器；2)根据包装指示使用的假牙清洁器台处理；3)1％碳酸氢钠与搅拌棒，并且在100°F下搅拌；和4)1％碳酸氢钠，不搅拌。10分钟浸泡后，将由2％AC-55-5组成的清除溶液加入溶液3和4。
图14是表示这些清洁处理后筛网的照片。在清洁后还将样品称重。结果示于表2中。
表2
Figure BPA00001188959000241
可在图14中看出，与由扩散器(样品1)放出的气泡影响的那些相比，用本发明的方法处理的筛网(样品3和4)表现出增加的污物除去。用来自空气扩散器的气泡处理的样品还比样品3和4重，这表明与样品3和4相比更多的污物留在筛网上。不希望受任何特定的理论束缚，申请人认为用本发明的方法看到的增强的污物除去归因于在污物内形成CO2气泡，而不是在污物外面形成的气泡。在具有被气泡影响的表面的样品(样品1)中看到的缺乏清洁表明表面气泡不是增强的污物除去的主要起源。
还可在图14中看出，与使用本发明的方法处理的那些样品(样品3和4)相比，用假牙清洁器处理的筛网(样品2)没有表现出增强的清洁。尽管在用假牙清洁器处理的样品污物表面上形成泡沫，但该泡沫不会导致污物除去。
还将本发明的方法与常规的起泡作用浴室清洁剂比较。如上所述制备两个被乙醇玉米釜馏物污染的不锈钢盘。将一个盘放入含有碳酸钠与硫酸氢钠发泡的抽水马桶清洁剂的溶液中，该清洁剂按照包装上的指导使用。在25℃下将另一个盘用1％碳酸氢钠预处理使用溶液处理。10分钟后，将该盘用2％AC-55-5清除使用溶液处理20分钟。
图15是表示这些清洁处理后盘的照片。左边的盘用起泡作用的抽水马桶清洁剂处理，而右边的盘用产生气体的预处理使用溶液和酸清除使用溶液除去。清洁后，将14.56g留在盘上的污物用抽水马桶清洁剂处理，而将3.65g留在盘上的污物用预处理和酸清除使用溶液处理。
尽管在用抽水马桶清洁剂处理的样品中观察到溶液中起泡，但与用预处理/清除化学物质处理的盘相比，该起泡不会导致增强的污物除去。另外，不希望受任何特定的理论束缚，申请人认为该污物除去的差异归因于与在溶液中仅使用常规清洁化学物质相比，用本发明的方法在污物中形成的气泡。
实施例9-预处理时间
进行以下研究以确定提供最大清洁优点的预处理时间。如上面实施例2中所述将四个筛网同等地用玉米釜馏物污染。在70°F下将每一筛网单独放入含有1％碳酸氢钠溶液的烧杯。如下施涂酸清除使用溶液：样品1-在0分钟加入酸清除使用溶液；样品2-5分钟预处理后加入酸清除；样品3-10分钟预处理后加入酸清除；和样品4-15分钟预处理后加入酸清除.每一样品的总清洁时间为30分钟。
图16A是描述预处理时间对除去的污物量(％污物除去)的影响的图。图16B是表示随着变化的预处理时间，如上所述清洁的筛网的照片。可在这些图中看出，用10分钟预处理时间实现了最大清洁性能。
实施例10-除去酿造发酵罐中的污物
进行以下研究确定本发明的方法除去酿造污物的效果。
a)污物从啤酒罐除去
使用以下方法清洁水平的光亮啤酒罐：首先，将1％碳酸氢钾预处理使用溶液施涂于表面。15分钟后，将包含Trimeta OP的酸性清除使用溶液施涂于表面另外15分钟。Trimeta OP是具有润湿和消泡能力的甲烷磺酸基清净剂。在施涂清除使用溶液期间，在回路的观察玻璃(watch glass)中看到气泡。
图17A是清洁前罐的照片。图17B是使用上述方法清洁后罐的照片。可在该图中看出，清洁后，留在罐表面上的污物量被基本除去。
b)污物从发酵罐除去
选择40天发酵和老化的装有由Triple Bock啤酒产生的极重的污物的发酵罐。在啤酒排出后在清洁前使污物静置5天。使用以下方法：首先，将1％碳酸氢钾预处理使用溶液施涂于表面10分钟。10分钟后，将包含Trimeta OP的清除使用溶液施涂于罐。罐使用溶液的温度约为50°F。
图18A是清洁前污染的发酵罐的照片。图18B是表示如上所述清洁后罐的照片。可在该图中看出，尽管大部分污物除去，但没有完全除去污物。剩余的污物稠并且橡胶状。注意由于用于清洁发酵罐的标准清洁方法，因此将许多变化引入清洁循环。具体地在清洁期间，在10-15分钟间隔下将溶液引导到三个不同回路(喷射球、系管臂(racking arm)和通风管)。这不会导致上述的标准预处理/清除方法。
使用碳酸钠作为预处理的另一个试验产生了改进的污物除去。不希望受任何特定的理论束缚，申请人认为碳酸钠溶液增加的pH和更好的润湿性能增加了污物除去。
c)从酿造罐除去Brandhefe环
选择在罐顶部存在重的brandhefe环的罐。清洁前一星期使啤酒排出。使用以下方法：将由1％碳酸钠溶液组成的预处理使用溶液施涂于表面。在约45°F下使用冷的城市供水制备预处理溶液。15分钟预处理后，将由2％Trimeta OP组成的清除使用溶液施涂于表面超过约10分钟。在15分钟清除使用溶液施涂后，加入pH调节剂-20％硫酸，使得最终pH降至约3.6。将罐用水人工冲洗排干。
图19A是表示清洁前的罐的照片。图19B和19C是表示清洁后罐的照片。可在这些图中看出，大多数污物被除去，除了最初在brandhefe环底部的罐的一面上的细管线。
d)污物从酿造罐除去
在酿造罐上进行另一个试验。图20A是表示清洁前罐的照片。在45°F下将由1％碳酸钠组成的预处理溶液施涂于罐15分钟。在预处理步骤期间有一些泡沫产生。15分钟后，将由2％Trimeta OP和1加仑20％硫酸组成的清除使用溶液施涂于表面10分钟。该溶液具有约7的pH。在45°F下用冷的城市供水冲洗罐。图20B是表示清洁后罐的照片。可在该图中看出，该方法导致显著的污物除去。
为了将本发明的方法与单独使用Trimeta OP的常规罐清洁技术比较，清洁两个罐，没有预处理步骤。单独使用2％Trimeta OP清洁第一个罐(清洁前在图21A中所示)，并且使用2％Trimeta OP与0.5％加入的Stabicip Oxi清洁第二个罐(清洁前在图22A中所示)。
图21B是清洁30分钟后仅用Trimeta OP清洁的第一个罐的照片。图22B是用Trimeta OP和Stabicip Oxi清洁40分钟后第二个罐的照片。可在这些图中看出，在这些处理后没有一个罐被完全清洁。当与使用预处理/清除化学物质的罐清洁的结果比较时，明显看出使用本发明的方法导致增强的清洁。
e)六星期发酵污物除去
选择具有作为6星期发酵周期的产物的brandhefe环的罐。在发酵周期末尾将罐冷冻未知的时间，并且然后用热水冲洗以解冻冰层。将1％碳酸钠预处理溶液施涂于表面。将由Trimeta OP(2％)和20％硫酸组成的清除使用溶液施涂于表面(至约4.5的最终pH)。在清除期间，在洗液中观察到大块污物。图23是表示清洁前和清洁后罐的照片。可在该图中看出，清洁后仍有一些污物留在表面。然后将1.75％MIP BC施涂于表面。另外30分钟清洁仍然不能除去所有污物。
尽管在施涂预处理/清除化学物质后留下一些污物，但在少于5分钟内用轻轻刷洗除去留下的污物。清洁这些罐的标准方法需要人们在CIP后手工刮擦并擦洗掉留下的污物。这通常花费15-20分钟。因此，与常规清洁技术相比，本发明的预处理清除化学物质将污物除去时间显著改进约75％。
实施例11-总清洁时间的比较
本发明的方法增加了在各种污物中总的清洁功效，即除去的污物量增加。清洁功效的另一种度量是清洁表面的总时间。进行试验将使用本发明方法的实施方案的总清洁时间与仅用酸的清洁处理、仅用碱的清洁处理和使用Trimeta PSF的清洁处理-一种可商购获得的酸基清洁处理比较。
将不锈钢筛网用20克番茄沙司污染并且在80℃烘箱中干燥45分钟。在80°F下在单独烧杯中制备以下溶液：1％碳酸氢钠；1.3％磷酸；1.5％NaOH；和2％Trimeta PSF。将污染的筛网放入每一烧杯，用350rpm搅拌。15分钟后，将2％硫酸清除溶液加入含有碳酸氢钠溶液的烧杯。在15分钟内将硫酸清除加入烧杯。观察第一个筛网完全清洁的最终清洁(100％污物除去)时间。表3示出了该比较试验的结果。
表3
  清洁处理   清洁时间(min)   清洁百分比(％)
  1％碳酸氢钠与2％硫酸清除   52   100
  1.3％磷酸   46.5
  1.5％NaOH   14.1％
  2％Trimeta PSF   21.6％
可在表3中看出，使用本发明的实施方案，在52分钟实现了100％污物除去。在相同时间内，常规清洁溶液甚至不能实现同样多的一半的污物除去。因此，在给定时间内与常规清洁技术相比，本发明的方法实现了大50％的污物除去。
其它实施方案
将理解的是尽管已经结合其的详述描述了本发明，但前面的描述意在解释并且不限制由附属的权利要求书的范围界定的本发明的范围。其它的方面、优点和改进处于所附权利要求书的范围内。
另外，前述的所有专利出版物的内容以它们的整体引入作为参考。
还将理解的是无论在本文中提供数值和范围例如时间、温度、活性成分的量的情况下，由这些数值和范围包括的所有数值和范围意在包括于本发明范围内。此外，本申请还考虑了落在这些范围内的所有数值以及数值范围的上限或下限。

Claims (23)

1.一种使用CIP工艺从表面除去污物的方法，所述方法包括：
(a)将包含产生气体的使用溶液的预处理溶液施涂于表面足够量的时间以允许预处理溶液渗透污物；
(b)将清除使用溶液施涂于表面，其中清除使用溶液的施涂促使预处理溶液在污物上和污物中产生气体，其中气体以足够的量产生以提供污物破裂效果，从表面基本除去污物；和
(c)冲洗表面。
2.权利要求1的方法，其中污物包括热分解的污物。
3.权利要求1的方法，其中污物包括高密度有机污物。
4.权利要求3的方法，其中污物选自西红柿基食品污物、包含高含量还原糖的食品污物，和酿酒厂污物。
5.权利要求1的方法，其中表面选自罐、管线和加工设备。
6.权利要求5的方法，其中清洁的加工设备选自巴氏灭菌器、均化器、分离器、蒸发器、过滤器、干燥器、膜、发酵罐和冷却塔。
7.权利要求6的方法，其中加工设备选自用于乳品、乳酪、酿造、饮料、食品、生物燃料、糖和药物生产工业的加工设备。
8.权利要求1的方法，其中表面选自地板、墙、盘子、扁平餐具、罐和平底锅、换热线圈、烘箱、油炸锅、烟熏室、下水道排水管和车辆。
9.权利要求1的方法，其中产生气体的溶液包括包含产生二氧化碳的盐的水溶液。
10.权利要求9的方法，其中产生二氧化碳的盐包括碳酸盐、碳酸氢盐、过碳酸盐、倍半碳酸盐，和其的混合物。
11.权利要求10的方法，其中碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸铵、碳酸钙、碳酸镁、碳酸丙烯酯，和其的混合物。
12.权利要求9的方法，其中碳酸氢盐选自碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵，和其的混合物。
13.权利要求9的方法，其中过碳酸盐选自过碳酸钠、过碳酸锂、过碳酸钾，和其的混合物。
14.权利要求10的方法，其中倍半碳酸盐选自倍半碳酸钠、倍半碳酸钾、倍半碳酸锂，和其的混合物。
15.权利要求1的方法，其中清除使用溶液包括酸。
16.权利要求15的方法，其中酸选自磷酸、硝酸、盐酸、硫酸、乙酸、柠檬酸、乳酸、甲酸、乙醇酸、氨基磺酸、甲烷磺酸，及其的混合物和衍生物。
17.权利要求16的方法，其中酸的浓度为约1wt％-约3wt％。
18.权利要求15的方法，其中清除使用溶液使pH降低至小于约7.5。
19.权利要求11的方法，其中溶液中碳酸盐的浓度为约0.2wt％-约3.0wt％。
20.权利要求1的方法，其中预处理溶液施涂于表面约1-约20分钟。
21.权利要求1的方法，其中预处理溶液施涂于表面约10分钟。
22.权利要求1的方法，其中预处理和清除溶液在约2℃-约50℃温度下施涂。
23.一种使用CIP工艺从表面除去污物的方法，所述方法包括：
(a)将预处理溶液施涂于表面足够量的时间以允许预处理溶液渗透污物；
(b)将包含产生气体的使用溶液的清除使用溶液施涂于表面，其中清除使用溶液的施涂促使预处理溶液在污物上和污物中产生气体，其中气体以足够的量产生以提供污物破裂效果，从表面基本除去污物；和
(c)冲洗表面。
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