ES2251269B1 - Metodo bsf (baño - sustrato - flujo) y dispositivo para la evaluacion de la eficacia detersiva y dispersante de tensioactivos, de coadyuvantes de la detergencia y de composiciones detergentes de superficies duras. - Google Patents
Metodo bsf (baño - sustrato - flujo) y dispositivo para la evaluacion de la eficacia detersiva y dispersante de tensioactivos, de coadyuvantes de la detergencia y de composiciones detergentes de superficies duras. Download PDFInfo
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Abstract
Método BSF (Baño - Sustrato - Flujo) y dispositivo para la evaluación de la eficacia detersiva y dispersante de tensioactivos, de coadyuvantes de la detergencia y de composiciones detergentes de superficies duras con objeto de evaluar la eficacia detersiva y dispersante de detergentes de las mismas, caracterizado porque el dispositivo consta de un recipiente que contiene el baño de lavado provisto de termómetro agitador y orificio para la extracción de muestras, una columna de relleno que contendrá el sustrato sucio, una bomba peristáltica un baño de agua termostatizado para asegurar una temperatura constante en todo el sistema y un agitador que homogeneiza el baño de lavado.
Description
Método BSF (Baño - Sustrato - Flujo) y
dispositivo para la evaluación de la eficacia detersiva y
dispersante de tensioactivos, de coadyuvantes de la detergencia y de
composiciones detergentes de superficies duras.
La presente invención se encuadra en el campo de
la Ciencia y de la Tecnología de los tensioactivos y de los
detergentes. Dependiendo del tipo de soporte a que se apliquen, los
detergentes pueden clasificarse en detergentes textiles y en
detergentes para superficies duras. Los detergentes textiles son
aquellos que se emplean para lavar y acondicionar ropa y tejidos,
mientras que los de superficies duras representan prácticamente el
resto de detergentes existentes, siempre y cuando su función
principal sea la de limpiar o fregar. Entre los primeros se
encuentran los detergentes en polvo y líquidos para uso a mano o con
máquina lavadora y de empleo en el hogar o en lavanderías. También
pueden incluirse quitamanchas, suavizantes, blanqueantes, productos
para dar apresto. Dentro del grupo de los detergentes para
superficies duras existen productos lavavajillas de aplicación
manual o con máquina, estos últimos con sus auxiliares del enjuagado
o abrillantadores; además hay fregasuelos, limpiadores generales,
desengrasantes, limpiacristales, multiusos, desincrustantes,
decapantes, limpiametales, detergentes para sistemas CIP, etcétera.
La naturaleza de las superficies es muy variada: vidrio, cerámica,
acero, aluminio, mármol, gres, cuero, o madera; y los objetos que
se limpian o friegan también: platos, vasos, cubiertos, azulejos,
suelos, sanitarios, ventanas, mesas e, incluso, grandes recipientes
industriales, tuberías de proceso, maquinaria, etcétera.
La presente invención está relacionada con un
método, que se denominará BSF (Baño - Sustrato - Flujo) y con un
dispositivo, basado en este método, para evaluar la eficacia
detersiva y dispersante de detergentes para superficies duras. El
método de la presente invención es válido para determinar la
eficacia detersiva de detergentes comerciales con fines de
comparación, detergentes en fase de desarrollo como medio de
optimización de las formulaciones, tensioactivos individuales para
correlacionar su capacidad detersiva con su estructura o sus
propiedades fisicoquímicas e incluso otros componentes usuales en
las formulaciones detergentes, tales como dispersantes (fosfatos,
fosfonatos, polímeros acrílicos y maléicos, etcétera) o enzimas,
especialmente proteasas, lipasas y amilasas. Igualmente es
apropiado para evaluar cinéticas detersivas.
El método BSF y el dispositivo pueden, por
tanto, emplearse con todo tipo de limpiadores que no sean textiles,
por lo que su campo de aplicación es muy extenso. No obstante, y
preferentemente, está indicado para detergentes para el lavado de
la vajilla, la cubertería y el menaje, así como para la limpieza de
circuitos en la industria agroalimentaria y en todos aquellos casos
en que la superficie que se limpia esté de alguna forma en contacto
con un baño de lavado mediante proyección, chorros u otros
sistemas.
El fenómeno de la detergencia es difícil de
evaluar, ya que depende de multitud de variables que, en la mayoría
de los casos, son difíciles de controlar o de medir. Los ensayos
pueden clasificarse en tres grupos: ensayos de laboratorio,
evaluaciones prácticas y evaluaciones del consumidor. Si lo que se
pretende es evaluar un producto comercial, dichos tipos de ensayos
deberán realizarse de manera sucesiva.
Así, los ensayos de laboratorio deben intentar
reproducir dentro de lo que cabe las condiciones de un lavado real.
Además, deben detectar cuales son las variables verdaderamente
significativas, medirlas con precisión y controlarlas
correctamente. Si se cumplen estas condiciones, los ensayos de
laboratorio son muy útiles para la investigación previa de la
eficacia de una formulación detergente establecida sobre un
determinado tipo de suciedad o una nueva formulación.
Las etapas que deben realizarse son básicamente
las siguientes:
a) Elección del sustrato y de la suciedad.
b) Aplicación de la suciedad al sustrato de la
manera más reproducible posible.
c) Lavar el sustrato mediante el contacto con un
baño de lavado, controlando las condiciones experimentales.
d) Retirar el sustrato del baño o viceversa y
analizar cuánta suciedad se ha retirado de éste o cuánta ha pasado
al baño de lavado.
Para evaluar el estado de la técnica haremos
primero un recorrido por los principales dispositivos de
laboratorio y de evaluación práctica presentes en el mercado.
Los ensayos en el laboratorio deben realizarse
necesariamente con aparatos diseñados al efecto y empleando
metodologías precisas y discriminantes. En el caso de evaluaciones
prácticas, se recurre al empleo de máquinas comerciales,
prefiriéndose las de menor tamaño y más fácil manejo.
\newpage
Así, se pone de manifiesto que la detergencia
textil es la que dispone de un mayor arsenal de medios para evaluar
la capacidad detersiva de un detergente.
Uno de los dispositivos más populares es el
Launder-Ometer. Consiste en un baño termostatizado
en el que giran, alrededor de un eje, unos frascos de vidrio o de
metal que contienen muestras de tejido ensuciado, solución
detergente y bolas de goma o de metal que ejercen la acción
mecánica. Permite realizar hasta veinte ensayos simultáneos
controlando temperatura y velocidad de rotación.
Otro dispositivo es el
Terg-o-Tometer, consistente en un
baño termostatizado en cuyo interior se colocan cuatro recipientes
de acero inoxidable de dos litros de capacidad y en cada uno de
ellos hay un agitador que realiza un movimiento de vaivén, el baño
de lavado y el tejido.
El Deter-Meter consiste en un
cilindro de acero con sus bases cerradas por dos mallas metálicas y
con capacidad de oscilar a lo largo de su eje vertical. El tejido
ensuciado se introduce en el cilindro y ambos en un recipiente
termostatizado que contiene el baño de lavado.
El Linitest es una versión más reducida del
Launder-Ometer, teniendo la posibilidad de elegir
dos velocidades de agitación.
Así mismo las lavadoras comerciales se emplean
en evaluaciones prácticas y en este caso los ensayos son totalmente
reales, aunque el control del proceso de lavado es más
limitado.
Estos dispositivos citados son muy populares, ya
que se aconseja su uso en varios métodos de ensayo de detergencia
normalizados, tales como los ofrecidos por la American Society for
Testing and Materials (ASTM) o la International Organization for
Standardization (ISO), con sus equivalentes españoles de Una Norma
Española (UNE). A continuación en la tabla 1 se muestran ejemplos de
ensayos normalizados para detergencia textil.
\vskip1.000000\baselineskip
| Organización | Código Método | Título Método Ensayo |
| ASTM | D 4008 | \begin{minipage}[t]{100mm}Standard Test Method for Measuring Anti-Soil Deposition Properties of Laundry Detergents (Not suitable for Detergent Ranking)\end{minipage} |
| ASTM | D 2960 | \begin{minipage}[t]{100mm}Standard Test Meted for Controlled Laundering Test Using Naturally Soiled Fabrics and Household Appliances\end{minipage} |
| ASTM | D 3050 | \begin{minipage}[t]{100mm}Standard Guide for Measuring Soil Removal from Soiled Fabrics (Not suitable for Detergent Ranking)\end{minipage} |
| ASTM | D 4265 | \begin{minipage}[t]{100mm}Standard Guide for Evaluating Stain Removal Performance in Home Laundering\end{minipage} |
| ISO | 4312 | \begin{minipage}[t]{100mm}Surface active agents - Evaluation of certain effects of laundering - Methods of analysis and test for unsoiled cotton control cloth\end{minipage} |
| ISO | 4319 | \begin{minipage}[t]{100mm}Surface active agents - Detergents for washing fabrics - Guide for comparative testing of performance\end{minipage} |
| UNE | \begin{minipage}[t]{30mm}55827:1992 (Equivalente a ISO 4312)\end{minipage} | \begin{minipage}[t]{100mm}Agentes de superficie. Control de ciertos efectos del lavado. Métodos de análisis y de ensayo para un tejido de algodón testigo no ensuciado. (Confirmada por AENOR en febrero de 2001)\end{minipage} |
| UNE | \begin{minipage}[t]{30mm}55800:1985 (Equivalente a ISO 4319)\end{minipage} | \begin{minipage}[t]{100mm}Agentes de superficie. Detergentes para el lavado de ropa. Directrices para ensayos comparativos de eficacia (Confirmada por AENOR en noviembre de 1999)\end{minipage} |
\vskip1.000000\baselineskip
Además, estos dispositivos, en combinación con
los métodos citados en la tabla 1, permiten realizar ensayos de
lavado en condiciones repetitivas y simulan bien el lavado con una
máquina lavadora. En cambio, presentan un inconveniente: no permiten
obtener parámetros sobre la cinética del equilibrio suciedad/baño de
lavado. Además sólo sirven para evaluar el poder detersivo de
detergentes textiles.
Para evaluar detergentes de superficies duras se
dispone también de algunos dispositivos específicos. Para el caso de
limpiadores de suelos o de paredes lavables, se dispone del
BYK-Gardner Mechanical Drive, un dispositivo
consistente en una regleta que puede desplazarse mediante dos
motores en paralelo con velocidad y presión constantes sobre una
superficie rígida. Sirve tanto para extender homogéneamente una
suciedad, como para aplicar una solución limpiadora con una esponja.
La superficie así limpiada puede ser evaluada mediante un análisis
de su reflectancia, de su brillo o por simple valoración visual.
Este sistema no permite realizar ensayos a temperaturas distintas a
la ambiental.
En cambio, en el caso de los ensayos dirigidos a
detergentes lavavajillas de aplicación con máquina, no existen
métodos ni dispositivos de laboratorio y sólo se realizan
evaluaciones prácticas: simplemente se aconseja el empleo de una o
varias máquinas comerciales de pequeño tamaño y realizar lotes de
lavados sucesivos. La falta de métodos de laboratorio impide que se
puedan realizar simulaciones del sistema de fregado con control de
todas las variables que intervienen: tipo y concentración de
detergente y suciedad, naturaleza de la superficie, temperatura y
acción mecánica. Además sería deseable la posibilidad de poder
seguir la cinética del proceso de fregado, desde su inicio, hasta el
establecimiento del equilibrio.
Para detergentes lavavajillas manuales tampoco
hay métodos ni dispositivos de laboratorio, por lo que las normas
tan solo aconsejan proceder a lavar directamente platos a mano,
realizándose una valoración de cuántos platos pueden lavarse
aproximadamente con una cantidad de detergente determinada.
Evidentemente el control de las variables y la precisión de los
resultados dejan mucho que desear.
De forma genérica para superficies duras se
suele recurrir a métodos muy elementales, consistente el más
sencillo en ensuciar una pequeña plaquita del material en estudio y
sumergirla, lentamente, en un baño de lavado, dejando la mitad fuera
y la otra mitad dentro. Transcurrido un tiempo se vuelve a sacar y
se evalúa la capacidad detersiva comprobando las diferencias entre
las dos mitades. La inmersión se recomienda realizarla suavemente
mediante el empleo de un pequeño motor eléctrico para conseguir una
adecuada reproducibilidad (DIMOV, N.K.; AHMED, E.H.; ALARGOVA,
R.G.; KRALCHEVSKI, P.A.; DURBT,P.; BROZZ, 25 G.; MEHRETEAB,A.
(2000). Deposition of soil drops on an glass substrate in relation
to the process of washing, Journal of Colloid and Interfase and
Science, vol. 224. p. 116-125).
Otro método consiste en introducir completamente
la plaquita ensuciada dentro de un recipiente con el baño
detergente en agitación. Aquí se evalúa además la acción
mecánica.
Similar al anterior es el método del disco
rotativo, consistente en hacer girar un disco de Teflón® ensuciado
dentro de un recipiente conteniendo una disolución limpiadora.
Mediante un método analítico adecuado aplicado al baño de lavado se
determina el efecto detersivo. Igualmente se pueden hacer estudios
microfotográficos sobre la superficie del disco (BEAUDOIN, S.P.
et al; 1995a), (BEAUDOIN, S.P. et al; 1995b) y
(KABIN, J.A. et al; 1998).
Para el caso de limpiadores que se aplican
mediante pistola pulverizadora, recientemente se ha presentado un
dispositivo consistente en un pulverizador rotatorio que proyecta la
solución detergente sobre pequeñas plaquitas manchadas. El líquido
que cae se recoge y se analiza la suciedad recuperada. Entre los
resultados encontrados, resulta muy llamativo encontrar los óptimos
de detergencia a concentraciones de tensioactivo hasta más de 100
veces superiores a la concentración micelar crítica (CMC), lo que
entra en contradicción con todo lo publicado anteriormente, que
cifra los óptimos de limpieza alrededor de la CMC (RULAND, A; KANL
R.D.; NÖRENBERG, R. (2002). New spray-cleaning
equipmente for testing the efficiency in clearing processes. 33
Jornadas del Comité Español de la Detergencia, p.
107-118).
Estos métodos presentan el problema de que la
superficie tratada es de dimensiones muy reducidas y la evaluación
de la detergencia puede ser dificultosa. Además y como se va a
demostrar más adelante, no simulan exactamente el funcionamiento de
lavado de las máquinas empleadas en superficies duras (lavavajillas,
túneles de lavado, fregadoras de suelos, etcétera)
En la tabla 2 se muestran algunos ensayos
normalizados que emplean los métodos de evaluación de la
detergencia citados.
\vskip1.000000\baselineskip
| Organización | Código Método | Título Método |
| ASTM | D 3556 | \begin{minipage}[t]{100mm}Standard Test Method for Deposition on Glassware During Mechanical Dishwashing\end{minipage} |
| ASTM | D 3565 | \begin{minipage}[t]{100mm}Standard Test Method for Tableware Pattern Removal by Mechanical Dishwasher Detergents.\end{minipage} |
| Organización | Código Método | Título Método |
| ASTM | D 5343 | \begin{minipage}[t]{100mm}Standard Guide for Evaluating Cleaning Performance of Ceramic Tile Cleaners\end{minipage} |
| ASTM | D 6215 | \begin{minipage}[t]{100mm}Standard Guide for Removal of Oily Soils from Metal Surfaces\end{minipage} |
| ASTM | D 4488 | \begin{minipage}[t]{100mm}Standard Guide for Testing Cleaning Performance of Products Intended for Use on Resilient Flooring and Washable Walls\end{minipage} |
| ISO | 4198 | \begin{minipage}[t]{100mm}Surface active agents - Detergents for hand dishwashing - Guide for comparative testing of performance\end{minipage} |
| ISO | 7535 | \begin{minipage}[t]{100mm}Surface active agents - Detergents for domestic machine dishwashing - Guide for comparative testing of performance\end{minipage} |
| UNE | \begin{minipage}[t]{30mm}55829:1986 (Equivalente a ISO 4198)\end{minipage} | \begin{minipage}[t]{100mm}Agentes de superficie. Detergentes para el lavado de vajillas a mano. Directrices para ensayos comparativos de evaluación de eficacia (Confirmada por AENOR en febrero de 2001)\end{minipage} |
| UNE | \begin{minipage}[t]{30mm}55828:1986 (Equivalente a ISO 7535: 1984)\end{minipage} | \begin{minipage}[t]{100mm}Agentes de superficie. Detergentes para el lavado de vajillas a máquina. Directrices para ensayos comparativos de evaluación de eficacia (Confirmada por AENOR en febrero de 2001)\end{minipage} |
\vskip1.000000\baselineskip
Una vez mostrado los principales dispositivos de
laboratorio y de evaluación práctica presentes en el mercado y al
objeto de identificar el estado de la técnica en su totalidad
respecto al contenido de la presente invención se incluyen también
los principales métodos presentes en el mercado para la medida de la
detergencia.
Tras el proceso de lavado o fregado, es
imprescindible evaluar el resultado lo detersivo determinando bien
la suciedad retenida en la superficie o bien la suciedad que ha
pasado al baño de lavado. Los métodos empleados pueden clasificarse
en ópticos, gravimétricos, análisis por radiotrazas y otros
tipos.
Entre los métodos ópticos se incluye el de la
observación visual y valoración de si la superficie está o no está
suficientemente limpia. Evidentemente es un método muy poco preciso
y muy subjetivo, produciéndose a veces grandes diferencias entre
observadores distintos. Las observaciones dependen mucho de la
clase de luz que incide sobre el sustrato ensuciado, del ángulo de
iluminación y del de observación. Para obtener resultados
reproducibles se emplean escalas de grises normalizadas sobre
fotografías de la superficie y mediante la valoración de jurados
especialmente entrenados. A pesar de sus desventajas es necesario en
casos en que otros métodos son excesivamente complejos o cuando se
desea valorar aspectos que no detectan otros sistemas, tal como
texturas, distribuciones desiguales de suciedad o suciedades poco
perceptibles a aparatos ópticos.
Los métodos espectrofotométricos son los más
empleados en detergencia textil, midiéndose normalmente la
reflectancia del tejido lavado mediante filtros triestímulo. En
otras ocasiones se recurre a medir la luz transmitida por el
sustrato o incluso, la luz transmitida por el baño de lavado.
Los métodos gravimétricos consisten en
determinar directamente o indirectamente el contenido de suciedad
sobre la superficie o en el baño de lavado. Puede llevarse a cabo
por diferencias de pesada o bien mediante extracción con
disolventes orgánicos y posterior análisis del extracto. Los
disolventes más usados son el éter de petróleo, el hexano, el
cloroformo y las mezclas benceno-metanol o
cloroformo-metanol. Una vez desecado el extracto, se
puede recurrir a su análisis mediante pesada, colorimetría,
cromatografía, espectroscopia de infrarrojo, o cualquier método
analítico adecuado a la suciedad en estudio. Para el caso de
suciedades particuladas de 1 micra a 120 micras, se puede recurrir
al empleo de un Coulter-Counter®.
La evaluación de la detergencia mediante
radiotrazas se basa en la utilización de suciedades marcadas con
isótopos radioactivos. En este caso se mide la suciedad que queda
en el sustrato o que pasa al baño de lavado mediante un contador de
centelleo. En algunos casos puede interesar incluso marcar los
tensioactivos. La gran ventaja del análisis de radiotrazas es la
precisión de las medidas a bajos niveles de suciedad.
Otros métodos de evaluación de la detergencia
consisten en el empleo de técnicas de fluorimetría - rayos X,
análisis microscópico, elipsometría, etcétera.
Con la presente invención se aporta, respecto al
estado de la técnica, un método y dispositivo para la evaluación de
la eficacia detersiva y dispersante de tensioactivos, de
coadyuvantes de la detergencia y de composiciones detergentes de
superficies duras basado en la separación
baño-sustrato totalmente novedoso respecto de
cualquier otro sistema anteriormente propuesto, simulando además
multitud de sistemas de limpieza mecanizados en los que también
ocurre este fenómeno de separación (máquinas lavavajillas,
limpiadoras de suelo, sistemas CIP industriales etc.). Así, a
diferencia del lavado textil en el que los tejidos se sumergen
completamente en la solución limpiadora, manteniéndose siempre un
contacto completo sustrato-baño debido a la
inmersión, con la presente invención la disolución limpiadora y el
sustrato que se desea lavar se mantienen separados, produciéndose
el contacto por flujo y no por
inmersión.
inmersión.
La separación baño sustrato permite además
analizar y controlar el proceso detersivo en función del tiempo
mediante la toma de muestras continuas en el baño de lavado.
El empleo de una gran superficie para el
sustrato permite emplear grandes cantidades de suciedad en un
sistema compacto y de pequeñas dimensiones, mejorándose además
enormemente la precisión del método analítico empleado para evaluar
la detergencia.
La naturaleza del sustrato puede ser cualquiera
con la condición de que sea suficientemente sólida, y no se hace
restricción en cuanto al tipo de suciedad que se puede emplear,
aunque se obtienen mejores resultados con suciedades de tipo
alimentario, y entre ellas preferentemente lípidos, hidratos de
carbono, proteínas y colorantes de alimentos.
Es, por tanto, una nueva metodología que incluye
un dispositivo para la evaluación de la eficacia detersiva de
formulaciones que pueden ser aplicadas para la limpieza de
superficies duras y que cubre un amplio abanico de necesidades de
evaluación en el mundo de la detergencia e igualmente es posible la
construcción de dispositivos, basados en los principios de la
metodología empleada que pueden ser normalizados y comercializados
para su uso en la industria de la detergencia y en centros de
investigación.
La invención consiste en un método para evaluar
la capacidad detersiva, así como un dispositivo para llevar a cabo
dicho método. El método de la presente invención, método BSF
(Baño-Sustrato-Flujo), simula
procesos de limpieza habituales como pueden ser lavavajillas,
máquinas fregadoras de suelos o sistemas de limpieza de circuitos
industriales "sistemas CIP", por lo que puede ser utilizado
para evaluar la eficacia detersiva de formulaciones detergentes para
estos sistemas de lavado.
El método BSF consta de los siguientes
pasos:
- a)
- Se divide la superficie o sustrato a lavar en pequeños trozos, de cualquier forma, pero preferentemente en formas geométricas perfectamente definidas.
- b)
- La suciedad se aplica uniformemente mezclándola vigorosamente con los trozos de sustrato y recurriendo a la aplicación de calor si fuese necesario para fluidificarla y homogeneizarla.
- c)
- Se rellena la columna o recipiente con el sustrato así ensuciado para proceder al lavado.
- d)
- Se colocan la disolución limpiadora y el sustrato en recipientes separados.
- e)
- Se realiza el lavado mediante un sistema de impulsión en el que la disolución limpiadora se va poniendo en contacto con el sustrato, ésta arrastra parte de la suciedad y el licor resultante se devuelve al recipiente con el resto del baño de lavado donde se homogeneiza e inicia de nuevo el ciclo, llevándose a cabo el lavado mediante un proceso cíclico y continuo.
- f)
- La evaluación de la detergencia se puede llevar a cabo indistintamente sobre los restos de suciedad que quedan en el sustrato o a partir de la suciedad que pasa al baño de lavado, aunque es preferible el análisis del baño de lavado.
El dispositivo mediante el que se realiza en
lavado mencionado en e) comprendería un baño de lavado provisto de
mezclador, un sistema de impulsión cualquiera y una columna o
recipiente que contiene el sustrato dividido según se especifica en
a). Tanto el baño de lavado como la columna de relleno deben
disponer de un sistema de control de temperatura, siendo conveniente
además que las pérdidas caloríficas en las conducciones se
minimicen al máximo. Igualmente se debe disponer de un control de
flujo en el sistema.
Es muy útil dividir la superficie o sustrato a
lavar en pequeños trozos, de cualquier forma, pero preferentemente
en formas geométricas perfectamente definidas y más preferentemente
en forma de esferas, cubos, cilindros, prismas, tubos o anillos, ya
que de esta manera es posible determinar más fácilmente el área
total expuesta al proceso de lavado. El empleo de una gran
superficie permite emplear grandes cantidades de suciedad en un
sistema compacto y de pequeñas dimensiones, mejorándose además
enormemente la precisión del método analítico empleado para evaluar
la detergencia.
A la hora de ensuciar la superficie, la suciedad
se puede aplicar uniformemente de forma muy sencilla mezclándola
vigorosamente con los trozos de sustrato por aplicación de calor si
es necesario. Por ejemplo, se puede introducir sustrato y suciedad
en un recipiente cerrado y proceder a agitarlo en todas direcciones
con una estrategia prefijada. Una vez realizada esta operación y si
se desea, tras un proceso de envejecimiento, se rellena la columna
o recipiente con el sustrato así ensuciado para proceder al lavado
tal como se describe en e) y f).
No se hace restricción en cuanto al tipo de
suciedad que se puede emplear, aunque se obtienen mejores
resultados con suciedades de tipo alimentario, y entre ellas
preferentemente lípidos, hidratos de carbono, proteínas y
colorantes, preferentemente estos últimos de café y té. Igualmente
son posibles otros tipos de suciedades usuales en vasos y copas
como carmín de labios o suciedades presentes en suelos,
especialmente del tipo hidrocarburo o partículas de arcilla,
calizas, óxidos, etcétera.
La disolución limpiadora y el sustrato que se
desea lavar se mantienen en recipientes separados, produciéndose el
contacto por flujo y no por inmersión.
La evaluación de la detergencia se puede llevar
a cabo indistintamente sobre los restos de suciedad que quedan en
el sustrato o a partir de la suciedad que pasa al baño de lavado,
aunque es preferible el análisis del baño de lavado. El método
analítico empleado puede ser cualquiera de los usualmente empleados
en otros métodos de evaluación de capacidad detersiva y citados más
arriba, a excepción de los métodos ópticos de apreciación visual o
mediante reflectancia sobre la superficie. En cambio pueden ser
preferibles otros muchos métodos no usuales y que ahora son
aplicables debido a la mayor cantidad de suciedad que se puede
poner en juego en el ensayo de lavado por el substancial incremento
del área del sustrato. A título de ejemplo es posible determinar
suciedades oleosas mediante valoración de ácidos grasos con álcali
o mediante saponificación de ésteres. Los almidones se pueden
determinar mediante análisis específicos y las proteínas mediante
determinación de nitrógeno total, entre otras técnicas. En general,
la evaluación de la detergencia se puede realizar bien tomando
muestras del baño de lavado o bien disponiendo de un sistema de
medición y registro de una variable físico-química
relacionada con la detergencia. Esta última opción permite hacer un
fácil seguimiento dinámico del proceso detersivo.
Se comprueba, por ejemplo, cómo las máquinas
lavavajillas se comportan como un sistema con separación
baño-sustrato. Estos aparatos, tanto industriales
como domésticos, constan, a grandes rasgos, de un depósito inferior
que contiene el baño de lavado, y un sistema de aspas giratorias
que lanza la disolución detergente contra la vajilla, dispuesta en
la parte superior dentro de una cesta.
Este sistema de limpieza consiste, por tanto, en
crear un flujo ascendente y descendente simultáneos entre el baño
de lavado y el sustrato que se lava, estando ambos separados
físicamente. Además, como es el caso de las máquinas destinadas a
la hostelería, con prácticamente el mismo baño de lavado se friegan
sucesivas cargas de vajilla, por lo que la suciedad y superficie
total tratadas son muy elevadas. El fregado se complementa con un
aclarado final con agua y un auxiliar de enjuagado o abrillantador
La cinética del proceso detersivo tendrá, aparte de la influencia
del detergente y la temperatura, una componente debida al tiempo
que se invierte en lanzar la solución limpiadora sobre el sustrato y
la caída subsiguiente de ésta, con parte de la suciedad extraída,
sobre el baño. Los métodos de laboratorio basados en la rotación de
discos sumergidos en el baño de lavado o los basados en introducir
en una plaquita de sustrato en un recipiente agitado no son capaces
de evaluar este comportamiento dinámico que presentan en la
realidad las máquinas lavavajillas y otros dispositivos que se
comentan a continuación.
Otro ejemplo de separación
sustrato-baño y contacto mediante flujo para el
fregado de grandes superficies sería la máquina fregadora de suelos
que a diferencia del lavavajillas debe estar en movimiento para que
el fregado se produzca, manteniéndose quieto el sustrato.
Básicamente, las fregadoras constan de un vehículo con ruedas, con
un depósito que contiene el baño de lavado, unos cepillos
giratorios que se empapan con la solución limpiadora y que
restriegan el suelo y en la parte posterior un sistema de
aspiración del líquido depositado en el suelo y que contiene la
suciedad eliminada. Este líquido aspirado retorna de nuevo al
depósito con el baño de lavado. Como se ve, aquí hay también
separación baño-sustrato y el flujo se lleva a cabo
mediante inyección y aspiración posterior.
Por último, otro caso interesante sería la
limpieza de un circuito industrial. El circuito puede ser cualquier
instalación, aunque preferentemente suele ser de tipo
agroalimentario: sistemas de ordeñado automático de vacas y cabras,
instalaciones de tratamiento de la leche, fabricación de cerveza,
bebidas gaseosas, etcétera. En todos estos casos, se prepara en un
depósito una solución limpiadora y se hace pasar a continuación
repetidas veces por toda la instalación, lavándose tanto tuberías
como aparatos intermedios. Aquí, el flujo del líquido limpiador en
vez de ser exterior como en los otros ejemplos, es interior, pero el
fundamento es el mismo: Una gran superficie que lavar, separación
baño-suciedad y contacto mediante flujo.
Como se acaba de mostrar, el método de la
presente invención es de gran utilidad para la simulación en
laboratorio de numerosos sistemas reales de limpieza de superficies
duras.
El método propuesto puede aplicarse para
estudios dinámicos de detergencia o para la evaluación de eficacias
detersivas de componentes de detergentes, tales como tensioactivos
o dispersante así como de formulaciones detergentes completas.
En todos los casos, la aplicación del método BSF
se lleva a cabo en un dispositivo, ilustrado en la Figura 1, que
consta de un recipiente (1) que contiene el baño de lavado, una
columna de relleno (2), una bomba peristáltica (3), un baño de agua
termostatizado para asegurar una temperatura constante en todo el
sistema y un agitador (5) que homogeniza el baño de lavado. Este
dispositivo junto con el método empleado puede ser normalizado para
la evaluación de la eficacia detersiva de distintas formulaciones
lo que serviría como patrón de comparación para los diferentes
productos que se lanzan al mercado para limpieza de superficies
duras.
El recipiente (1) dispone de tres tubuladuras:
por la primera se puede introducir un termómetro (17) con el que
comprobar la temperatura exacta del baño de lavado; por la segunda
entra la conducción (8) que, procedente de la columna de relleno,
devuelve el baño de lavado al recipiente mezclador; por la tercera
se introduce el agitador (5) que mantiene perfectamente homogéneo el
baño de lavado y finalmente, por la cuarta es posible introducir
una pipeta para extraer muestras para analizar. El baño de lavado
sale por la parte inferior a través de la conducción (6), llegando
a la bomba peristáltica que lo impulsa por (7) hasta la columna y
finalmente vuelve otra vez por (8), cerrándose el ciclo. Además, el
recipiente (1), que contiene el baño de lavado, está encamisado (16)
para asegurar que la temperatura sea constante, disponiendo para
ello de una entrada para la conducción (10) y una salida hacia la
conducción (11), por las que circula el agua caliente del baño
termostatizado (4).
La columna de relleno (2) contiene el sustrato
sucio (13) en forma de bolitas, cubos, etcétera, encontrándose
sustentado por un soporte agujereado en la parte inferior (15) y
otro en la parte superior (14). La columna también está encamisada
(12), pasando por el interior de la camisa agua de calefacción
procedente del baño termostatizado (4) a través de la conducción (9)
y saliendo hacia el recipiente mezclador (1) por la conducción
(10).
La función de la bomba peristáltica (3) es
asegurar que se produce la circulación del baño de lavado por el
sistema con un caudal adecuado y perfectamente regulado.
Un dispositivo como el descrito ha sido el
empleado para aplicar el método BSF de la presente invención. La
forma de aplicación, así como los resultados obtenidos, se
describen en las siguientes secciones.
Ensayo
1
Mediante el método BSF de la presente invención
es posible estudiar la dinámica de lavado y establecer modelos
matemáticos adecuados. Es aplicable a tensioactivos, a
formulaciones detergentes en desarrollo, a coadyuvantes y a
formulaciones completas.
De acuerdo con (DIMOV, N.K.; AHMED, E.H.;
ALARGOVA, R.G.; KRALCHEVSKI, P.A.; DURBT,P.; BROZZ, G.; MEHRETEAB,
A. (2000). Deposition of soil drops on an glass substrate in
relation to the process of washing, Journal of Colloid and
Interfase and Science, vol. 224. p. 116-125). El
proceso de eliminación de suciedad grasa del sustrato es un proceso
no-espontáneo en el que la adición de detergente
reduce la cantidad de energía necesaria para la eliminación del
depósito graso. Asimismo, una vez transferido al seno del baño de
lavado, la grasa se distribuye en gotas finamente divididas que a
su vez, pueden volver a depositarse en las superficies, de modo que
la eficacia del lavado está determinada por la competencia que se
establece entre la capacidad de eliminación y la redeposición de la
suciedad. Además de estos dos procesos, mencionan la importancia de
tener en cuenta la influencia de las condiciones hidrodinámicas en
el lavado.
Si consideramos que el baño y el sustrato están
separados, es posible representar el proceso de flujo de la
suciedad que pasa de la superficie, S, al baño de lavado, B, y
viceversa, según el esquema siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
donde k1 representa la constante
cinética del proceso dirigido hacia el baño de lavado y k2 la
constante cinética del proceso inverso. Con este esquema no se
pretende representar un equilibrio termodinámico
lavado-redeposición puro, sino la tendencia a que
llegue la suciedad al baño (incluye el efecto de la detergencia más
el efecto hidrodinámico) y el efecto contrario de permanencia de la
suciedad en el sustrato (incluye por tanto el efecto de la
redeposición más el efecto hidrodinámico del sistema). Si admitimos
que ambos procesos contrapuestos son de primer orden respecto a la
masa de suciedad que hay tanto en el sustrato como en el baño de
lavado, la expresión diferencial del modelo propuesto sería la
siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
Ec.
1\frac{dm_{B}}{dt}= k_{1}m_{s} -
k_{2}m_{B}
\vskip1.000000\baselineskip
donde ms y mB son las masas
presentes en cada momento sobre el sustrato y en el baño de lavado
respectivamente. Integrando la ecuación anterior se llega a la
siguiente expresión del modelo
cinético:
\vskip1.000000\baselineskip
Ec. 2De =
De_{max} (1 -
e^{-(k_{1}+k_{2})t})
\vskip1.000000\baselineskip
donde De es la detergencia
expresada como cociente entre la masa de suciedad que permanece en
el baño de lavado y la masa total de suciedad que hay en el
sistema. Por otra parte Demax es la detergencia que se alcanza a un
tiempo infinito en las condiciones del ensayo 50.275% en este caso,
y que viene dada, además, por la expresión
siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
Ec. 3De_{max}
= \frac{k_{1}}{k_{1} +
k_{2}}
\vskip1.000000\baselineskip
Reordenando la ecuación 2 del modelo, se llega a
la ecuación 4 que es linealizable, por lo que por una simple
regresión lineal es posible determinar los parámetros cinéticos k1
y k2 para un Demax dado.
\vskip1.000000\baselineskip
Ec.
4\frac{De_{max} - De}{De_{max}} =
e^{-(k_{1}+k_{2})t}
\vskip1.000000\baselineskip
Si se considera que el fenómeno de la
redeposición es posible, además de en la superficie del sustrato
puesto en la columna de relleno (Si), en el resto de las
superficies (S2) que conforman el dispositivo (conducciones y
mezclador), el modelo se expresaría entonces de la siguiente
forma:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
que proporcionaría una expresión
cinética compleja pero que podría servir para interpretar
diferentes mecanismos de lavado dependiendo de las condiciones
experimentales llevadas a
cabo.
En el método BSF se emplea una superficie sucia
disponible en la columna de relleno muy superior al resto de las
superficies del sistema, con lo que el segundo término del
equilibrio puede llegar a ser despreciable si se desea y estar en
el caso del modelo más sencillo representado por las ecuaciones 1 y
2. De esta forma los valores experimentales se interpretan de forma
más cómoda y clara.
En la tabla 3 se muestran los parámetros de
lavado del ensayo 1, mientras que en la tabla 4 se muestran los
resultados obtenidos de detergencia bajo las condiciones de la
tabla 3. Este ensayo es un ejemplo en que el detergente está
formado tan solo por dos dispersantes de suciedad comerciales,
Cellesh 100 y Cellesh 200, de Kao Corporation, S.A., sin la
concurrencia de tensioactivos. La detergencia es por tanto debida
al efecto dispersante de estos coadyuvantes comerciales. Para cada
tiempo se hicieron 3 medidas, encontrándose el error típico que
también se especifica en la tabla 4.
| Condiciones | 0,5 g/l de Cellesh 100 |
| de lavado | 0,5 g/l de Cellesh 200 |
| 300 mg/l dureza como CaCO3 | |
| 64,6 g de esferas de vidrio | |
| T = 45ºC | |
| Suciedad = 15 g/l | |
| Tipo suciedad: Mezcla de 26% de Edenor LLSM GS (Formado por 48,4% ácido esteárico, | |
| 50% de ácido palmítico y otros) y de 74% de ácido oléico | |
| pH inicial lavado = 8 | |
| Caudal = 30 l/h | |
| Volumen baño lavado = 500 ml | |
| Evaluación | Valoración ácido-base de la cantidad de ácidos grasos presentes en el baño de lavado, se- |
| Detergencia | gún la técnica normalizada de medición de índices de acidez |
\vskip1.000000\baselineskip
| Tiempo, t (min) | De media | Error típico |
| 0,00 | 0 | 0 |
| 0,25 | 30,27 | 2,46 |
| 0,50 | 44,80 | 1,32 |
| 0,75 | 48,43 | 2,48 |
| 1,00 | 49,64 | 1,27 |
| 1,25 | 52,06 | 1,34 |
| 3,00 | 52,98 | 2,46 |
\vskip1.000000\baselineskip
Mediante regresión, se han ajustado estos
valores al modelo expresado por la ecuación (2) con ayuda de la
ecuación linealizable (4). Se han obtenido los valores de los
coeficientes cinéticos k1 y k2 que se muestran en la tabla 5. Es de
destacar el valor tan bueno del coeficiente de determinación, que
implica un excelente comportamiento del dispositivo de la presente
invención, así como su capacidad de ajustar los valores empíricos a
modelos teóricos.
\vskip1.000000\baselineskip
| k_{1} | 2,195 |
| k_{2} | 2,171 |
| R^{2} | 0,9986 |
En la tabla 6 se comparan los valores
experimentales con los calculados. Se observa una buena
concordancia entre ellos.
En el gráfico superior de la figura 2 se
representan gráficamente los valores empíricos con su
correspondiente error típico, así como el trazado de la curva
obtenida con el modelo que se ha ajustado. Mientras que en gráfico
inferior de la figura 2 se representan igualmente los valores
calculados frente a los experimentales, encontrándose una relación
lineal perfecta.
Todos estos análisis demuestran que el método
BSF y el dispositivo empleado son adecuados para seguir cinéticas
de lavado y ajustar los valores empíricos obtenidos a modelos
teóricos.
| Tiempo, t | De | De calc. |
| 0 | 0,00 | 0,00 |
| 0,25 | 30,27 | 33,40 |
| 0,5 | 44,80 | 44,61 |
| 0,75 | 48,43 | 48,37 |
| 1 | 49,64 | 49,64 |
| 1,25 | 50,06 | 50,06 |
| 3 | 52,83 | 50,27 |
Ensayo
2
Es indudable que la acción mecánica es quizás el
factor más determinante en un proceso de lavado. Esta acción puede
ser establecida y alterada en el método BSF de la presente
invención modificando el caudal con que fluye el baño de lavado,
desde su reservorio, hasta la columna de relleno, donde se encuentra
el sustrato sucio. Si el dispositivo y el método son adecuados,
variaciones de caudal deben conducir a variaciones significativas
de detergencia.
Para comprobar esta influencia se ha realizado
el ensayo 2. Se ha empleado como detergente una mezcla tensioactiva
comercial denominada BEROL LFG 61, de la casa Akzo Nobel,
aconsejada para limpiezas CIP y para detergentes de máquinas
lavavajillas. La suciedad estaba formada por ácido oleico,
determinándose éste en el baño de lavado mediante extracción de
muestras a diversos tiempos y valoración ácido-base
posterior. La temperatura del proceso de lavado fue de 40ºC y una
dureza cálcica de 0 mg/l. Se ha realizado el ensayo a dos caudales
distintos de valor 36 l/h y 72 l/h respectivamente. Para un volumen
de baño de lavado de 300 ml, se pusieron exactamente 17,153 g de
suciedad para el caudal menor y de 16,184 g para el caudal mayor. En
la figura 3 se representan los resultados obtenidos.
Se observa claramente cómo un mayor caudal
(mayor acción mecánica) conduce a una mayor detergencia: Duplicar
el caudal provoca la duplicación del efecto lavante. Se comprueba
también que no sólo se modifica la Demax, sino que ésta se consigue
antes a caudales altos que a caudales bajos (menos de 1 minuto y
2-3 minutos respectivamente). Es obvio que para
realizar ensayos de lavado en los que se pueda observar con
claridad la influencia de otras variables, deberá ser necesario
emplear caudales bajos de circulación del baño.
Igualmente este ensayo demuestra que el método
BSF de la presente invención, así como un dispositivo basado en
ella, es capaz de evaluar adecuadamente la influencia de la acción
mecánica en los procesos de lavado.
Ensayo
3
De acuerdo con el esquema del método BSF
descrito en la presente memoria y el dispositivo empleado en la
figura 1, el baño de lavado puede estar o no agitado. En el caso en
que la agitación sea nula o muy baja, es de esperar que parte de la
suciedad que llega a este recipiente procedente de la columna de
relleno se redeposite en sus paredes, por lo que la suciedad libre
presente en el baño sufrirá un ligero descenso. En cambio, una
buena agitación producirá una fuerte acción mecánica en estas
paredes y la suciedad presente en el baño apenas se
redepositará.
Estas dos posibilidades permiten estudiar dos
tipos de casos reales. Cuando no hay agitación, o esta es muy
pequeña, se estará simulando el caso, por ejemplo, de las máquinas
fregadoras de suelos, en las que no hay una buena mezcla en el
recipiente de reserva de la máquina. En cambio, en el caso de las
máquinas lavavajillas, el sistema con agitación será más adecuado.
En los sistemas de limpieza de circuitos industriales, dependiendo
de si hay o no buena agitación en el recipiente de mezcla, se
estará en un caso o en otro.
Para comprobar este efecto y el grado de
sensibilidad que posee el método BSF frente a este fenómeno, se ha
realizado el ensayo 3. Se ha procedido a lavar tan solo con agua
destilada, para evitar el efecto antiredepositante de ciertos
detergentes y componentes de detergentes que nos enmascararían en
cierta medida el fenómeno. Las condiciones han sido las siguientes:
temperatura de 40ºC, caudal de 60 l/h, 17,374 g de suciedad y 480
ml de baño de lavado. En un experimento se ha agitado con una
velocidad angular de 150 r.p.m. y en el otro la agitación ha sido
inexistente (No obstante siempre hay un grado de mezcla apreciable
debido a la propia hidrodinámica del sistema). En la figura 4 se
muestran los resultados obtenidos. Cuando hay agitación, se llega al
máximo de detergencia y ésta permanece aproximadamente constante.
En cambio, cuando no hay agitación, una vez alcanzado el máximo,
los valores de suciedad detectados en el baño de lavado van
disminuyendo progresivamente por efecto de la redeposición en las
paredes del recipiente del baño.
Este ensayo permite demostrar que el sistema BSF
de la presente invención, y los dispositivos basados en él, son
capaces de detectar cambios en la hidrodinámica del sistema de
lavado y por tanto adaptarse adecuadamente al tipo de máquina de
lavar real que se desea simular.
Ensayo
4
Otra variable de enorme interés en detergencia
es la temperatura. El método BSF y los dispositivos basados en él
deben necesariamente ser sensibles a pequeñas variaciones de
temperatura. En este sentido se ha realizado el ensayo 4, donde la
temperatura es el único elemento que varía. Las condiciones en que
se ha realizado el ensayo son las siguientes: Caudal de 50 l/h,
empleo de agua destilada como baño de lavado y ausencia de
agitación.
En la figura 5 se muestran los resultados
obtenidos a 40ºC y a 50ºC, observándose cómo la detergencia es
sensiblemente más elevada a 50ºC. Con este ensayo se confirma
también cómo el método y el dispositivo de la presente invención
son también adecuados para poner de manifiesto esta variable.
La capacidad detersiva, tal como se ha podido
comprobar, depende de numerosos factores. Si se deseara, por tanto,
encontrar una formulación de un detergente que consiga la máxima
eficacia de lavado, supondría llevar a cabo un número importante de
experimentos donde se modifiquen todas las variables que afectan al
proceso, como son las ya analizadas de caudal, agitación y
temperatura y otras como tipo y cantidad de suciedad, tipo y
disposición del sustrato, composición del baño de lavado
(concentración y tipo de tensioactivos y coadyuvantes), etcétera.
Para minimizar esta enorme cantidad de experimentos es recomendable
emplear técnicas de diseño experimental del tipo Compuesto Central
Circunscrito (CCC).
El diseño de experimentos mediante CCC consiste
en estimar un punto central de coordenadas x1, x2,...xn próximo al
óptimo. Este punto es la media aritmética de dos valores extremos a
izquierda y a derecha de cada variable denominados -1, +1 y otros 2
puntos mas alejados denominados -\alpha, + \alpha. Esto implica
para cada variable realizar 5 niveles distintos -\alpha, +1, 0,
+1, +\alpha pero eligiendo las combinaciones que cumplan el
diseño geométrico establecido. El valor de \alpha depende del nº
de variables, k, del experimento, y se calcula a partir de la
expresión:
Ec. 5\alpha =
(2^{K})^{\tfrac{1}{4}}
siendo \alpha = 1.68 para el caso
de utilizar tres variables (k =
3).
Por tanto, para cada diseño de experimentos es
necesario fijar un conjunto de variables y estructurar la matriz de
experimentos correspondiente según el diseño geométrico
elegido.
Los resultados obtenidos pueden ajustarse a un
modelo de superficie de respuesta (MSR) mediante una expresión
polinomial de segundo grado de la forma:
Ec. 6De=b_{0}
+\Sigma b_{i}X_{i} +\Sigma\Sigma b_{ij}X_{i}X_{j} +\Sigma
b_{ii}X_{i}^{2}
+e
donde De, es la capacidad
detersiva, y xi los factores o variables con los que queremos
correlacionarla. La expresión contiene un término de primer grado
que representa una relación lineal considerada como principal, otro
término en el que se cruzan variables y que representa la
influencia de unas sobre las otras y por último un término de
segundo grado que matiza lo anterior y que permite obtener máximos
y mínimos, es decir, valores óptimos de la variable dependiente.
Los símbolos b0, bi, bi,j son constantes y e un término de error o
residuo entre el valor observado y el calculado. Los valores
experimentales se ajustan a la ecuación anterior mediante regresión
polinomial y pueden emplearse los estadísticos usuales para
determinar la bondad del
ajuste.
Partiendo de estas premisas es posible emplear
el método BSF de la presente invención para realizar un análisis
multivariante, sea cual sea su complejidad, con una matriz de
experimentos muy pequeña y con resultados satisfactorios. Sin
ninguna duda, esta estrategia es muy útil cuando se deseen diseñar
formulaciones detergentes con la capacidad detersiva optimizada, o
bien como medio de comparación, en situaciones muy dispares, de
varias composiciones detergentes en ensayo o comerciales.
Ensayo
5
Este ensayo se ha llevado a cabo mediante un
diseño CCC de tres variables, empleando como agente detergente un
producto habitual en la limpieza CIP: Berol LFG 61 de Akzo Nobel,
siendo la suciedad ácido oleico. Las variables han sido
temperatura, logaritmo neperiano de la carga de suciedad y logaritmo
neperiano de la concentración de detergente. Se han mantenido
constantes el resto de variables, siendo el caudal de 45 l/h, la
agitación de 300 r.p.m. y una dureza cálcica nula. Los resultados
obtenidos de detergencia son los que se muestran en la tabla 7.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Tras una regresión polinomial, la detergencia se
ha ajusta a la superficie de respuesta dada por la ecuación 7:
- \quad
- De = - 267,016 +117,425LnS + 61,9972LnC + 4,5143T
- \hskip0,5cm - 9,78087(LnS)^{2} - 0,1097(LnC)^{2} - 0,0379107T^{2}
- Ec. 7
- \quad
- \hskip0,7cm - 17,9281LnSLnC - 0,30942TLnC - 0,293827TLnS
siendo el coeficiente de
determinación, R2 = 0,975, notablemente alto teniendo en cuenta que
se manejan tres variables simultáneamente. El error absoluto medio
se ha estimado y es de tan solo un 1,45%. En la tabla 7 se muestran
también los valores observados y los calculados de la detergencia,
comprobándose que hay una buena concordancia. Estos valores se han
representado en la figura 6, confirmándose la adecuación del modelo
de superficie de respuesta al fenómeno
analizado.
A partir de la ecuación 7 es posible ahora
estudiar la importancia y peso de cada variable puesta en juego y
predecir el comportamiento del Berol LFG 61 en diversas
circunstancias de limpieza. A título de ejemplo, en la figura 7 se
muestra, para una cantidad fija de suciedad, el comportamiento
detersivo del Berol LFG 61 frente a la variación de la
concentración de detergente y de la temperatura. Es interesante
comprobar que esta mezcla tensioactiva presenta un máximo de
eficacia a temperaturas cercanas a los 45ºC. Valores superiores de
temperatura empeoran el resultado de la limpieza. También se
observa que en el rango estudiado, un exceso de detergente no
mejora, e incluso empeora, el resultado detersivo.
Por todo lo expuesto, se concluye que el método
Baño - Sustrato - Flujo, BSF, de la presente invención, es adecuado
para la determinación de la eficacia detersiva y dispersante de
tensioactivos, de coadyuvantes de la detergencia y de composiciones
detergentes de superficies duras.
Con objeto de presentar una realización de la
invención se presentan a continuación una figura en las que se
representa de un modo práctico la realización de la invención:
\bullet Figura (1): Dispositivo para la
evaluación de la eficacia detersiva y dispersante de tensioactivos,
de coadyuvantes de la detergencia y de composiciones detergentes de
superficies duras.
En dicha figura, los elementos numerados se
relacionan a continuación:
- (1):
- Recipiente con baño de lavado
- (2):
- Columna de relleno
- (3):
- Bomba peristática
- (4):
- Baño termostatizado
- (5):
- Agitador
- (6):
- Conducción 1
- (7):
- Conducción 2
- (8):
- Conducción 3
- (9):
- Conducción 4
- (10):
- Conducción 5
- (11):
- Conducción 6
- (12):
- Camisa de columna de relleno
- (13):
- Sustrato sucio
- (14):
- Soporte superior de columna de relleno
- (15):
- Soporte inferior de columna de relleno
- (16):
- Camisa de baño de lavado
- (17):
- Termómetro
- (18):
- Tubular para la toma de muestras
\newpage
\bullet Figura (2): Resultados de ensayo 1, en
los que t indica el tiempo en minutos y De la detergencia en %. En
a) se muestran los valores de detergencia en función del tiempo y
en b) los resultados de la regresión realizada entre en la
detergencia experimental (De_{1}) y la detergencia calculada
(De_{2})
\bullet Figura (3): Resultados de ensayo 2, en
los que t indica el tiempo en minutos y De la detergencia en %. Los
puntos son los valores a un caudal de 72 l/h y los cuadrados son
los valores a un caudal de 36 l/h.
\bullet Figura (4): Resultados de ensayo 3, en
los que t indica el tiempo en minutos y De la detergencia en %. Los
puntos son los valores sin agitación en el baño de lavado y los
cuadrados son los valores con agitación en el baño de lavado.
\bullet Figura (5): Resultados de ensayo 4, en
los que t indica el tiempo en minutos y De la detergencia en %. Los
puntos son los valores a una temperatura de 50ºC y los cuadrados
son los valores a una temperatura de 40ºC.
\bullet Figura (6): Resultados de ensayo 5,
representando la detergencia experimental (De_{1}) y la
detergencia calculada (De_{2}) del modelo de superficie de
respuesta.
\bullet Figura (7): Evaluación multivariante
en ensayo 5, donde De es la detergencia expresada en %, Ln C es el
logaritmo natural de la concentración de detergente en g/l y T la
temperatura en ºC.
Claims (3)
1. Método para la evaluación de la eficacia
detersiva y dispersante de tensioactivos de coadyuvantes de la
detergencia y de formulaciones detergentes de superficies duras que
comprende los siguientes pasos:
- a)
- Disponer la solución limpiadora y la superficie a limpiar (sustrato) en contenedores totalmente separados
- b)
- Llevar a cabo un proceso cíclico de lavado en el que el contacto entre la solución limpiadora con las fases:
- i)
- Impulsión del baño de lavado a través del sustrato ensuciado que está dispuesto como relleno en una columna
- ii)
- Retorno del líquido de lavado resultante al contenedor de la solución limpiadora
- c)
- Medir la cantidad de suciedad que queda en el baño de lavado.
2. Método para la evaluación de la eficacia
detersiva y dispersante de tensioactivos de coadyuvantes de la
detergencia y de formulaciones detergentes de superficies duras,
según reivindicación 1 caracterizado por utilizar sustratos
de reducido tamaño con formas esféricas, cilíndricas, toroidales,
tubulares o prismáticas.
3. Dispositivo para aplicar el método según
reivindicaciones anteriores que comprende
- a.
- Un recipiente termostatizado (4) capaz de contener el baño de lavado y provisto de un sistema que permita variar su temperatura.
- b.
- Un recipiente encamisado (1)
- c.
- Una columna de relleno (2) que almacena el sustrato ensuciado.
- d.
- Una bomba peristáltica (3) de presión regulable
- e.
- Termómetro que permite medir la temperatura del baño contenido en (1)
- f.
- Un agitador (5) que permita mover el líquido contenido en (1)
- g.
- Un sistema de conducción que permite el flujo cíclico entre (1) y (2).
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES200202364A ES2251269B1 (es) | 2002-10-15 | 2002-10-15 | Metodo bsf (baño - sustrato - flujo) y dispositivo para la evaluacion de la eficacia detersiva y dispersante de tensioactivos, de coadyuvantes de la detergencia y de composiciones detergentes de superficies duras. |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| ES200202364A ES2251269B1 (es) | 2002-10-15 | 2002-10-15 | Metodo bsf (baño - sustrato - flujo) y dispositivo para la evaluacion de la eficacia detersiva y dispersante de tensioactivos, de coadyuvantes de la detergencia y de composiciones detergentes de superficies duras. |
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| ES2251269A1 ES2251269A1 (es) | 2006-04-16 |
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2002
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