JP2020509136A

JP2020509136A - 洗浄組成物

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Publication number: JP2020509136A
Application number: JP2019547484A
Authority: JP
Inventors: デーリースシュテファン; シュミッツマティーアス; クラックラルフ; ミヒャエル　シュミット; シュミットミヒャエル
Original assignee: エコラボユーエスエーインコーポレイティド
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2020-03-26
Anticipated expiration: 2038-03-13
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Abstract

アミンオキシドおよびアルキルサルフェートを含む、食品加工において使用される膜を洗浄するための組成物であって、該組成物は、組成物を用いて洗浄される膜上に残る界面活性剤の残留物を少なくしつつ、良好な洗浄性能を維持する。組成物の使用方法もまた提示される。【選択図】図１

Description

本発明は洗浄組成物に関し、より詳細には食品加工に使用される膜を洗浄するための組成物に関する。

食品および飲料業界では、製造される食品および飲料製品が一般の人々が消費するのに適した規格および純度のものであることが重要である。特定の製品を製造するために使用される機器の洗浄後に残るものなど、化学物質の残留物を含む製品は一般の人々には許容されない。例えば、食品に、食品を製造するために使用される装置を洗浄するために使用された界面活性剤の味がすることは許容できない。

幼児用食品など、例えば、製品が汚染されていない、または潜在的に危険な物質を含んでいないことが重要な高級ホエー製品にとって、顧客の製品品質はますます重要なトピックとなってきている。現在、特に乳製品中に望ましくないまたは危険な物質が微量でさえも存在しないことを確実にするために、製品を分析してそのような残留物を百万分の一（ｐｐｍ）または十億分の一（ｐｐｂ）スケールで検出することができる。

食品中の残留物を最小限に抑える必要性と、機器の徹底的な洗浄を確実にする必要性とのバランスをとる必要がある。乳製品が膜フィルターを通して処理される場合、ろ過プロセスは、膜を横切る乳製品の一貫した処理量に左右される。したがって、膜の寿命を最大限にし、時期尚早の交換を最小限に抑えるために、効果的かつ慎重に選択された洗浄組成物および洗浄方式を使用することが重要である。適切な洗浄手順は生産性と製造コストに直接影響する。

現在、高品質の食品を製造するために使用される膜フィルターなどの機器は、洗浄製品を除去するために徹底的にすすがれている。しかしながら、洗浄組成物を除去するのに必要とされる手順は、典型的には時間がかかり、それ故、製造運転の間に装置のかなりの休止時間を必要とする。

したがって、本発明の目的は、食品および飲料製品を加工するのに使用される膜を洗浄するために使用される改良された洗浄組成物を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、膜を洗浄するための洗浄組成物として使用するための組成物が提供され、該組成物は、少なくとも１種のアミンオキシドおよび少なくとも１種のアルキルサルフェートを含み、５０ｍｇ／ｍ^２未満の組成物が、組成物を用いて洗浄される膜上に残留する。

次に、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を非限定的な例として説明する。

試験用洗浄組成物の洗浄性能、およびその組成物を用いて洗浄した膜上に残留する界面活性剤残留物を示す図表である。

当業者であれば、少なくとも１種のアミンオキシドおよび少なくとも１種のアルキルサルフェートが両方とも界面活性剤であることを理解するであろう。したがって、本発明の組成物は、少なくとも２つの異なる界面活性剤、非イオン性界面活性剤およびアニオン性界面活性剤を含む。

洗浄組成物は、食品または飲料を加工するために使用される膜を洗浄するために使用できる。例えば、洗浄組成物は、乳製品、フルーツジュース、またはビールなどのアルコール飲料を加工するために使用される膜を洗浄するために使用することができる。

典型的には、本態様の組成物を用いて洗浄された膜は、組成物の適用後に水を用いてすすがれる。

食品を加工するのに使用される膜を洗浄するのに使用される洗浄組成物は、すすぎ後でさえも、典型的には膜上に残留物を残す。この残留物は次に、続いて膜によって処理される食品に入り込む場合がある。例えば、ビールまたはワインを加工するために使用される膜上の残留物は、飲料中のアルコールによって再溶解する可能性がある。別の例では、乳製品を加工するために使用される膜上の残留物は、日誌乳製品中に存在する脂肪中に再溶解する可能性がある。したがって、洗浄組成物は、膜を用いて処理される製品を汚染する可能性がある。

本発明による、５０ｍｇ／ｍ^２未満の界面活性剤を膜上に残す、食品加工において使用される膜を洗浄するための洗浄組成物の使用は、例えば、除去するために膜の著しく少ないすすぎしか必要とせず、乳製品の膜を洗浄するための当該技術分野において既知の組成物の使用と比較して、その後に膜によって処理される乳製品の汚染の危険性を低下させるのに十分に低い濃度である。

本発明者らは、従来の洗浄製品を使用すると、洗浄製品内に界面活性剤の著しい残留物が残り、膜を再び使用する前にこれを膜からすすぐ必要があり、場合によっては、徹底的なすすぎの後でさえも界面活性剤が膜上に残ることを見出した。さらに、使用後に膜上に少ない残留物を残す界面活性剤は、典型的には洗浄性能が低下している。

表面への界面活性剤の吸着およびそれに続く脱着は、様々な異なる要因に左右される。表面の材料、より詳細には表面の親水性は、基材上への界面活性剤の吸着挙動に影響を及ぼすと予想される。材料の巨視的構造はまた、表面への界面活性剤の吸着および脱着、したがって使用後に表面上に残る界面活性剤の量に影響を与えることが予想され得る。例えば、多孔質膜と比較して平坦で均一な材料の結果は異なる結果を与えることが期待され得る。膜などの多孔質材料の孔径もまた、異なる結果、例えば、限外ろ過膜と比較した精密ろ過膜を生じることが期待され得る。膜の異なる分子量分画は、膜と異なるサイズおよび構造化界面活性剤との異なる相互作用をもたらし得る。したがって、同じ材料膜上の異なる大きさの細孔は、所与の界面活性剤について異なる残留物結果をもたらす可能性がある。

さらに、所与の表面について、界面活性剤の構造もまた表面へのおよび表面からの吸着および脱着に影響を与えると予想される。鎖長、界面活性剤のサイズ、および極性頭部基の電気陰性度はすべて、所与の表面、したがって所与の膜に対する界面活性剤の吸着および脱離挙動に影響を及ぼし得る。

驚くべきことに、少なくとも１種のアミンオキシドと少なくとも１種のアルキルサルフェートの両方を含む洗浄組成物が、洗浄プロセス後に膜の良好な洗浄性能と膜上の低残留物の両方をもたらすことが見出された。したがって、本発明の組成物の使用は、洗浄工程後に水で徹底的にすすぐことを必要とせずに膜の高品質洗浄を可能にし、洗浄手順の減少および製品の汚染の危険性の低下をもたらす。

典型的には、組成物の界面活性剤の２０ｍｇ／ｍ^２未満が使用後に膜上に残留する。好ましくは、使用後に組成物の界面活性剤の１０ｍｇ／ｍ^２未満が膜上に残留する。より好ましくは、使用後に組成物の界面活性剤の５ｍｇ／ｍ^２未満が膜上に残留する。

いくつかの実施形態では、膜上の本態様の残留した組成物は、アルキルサルフェートを含まないアミンオキシドを含む組成物よりも５０％少なくてもよい。膜上の本態様の残留した組成物は、アルキルサルフェートを含まないアミンオキシドを含む組成物よりも７５％少なくてよい。膜上の本態様の残留した組成物は、アルキルサルフェートを含まないアミンオキシドを含む組成物よりも９０％少なくてよい。

「アミンオキシド」という語は、一般式（Ｉ）を有する第三級アミンのオキシドを指すことは当業者には容易に理解されるであろう。
式中、Ｒ_１は、任意に置換されたＣ_４〜Ｃ_２０アルキルから独立して選択され、
Ｒ_２およびＲ_３は、任意に置換されたＣ_１〜Ｃ_５アルキルから独立して選択される。

適切な置換基は以下に定義される。

組成物は複数種のアミンオキシドを含み得る。複数種のアミンオキシド内の各アミンオキシドは、Ｒ_１、Ｒ_２またはＲ_３のうちの１つまたは複数について鎖長が異なり得る。例えば、組成物は、少なくとも３つのアミンオキシドを含む複数種のアミンオキシドを含み得、ここで、Ｒ_１は、第１のアミンオキシドについてのＣ_１２アルキルであり、Ｒ_１は第２のアミンオキシドについてのＣ_１４アルキルであり、Ｒ_１は第３のアミンオキシドについてのＣ_１６アルキルである。

例えば、アミンオキシドは、テトラデシルジメチルアミンオキシド、ラウリルジメチルアミンオキシド、ペンタデシルジメチルアミンオキシド、デシルジメチルアミンオキシド、ヘキサデシルジメチルアミンオキシド、オクタデシルジメチルアミンオキシド、またはココアルキルジメチルアミンオキシドを含むリストから選択され得る。

典型的には、Ｒ_１はＣ_１２〜Ｃ_１６アルキルである。好ましくは、Ｒ_２およびＲ_３はＣ_１〜３アルキルである。

好ましくは、少なくとも１種のアミンオキシドはラウリルジメチルアミンオキシドを含む。

組成物は、１０〜２０００ｐｐｍの少なくとも１種のアミンオキシドを含み得る。組成物は、１０〜１０００ｐｐｍの少なくとも１種のアミンオキシドを含み得る。組成物は、１０〜５００ｐｐｍの少なくとも１種のアミンオキシドを含み得る。組成物は、５０〜４００ｐｐｍの少なくとも１種のアミンオキシドを含み得る。組成物は１００〜４００ｐｐｍの少なくとも１種のアミンオキシドを含み得る。

組成物は少なくとも５０ｐｐｍの少なくとも１種のアミンオキシドを含み得る。組成物は少なくとも１００ｐｐｍの少なくとも１種のアミンオキシドを含み得る。組成物は少なくとも１５０ｐｐｍの少なくとも１種のアミンオキシドを含み得る。

組成物は濃厚化された原液で提供されてもよく、それは次に使用のために最終使用者によって希釈される。したがって、原液は、１〜４０重量％の少なくとも１種のアミンオキシドを含み得る。原液は、１〜２０重量％の少なくとも１種のアミンオキシドを含み得る。原液は、膜を洗浄するのに使用される組成物が、例えば、０．０１〜２重量パーセントの少なくとも１種のアミンオキシド、または０．０１〜１重量パーセントの少なくとも１種のアミンオキシドを含み得るように、使用前に希釈され得る。

典型的には、少なくとも１種のアルキルサルフェートは一般式（ＩＩ）を有する。
式中、Ｒ_４は、任意に置換されたＣ_４〜Ｃ_２０アルキル、および任意に置換されたＣ_４〜Ｃ_２０シクロアルキルからなる群から選択される。

少なくとも１種のアルキルサルフェートは直鎖状アルキルサルフェートであり得る。したがって、Ｒ_４は直鎖状であり得る。

少なくとも１種のアルキルサルフェートは分岐状アルキルサルフェートであり得る。したがって、Ｒ_４は分岐状であり得る。

いくつかの実施形態において、Ｒ_４は、任意に置換されたＣ_６〜Ｃ_１５アルキルであり得る。Ｒ_４は、任意に置換されたＣ_６〜Ｃ_１０アルキルであり得る。

好ましくは、少なくとも１種のアルキルサルフェートは、２−エチルヘキシルサルフェートを含む。

組成物は、１０〜１０００ｐｐｍの少なくとも１種のアルキルサルフェートを含み得る。組成物は、１０〜５００ｐｐｍの少なくとも１種のアルキルサルフェートを含み得る。組成物は、１０〜３００ｐｐｍの少なくとも１種のアルキルサルフェートを含み得る。組成物は、５０〜２００ｐｐｍの少なくとも１種のアルキルサルフェートを含み得る。組成物は、５０〜１００ｐｐｍの少なくとも１種のアルキルサルフェートを含み得る。

組成物は、少なくとも５０ｐｐｍの少なくとも１種のアルキル硫酸塩を含み得る。組成物は少なくとも７５ｐｐｍの少なくとも１種のアルキルサルフェートを含み得る。

いくつかの実施形態では、組成物は濃厚化された原液で提供されてもよく、それは次に使用前に最終使用者によって希釈される。したがって、原液は、１〜４０重量％の少なくとも１種のアルキルサルフェートを含み得る。原液は、１〜２０重量パーセントの少なくとも１種のアルキルサルフェートを含み得る。次いで、膜を洗浄するために使用される組成物が、例えば、０．００１〜２重量パーセントの少なくとも１種のアルキルサルフェートまたは０．０５〜１重量パーセントの少なくとも１種のアルキルサルフェートを含み得るように、原液を使用前に希釈する。

少なくとも１種のアルキルサルフェートは、好ましくは塩の形態である。典型的には、塩の形態の少なくとも１種のアルキルサルフェートの対イオンは一価の対イオンである。対イオンは、ナトリウムまたはカリウムなどのアルカリ金属であり得る。対イオンは、例えばアンモニウムなどの他の任意の適切な対イオンであり得る。

最も好ましくは、組成物はラウリルジメチルアミンオキシドおよび２−エチルヘキシルサルフェートを含む。組成物は１００ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍのラウリルジメチルアミンオキシドを含み得、組成物は５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの２−エチルヘキシルサルフェートを含み得る。組成物は１００ｐｐｍ〜５００ｐｐｍのラウリルジメチルアミンオキシドを含み得、そして組成物は５０ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍの２−エチルヘキシルサルフェートを含み得る。組成物は１００〜４００ｐｐｍのラウリルジメチルアミンオキシドを含み得、組成物は５０〜１００ｐｐｍの２−エチルヘキシルサルフェートを含み得る。

組成物は追加の成分を含み得る。組成物は塩を含み得る。例えば、組成物は、アルカリ金属ハロゲン化物のようなアルカリ金属塩、または硫酸塩；アルカリ土類金属ハロゲン化物または硫酸塩などのアルカリ土類金属を含み得る。

組成物は、プロテアーゼ、リパーゼ、またはタンパク質分解酵素などの酵素を含み得る。

組成物は、例えば、ポリプロピレングリコール、グリセリン、グリセロール、ポリオール、ソルビトール、または糖アルコールなどの安定剤を含み得る。

組成物は酸性であり得る。例えば、組成物は、ｐＨ５未満、ｐＨ４未満、ｐＨ３未満のｐＨを有し得る。組成物は、０〜５、０〜４、または０〜３のｐＨを有し得る。組成物は、１〜５、１〜４、または１〜３のｐＨを有し得る。

組成物はアルカリ性であり得る。例えば、組成物は、ｐＨ８超、ｐＨ９超、またはｐＨ１０超のｐＨを有し得る。組成物は、８〜１４、９〜１４、または１０〜１４のｐＨを有し得る。組成物は、８〜１２、９〜１２、または１０〜１２のｐＨを有し得る。

組成物は中性であり得る。例えば、組成物は６〜８のｐＨ、例えばｐＨ６、ｐＨ６．５、ｐＨ７、ｐＨ７．５またはｐＨ８を有し得る。

組成物は中性であってもよく、洗浄されるべき膜への適用の前にｐＨが変えられてもよい。例えば、洗浄すべき膜に適用する前にｐＨを高めてもよい。あるいは、洗浄しようとする膜に適用する前にｐＨを下げてもよい。

典型的には、組成物を用いて洗浄される膜は高分子膜である。例えば、膜は、ポリアミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリビニルジフルオリド、ポリプロピレン、またはポリアクリロニトリルを含み得る。

代替的な実施形態では、組成物を使用して洗浄される膜はセラミック膜であり得る。

膜はバッキング層を含み得る。バッキング層はポリマーバッキング層であり得る。例えば、バッキング層はポリエチレンまたはポリプロピレンを含み得る。

化学基
ハロ
「ハロゲン」（または「ハロ」）という語は、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素を含む。

アルキル、アルキレン、アルケニル、アルキニル、シクロアルキルなど
「アルキル」、「アルキレン」、「アルケニル」、または「アルキニル」という語は、直鎖および分岐鎖両方の非環式形態を指すために本明細書で使用される。その環状類似体は、シクロアルキルなどと呼ばれる。

「アルキル」という語は、一価の、直鎖または分岐鎖の、飽和非環式ヒドロカルビル基を含む。一実施態様において、アルキルは、Ｃ_１〜１０アルキル、別の実施形態においてＣ_１〜６アルキル、別の実施形態においてＣ_１〜４アルキル、例えばメチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、またはｔ−ブチル基である。

「シクロアルキル」という語は、一価の、飽和された、環状の、ヒドロカルビル基を含む。いくつかの実施形態では、シクロアルキルはＣ_３〜１０シクロアルキルであり、他の実施形態ではＣ_３〜６シクロアルキル、例えばシクロペンチルおよびシクロヘキシルである。

置換基
本発明の化合物の任意に置換された基は、置換または非置換、一実施形態では非置換であり得る。典型的には、置換は、水素原子の置換基による概念的な置換、または＝Ｏによる置換の場合には２個の水素原子を含む。

置換されている場合、本明細書中に別段の記載がない限り、一般に１〜３個の置換基、一実施形態では１または２個の置換基、例えば、１個の置換基が存在する。

任意の（複数の）置換基は、ハロゲン、トリハロメチル、トリハロエチル、ＯＨ、ＮＨ_２、−ＮＯ_２、−ＣＮ、−Ｎ^＋（Ｃ_１〜６アルキル）_２Ｏ−、−ＣＯ_２Ｈ、−ＣＯ_２Ｃ_１〜６アルキル、−ＳＯ_３Ｈ、−ＳＯＣ_１〜６アルキル、−ＳＯ_２Ｃ_１〜６アルキル、−ＳＯ_３Ｃ_１〜６アルキル、−ＯＣ（＝Ｏ）ＯＣ_１〜６アルキル、

−Ｃ（＝Ｏ）Ｈ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｃ_１〜６アルキル、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｃ_１〜６アルキル、＝Ｏ、−Ｎ（Ｃ_１〜６アルキル）_２、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ_２、Ｃ（＝Ｏ）Ｎ（Ｃ_１〜６アルキル）_２、−Ｎ（Ｃ_１〜６アルキル）Ｃ（＝Ｏ）Ｏ（Ｃ_１〜６アルキル）、−Ｎ（Ｃ_１〜６アルキル）Ｃ（＝Ｏ）Ｎ（Ｃ_１〜６アルキル）_２、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｎ（Ｃ_１〜６アルキル）_２、−Ｎ（Ｃ_１〜６アルキル）Ｃ（＝Ｏ）Ｃ_１〜６アルキル、−Ｃ（＝Ｓ）Ｎ（Ｃ_１〜６アルキル）２、−Ｎ（Ｃ_１〜６アルキル）Ｃ（＝Ｓ）Ｃ_１〜６アルキル、−ＳＯ_２Ｎ（Ｃ_１〜６アルキル）_２、−Ｎ（Ｃ_１〜６アルキル）ＳＯ_２Ｃ_１〜６アルキル、−Ｎ（Ｃ_１〜６アルキル）Ｃ（＝Ｓ）Ｎ（Ｃ_１〜６アルキル）_２、−Ｎ（Ｃ_１〜６）ＳＯ_２Ｎ（Ｃ_１〜６アルキル）_２、−Ｃ_１〜６アルキル、−Ｃ_１〜６ヘテロアルキル、−Ｃ_３〜６シクロアルキル、−Ｃ_３〜６ヘテロシクロアルキル、−Ｃ_２〜６アルケニル、−Ｃ_２〜６ヘテロアルケニル、−Ｃ_３〜６シクロアルケニル、−Ｃ_３〜６ヘテロシクロアルケニル、−Ｃ_２〜６アルキニル、−Ｃ_２〜６ヘテロアルキニル、Ｚ^Ｕ−Ｃ_１〜６アルキル、−Ｚ^Ｕ−Ｃ_３〜６シクロアルキル、−Ｚ^Ｕ−Ｃ_２〜６アルケニル、−Ｚ^Ｕ−Ｃ_３〜６シクロアルケニル、および−Ｚ^ＵＣ_２〜６アルキニル、
式中、Ｚ^ｕは、独立して、Ｏ、Ｓ、ＮＨ、またはＮ（Ｃ_１〜６アルキル）である。

別の実施形態では、任意の（複数の）置換基は、独立して、ＯＨ、ＮＨ_２、ハロゲン、トリハロメチル、トリハロエチル、−ＮＯ_２、−ＣＮ、−Ｎ^＋（Ｃ_１〜６アルキル）_２Ｏ⁻、−ＣＯ_２Ｈ、−ＳＯ_３Ｈ、−ＳＯＣ_１〜６アルキル、−ＳＯ_２Ｃ_１〜６アルキル、−Ｃ（＝Ｏ）Ｈ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｃ_１〜６アルキル、＝Ｏ、−Ｎ（Ｃ_１〜６アルキル）_２、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ_２、−Ｃ_１〜６アルキル、−Ｃ_３〜６シクロアルキル、−Ｃ_３〜６ヘテロシクロアルキル、−Ｚ^ｕＣ_１〜６アルキル、または−Ｚ^ｕ−Ｃ_３〜６シクロアルキルであり、ここで、Ｚ^ｕは上記で定義されている。

別の実施形態では、任意の（複数の）置換基は、独立して、ＯＨ、ＮＨ_２、ハロゲン、トリハロメチル、−ＮＯ_２、−ＣＮ、−ＣＯ_２Ｈ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｃ_１〜６アルキル、＝Ｏ、−Ｎ（Ｃ_１〜６アルキル）_２、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ_２、−Ｃ_１〜６アルキル、−Ｃ_３〜６シクロアルキル、−Ｃ_３〜６ヘテロシクロアルキル、−Ｚ^ｕＣ_１〜６アルキルまたは−Ｚ^ｕ−Ｃ_３〜６シクロアルキルであり、ここで、Ｚ^ｕは上で定義されている。

別の実施形態では、任意の（複数の）置換基は、独立して、ハロゲン、ＯＨ、ＮＨ_２、−ＮＯ_２、−ＣＮ、−ＣＯ_２Ｈ、＝Ｏ、−Ｎ（Ｃ_１〜６アルキル）_２、−Ｃ_１〜６アルキル、−Ｃ_３〜６シクロアルキル、または−Ｃ_３〜６ヘテロシクロアルキルである。

別の実施形態において、任意の（複数の）置換基は、独立して、ハロゲン、ＯＨ、ＮＨ_２、＝Ｏ、−Ｃ_１〜６アルキル、−Ｃ_３〜６シクロアルキル、または−Ｃ_３〜６ヘテロシクロアルキルである。

本発明の第２の態様によれば、膜を洗浄する方法であって、
ａ）第１の態様による洗浄組成物を提供する工程と、
ｂ）組成物を膜に適用する工程と、
ｃ）膜をすすいで、膜から組成物の少なくとも大部分を除去する工程と、を含み、
膜をすすぐ工程の後、膜が５０ｍｇ／ｍ^２未満の洗浄組成物を含む、方法が提供される。

好ましくは、膜は水ですすがれる。膜を高、中、または低品質の水ですすいでもよい。

膜をすすぐ工程の後、膜は２０ｍｇ／ｍ^２未満の界面活性剤を含んでもよい。好ましくは、膜をすすぐ工程の後、膜は１０ｍｇ／ｍ^２未満の界面活性剤を含む。より好ましくは、膜をすすぐ工程の後、膜は５ｍｇ／ｍ^２未満の界面活性剤を含む。したがって、工程（ｃ）は、膜から組成物の実質的にすべての界面活性剤を除去することができる。工程（ｃ）は膜から実質的にすべての組成物を除去することができる。

いくつかの実施形態において、膜には、アルキルサルフェートを含まないアミンオキシドを含む組成物よりも５０％少ないアミンオキシドが残留し得る。膜には、アルキルサルフェートを含まないアミンオキシドを含む組成物よりも７５％少ないアミンオキシドが残留し得る。膜には、アルキルサルフェートを含まないアミンオキシドを含む組成物よりも９０％少ないアミンオキシドが残留し得る。

典型的には、工程（ｃ）は、当該技術分野において既知の洗浄組成物を用いる方法よりも膜から洗浄組成物を除去するために必要な水の量が少ない。結果として、本発明の洗浄組成物が膜を洗浄するために使用される製造運転間の休止時間が短縮される。

本態様の方法は、食品または飲料製品を加工するのに使用される清浄な膜に適用することができる。したがって、この方法はビールを加工するために使用される清浄な膜に適用することができる。あるいは、この方法は乳製品の加工に使用される清浄な膜に適用することができる。本方法が乳製品の加工に使用される膜を洗浄するために使用される実施形態では、洗浄組成物は、膜から乳製品の成分を除去するのに特に有効であり得る。例えば、洗浄組成物は、乳タンパク質およびバター脂肪などの脂肪を膜から除去することができる。

組成物は酸性であり得る。例えば、組成物は、ｐＨ５未満、ｐＨ４未満、またはｐＨ３未満のｐＨを有し得る。

組成物はアルカリ性であり得る。組成物は、ｐＨ８超、ｐＨ９超、またはｐＨ１０超のｐＨを有し得る。例えば、組成物は１０、１１、または１２のｐＨを有し得る。

組成物のｐＨは、本発明の方法を用いて膜に適用する前に変えることができる。組成物のｐＨを高めることができる。例えば、組成物のｐＨを、ｐＨ８、ｐＨ９、ｐＨ１０、またはそれ以上に高めてもよい。組成物のｐＨを下げることができる。例えば、組成物のｐＨは、ｐＨ７、ｐＨ５、ｐＨ４、ｐＨ３、またはそれ以下に低下させることができる。

本発明の第３の態様において、本発明は、食品の加工に使用される膜を洗浄するための本発明の第１の態様による組成物の使用に及ぶ。

第１および第２の態様の好ましいおよび任意の特徴は、第３の態様の好ましいおよび任意の特徴である。

本発明の様々な実施形態の作製および使用について以下に詳細に説明するが、本発明は、多種多様な特定の状況で具体化できる多くの適用可能な発明概念を提供することを理解されたい。本明細書で説明した特定の実施形態は、本発明を製造および使用するための特定の方法の単なる例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明の理解を容易にするために、いくつかの語を以下に定義する。本明細書で定義される語は、本発明に関連する分野の当業者によって一般的に理解されている意味を有する。「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」などの語は、単数の実体のみを指すことを意図するものではなく、特定の例が例示のために使用され得る一般的なクラスを含む。本明細書における語は、本発明の特定の実施形態を説明するために使用されているが、それらの使用は、特許請求の範囲に概説されている場合を除き、本発明を限定しない。

膜などの多孔質構造上のいくつかの界面活性剤の挙動を、以下のように一般的な限外ろ過膜で試験した。

方法
様々な種類の市場から入手可能な高分子限外ろ過膜を試験した。膜材料：ＰＥＳ：ポリエーテルスルホン、ＰＳ：ポリスルホン。膜バッキング材：ＰＥ：ポリエチレン、ＰＰ：ポリプロピレン。例えば、ＨＦＫ１３１膜はポリエチレンバッキング材料を有するポリエーテルスルホン膜を有し、これは以下の表１にＰＥＳ／ＰＥとして示されている。

膜の予備洗浄
膜を、標準条件（室温および１バール圧）で５分間、２ｍ^３／時の脱イオン水（脱イオン水）で予めすすいだ。次いで、膜を、クエン酸（ｐＨ２．５）を用いて４０℃で２０分間洗浄した後、１０分間ＤＩ水中ですすいだ。膜を、ｐＨ１１．５の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を用いて４０〜４５℃で２０分間さらに洗浄した。

膜の洗浄の各段階の前後に、膜上のあらゆる汚染物質の濃度を監視するために純水フラックスを測定した。

界面活性剤スクリーニング
１０００ｐｐｍの活性界面活性剤溶液（脱イオン水中）を、（上記の方法により）予備洗浄およびコンディショニングした限外ろ過膜上で４０〜４５℃、２バール、アルカリ性条件ｐＨ１１．５、流速５ｍ^３／時で、０．１５ｍ^２／膜タイプを介して３０分間予備循環させた。

１種の界面活性剤（２−エチルヘキシル硫酸ナトリウム）をアルカリ性条件および酸性条件（ｐＨ２．５）の両方で試験した。

膜上の残留物はいずれも、２サイクルで、加速溶媒抽出（ＡＳＥ）を用いて８０℃、１００バールでアセトニトリルを用いて抽出した。得られた溶液を液体クロマトグラフィーにより分析して、膜表面から抽出された界面活性剤濃度を測定した。

次に膜を脱イオン水中で２ｍ^３／時および１バールで１０分間すすいだ。表面張力測定のために、試料を濃厚物および全透過物側から毎分採取した。この場合もやはり、純水フラックスを前述のように測定した。次いで、洗浄した膜を分析して、上記の洗浄手順の後に膜上に残った界面活性剤残留物の質量を測定した。

多孔質構造を有する膜上で試験した様々な異なる市場から入手可能な界面活性剤および界面活性剤ブレンドの結果を以下の表１に示す。

表１：試験膜上に残存する残留物をｍｇ／ｍ^２で示す試験結果の概要。界面活性剤の混合物を使用した場合、ｘ／ｙはそれぞれ界面活性剤Ｘおよび界面活性剤Ｙの残留物を与える。以下に別途記載しない限り、界面活性剤の濃度は１０００ｐｐｍである。

Ａは２−プロピルヘプタノールエトキシレート（１０Ｍエチレンオキシド）である。
Ｂはラウリルジメチルアミンオキシドである。
Ｃは、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩（Ｃ_１０〜Ｃ_１４）である。
Ｄは酸性の２−エチルヘキシル硫酸ナトリウム、酸性である。
Ｅは２−エチルヘキシル硫酸ナトリウム、アルカリ性である。
Ｆは２−エチルヘキシル硫酸ナトリウム、アルカリ性３００ｐｐｍ＋ラウリルジメチルアミンオキシド１００ｐｐｍである。
Ｇは、２−エチルヘキシル硫酸ナトリウム、アルカリ性５０ｐｐｍ＋ラウリルジメチルアミンオキシド１００ｐｐｍである。

表１の結果から分かるように、ＡＢＳは、ラウリルジメチルアミンオキシドと比較して、優れた残留性能（すなわち、洗浄後に膜上に残留する界面活性剤の質量が少ない）を有するものであった。他方、２−プロピルヘプタノールエトキシレートは、これらの標準的な膜洗浄界面活性剤よりも有意に高い界面活性剤残留物をもたらす（約２倍）。

膜のバッキング材料はまた、異なる結果を生じることが示されている（例えば、ＧＲ６１ＰＰをＧＲ７０ＰＥと比較する）。

界面活性剤残留物に対する洗浄性能
界面活性剤残留物が少ないことが膜洗浄組成物にとって重要であるが、洗浄組成物の洗浄性能が高い水準であることもまた重要である。

したがって、多数の洗浄組成物の洗浄性能を測定するために試験を行い、この結果をそれらの組成物を使用して洗浄した膜上に残った界面活性剤残留物と比較した。

試験洗浄組成物の洗浄性能は、膜から除去されたバター脂肪の百分率を測定することによって決定され、そして以下の方法を使用して実施された。

ＰＳクーポンはメタノール中で３０秒間予備洗浄しそして乾燥させることにより製造した。次に、クーポンを秤量して清浄なクーポンの重量を得た。均質なバター層をクーポンに塗布し、乾燥重量を記録した。

界面活性剤溶液を調製し、そして４５℃に加熱した。界面活性剤溶液を２４０ｒｐｍで撹拌し、ＮａＯＨを用いてｐＨを１１にした。クーポンを界面活性剤溶液に１０分間懸濁させた後、脱イオン水ですすぎ、一晩乾燥させた。次にクーポンを秤量して界面活性剤溶液によって除去されたバターの重量を記録した。

結果を図１に示す。組成物を使用して洗浄した膜上の界面活性剤の残留物は、当該技術分野で使用される一般的な界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキシドの残留物に対して正規化されて示されている。

分かるように、ラウリルジメチルアミンオキシドは良好な洗浄性能を示し、膜から５０％のバター脂肪を除去したが、膜をすすいだ後も膜上に界面活性剤の高い残留物が残った。

対照的に、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩（ＡＢＳ）は、ＮＰＥおよびアミンオキシド組成物と比較して低下した洗浄性能および改善された残留物性能を示した。２−エチルヘキシル硫酸ナトリウム組成物は、非常に良好な残留物性能を示したが、不十分な洗浄性能を示した。

驚くべきことに、ラウリルジメチルアミンオキシドと２−エチルヘキシル硫酸ナトリウムとの組み合わせを含む洗浄組成物は、わずかに減少したとしても、アミンオキシド単独と同等の洗浄性能を維持しながら、２−エチルヘキシル硫酸ナトリウム組成物の良好な残留物性能も維持した。

比較の純水フラックス衝撃試験（データは示さず）はまた、ラウリルジメチルアミンオキシドが、膜洗浄に使用される標準的な市場から入手可能な界面活性剤の最も高い純水フラックス衝撃を有することを示し、そして、驚くべきことに、ラウリルジメチルアミンオキシドへの２−エチルヘキシル硫酸ナトリウムのようなアルキルサルフェートの添加は、組成物の純水フラックス衝撃の悪影響を有さなかった。これは、アルキルサルフェートと組み合わせた場合でも、アミンオキシドの優れた洗浄性能が驚くほど保持されていることのさらなる実証である。

膜のすすぎに使用される水の量に関して、残留物性能の低下をさらに研究した。以下の表２は、ラウリルジメチルアミンオキシド（ＡＯ）単独および２−エチルヘキシル硫酸ナトリウム（ＡＳ）と組み合わせたラウリルジメチルアミンオキシドについて、すすぎ水の流出の表面張力によって測定される、膜上に残っている残留物の比較を示す。

表２：ラウリルジメチルアミンオキシドおよび２−エチルヘキシル硫酸ナトリウム（ＡＳ）を含む洗浄組成物を用いて洗浄した膜と比較した、ラウリルジメチルアミンオキシド（ＡＯ）を含む洗浄組成物を用いて洗浄した膜をすすぐために使用されたすすぎ水の表面張力。

分かるように、組み合わせ組成物は、ラウリルジメチルアミンオキシドのみを含む組成物よりも速い速度で除去される。

さらなる研究において、ラウリルジメチルアミンオキシドの洗浄性能は、２−エチルヘキシル硫酸ナトリウムの濃度によってほとんど影響されないことが示された。

対照的に、ラウリルジメチルアミンオキシドおよびオレイン酸スルホネートカリウム塩を含む組成物のような、試験された界面活性剤のブレンドを含む他の洗浄組成物は、アミンオキシドの洗浄性能がオレイン酸スルホネートカリウム塩の濃度に比例して減少することを示した。

したがって、ラウリルジメチルアミンオキシドと２−エチルヘキシル硫酸ナトリウムとの組み合わせを含む組成物は、膜、特に乳製品などの食品の加工に使用される膜のための洗浄組成物としての使用に驚くほど有効であることが分かった。

Claims

膜を洗浄するための洗浄組成物として使用するための組成物であって、前記組成物は、少なくとも１種のアミンオキシドおよび少なくとも１種のアルキルサルフェートを含み、前記組成物を用いて洗浄される膜上に残留する前記組成物は、５０ｍｇ／ｍ^２未満である、組成物。
前記組成物を使用して洗浄された膜上に残留する前記組成物は、２０ｍｇ／ｍ^２未満である、請求項１に記載の組成物。
前記組成物を使用して洗浄された膜上に残留する前記組成物は、１０ｍｇ／ｍ^２未満である、請求項２に記載の組成物。
前記少なくとも１種のアミンオキシドが、一般式Ｒ_１Ｒ_２Ｒ_３Ｎ^＋Ｏ^-を有し、式中、Ｒ_１は、任意に置換されたＣ_４〜Ｃ_２０アルキルから選択され、Ｒ_２およびＲ_３は独立して、任意に置換されたＣ_１〜Ｃ_５アルキルから選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の組成物。
前記少なくとも１種のアミンオキシドがラウリルジメチルアミンオキシドを含む、請求項４に記載の組成物。
前記組成物が複数種のアミンオキシドを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の組成物。
前記少なくとも１種のアルキルサルフェートが、２−エチルヘキシルサルフェートを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の組成物。
前記少なくとも１種のアルキルサルフェートが、２−エチルヘキシルサルフェートを含み、前記少なくとも１種のアミンオキシドが、ラウリルジメチルアミンオキシドを含む、請求項７に記載の組成物。
膜を洗浄する方法であって、
ａ）請求項１〜８のいずれか一項に記載の洗浄組成物を提供する工程と、
ｂ）前記組成物を膜に適用する工程と、
ｃ）前記膜をすすいで、前記膜から前記組成物の少なくとも大部分を除去する工程と、を含み、
前記膜をすすぐ前記工程の後、前記膜に含まれる前記洗浄組成物が５０ｍｇ／ｍ^２未満である、方法。
前記膜をすすぐ前記工程の後に、前記膜に含まれる前記洗浄組成物が２０ｍｇ／ｍ^２未満である、請求項９に記載の方法。
食品の加工に使用される膜を洗浄するための、請求項１〜８のいずれか一項に記載の組成物の使用。