MXPA98006896A - Formulacion limpiadora para el equipo que se emplea en la industria alimenticia, su uso y un proceso para limpiar este equipo - Google Patents

Abstract

El agente limpiador alcalino acuoso propuesto contiene como su constituyente hidróxido, solo hidróxido de potasio y otroálcali, siendo el contenido de hidróxido de potasio al menos 20%en peso, calculado como hidróxido, en relación a la cantidad total de hidróxido presente en el agente. El agente propuesto permite que la limpieza se lleve a cabo de una menera mucho más económica que con los agentes de la técnica anterior. El método de acuerdo con la invención incluye la regeneración del agente limpiador por medio de filtración a través de la membrana.

Description

FORMULACIÓN LIMPIADORA PARA EL EQUIPO QUE SE EMPLEA EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA, SU USO Y UN PROCESO PARA LIMPIAR ESTE EQUIPO Esta invención se refiere a una formulación limpiadora alcalina que contiene agua, con un contenido de lejía de potasio para equipo que se utiliza en la industria de alimentos . La invención también se refiere a un proceso para limpirr el equipo que se utiliza en la industria de alimentos con una formulación limpiadora alcalina que se regenera por filtración de membranas reciclando el filtrado o permeado . Es sabido que el equipo que emplea la industria procesadora de alimentos, por ejemplo, tanques, tuberías, plantas embotelladoras y similares pueden ser limpiadas con soluciones limpiadoras alcalinas. Estas soluciones o licores limpiadores contienen esencialmente un 2% de sosa cáustica con un contenido de potenciadores de limpieza adicionados, por ejemplo, desespumantes y emulsificadores. En principio, la lejía de potasio puede utilizarse en lugar de sosa cáustica debido a que produce el mismo resultado de limpieza. Sin embargo, la sosa cáustica se utiliza por razones de costo. Únicamente donde prevalecen temperaturas externas bajas se adiciona la lejía de potasio en cantidades pequeñas a la sosa cáustica para reducir el punto de cristalización del concentrado limpiador. No obstante, la lejía de potasio siempre constituye considerablemente menos de 20% en peso del hidróxido total. Las soluciones limpiadoras alcalinas con frecuencia contienen una adición de ácido etilendiamino tetraacético (EDTA) en la forma de su sal disódica debido a que el EDTA -como el único agente acomplejante en soluciones limpiadoras alcalinas acuosas- es capaz de disolver impurezas minerales, como sales de calcio y magnesio, por ejemplo, en la forma de escamas calcíferas, escamas de leche, escamas de cerveza y similares . En años recientes se ha aplicado de manera satisfactoria una técnica de limpieza y desinfección integrada conocida co o limpieza en el lugar (LEL) . Los sistemas de limpieza completamente automática correspondientes limpian todos los tanques de almacenamiento y tuberías automáticamente después de cada ciclo de producción. La formulación limpiadora y el proceso de limpieza de acuerdo con la invención son particularmente adecuados para uso en el proceso LEL. Es sabido que la contaminación de las aguas residuales por el consumo de soluciones limpiadoras puede reducirse y se puede mejorar la economía del proceso de limpieza regenerando las soluciones limpiadoras que se consumen en unidades de filtración por membrana. Para este fin, parte de la solución limpiadora se transfiere desde un tanque de recolección a un tanque amortiguador y se recircula por medio de una bomba" desde allí a través de un sistema de membranas en el que es sometido a filtración a contraflujo. Uno de estos procesos de regeneración se conoce de WO 95/27681 Al. El permeado que consiste en agua y sosa cáustica se regresa al tanque de recolección para la solución limpiadora. Las impurezas orgánicas se recolectan en el tanque amortiguador de la unidad de filtración por membrana y se remueven periódicamente para desecharlos como residuos. Dado que, en casos donde se utilizan soluciones limpiadoras que contienen EDTA, cualquier introducción de EDTA en las aguas residuales debe evitarse tomando en cuenta la deficiente biodegradabilidad de este compuesto y su capacidad para removilizar metales pesados en el ambiente, la solicitud de patente Israelí IS 109 249 propone la recuperación de EDTA a partir de los concentrados que se recolectan en el tanque amortiguador por precipitación acida. Sin embargo, la adición de EDTA a las soluciones limpiadoras afectan el funcionamiento de la unidad de nanofiltración que se manifiesta en el flujo reducido. Además, en el caso de limpieza de equipo para la industria lechera y en el caso de soluciones limpiadoras sin EDTA, es sabido que el concentrado puede estar libre de constituyentes alcalinos por diafiltración y posteriormente puede utilizarse como un alimento para animales o complemento para la alimentación animal. La diafiltración es necesaria para reducir el contenido de sodio del concentrado que es demasiado elevado para su uso como un alimento animal. Por desgracia, el gran volumen de aguas residuales que se acumula en el proceso de diafiltración y los costos elevados de diafiltración son desventajosos. El problema considerado por la presente invención fue proporcionar una formulación limpiadora alcalina y un proceso para limpiar equipo que se emplea en la industria alimenticia del tipo mencionado al principio que puede permitir que la limpieza se lleve a cabo de una manera mucho más económica que en la técnica anterior. En el caso de la formulación limpiadora alcalina que contiene agua, la solución a este problema se proporciona mediante la invención que se caracteriza porque la formulación limpiadora contiene solo lejía de potasio o una mezcla de lejía de potasio y otro álcali, más específicamente, sosa cáustica, con un contenido de al menos 20% en peso de lejía de potasio, expresada como hidróxido y con base en la cantidad total del hidróxido presente en la formulación limpiadora, como su componente hidróxido. En el caso del proceso de limpieza de acuerdo con la invención, la solución al problema antes mencionado como se ofrece mediante la invención se caracteriza porque se lleva a cabo con una solución limpiadora de la cual el componente hidróxido consiste únicamente en lejía de potasio o de una mezcla de lejía de potasio y otro álcali, más específicamente sosa cáustica, con un contenido de al menos 20% en peso de lejía de potasio, expresada como hidróxido y, con base en la cantidad total del hidróxido presente en la solución limpiadora. Se ha encontrado de manera sorprendente que la sustitución parcial o completa de hidróxido de sodio por hidróxido de potasio aumenta el funcionamiento de la unidad de membrana en al menos 10 a 50%. El funcionamiento en este caso es con base en el flujo del permeado. Los costos de inversión y el consumo de energía de la unidad de filtración por membrana pueden de esta manera ser reducidos. Son posibles concentraciones superiores de carga de impurezas removidas de manera que el volumen de la carga de impurezas se reduce y el rendimiento de la solución regenerada se incrementa . Se descubrió otra ventaja. Contrario a la técnica anterior donde el concentrado obtenido es una masa que es muy sólida a temperatura ambiente y que origina problemas durante la descarga del tanque amortiguador y durante el procesamiento posterior, el concentrado obtenido donde se utiliza la formulación limpiadora de acuerdo con la invención, y en la aplicación práctica del proceso de acuerdo con la invención, es una masa que contiene las impurezas que son liquidas a temperatura ambiente y aún a una temperatura de 0°C. Por una parte, esto simplifica la logística de los desechos; por otra parte, puede obtenerse una mayor concentración proporcionando un contenido de nutrientes superior donde el concentrado se utiliza como un alimento para animales y para un contenido de energía superior cuando se utiliza como combustible. Las desventajas antes mencionadas fueron logradas con un mínimo de solo 20% en peso de lejía de potasio, expresada como hidróxido, y con base en la cantidad total del hidróxido presente en la formulación limpiadora. La desventaja del costo elevado de utilizar lejía de potasio en lugar de sosa cáustica es insignificante debido a que la lejía de potasio se regenera en gran medida. La nanofiltración de las soluciones limpiadoras que contienen EDTA, el funcionamiento de la unidad de filtración por membrana, de la misma manera se incrementa por sustitución de las sales de sodio por las sales de potasio. Las desventajas que surgen durante la filtración a través del uso de EDTA pueden de esta manera ser compensadas o a?p sobrecompensadas utilizando simplemente lejía de potasio y EDTA en la forma de ácido libre o su sal de potasio. LLa sal disódica de EDTA también puede ser utilizada siempre y cuando no incremente el contenido de iones sodio de la formulación más allá de ciertos limites. Si todos los iones de metales alcalinos se consideran como hidróxido de metal alcalino, el contenido de la lejía de potasio de la formulación limpiadora, con base en la cantidad total de hidróxido presente en la misma, no debe ser inferior a 20% en peso. Generalmente hablando, el funcionamiento de la unidad de filtración aumenta con la relación de iones potasio a sodio en la formulación limpiadora, es decir, las soluciones limpiadoras sin sodio producen las velocidades de flujo más elevadas en l/m2h. La formulación limpiadora de preferencia contiene una mezcla de lejía de potasio y otro álcali, de preferencia sosa cáustica, con un contenido de al menos 50% en peso de lejía de potasio expresada como hidróxido, y con base en la cantidad total de hidróxido presente en la formulación limpiadora. La ventaja de la formulación limpiadora libre de EDTA que contiene al menos 50% en peso de lejía de potasio radica en la posibilidad de utilizar directamente las impurezas filtradas sin ningún tratamiento posterior como alimento animal, por ejemplo, como alimento para cerdos debido a su elevado contenido de sales de potasio que puede ser tolerada con mayor facilidad que un contenido de sal de sodio elevado.

En una modalidad particularmente preferida, la formulación limpiadora sin EDTA contiene lejía de potasio solo como su componente hidróxido. En virtud de su contenido de iones potasio, el concentrado de la filtración por membrana obtenido en este caso es un valioso complemento alimenticio para animales, particularmente para alimentación de cerdos . Cuando las impurezas removidas se van a utilizar como un alimento animal, también es ventajoso que la formulación limpiadora contenga aditivos que sean todos adecuados como complementos para la alimentación animal. Los potenciadores especiales para la limpieza fisiológicamente seguros del tipo en cuestión, los cuales no se utilizan en las formulaciones limpiadoras conocidas, incluye, en particular fosfatos, gluconatos y/o desespumantes y emulsificadores de calidad alimenticia aprobados. En otra modalidad ventajosa, la formulación limpiadora contiene aditivos presentes en la forma de sales de potasio además de los componentes hidróxido. Por una parte el funcionamiento de la unidad de filtración de membrana puede además incrementarse en este caso. Un flujo de permeado de, por ejemplo, 501/m2h en el caso de una formulación limpiadora convencional a base de sosa cáustica puede incrementarse a 70 l/m2h sustituyendo la sosa cáustica con lejía de potasio. Si la formulación limpiadora además contiene tripolifosfato de potasio para mejora la limpieza, el flujo del permeado además aumenta a 74 l/m2h. Otra ventaja de estos aditivos presentes en la forma de sales de potasio es su adecuabilidad particular como complemento para la alimentación animal. Como antes se menciono, la formulación limpiadora de acuerdo con la invención puede utilizarse con ventaja para equipo de procesamiento de alimentos que tengan una unidad de regeneración para soluciones limpiadoras consumidas. La formulación limpiadora es particularmente preferida para limpiar el equipo de la industria lechera debido a que el concentrado obtenido puede ser utilizado sin ningún otro tratamiento posterior como alimento de animales. En general, no han necesidad de diafiltración u otro tratamiento adicional. Y simplemente no han necesidad de eliminación de residuos costosa de las impurezas separadas, estas "impurezas" realmente constituyen una nueva materia útil. Sin embargo, si el elevado contenido de sales se debe reducir por diafiltración, el proceso de filtración puede llevarse a cabo con mucha más rapidez y por tanto en forma económica en el caso de la formulación limpiadora y el proceso de limpieza de acuerdo con la invención. Los concentrados que se obtienen en la nanofiltración de las soluciones limpiadoras que contienen EDTA pueden ser sometidas a acidificación por pasos para recuperar el EDTA.

Si el concentrado es no específicamente acidificado (como se describe en la solicitud de la Patente Israelí IS 109 249) , casi toda la impureza presente en el concentrado se precipita además del EDTA. Cuando el EDTA precipitado y filtrado se redisuelve con una lejía, las impurezas también se re disuelven. Si la solución resultante se adiciona a la solución limpiada por nanofiltración, se restablece casi el grado de impurezas que se encuentran antes de la nanofiltración. Mediante la acidificación en pasos (precipitación fraccionada) , la mayor parte de las impurezas pueden ser precipitadas antes del punto de precipitación del EDTA. Las impurezas precipitadas pueden entonces ser eliminadas por filtración simple. Si el valor del pH de la solución filtrada se reduce más, el EDTA precipita con un contenido mucho menor de impurezas residuales. El EDTA filtrado puede ser reconvertido en una forma soluble con álcali y adicionado, por ejemplo, al permeado de la nanofiltración. Dado que el EDTA permanece hasta cierto grado en los lodos precipitados y en la solución de la cual fueron precipitados, de 80 a 90% de EDTA originalmente utilizado puede ser reciclado por este método. Sin embargo, las impurezas filtradas ya no pueden ser utilizadas como un alimento animal tomando en cuenta su contenido de EDTA residual .

Las membranas para nanofiltración resistentes a los álcalis con un valor D de 100 a 2000 daltons de preferencia se utilizan en el proceso de acuerdo con la invención para regenerar la solución limpiadora. Las membranas como estas son permeables a las moléculas con un peso molecular hasta el valor D mencionado, pero retiene las moléculas con un peso molecular superior. En una modalidad particular, la filtración por membrana se lleva a cabo sobre el principio de contraflujo con una diferencia de presión a través de la membrana de 8 a 25 bar.

En otra modalidad preferida del proceso de acuerdo con la invención, una solución limpiadora que contiene solo aditivos adecuados como complementos para alimentación animal además de los componentes hidróxido se utiliza para limpiar el equipo de la industria lechera y el concentrado de la filtración por membrana obtenido se utiliza como alimento para animales o complemento de la alimentación animal . Un concentrado con un contenido de potasio particularmente elevado es mucho más adecuado para uso como un alimento para animales, por ejemplo, como un alimento para cerdos, que los concentrados con elevado contenido de sodio. En otra modalidad, por tanto, los componentes hidróxido de la solución limpiadora consisten solo en lejía de potasio.

El proceso de limpieza conocido se describe primero en lo siguiente haciendo referencia al dibujo anexo que es un diagrama de flujo simplificado de un sistema limpiador LEL seguido por una unidad de regeneración para la solución limpiadora. La descripción del proceso conocido es seguida por algunos ejemplos que demuestran la superioridad del proceso y formulación limpiadora de acuerdo con la invención comparados con la técnica anterior. Desde un tanque de recolección 1 para la solución limpiadora, con un volumen de 5 a 30 m3, la solución que contiene aproximadamente 2% en peso de sosa cáustica de la técnica anterior y 2% en peso de lejía de potasio de acuerdo con la invención y que se calienta a 60-70°C, es alimentada al equipo (tanques, tubería, etc. definidos por el número de referencia 2 en la Figura) que se va a limpiar. La solución limpiadora se recircula. Las impurezas que gradualmente se recolectan en la solución limpiadora son removidas en la sección de regeneración que se muestra a la derecha de la Figura 1. Para este fin, parte de la solución limpiadora es transferida al tanque amortiguador 4 a través de un tubo 3. Esta parte de la solución limpiadora es recirculada a través de un módulo de membranas 6 por medio de una bomba de presión 5. Las impurezas que se colectan y sedimentan en el tanque amortiguador 4 son periódicamente removidas a través de un tubo 7. El permeado que sale del módulo de membrana regresa al tanque de recolección 1 a través del tubo de retorno 8.

Ejemplo 1 (ejemplo comparativo) Se utiliza una solución artificialmente impurificada correspondiente a las condiciones prácticas con una temperatura de 60 a 65°C. La solución se hace pasar a través de un módulo de un solo tubo con un área de membrana de 0.042 m2 y una membrana para nanofiltración MPT 34 (un producto de Membrane Products) durante 75 a 120 minutos con un gasto de 1000 1/h (presión de entrada 18 bar, presión de salida 14 bar) . El lado del permeado de la membrana estuvo a la presión atmosférica. En el caso de una solución limpiadora que contiene solo 2% de sosa cáustica, el flujo del permeado fue de 501/h x m2. Cuando se utilizó una solución limpiadora que contenía solo 2% de lejía de potasio, el flujo del permeado se incremento a 70 1/h m2. Cuando se adicionó 0.1% en peso de ácido glucónico a la solución limpiadora que contenía la lejía de potasio se observó un flujo del permeado de 65 1/h m2. Cuando se adicionó 0.25% en peso de tripolifosfato de sodio a la solución limpiadora que contenía la lejía de potasio se observó un flujo de permeado de 73 a 75 1/h. m2.

Esto resultados manifiestan la clara superioridad de la formulación limpiadora y el proceso de limpieza de acuerdo con la invención sobre la técnica anterior debido a que se logro un funcionamiento muy superior. Una ventaja adicional se encuentra en el bajo contenido de sodio del concentrado obtenido de manera que el concentrado puede ser fácilmente utilizado sin otro tratamiento posterior como un alimento para animales. En particular, no hay necesidad de diafiltración costosa que es necesaria en los procesos conocidos para reducir el contenido de sodio a los niveles tolerables.

Ej emplo 2 Se utilizó una solución artificialemente impurificada correspondiente a las condiciones prácticas con una temperatura de 60 a 65°C y un contenido de EDTA de 0.7% en peso. La solución se hizo pasar a través de un módulo de un solo tubo con un área de membrana de 0.042 m2 y una membrana para nanofiltración MPT 34 (un producto de Me brane Products) durante 180 minutos con un gasto de 1000 1/h (presión de entrada 18 bar, presión de salida 14 bar) . El lado del permeado de la membrana estuvo a la presión atmosférica. En el caso de la solución limpiadora que contenía solo 25 de sosa cáustica, el flujo de permeado fue de 50 1/h m2_ Cuando se adicionó 0.7% en peso de EDTA a la solución limpiadora que contenía sosa cáustica, se observó un flujo de permeado de solo 30 1/h m2. Cuando se utilizo una solución limpiadora con un contenido de solo 2% de lejía de potasio se incrementó el flujo del permeado a 70 1/h m2. Cuando se adiciono 0.7% en peso de EDTA a la solución limpiadora que contenía la lejía de potasio, se observó un flujo del permeado de 60 1/h m2, es decir, un 20% de mejoramiento sobre la solución limpiadora sin EDTA que contenía sosa cáustica. Estos resultados manifiestan la clara superioridad de la formulación limpiadora y el proceso de limpieza de acuerdo con la invención sobre la técnica anterior debido a que se observó un funcionamiento muy superior y no se observaron efectos adversos por la adición de EDTA como las formulaciones de limpieza y los procesos de limpieza conocidos .

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Una formulación limpiadora alcalina que contiene agua para equipo que se utiliza en la industria alimenticia, se caracteriza porque la formulación limpiadora contiene solo lejía de potasio o una mezcla de lejía de potasio y otro álcali, más específicamente sosa cáustica, con un contenido de al menos 20% en peso de lejía de potasio, expresado como hidróxido y con base en la cantidad total del hidróxido en la formulación limpiadora, como su componente hidróxido.

2. La formulación limpiadora como se reclama en la reivindicación 1 se caracteriza porque contiene una mezcla de lejía de potasio y otro álcali, de preferencia sosa cáustica con un contenido de al menos 50% en peso de lejía de potasio, expresada como hidróxido, y con base en la cantidad total del hidróxido en la formulación limpiadora.

3. La formulación limpiadora como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones anteriores- se caracteriza porque contiene solo lejía de potasio como su componente hidróxido.

4. La formulación limpiadora como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque contiene aditivos que son todos adecuados como complementos para alimentación animal.

5. La formulación limpiadora como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque contiene fosfatos, gluconatos y/o desespumantes y emulsificadores de calidad alimenticia aprobados como aditivos.

6. La formulación limpiadora como se reclama en cualquiera de ias reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque, además de los componentes hidróxido contiene aditivos presentes en la forma de sales de potasio.

7. La -formulación limpiadora como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque además de los componentes hidróxido contiene ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) .

8. La formulación limpiadora como se reclama en la reivindicación anterior, se caracteriza porque el EDTA se utiliza en la forma del ácido libre o una sal de potasio.

9. La formulación limpiadora como se reclama en la reivindicación 7, se caracteriza porque se utiliza la sal disódica de EDTA, en cuyo caso el contenido de la lejía de potasio -si todos los iones de metales alcalinos se consideran como hidróxidos- representa al menos 20% en peso, con base en la cantidad total del hidróxido presente en la formulación limpiadora.

10. El uso de la formulación limpiadora reclamada en cualquiera de las reivindicaciones anteriores para el equipo de procesamiento de alimentos provisto con una unidad de regeneración para soluciones limpiadoras agotadas.

11. El uso de la formulación limpiadora de acuerdo con la reivindicación para equipo para lácteos.

12. Un proceso para limpiar el equipo que se emplea en la industria ' alimenticia con una solución limpiadora alcalina regenerada por filtración a través de membrana, reciclando en permeado, se caracteriza porque se lleva a cabo con una solución limpiadora de la cual el componente hidróxido consiste únicamente en lejía de potasio o en una mezcla de lejía de potasio y otro álcali, más específicamente sosa cáustica, con un contenido de al menos 20% en peso de lejía de potasio, expresada como hidróxido, y con base en la cantidad total del hidróxido presente en la solución limpiadora.

13. El proceso como se reclama en la reivindicación 9 se caracteriza porque las membranas para nanofiltración resistentes a los álcalis con un valor D de 100 a 2000 daltons se utilizan para regenerar la solución limpiadora.

14. El proceso como se reclama en la reivindicación 9 o 10 se caracteriza porque la filtración por membrana se lleva a cabo sobre el principio de contra corriente con una diferencia de presión de transmembrana de 8 a 25 bar.

15. El proceso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11 se caracteriza porque una solnción limpiadora que contiene solo aditivos adecuados como complementos para la alimentación animal además de los componentes hidróxido se utiliza para limpiar equipo para lácteos y el concentrado de la filtración por membrana obtenido se utiliza como un alimento para animales o complemento para la alimentación animal.

16. El proceso como se reclama en la reivindicación anterior se caracteriza porque los componentes hidróxido de la solución limpiadora consisten únicamente en lejía de potasio.

17. El proceso como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16 se caracteriza porque el EDTA en los concentrados obtenidos en la nanofiltración de las soluciones limpiadoras que contienen EDTA se recupera por precipitación fraccionada y filtración de la mayor parte de las impurezas antes de la precipitación del EDTA y, después de la disolución con hidróxido alcalino, se envía al permeado de la nanofiltración.