ES2313096T3 - Agente limpiador, desinfectante e indicador. - Google Patents
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Abstract
Agente limpiador, desinfectante e indicador en forma líquida que contiene un permanganato hidrosoluble para, en especial, el mezclado con un agente que asegura un ambiente alcalino con un pH de al menos 11, caracterizado porque además del permanganato hidrosoluble contiene * un agente oxidante adicional cuyo potencial de oxidación es superior al de manganeso VII a manganeso VI, * sustancias tamponadoras de pH, preferentemente carbonatos alcalinos primarios y/o secundarios tales como carbonato sódico y/o hidrogenocarbonato sódico, así como * polifosfatos estables a la oxidación.
Description
Agente limpiador, desinfectante e indicador.
La invención se refiere a un agente limpiador,
desinfectante e indicador según el preámbulo de la reivindicación
1, a un procedimiento para la limpieza, desinfección y comprobación
de la limpieza de instalaciones o partes de instalaciones
profesionales e industriales según las reivindicaciones 9 y 11, así
como al uso de una solución de un agente limpiador, desinfectante e
indicador de acuerdo con la invención según la reivindicación
16.
En el documento AT 408.987 se divulga un agente
limpiador y desinfectante que contiene un permanganato hidrosoluble,
en particular permanganato de potasio (KMnO_{4}), así como un
agente oxidante adicional cuyo potencial es superior al de
manganeso VII a manganeso VI, preferentemente superior al de
HO_{2}^{-} a OH^{-}. Según se expone en este documento, en el
caso del permanganato de potasio se trata de un agente oxidante
fuerte cuyo efecto germicida se conoce desde hace mucho tiempo. En
un ambiente fuertemente alcalino, éste se basa sobre todo en la
reducción del manganeso heptavalente al estado de oxidación +6. Sin
embargo, su uso en agentes limpiadores y desinfectantes es
problemático por diferentes motivos. Así, por ejemplo, debido a su
fuerte efecto oxidante, el permanganato de potasio resulta poco
compatible con otros ingredientes necesarios de un limpiador.
Además, al ser tan elevado el potencial de oxidación del
permanganato de potasio, el agua actúa de agente reductor, de
manera que surgen problemas de estabilidad del limpiador en solución
acuosa.
En el documento AT 408.987 se propone, por lo
tanto, añadir al permanganato un agente oxidante cuyo potencial de
oxidación supere al del permanganato. Son agentes oxidantes
adecuados de este tipo, por ejemplo, los peroxodisulfatos,
preferentemente el peroxodisulfato de sodio. La cooperación del
permanganato con el peroxodisulfato de sodio inicia reacciones
radicalarias, después de las cuales se produce una oxidación eficaz
de sustancias orgánicas en condiciones altamente alcalinas que se
alcanzan con la adición de hidróxidos alcalinos. El agente limpiador
y desinfectante propuesto en el documento AT 408.987 puede
realizarse, en especial, en forma de polvo, lo que conlleva
ventajas respecto al almacenamiento y transporte.
En el documento AT 408.987 se describe asimismo
un cambio de color durante el uso del agente limpiador y
desinfectante descrito en el documento AT 408.987. Como se
explicará con más detalle más adelante, la dominancia de una
especie de manganeso hexavalente que se desarrolla a medida que
progresa la limpieza conduce a una coloración verde del agente
limpiador y desinfectante en contraste con la coloración violeta
inicial provocada por el manganeso VII. Una coloración amarilla del
agente limpiador y desinfectante muestra, por el contrario, la
presencia de complejos de manganeso II y, por lo tanto, el consumo
casi completo de los agentes oxidantes contenidos por parte de
fuertes contaminantes orgánicos.
En la práctica sin embargo, resulta ventajoso
para determinadas finalidades de uso disponer de un agente limpiador
y desinfectante en forma líquida. Si bien el agente limpiador y
desinfectante según el documento AT 408.987 también se puede
fabricar y suministrar en forma líquida, surgen posibilidades de
optimización relacionadas, en particular, con la estabilidad al
almacenamiento. Con frecuencia también resulta innecesaria la
adición de un agente que asegura un ambiente alcalino, pues
normalmente, en particular en el caso del cliente industrial,
abundan los hidróxidos alcalinos, carbonatos alcalinos, fosfatos
alcalinos, silicatos alcalinos o hidróxidos alcalinotérreos. Así,
por ejemplo, los hidróxidos alcalinos, en especial el hidróxido
sódico, se usan a menudo para la limpieza de instalaciones o partes
de instalaciones profesionales e industriales.
Además, el agente limpiador y desinfectante
según el documento AT 408.987 desaprovecha el cambio de color
mencionado como indicador del progreso de la limpieza. Por ejemplo,
existen casos de aplicación en los que la limpieza de una
instalación se realiza mediante procedimientos convencionales pero
en los que sería interesante comprobar posteriormente la limpieza.
Para ello se podría aprovechar el cambio de color mencionado,
pudiéndose optimizar, por ejemplo, un agente limpiador y
desinfectante según el documento AT 408.987 específicamente para el
uso como agente para la comprobación de la limpieza de una
instalación. Así, por ejemplo, sería deseable añadir una solución
indicadora para la comprobación del progreso de la limpieza durante
la circulación de un agente limpiador altamente alcalino que se usa
habitualmente pero que debe carecer de aditivos orgánicos, como,
por ejemplo, agentes tensioactivos, y registrar el progreso de la
limpieza a ser posible también cuantitativamente.
El objetivo de la invención es, por lo tanto,
realizar un agente limpiador, desinfectante e indicador que sea
especialmente adecuado también para el uso como agente indicador
para registrar el progreso de la limpieza. Este agente debe estar
presente asimismo en forma líquida y ser estable al
almacenamiento.
Estos objetivos se alcanzan mediante las partes
caracterizadoras de la reivindicación 1.
La reivindicación 1 prevé un agente limpiador,
desinfectante e indicador en forma líquida que contiene un
permanganato hidrosoluble para, en especial, el mezclado con un
agente que asegura un ambiente alcalino con un pH de al menos 11,
que se caracteriza porque además del permanganato hidrosoluble
contiene un agente oxidante adicional cuyo potencial de oxidación
es superior al de manganeso VII a manganeso VI, sustancias
tamponadoras de pH, preferentemente carbonatos alcalinos primarios
y/o secundarios, así como polifosfatos estables a la oxidación. Con
la ayuda de esta formulación es posible proporcionar un agente en
forma líquida estable al almacenamiento, que en el caso de
aplicación correspondiente únicamente se ha de mezclar con un agente
que asegura un ambiente alcalino, tal como hidróxidos alcalinos o
carbonatos alcalinos. Como carbonatos alcalinos primarios y/o
secundarios se consideran en especial carbonato sódico y/o
hidrogenocarbonato sódico, y los polifosfatos estables a la
oxidación constituyen estabilizadores de la dureza (complejantes)
resistentes a peroxodisulfatos.
Según la reivindicación 2, el potencial de
oxidación del agente oxidante adicional es preferentemente superior
al de HO_{2}^{-} a OH^{-}. Según la reivindicación 3, el
agente oxidante adicional es un persulfato, preferentemente un
peroxodisulfato, y según la reivindicación 4, peroxodisulfato de
sodio. Según la reivindicación 5, en el caso del permanganato se
trata preferentemente de permanganato de potasio.
Como polifosfatos estables a la oxidación se
consideran diferentes compuestos, si bien han resultado
especialmente ventajosos, según la reivindicación 6, el
tripolifosfato de sodio y, según la reivindicación 7, el
hexametafosfato de sodio, pudiéndose usar también una mezcla de
estos dos polifosfatos.
Según la reivindicación 8 se propone la
siguiente composición cuantitativa para el agente limpiador,
desinfectante e indicador de acuerdo con la invención:
- \bullet
- 3 a 5% de peroxodisulfato de sodio, preferentemente 4%
- \bullet
- 0,06% a 0,08% de permanganato de potasio, preferentemente 0,07%
- \bullet
- 5 a 7% de tripolifosfato de sodio, preferentemente 6%
- \bullet
- 9 a 11% de hexametafosfato de sodio, preferentemente 10%
- \bullet
- 2,0 a 3,0%, preferentemente 2,6%, de una mezcla de carbonato sódico e hidrogenocarbonato sódico, preferentemente en una relación de 3:1.
\vskip1.000000\baselineskip
Los datos cuantitativos se refieren a una
solución acuosa, preferentemente en agua destilada. La
reivindicación 9 propone un procedimiento para la limpieza,
desinfección y comprobación de la limpieza de instalaciones o
partes de instalaciones profesionales e industriales en el que en un
primer paso se mezcla en solución acuosa el agente limpiador,
desinfectante e indicador de acuerdo con la invención, que contiene
un permanganato hidrosoluble, un agente oxidante adicional cuyo
potencial de oxidación es superior al de manganeso VII a manganeso
VI, sustancias tamponadoras de pH, tales como carbonatos alcalinos
primarios y/o secundarios, así como polifosfatos estables a la
oxidación, con un agente que asegura un ambiente alcalino con un pH
de al menos 11, preferentemente al menos 12, en un segundo paso se
hace circular la solución así obtenida a través de las instalaciones
o partes de instalaciones que se han de limpiar y/o desinfectar y
el progreso de la limpieza se controla por determinación de la
intensidad de la luz emitida por la solución en el intervalo
espectral violeta. Este procedimiento puede denominarse
procedimiento de limpieza "por lotes", en el que se dispone una
cantidad determinada del agente limpiador, desinfectante e
indicador de acuerdo con la invención que se hace circular a través
de las instalaciones y/o partes de instalaciones que se han de
limpiar. Como se explicará con más detalle más adelante, la
intensidad de la luz emitida por la solución limpiadora,
desinfectante e indicadora en el intervalo espectral violeta
primero disminuirá en las instalaciones inicialmente sucias,
indicando una intensidad constante de la coloración violeta de la
solución limpiadora, desinfectante e indicadora que la instalación
está prácticamente limpia. Como se explicará igualmente con más
detalle más adelante, a medida que avanza el proceso de limpieza,
aumentará la intensidad de la luz emitida por la solución
limpiadora, desinfectante e indicadora en los intervalos espectrales
verde y amarillo. Según la reivindicación 10 se prevé, por lo
tanto, que el progreso de la limpieza se controle adicionalmente
por determinación de la intensidad de la luz emitida por la solución
en los intervalos espectrales verde y amarillo.
Una vez finalizado el procedimiento de limpieza,
obviamente se aclara con agua para no perjudicar el uso posterior
de la instalación limpia.
En el caso de instalaciones más sucias, la
intensidad de la luz emitida por la solución limpiadora,
desinfectante e indicadora en el intervalo espectral violeta puede
disminuir tanto, que todavía no se puede hablar de una instalación
limpia. En este caso, por una parte se aprecia claramente que al
principio lo más importante es la función limpiadora y
desinfectante del agente de acuerdo con la invención. Por otra
parte, se recomienda en estos casos realizar una dosificación
continua del agente limpiador, desinfectante e indicador de acuerdo
con la invención hasta alcanzar una coloración violeta esencialmente
constante. La reivindicación 11 prevé, por lo tanto, un
procedimiento para la limpieza, desinfección y comprobación de la
limpieza de instalaciones o partes de instalaciones profesionales e
industriales en el que una solución acuosa con un pH de al menos
11, preferentemente al menos 12, se hace circular a través de las
instalaciones o partes de instalaciones que se han de limpiar y/o
desinfectar y, durante la circulación, se mezcla con un agente
limpiador, desinfectante e indicador líquido que contiene un
permanganato hidrosoluble, un agente oxidante adicional cuyo
potencial de oxidación es superior al de manganeso VII a manganeso
VI, sustancias tamponadoras de pH, preferentemente carbonatos
alcalinos primarios y/o secundarios, así como polifosfatos estables
a la oxidación, y el progreso de la limpieza se controla por
determinación de la intensidad de la luz emitida por el agente
limpiador, desinfectante e indicador añadido en el intervalo
espectral violeta. Así, dependiendo del grado de suciedad de la
instalación, se puede elegir la duración de la dosificación del
agente limpiador, desinfectante e indicador de acuerdo con la
invención hasta que se ajuste una coloración constante, en el caso
ideal violeta. También en este caso el progreso de la limpieza
puede controlarse adicionalmente, según la reivindicación 12, por
determinación de la intensidad de la luz emitida por el agente
limpiador, desinfectante e indicador añadido en el intervalo
espectral verde y/o amarillo.
De nuevo, una vez finalizado el procedimiento de
limpieza, obviamente se aclara con agua para no perjudicar el uso
posterior de la instalación limpia.
Según la reivindicación 13 se propone para los
procedimientos de acuerdo con la invención según las
reivindicaciones 9 y 11 la siguiente composición cuantitativa para
el agente limpiador, desinfectante e indicador de acuerdo con la
invención:
- \bullet
- 3 a 5% de peroxodisulfato de sodio, preferentemente 4%
- \bullet
- 0,06% a 0,08% de permanganato de potasio, preferentemente 0,07%
- \bullet
- 5 a 7% de tripolifosfato de sodio, preferentemente 6%
- \bullet
- 9 a 11% de hexametafosfato de sodio, preferentemente 10%
- \bullet
- 2,0 a 3,0%, preferentemente 2,6%, de una mezcla de carbonato sódico e hidrogenocarbonato sódico, preferentemente en una relación de 3:1
\vskip1.000000\baselineskip
Los datos cuantitativos se refieren de nuevo a
una solución acuosa, preferentemente en agua destilada. La
determinación de la intensidad de la luz emitida por el agente
limpiador, desinfectante e indicador añadido en el intervalo
espectral violeta puede realizarse de diferentes maneras. Así, la
determinación puede basarse en una observación puramente visual de
la coloración. Según la reivindicación 14 se prevé, por el
contrario, realizar la determinación de la intensidad de luz de
forma automatizada. Ésta puede realizarse, por ejemplo, con la
ayuda de espectrofotómetros o fotómetros de filtros o de otros
detectores adecuados específicos de una longitud de onda de luz que
miden la intensidad de la luz emitida a determinadas longitudes de
onda. Con la ayuda de los algoritmos de evaluación correspondientes
puede determinarse, a partir de los datos así medidos, la limpieza
de la instalación y efectuarse ajustes posteriores del proceso de
limpieza, por ejemplo la dosificación del agente limpiador,
desinfectante e indicador de acuerdo con la invención. La
determinación cuantitativa del grado de limpieza también es
ventajoso para los sistemas de seguridad cualitativa puesto que el
momento y el grado de limpieza medido de la instalación pueden
anotarse en protocolos correspondientes y, por lo tanto,
demostrarse.
No obstante, para una evaluación exhaustiva del
proceso también puede resultar interesante calcular la carga de
suciedad evacuada. Esto puede realizarse en particular cuando las
intensidades de la luz emitida en los intervalos espectrales
violeta, verde y amarillo se registran de forma automatizada, puesto
que, según la reivindicación 15, la carga de suciedad evacuada se
puede hallar a partir del cambio de intensidad de la luz emitida,
así como a partir de la cantidad de agente limpiador, desinfectante
e indicador añadido.
Como ya se ha mencionado, la función limpiadora
y desinfectante del agente de acuerdo con la invención prácticamente
no se puede separar de su función indicadora, pues siempre que se
pretenda usarlo como indicador aparecerá también un efecto
limpiador y desinfectante. Sin embargo, en las instalaciones en las
que ya se ha alcanzado un alto grado de limpieza mediante
procedimientos de limpieza previos, realmente puede ser más
importante la función indicadora ya que el uso del agente de
acuerdo con la invención prácticamente ya no tiene que producir una
limpieza o desinfección. A estos casos de aplicación se dirige la
reivindicación 16, que describe el uso de una solución formada por
un agente limpiador, desinfectante e indicador que contiene un
permanganato hidrosoluble, un agente oxidante adicional cuyo
potencial de oxidación es superior al de manganeso VII a manganeso
VI, sustancias tamponadoras de pH, preferentemente carbonatos
alcalinos primarios y/o secundarios, así como polifosfatos estables
a la oxidación, y un agente que asegura un ambiente alcalino con un
pH de al menos 11, preferentemente al menos 12, como solución
indicadora para determinar la limpieza de instalaciones o partes de
instalaciones profesionales e industriales por determinación de la
intensidad de la luz emitida por la solución en el intervalo
espectral violeta. Según la reivindicación 17, puede estar previsto
además, en el marco de este uso, que la determinación de la
limpieza de las instalaciones o partes de instalaciones
profesionales e industriales se realice adicionalmente con la ayuda
de una determinación de la intensidad de la luz emitida por la
solución en el intervalo espectral verde y/o amarillo.
A continuación se describen en detalle las
reacciones relevantes para la eficacia del agente limpiador,
desinfectante e indicador de acuerdo con la invención con la ayuda
de un diagrama de Pourbaix (fig. 1; para 25ºC, 1 bar presión
atmosférica y una actividad electrolítica de 1 mol/l).
En primer lugar se proporciona un agente
oxidante fuerte en la forma y concentración descritas en la
invención, tratándose preferentemente de un peroxodisulfato
alcalino. Aunque el peroxodisulfato alcalino es un agente oxidante
fuerte, sólo reacciona lentamente con los compuestos orgánicos a
temperatura ambiente y en ausencia de los catalizadores
correspondientes. La oxidación eficaz y completa de las sustancias
orgánicas la inicia más bien el permanganato de potasio. El carbono
orgánico se oxida a oxalato. Para acelerar la cinética de reacción
entre el permanganato de potasio y las sustancias orgánicas se
añaden hidróxidos alcalinos, preferentemente NaOH, y/o carbonatos
alcalinos para garantizar de este modo un ambiente alcalino.
Para la aplicación de la invención, el agente
limpiador, desinfectante e indicador se mezcla primero con un
agente que asegura un ambiente alcalino con un pH de al menos 11 y
después se añade agua en una dosificación adecuada. Como agentes
que aseguran el ambiente alcalino exigido son adecuados de forma
convencional hidróxidos alcalinos, carbonatos alcalinos, fosfatos
alcalinos, silicatos alcalinos o hidróxidos alcalinotérreos. Los
estabilizadores de la dureza previstos de acuerdo con la invención
impiden la precipitación de carbonatos e hidróxidos alcalinotérreos
a causa de la alcalinidad creciente de la solución, lo que es
decisivo especialmente cuando el agua es muy dura. Obviamente, el
agua usada debería carecer de sustancias orgánicas o contener sólo
cantidades muy pequeñas de ellas, pues esto afectaría a la función
indicadora del agente limpiador, desinfectante e indicador de
acuerdo con la invención.
Cuando el agente limpiador, desinfectante e
indicador de acuerdo con la invención se mezcla con agua, se produce
primero la oxidación de los iones hidróxido, por una parte por el
peroxodisulfato (Ec. 1) y por otra también por el permanganato (Ec.
2), en la que el manganeso heptavalente se reduce a manganeso con un
número de oxidación +6. Además se produce la liberación de
oxígeno.
- Ec. 1
- 3 \ OH^{-} + S_{2}O_{8}{}^{2-} = HO_{2}{}^{-} + 2 \ SO_{4}{}^{2-} + H_{2}O
- Ec. 2
- 4 \ OH^{-} + 4 \ MnO_{4}{}^{-} = O_{2} \uparrow + 4 \ MnO_{4}{}^{2-} + 2 \ H_{2}O
El ión peróxido de hidrógeno generado en la
oxidación de los iones hidróxido por el peroxodisulfato puede
provocar, sin embargo, una reoxidación de Mn(VI) a
Mn(VII) (Ec. 3):
- Ec. 3
- HO_{2}{}^{-} + 2 \ MnO_{4}{}^{2-} + H_{2}O = 3 \ OH^{-} + 2 \ MnO_{4}{}^{-}
Si la velocidad de descomposición del
peroxodisulfato no puede guardar el paso con la del permanganato,
por ejemplo porque la descomposición del permanganato se ve
favorecida por una concentración elevada y/o una buena oxidabilidad
de la sustancia orgánica, se formará más Mn(VI). La
dominancia de la especie de manganeso hexavalente produce una
coloración verde de la solución, en contraste con la coloración
inicial violeta que es causada por el manganeso VII. La oxidación
de los compuestos orgánicos (designados en este caso con
"CH_{2}O", que indica en general carbono en el estado de
oxidación 0 y en especial un carbohidrato) a oxalato por
Mn(VII) y la descomposición concomitante del permanganato se
produce con rapidez puesto que el elevado pH ejerce un efecto
anionizante sobre numerosas sustancias orgánicas, lo que facilita el
ataque de los agentes oxidantes aniónicos. La oxidación de
sustancias orgánicas por Mn(VII) implica también el
MnO_{4}^{3-}, en el que el manganeso está presente con el
número de oxidación +5 (Ec. 4) pero se vuelve a oxidar a manganeso
hexavalente por permanganato (Ec. 5).
- Ec. 4:
- 2 \ (CH_{2}O) + 3 \ MnO_{4}{}^{-} + 2 \ H_{2}O = C_{2}O_{4}{}^{2-} + 3 \ MnO_{4}{}^{3-} + 8 \ H^{+}
- Ec. 5:
- MnO_{4}{}^{3-} + MnO_{4}{}^{-} = 2 \ MnO_{4}{}^{2-}
Sin embargo, el ataque del permanganato a las
sustancias orgánicas según la Ec. 4 no condiciona la alta eficacia
del agente limpiador, desinfectante e indicador de acuerdo con la
invención. La oxidación rápida y eficaz de las sustancias orgánicas
es causada más bien por las reacciones radicalarias que se inician
en este momento. El punto de partida es un radical SO_{4}^{-},
que proviene del peroxodisulfato. Este radical puede generarse en
primer lugar por disociación homolítica del peroxodisulfato (Ec. 6)
o por su reacción con compuestos orgánicos (Ec. 7):
- Ec. 6:
- S_{2}O_{8}{}^{2-} = 2 \ SO_{4}{}^{-}
- Ec. 7:
- 2 \ S_{2}O_{8}{}^{2-} + 2(CH_{2}O) + 2 \ H_{2}O = 2 \ SO_{4}{}^{2-} + 2 \ SO_{4}{}^{-} + (C^{+1}-R) + 4 \ H^{+}
En la ecuación 7, (C^{+1}-R)
designa un radical con carbono en el estado de oxidación +1, por
ejemplo formalmente (H_{2}C_{2}O_{3})^{2-}, que
presenta un enlace doble entre los átomos de carbono. Los compuestos
en negrita designan radicales o iones radicales.
Sin embargo, como muestran los resultados del
ensayo, el SO_{4}^{-} parece generarse en primer lugar por la
cooperación con los compuestos de manganeso presentes. Puede
suponerse que los compuestos de manganeso VI o de manganeso V
ejercen un efecto formador de radicales sobre el peroxodisulfato
según las reacciones 8 y 9:
- Ec. 8:
- MnO_{4}{}^{2-} + C_{2}O_{4}{}^{2-} + 2 \ H_{2}O = MnO_{4}{}^{3-} + 2 \ CO_{3}{}^{2-} + 4 \ H^{+}
- Ec. 9:
- MnO_{4}{}^{3-} + S_{2}O_{8}{}^{2-} = MnO_{4}{}^{2-} + SO_{4}{}^{2-} + SO_{4}{}^{-}
Ahora se inicia una cascada de reacciones
radicalarias, de las cuales sólo se pueden citar a continuación las
más importantes. Así, por ejemplo, el radical SO_{4}^{-} induce
la formación de radicales OH- (Ec. 10). Es conocido que este
radical se encuentra entre los compuestos más reactivos y oxida
sustancias orgánicas (Ec. 11), pudiéndose generar en lo sucesivo de
nuevo radicales SO_{4}^{-}_{-}(Ec. 12):
- Ec. 10:
- SO_{4}{}^{-} + H_{2}O = HSO_{4}{}^{-} + OH\cdot
- Ec. 11:
- 2 \ OH\cdot + \ 2 \ (CH_{2}O) + H_{2}O = 2 \ OH^{-} + (C^{+1}-R) + 4 \ H^{+}
- Ec. 12:
- (C^{+1}-R) + 4 \ S_{2}O_{8}^{2-} + H_{2}O = 4 \ SO_{4}{}^{2-} + 4 \ SO_{4}{}^{-} + C_{2}O_{4}{}^{2-} + 4 \ H^{+}
El radical hidróxido, sin embargo, también puede
reaccionar con oxalato (Ec. 13) después de su formación según la
Ec. 10, volviéndose a generar a continuación el radical sulfato a
partir de peroxodisulfato (Ec. 14):
- Ec. 13:
- OH\cdot + \ C_{2}O_{4}{}^{2-} = OH^{-} + C_{2}O_{4}^{-}
- Ec. 14:
- C_{2}O_{4}{}^{-} + S_{2}O_{8}{}^{2-} + 2 \ H_{2}O = 2 \ CO_{3}{}^{2-} + SO_{4}{}^{2-} + SO_{4}{}^{-} + 4 \ H^{+}
Otra ruta de reacción para la oxidación de
compuestos orgánicos implica el radical sulfato mismo. El radical
sulfato oxida los compuestos orgánicos (Ec. 15) y puede volver a ser
suministrado finalmente por peroxodisulfato (Ec. 16):
- Ec. 15:
- 2 \ SO_{4}{}^{-} + 2 \ (CH_{2}O) + H_{2}O = 2 \ SO_{4}{}^{2-} + (C^{+1}-R) + 4 \ H^{+}
- Ec. 16:
- (C^{+1}-R) + 4 \ S_{2}O_{8}{}^{2-} + H_{2}O = 4 \ SO_{4}^{2-} + 4 \ SO_{4}^{-} + C_{2}O_{4}{}^{2-} + 4 \ H^{+}
También el radical sulfato puede reaccionar con
oxalato (Ec. 17), en cuyo caso vuelve a ser suministrado
posteriormente por una molécula de peroxodisulfato (Ec. 18):
- Ec. 17:
- SO_{4}{}^{-} + C_{2}O_{4}{}^{2-} = SO_{4}{}^{2-} + C_{2}O_{4}{}^{-}
- Ec. 18:
- C_{2}O_{4}{}^{-} + S_{2}O_{8}{}^{2-} + 2 \ H_{2}O = 2 \ CO_{3}{}^{2-} + SO_{4}{}^{2-} + SO_{4}{}^{-} + 4 \ H^{+}
Se aprecia, pues, que en el curso de las
reacciones 10 a 18 se produce una oxidación eficaz, mediada por
radicales, de los compuestos orgánicos que se inicia mediante
compuestos de manganeso de diferentes estados de oxidación y se
mantiene mediante peroxodisulfato.
Las reacciones de recombinación entre radicales
terminan finalmente las reacciones en cadena 10 a 18 (Ec. 19 a
24):
- Ec. 19:
- SO_{4}{}^{-} + SO_{4}{}^{-} = S_{2}O_{8}{}^{2-}
- Ec. 20:
- SO_{4}{}^{-} + OH\cdot = HSO_{5}{}^{-}{}\hskip0.5cm (inestable)
- Ec. 21:
- 4 \ SO_{4}{}^{-} + (C^{+1}-R) + H_{2}O = 4 \ SO_{4}{}^{2-} + C_{2}O_{4}{}^{2-} + 4 \ H^{+}
- Ec. 22:
- OH\cdot + \ OH\cdot = H_{2}O_{2}
- Ec. 23:
- 4 \ OH\cdot + (C^{+1}-R) \ + \ H_{2}O = 4 \ OH^{-} + C_{2}O_{4}{}^{2-} + \ 4 \ H^{+}
- Ec. 24:
- 3 \ (C^{+1}-R) \ + \ 3 \ H_{2}O = C_{2}O_{4}{}^{2-} + \ 4 \ (CH_{2}O) + \ 4 \ OH^{-}{}\hskip0.3cm (dismutación de, por ejemplo, (H_{2}C_{2}O_{3})^{2-})
Puesto que el manganato (VI) es
termodinámicamente inestable en agua, comienza a dominar el
manganeso II
(Ec. 25):
(Ec. 25):
- Ec. 25:
- MnO_{4}{}^{2-} + H_{2}O = O_{2} \uparrow + \ HMnO_{2}{}^{-} + OH^{-}
La coloración amarilla de la solución indica la
presencia de manganeso (II), que forma complejos con oxalato, y con
ello también la finalización prácticamente completa del proceso de
limpieza y desinfección.
Durante el curso completo de las reacciones en
cadena 10 a 25 se produce la liberación de oxígeno y peróxido de
hidrógeno (Ec. 1, 2, 16 y 25), lo que apoya adicionalmente el
proceso de limpieza y desinfección.
Como agente oxidante fuerte adicional no han de
usarse exclusivamente compuestos de peroxodisulfato. También se
consideran otros agentes oxidantes cuyo potencial de oxidación
supere al de manganeso VII a manganeso VI (línea
MnO_{4}^{-}/MnO_{4}^{--} en el diagrama de Pourbaix de la
fig. 1), preferentemente al de HO_{2}^{-} a OH^{-} (línea
HO_{2}^{-}/OH^{-} en el diagrama de Pourbaix de la fig. 1).
Respecto a la línea MnO_{4}^{-}/MnO_{4}^{--} también sería
adecuado, por ejemplo, el peryodato, que en el marco de un mecanismo
químico algo modificado se encarga de la reoxidación de manganato V
o VI a permanganato. El monopersulfato de potasio (sal triple)
puede servir de sustituto del peroxodisulfato. El uso de
peroxodifosfato y ozono es imaginable teóricamente pero poco
realizable técnicamente. El peroxodifosfato actualmente no se
encuentra disponible en mayores cantidades y el ozono se descompone
muy rápidamente debido a su elevada reactividad, por lo que no
parece ser adecuado como agente limpiador, desinfectante e
indicador comercial. El hipoclorito sería suficientemente estable en
solución acuosa, pero para la formación de iones HO_{2}^{-}
también debe asegurarse la dominancia electroquímica de la pareja
redox ClO^{-}/Cl^{-} durante un almacenamiento prolongado.
El uso del agente limpiador, desinfectante e
indicador de acuerdo con la invención puede realizarse, por ejemplo,
como procedimiento de limpieza "por lotes", en el que se
dispone una cantidad determinada del agente limpiador,
desinfectante e indicador de acuerdo con la invención que se hace
circular a través de las instalaciones o partes de instalaciones
que se han de limpiar. Para ello se añaden a una cantidad adecuada
de agua entre 0,5 y 1,5% del agente limpiador, desinfectante e
indicador de acuerdo con la invención, se mezcla y a continuación
se ajusta un pH de al menos 11, preferentemente de al menos 12, con
la ayuda de hidróxidos alcalinos, carbonatos alcalinos, fosfatos
alcalinos, silicatos alcalinos y/o hidróxidos alcalinotérreos.
Naturalmente también pueden usarse para ello aparatos existentes
para la limpieza de las instalaciones, tales como las instalaciones
CIP ("cleaning in place", limpieza in situ). A
continuación, la solución así obtenida se hace circular a través de
la instalación, valorándose el reflujo o también el volumen completo
al final de la evaluación por comparación del color y/o medición
fotométrica. En las instalaciones inicialmente sucias, la intensidad
de la luz emitida por la solución limpiadora, desinfectante e
indicadora en el intervalo espectral violeta primero disminuirá, y
la intensidad de la luz emitida por la solución limpiadora,
desinfectante e indicadora en el intervalo espectral verde y
amarillo aumentará. Cuanto más se desvíe el color del color inicial
puramente violeta, mayor habrá sido la suciedad del sistema total.
Si el grado de suciedad es elevado, debe repetirse la limpieza con
una nueva cantidad de solución limpiadora, desinfectante e
indicadora, así como también la evaluación. Una intensidad
constante de la coloración violeta de la solución limpiadora,
desinfectante e indicadora indica que la instalación está
prácticamente limpia. El color del reflujo de la solución
limpiadora, desinfectante e indicadora será en este caso una mezcla
de violeta y verde, pudiendo presentar ésta en ocasiones también
considerables proporciones verdosas. En cualquier caso, el color
del reflujo no debe ser amarillo. En este caso ha de repetirse la
limpieza con la ayuda de una nueva cantidad de solución limpiadora,
desinfectante e indicadora.
La determinación de la intensidad de la luz
emitida por el agente limpiador, desinfectante e indicador en el
intervalo espectral violeta puede realizarse de diferentes maneras.
Así, por ejemplo, la determinación puede basarse en una observación
puramente visual de la coloración. Sin embargo, la determinación de
la intensidad luminosa preferentemente se lleva a cabo de forma
automatizada. Ésta puede efectuarse, por ejemplo, con la ayuda de
espectrofotómetros o fotómetros de filtros u otros detectores
adecuados específicos de una longitud de onda de luz que miden la
intensidad de la luz emitida a determinadas longitudes de onda. Con
la ayuda de los algoritmos de evaluación correspondientes puede
determinarse, a partir de los datos así medidos, la limpieza de la
instalación y efectuarse ajustes posteriores del proceso de
limpieza, por ejemplo la dosificación del agente limpiador,
desinfectante e indicador de acuerdo con la invención. La
determinación cuantitativa del grado de limpieza también es
ventajoso para los sistemas de seguridad cualitativa puesto que el
momento y el grado de limpieza medido de la instalación pueden
anotarse en protocolos correspondientes y, por lo tanto,
demostrarse.
No obstante, para una evaluación exhaustiva del
proceso también puede resultar interesante calcular la carga de
suciedad evacuada. Esto puede realizarse en particular cuando las
intensidades de la luz emitida en los intervalos espectrales
violeta, verde y amarillo se registran de forma automatizada, puesto
que la carga de suciedad evacuada se puede determinar a partir del
cambio de intensidad de la luz emitida, así como a partir de la
cantidad de agente limpiador, desinfectante e indicador añadido.
Una vez finalizado el procedimiento de limpieza,
obviamente se aclara con agua para no perjudicar el uso posterior
de la instalación limpia.
En lugar de los procedimientos de limpieza
"por lotes" (discontinuos), también puede estar indicada en
algunos casos la dosificación continua del agente limpiador,
desinfectante e indicador de acuerdo con la invención hasta
alcanzar una coloración violeta constante. Un modo de proceder de
este tipo se recomendará especialmente en el caso de instalaciones
más sucias. Para ello, por ejemplo, se dispone en un depósito una
solución de partida alcalina que se puede hacer circular desde éste
a través de la instalación. Mientras esta solución de partida
alcalina circula a través de la instalación, la solución de partida
que sale se mezcla con el agente limpiador, desinfectante e
indicador de acuerdo con la invención hasta que en el reflujo hacia
el depósito se alcance el valor cromático (mixto) deseado.
En los procedimientos de este tipo lo más
importante es en primer lugar la función de limpieza y desinfección
del agente limpiador, desinfectante e indicador de acuerdo con la
invención. Dependiendo del grado de suciedad de la instalación se
puede elegir, pues, la duración de la dosificación del agente
limpiador, desinfectante e indicador de acuerdo con la invención
hasta que se ajuste una coloración violeta constante. También en
este caso el progreso de la limpieza se puede controlar
adicionalmente mediante la determinación de la intensidad de la luz
emitida por el agente limpiador, desinfectante e indicador añadido
en el intervalo espectral verde y/o amarillo. La determinación del
valor cromático puede realizarse de nuevo por observación visual o
mediante aparatos y de forma automatizada con la ayuda de
mediciones fotométricas en línea.
Una vez finalizado el procedimiento de limpieza,
obviamente se vuelve a aclarar con agua para no perjudicar el uso
posterior de la instalación limpia.
Todos los componentes del agente limpiador,
desinfectante e indicador de acuerdo con la invención se encuentran
en forma líquida, lo que resulta extremadamente ventajoso para la
estabilidad del agente de acuerdo con la invención al
almacenamiento puesto que el mezclado con los agentes alcalinos y el
agua sólo se efectúa poco antes de su aplicación.
Los siguientes ejemplos deben documentar la
diversidad de las posibilidades de uso del agente limpiador,
desinfectante e indicador de acuerdo con la invención y no deben
entenderse en un sentido limitante.
Ejemplo
1
Debe comprobarse la limpieza de los carbonadores
y llenadoras de la instalación de embotellado de un fabricante de
agua mineral con la ayuda del agente limpiador, desinfectante e
indicador de acuerdo con la invención. La limpieza habitualmente se
lleva a cabo en un circuito de CIP con la ayuda de una solución de
ácido fórmico al 2% y una desinfección siguiente con ácido
peracético al 0,1%. Normalmente no se efectúa ninguna limpieza
alcalina. Respecto a la limpieza de la instalación, habitualmente
sólo se comprueba que se ha completado el lavado del ácido
peracético, evaluando el pH, la capacidad ácida y/o la conductividad
del líquido de aclarado, preferentemente agua.
En principio, aún así puede partirse de la base
de que la instalación está comparablemente limpia antes de la
comprobación de la limpieza de la instalación, de manera que el
agente de acuerdo con la invención se usa sobre todo como
indicador. Esto quiere decir que no se pretende aprovechar en primer
lugar el efecto limpiador y desinfectante del agente sino
únicamente su efecto indicador. Para ello se prepara en un depósito
(por ejemplo, en el depósito de CIP) un volumen de 6.000 litros de
agua en el sentido de un procedimiento "por lotes"
(discontinuo). El volumen muerto de la instalación que se ha de
comprobar asciende a 4.000 litros. Justo antes de comenzar con la
circulación se añade el agente limpiador, desinfectante e indicador
de acuerdo con la invención en una concentración del 1%. Con la
ayuda de la sosa (NaOH) de la que dispone el fabricante de agua
mineral se ajusta a continuación una concentración de 0,50%, lo que
equivale a una solución con un pH superior a 12,5. La temperatura
de la solución asciende a 54ºC y su color es violeta.
En un primer paso de limpieza, la solución así
obtenida se hace circular durante 25 min a través de la instalación
que se ha de comprobar. Una vez completada la circulación, el
líquido indicador de acuerdo con la invención presenta un color
verde amarillento, lo que equivale aproximadamente a una relación
50:50 entre manganeso VI y manganeso II. La carga de suciedad
movilizada se calculó entre 80 y 120 g (en forma de {CH_{2}O}).
La instalación resulta así inesperadamente sucia, de manera que,
pese a que en realidad sólo se pretendía indicar el grado de
limpieza de la instalación, el agente de acuerdo con la invención
también desplegó su efecto limpiador y desinfectante.
Puesto que debido al color amarillento todavía
no se puede hablar de una instalación limpia, se vuelve a añadir al
depósito un 1% del agente de acuerdo con la invención. De este modo
la solución adquiere un color mixto granate. Al cabo de otros 12
min de circulación de la solución a través de la instalación, el
color permanecía prácticamente inalterado, de manera que el proceso
de limpieza puede darse por finalizado y la instalación realmente
puede considerarse limpia.
Ejemplo
2
Debe limpiarse el recorrido del mosto de cerveza
en la sala de cocción de una fábrica de cerveza, que entre otras
cosas comprende un intercambiador de calor de placas, con la ayuda
del agente limpiador, desinfectante e indicador de acuerdo con la
invención y comprobarse su limpieza. La limpieza habitualmente se
lleva a cabo hasta tres veces al día en un circuito de CIP con la
ayuda de una solución de NaOH al 3-4% con un aditivo
tensioactivo de ácido fosfórico en una cantidad inferior al 0,5%.
La temperatura asciende en este caso a entre aproximadamente 80 y
85ºC. La solución limpiadora se acumula, se desenloda y se regenera
con sosa según las mediciones de conductividad. Normalmente no se
realiza una limpieza posterior con ácido sino, en caso necesario,
una neutralización con CO_{2} así como una desinfección con vapor.
Respecto a la limpieza de la instalación, habitualmente sólo se
comprueba que se ha completado el lavado de la solución limpiadora,
evaluando el pH, la capacidad ácida y/o la conductividad del
líquido de aclarado, preferentemente agua.
En este caso debe partirse de una instalación
comparablemente sucia, de manera que el agente de acuerdo con la
invención desplegará en primer lugar sobre todo su función
limpiadora. Para ello se prepara en un depósito (por ejemplo, en el
depósito de CIP) un volumen de 6.500 litros de agua en el sentido de
un procedimiento continuo. El volumen muerto de la instalación que
se ha de comprobar asciende a 5.000 litros. Con la ayuda de la sosa
(NaOH) disponible en la fábrica de cerveza se ajusta una
concentración de 1,50%, lo que equivale a una solución con un pH de
al menos 13,0. La solución de partida alcalina así obtenida se hace
circular a través de las partes de la instalación que se han de
limpiar.
Durante la circulación de esta solución de
partida (temperatura 60ºC) se añade a la solución que sale el agente
limpiador, desinfectante e indicador de acuerdo con la invención.
Se añade un total de 200 litros (3,0%) durante un periodo de
circulación de 80 min. El color obtenido en la solución limpiadora
después de la circulación es amarillo intenso y contiene varios 100
mg/l de turbios marrones. La carga de suciedad movilizada se calculó
entre 20 y 30 kg (en forma de {CH_{2}O}). Durante la adición y/o
circulación de la solución limpiadora a través de la instalación se
empiezan a observar tendencias hacia el verde/verde amarillento. A
medida que aumenta la concentración del agente limpiador,
desinfectante e indicador de acuerdo con la invención, el color del
reflujo vuelve a cambiar a amarillo puro debido a la movilización de
nuevos depósitos de suciedad.
En este caso se recomienda efectuar una limpieza
básica química de la instalación y/o un desmontaje de la
instalación y del intercambiador de calor y una limpieza mecánica
siguiente. Una vez realizada la limpieza, puede efectuarse una
nueva evaluación con el agente limpiador, desinfectante e indicador
de acuerdo con la invención.
Claims (17)
1. Agente limpiador, desinfectante e indicador
en forma líquida que contiene un permanganato hidrosoluble para, en
especial, el mezclado con un agente que asegura un ambiente alcalino
con un pH de al menos 11, caracterizado porque además del
permanganato hidrosoluble contiene
- \bullet
- un agente oxidante adicional cuyo potencial de oxidación es superior al de manganeso VII a manganeso VI,
- \bullet
- sustancias tamponadoras de pH, preferentemente carbonatos alcalinos primarios y/o secundarios tales como carbonato sódico y/o hidrogenocarbonato sódico, así como
- \bullet
- polifosfatos estables a la oxidación.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Agente limpiador, desinfectante e indicador
según la reivindicación 1, caracterizado porque el potencial
de oxidación del agente oxidante adicional es superior al de
HO_{2}^{-} a OH^{-}.
3. Agente limpiador, desinfectante e indicador
según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el agente
oxidante adicional es un persulfato, preferentemente un
peroxodisulfato.
4. Agente limpiador, desinfectante e indicador
según la reivindicación 3, caracterizado porque el
peroxodisulfato es peroxodisulfato de sodio.
5. Agente limpiador, desinfectante e indicador
según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque
el permanganato es permanganato de potasio.
6. Agente limpiador, desinfectante e indicador
según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque
como polifosfato estable a la oxidación contiene tripolifosfato de
sodio.
7. Agente limpiador, desinfectante e indicador
según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque
como polifosfato estable a la oxidación contiene hexametafosfato de
sodio.
8. Agente limpiador, desinfectante e indicador
según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque
presenta la siguiente composición:
- \bullet
- 3 a 5% de peroxodisulfato de sodio, preferentemente 4%
- \bullet
- 0,06% a 0,08% de permanganato de potasio, preferentemente 0,07%
- \bullet
- 5 a 7% de tripolifosfato de sodio, preferentemente 6%
- \bullet
- 9 a 11% de hexametafosfato de sodio, preferentemente 10%
- \bullet
- 2,0 a 3,0%, preferentemente 2,6%, de una mezcla de carbonato sódico e hidrogenocarbonato sódico, preferentemente en una relación de 3:1.
\vskip1.000000\baselineskip
9. Procedimiento para la limpieza, desinfección
y comprobación de la limpieza de instalaciones o partes de
instalaciones profesionales e industriales, caracterizado
porque en un primer paso se mezcla en solución acuosa un agente
limpiador, desinfectante e indicador que contiene
- \bullet
- un permanganato hidrosoluble,
- \bullet
- un agente oxidante adicional cuyo potencial de oxidación es superior al de manganeso VII a manganeso VI,
- \bullet
- sustancias tamponadoras de pH, preferentemente carbonatos alcalinos primarios y/o secundarios tales como carbonato sódico y/o hidrogenocarbonato sódico, así como
- \bullet
- polifosfatos estables a la oxidación,
\vskip1.000000\baselineskip
con un agente que asegura un
ambiente alcalino con un pH de al menos 11, preferentemente al menos
12, en un segundo paso se hace circular la solución así obtenida a
través de las instalaciones o partes de instalaciones que se han de
limpiar y/o desinfectar y el progreso de la limpieza se controla por
determinación de la intensidad de la luz emitida por la solución en
el intervalo espectral
violeta.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque el progreso de la limpieza se controla
adicionalmente por determinación de la intensidad de la luz emitida
por la solución en los intervalos espectrales verde y amarillo.
11. Procedimiento para la limpieza, desinfección
y comprobación de la limpieza de instalaciones o partes de
instalaciones profesionales e industriales en el que se hace
circular una solución acuosa con un pH de al menos 11,
preferentemente al menos 12, a través de las instalaciones o partes
de instalaciones que se han de limpiar y/o desinfectar,
caracterizado porque durante la circulación se añade un
agente limpiador, desinfectante e indicador líquido que
contiene
- \bullet
- un permanganato hidrosoluble,
- \bullet
- un agente oxidante adicional cuyo potencial de oxidación es superior al de manganeso VII a manganeso VI,
- \bullet
- sustancias tamponadoras de pH, preferentemente carbonatos alcalinos primarios y/o secundarios tales como carbonato sódico y/o hidrogenocarbonato sódico, así como
- \bullet
- polifosfatos estables a la oxidación,
y el progreso de la limpieza se
controla por determinación de la intensidad de la luz emitida por el
agente limpiador, desinfectante e indicador añadido en el intervalo
espectral
violeta.
12. Procedimiento según la reivindicación 11,
caracterizado porque el progreso de la limpieza se controla
adicionalmente por determinación de la intensidad de la luz emitida
por el agente limpiador, desinfectante e indicador añadido en el
intervalo espectral verde y/o amarillo.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el agente
limpiador, desinfectante e indicador presenta la siguiente
composición:
- \bullet
- 3 a 5% de peroxodisulfato de sodio, preferentemente 4%
- \bullet
- 0,06% a 0,08% de permanganato de potasio, preferentemente 0,07%
- \bullet
- 5 a 7% de tripolifosfato de sodio, preferentemente 6%
- \bullet
- 9 a 11% de hexametafosfato de sodio, preferentemente 10%
- \bullet
- 2,0 a 3,0%, preferentemente 2,6%, de una mezcla de carbonato sódico e hidrogenocarbonato sódico, preferentemente en una relación de 3:1.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque la
determinación de la intensidad luminosa se lleva a cabo de forma
automatizada.
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 9 a 14, caracterizado porque la carga de
suciedad evacuada se calcula a partir del cambio de intensidad de
la luz emitida, así como a partir de la cantidad usada del agente
limpiador, desinfectante e indicador.
16. Uso de una solución formada por un agente
limpiador, desinfectante e indicador que contiene
- \bullet
- un permanganato hidrosoluble,
- \bullet
- un agente oxidante adicional cuyo potencial de oxidación es superior al de manganeso VII a manganeso VI,
- \bullet
- sustancias tamponadoras de pH, preferentemente carbonatos alcalinos primarios y/o secundarios tales como carbonato sódico y/o hidrogenocarbonato sódico, así como
- \bullet
- polifosfatos estables a la oxidación,
y un agente que asegura un ambiente
alcalino con un pH de al menos 11, preferentemente al menos 12, como
solución indicadora para la determinación de la limpieza de
instalaciones o partes de instalaciones profesionales e
industriales por determinación de la intensidad de la luz emitida
por la solución en el intervalo espectral
violeta.
17. Uso de una solución según la reivindicación
16 como solución indicadora para la determinación de la limpieza de
instalaciones o partes de instalaciones profesionales e industriales
por determinación de la intensidad de la luz emitida por la solución
en el intervalo espectral verde y/o amarillo.
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