ES2922908T3

ES2922908T3 - Limpiador CIP altamente alcalino catalizado que no mancha

Info

Publication number: ES2922908T3
Application number: ES15810090T
Authority: ES
Inventors: Jesus Cabanas; Paul Schacht; Brian Williams; Altony Miralles; Colin Court; Caleb Power
Original assignee: Ecolab USA Inc
Current assignee: Ecolab USA Inc
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2015-06-19
Publication date: 2022-09-21
Anticipated expiration: 2035-06-19
Also published as: CN106460201A; CA2948384C; EP3158110A1; WO2015196090A1; EP4047110A1; US20170240844A1; EP3158110A4; MX2016015505A; US20150368592A1; CN106460201B; US10655086B2; AU2015276925A1; MX388776B; US9677031B2; CA2948384A1; AU2015276925B2; EP3158110B1

Abstract

Se describe una composición de limpieza altamente alcalina catalizada para limpiar acero inoxidable y otras superficies, concretamente aquellas tratadas en procesos de limpieza in situ. La composición comprende ácido glucónico o una sal del mismo (p. ej., gluconato) para servir como inhibidor de la corrosión y las manchas para las composiciones de alta alcalinidad. La composición retiene las propiedades de limpieza y prevención de la corrosión de las soluciones convencionales de limpieza en el lugar mientras que es menos costosa de producir. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Limpiador CIP altamente alcalino catalizado que no mancha

Campo de la invención

La presente invención se refiere a composiciones de limpieza altamente alcalinas catalizadas para limpiar superficies metálicas y de otro tipo, particularmente aplicaciones de limpieza in situ (CIP) las cuales comúnmente limpian superficies de acero inoxidable. Las composiciones incluyen un inhibidor de la corrosión y un catalizador para proporcionar limpieza superficial y protección contra la corrosión y las manchas cáusticas y de peróxido tanto en la fase líquida como en la fase de vapor. Los métodos de uso de las composiciones son particularmente adecuados para equipos de limpieza tales como intercambiadores de calor, evaporadores, tanques y otros equipos industriales que usan procedimientos CIP.

Antecedentes de la invención

Acero es el nombre genérico de un grupo de metales ferrosos, que se componen principalmente de hierro, los cuales tienen una durabilidad y versatilidad considerables. Se usa como un material base para muchas aplicaciones comerciales, que incluyen, por ejemplo, electrodomésticos grandes y equipos industriales. Uno de los problemas, los cuales surgen en el uso del acero, que incluye el acero inoxidable, es su corrosión y las manchas, ya sea por la atmósfera o por el entorno en el cual se usa. La corrosión se refiere a la destrucción, degradación o deterioro del metal debido a las reacciones del material y su entorno. La velocidad de corrosión puede variar, en dependencia de las condiciones del entorno y también de la composición del acero. El acero inoxidable, por ejemplo, es más resistente a la corrosión que el carbono simple y otros aceros. Esta resistencia se debe a la adición de cromo a las aleaciones de hierro y carbono. Aunque el acero inoxidable tiene una resistencia apreciable a la corrosión, aún se corroe en ciertas circunstancias y se han hecho intentos para evitar o reducir esta corrosión.

Los inhibidores de la corrosión pueden usarse para inhibir la corrosión de metales ferrosos y proporcionarse en composiciones de limpieza. Muchos inhibidores de la corrosión de iones metálicos se han usado solos o en combinación en diversas formulaciones de tratamiento químico. Sin embargo, se ha encontrado que algunos inhibidores son tóxicos y/o perjudiciales para el medio ambiente. Los fosfatos inorgánicos tales como el ortofosfato y el pirofosfato han sido inhibidores de la corrosión ampliamente usados. Sin embargo, se ha encontrado que los fosfatos inorgánicos contribuyen a la formación de incrustaciones (por ejemplo, sales de fosfato de calcio, fosfato de hierro y fosfato de zinc). Algunos fosfonatos orgánicos (por ejemplo, ácido 2-fosfono-butano-1,2,4-tricarboxílico (PBTC), ácido 1-hidroxietilidien-1,1-difosfónico (HEDP), y ácido aminotrimetilen-fosfónico (AMP)) se han usado como inhibidores de la corrosión; sin embargo, la efectividad no se ha optimizada. Algunos ácidos hidroxicarboxílicos (por ejemplo, ácido glucónico) también se han usado como inhibidores de la corrosión en aplicaciones acuosas, tales como la limpieza de torres de refrigeración; sin embargo, hay problemas con el control del crecimiento microbiológico y problemas de rendimiento cuando se usa en ciertas condiciones, tales como alta alcalinidad, temperatura y/o entornos oxidantes.

Hay una necesidad de inhibir la corrosión mediante el uso de composiciones de limpieza altamente alcalinas, tales como aquellas que se usan comúnmente en aplicaciones de limpieza in situ (CIP). Las aplicaciones CIP se requieren en muchas aplicaciones industriales, tales como la fabricación de alimentos y bebidas, donde las superficies duras se contaminan comúnmente con suciedades tales como suciedades de carbohidratos, proteicas, y dureza, suciedad de aceites alimenticios y otras suciedades. Las suciedades de alimentos y bebidas son particularmente tenaces cuando se calientan durante el procesamiento (por ejemplo, en las plantas lácteas, los productos lácteos se calientan en un pasteurizador tal como un pasteurizador de alta temperatura y tiempo corto o un pasteurizador de temperatura ultra alta). También, muchos productos de alimentos y bebidas se concentran o crean como un resultado de la evaporación. Cuando esa superficie es una superficie de intercambio de calor, la suciedad se degrada térmicamente, lo que hace que sea aún más difícil de eliminar. Con el tiempo, la capa de suciedad aumenta de grosor a medida que pasa más alimento o bebida sobre la superficie de intercambio de calor. La capa de suciedad actúa como un aislante entre el calor y el producto que se calienta, lo que reduce la eficiencia de la superficie de intercambio de calor y requiere más energía para crear el mismo efecto si la superficie de intercambio de calor estuviera limpia. Cuando la superficie de intercambio de calor es un evaporador, la diferencia entre una superficie de intercambio de calor limpia y una superficie de intercambio de calor sucia puede significar la diferencia en millones de dólares en costos de energía para una planta de evaporación. Con el costo de la energía en aumento significativamente, así como una conciencia de proteger el medio ambiente aumentada mediante la preservación de los recursos naturales, permanece una necesidad de programas de limpieza que puedan limpiar las superficies de intercambio de calor y crear una transferencia de calor eficiente.

Las superficies que se limpian en un proceso CIP son a menudo superficies de acero inoxidable. La limpieza requiere una parada total o parcial del equipo que se limpiará, lo cual resulta en una pérdida de tiempo de producción. Muchas veces, el equipo no se limpia completamente, debido al gran tiempo de inactividad necesario. Por lo tanto, lo que se necesita es un método mejorado para limpiar este equipo, mediante el uso del proceso CIP, el cual usa una composición de limpieza alcalina que evitará la corrosión y el daño a las superficies de acero inoxidable que se tratan para eliminar completamente la suciedad. Es contra este antecedente que se ha hecho la presente invención.

Es un objetivo de esta invención proporcionar composiciones de limpieza acuosas altamente alcalinas que no sean corrosivas para el acero inoxidable y otras superficies metálicas debido a la adición de un inhibidor de la corrosión tal como ácido glucónico, gluconato de sodio y/o sales de los mismos.

Es un objetivo adicional de esta invención proporcionar tales composiciones de limpieza altamente alcalinas inhibidoras de la corrosión que no manchen las superficies tratadas como un resultado de la formulación mediante el uso de un inhibidor de la corrosión.

Consecuentemente, es un objetivo de esta invención proporcionar composiciones de limpieza altamente alcalinas inhibidoras de la corrosión que no manchen, efectivas tanto en fase líquida como de vapor para el tratamiento de superficies metálicas, tales como procesos CIP.

Otro objetivo más es proporcionar una composición de limpieza alcalina en fase líquida y fase de vapor que tenga inhibición de la corrosión y las manchas adecuada para su uso con acero inoxidable.

Otros objetivos, aspectos y ventajas de esta invención serán evidentes para un experto en la técnica en vista de la siguiente descripción, las figuras, y las reivindicaciones adjuntas. Estas y otras modalidades serán evidentes para estos expertos en la técnica y para otros en vista de la siguiente descripción detallada. Sin embargo, debe entenderse que este resumen y la descripción detallada ilustran solo algunos ejemplos, y no pretenden limitar la invención como se reivindica.

Resumen de la invención

La presente invención emplea el uso de ácido glucónico o ácido glucárico o sales de los mismos como un inhibidor de la corrosión y las manchas para uso en composiciones de limpieza altamente alcalinas catalizadas. Los solicitantes han encontrado, sorprendentemente, que el ácido glucónico como un inhibidor de la corrosión en un entorno altamente alcalino y oxidante evita la corrosión y las manchas, las cuales habitualmente causan las composiciones de limpieza catalizadas (por ejemplo, descomposición del peróxido de hidrógeno u otros oxidantes). De acuerdo con la invención, la composición altamente alcalina catalizada se puede usar en combinación con una composición oxidante mientras proporciona inhibición de la corrosión y las manchas tanto en fase líquida como en fase de vapor para superficies metálicas, tales como acero inoxidable.

En una modalidad, las composiciones que inhiben la corrosión y las manchas se describen como se especifica en la reivindicación 1.

En una modalidad, los métodos de limpieza CIP que proporcionan inhibición de la corrosión y las manchas en fase líquida y de vapor se describen como que comprenden proporcionar una composición de limpieza alcalina concentrada para la suciedad en equipos industriales, en donde la composición de limpieza alcalina es como se define en la reivindicación 1; permitir que la composición de limpieza alcalina permanezca en la suciedad durante un período de tiempo suficiente para facilitar la eliminación de la suciedad; hacer circular la composición de limpieza alcalina a través del equipo; y luego opcionalmente enjuagar el equipo.

En una modalidad adicional, los métodos para inhibir la corrosión y las manchas en fase líquida y de vapor mientras se limpia la suciedad de equipos industriales mediante el uso de un proceso CIP en condiciones altamente alcalinas y oxidantes comprenden: proporcionar una composición de limpieza alcalina para la suciedad en equipos industriales, en donde la composición de limpieza alcalina es como se define en la reivindicación 1, en donde una disolución de uso de la composición de limpieza alcalina tiene un pH de al menos aproximadamente 12; proporcionar una composición oxidante para las suciedades en el equipo industrial, en donde la composición oxidante comprende peróxido de hidrógeno y/o un ácido peroxicarboxílico; permitir que la composición de limpieza alcalina y la composición oxidante permanezcan en la suciedad durante un período de tiempo suficiente para facilitar la eliminación de la suciedad; hacer circular la composición de limpieza alcalina y la composición oxidante a través del equipo; y luego opcionalmente enjuagar el equipo.

Si bien se describen múltiples modalidades, aún otras modalidades de la presente invención serán evidentes para aquellos expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada, la cual muestra y describe las modalidades ilustrativas de la invención. Consecuentemente, las figuras y la descripción detallada deben considerarse de naturaleza ilustrativa y no restrictiva.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 muestra una curva de degradación del peróxido que compara la descomposición de peróxido de hidrógeno en una formulación de control y prueba altamente alcalina EXP1 en donde el aumento de la descomposición de peróxido de hidrógeno resulta en un aumento del burbujeo de una composición de limpieza y, por lo tanto, rendimiento de limpieza.

La Figura 2 muestra una curva de degradación del peróxido que compara la descomposición del peróxido de hidrógeno en una formulación de control y prueba alcalina menos concentrada en comparación con la Figura 1, en donde el aumento de la descomposición de peróxido de hidrógeno resulta en un aumento del burbujeo de una composición de limpieza y, por lo tanto, rendimiento de limpieza.

Las Figuras 3 y 4 muestran gráficos de manchas en fase líquida después de 9 días de exposición a composiciones alcalinas a concentraciones variables que muestran composiciones de Control (50 % de NaOH) en comparación con la formulación EXP1.

Las Figuras 5 y 6 muestran gráficos de manchas en fase de vapor después de 9 días de exposición a composiciones alcalinas a concentraciones variables que muestran composiciones de Control (50 % de NaOH) en comparación con la formulación EXP1.

Las Figuras 7 y 8 muestran gráficos de manchas en fase líquida después de 15 días de exposición a composiciones alcalinas a concentraciones variables que muestran composiciones de Control (50 % de NaOH) en comparación con la formulación EXP1.

Las Figuras 9 y 10 muestran gráficos de manchas en fase de vapor después de 15 días de exposición a composiciones alcalinas a concentraciones variables que muestran composiciones de Control (50 % de NaOH) en comparación con la formulación EXP1.

La Figura 11 muestra un gráfico de manchas en fase líquida en composiciones de Control (50 % de NaOH) en comparación con la formulación EXP1 que tiene concentraciones variables de peróxido de hidrógeno restante con un aditivo de peróxido.

La Figura 12 muestra un gráfico de manchas en fase de vapor en composiciones de Control (50 % de NaOH) en comparación con la formulación EXP1 que tiene concentraciones variables de peróxido de hidrógeno restante con un aditivo de peróxido.

La Figura 13 muestra la cantidad de ácido glucónico necesaria para evitar las manchas en condiciones que usan diferentes cantidades de catalizador en disolución.

Se describirán en detalle diversas modalidades de la presente invención con referencia a las figuras, en donde los números de referencia similares representan partes similares a lo largo de las varias vistas. La referencia a diversas modalidades no limita el alcance de la invención. Las figuras representadas en la presente descripción no son limitaciones para las diversas modalidades de acuerdo con la invención y se presentan como ilustración ilustrativa de la invención.

Descripción detallada

La presente invención se refiere a composiciones y métodos de uso para evitar la corrosión y las manchas por alcalinidad y oxidantes en superficies metálicas. Beneficiosamente, las composiciones y los métodos de uso de las mismas proporcionan tal eficacia anticorrosión y antimanchas tanto en fase líquida como en fase de vapor. Los métodos de uso de las composiciones son particularmente adecuados para la limpieza de equipos tales como intercambiadores de calor, evaporadores, tanques y otros equipos industriales que usan procedimientos CIP. Para que la invención pueda entenderse más fácilmente, primero se definen ciertos términos y se describen ciertos métodos de prueba.

Las modalidades de esta invención no se limitan a composiciones que no manchan y no corroen particulares y métodos de uso de las mismas, las cuales pueden variar y se entienden por los expertos. Adicionalmente, debe entenderse que toda la terminología que se usa en la presente descripción tiene el propósito de describir solo modalidades particulares, y no pretende ser limitante de ninguna manera o alcance. Por ejemplo, como se usa en esta descripción y las reivindicaciones adjuntas, las formas singulares "un", "una" y "el/la/los/las" pueden incluir referentes plurales a menos que el contenido lo indique claramente de cualquier otra manera. Adicionalmente, todas las unidades, prefijos, y símbolos pueden denotarse en su forma aceptada por el SI.

Los intervalos numéricos que se mencionan dentro de la descripción son inclusivos de los números que definen el intervalo e incluyen cada número entero dentro del intervalo definido. A lo largo de esta descripción, diversos aspectos de esta invención se presentan en un formato de intervalo. Debe entenderse que la descripción en formato de intervalo es meramente por conveniencia y brevedad y no debe interpretarse como una limitación inflexible en el alcance de la invención. Consecuentemente, debe considerarse que la descripción de un intervalo tiene descritos específicamente todos los subintervalos posibles, así como los valores numéricos individuales dentro de ese intervalo. Por ejemplo, debe considerarse que la descripción de un intervalo tal como de 1 a 6 tiene descritos específicamente subintervalos tales como de 1 a 3, de 1 a 4, de 1 a 5, de 2 a 4, de 2 a 6, de 3 a 6, etc., así como números individuales dentro de ese intervalo, por ejemplo, 1, 2, 3, 4, 5, y 6. Esto se aplica independientemente de la amplitud del intervalo.

Para que la presente invención pueda entenderse más fácilmente, primero se definen ciertos términos. A menos que se defina de cualquier otra manera, todos los términos técnicos y científicos que se usan en la presente descripción tienen el mismo significado que el que entiende comúnmente un experto en la técnica a la cual pertenecen las modalidades de la invención. Muchos métodos y materiales similares, modificados, o equivalentes a aquellos que se describen en la presente descripción pueden usarse en la práctica de las modalidades de la presente invención sin experimentación excesiva, los materiales y métodos preferidos se describen en la presente descripción. Al describir y reivindicar las modalidades de la presente invención, se usará la siguiente terminología de acuerdo con las definiciones que se exponen a continuación.

El término "aproximadamente", como se usa en la presente descripción, se refiere a la variación en la cantidad numérica que puede ocurrir, por ejemplo, a través de los procedimientos típicos de medición y manipulación de líquidos que se usan para hacer concentrados o disoluciones de uso en el mundo real; a través del error accidental en estos procedimientos; a través de diferencias en la fabricación, fuente, o pureza de los ingredientes que se usan para hacer las composiciones o llevar a cabo los métodos; y similares. El término "aproximadamente" también abarca cantidades que difieren debido a diferentes condiciones de equilibrio para una composición que resulta de una mezcla inicial particular. Se modifique o no por el término "aproximadamente", las reivindicaciones incluyen equivalentes a las cantidades.

"Limpieza" significa realizar o ayudar en la eliminación de la suciedad, blanquear, reducir la población microbiana, enjuagar, o una combinación de los mismos.

El término "superficie dura" se refiere a una superficie sólida, sustancialmente no flexible, tal como una encimera, baldosa, piso, pared, panel, ventana, accesorio de plomería, mobiliario de cocina y baño, electrodoméstico, motor, tarjeta de circuitos, y plato. Las superficies duras pueden incluir, por ejemplo, superficies de atención sanitaria y superficies de procesamiento de alimentos.

El término "acero inoxidable", como se usa en la presente descripción, se refiere a la clasificación de aceros al carbono que contienen al menos aproximadamente 5 por ciento en peso, usualmente aproximadamente de 5 a 40 por ciento en peso, y normalmente aproximadamente de 10 a 25 por ciento en peso de cromo. También pueden contener otros elementos de aleación tales como níquel, cerio, aluminio, titanio, cobre, u otros elementos. Los aceros inoxidables usualmente se clasifican en tres diferentes categorías -- aceros austeníticos, ferríticos y martensíticos -- los cuales tienen en común el hecho de que contienen cantidades significativas de cromo y resisten a la corrosión y oxidación en mayor medida de lo que lo hacen los aceros al carbono ordinarios y la mayoría de aceros aleados. La descripción adicional de las clasificaciones (que incluyen las clasificaciones de acero SAE que se usan para clasificar acero inoxidable en los EE. UU.) y las composiciones de acero inoxidable, que incluyen aquellos aceros inoxidables que tienen mayores propiedades de resistencia a la corrosión, los cuales también son adecuados para usar con la presente solicitud, se describen por ejemplo en la Publicación de Patente U.S. Núm. 2013/0062568, cuya descripción completa se incorpora en la presente descripción como referencia.

Como se usa en la presente descripción, "por ciento en peso", "% en peso", "por ciento por peso", "% por peso", y variaciones de los mismos se refieren a la concentración de una sustancia como el peso de esa sustancia que se divide por el peso total de la composición y se multiplica por 100. Se entiende que, como se usa en la presente descripción, "por ciento", "%", y similares se pretende que sean sinónimos de "por ciento en peso", "% en peso", etc. Los métodos, sistemas, y composiciones de la presente invención pueden comprender, consistir esencialmente en, o consistir en los componentes e ingredientes de la presente invención, así como otros ingredientes que se describen en la presente descripción. Como se usa en la presente descripción, "que consiste esencialmente en" significa que los métodos, sistemas, y composiciones pueden incluir pasos, componentes o ingredientes adicionales, pero solo si los pasos, componentes o ingredientes adicionales no alteran materialmente las características básicas y novedosas de los métodos, sistemas, y composiciones reivindicados.

Composiciones y Métodos que no Manchan

De acuerdo con la invención, se proporciona una composición de limpieza alcalina concentrada que proporciona una eficacia de limpieza que no mancha ni corroe tanto en fases líquidas como en fases de vapor. La composición encontrará uso en cualquier situación de limpieza donde se empleen composiciones de limpieza altamente alcalinas y/u oxidativas y que necesiten reducir o eliminar las manchas y la corrosión, que incluyen, pero no se limitan a, las aplicaciones a superficies de acero inoxidable.

Composiciones

Los intervalos ilustrativos de las composiciones de limpieza alcalinas que no manchan ni corroen de acuerdo con la invención se muestran en la Tabla 1 en porcentaje en peso de las formulaciones líquidas concentradas.

TABLA 1

una o mas partes. tn un aspecto, la composición concentrada se proporciona como una sola composición concentrada como se establece en la Tabla 1. En otro aspecto, se puede proporcionar una formulación premezclada concentrada en una composición de dos partes. Por ejemplo, en un aspecto, la composición concentrada que se establece en la Tabla 1 se obtiene con el uso de una composición premezclada y una fuente de alcalinidad comercial (por ejemplo, cáustica). Pueden emplearse modalidades adicionales de premezclas concentradas (tales como premezclas de dos o más partes). En un aspecto de la invención, una premezcla adecuada puede emplear el catalizador y agua para solubilizar el catalizador junto con el inhibidor de la corrosión. Adicionalmente, la premezcla puede emplear adicionalmente una pequeña cantidad de fuente de alcalinidad (que se combinará posteriormente con la fuente de alcalinidad comercial) e ingredientes funcionales adicionales, tales como por ejemplo tensioactivo(s).

Las composiciones concentradas se diluyen, por ejemplo, con agua, para formar una composición de uso. En una modalidad, una composición concentrada se puede diluir hasta una disolución de uso antes de la aplicación. Por razones económicas, el concentrado puede comercializarse y un usuario final puede diluir el concentrado con agua o un diluyente acuoso hasta una disolución de uso. Una disolución de uso puede prepararse a partir del concentrado mediante dilución del concentrado con agua en una relación de dilución que proporcione una disolución de uso que tenga las propiedades detergentes deseadas. El agua que se usa para diluir el concentrado para formar la composición de uso puede referirse como agua de dilución o un diluyente, y puede variar de un lugar a otro. Consecuentemente, un experto en la técnica empleará la cantidad requerida de diluyente (por ejemplo, agua) en base a las cantidades enumeradas anteriormente para las composiciones concentradas y los factores de dilución requeridos para obtener la disolución de uso deseada.

En un aspecto de la invención, una disolución de uso de la composición de limpieza tiene preferiblemente entre aproximadamente 2000 ppm de alcalinidad y aproximadamente 4 % en peso de alcalinidad en dependencia de la aplicación de limpieza y la necesidad de activos alcalinos. En otros aspectos, la composición de uso puede incluir al menos aproximadamente 500 ppm de alcalinidad, al menos aproximadamente 1000 ppm de alcalinidad, o al menos aproximadamente 2000 ppm de alcalinidad. En otros aspectos de la invención, una disolución de uso de la composición de limpieza tiene entre aproximadamente 2000 ppm de alcalinidad y aproximadamente 4 % en peso de alcalinidad, entre aproximadamente 100 ppm y aproximadamente 5000 ppm de inhibidor de la corrosión, y entre aproximadamente 0,5 ppm y aproximadamente 25 ppm de catalizador. Adicionalmente, sin limitarse de acuerdo con la invención, todos los intervalos mencionados incluyen los números que definen el intervalo e incluyen cada número entero dentro del intervalo definido.

Catalizador

De acuerdo con la invención, se proporciona un catalizador para aumentar la velocidad a la cual se degrada el peróxido de hidrógeno (por ejemplo, oxidante) para proporcionar una eficacia de limpieza mejorada.

El catalizador es sulfato de hierro. Es inesperado de acuerdo con la invención emplear un metal de hierro y/o una sal de metal de hierro dentro de una composición de limpieza alcalina sin causar oxidación u otra corrosión en las superficies tratadas con metal o precipitar en entornos alcalinos.

El catalizador se proporciona en cantidades de 0,001-1 % en peso de la composición de limpieza alcalina. En ciertas modalidades, el catalizador puede comprender aproximadamente 0,01-1 % en peso de la composición de limpieza alcalina, aproximadamente 0,1-1 % en peso de la composición de limpieza alcalina, o aproximadamente 0,25-0,5 % en peso de la composición de limpieza alcalina. Adicionalmente, sin limitarse de acuerdo con la invención, todos los intervalos mencionados incluyen los números que definen el intervalo e incluyen cada número entero dentro del intervalo definido.

Inhibidores de la Corrosión - Ácido Glucónico y/o Sales del Mismo

De acuerdo con la invención, se proporciona un inhibidor de la corrosión para proteger contra la corrosión de superficies de metales ferrosos, que incluyen, por ejemplo, acero y acero inoxidable, la cual puede exacerbarse en composiciones altamente alcalinas, que incluyen aquellas que emplean catalizadores.

Se emplea ácido glucónico o sales del mismo o ácido glucárico o sales del mismo como el inhibidor de la corrosión. El ácido glucónico / gluconato de sodio es un ácido orgánico suave que se forma mediante la oxidación de la glucosa, por lo cual se produce la forma fisiológica d. También se le llama ácido maltónico, y ácido dextrónico. Tiene la fórmula molecular C6H12O7 y la fórmula estructural condensada HOCH2(CHOH)4COOH. Es uno de los 16 estereoisómeros del ácido 2,3,4,5,6-pentahidroxihexanoico. En disolución acuosa a pH neutro, el ácido glucónico forma el ion gluconato y existe en equilibrio con el éster cíclico glucono delta lactona. El ácido glucónico, las sales de gluconato, y los ésteres de gluconato se encuentran ampliamente en la naturaleza debido a que tales especies surgen de la oxidación de la glucosa.

El inhibidor de la corrosión se proporciona en cantidades de 0,1-50 % en peso de la composición de limpieza alcalina. En ciertas modalidades, el inhibidor de la corrosión puede comprender de aproximadamente 0,1-25 % en peso de la composición de limpieza alcalina, aproximadamente 1-25 % en peso de la composición de limpieza alcalina, o aproximadamente 1-10 % en peso de la composición de limpieza alcalina. Adicionalmente, sin limitarse de acuerdo con la invención, todos los intervalos mencionados incluyen los números que definen el intervalo e incluyen cada número entero dentro del intervalo definido.

Fuente de Alcalinidad

Las composiciones de acuerdo con la invención incluyen una fuente de alcalinidad. La fuente de alcalinidad es un hidróxido de metal alcalino. Por ejemplo, la fuente de alcalinidad puede ser un hidróxido de metal alcalino, tal como hidróxido de sodio o hidróxido de potasio, mezclas de los mismos, o similares.

Preferiblemente, el hidróxido de metal alcalino es hidróxido de sodio (por ejemplo, cáustico). Los ejemplos de hidróxidos de metales alcalinos adecuados incluyen hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, e hidróxido de litio. Los hidróxidos de metales alcalinos pueden adicionarse a la composición en cualquier forma conocida en la técnica, que incluye como perlas sólidas, disueltas en una disolución acuosa, o una combinación de las mismas. Los hidróxidos de metales alcalinos están disponibles comercialmente como un sólido en la forma de sólidos granulares o en perlas que tienen una mezcla de tamaños de partículas que varían de aproximadamente 12-100 U.S. en tamaño de malla, o como una disolución acuosa, como, por ejemplo, como una disolución al 45 % y al 50 % en peso.

La fuente de alcalinidad se proporciona en cantidades de 50-99 % en peso de la composición de limpieza alcalina concentrada. En ciertas modalidades, la fuente de alcalinidad puede comprender de aproximadamente 80-99 % en peso de la composición de limpieza alcalina, o aproximadamente 75-95 % en peso de la composición de limpieza alcalina. Adicionalmente, sin limitarse de acuerdo con la invención, todos los intervalos mencionados incluyen los números que definen el intervalo e incluyen cada número entero dentro del intervalo definido.

En un aspecto, el pH de una disolución de uso de la composición de limpieza alcalina es al menos aproximadamente de 10, preferiblemente al menos aproximadamente de 12. En ciertas modalidades, las composiciones de la disolución de uso pueden estar a, o los métodos pueden emplear, un pH alcalino de aproximadamente 12 a aproximadamente 14, o de aproximadamente 13 a aproximadamente 14, para proporcionar aplicaciones de uso altamente alcalinas.

Agua

Las composiciones de acuerdo con la invención incluyen agua como un disolvente de las composiciones concentradas (y/o composiciones premezcladas). Puede emplearse cualquiera de una variedad de fuentes de agua, en donde se prefiere una fuente de agua ablandada.

Se puede proporcionar agua en cantidades de aproximadamente 0,1-25 % en peso de la composición de limpieza alcalina concentrada. En ciertas modalidades, el agua puede comprender de aproximadamente 0,1-10 % en peso de la composición de limpieza alcalina, o aproximadamente de 1-5 % en peso de la composición de limpieza alcalina. Adicionalmente, sin limitarse de acuerdo con la invención, todos los intervalos mencionados incluyen los números que definen el intervalo e incluyen cada número entero dentro del intervalo definido.

Ingredientes Funcionales Adicionales

Los componentes de la composición de limpieza alcalina pueden combinarse adicionalmente con varios componentes funcionales adecuados para su uso en aplicaciones CIP. En algunas modalidades, la composición de limpieza que incluye la fuente de alcalinidad, el inhibidor de la corrosión, el catalizador y el agua constituyen una gran cantidad, o incluso sustancialmente todo el peso total de la composición de limpieza. Por ejemplo, en algunas modalidades, se disponen pocos ingredientes funcionales adicionales en la misma. En otras modalidades, pueden incluirse ingredientes funcionales adicionales en las composiciones. Los ingredientes funcionales proporcionan propiedades y funcionalidades deseadas a las composiciones. Para el propósito de esta solicitud, el término "ingrediente funcional" incluye un material que cuando se dispersa o disuelve en una disolución de uso y/o concentrada, tal como una disolución acuosa, proporciona una propiedad beneficiosa en un uso particular. Algunos ejemplos particulares de materiales funcionales se discuten en más detalle a continuación, aunque los materiales particulares discutidos se dan solo a manera de ejemplo, y puede usarse una amplia variedad de otros ingredientes funcionales. Por ejemplo, muchos de los materiales funcionales que se discuten a continuación se relacionan con los materiales que se usan en la limpieza CIP; sin embargo, otras modalidades pueden incluir ingredientes funcionales para usar en otras aplicaciones.

En ciertas modalidades, las composiciones pueden incluir tensioactivos, agentes antiespumantes, agentes antirredeposición, quelantes, agentes blanqueadores, modificadores de solubilidad, dispersantes, agentes protectores de metales adicionales, agentes estabilizantes, fragancias y/o tintes, modificadores de reología o espesantes, hidrótropos o acopladores, tampones, disolventes y similares.

Tensioactivos

Las composiciones de la presente invención incluyen un tensioactivo no iónico. Los tensioactivos adecuados para usar con las composiciones de la presente invención incluyen, pero no se limitan a, tensioactivos no iónicos, tensioactivos aniónicos y tensioactivos zwitteriónicos. Preferiblemente, cualquier tensioactivo empleado es un tensioactivo poco espumante, no espumante, o antiespumantes adecuados para aplicaciones CIP. Se emplea un tensioactivo no iónico como un tensioactivo antiespumante o no espumante. La descripción adicional de los tensioactivos se establece en "Surface Active Agents and Detergents" (Vol. I y II por Schwartz, Perry y Berch), el cual se incorpora en la presente descripción como referencia en su totalidad.

Los tensioactivos no iónicos útiles se caracterizan generalmente por la presencia de un grupo hidrofóbico orgánico y un grupo hidrofílico orgánico y se producen típicamente por la condensación de un compuesto hidrofóbico orgánico alifático, alquil aromático o polioxialquileno con un resto de óxido alcalino hidrofílico el cual en la práctica común es el óxido de etileno o un producto de polihidratación del mismo, polietilenglicol. Prácticamente cualquier compuesto hidrofóbico que tenga un grupo hidroxilo, carboxilo, amino, o amido con un átomo de hidrógeno reactivo puede condensarse con óxido de etileno, o sus aductos de polihidratación, o sus mezclas con alcoxilenos tales como el óxido de propileno para formar un agente tensioactivo no iónico. La longitud del resto de polioxialquileno hidrofílico el cual se condensa con cualquier compuesto hidrofóbico particular puede ajustarse fácilmente para producir un compuesto dispersable en agua o soluble en agua que tiene el grado deseado de equilibrio entre las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas. Los tensioactivos no iónicos útiles incluyen:

1. Los compuestos poliméricos en bloque de polioxipropileno-polioxietileno que se basan en propilenglicol, etilenglicol, glicerol, trimetilolpropano, y etilendiamina como el compuesto de hidrógeno reactivo iniciador. Los ejemplos de compuestos poliméricos que se hacen a partir de una propoxilación y etoxilación secuenciales del iniciador están disponibles comercialmente bajo los nombres comerciales Pluronic® y Tetronic® que fabrica BASF Corp. Los compuestos Pluronic® son compuestos difuncionales (dos hidrógenos reactivos) que se forman por condensación de óxido de etileno con una base hidrofóbica que se forma por la adición de óxido de propileno a los dos grupos hidroxilo del propilenglicol. Esta porción hidrofóbica de la molécula pesa de aproximadamente 1000 a aproximadamente 4000. Luego se adiciona óxido de etileno para envolver este hidrófobo entre grupos hidrofílicos, que se controla mediante la longitud para constituir de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 80 % en peso de la molécula final. Los compuestos Tetronic® son copolímeros de bloques tetrafuncionales que se derivan de la adición secuencial de óxido de propileno y óxido de etileno a etilendiamina. El peso molecular del hidrotipo de óxido de propileno varía de aproximadamente 500 a aproximadamente 7000; y, el hidrófilo, óxido de etileno, se adiciona para constituir de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 80 % en peso de la molécula.

2. Los productos de condensación de un mol de alquilfenol en donde la cadena de alquilo, de configuración de cadena lineal o cadena ramificada, o de constituyente alquilo simple o doble, contiene de aproximadamente 8 a aproximadamente 18 átomos de carbono con aproximadamente de 3 a aproximadamente 50 moles de óxido de etileno. El grupo alquilo puede, por ejemplo, representarse por diisobutileno, di-amilo, propileno polimerizado, isooctilo, nonilo, y di-nonilo. Estos tensioactivos pueden ser condensados de óxido de polietileno, polipropileno, y polibutileno de alquilfenoles. Los ejemplos de los compuestos comerciales de esta química están disponibles en el mercado bajo los nombres comerciales Igepal® que fabrica Rhone-Poulenc y Triton® que fabrica Union Carbide.

3. Los productos de condensación de un mol de un alcohol de cadena lineal o ramificada, saturado o insaturado, que tiene de aproximadamente 6 a aproximadamente 24 átomos de carbono con aproximadamente de 3 a aproximadamente 50 moles de óxido de etileno. El resto de alcohol puede consistir en mezclas de alcoholes en el intervalo de carbonos descrito anteriormente o puede consistir en un alcohol que tenga un número específico de átomos de carbono dentro de este intervalo. Los ejemplos de tensioactivos comerciales similares están disponibles bajo los nombres comerciales Neodol™ que fabrica Shell Chemical Co. y Alfonic™ que fabrica Vista Chemical Co.

4. Los productos de condensación de un mol de ácido carboxílico de cadena lineal o ramificada, saturado o insaturado, que tiene de aproximadamente 8 a aproximadamente 18 átomos de carbono con aproximadamente de 6 a aproximadamente 50 moles de óxido de etileno. El resto de ácido puede consistir en mezclas de ácidos en el intervalo de átomos de carbono que se definió anteriormente o puede consistir en un ácido que tenga un número específico de átomos de carbono dentro del intervalo. Los ejemplos de compuestos comerciales de esta química están disponibles en el mercado bajo los nombres comerciales Nopalcol™ que fabrica Henkel Corporation y Lipopeg™ que fabrica Lipo Chemicals, Inc.

Adicionalmente a los ácidos carboxílicos etoxilados, comúnmente llamados ésteres de polietilenglicol, otros ésteres de ácido alcanoico que se forman por reacción con glicéridos, glicerina, y alcoholes polihídricos (sacárido o sorbitán/sorbitol) tienen aplicación en esta invención para las modalidades especializadas, particularmente aplicaciones indirectas de aditivos alimenticios. Todos estos restos de éster tienen uno o más sitios de hidrógeno reactivos en su molécula, los cuales pueden sufrir acilación adicional o adición de óxido de etileno (alcóxido) para controlar la hidrofilicidad de estas sustancias. Se debe tener cuidado cuando se adicionan estos ésteres grasos o carbohidratos acilados a las composiciones de la presente invención que contienen enzimas amilasa y/o lipasa debido a la incompatibilidad potencial.

Los ejemplos de tensioactivos no iónicos poco espumantes incluyen:

5. Los compuestos de (1) los cuales se modifican, esencialmente se invierten, mediante la adición del óxido de etileno al etilenglicol para proporcionar un hidrófilo de peso molecular designado; y, luego la adición del óxido de propileno para obtener bloques hidrofóbicos en el exterior (extremos) de la molécula. La porción hidrofóbica de la molécula pesa de aproximadamente 1000 a aproximadamente 3100, el hidrófilo central que incluye de 10 % en peso a aproximadamente 80 % en peso de la molécula final. Estos Pluronics™ inversos se fabrican por BASF Corporation bajo el nombre comercial de tensioactivos Pluronic™ R. Asimismo, los tensioactivos Tetronic™ R se producen por BASF Corporation mediante la adición secuencial de óxido de etileno y óxido de propileno a etilendiamina. La porción hidrofóbica de la molécula pesa de aproximadamente 2100 a aproximadamente 6700, el hidrófilo central que incluye de 10 % en peso a 80 % en peso de la molécula final.

6. Los compuestos de los grupos (1), (2), (3) y (4) los cuales se modifican mediante "bloqueo" o "bloqueo de extremo" del grupo o grupos hidroxilo terminales (de restos multifuncionales) para reducir la formación de espuma mediante la reacción con una molécula hidrofóbica pequeña tal como óxido de propileno, óxido de butileno, cloruro de bencilo; y, ácidos grasos de cadena corta, alcoholes o haluros de alquilo que contienen de 1 a aproximadamente 5 átomos de carbono; y mezclas de los mismos. También se incluyen reactivos, tales como el cloruro de tionilo, los cuales convierten los grupos hidroxilo terminales en un grupo cloruro. Tales modificaciones al grupo hidroxilo terminal pueden conducir a compuestos no iónicos completamente en bloque, bloque-hetérico, hetérico-bloque o totalmente hetérico.

Los ejemplos adicionales de los compuestos no iónicos efectivos poco espumantes incluyen:

7. Los alquilfenoxipolietoxialcanoles de la Patente U.S. Núm. 2,903,486, que se expidió el 8 de septiembre de 1959 a Brown y otros y que se representa por la fórmula

en la cual R es un grupo alquilo de 8 a 9 átomos de carbono, A es una cadena de alquileno de 3 a 4 átomos de carbono, n es un número entero de 7 a 16, y m es un número entero de 1 a 10.

Los condensados de polialquilenglicol de la Patente U.S. Núm. 3,048,548, que se expidió el 7 de agosto de 1962 a Martin y otros que tienen las cadenas de oxietileno hidrofílicas y las cadenas de oxipropileno hidrofóbicas alternas donde el peso de las cadenas hidrofóbicas terminales, el peso de la unidad hidrofóbica media y el peso de las unidades hidrofílicas de unión representan cada una aproximadamente un tercio del condensado.

Los tensioactivos no iónicos antiespumantes que se describen en la Patente U.S. Núm. 3,382,178, que se expidió el 7 de mayo de 1968 a Lissant y otros que tienen la fórmula general Z[(OR)nOH]z en donde Z es un material alcoxilable, R es un radical que se deriva de un óxido alcalino, el cual puede ser etileno y propileno y n es un número entero, por ejemplo, de 10 a 2000 o más y z es un número entero que se determina por el número de grupos reactivos oxialquilables.

Los compuestos de polioxialquileno conjugados que se describen en la Patente U.S. Núm. 2,677,700, que se expidió el 4 de mayo de 1954 a Jackson y otros que corresponden a la fórmula Y(C3H6O)n(C2H4O)mH en donde Y es el residuo de un compuesto orgánico que tiene de aproximadamente 1 a 6 átomos de carbono y un átomo de hidrógeno reactivo, n tiene un valor promedio de al menos aproximadamente 6,4, como se determinó por el número de hidroxilo y m tiene un valor de manera que la porción de oxietileno constituye de aproximadamente 10 % a aproximadamente 90 % en peso de la molécula.

Los compuestos de polioxialquileno conjugados que se describen en la Patente U.S. Núm. 2,674,619, que se expidió el 6 de abril de 1954 a Lundsted y otros que tienen la fórmula Y[(C3H6On(C2H4O)mH]x en donde Y es el residuo de un compuesto orgánico que tiene de aproximadamente 2 a 6 átomos de carbono y que contiene x átomos de hidrógeno reactivos en el cual x tiene un valor de al menos aproximadamente 2, n tiene un valor de manera que el peso molecular de la base hidrofóbica de polioxipropileno es al menos aproximadamente 900 y m tiene un valor de manera que el contenido de oxietileno de la molécula es de aproximadamente 10 % a aproximadamente 90 % en peso. Los compuestos que se encuentran dentro del alcance de la definición de Y incluyen, por ejemplo, propilenglicol, glicerina, pentaeritritol, trimetilolpropano, etilendiamina y similares. Las cadenas de oxipropileno contienen opcionalmente, pero ventajosamente, pequeñas cantidades de óxido de etileno y las cadenas de oxietileno también contienen opcionalmente, pero ventajosamente, pequeñas cantidades de óxido de propileno.

Los agentes tensioactivos de polioxialquileno conjugado adicionales los cuales se usan ventajosamente en las composiciones de esta invención corresponden a la fórmula: P[(C3H6O)n(C2H4O)m]x en donde P es el residuo de un compuesto orgánico que tiene de aproximadamente 8 a 18 átomos de carbono y que contiene x átomos de hidrógeno reactivos en el cual x tiene un valor de 1 o 2, n tiene un valor de manera que el peso molecular de la porción de polioxietileno es al menos aproximadamente 44 y m tiene un valor de manera que el contenido de oxipropileno de la molécula es de aproximadamente 10 % a aproximadamente 90 % en peso. En cualquier caso, las cadenas de oxipropileno pueden contener opcionalmente, pero ventajosamente, pequeñas cantidades de óxido de etileno y las cadenas de oxietileno pueden contener también opcionalmente, pero ventajosamente, pequeñas cantidades de óxido de propileno.

8. Los tensioactivos de amida de ácido polihidroxigraso adecuados para usar en las presentes composiciones incluyen aquellos que tienen la fórmula estructural R2CONR1Z en la cual: R1 es H, hidrocarbilo de C1-C4, 2-hidroxietilo, 2-hidroxipropilo, grupo etoxilo, propoxilo, o una mezcla de los mismos; R2 es un hidrocarbilo de C5-C31, el cual puede ser de cadena lineal; y Z es un polihidroxihidrocarbilo que tiene una cadena de hidrocarbilo lineal con al menos 3 hidroxilos directamente conectados a la cadena, o un derivado alcoxilado (preferiblemente etoxilado o propoxilado) de la misma. Z puede derivarse de un azúcar reductor en una reacción de aminación reductora, tal como un resto de glicitilo.

9. Los productos de condensación de etoxilato de alquilo de alcoholes alifáticos con de aproximadamente 0 a aproximadamente 25 moles de óxido de etileno son adecuados para su uso en las presentes composiciones. La cadena de alquilo del alcohol alifático puede ser ya sea lineal o ramificada, primaria o secundaria, y generalmente contiene de 6 a 22 átomos de carbono.

10. Los alcoholes grasos etoxilados de C6-C18 y alcoholes grasos etoxilados y propoxilados de C6-C18 mezclados son tensioactivos adecuados para usar en las presentes composiciones, particularmente aquellos que son solubles en agua. Los alcoholes grasos etoxilados adecuados incluyen los alcoholes grasos etoxilados de C6-C18 con un grado de etoxilación de 3 a 50.

11. Los tensioactivos de alquilpolisacárido no iónicos adecuados, particularmente para su uso en las presentes composiciones, incluyen aquellos que se describen en la Patente U.S. Núm. 4,565,647, Llenado, que se expidió el 21 de enero de 1986. Estos tensioactivos incluyen un grupo hidrofóbico que contiene de aproximadamente 6 a aproximadamente 30 átomos de carbono y un polisacárido, por ejemplo, un poliglicósido, grupo hidrofílico que contiene de aproximadamente 1,3 a aproximadamente 10 unidades de sacárido. Se puede usar cualquier sacárido reductor que contenga 5 o 6 átomos de carbono, por ejemplo, los restos de glucosa, galactosa y galactosilo se pueden sustituir por el resto de glucosilo. (Opcionalmente, el grupo hidrofóbico se une en las posiciones 2-, 3-, 4-, etc., por lo tanto, da una glucosa o galactosa en lugar de un glucósido o galactósido). Los enlaces intersacáridos pueden estar, por ejemplo, entre la una posición de las unidades de sacárido adicionales y las posiciones 2-, 3-, 4-y/o 6- en las unidades de sacárido anteriores.

12. Los tensioactivos de amida de ácido graso adecuados para usar en las presentes composiciones incluyen aquellos que tienen la fórmula: R6CON(Rz)2 en la cual R6 es un grupo alquilo que contiene de 7 a 21 átomos de carbono y cada R7 es independientemente hidrógeno, alquilo de C1-C4, hidroxialquilo deC1-C4, o --(C2H4O)xH, donde x está en el intervalo de 1 a 3.

13. Una clase útil de tensioactivos no iónicos incluye la clase que se define como aminas alcoxiladas o, más particularmente, tensioactivos alcoxilados/aminados/alcoxilados con alcohol. Estos tensioactivos no iónicos se pueden representar, al menos en parte, por las fórmulas generales: R20--(PO)SN--(EO)tH, R20--(PO)SN--(EO)tH(EO)tH y R20--N(EO)tH; en las cuales R20 es un grupo alquilo, alquenilo u otro grupo alifático, o un grupo alquil-arilo de 8 a 20, preferiblemente de 12 a 14 átomos de carbono, Eo es oxietileno, PO es oxipropileno, s es de 1 a 20, preferiblemente de 2-5, t es de 1-10, preferiblemente de 2-5 y u es de 1-10, preferiblemente de 2-5. Otras variaciones en el alcance de estos compuestos pueden representarse mediante la fórmula alternativa: R20--(PO)v-N[(EO)wH][(EO)zH] en la cual R20 es como se definió anteriormente, v es de 1 a 20 (por ejemplo, 1, 2, 3 o 4 (preferiblemente 2)), y w y z son independientemente de 1-10, preferiblemente de 2-5. Estos compuestos se representan comercialmente por una línea de productos que vende Huntsman Chemicals como tensioactivos no iónicos. Un producto químico preferido de esta clase incluye Surfonic™ PEA 25 Alcoxilato de Amina. Los tensioactivos no iónicos preferidos para las composiciones de la invención incluyen alcoxilatos de alcohol, copolímeros en bloques de EO/PO, alcoxilatos de alquilfenol, y similares.

The treatise Nonionic Surfactants, que editó Schick, M. J., Vol. 1 de the Surfactant Science Series, Marcel Dekker, Inc., Nueva York, 1983 es una excelente referencia sobre la amplia variedad de compuestos no iónicos que generalmente se emplean en la práctica de la presente invención. Una lista típica de clases no iónicas, y especies de estos tensioactivos, se da en la Patente U.S. Núm. 3,929,678 que se expidió a Laughlin y Heuring el 30 de diciembre de 1975. Se dan ejemplos adicionales en "Surface Active Agents and detergents" (Vol. I y II por Schwartz, Perry y Berch).

En algunas modalidades, las composiciones de la presente invención incluyen aproximadamente de 0,001 % en peso a aproximadamente 25 % en peso de un tensioactivo. En otras modalidades, las composiciones de la presente invención incluyen aproximadamente de 0,01 % en peso a aproximadamente 5 % en peso de un tensioactivo. Aún en otras modalidades más, las composiciones de la presente invención incluyen aproximadamente de 0,1 % en peso a aproximadamente 1 % en peso de un tensioactivo.

Agentes Antiespumantes

También puede incluirse un agente antiespumante para reducir la estabilidad de la espuma en las composiciones. Los ejemplos de agentes antiespumantes incluyen, pero no se limitan a: copolímeros en bloques de óxido de etileno/propileno tales como aquellos disponibles bajo el nombre Pluronic N-3; compuestos de silicona tales como sílice dispersa en polidimetilsiloxano, polidimetilsiloxano, y polidimetilsiloxano funcionalizado; amidas grasas, ceras de hidrocarburos, ácidos grasos, ésteres grasos, alcoholes grasos, jabones de ácidos grasos, etoxilatos, aceites minerales, y ésteres de polietilenglicol. Puede encontrarse una discusión sobre los agentes antiespumantes, por ejemplo, en las Patentes U.S. Núms. 3,048,548, 3,334,147, y 3,442,242, cuyas descripciones se incorporan en la presente descripción como referencia.

Quelantes

En algunas modalidades, las composiciones de la presente invención pueden incluir un quelante o mejorador, adicionalmente al inhibidor de la corrosión. Los agentes mejoradores o quelantes (quelatos) también pueden referirse como agentes secuestrantes (secuestrantes), mejoradores de detergentes, y similares. Un quelante a menudo estabiliza la composición o una disolución de uso de la misma. Los mejoradores preferidos son solubles en agua.

Los ejemplos de mejoradores incluyen ácidos fosfónicos y fosfonatos, fosfatos, fosfatos condensados, aminocarboxilatos y sus derivados, pirofosfatos, polifosfatos, derivados de etilendiameno y etilentriameno, hidroxiácidos, y mono-, di-, y tri-carboxilatos y sus ácidos correspondientes. Otros mejoradores incluyen aluminosilicatos, nitroloacetatos y sus derivados, y mezclas de los mismos. Aún otros mejoradores incluyen aminocarboxilatos, que incluyen sales de ácido etilendiaminotetraacético (EDTA), ácido hidroxietilendiaminotetraacético (HEDTA), y ácido dietilentriaminopentaacético, y ácido alanina-N,N-diacético; ácido n-hidroxietiliminodiacético; y similares; sus sales de metales alcalinos; y mezclas de los mismos. Los aminofosfatos adecuados incluyen fosfatos de nitrilotrismetileno y otros aminofosfatos con grupos alquilo o alcalinos con menos de 8 átomos de carbono.

Los ácidos iminodisuccínicos policarboxilatos (IDS) ilustrativos, poliacrilatos de sodio, ácido cítrico, ácido glucónico, ácido oxálico, sales de los mismos, mezclas de los mismos, y similares. Los policarboxilatos adicionales incluyen agentes quelantes de tipo cítrico o citrato, policarboxilato polimérico, y agentes quelantes de tipo ácido acrílico o poliacrílico. Los agentes quelantes adicionales incluyen ácido poliaspártico o co-condensados de ácido aspártico con otros aminoácidos, ácidos mono o dicarboxílicos de C4-C25 y mono o diaminas de C4-C25. Los policarboxilatos poliméricos ilustrativos incluyen ácido poliacrílico, copolímero de maleico/olefina, copolímero de acrílico/maleico, ácido polimetacrílico, copolímeros de ácido acrílico-ácido metacrílico, poliacrilamida hidrolizada, polimetacrilamida hidrolizada, copolímeros de poliamida-metacrilamida hidrolizados, poliacrilonitrilo hidrolizado, polimetacrilonitrilo hidrolizado, copolímeros de acrilonitrilo-metacrilonitrilo hidrolizados y similares.

Los materiales de ácidos aminocarboxílicos útiles que contienen poco o ningún NTA incluyen, pero no se limitan a: ácido N-hidroxietilaminodiacético, ácido etilendiaminotetraacético (EDTA), ácido hidroxietilendiaminotetraacético, ácido dietilentriaminopentaacético, ácido N-hidroxietil-etilendiaminotriacético (HEDTA), ácido dietilentriaminopentaacético (DTPA), ácido metilglicinadiacético (MGDA), ácido glutámico-N,N-diacético (GLDA), ácido etilendiaminosuccínico (EDDS), ácido 2-hidroxietiliminodiacético (HEIDA), ácido iminodisuccínico (IDS), ácido 3-hidroxi-2-2'-iminodisuccínico (HIDS) y otros ácidos o sales similares de los mismos que tienen un grupo amino con un sustituyente de ácido carboxílico.

Agentes y/o Composiciones Oxidantes

De acuerdo con la invención, las composiciones de limpieza alcalinas de la presente invención son adecuadas para uso combinado con agentes y/o composiciones oxidantes. Beneficiosamente, e inesperadamente de acuerdo con la invención, las composiciones de limpieza alcalinas se catalizan de manera que un agente catalizador está disponible para la descomposición de los agentes oxidantes. De acuerdo con un aspecto de la invención, las composiciones de limpieza alcalinas no afectarán la estabilidad de los agentes y/o composiciones oxidantes. Consecuentemente, se puede catalizar una amplia variedad de agentes oxidantes cuando se usan en combinación con las composiciones de limpieza alcalinas, incluso si las composiciones oxidantes contienen cloro u otros agentes que se espera que presenten problemas de estabilidad.

Ácidos Peroxicarboxílicos

En un aspecto preferido, un agente oxidante o un oxidante puede ser un peróxido o un peroxiácido. Son adecuados los compuestos de peroxígeno, los cuales incluyen peróxidos y diversos ácidos percarboxílicos, que incluyen los percarbonatos. En tal aspecto, el catalizador de la composición de limpieza alcalina promueve la descomposición del agente oxidante al proporcionar una eliminación de la suciedad mejorada sin tener las manchas y/o la corrosión esperados de las condiciones altamente oxidantes. En un aspecto, los agentes oxidantes (por ejemplo, compuestos de oxígeno) reaccionan con la suciedad, especialmente cuando se combinan con una fuente alcalina de la composición de limpieza alcalina y crean una acción mecánica vigorosa sobre y dentro de la suciedad, lo cual mejora la eliminación de la suciedad más allá de lo que causa la acción química y blanqueadora.

El ácido peroxicarboxílico (es decir, perácido) se incluye típicamente en aplicaciones de limpieza para eficacia antimicrobiana y/o desinfectante. Como se usa en la presente descripción, el término "perácido" también puede referirse como un "ácido percarboxílico", "ácido peroxicarboxílico" o "peroxiácido". Los ácidos sulfoperoxicarboxílicos, los perácidos sulfonados y los ácidos peroxicarboxílicos sulfonados también se incluyen dentro de los términos "ácido peroxicarboxílico" y "perácido" como se usan en la presente descripción. Los términos "ácido sulfoperoxicarboxílico", "perácido sulfonado", o "ácido peroxicarboxílico sulfonado" se refieren a la forma de ácido peroxicarboxílico de un ácido carboxílico sulfonado como se describe en la Patente U.S. Núm. 8,344,026, y las Publicaciones de patente U.S. Núms. 2010/0048730 y 2012/0052134, cada una de las cuales se incorpora en la presente descripción como referencia en su totalidad. Como aprecia un experto en la técnica, un perácido se refiere a un ácido que tiene el hidrógeno del grupo hidroxilo en el ácido carboxílico que se reemplaza por un grupo hidroxilo. Los perácidos oxidantes también pueden referirse en la presente descripción como ácidos peroxicarboxílicos.

Un perácido incluye cualquier compuesto de la fórmula R--(COOOH)n en el cual R puede ser hidrógeno, alquilo, alquenilo, alquino, acílico, grupo alicíclico, arilo, heteroarilo, o grupo heterocíclico, y n es 1, 2, o 3, y se nombra al prefijar el ácido parental con peroxi. Preferiblemente, R incluye hidrógeno, alquilo, o alquenilo. Los términos "alquilo", "alquenilo", "alquino", "acílico", "grupo alicíclico", "arilo", "heteroarilo", y "grupo heterocíclico" son como se definen en la presente descripción.

Como se usa en la presente descripción, el término "alquilo" o "grupos alquilo" se refiere a hidrocarburos saturados que tienen uno o más átomos de carbono, que incluyen grupos alquilo de cadena lineal (por ejemplo, metilo, etilo, propilo, butilo, pentilo, hexilo, heptilo, octilo, nonilo, decilo, etc.), grupos alquilo cíclicos (o grupos "cicloalquilo" o "alicíclicos" o "carbocíclicos") (por ejemplo, ciclopropilo, ciclopentilo, ciclohexilo, cicloheptilo, ciclooctilo, etc.), grupos alquilo de cadena ramificada (por ejemplo, isopropilo, terc-butilo, sec-butilo, isobutilo, etc.), y grupos alquilo sustituidos con alquilo (por ejemplo, grupos cicloalquilo sustituidos con alquilo y grupos alquilo sustituidos con cicloalquilo). Preferiblemente, una cadena de hidrocarburo alifático saturado lineal o ramificada que tiene de 1 a 22 átomos de carbono, tal como, por ejemplo, metilo, etilo, propilo, isopropilo (1 -metiletilo), butilo, terc-butilo (1,1-dimetiletilo) y similares.

A menos que se especifique de cualquier otra manera, el término "alquilo" incluye tanto "alquilos no sustituidos" como "alquilos sustituidos". Como se usa en la presente descripción, el término "alquilos sustituidos" se refiere a grupos alquilo que tienen sustituyentes que reemplazan uno o más hidrógenos en uno o más carbonos de la cadena principal de hidrocarburo. Tales sustituyentes pueden incluir, por ejemplo, grupos alquenilo, alquinilo, halógeno, hidroxilo, alquilcarboniloxi, arilcarboniloxi, alcoxicarboniloxi, ariloxi, ariloxicarboniloxi, carboxilato, alquilcarbonilo, arilcarbonilo, alcoxicarbonilo, aminocarbonilo, alquilaminocarbonilo, dialquilaminocarbonilo, alquiltiocarbonilo, alcoxilo, fosfato, fosfonato, fosfinato, ciano, amino (que incluye alquilamino, dialquilamino, arilamino, diarilamino, y alquilarilamino), acilamino (que incluye alquilcarbonilamino, arilcarbonilamino, carbamoilo y ureido), imino, sulfhidrilo, alquiltio, ariltio, tiocarboxilato, sulfatos, alquilsulfinilo, sulfonatos, sulfamoilo, sulfonamido, nitro, trifluorometilo, ciano, azido, heterocíclico, alquilarilo, o aromático (que incluye heteroaromático).

El término "alquenilo" incluye una cadena de hidrocarburo alifático insaturado que tiene de 2 a 12 átomos de carbono, tal como, por ejemplo, etenilo, 1-propenilo, 2-propenilo, 1 -butenilo, 2-metil-1-propenilo, y similares. El alquilo o alquenilo puede estar sustituido terminalmente con un heteroátomo, tal como, por ejemplo, un átomo de nitrógeno, azufre u oxígeno, para formar un aminoalquilo, oxialquilo, o tioalquilo, por ejemplo, aminometilo, tioetilo, oxipropilo, y similares. Similarmente, el alquilo o alquenilo anterior puede interrumpirse en la cadena por un heteroátomo que forma un alquilaminoalquilo, alquiltioalquilo, o alcoxialquilo, por ejemplo, metilaminoetilo, etiltiopropilo, metoximetilo, y similares.

Adicionalmente, como se usa en la presente descripción, el término "alicíclico" incluye cualquier hidrocarbilo cíclico que contiene de 3 a 8 átomos de carbono. Los ejemplos de grupos alicíclicos adecuados incluyen ciclopropanilo, ciclobutanilo, ciclopentanilo, etc. En algunas modalidades, los alquilos sustituidos pueden incluir un grupo heterocíclico. Como se usa en la presente descripción, el término "grupo heterocíclico" incluye estructuras de anillo cerrado análogas a los grupos carbocíclicos en los cuales uno o más de los átomos de carbono en el anillo es un elemento distinto de carbono, por ejemplo, nitrógeno, azufre u oxígeno. Los grupos heterocíclicos pueden ser saturados o insaturados. Los grupos heterocíclicos ilustrativos incluyen, pero no se limitan a, aziridina, óxido de etileno (epóxidos, oxiranos), tiirano (episulfuros), dioxirano, azetidina, oxetano, tietano, dioxetano, ditietano, ditietina, azolidina, pirrolidina, pirrolina, oxolano, dihidrofurano, y furano. Los ejemplos adicionales de grupos heterocíclicos adecuados incluyen grupos que se derivan de tetrahidrofuranos, furanos, tiofenos, pirrolidinas, piperidinas, piridinas, pirroles, picolina, comalina, etc.

De acuerdo con la invención, alquilo, alquenilo, los grupos alicíclicos, y los grupos heterocíclicos pueden estar no sustituidos o sustituidos por, por ejemplo, arilo, heteroarilo, alquilo de C1-4, alquenilo de C1-4, alcoxilo de C1-4, amino, carboxilo, halo, nitro, ciano, --SO3H, fosfono o hidroxilo. Cuando el alquilo, alquenilo, grupo alicíclico o grupo heterocíclico está sustituido, preferiblemente la sustitución es alquilo de C1-4, halo, nitro, amido, hidroxilo, carboxilo, sulfo, o fosfono. En una modalidad, R incluye alquilo sustituido con hidroxilo. El término "arilo" incluye hidrocarbilo aromático, que incluye anillos aromáticos fusionados, tales como, por ejemplo, fenilo y naftilo. El término "heteroarilo" incluye derivados aromáticos heterocíclicos que tienen al menos un heteroátomo tal como, por ejemplo, nitrógeno, oxígeno, fósforo, o azufre, e incluye, por ejemplo, furilo, pirrolilo, tienilo, oxazolilo, piridilo, imidazolilo, tiazolilo, isoxazolilo, pirazolilo, isotiazolilo, etc. El término "heteroarilo" también incluye anillos fusionados en los cuales al menos un anillo es aromático, tal como, por ejemplo, indolilo, purinilo, benzofurilo, etc.

De acuerdo con la invención, los grupos arilo y heteroarilo pueden estar no sustituidos o sustituidos en el anillo con, por ejemplo, arilo, heteroarilo, alquilo, alquenilo, alcoxilo, amino, carboxilo, halo, nitro, ciano, --SO3H, fosfono o hidroxilo. Cuando el arilo, aralquilo, o heteroarilo están sustituidos, preferiblemente la sustitución es alquilo de C1-4, halo, nitro, amido, hidroxilo, carboxilo, sulfo, o fosfono. En una modalidad, R incluye arilo sustituido con alquilo de C1-4.

Los compuestos de peroxígeno típicos adecuados para usar como agentes oxidantes incluyen peróxido de hidrógeno (H2O2), ácido peracético, ácido peroctanoico, un persulfato, un perborato, o un percarbonato. Algunos ácidos peroxicarboxílicos incluyen ácido peroxipentanoico, peroxihexanoico, peroxiheptanoico, peroxioctanoico, peroxinonanoico, peroxiisononanoico, peroxidecanoico, peroxiundecanoico, peroxidodecanoico, peroxiascórbico, peroxiadípico, peroxicítrico, peroxipimélico, o peroxisubérico, mezclas de los mismos, o similares. Algunos ácidos peroxicarboxílicos de cadena ramificada adecuados incluyen peroxiisopentanoico, peroxiisononanoico, peroxiisohexanoico, peroxiisoheptanoico, peroxiisooctanoico, peroxiisonananoico, peroxiisodecanoico, peroxiisooundecanoico, peroxiisododecanoico, peroxineopentanoico, peroxineohexanoico, peroxineoheptanoico, peroxineooctanoico, peroxineononanoico, peroxineodecanoico, peroxineoundecanoico, peroxineododecanoico, mezclas de los mismos, o similares.

En otra modalidad, un ácido sulfoperoxicarboxílico tiene la siguiente fórmula:

R j----- OH— R2— COOOH

so3-r

en donde R1 es hidrógeno, o un grupo alquilo sustituido o no sustituido; R2 es un grupo alquileno sustituido o no sustituido; X es hidrógeno, un grupo catiónico, o un resto formador de éster; o sales o ésteres de los mismos. En algunas modalidades, R1 es un grupo alquilo de Cm sustituido o no sustituido; X es hidrógeno, un grupo catiónico, o un resto formador de éster; R2 es un grupo alquilo de Cn sustituido o no sustituido; m = de 1 a 10; n = de 1 a 10; y m+n es menos de 18, o sales, ésteres o mezclas de los mismos.

En algunas modalidades, R1 es hidrógeno. En otras modalidades, R1 es un grupo alquilo sustituido o no sustituido. En algunas modalidades, R1 es un grupo alquilo sustituido o no sustituido que no incluye un grupo alquilo cíclico. En algunas modalidades, R1 es un grupo alquilo sustituido. En algunas modalidades, R1 es un grupo alquilo de C1-C9 no sustituido. En algunas modalidades, R1 es un alquilo de C7 o Ce no sustituido. En otras modalidades, R1 es un grupo alquileno de Ce-C10 sustituido. En algunas modalidades, R1 es un grupo alquilo de Ce-C10 sustituido que está sustituido con al menos 1, o al menos 2 grupos hidroxilo. Aún en otras modalidades más, R1 es un grupo alquilo de C1-C9 sustituido. En algunas modalidades, R1 es un grupo alquilo sustituido de C1-C9 sustituido que está sustituido con al menos 1 grupo SO3H. En otras modalidades, R1 es un grupo alquilo de C9-C10 sustituido. En algunas modalidades, R1 es un grupo alquilo de C9-C10 sustituido en donde al menos dos de los carbonos de la cadena principal de carbono forman un grupo heterocíclico. En algunas modalidades, el grupo heterocíclico es un grupo epóxido.

En algunas modalidades, R2 es un grupo alquileno de C1-C10 sustituido. En algunas modalidades, R2 es un alquileno de C8-C10 sustituido. En algunas modalidades, R2 es un alquileno de C6-C9 no sustituido. En otras modalidades, R2 es un grupo alquileno de C8-C10 sustituido con al menos un grupo hidroxilo. En algunas modalidades, R2 es un grupo alquileno de C10 sustituido con al menos dos grupos hidroxilo. En otras modalidades, R2 es un grupo alquileno de Ce sustituido con al menos un grupo SO3H. En algunas modalidades, R2 es un grupo de C9 sustituido, en donde al menos dos de los carbonos de la cadena principal de carbono forman un grupo heterocíclico. En algunas modalidades, el grupo heterocíclico es un grupo epóxido. En algunas modalidades, R1 es un alquilo de Ce-C9 sustituido o no sustituido y R2 es un alquileno de C7-Ce sustituido o no sustituido.

Estos y otros compuestos de ácido sulfoperoxicarboxílico adecuados para usar en las composiciones de ácido peroxicarboxílico estabilizadas de la invención se describen adicionalmente en la

Patente U.S. Núm. 8,344,026 y las Publicaciones de Patentes U.S. Núms. 2010/0048730 y 2012/0052134, las cuales se incorporan en la presente descripción como referencia en su totalidad.

En un aspecto, el agente oxidante se puede usar en cualquier concentración adecuada. En algunas modalidades, el agente oxidante tal como el perácido o el peróxido de hidrógeno tiene una concentración de aproximadamente 0,1 % en peso a aproximadamente 50 % en peso, o de aproximadamente 0,1 % en peso a aproximadamente 40 % en peso en una composición concentrada en equilibrio. En otro aspecto, el agente oxidante perácido tiene una concentración en una disolución de uso de la composición de acuerdo con la invención de aproximadamente 0 ppm a aproximadamente 5000 ppm, de aproximadamente 0 a aproximadamente 4500 ppm, de aproximadamente 1 a aproximadamente 4500 ppm, o de aproximadamente 100 ppm a aproximadamente 4000 ppm. Sin limitar el alcance de la invención, los intervalos numéricos incluyen los números que definen el intervalo e incluyen cada número entero dentro del intervalo definido.

Peróxido de Hidrógeno

En un aspecto preferido, un agente oxidante o un oxidante puede ser peróxido de hidrógeno. El peróxido de hidrógeno, H2O2, proporciona las ventajas de tener una alta relación de oxígeno activo debido a su bajo peso molecular (34,014 g/mol) y de ser compatible con numerosas sustancias que pueden tratarse mediante los métodos de la invención debido a que es un líquido débilmente ácido, claro, e incoloro. Otra ventaja del peróxido de hidrógeno es que se descompone en agua y oxígeno. Es ventajoso tener estos productos de descomposición, debido a que generalmente son compatibles con las sustancias que se tratan. Por ejemplo, los productos de descomposición son generalmente compatibles con sustancias metálicas (por ejemplo, sustancialmente no corrosivas) y generalmente son inocuos al contacto incidental y son respetuosos con el medio ambiente.

El peróxido de hidrógeno se puede usar en cualquier concentración adecuada. En algunas modalidades, una composición concentrada en equilibrio tiene una concentración de peróxido de hidrógeno de aproximadamente 0,5 % en peso a aproximadamente 90 % en peso, o de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 90 % en peso. Aún en otras modalidades, el peróxido de hidrógeno tiene una concentración de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 80 % en peso, de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 50 % en peso. En otro aspecto, el agente oxidante de peróxido de hidrógeno tiene una concentración en una disolución de uso de la composición de acuerdo con la invención de aproximadamente 0 ppm a aproximadamente 5000 ppm, de aproximadamente 0 a aproximadamente 4500 ppm, de aproximadamente 1 a aproximadamente 4500 ppm, o de aproximadamente 100 ppm a aproximadamente 4000 ppm. Sin limitar el alcance de la invención, los intervalos numéricos incluyen los números que definen el intervalo e incluyen cada número entero dentro del intervalo definido. Potenciadores de la Oxidación

También se pueden proporcionar oxidantes adecuados en la forma de un potenciador, el cual puede incluir, por ejemplo, oxidantes tales como cloritos, bromo, bromatos, monocloruro de bromo, yodo, monocloruro de yodo, yodatos, permanganatos, nitratos, ácido nítrico, boratos, perboratos, y oxidantes gaseosos tales como ozono, oxígeno, dióxido de cloro, cloro, dióxido de azufre y derivados de los mismos. En un aspecto, tales oxidantes pueden emplearse como un potenciador, solos o en combinación con el agente oxidante, tal como un potenciador de cloro. Beneficiosamente, las composiciones de limpieza alcalinas de acuerdo con la invención no interfieren con la estabilidad del cloro y/u otros potenciadores.

Un oxidante puede incluir compuestos blanqueadores capaces de liberar una especie halógena activa, tal como Ch, Br2, -OCl y/u -OBr., bajo las condiciones que se encuentran típicamente durante el procedimiento de limpieza. Los agentes blanqueadores adecuados para su uso en las presentes composiciones detergentes incluyen, por ejemplo, compuestos que contienen cloro, tales como un cloro, un hipoclorito (por ejemplo, hipoclorito de sodio) y/o cloramina. Los compuestos que liberan halógeno preferidos incluyen los dicloroisocianuratos de metales alcalinos, tales como dicloroisocianurato de sodio, fosfato trisódico clorado, los hipocloritos de metales alcalinos, monocloramina y dicloroamina, y similares.

Métodos de Uso

Las composiciones de limpieza alcalinas de la invención se pueden usar como un paquete inhibidor de manchas y catalítico para usar solas o con una composición de limpieza altamente alcalina y/u oxidante. Estas incluirían aplicaciones de uso que incluyen, por ejemplo, limpiadores CIP, limpiadores de lavavajillas y limpiadores de lavadoras. Las composiciones de limpieza alcalinas de la invención también son adecuadas para usar en cualquier proceso para limpiar superficies, que incluyen, pero no se limitan a, las superficies de acero inoxidable que se mencionaron anteriormente. La limpieza de superficies metálicas, las cuales necesitan composiciones de limpieza no corrosivas y que no manchen es aplicable a numerosas aplicaciones, que incluyen, por ejemplo, aplicaciones CIP y descalcificación de superficies, tales como donde el limpiador pasa a través de las tuberías. Otros ejemplos incluyen aplicaciones de limpieza de vehículos. Otros ejemplos más incluyen artículos institucionales de almacenamiento de agua tales como máquinas de hielo, las cuales necesitan ser descalcificadas, de hecho, las composiciones pueden usarse en cualquier situación donde sea necesario limpiar una superficie debido a residuos de agua dura. Las composiciones de limpieza alcalinas de la invención pueden incluso encontrar uso en otras industrias tales como procesamiento textil, fabricación de papel y similares. En un aspecto, las composiciones de limpieza alcalinas, cuando se combinan con composiciones oxidantes, proporcionan una limpieza y/o desinfección beneficiosa. En algunos aspectos, se puede emplear una composición oxidante como un pretratamiento seguido de la composición de limpieza alcalina como una anulación. En aspectos adicionales, la composición oxidante se combina en cualquier punto durante la aplicación y/o uso de la composición de limpieza alcalina.

En un aspecto preferido, se ha descubierto que las suciedades de alimentos y bebidas, y especialmente las suciedades de alimentos y bebidas horneadas, se pueden eliminar de las superficies mediante el uso de las composiciones de limpieza alcalinas, opcionalmente en combinación con una composición desinfectante oxidante. La invención se refiere a métodos de limpieza de equipos tales como intercambiadores de calor, evaporadores, tanques y otros equipos industriales que usan procedimientos de limpieza in situ. El método es adecuado para la eliminación de suciedad orgánica o, más particularmente, para la eliminación de suciedad de alimentos o bebidas. Adicionalmente, el método se refiere a los procesos de limpieza para eliminar las suciedades de carbohidratos y proteicas de los lugares de fabricación de alimentos y bebidas mediante el uso de un método CIP.

Los métodos para limpiar equipos mediante el uso de procedimientos de limpieza CIP incluyen, por ejemplo, equipos tales como evaporadores, intercambiadores de calor (que incluyen intercambiadores de tubo en tubo, inyección directa de vapor, e intercambiadores de placas y marcos), bobinas de calentamiento (que incluyen vapor, llama o fluido de transferencia de calor calentado), recristalizadores, cristalizadores en recipientes, secadores por pulverizador, secadores de tambor y tanques. Los métodos se pueden usar generalmente en cualquier aplicación donde sea necesario eliminar los apelmazados en la suciedad o quemados en la suciedad, tal como las proteínas o los carbohidratos; las aplicaciones incluyen la industria de alimentos y bebidas (especialmente lácteos), elaboración de cerveza, procesamiento de aceite, agricultura industrial y procesamiento de etanol.

Las técnicas de limpieza CIP son un régimen de limpieza específico que se adapta para eliminar la suciedad de los componentes internos de tanques, líneas, bombas y otros equipos de proceso. La limpieza CIP implica pasar disoluciones de limpieza a través del sistema sin desmontar ningún componente del sistema. La técnica CIP mínima implica pasar la disolución de limpieza a través del equipo y luego reanudar el procesamiento normal. Cualquier producto contaminado por residuos de limpiadores puede desecharse. A menudo, los métodos CIP implican un primer enjuague, la aplicación de las disoluciones de limpieza, un segundo enjuague con agua potable seguido de la reanudación de las operaciones. El proceso también puede incluir cualquier otro paso de poner en contacto en el cual un enjuague, fluido funcional ácido o básico, disolvente u otro componente de limpieza, tal como agua caliente, agua fría, etc., pueda ponerse en contacto con el equipo en cualquier paso durante el proceso. A menudo, se omite el enjuague final de agua potable para evitar la contaminación del equipo con bacterias seguido del paso de limpieza y/o desinfección.

El proceso CIP aplica una disolución diluida o de uso de la composición de limpieza alcalina y, opcionalmente, una composición oxidante. Las disoluciones que se aplicarán típicamente fluyen por la superficie (típicamente aproximadamente de 3 a 6 pies/segundo, es decir, de 91,44 y 182,88 cm/s), para eliminar lentamente la suciedad. Ya sea que la nueva disolución se vuelva a aplicar a la superficie, o la misma disolución se haga recircular y se vuelva a aplicar a la superficie.

En una modalidad, el presente método que emplea las composiciones de limpieza altamente alcalinas catalizadas puede incluir la aplicación de las composiciones alcalinas a un objeto sucio. Por ejemplo, la composición se puede introducir en tuberías o recipientes en una planta, tal como una planta de procesamiento de alimentos. Las tuberías o recipientes pueden someterse a CIP. Tras la aplicación, se puede permitir que la composición entre en contacto con el objeto sucio durante un período de tiempo predeterminado. La cantidad de tiempo puede ser suficiente para permitir que la composición penetre en la suciedad. El método puede incluir penetrar la suciedad con la composición. Preferiblemente, los métodos incluyen combinar las composiciones de limpieza altamente alcalinas catalizadas con una composición desinfectante que comprende un agente oxidante. La combinación de alcalinidad y oxidación proporciona una limpieza y/o desinfección eficaz. La fuerza de las disoluciones alcalinas y/u oxidantes y la duración de los pasos de limpieza dependen típicamente de la durabilidad de la suciedad.

En un aspecto de la invención, los métodos CIP incluyen un aparato o sistema que necesita limpieza, tal como un tanque. En un aspecto, una línea de alimentación suministra la composición de limpieza alcalina de acuerdo con la invención al tanque, y una línea de drenaje elimina la disolución del tanque. Se pueden emplear líneas y tanques de alimentación adicionales para el uso combinado del agente y/o las composiciones oxidantes. El agua u otra fuente diluyente también puede tener líneas y tanques de alimentación para dosificar las disoluciones de uso de acuerdo con la invención. Un sistema o aparato puede tener adicionalmente equipos de tuberías, válvulas, bombas, etc. conectados operativamente para el proceso CIP. Un proceso CIP puede incluir adicionalmente un tanque para retener la química de las composiciones de limpieza alcalinas. Se usa una línea de drenaje del tanque para recircular la disolución del tanque de regreso al proceso CIP y al tanque.

Beneficiosamente, de acuerdo con la invención, el uso de las composiciones de limpieza altamente alcalinas catalizadas no mancha ni corroe las superficies a tratar. Como se refiere en la presente descripción, la corrosión es la reacción electroquímica degradante de un metal con su entorno. Un aspecto beneficioso adicional de la invención es que el uso combinado de las composiciones de limpieza altamente alcalinas catalizadas con un agente y/o composición oxidante no mancha ni corroe las superficies a tratar en la fase líquida (es decir, las superficies en contacto con las disoluciones), a pesar de las condiciones altamente alcalinas y oxidantes. Además, tanto el tratamiento como el almacenamiento de tales composiciones, que incluyen las composiciones de limpieza altamente alcalinas catalizadas, no resultan en manchas o corrosión ninguna de las superficies a tratar en contacto con la fase de vapor de las composiciones.

Beneficiosamente, los inhibidores de la corrosión que se emplean de acuerdo con las composiciones de la invención tienen suficiente presión de vapor para permitir la vaporización de las moléculas para proporcionar protección a las superficies metálicas contra la corrosión por encima de los puntos de contacto de la fase líquida. Las composiciones y métodos de la invención protegen las superficies metálicas del oxígeno, la humedad y otros contaminantes atmosféricos de la corrosión. En un aspecto, los métodos y composiciones de la invención proporcionan protección frente a la corrosión de líquidos y vapores para superficies durante al menos aproximadamente 6 meses, al menos aproximadamente 7 meses, al menos aproximadamente 8 meses, al menos aproximadamente 9 meses, al menos aproximadamente 10 meses, al menos aproximadamente 11 meses, o al menos aproximadamente 12 meses.

Todas las publicaciones y solicitudes de patente en esta descripción son indicativas del nivel de experiencia en la técnica a la cual pertenece esta invención.

Ejemplos

Las modalidades de la presente invención se definen adicionalmente en los siguientes ejemplos no limitantes. Debe entenderse que estos ejemplos, si bien indican ciertas modalidades de la invención, se dan solo a manera de ilustración.

Ejemplo 1

La degradación del peróxido se evaluó en una composición detergente cáustica altamente alcalina disponible comercialmente (Control) en comparación con formulaciones EXP.

Las formulaciones de Control y EXP 1 se muestran en la Tabla 2. Una disolución de uso de EXP 1 contiene aproximadamente 5 ppm de catalizador de sulfato de hierro para promover la descomposición del peróxido de hidrógeno cuando se proporciona en una disolución de uso con las composiciones de prueba para medir la velocidad de descomposición del peróxido. Los activos de alcalinidad fueron equivalentes a las disoluciones de uso.

TABLA 2

Cada una de las composiciones de prueba de la Tabla 2 se combinó en una disolución de uso que contenía 1400 ppm de peróxido, que se proporcionó en la forma de una composición potenciadora disponible comercialmente que contenía peróxido de hidrógeno, alcoholes y ácido bencenosulfónico (Stabicip Oxi, disponible en Ecolab Inc.). Aunque no se evaluaron las manchas en este ejemplo, se espera que las composiciones de prueba causen manchas superficiales cuando se limpia en la presencia de un oxidante tal como el peróxido de hidrógeno. Por lo tanto, primero se evaluaron las velocidades de descomposición del peróxido para mejorar la limpieza antes de probar la evitación de manchas.

Los resultados se muestran en las Figuras 1-2 que muestran las curvas de degradación de peróxido de las formulaciones de Control y EXP 1 a 75 °C en composiciones de limpieza de alta concentración (1 % de NaOH -FIGURA 1) y baja concentración (2066 ppm - FIGURA 2). La adición del catalizador de sulfato de hierro en EXP 1 reduce la vida media del peróxido de hidrógeno de 38 minutos (Control) a 4 minutos (EXP 1) como se muestra en la FIGURA 1. Similarmente, a bajas concentraciones de NaOH, esa vida media del peróxido de hidrógeno similarmente se reduce significativamente de 60 minutos (Control) a aproximadamente <10 minutos (EXP 1) como se muestra en la FIGURA 2. Los resultados muestran un aumento efectivo en la reacción de descomposición catalítica del peróxido en al menos aproximadamente 10 veces, en comparación con la formulación de Control.

El aumento de la degradación del peróxido de hidrógeno de EXP 1 también se correspondía con un aumento del burbujeo de la composición de limpieza, lo cual es una mejora adicional de la limpieza de las composiciones.

Ejemplo 2

La evaluación del impacto de la inhibición de la corrosión y/o las manchas tanto en las fases líquida y de vapor se realizó mediante el uso de la formulación de prueba EXP1.

Las muestras metálicas se prepararon de acuerdo con los siguientes métodos. Se obtuvieron paneles de acero inoxidable (acero inoxidable 304 de 1x3x1/16 pulgadas) y se retiró el respaldo de plástico antes de la limpieza. Los paneles se sumergieron en tolueno dentro de un baño de ultrasonido durante al menos 30 minutos. Luego, se retiraron los paneles y se sumergieron en un baño de ultrasonido con acetona durante 30 minutos. Los paneles se retiraron y se enjuagaron con agua desionizada (DI) y se dejaron secar al aire. Luego, los paneles se lavaron en una disolución de hidróxido de sodio al 6 % (disolución de alcoxilato de alcohol carboxilado y NaOH disponible comercialmente) durante 30 minutos a 150 °F. Los paneles se retiraron de la disolución y se enjuagaron con agua DI y deberían exhibir buenas propiedades de formación de láminas. Luego, los paneles se dejaron secar al aire y se almacenaron en un desecador hasta que se iniciaron las pruebas de remojo químico y manchas.

La prueba de remojo químico y manchas empleó los siguientes métodos. Se preparó una disolución de NaOH activo al 4 % (p/p) con las formulaciones EXP 1 y se diluyó con agua blanda. Se adicionó una química oxidante cuando fue necesario. Se llenaron recipientes de plástico con 57 gramos de cada disolución evaluada. Se introdujeron los paneles estampados en las disoluciones para crear un entorno medio sumergido para proporcionar una fase de vapor y una fase líquida. Los recipientes de plástico se dejaron con las tapas puestas dentro de un horno a 80 °C durante un total de 9 días. Cada día se retiraron las muestras y se reemplazó la química. Después de una exposición de 9 días (216 horas), las muestras se retiraron y se enjuagaron con agua DI y se dejaron secar al aire. Las manchas de la fase de vapor y la fase líquida se cuantificaron mediante análisis de imágenes.

El Control para la prueba de remojo químico y manchas fue una disolución cáustica comercial (50 % de NaOH). La cuantificación de las manchas empleó el siguiente procedimiento mediante el uso del software de análisis de imágenes de Fiji. Todos los paneles tratados se escanearon después de la exposición química y se escaneó un panel de control limpio que no se expuso químicamente a las disoluciones. Se seleccionó un área de análisis de fase de vapor y fase líquida y se realizó un histograma en escala de grises en los paneles tratados. El mismo análisis se realizó en el panel limpio. Las áreas "manchadas" (fase líquida o vapor) se restan de las áreas controladas "limpias" y los resultados se muestran en porcentaje de manchas.

Los resultados de la cuantificación de manchas después de 216 horas se muestran en las FIGURAS 3-6. Para las FIGURAS 3-6 un umbral de manchas de menos de 20 % proporcionó la evaluación visual de la inhibición adecuada de las manchas y la corrosión de acuerdo con la formulación EXP1. Notablemente, las mediciones de menos de 20 % no son detectables visualmente. La formulación EXP 1 proporciona protección contra las manchas y la corrosión en las superficies de acero inoxidable por debajo del umbral de 20 % tanto en la fase líquida (FIGURA 3 y FIGURA 4) como en la fase de vapor (FIGURA 5 y FIGURA 6), independientemente del aumento de la concentración de hidróxido y/o concentración cáustica.

Los resultados de la cuantificación de las manchas después de 360 horas se muestran en las FIGURAS 7-10. Se usó la misma medida de umbral para la inhibición de las manchas y la corrosión de menos de 20 % como medida de umbral. En la exposición prolongada de 360 horas, la formulación EXP 1 proporcionó manchas y corrosión, en donde las mediciones mayores que 20 % solo se observaron en las concentraciones de peróxido aumentadas de 3500 ppm y concentraciones cáusticas de 4 %.

Se muestran las manchas generales de la fase líquida (FIGURA 11) y las manchas de la fase de vapor (FIGURA 12) de los diversos Controles en comparación con EXP 1, lo que ilustra la mejora significativa en la reducción de las manchas y la corrosión cuando se usa el catalizador de sulfato de hierro para mejorar la descomposición del peróxido. Beneficiosamente, el EXP 1 muestra resultados favorables sobre el cáustico comercial para composiciones de limpieza, en donde EXP 1 proporciona protección contra las manchas y la corrosión que causan el cáustico y el peróxido en las superficies de acero inoxidable.

Ejemplo 3

Se evaluó la evaluación del impacto del catalizador activo (por ejemplo, sulfato de hierro) sobre la inhibición de las manchas tanto en fase líquida como de vapor. La Figura 13 muestra el efecto del sulfato de hierro sobre las manchas, que incluye la cantidad de ácido glucónico (gluconato) que se requiere para evitar las manchas que causa el sulfato de hierro. La figura muestra que hay una reducción significativa en el porcentaje de manchas con el aumento de la concentración del catalizador y gluconato de sodio.

Para disoluciones con 5 ppm de catalizador de sulfato de hierro y 1500 ppm de peróxido, como se muestra en la FIGURA 13, una disolución de uso que emplee una composición de limpieza alcalina debe proporcionar aproximadamente 2000 ppm de ácido glucónico (gluconato) para evitar las manchas tanto en la fase líquida como en la de vapor. Las composiciones de limpieza alcalinas que proporcionan bajas concentraciones (por ejemplo <1000 ppm de ácido glucónico (gluconato)) no reducen adecuadamente las manchas en fase líquida. La FIGURA 13 muestra que a 5 ppm de catalizador se deberían incluir aproximadamente 2000 ppm de gluconato en la composición de limpieza altamente alcalina catalizada; a 15 ppm de catalizador se deberían incluir aproximadamente 3000 ppm de gluconato en la composición de limpieza altamente alcalina catalizada; y a 25 ppm de catalizador se deberían incluir aproximadamente 6000 ppm de gluconato en la composición de limpieza altamente alcalina catalizada.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una composición inhibidora de la corrosión y que no mancha que comprende:

de 50 a 99 por ciento en peso de una fuente de alcalinidad de hidróxido de metal alcalino;

de 0,1 a 50 por ciento en peso de un quelante, en donde el quelante es ácido glucónico o una sal del mismo, o ácido glucárico o una sal del mismo;

de 0,001 a 1 por ciento en peso de un catalizador capaz de descomponer una fuente de oxígeno activo, en donde el catalizador es sulfato de hierro;

un tensioactivo no iónico y

agua.

2. La composición de la reivindicación 1, que comprende de 80 a 99 por ciento en peso de una fuente de alcalinidad, de 1 a 25 por ciento en peso de quelante y de 0,1 a 1 por ciento en peso de catalizador.

3. La composición de la reivindicación 1, en donde el quelante es ácido glucónico o una sal del mismo.

4. Una disolución de uso que comprende la composición de las reivindicaciones 1-3, en donde la disolución de uso proporciona entre 2000 ppm de una fuente de alcalinidad y 4 por ciento en peso de una fuente de alcalinidad, entre 100 ppm y 5000 ppm de quelante, y entre 0,5 ppm y 25 ppm de catalizador.

5. Un método de limpieza de suciedad de equipos industriales mediante el uso de un proceso CIP, el método comprende:

proporcionar una composición de limpieza alcalina concentrada de acuerdo con la reivindicación 1 a las suciedades en equipos industriales,

permitir que la composición de limpieza alcalina permanezca en la suciedad durante un período de tiempo suficiente para facilitar la eliminación de la suciedad;

hacer circular la composición de limpieza alcalina a través del equipo; y luego opcionalmente enjuagar el equipo.

6. El método de la reivindicación 5, en donde el equipo comprende tuberías, recipientes, o una combinación de los mismos o en donde el equipo comprende un equipo de transferencia de calor.

7. El método de la reivindicación 5, que comprende adicionalmente el paso de generar una disolución de uso de la composición de limpieza alcalina que tiene un pH de al menos 12, que comprende la adición de una fuente de alcalinidad y/o agua para generar la disolución de uso.

8. El método de la reivindicación 5, en donde la composición de limpieza alcalina concentrada comprende de 50 a 99 por ciento en peso de una fuente de alcalinidad en donde la fuente de alcalinidad es un hidróxido de sodio, de 0,1 a 50 por ciento en peso de quelante, de 0,001 a 1 por ciento en peso de catalizador en donde el catalizador es sulfato de hierro, y en donde la disolución de uso proporciona entre 2000 ppm de fuente de alcalinidad y 4 por ciento en peso de fuente de alcalinidad.

9. El método de la reivindicación 7, que comprende adicionalmente la adición de un agente oxidante y/o una composición oxidante que comprende un oxidante que se selecciona del grupo que consiste en peróxido de hidrógeno, compuestos de ácido peroxicarboxílico, percarbonatos y mezclas de los mismos.

10. Un método de limpieza de suciedades de los equipos industriales mediante el uso de un proceso CIP que no mancha y/o corroe las superficies metálicas bajo condiciones altamente alcalinas y oxidantes, el método comprende:

proporcionar una composición de limpieza alcalina de acuerdo con la reivindicación 1 a las suciedades en equipos industriales;

proporcionar una composición oxidante a las suciedades en el equipo industrial, en donde la composición oxidante comprende peróxido de hidrógeno, una composición de ácido peroxicarboxílico y/o percarbonatos;

permitir que la composición de limpieza alcalina y la composición oxidante permanezcan en la suciedad durante un período de tiempo suficiente para facilitar la eliminación de la suciedad;

hacer circular la composición de limpieza alcalina y la composición oxidante a través del equipo; y luego opcionalmente enjuagar el equipo.

11. El método de la reivindicación 10, en donde la composición de limpieza alcalina se diluye en un punto de uso con una fuente de alcalinidad y/o agua para proporcionar un pH de la disolución de uso de al menos 13.

12. El método de la reivindicación 10, en el que la fuente de alcalinidad es hidróxido de sodio.

13. El método de la reivindicación 10, en donde el equipo comprende tuberías, recipientes, o una combinación de los mismos o en donde el equipo comprende un equipo de transferencia de calor.