專利名稱：清潔組合物及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及清洗組合物。具體地講，本發(fā)明涉及含有螯合劑的組合物，為此即使當(dāng)螯合劑充分生物分解時(shí)，該組合物也令人意外地表現(xiàn)出優(yōu)良的清洗效果。特別是當(dāng)需要清洗熱解污垢污染的設(shè)備時(shí)，該清洗組合物還可以含有氧化劑。
背景技術(shù)：
對(duì)于食品與飲料加工設(shè)備，例如啤酒廠、碳酸飲料廠，特別是乳制品廠，清洗最為重要。通常，使用與機(jī)器內(nèi)部各種污垢反應(yīng)的溶液處理加工設(shè)備的機(jī)器內(nèi)部和/或外部，清洗該加工設(shè)備。而且，人們通常希望使用開放的設(shè)備清洗裝置與技術(shù)，自己完成對(duì)加工設(shè)備的清洗(例如各種工廠)。
當(dāng)將清洗、殺菌、消毒裝置用于加工設(shè)備時(shí)，例如，內(nèi)部清洗系統(tǒng)(Cleaning-In-Place，CIP)是優(yōu)選的清洗系統(tǒng)。通常，CIP系統(tǒng)包括獨(dú)立盛裝多種溶液的多個(gè)儲(chǔ)存容器，例如預(yù)清洗溶液、清洗溶液、洗后溶液。通常，將這些類型的溶液預(yù)先送入清洗機(jī)器的氣液通道，然后，在機(jī)器中循環(huán)，直到它們最終作為廢料排出，或回收用于下次清洗循環(huán)。
通常，常規(guī)CIP組合物含有如EDTA的螯合劑。然而，EDTA不能迅速生物分解，因此當(dāng)被排入環(huán)境中，特別是水體中時(shí)，眾所周知EDTA會(huì)造成重金屬的釋放。其它CIP組合物使用甲基甘氨酸(MGDA)替代EDTA。甲基甘氨酸比EDTA更容易生物分解；然而，在熱解的脂污垢和/或蛋白污垢環(huán)境中，含有甲基甘氨酸的CIP組合物沒有表現(xiàn)出良好的清洗效果。
人們更關(guān)注于制備一種組合物，它是由環(huán)保助劑組成，并可以有效地清除加工設(shè)備中的污垢。因此，本發(fā)明涉及一種除垢組合物，其中含有螯合劑，任意含有氧化劑；該組合物對(duì)環(huán)境友善，令人意外地表現(xiàn)出優(yōu)良的清洗效果，包括脂污垢的去除、或蛋白污垢的去除、或兩者兼得。
其它信息在清洗加工設(shè)備方面已經(jīng)有了眾多的努力。在美國專利5,888,311中，公開了一種省略預(yù)清洗步驟的設(shè)備清洗方法。
其他的關(guān)于清洗設(shè)備的努力也已經(jīng)被公開。在國際專利申請(qǐng)WO97/21797中，公開了含有甲基甘氨酸的內(nèi)部清洗組合物。
此外，還公開了清洗設(shè)備的其它專利申請(qǐng)。在美國專利5,064,561中，公開了一種含有堿性材料和酶的CIP系統(tǒng)。
本發(fā)明概述在第一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及去除硬表面污垢的組合物，該組合物含有(a)羧酸亞胺化合物；(b)水其中(i)該組合物不在洗碗機(jī)中使用；
(ii)該污垢是食品、飲料或乳制品加工設(shè)備產(chǎn)生的污垢，不是石油加工設(shè)備中的污垢。
在第二實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及去除硬表面污垢的組合物，該組合物含有(a)羧酸亞胺化合物；(b)水；(c)氧化劑。
在第三實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及使用本發(fā)明第一或第二實(shí)施方案組合物的方法。
在第四實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種試劑盒，其中包括(a)含有羧酸亞胺化合物的第一組成物；(b)含有氧化劑的第二組成物；(c)對(duì)熱解污垢使用組分(a)和(b)的說明，具體地講，熱解污垢含有熱解的蛋白污垢、熱解的脂污垢、乳石或其組合。
如文中所用，除垢組合物的成分I定義為不含氧化劑的成分或第一組成物，除垢組合物的成分II定義為不含羧酸亞胺化合物的成分或第二組成物。除垢組合物定義為由羧酸亞胺化合物和水組成的組合物，包括含有成分I的組合物、或含有成分I和II混合物的組合物。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述本發(fā)明羧酸亞胺化合物的唯一限制是，其只能輔助去除食品與飲料加工設(shè)備中的脂污垢和/或蛋白污垢。
通常，本發(fā)明的羧酸亞胺化合物具有下列通式 其中每個(gè)A都獨(dú)立地是一種二酸，選自包括草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸或庚二酸基團(tuán)，并且R選取氫、C1-6烷基或芳基的組中。在優(yōu)選實(shí)施方案中，每個(gè)A選取琥珀酸，R選取氫。
制備本發(fā)明羧酸亞胺化合物，例如可以通過將水與酸酐混合(例如生成二酸)，然后將所得二酸與氨、氫氧化鈉反應(yīng)，生成所需的羧酸亞胺化合物。而且，應(yīng)該注意，使用羧酸亞胺化合物的鹽也在本發(fā)明范圍之內(nèi)。
在最優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的羧酸亞胺化合物是一種鹽，用作為前體的馬來酸酐制成。通常，優(yōu)選的化合物認(rèn)定為D，L-天門冬胺酸、N-(1，2-二羧乙基)四鈉鹽，并由Bayer以商標(biāo)Baypure銷售(亞胺基二琥珀酸鈉鹽)。
關(guān)于本發(fā)明羧酸亞胺化合物的用量，基于除垢組合物成分I的總重量，羧酸亞胺化合物通常是大約0.1-60％(重量百分比)，優(yōu)選的是大約0.2-30.0％，最優(yōu)選的是大約20-40.0％，其中包括文中所述的所有范圍。成分I中的差額部分由水補(bǔ)充。
當(dāng)需要使用氧化劑時(shí)(即，將熱解污垢作為清除目標(biāo)時(shí))，可以使用任何氧化劑，只要該試劑可以增強(qiáng)羧酸亞胺化合物的清洗效果。氧化劑包括過氧化氫、過氧酸(過乙酸)、臭氧和二氧化氯?；诔附M合物成分II的總重量，氧化劑的用量通常在大約0.01-60％(重量百分比)，優(yōu)選用量在大約0.05-40.0％，最優(yōu)選的用量大約在0.08-30.0％，其中包括文中所述的所有范圍。成分II中的差額部分由水補(bǔ)充。
當(dāng)制備成分I、或成分II、或除垢組合物時(shí)，每種成份(各自組成物的成分)可以加入混合容器中，在適度的剪切力下攪拌。對(duì)于混合的溫度與壓力沒有限制，只要可以生成所需的組合物。通常，在環(huán)境溫度與大氣壓力下，制備組合物。
僅使用成分I作為除垢組合物，同樣在本發(fā)明范圍之內(nèi)；因此，除垢組合物可以含有羧酸亞胺化合物，而不含有氧化劑。當(dāng)要去除的污垢未經(jīng)熱分解時(shí)，上述除垢組合物是優(yōu)選的組合物。如文中所用，熱解污垢定義為超過50℃加工過程(例如，涉及食品、飲料、乳制品加工過程)產(chǎn)生的污垢，由此，未經(jīng)熱解的污垢來源于低于50℃的加工過程。
當(dāng)需要去除熱解污垢時(shí)，通常優(yōu)選的是，除垢組合物既含有成分I，又含有成分II。因此，當(dāng)使用本發(fā)明除垢組合物去除熱解污垢時(shí)，該組合物優(yōu)選的含有羧酸亞胺化合物以及氧化劑。
當(dāng)使用成分I和成分II制備本發(fā)明除垢組合物時(shí)，所得溶液通常含有大約0.01-20.0％(重量百分比)成分I，優(yōu)選含有大約0.02-10.0％，最優(yōu)選含有大約1.0-3.0％；通常含有大約0.01-10.0％(重量百分比)成分II，優(yōu)選含有大約0.02-5.0％，最優(yōu)選含有大約0.1-1.0％。
本發(fā)明可以使用任選的添加劑，該任選的添加劑包括防沫劑、助水溶劑、濕潤劑、晶體生長抑制劑、穩(wěn)定劑、酶、堿源?；诔煞諭和成分II各自的總重量，成分I和成分II可以獨(dú)立地含有不超過60％(重量比)的任選添加劑。
本發(fā)明所用的防沫劑包括公知試劑，象硅石、硅酮、脂肪酸或酯，乙醇、烷氧基化脂肪醇、和乙撐氧-丙撐氧共聚物。本發(fā)明的優(yōu)選防沫劑是由BASF制造、以商標(biāo)Plurafac銷售的直鏈醇。對(duì)本發(fā)明所用防沫劑類型的更詳細(xì)描述，參見美國專利6,184,340，其全部內(nèi)容都通過在此引述而合并于本文。
本發(fā)明所用的助水溶劑包括下列表面活性劑，硫酸月桂醇、二甲苯磺酸鈉、甲苯磺酸(及其鹽)、磺基丁二酸鹽、異丙苯磺酸鈉、磷酸酯、烷基多聚葡萄糖、脂肪酸及其鹽、和咪唑啉。
關(guān)于本發(fā)明所用的濕潤劑，該濕潤劑商業(yè)可得，通常包括低泡非離子表面活性劑，如含有烷基多聚葡萄糖、或乙撐氧部分、或丙撐氧部分的表面活性劑，以及由其制備的共聚物和混合物。
本發(fā)明所用的晶體增長抑制劑包括膦酸酯，如商標(biāo)為Bayhibit(Bayer)和Dequest(Solutia，Inc.)商業(yè)銷售的膦酸酯。其它晶體生長抑制劑包括聚羧化物，例如Alco制造、商標(biāo)為Alcosperse的聚羧化物。本發(fā)明所用的穩(wěn)定劑包括膦酸酯，由Solutia公司商業(yè)銷售、商標(biāo)為Dequest的膦酸酯。
除了能夠在本發(fā)明清洗組合物中配用外，對(duì)于本發(fā)明所用的酶沒有限制。酶種類包括淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶、乳糖酶及其混合物。眾所周知，酶可以從象Novo Nordisk A/S和Genencor的供應(yīng)商商業(yè)獲得。
例如，當(dāng)存在熱解和/或非熱解的脂污垢和蛋白污垢情況下，本發(fā)明除垢組合物令人意外地表現(xiàn)出優(yōu)良的清洗效果。當(dāng)需要去除鹽雜質(zhì)或污垢時(shí)，例如碳酸鈉或碳酸氫鈉、碳酸鈣或磷酸鈣，本發(fā)明除垢組合物還表現(xiàn)出優(yōu)良的清洗特性。
應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)pH值范圍保持在大約10.0-14.0時(shí)，本發(fā)明除垢組合物令人意外地表現(xiàn)出清洗效果。當(dāng)需要優(yōu)良的清洗效果時(shí)，組合物的pH值優(yōu)選地保持在大約11.0-13.5，最優(yōu)選保持在大約11.0-12.5，包括文中所述的所有范圍。
通過任意加入酸、堿和/或使用緩沖液，可以調(diào)節(jié)本發(fā)明除垢組合物的pH值。酸包括磷酸和硫酸。堿包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰，緩沖液包括碳酸氫鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽/碳酸鹽緩沖液和硼砂。pH調(diào)節(jié)劑的用量只受限于需要獲得pH范圍。對(duì)于緩沖液，其加入量需要保證本發(fā)明組合物的充分穩(wěn)定。
制成本發(fā)明的除垢組合物后，可以在制備的儲(chǔ)罐發(fā)生器中調(diào)節(jié)或緩沖其pH值。任選的是，可以在不同儲(chǔ)罐中調(diào)節(jié)或緩沖此組合物。
調(diào)節(jié)或緩沖pH后，通過泵和進(jìn)料管線，將本發(fā)明除垢組合物送入待清洗的加工設(shè)備中。因此，本發(fā)明除垢組合物優(yōu)選地應(yīng)用于CIP方法。為了達(dá)到最好效果，將該組合物輸送通過設(shè)備中所有的內(nèi)部組件，直到廢棄或再循環(huán)使用的最終排放。此外，本發(fā)明組合物可以輸送或噴灑到需要清洗或消毒的設(shè)備外表面。該組合物還可以用于開放設(shè)備清洗?？梢允褂萌魏螛I(yè)內(nèi)公知的泵，完成輸送。通常，泵被分為蠕動(dòng)泵、隔膜泵、或正排量泵。通常，泵是由象Watson-Marlow公司和Tri-Clover公司的供應(yīng)商生產(chǎn)的。通常，所用的噴灑裝置、例如噴灑到加工設(shè)備外部的噴灑裝置，利用象系統(tǒng)清洗器A/S的附屬裝置，完成布水。本發(fā)明所用的泵和噴灑裝置也可以從象Diverseylever的衛(wèi)生專業(yè)供應(yīng)商購得。此外，制備并儲(chǔ)存本發(fā)明組合物以及按照需要使用此組合物，都在本發(fā)明范圍之內(nèi)。制備組合物、并將其直接送入輸送泵，也在本發(fā)明范圍之內(nèi)。將儲(chǔ)存與新制備組合物的混合送入輸送泵，也在本發(fā)明范圍之內(nèi)。
對(duì)于本發(fā)明所用的管線，該管線僅受到輸送本發(fā)明除垢組合物能力范圍的限制。該管線通常是聚合體管線或金屬管線，優(yōu)選的是不銹鋼管線。而且，該管線的內(nèi)徑范圍是大約0.25-20厘米，但是優(yōu)選的是大約2.5-10厘米。
輸送除垢組合物到加工設(shè)備的速率僅受到妨礙組合物清洗加工設(shè)備的速率范圍限制。通常，輸送組合物到加工設(shè)備的速率選自維持大約1.5-2.5米/秒最低線速度的范圍。在最優(yōu)選的實(shí)施方案中，成分I和成分II獨(dú)立地輸送到加工設(shè)備中，并且輸送成分I時(shí)，需要溶液中產(chǎn)生大約10-20,000ppm羧酸亞胺化合物，優(yōu)選的是產(chǎn)生大約200-10,000ppm羧酸亞胺化合物，最優(yōu)選的是產(chǎn)生大約2,000-4,000ppm羧酸亞胺化合物；在輸送成分II時(shí)，需要溶液中產(chǎn)生大約10-10,000ppm氧化劑，優(yōu)選的是產(chǎn)生大約100-2,000ppm氧化劑，最優(yōu)選的是產(chǎn)生大約500-1,500ppm氧化劑。
采用將組合物送入加工設(shè)備單進(jìn)料管線的方式，向需要清洗的加工設(shè)備輸送本發(fā)明除垢組合物。在優(yōu)選實(shí)施方案中，將組合物送入加工設(shè)備每個(gè)部分的進(jìn)料管線。此外，本發(fā)明清洗組合物可以在需要清洗的加工設(shè)備內(nèi)部或外部相互混合。
應(yīng)該注意，本發(fā)明除垢組合物含有羧酸亞胺化合物，并任意含有氧化劑。然而，基本由羧酸亞胺化合物、氧化劑、水構(gòu)成的組合物是在本發(fā)明范圍之內(nèi)。由羧酸亞胺化合物、氧化劑、水構(gòu)成的組合物也在本發(fā)明范圍之內(nèi)。此外，當(dāng)輸送和/或噴灑本發(fā)明除垢組合物時(shí)，該組合物可以經(jīng)受壓力與溫度的考驗(yàn)。壓力和溫度(例如組合物的溫度)可以改變，僅受到使用組合物清洗加工設(shè)備范圍的限制。
為了深入說明并增益對(duì)本發(fā)明的理解，提供下列實(shí)例。因此，實(shí)例不是對(duì)本發(fā)明的限制，并且羅在權(quán)利要求范圍內(nèi)的修改同樣在本發(fā)明的范圍與權(quán)益之內(nèi)。
實(shí)例1-2
混合容器中適當(dāng)剪切力下，通過混合各種成分，制備實(shí)例1和2的除垢組合物。同一容器中，可以同時(shí)制備成分I和成分II(既，當(dāng)生成羧酸亞胺化合物和氧化劑時(shí))。
通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，獲得除垢的數(shù)據(jù)，該實(shí)驗(yàn)使用熱解牛奶污染的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)熱交換器，以文獻(xiàn)所述的相似方式進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，Delsing BMA and Hiddinkj，Nederlands Instiuut VoorZuivelodersoek，Verslag V240，乳液對(duì)熱傳導(dǎo)表面的阻礙，ReprintFrom Netherlands Milk and Dairy Journal，37 1983，Pages 139-148。表中數(shù)據(jù)表明，含有羧酸亞胺化合物與氧化劑的實(shí)例1除垢組合物，優(yōu)于用MGDA替代羧酸亞胺化合物的實(shí)例2除垢組合物。目測觀察的潔凈度列于下表中。
表
A清潔百分比指的是，基于目測分析熱交換器，熱解蛋白污垢的去除百分比。此外，對(duì)實(shí)例產(chǎn)生廢液使用的感耦發(fā)射光譜分析表明，當(dāng)使用實(shí)例1的除垢組合物時(shí)，去除掉含鈣超過10％的污垢。
實(shí)例3-5
實(shí)例3和5的溶液作為添加劑加入0.25％活性氫氧化鈉，實(shí)例4的溶液按照說明使用。實(shí)例3和5的除垢組合物清洗浸泡在非熱解牛奶中大約10分鐘的不銹鋼板。使用除垢組合物，處理不銹鋼板大約10分鐘(方式與美國專利5,064,561第8部分相似)?；谀繙y分析，清洗效果表明，所有不銹鋼板除去了大約100％的非熱解污垢。結(jié)論表明，本發(fā)明除垢組合物可以成功地去除非熱解污垢。
權(quán)利要求
1.一種去除硬表面污垢的CIP組合物，該組合物含有(a)羧酸亞胺化合物；(b)水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的CIP組合物，其中羧酸亞胺化合物由此通式表示 其中每個(gè)A都獨(dú)立地是一種二酸，選自包括草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸或庚二酸基團(tuán)，并且R選取氫、C1-6烷基或芳基的組中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的CIP組合物，其中羧酸亞胺化合物是亞胺基二琥珀酸或其鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的CIP組合物，其中除垢組合物還含有氧化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的CIP組合物，其中氧化劑是過氧化氫。
6.權(quán)利要求1的CIP組合物，其中除垢組合物含有大約0.1-60％重量百分比的羧酸亞胺化合物、大約0.01-60％重量百分比的氧化劑。
7.一種去除食品加工設(shè)備污垢的CIP方法，其中包括下列步驟(a)施用一種由羧酸亞胺化合物和水組成的組合物；(b)確定污垢是否被熱解；(c)如果污垢被熱解，那么施用氧化劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的CIP除垢法，其中羧酸亞胺化合物由此通式表示 其中每個(gè)A獨(dú)立地是一種二酸基團(tuán)，選自包括草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸或庚二酸基團(tuán)，并且R選取氫、C1-6烷基或芳基的組中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的CIP除垢法，其中羧酸亞胺化合物與氧化劑同時(shí)施用于食品加工設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的CIP除垢法，其中羧酸亞胺化合物與氧化劑次序施用于食品加工設(shè)備。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的CIP除垢法，其中以使清洗溶液產(chǎn)生大約20-5,000ppm氧氣釋放劑的速率供應(yīng)氧化劑。
12.一種CIP清洗試劑盒，其中包括(a)含有羧酸亞胺化合物的第一組成物；(b)含有氧氣釋放劑的第二組成物；(c)要求第一組成物與第二組成物都用于熱解污垢的說明。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的試劑盒，其中羧酸亞胺化合物由此通式表示 其中每個(gè)A獨(dú)立地是一種二酸基團(tuán)，選自包括草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸或庚二酸基團(tuán)，并且R選取氫、C1-6烷基或芳基的組中。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的試劑盒，其中氧化劑是過氧化氫。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的試劑盒，其中羧酸亞胺化合物是亞胺基二琥珀酸或其鹽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種除垢的組合物。該組合物含有羧酸亞胺化合物，并可含有或不含有氧化劑。對(duì)于加工設(shè)備、例如啤酒廠、乳品廠和碳酸飲料廠的設(shè)備，該組合物表現(xiàn)優(yōu)良的清洗特性。該組合物還極有效地除去脂污垢和蛋白污垢。
文檔編號(hào)C23G5/00GK1553949SQ02817735
公開日2004年12月8日 申請(qǐng)日期2002年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月10日
發(fā)明者卡羅·安妮·羅拉德, 查爾斯·奧倫·克雷福特, 吉姆·約瑟夫·希拉里德斯, 霍哥爾·西森, 羅蘭德·施若汀, 斯蒂凡·格羅伯, 奧倫 克雷福特, 施若汀, 格羅伯, 西森, 卡羅 安妮 羅拉德, 約瑟夫 希拉里德斯 申請(qǐng)人:約翰遜迪瓦西公司