Optimización de una fórmula para "Open Plant Cleaning"

Publicado

18 de noviembre de 2021

Se requiere de una limpieza excepcional en los espacios de procesamiento de alimentos y bebidas dentro de las instalaciones, para garantizar productos seguros y de alta calidad. Después de la producción, todos los equipos y superficies de contacto con los alimentos necesitan limpiarse y ser desinfectadas conforme a los niveles establecidos en las normas de salubridad e higiene, antes de que un nuevo proceso de producción inicie.

El Sistemas de Limpieza de Planta Abierta (COP por sus siglas en inglés Clean Open Plant) es el proceso manual de lavado de, maquinaria de proceso, paredes, pisos y cualquier otra superficie que entre en contacto con los alimentos y/o bebidas fabricadas. El sistema COP se lleva a cabo con espuma generada mediante espumadoras de baja presión. La espuma limpiadora se rocía sobre las superficies, dando tiempo a la suciedad de disolverse, para posteriormente enjuagarse con agua. Una formulación eficaz COP utiliza espuma muy estable con el poder suficiente para limpiar un rango amplio de suciedades difíciles, aún a bajas temperaturas. Este último factor es fundamental porque, las grasas son más difíciles de limpiar en temperaturas más bajas a su punto de fusión, y la mayoría de las plantas de procesamiento de alimentos y bebidas se mantienen a temperaturas relativamente bajas. Muchos de los limpiadores que se encuentran en el mercado contienen cloro, que es eficaz en la limpieza, pero corrosivo sobre muchas superficies existentes dentro de las plantas de proceso.

En el diseño de una formulación óptima de Sistema de Limpieza COP, BASF estableció como objetivo crear un limpiador en espuma que supere los productos del mercado en suciedad de grasas y proteínas a baja temperatura, sin el uso de cloro, que genere una tipo de espuma estable y que a la vez, no corroa el metal suave. A continuación, presentamos el esquema de nuestro experimento y los hallazgos descubiertos durante este proceso.

Formulaciones Estratégicamente Robustas

Comenzamos con la creación de un rango de formulaciones que consistía en combinar ingredientes en distintos niveles estratégicamente escogidos para optimizar la generación y estabilización de espuma; desarrollamos un sistema base completo y eficaz que funciona bien a bajas temperaturas con un nivel cáustico relativamente bajo. Esto lo logramos sin el uso de cloro.

Generación de espuma

Para la generación de espuma, hemos seleccionado una mezcla de tensioactivos para trabajar dentro de las fórmulas que incluyen Texapon® N 70 NA, Glucopon® 225DK, Ammonyx® LO, y Deriphat® 160 C. El cuarto ingrediente, Deriphat 160 Ctambién tiene propiedades anticorrosivas.

Estabilización de la espuma

Para la estabilización de la espuma, utilizamos mezclas de Lupasol® PR 8515 y un alcohol graso (C12-C16). La combinación de estos dos ingredientes crea una espuma estable que permite un contacto más prolongado con la suciedad y, por tanto, una mejor limpieza.

Sistema builder

El sistema constructor consistía en KOH (45%), NaOH (50%) y Trilon® M Liquid T.

Potenciador de Limpieza

Lutensol® TDA 9 se añadió como un tensoactivo no iónico para potenciar la limpieza de la grasa manchas. El nivel de Lutensol® TDA 9 se mantuvo en el 2%, para evitar el impacto negativo en la espuma.

Inhibición de la corrosión

Para mantener una alta inhibición de la corrosión, formulamos un producto de alto rendimiento sin cloro. Se utilizaron ingredientes multifuncionales como Deriphat® 160 C y Lupasol® PR 8515 se utilizaron para potenciar aún más la inhibición de la corrosión.

Desempeño de Limpieza

Hicimos pruebas para conocer el desempeño de limpieza de dichas formulaciones. Páneles de aluminio sucios se limpiaron con un sistema de limpieza por espreado, calculándose la limpieza en forma gravimétrica. El benchmark fue un detergente con cloro a un pH de 13.30.

A una baja temperatura de 73 °F, se usó una fuerza de 60 libras por pulgada cuadrada (PSI) por 20 segundos. Las Formulaciones propuestas por BASF para Sistemas de Limpieza COP fueron 15% más efectivas que el producto comercial usado como benchmark.

Este nivel de limpieza a baja temperatura es crucial ya que, es difícil mantener temperaturas de agua por encima de los 100 ºF en instalaciones de procesamiento de alimentos y bebidas. Las temperaturas para limpieza caen más bajo todavía cuando el agua entra en contacto con superficies que se encuentran a nivel de congelación. 

En temperaturas arriba de los 105 °F, se aplicó una fuerza de 60 PSI por 20 segundos. Las formulaciones de BASF produjeron resultados similares a los benchmark, sin el uso de cloro o blanqueadores.

Desempeño de la Espuma

Las formulaciones propuestas por BASF para Sistemas de Limpieza COP generaron espuma más alta y estable que el benchmark cuando se midieron a 30 segundos, 600 segundos y 800 segundos.

Desempeño de Corrosión

Para probar los niveles de corrosión en cada una de las fórmulas, colocamos varias aleaciones de metales suaves en soluciones de 6 oz/galón, y monitoreamos la pérdida de: peso, densidad y área, así como la exposición para calcular la corrosión en milímetros por año.

En aleaciones de aluminio (Al 6063), la solución de BASF produjo menos corrosión que el benchmark.

En acero inoxidable, la solución de BASF tuvo un desempeño significativamente superior al del benchmark, en términos de efectos de baja corrosión.

Conclusión:

Las formulaciones propuestas por BASF para Sistemas de Limpieza COP tuvieron un mejor desempeño en términos de limpieza a bajas temperaturas, producción óptima de espuma y propiedades anticorrosivas que el benchmark.

La solución de BASF proporcionó resultados de limpieza superiores ya que, tuvo un mejor desempeño tanto en limpieza a altas y bajas temperaturas, menos efectos corrosivos de varias aleaciones de metal y buena estabilidad de espuma. Todo esto se obtuvo sin el uso de cloro.

El encontrar la formulación ideal conlleva muchos beneficios, pero más importante aún, este experimento comprueba que hay muchas soluciones innovadoras disponibles para abordar mejorías en los Sistemas de Limpieza COP. Esta solución tiene como base un enfoque creativo, con el uso estudiado de un amplio rango de ingredientes estratégicos cuyos beneficios van, desde efectos cáusticos reducidos y el uso mínimo de ingredientes costosos, hasta la limpieza a baja temperatura y un incremento en el rendimiento del uso de espuma.