专利名称：清洁组合物及其使用方法
技术领域：
本发明涉及清洗组合物。具体地讲，本发明涉及含有螯合剂的组合物，为此即使当螯合剂充分生物分解时，该组合物也令人意外地表现出优良的清洗效果。特别是当需要清洗热解污垢污染的设备时，该清洗组合物还可以含有氧化剂。
背景技术：
对于食品与饮料加工设备，例如啤酒厂、碳酸饮料厂，特别是乳制品厂，清洗最为重要。通常，使用与机器内部各种污垢反应的溶液处理加工设备的机器内部和/或外部，清洗该加工设备。而且，人们通常希望使用开放的设备清洗装置与技术，自己完成对加工设备的清洗(例如各种工厂)。
当将清洗、杀菌、消毒装置用于加工设备时，例如，内部清洗系统(Cleaning-In-Place，CIP)是优选的清洗系统。通常，CIP系统包括独立盛装多种溶液的多个储存容器，例如预清洗溶液、清洗溶液、洗后溶液。通常，将这些类型的溶液预先送入清洗机器的气液通道，然后，在机器中循环，直到它们最终作为废料排出，或回收用于下次清洗循环。
通常，常规CIP组合物含有如EDTA的螯合剂。然而，EDTA不能迅速生物分解，因此当被排入环境中，特别是水体中时，众所周知EDTA会造成重金属的释放。其它CIP组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，在热解的脂污垢和/或蛋白污垢环境中，含有甲基甘氨酸的CIP组合物没有表现出良好的清洗效果。
人们更关注于制备一种组合物，它是由环保助剂组成，并可以有效地清除加工设备中的污垢。因此，本发明涉及一种除垢组合物，其中含有螯合剂，任意含有氧化剂；该组合物对环境友善，令人意外地表现出优良的清洗效果，包括脂污垢的去除、或蛋白污垢的去除、或两者兼得。
其它信息在清洗加工设备方面已经有了众多的努力。在美国专利5,888,311中，公开了一种省略预清洗步骤的设备清洗方法。
其他的关于清洗设备的努力也已经被公开。在国际专利申请WO97/21797中，公开了含有甲基甘氨酸的内部清洗组合物。
此外，还公开了清洗设备的其它专利申请。在美国专利5,064,561中，公开了一种含有碱性材料和酶的CIP系统。
本发明概述在第一实施方案中，本发明涉及去除硬表面污垢的组合物，该组合物含有(a)羧酸亚胺化合物；(b)水其中(i)该组合物不在洗碗机中使用；
(ii)该污垢是食品、饮料或乳制品加工设备产生的污垢，不是石油加工设备中的污垢。
在第二实施方案中，本发明涉及去除硬表面污垢的组合物，该组合物含有(a)羧酸亚胺化合物；(b)水；(c)氧化剂。
在第三实施方案中，本发明涉及使用本发明第一或第二实施方案组合物的方法。
在第四实施方案中，本发明涉及一种试剂盒，其中包括(a)含有羧酸亚胺化合物的第一组成物；(b)含有氧化剂的第二组成物；(c)对热解污垢使用组分(a)和(b)的说明，具体地讲，热解污垢含有热解的蛋白污垢、热解的脂污垢、乳石或其组合。
如文中所用，除垢组合物的成分I定义为不含氧化剂的成分或第一组成物，除垢组合物的成分II定义为不含羧酸亚胺化合物的成分或第二组成物。除垢组合物定义为由羧酸亚胺化合物和水组成的组合物，包括含有成分I的组合物、或含有成分I和II混合物的组合物。
优选实施方案的详细描述本发明羧酸亚胺化合物的唯一限制是，其只能辅助去除食品与饮料加工设备中的脂污垢和/或蛋白污垢。
通常，本发明的羧酸亚胺化合物具有下列通式 其中每个A都独立地是一种二酸，选自包括草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸或庚二酸基团，并且R选取氢、C1-6烷基或芳基的组中。在优选实施方案中，每个A选取琥珀酸，R选取氢。
制备本发明羧酸亚胺化合物，例如可以通过将水与酸酐混合(例如生成二酸)，然后将所得二酸与氨、氢氧化钠反应，生成所需的羧酸亚胺化合物。而且，应该注意，使用羧酸亚胺化合物的盐也在本发明范围之内。
在最优选的实施方案中，本发明的羧酸亚胺化合物是一种盐，用作为前体的马来酸酐制成。通常，优选的化合物认定为D，L-天门冬胺酸、N-(1，2-二羧乙基)四钠盐，并由Bayer以商标Baypure销售(亚胺基二琥珀酸钠盐)。
关于本发明羧酸亚胺化合物的用量，基于除垢组合物成分I的总重量，羧酸亚胺化合物通常是大约0.1-60％(重量百分比)，优选的是大约0.2-30.0％，最优选的是大约20-40.0％，其中包括文中所述的所有范围。成分I中的差额部分由水补充。
当需要使用氧化剂时(即，将热解污垢作为清除目标时)，可以使用任何氧化剂，只要该试剂可以增强羧酸亚胺化合物的清洗效果。氧化剂包括过氧化氢、过氧酸(过乙酸)、臭氧和二氧化氯。基于除垢组合物成分II的总重量，氧化剂的用量通常在大约0.01-60％(重量百分比)，优选用量在大约0.05-40.0％，最优选的用量大约在0.08-30.0％，其中包括文中所述的所有范围。成分II中的差额部分由水补充。
当制备成分I、或成分II、或除垢组合物时，每种成份(各自组成物的成分)可以加入混合容器中，在适度的剪切力下搅拌。对于混合的温度与压力没有限制，只要可以生成所需的组合物。通常，在环境温度与大气压力下，制备组合物。
仅使用成分I作为除垢组合物，同样在本发明范围之内；因此，除垢组合物可以含有羧酸亚胺化合物，而不含有氧化剂。当要去除的污垢未经热分解时，上述除垢组合物是优选的组合物。如文中所用，热解污垢定义为超过50℃加工过程(例如，涉及食品、饮料、乳制品加工过程)产生的污垢，由此，未经热解的污垢来源于低于50℃的加工过程。
当需要去除热解污垢时，通常优选的是，除垢组合物既含有成分I，又含有成分II。因此，当使用本发明除垢组合物去除热解污垢时，该组合物优选的含有羧酸亚胺化合物以及氧化剂。
当使用成分I和成分II制备本发明除垢组合物时，所得溶液通常含有大约0.01-20.0％(重量百分比)成分I，优选含有大约0.02-10.0％，最优选含有大约1.0-3.0％；通常含有大约0.01-10.0％(重量百分比)成分II，优选含有大约0.02-5.0％，最优选含有大约0.1-1.0％。
本发明可以使用任选的添加剂，该任选的添加剂包括防沫剂、助水溶剂、湿润剂、晶体生长抑制剂、稳定剂、酶、碱源。基于成分I和成分II各自的总重量，成分I和成分II可以独立地含有不超过60％(重量比)的任选添加剂。
本发明所用的防沫剂包括公知试剂，象硅石、硅酮、脂肪酸或酯，乙醇、烷氧基化脂肪醇、和乙撑氧-丙撑氧共聚物。本发明的优选防沫剂是由BASF制造、以商标Plurafac销售的直链醇。对本发明所用防沫剂类型的更详细描述，参见美国专利6,184,340，其全部内容都通过在此引述而合并于本文。
本发明所用的助水溶剂包括下列表面活性剂，硫酸月桂醇、二甲苯磺酸钠、甲苯磺酸(及其盐)、磺基丁二酸盐、异丙苯磺酸钠、磷酸酯、烷基多聚葡萄糖、脂肪酸及其盐、和咪唑啉。
关于本发明所用的湿润剂，该湿润剂商业可得，通常包括低泡非离子表面活性剂，如含有烷基多聚葡萄糖、或乙撑氧部分、或丙撑氧部分的表面活性剂，以及由其制备的共聚物和混合物。
本发明所用的晶体增长抑制剂包括膦酸酯，如商标为Bayhibit(Bayer)和Dequest(Solutia，Inc.)商业销售的膦酸酯。其它晶体生长抑制剂包括聚羧化物，例如Alco制造、商标为Alcosperse的聚羧化物。本发明所用的稳定剂包括膦酸酯，由Solutia公司商业销售、商标为Dequest的膦酸酯。
除了能够在本发明清洗组合物中配用外，对于本发明所用的酶没有限制。酶种类包括淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶、乳糖酶及其混合物。众所周知，酶可以从象Novo Nordisk A/S和Genencor的供应商商业获得。
例如，当存在热解和/或非热解的脂污垢和蛋白污垢情况下，本发明除垢组合物令人意外地表现出优良的清洗效果。当需要去除盐杂质或污垢时，例如碳酸钠或碳酸氢钠、碳酸钙或磷酸钙，本发明除垢组合物还表现出优良的清洗特性。
应当注意，当pH值范围保持在大约10.0-14.0时，本发明除垢组合物令人意外地表现出清洗效果。当需要优良的清洗效果时，组合物的pH值优选地保持在大约11.0-13.5，最优选保持在大约11.0-12.5，包括文中所述的所有范围。
通过任意加入酸、碱和/或使用缓冲液，可以调节本发明除垢组合物的pH值。酸包括磷酸和硫酸。碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂，缓冲液包括碳酸氢盐、碳酸盐、碳酸氢盐/碳酸盐缓冲液和硼砂。pH调节剂的用量只受限于需要获得pH范围。对于缓冲液，其加入量需要保证本发明组合物的充分稳定。
制成本发明的除垢组合物后，可以在制备的储罐发生器中调节或缓冲其pH值。任选的是，可以在不同储罐中调节或缓冲此组合物。
调节或缓冲pH后，通过泵和进料管线，将本发明除垢组合物送入待清洗的加工设备中。因此，本发明除垢组合物优选地应用于CIP方法。为了达到最好效果，将该组合物输送通过设备中所有的内部组件，直到废弃或再循环使用的最终排放。此外，本发明组合物可以输送或喷洒到需要清洗或消毒的设备外表面。该组合物还可以用于开放设备清洗。可以使用任何业内公知的泵，完成输送。通常，泵被分为蠕动泵、隔膜泵、或正排量泵。通常，泵是由象Watson-Marlow公司和Tri-Clover公司的供应商生产的。通常，所用的喷洒装置、例如喷洒到加工设备外部的喷洒装置，利用象系统清洗器A/S的附属装置，完成布水。本发明所用的泵和喷洒装置也可以从象Diverseylever的卫生专业供应商购得。此外，制备并储存本发明组合物以及按照需要使用此组合物，都在本发明范围之内。制备组合物、并将其直接送入输送泵，也在本发明范围之内。将储存与新制备组合物的混合送入输送泵，也在本发明范围之内。
对于本发明所用的管线，该管线仅受到输送本发明除垢组合物能力范围的限制。该管线通常是聚合体管线或金属管线，优选的是不锈钢管线。而且，该管线的内径范围是大约0.25-20厘米，但是优选的是大约2.5-10厘米。
输送除垢组合物到加工设备的速率仅受到妨碍组合物清洗加工设备的速率范围限制。通常，输送组合物到加工设备的速率选自维持大约1.5-2.5米/秒最低线速度的范围。在最优选的实施方案中，成分I和成分II独立地输送到加工设备中，并且输送成分I时，需要溶液中产生大约10-20,000ppm羧酸亚胺化合物，优选的是产生大约200-10,000ppm羧酸亚胺化合物，最优选的是产生大约2,000-4,000ppm羧酸亚胺化合物；在输送成分II时，需要溶液中产生大约10-10,000ppm氧化剂，优选的是产生大约100-2,000ppm氧化剂，最优选的是产生大约500-1,500ppm氧化剂。
采用将组合物送入加工设备单进料管线的方式，向需要清洗的加工设备输送本发明除垢组合物。在优选实施方案中，将组合物送入加工设备每个部分的进料管线。此外，本发明清洗组合物可以在需要清洗的加工设备内部或外部相互混合。
应该注意，本发明除垢组合物含有羧酸亚胺化合物，并任意含有氧化剂。然而，基本由羧酸亚胺化合物、氧化剂、水构成的组合物是在本发明范围之内。由羧酸亚胺化合物、氧化剂、水构成的组合物也在本发明范围之内。此外，当输送和/或喷洒本发明除垢组合物时，该组合物可以经受压力与温度的考验。压力和温度(例如组合物的温度)可以改变，仅受到使用组合物清洗加工设备范围的限制。
为了深入说明并增益对本发明的理解，提供下列实例。因此，实例不是对本发明的限制，并且罗在权利要求范围内的修改同样在本发明的范围与权益之内。
实例1-2
混合容器中适当剪切力下，通过混合各种成分，制备实例1和2的除垢组合物。同一容器中，可以同时制备成分I和成分II(既，当生成羧酸亚胺化合物和氧化剂时)。
通过实验室实验，获得除垢的数据，该实验使用热解牛奶污染的标准实验热交换器，以文献所述的相似方式进行该实验，Delsing BMA and Hiddinkj，Nederlands Instiuut VoorZuivelodersoek，Verslag V240，乳液对热传导表面的阻碍，ReprintFrom Netherlands Milk and Dairy Journal，37 1983，Pages 139-148。表中数据表明，含有羧酸亚胺化合物与氧化剂的实例1除垢组合物，优于用MGDA替代羧酸亚胺化合物的实例2除垢组合物。目测观察的洁净度列于下表中。
表
A清洁百分比指的是，基于目测分析热交换器，热解蛋白污垢的去除百分比。此外，对实例产生废液使用的感耦发射光谱分析表明，当使用实例1的除垢组合物时，去除掉含钙超过10％的污垢。
实例3-5
实例3和5的溶液作为添加剂加入0.25％活性氢氧化钠，实例4的溶液按照说明使用。实例3和5的除垢组合物清洗浸泡在非热解牛奶中大约10分钟的不锈钢板。使用除垢组合物，处理不锈钢板大约10分钟(方式与美国专利5,064,561第8部分相似)。基于目测分析，清洗效果表明，所有不锈钢板除去了大约100％的非热解污垢。结论表明，本发明除垢组合物可以成功地去除非热解污垢。
权利要求
1.一种去除硬表面污垢的CIP组合物，该组合物含有(a)羧酸亚胺化合物；(b)水。
2.根据权利要求1的CIP组合物，其中羧酸亚胺化合物由此通式表示 其中每个A都独立地是一种二酸，选自包括草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸或庚二酸基团，并且R选取氢、C1-6烷基或芳基的组中。
3.根据权利要求1的CIP组合物，其中羧酸亚胺化合物是亚胺基二琥珀酸或其盐。
4.根据权利要求1的CIP组合物，其中除垢组合物还含有氧化剂。
5.根据权利要求1的CIP组合物，其中氧化剂是过氧化氢。
6.权利要求1的CIP组合物，其中除垢组合物含有大约0.1-60％重量百分比的羧酸亚胺化合物、大约0.01-60％重量百分比的氧化剂。
7.一种去除食品加工设备污垢的CIP方法，其中包括下列步骤(a)施用一种由羧酸亚胺化合物和水组成的组合物；(b)确定污垢是否被热解；(c)如果污垢被热解，那么施用氧化剂。
8.根据权利要求7的CIP除垢法，其中羧酸亚胺化合物由此通式表示 其中每个A独立地是一种二酸基团，选自包括草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸或庚二酸基团，并且R选取氢、C1-6烷基或芳基的组中。
9.根据权利要求7的CIP除垢法，其中羧酸亚胺化合物与氧化剂同时施用于食品加工设备。
10.根据权利要求7的CIP除垢法，其中羧酸亚胺化合物与氧化剂次序施用于食品加工设备。
11.根据权利要求7的CIP除垢法，其中以使清洗溶液产生大约20-5,000ppm氧气释放剂的速率供应氧化剂。
12.一种CIP清洗试剂盒，其中包括(a)含有羧酸亚胺化合物的第一组成物；(b)含有氧气释放剂的第二组成物；(c)要求第一组成物与第二组成物都用于热解污垢的说明。
13.根据权利要求12的试剂盒，其中羧酸亚胺化合物由此通式表示 其中每个A独立地是一种二酸基团，选自包括草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸或庚二酸基团，并且R选取氢、C1-6烷基或芳基的组中。
14.根据权利要求12的试剂盒，其中氧化剂是过氧化氢。
15.根据权利要求12的试剂盒，其中羧酸亚胺化合物是亚胺基二琥珀酸或其盐。
全文摘要
本发明公开了一种除垢的组合物。该组合物含有羧酸亚胺化合物，并可含有或不含有氧化剂。对于加工设备、例如啤酒厂、乳品厂和碳酸饮料厂的设备，该组合物表现优良的清洗特性。该组合物还极有效地除去脂污垢和蛋白污垢。
文档编号C23G5/00GK1553949SQ02817735
公开日2004年12月8日 申请日期2002年9月9日 优先权日2001年9月10日
发明者卡罗·安妮·罗拉德, 查尔斯·奥伦·克雷福特, 吉姆·约瑟夫·希拉里德斯, 霍哥尔·西森, 罗兰德·施若汀, 斯蒂凡·格罗伯, 奥伦 克雷福特, 施若汀, 格罗伯, 西森, 卡罗 安妮 罗拉德, 约瑟夫 希拉里德斯 申请人:约翰逊迪瓦西公司