UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina Depto. de Eng

UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina
Depto. de Eng. Química e de Eng. de Alimentos
EQA 5221 - Turma 945 – Higiene e Legislação de Alimentos
AGENTES QUÍMICOS PARA HIGIENIZAÇÃO – DETERGENTES
1. Definição e função dos detergentes
Um detergente em qualquer substância que, sozinha ou em
mistura reduz o trabalho necessário para um processo de limpeza. O
trabalho geralmente é feito mecanicamente, ou através de energia
físico-química.
A limpeza com detergente é talvez, a operação mais importante
da higienização, exigindo um conhecimento aprimorado das
características dos agentes e das condições de emprego.
De uma forma geral podemos afirmar que no processo de limpeza os
detergentes:
• Desempenham papel básico nos processos de limpeza nas indústrias
de alimentos.
• Devem estar condicionados à natureza da sujidade a ser removida.
• Devem separar as partículas residuais, sem produzir a corrosão dos
materiais empregados.
2. Mecanismos de ação dos detergentes
Devido à impossibilidade de se ter um detergente ideal, os
detergentes devem ser combinados (formulados) de tal forma que os
resíduos aderentes possam ser removidos das superfícies por um dos
seguintes mecanismos individuais ou combinados:
Abrandamento – Possibilitam a intervenção ou anulação da dureza
da água.
Dispersão – Produzem a dispersão de aglutinados em flóculos
reduzindo-os a partículas primitivas. Atuam de maneira que as
películas de minerais não se depositem novamente.
Dissolução – Transformam os resíduos insolúveis em substâncias
solúveis em água.
Emulsificação – Reduzem as substâncias graxas a inúmeras
partículas, possibilitando a formação de emulsão de água e glóbulos
graxos.
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Enxaguamento – Remove da superfície dos equipamentos qualquer
tipo de suspensão ou de solução. Estas serão removidas sem
dificuldade pela água.
Molhagem – Atuam por contato sobre as sujidades em toda a
superfície do equipamento.
Penetração – O liquido se introduz através de substâncias porosas,
de orifícios, de fissuras ou de pequenas aberturas.
Peptização – Atuam sobre as proteínas, dispersando-as e
produzindo colóides em partes solúveis.
Saponificação – Por ação química entre o detergente e as gorduras,
estas são saponificadas, formando sabões que em seguida são
retirados do meio.
Sequestração – Formação de quelantes que impedem a deposição
de sais minerais e com isso a sua remoção das superfícies.
Suspensão – Mantêm as partículas insolúveis, impedindo a sua
deposição sobre as superfícies de contato.
3. Características de um detergente ideal
1 – Ter veloz e completa solubilidade em água
2 – Não corroer o material das superfícies de limpeza
3 – Promover o abrandamento da água e remover sua dureza
4 – Ter funções umectantes e de penetração
5 – Ser emulsificante de gorduras e de determinadas proteínas
6 – Peptizar proteínas
7 – Favorecer a saponificação de gorduras
8 – Dissolver sólidos de origem alimentar
9 – Ter ação desfloculante, dispersante ou de suspensão
10 – Ser de fácil ação enxaguante
11 – Ter propriedades germicidas
12 – Possuir facilidade de ajuste do pH, segundo o objetivo da operação
13 – Ser econômico
14- Ser atóxico e biodegradável
15- Estável durante o armazenamento
4. Fatores que influenciam na escolha do detergente
Na seleção do detergente adequado, vários fatores devem ser
levados em conta:
• Tipo e quantidade de resíduo a ser removido;
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•
•
•
•
Natureza da superfície a ser limpa;
Qualidade da água disponível;
Método de aplicação dos agentes de limpeza;
Custo.
A natureza da superfície limita a escolha do detergente em função
de sua corrosividade frente a determinados compostos. Por exemplo, os
agentes fortemente alcalinos têm efeito corrosivo sobre vidro, alumínio,
estanho e zinco; neste caso a adição de polifosfatos atenua, mas não
elimina a corrosão. A maior resistência à corrosão do aço inoxidável,
justifica a sua ampla utilização em equipamentos e materiais em
indústria de processamento de alimentos.
A composição da água utilizada no processo de limpeza influi
escolha do detergente. Águas que apresentam uma dureza acima
100ppm em CaCO3 requerem a adição de agentes seqüestrantes
quelantes na formulação do detergente, para evitar a formação
depósitos sobre a superfície.
na
de
ou
de
5. Classificação dos Detergentes
a) Agentes Alcalinos
b) Agentes Ácidos
c) Agentes Tensoativos:
• Aniônicos
• Catiônicos
• Não-iônicos
• Anfóteros
d) Agentes Seqüestrantes e Quelantes
A - Agentes Alcalinos
Em geral estes compostos são eficazes na remoção de materiais
orgânicos, incluindo proteínas e lipídeos, porém não são adequadas para
remoção de resíduos minerais (por exemplo, “pedra de leite”).
Os detergentes alcalinos podem ser divididos em fortes e suaves.
Os álcalis fortes são:
• Hidróxido de sódio (NaOH);
• Metassililicato de sódio (Na2SiO3.5H2O)
• Ortossilicato de sódio (2Na2O.SiO2(5,5)H2O
• Sesquissilicato de sódio (3Na2).2Si2.11H2O
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Os álcalis fortes têm efeito corrosivo sobre vidro, alumínio, zinco
(incluindo ferro galvanizado) estanho, e são extremamente perigosos
para manipulação. Em geral, eles têm poder dissolvente elevado e são
relativamente bons dispersantes. Os detergentes alcalinos têm
propriedades de umectação e de enxaguadura baixas.
São considerados álcalis suaves:
•
•
•
•
•
•
•
Carbonato de sódio (NaCO3)
Bicarbonato de sódio (NaHCO3)
Sesquicarbonato de sódio (Na2CO3.NaHCO3.2H2O)
Tetraborato de sódio ou bórax (Na2B4O7.10H2O)
Fosfato trissódico ou TSP (Na3PO4.12H2O)
Pirofosfato tetrassódico (NaP2O7)
Tripolifosfato de sódio (Na5P3O10)
Assim como os álcalis fortes, estes materiais são usados como
fonte de oxigênio para remoção de resíduos orgânicos. Com exceção dos
polifosfatos, podem reagir com cálcio e/ou magnésio, formando
depósitos.
Os
polifosfatos
apresentam
boa
propriedade
de
condicionamento de água, e são freqüentemente adicionados com este
propósito. Os álcalis suaves são adequados para limpeza manual por
serem menos perigosos, porém não são tão efetivos quanto os
compostos alcalinos fortes.
B - Agentes Ácidos
Os detergentes ácidos são mais efetivos na remoção de depósitos
minerais. Estes depósitos podem ser formados pela reação entre
detergentes alcalinos e os constituintes da dureza permanente da água
ou então pela precipitação, pelo calor, da dureza temporária (depósitos
conhecidos como “pedra de água”). Na indústria de laticínios, por
exemplo, depósitos minerais são formados pela precipitação do fosfato
tricálcico (Ca(PO4)2) do leite pelo calor na superfície metálica (depósitos
conhecidos como “pedra de leite”).
Os detergentes ácidos são divididos em ácidos inorgânicos e
ácidos orgânicos.
Ácidos inorgânicos - são corrosivos, entretanto alguns como o ácido
sulfúrico, clorídrico e nítrico, são usados pra remover incrustações
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causadas pela dureza da água e pela precipitação de partículas que
aderem aos pasteurizadores em indústrias de laticínios.
Ácido
Ácido
Ácido
Ácido
Ácido
Sulfúrico - H2SO4
Clorídrico- HCl
Sulfâmico – NH2SO3H
Fosfórico – H3PO4
Nitríco – HNO3
O uso de ácidos fortes na limpeza apresenta algumas
desvantagens, por seu elevado poder corrosivo e pelos riscos que
oferece ao operado.
Ácidos Orgânicos – são bacteriostáticos e mais seguros de manusear,
e podem ser usados em associação com outras substâncias em fórmulas
de detergentes.
Ácido
Ácido
Ácido
Ácido
Ácido
Ácido
Ácido
Lático
Glucônico
Cítrico
Tartárico
Hidroxiacético
acético
Levulínico
Na prática, o que se usa é uma formulação que dá origem ao
denominado detergente ácido. São usadas concentrações de 0,5% e pH
de 2,5 ou menor. Utilizam-se ácidos inorgânicos menos corrosivos como
o fosfórico e o nítrico e, também, ácidos orgânicos como o glucorônico,
cítrico e tartárico que são efetivos na remoção de incrustações. O poder
corrosivo pode ser controlado usando-se compostos nitrogenados
heterocíclicos, ariltiouréias e alguns agentes tensoativos. Embora não
sejam completamente efetivos, reduzem a corrosão.
Desta forma, os detergentes ácidos devem conter em suas
formulações agentes tensoativos. Esta formulação apresenta eficiente
ação de molhagem e também retarda o crescimento microbiano pela
ação residual na superfície.
C - Agentes Tensoativos
Também chamados de detergentes neutros. Um agente tensoativo
é um composto que ao ser adicionado a um meio líquido em baixa
concentração, diminui sensivelmente a tensão superficial do meio ao
qual ele é introduzido, até a chamada concentração micelar crítica.
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Esta diminuição da tensão superficial propicia um aumento da
capacidade de molhadura do meio líquido e auxilia, assim, no
deslocamento da sujidade por meio de molhadura preferencial e
também por propriedades dispersivas (suspensão, emulsificação).
Os compostos tensoativos são caracterizados pela presença, em
uma molécula ou íon, de estruturas hidrofílicas e hidrofóbicas. Além
disso, são agentes não corrosivos não irritantes.
Tensoativo Aniônico – O primeiro agente tensoativo aniônico conhecido
foi o sabão. Sua aplicação em indústrias de alimentos tem sido muito
restrita, em virtude de serem afetados pela presença de sais de cálcio e
magnésio e, também, apresentarem odores muitas vezes desagradáveis
numa indústria. Os mais usados são os sulfatos de alquila ou sulfonatos
de alquilbenzeno. O lauril sulfato de sódio é um representante deste
grupo. Apresentam como desvantagem o fato de produzirem espuma,
causando problemas em estações de tratamento de resíduos e nos
corpos receptores (rios).
Tensoativo Não-Iônico – Não se dissociam em solução e podem ser
usados juntamente com os aniônicos e catiônicos. São usados como
detergentes líquidos. Dentre eles incluem-se, óxidos de etileno
condensado com álcoois sintéticos de cadeia longa (álcoois etoxilados).
Ex. álcool lauril etoxilado. Alguns destes compostos apresentam a
vantagem de formarem pouca espuma, sendo adequados à formulações
para higienização por circulação.
Tensoativo Catiônico – Os tensoativos catiônicos se dissociam em
solução produzindo um íon carreado positivamente, e um pequeno ânion
inativo. A sua ação como detergente é pequena e seu custo elevado,
porém eles possuem excelentes propriedades antimicrobianas, sendo
por isso mais empregado na sanificação. Os tensoativos catiônicos serão
discutidos no tópico relativo aos sanificantes.
Tensoativo Anfótero – Podem ser aniônicos ou catiônicos dependendo do
pH do meio. Ex.: dodecildiaminoetil glicina que é ativo na forma
aniônica.
D - Agentes Seqüestrantes e Quelantes
Seqüestrantes – Estes detergentes impedem a precipitação dos
minerais. A água dura empregada na limpeza, por seu conteúdo de
cálcio e de magnésio, produz nas superfícies núcleos de precipitação
destes minerais, que se transformam em crostas endurecidas. Neste
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grupo estão os polifosfatos que são empregados em formulações de
detergentes.
Exemplos:
Hexametafosfato de sódio
Pirofosfato ácido de sódio
Polifosfato tetrassódico
Tetrafosfato de sódio
Tripolifosfato de sódio
Detergentes Quelantes - Função: Tem ação similar aos polifosfatos, ao
evitar que os componentes de dureza da água se aglomerem nas
superfícies. São utilizados para complexar minerais como: cálcio,
magnésio, ferro, manganês dentre outros. Apresentam um custo muito
alto e por isso são usados para solucionar problemas específicos.
Exemplos: EDTA - Ácido etilenodiaminotetraacético e seus sais de sódio
e Gluconato de sódio.
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