medida indirecta de la eficacia de los productos de limpieza
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UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZÁN
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS
E. A. P. INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
BIOSEGURIDAD INDUSTRIAL
Práctica nº 4
Huánuco octubre del 2012
MEDIDA INDIRECTA DE LA EFICACIA DE LOS PRODUCTOS DE LIMPIEZA.
I. Introducción
La suciedad está constituida en su mayor parte por sustancias grasas (y
por tanto hidrófobas), que el agua por si misma no puede eliminar. La
limpieza es el proceso mediante el cual se elimina con agua y
detergente la suciedad y todos los componentes que no forman parte de
un determinado objeto, superficie o lugar. La limpieza, incluyendo un
aclarado meticuloso, es el paso más importante para la utilización
posterior de cualquier material reutilizable, ya que sin ella no es posible
hacer una correcta desinfección o esterilización del material.
Mediante la limpieza y el aclarado no solo se elimina la materia orgánica
y la suciedad, sino que también se logra la reducción de un número
importante de microorganismos, hecho que facilita la desinfección.
Algunos autores han descrito reducciones del 99.99% de los
microorganismos contaminantes en un objeto exclusivamente mediante
un procedimiento de limpieza adecuado.
El material reutilizable debe limpiarse tan pronto como sea posible
después de su uso. La suciedad seca se elimina con más dificultad que
la húmeda y reciente. Cualquier resto de materia orgánica que
permanezca en el material puede inactivar el proceso de desinfección
y/o esterilización.
Durante el proceso de limpieza el material debe manipularse con
guantes de goma; es fundamental utilizar medidas protectoras para
reducir el riesgo de exposición del personal a los agentes biológicos
(guantes, gafas protectoras y máscara). El utillaje de limpieza (cepillos,
esponjas, etc.) se lavará y desinfectará diariamente, manteniéndose en
perfectas condiciones.
El agua por si sola no es capaz de eliminar la suciedad debido a su alta
tensión superficial y necesita del detergente. La tensión superficial es la
responsable de que una gota de un líquido asuma forma esférica,
ofreciendo un área mínima de contacto con una superficie solida
impermeable. Lograr que el área de contacto entre la gota y la superficie
impermeable aumente, es decir, que la gota se aplaste y moje dicha
superficie, es la propiedad característica de las sustancias tensoactivas;
estas disminuyen la tensión superficial y aumentan el contacto con la
superficie a limpiar.
II. Objetivos
Determinar la tensión superficial de productos de limpieza como una
medida indirecta de su eficacia.
III. Revisión bibliográfica
La causa de las atracciones intermoleculares, las moléculas en la
superficie de un liquido son atraídas hacia el interior del liquido creando
fuerzas (de tensión superficial) en la superficie que tienden a minimizarla
(minimizar su área). Si la superficie se estira la energía libre de esta
aumenta. La energía libre de la superficie o la fuerza por unidad de
longitud de la superficie se denomina tensión superficial por ejemplo se
sabe que: tensión superficial del agua a 20ºC es igual a 72.8 dinas/cm =
a 72.8 ergios/cm2.
Cuando se disuelve una sustancia en un líquido o se agrega a una
superficie, la tensión superficial disminuye o no cambia apreciablemente.
Sin embargo, por ejemplo si las gotas salen de un grifo, notaríamos que
estas toman la forma esférica de un tamaño directamente proporcional a
la tensión superficial existente.
Si las gotas son demasiadas grandes, las fuerzas de la tensión
superficial quedaran contrarrestadas por la fuerza de la gravedad y la
gota se romperá, o si se reduce las fuerzas superficiales, entonces
nuevamente las gotas pueden romperse o bien el liquido dispersarse
sobre la superficie. Los compuestos que reducen la tensión superficial
de un liquido se denomina tensoactivos en contraste con las sustancias
que aumentan la tensión superficial, o agentes tensoinactivos.(Lewis,
1993)
3.1. Tensión superficial de los detergentes
La misión de un detergente es eliminar la costra en la superficie de los
equipos de tratamiento de alimentos, utensilios, mesas, pisos y paredes.
Esta costra puede afectar la eficacia del equipamiento y no resulta
agradable; además actúa como sustrato para los microorganismos y
puededispersarse y contaminar los alimentos.
Cuando se añada detergente al agua aparece una reducción en la
tensión superficial hasta que se alcanza una concentración micelar
crítica. La concentración micelar critica se define como aquella
concentración que permite la máxima disminución de la tensión
superficial, es decir que según se va incorporando a una solución
pequeñas cantidades de componentes tensoactivo, la tensión superficial
disminuye hasta llegar aun punto, en que nuevas adiciones no tienen por
resultados una disminución de la tensión superficial.Para
concentraciones superiores a la concentración micelar critica las
moléculas se agrupan entre si formando micelas, las cuales actúan
como un reservorio de moléculas. Las moléculas tienen libertad para
separarse de la micela y moverse hacia la superficie de interés.Una
adecuada acción de detergente, depende del mantenimiento de una
concentración superior a la concentración micelar crítica. Esta resulta
afectada por la temperatura y a menudo reducida por la presencia de
sales.
3.2. Productos Químicos de Limpieza
Para limpiar se recurre a la acción limpiadora ejercida por un detergente
constituido por uno o varios componentes de acción tensoactivas.
Microbiológicamente hablando, es una desinfección parcial por arrastre
de los microorganismos y eliminación de capas de suciedad y materia
orgánica.
Un detergente es una sustancia o mezcla de sustancias que aplicada en
determinadas condiciones es capaz de eliminar la suciedad de la
superficie que se desea limpiar.
Los principales atributos de calidad de un detergente son:
- Poder de disolución de la materia orgánica.
- Poder mojante.
- Poder de dispersión.
- Poder de estabilización.
- Facilidad de enjuagado.
- Poder secuestrante.
- Poder emulsionante.
- Poder tampón.
- Poder bactericida.
- Poder de corrosión.
- Causticidad y toxicidad.
- Baja concentración de uso.
EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA TENSIÓN SUPERFICIAL.
Los cambios en temperatura afectan varias propiedades del agua
incluyendo: la densidad, la viscosidad, la capacidad del agua para
retener gases en solución, la tensión superficial, el pH y la solubilidad de
moléculas orgánicas e inorgánicas que se generan en el ambiente
acuático o que acceden a este desde la ecosfera o la litosfera. Los
cambios que se generan en todos estos factores como resultado de
cambios en temperatura generan a su vez cambios en el metabolismo,
nutrición, razón de crecimiento, y en el tamaño y forma de los
organismos que habitan en ambientes acuáticos.
EFECTO DE LA DUREZA EN EL AGUA EN LA TENSIÓN
SUPERFICIAL
Son productos de limpieza no jabonosa. Las formas de presentación
pueden ser líquida, granular o en spray. Contienen surfactantes, los
cuáles disminuyen la tensión superficial y permiten una mayor
penetración en la superficie. Los surfactantes se pueden clasificar como
aniónicos, no iónicos, catiónicos y anfotéricos basados en la carga
eléctrica. Suelen contener sales inorgánicas como constituyentes, para
mantener un pH y combinarse con calcio y otros minerales en aguas
duras que interfieren con la limpieza.
MÉTODO DE ELEVACIÓN CAPILAR PARA MEDIR TENSIÓN
SUPERFICIAL
Cuando un tubo capilar se sumerge verticalmente en el agua, con un
solo extremo en contacto con aquella, el agua asciende por el tubo hasta
una altura determinada sobre el nivel de la superficie (Figura 1a); cuanto
más estrecho sea el tubo mayor es la altura “h” a la que asciende
el agua. Este fenómeno se conoce como capilaridad; se observa
comúnmente en la mayoría de los materiales porosos, como en la
incorporación de tinta en la espuma de látex o la succión de agua por los
sólidos porosos, como el caso de la reconstitución de alimentos
liofilizados (Lewis, 1993).
Figura1. (a) Elevación de un fluido en un tubo capilar, (b) ángulo de
contacto y (c) Fuerzas que actúan sobre la superficie de un fluido.
El ángulo descrito por la tangente a la superficie de un líquido en el
punto de contacto con una superficie, y la propia superficie, se conoce
como ángulo de contacto (Figura1b). Para agua en contacto con vidrio
limpio el ángulo de contacto es de 0°; en el caso de vidrio sucio puede
ser de 8°. El ángulo de contacto entre vidrio limpio y casi todos los
fluidos acuosos y alcohol es también de 0°.
Para la deducción de la ecuación por este método, se debe
considerar el sistema mostrado en la figura 4, cuyo análisis de fuerzas
se muestran en las figuras 2 y 3. En el capilar (Figura 5), la masa del
líquido se eleva hasta que la fuerza ascendente debido a su peso.
Analizando una molécula del líquido en el nivel de equilibrio, estaría
sometida a la acción de dos fuerzas verticales:
F1 Fuerza descendente, debido al peso del líquido
F2Cos θ Fuerza ascendente, debido a la acción de la tensión
superficial
Las cuales se pueden expresar de la siguiente manera:
F1 =m*g = (ρ*V)g = ρ(πr2h)g ……. (1)
F2 = (τ*L)Cos θ = τ(2πr)Cos θ ……. (2)
Como el líquido está en equilibrio se cumple, que:
∑Fy = 0, es decir
F1= F2Cos θ ………………………… (3)
Reemplazando (1) y (2) en (3):
ρ(πr2h)g = τ(2πr)Cos θ
Expresándolo en tensión superficial (τ) se tiene:
………….
(4)
Donde:
τ = Tensión superficial (N/m)
ρ = Densidad del liquido (Kg/m3)
g = Gravedad (m/s2)
h = Altura de ascenso del líquido (m)
θ = Ángulo de contacto entre el líquido y el capilar (cosθ = 0)
r = Radio del capilar (m)
IV. Materiales y métodos
IV.1 Materiales y Equipos
Detergente comercial. Con su respectiva ficha técnica.
Recipientes de vidrio: Beakers de 1000 ml.
Probetas de 1000 a 100 ml.
Paño limpio para limpiar.
Bombilla de jebe.
Termómetro.
Baño maría.
pH-metro.
Equipo para medir la tensión superficial: sistemas de tubos capilares.
Regla milimetrada.
IV.2 Métodos
4.2.1. Metodología de trabajo.
4.2.2. Determinación de la medida indirecta de eficacia de un
producto de limpieza.
- Para determinar la eficacia de los productos de limpieza a
través de la medida de la tensión superficial se prepararon las
soluciones respectivas, añadiendo 5 gr. de detergente de la
marca SAPOLIO a 500 ml. de agua.
- A partir de la solución, se separó en dos vasos de precipitado,
100 ml a cada uno.
- Se enjuagó los dos paños de 20x20 cm ensuciado con grasa,
a temperatura ambiente y a 50°C x 10 min. respectivamente.
- Con cada uno de los tratamientos, por producto de limpieza,
se determinará la tensión superficial según la metodología
indicada a continuación.
4.2.3. Método para la medida de la tensión superficial.
- Se introdujo 100 ml de la solución detergente limpio y sucio
(previamente enjuagado en ella el paño sucio) en el equipo
tomándose la lectura del capilar.
- Se introdujo 100 ml de la solución detergente limpio y sucio
(previamente enjuagado en ella el paño sucio) a 50°C en el
equipo tomándose la lectura del capilar.
- Las medidas fueron tomadas con ayuda de una regla,
reportándose la altura alcanzada de las muestras limpias y
sucias con cada temperatura evaluada.
4.2.4. Medida del pH de los productos de limpieza
Para determinar el pH se procedió de la siguiente manera:
- Se calibró el potenciómetro a pH 4 y pH7, con soluciones
Buffer.
- Se introdujo el electrodo de pH-metro en la solución del
producto de limpieza y se registró el valor del mismo en forma
directa según indique el equipo.
V. Resultados y discusiones
En el cuadro 1 se presentará las características de los detergentes
empleados, el pH permitirá diferencia el tipo de agente empleado (ácido,
alcalino)
Cuadro 1: Evaluación de los Detergentes en Estudio
Producto de limpieza
pH
25°C 50°C
H1 H2 Hprom H1 H2 Hprom
a) Limpio 11.20 1.3cm
b) Sucio 10.70 1.2cm
El cuadro 2 se mostrará la medida de la tensión superficial de los
detergentes empleados.
Cuadro 2: Determinación de la Tensión Superficial de los
Detergentes en Estudio
25°C 50°C
Product
o
Estado Densidad
Kg/m3
Radio
m
Altura
m
T.S
N/m
Radio
m
Altura
m
T.S
N/m
Ayudin Limpio 0.013
Sucio 1.056 0.014
Limpio
Sucio
Limpio
Sucio
VI. Conclusiones
VII. Recomendaciones
VIII. Bibliografía
Comell, S.E., Jickells, T.D., Cape, J.N., Rowland, A.P., and, Duce,
R.A. (2003) organic nitrogen deposition on land and coastal
environments: a review of methods and data. Atmospheric
Environment, 37, 2173-2191.
José Villaseñor Camacho, Eliminación Biológica de Fosforo en
Aguas Residuales Urbanas. Ediciones de la Universidad de
Castilla-La Mancha – 2001.
Henze, M.; Harremoës, P.; LaCour Jansen, J. y Arvin, E.
Wastewater Treatment, Biological and Chemical Processes.
Springer. 1995a, Heidelberg, Alemania.