Detergentes de baja espuma: desafíos y soluciones

El tema de la "espuma" en la industria de los productos de limpieza siempre es una cuestión de gran relevancia. Tiene importancia técnica en determinadas ocasiones, como en el caso de los detergentes para lavavajillas, por ejemplo, en los que la espuma ayuda a que el producto permanezca más tiempo en la esponja. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la espuma es más bien una cuestión cultural, en la que el consumidor evalúa el producto por la cantidad de espuma que produce y, erróneamente, considera que un producto que hace mucha espuma es más concentrado. Es decir, la producción de espuma se convierte en un factor crucial para el éxito comercial del producto.

Sin embargo, hay casos en los que la aplicación es más técnica y la espuma no es deseable, llegando incluso a ser perjudicial para el proceso de limpieza. En esos casos, las opciones disponibles que el formulador tiene a su disposición son mucho más limitadas. Y este es el objetivo de este artículo: ayudar a esclarecer las vías posibles y más viables y sus razones, agilizando el proceso de investigación en el momento del desarrollo de un producto con esta característica.

La primera aclaración es que, en la mayoría de los casos en los que el producto no puede hacer espuma, el motivo es la aplicación en procesos automatizados de limpieza. Los equipos utilizados en estos procesos suelen contar con bombas de recirculación, y este tipo de pieza puede dañarse, ya que se produce cavitación, vibración y sobrecarga de la bomba causadas por la presencia de espuma o aire en el líquido, lo que resulta en un desgaste acelerado, fallas en los sellos y posibles averías operativas.

A continuación se presentan algunas de las formulaciones que requieren baja formación de espuma debido al bombeo y la recirculación del baño de limpieza. Por razones didácticas, las denominaremos "Detergentes de Baja Espuma".

• Limpiadores de pisos para lavadoras automáticas
• Detergentes y secantes para lavavajillas
• Desengrasantes para lavadoras automáticas de piezas de automóviles

Detergentes de baja espuma

En general, los detergentes de baja espuma se formulan de cuatro maneras básicas, que detallamos a continuación:

1) Uso de la alcalinidad y la acidez para la limpieza:

Es el sistema más sencillo de las cuatro formas presentadas, pero también el de menor eficacia. Si tomamos el Círculo de Sinner como herramienta para evaluar las variables que influyen en la limpieza, podremos verificar, durante las pruebas de eficiencia de limpieza de este tipo de formulación, que necesitaremos una concentración muy alta de ingredientes químicos fuertes, además de alta presión/abrasión y alta temperatura para que este sistema ofrezca un buen rendimiento. Este es el sistema más utilizado hoy en día para las formulaciones de detergentes para lavavajillas profesionales. Son productos altamente cáusticos y sin tecnología; por eso, el uso de altas temperaturas y alta presión en el chorro de agua de las máquinas es fundamental para un buen rendimiento.

Para saber más sobre Círculo de Sinner, haz clic aquí.

2) Uso de tensioactivos de baja espuma:

En algunas aplicaciones que requieren una baja agresividad química para la limpieza, como la limpieza de baldosas de porcelánico, piezas de aluminio y líquidos secantes para lavavajillas, la mejor alternativa es el uso de sistemas tensioactivos combinados con coadyuvantes. Los tensioactivos más utilizados en este caso son los alcoholes grasos EO/PO (etoxilados/propoxilados). El hecho de que sea EO/PO no significa necesariamente que sea un tensioactivo de baja espuma, ya que, para tener baja espuma, es necesario que exista una cierta relación entre EO (etoxilación), PO (propoxilación) y el tamaño de la cadena grasa. La mayoría de los fabricantes no informa esta relación por ser un secreto industrial, pero sí proporciona las especificaciones relacionadas con la formación de espuma. La limitación de este tipo de molécula es que, por lo general, presenta baja solubilidad, por lo que es necesario el uso de un alto contenido de hidrotopo para su estabilización.

Otro tipo de molécula menos común, pero igualmente eficaz para este tipo de aplicación, son los alcoholes grasos de cadena corta (C6 a C10) y baja etoxilación (3 a 5 EO), entre los que destaca el Berol 840, fabricado por Nouryon, una multinacional holandesa, y distribuido por Macler en Brasil. Sin embargo, el Berol 840 también requiere el uso de hidrotopos, ya que no es completamente soluble en agua.

Existen algunas opciones de mezclas con baja formación de espuma que no requieren el uso de hidrotopos, como es el caso del Berol LFG 61, también del fabricante Nouryon, y el Isogen SE32, fabricado por Macler.

Obtenga más información sobre las opciones de hidrotopos y sus funciones haciendo clic aquí.

3) Asociación entre alcalinizantes/ácidos y tensioactivos de baja espuma:

En los casos en los que existe la posibilidad de trabajar con causticidad o acidez, esta asociación es la que ofrece un mayor rendimiento, ya que requiere concentraciones mucho menores de agentes corrosivos gracias a la presencia de tensioactivos. Es decir, mayor seguridad, mayor rendimiento de limpieza, menor necesidad de abrasión/presión y menor necesidad de utilizar temperaturas muy elevadas. En la mayoría de los casos, el costo del producto es más elevado; sin embargo, en algunos casos, la reducción en el consumo de energía y la disminución de los riesgos de accidentes laborales hacen que este costo aparentemente mayor resulte bastante viable.

4) Uso de antiespumantes en formulaciones tradicionales:

Este sería el último recurso que recomendaríamos, sobre todo cuando la formulación es cáustica o ácida, ya que muchos antiespumantes no son estables en esos medios. Además, los antiespumantes terminan aumentando el costo de la formulación, un gasto que podría destinarse a la elección de un tensioactivo de baja espuma. Al tratarse de emulsiones, también pueden perjudicar la estabilidad de la formulación, reduciendo su solubilidad y exigiendo el uso de otros ingredientes para corregir este inconveniente, lo que añade un costo adicional que no tiene función dentro del alcance y la finalidad del producto.

Ahora bien, hay casos en los que el uso de antiespumantes es necesario por definición, como es el ejemplo de la limpieza CIP en la industria de la leche y algunas bebidas. Pero este tema lo detallaremos a continuación, cuando tratemos la limpieza CIP más adelante.

Consulte las sugerencias de formulaciones para:

• Detergente de Baja Espuma para Lavavajillas
• Secante para Lavavajillas
• Desengrasante Industrial de Baja Espuma
• Limpiador de Pisos de Baja Espuma 

Detergente enzimático

Además de los detergentes de baja espuma y sus problemas con la bomba de los equipos, también existen otros tipos de productos que utilizan limpiadores ultrasónicos (emisión de ondas que favorecen la eliminación de la suciedad). La presencia de espuma reduce el impacto de las ondas ultrasónicas, lo que disminuye el rendimiento de la limpieza. Uno de los productos más utilizados en los limpiadores ultrasónicos son los detergentes enzimáticos de uso profesional.

En este caso, el sistema de formulación utilizado se basa en tensioactivos combinados con enzimas, generalmente proteasas, lipasas, amilasas y carbohidrasas. Este tipo de formulación no puede contener altos niveles de alcalinidad o acidez, ya que desnaturalizan las enzimas y dañan los
instrumentos que se van a limpiar. Además, se requiere cuidado para lograr estabilizar las enzimas, de modo que estén activas en el momento de la aplicación.

El tensioactivo más utilizado en Brasil para este tipo de formulación es el Berol LFG 61, además de algunos EO/PO y, más recientemente, el Isogen SE 32, un producto lanzado hace poco en el mercado nacional. El Berol LFG 61 y el Isogen SE 32 facilitan mucho el ajuste de la formulación, ya que las opciones de hidrotropos, en este caso, son limitadas.

¿Quieres saber más sobre este tipo de formulación? Haz clic aquí y descarga el PDF con una formulación sugerida por Macler.

Limpieza CIP

Por último, como último ejemplo de limpieza con baja espuma, pero no menos relevante, tenemos los productos utilizados en los procesos de limpieza CIP, que generalmente se dividen en alcalinos (cáusticos) y ácidos. Aunque también se ven afectados por el problema de la espuma debido al bombeo, cabe destacar que se trata de un proceso completamente distinto al resto. A continuación, explicaremos en qué consiste el proceso y cada caso en particular.

La limpieza CIP (Clean in Place) es un proceso automatizado de higienización utilizado en la industria, especialmente en la producción de alimentos y bebidas, para limpiar equipos y tuberías sin necesidad de desmontarlos. El proceso implica la circulación de soluciones de limpieza (detergentes y desinfectantes) y agua, a temperaturas y flujos controlados, para eliminar residuos y contaminantes.

Los pasos que se suelen seguir en este tipo de limpieza son los siguientes:

1) Limpieza Alcalina:

El objetivo de la etapa de limpieza alcalina en el proceso de limpieza CIP es “eliminar” principalmente la suciedad grasa y proteica que se adhiere a las paredes de las tuberías con el paso del tiempo. Este tipo de limpieza es un excelente ejemplo para comprender, en la práctica, el Círculo de Sinner, ya que, al no poder frotar, la acción química, la concentración, la temperatura y el tiempo de contacto son los factores clave para el éxito de este tipo de proceso.

Cada tipo de industria presenta un tipo específico de suciedad. En la industria láctea, por ejemplo, las tuberías acumulan mucha grasa, proteína y calcio, lo que complica aún más la limpieza. Sin embargo, precisamente por ser el ingrediente alcalino más reactivo, la sosa cáustica es el más utilizado en todas ellas. Su reactividad, en este tipo de proceso, es aún mayor, ya que generalmente se trabaja con soluciones calentadas, que pueden alcanzar hasta 90 °C durante el proceso de limpieza. No es raro, principalmente por la presencia de iones de calcio, utilizar EDTA o algún secuestrante junto con la sosa cáustica para obtener un mayor rendimiento.

El uso de tensioactivos de baja espuma también es muy recomendable para mejorar el rendimiento de la limpieza. Pero atención: aunque la sosa por sí sola no provoca la formación de espuma, hemos visto anteriormente que reacciona con las grasas formando jabones. Por lo tanto, durante la limpieza CIP se forma jabón, lo que presenta un gran potencial de formación de espuma en el proceso. Por lo tanto, además de elegir un tensioactivo de baja espuma, es necesario utilizar un antiespumante. Tanto el tensioactivo como el antiespumante se añaden generalmente como aditivos a la solución de sosa cáustica, ya que los antiespumantes no son muy compatibles con la sosa en altas concentraciones, y las formulaciones listas que ya contienen tensioactivo suelen encarecer mucho el producto.

En cuanto al uso de tensioactivos en esta aplicación, no tienen una función de limpieza tan efectiva como en las aplicaciones anteriores. La función principal aquí es reducir la tensión superficial de la solución de limpieza para que pueda penetrar más profundamente en la suciedad y en las posibles fisuras y ranuras de las paredes de las tuberías y los equipos, sobre todo en lugares donde hay valvas, conexiones y soldaduras.

Entre las diversas opciones de tensioactivos, Macler destaca dos productos de su catálogo que se utilizan habitualmente en estos casos: el Isogen SE 32, de fabricación propia, y el Berol LFG 61, fabricado por Nouryon, una multinacional holandesa distribuida por Macler en el territorio brasileño. Ambos productos presentan una estabilidad muy alta en medios fuertemente cáusticos.

2) Limpieza Ácida:

En el caso de la limpieza ácida, su objetivo es disolver los depósitos y las incrustaciones minerales, sobre todo los depósitos ricos en calcio, muy comunes en la industria láctea, por ejemplo. La elección del tipo de ácido que se va a utilizar depende en gran medida del tipo de superficie que se vaya a limpiar. Si quieres saber más sobre esto, haz clic en este enlace.

Al igual que en la limpieza alcalina, se recomienda el uso de tensioactivos de baja espuma para aumentar el rendimiento de la limpieza, ya que ayudarán al ácido a penetrar más profundamente en la suciedad. Además, a menudo también es recomendable el uso de inhibidores de corrosión, que protegen la superficie limpia del ataque del ácido en cuestión.

Aquí cabe destacar el uso de algunas aminas grasas etoxiladas, como es el caso de los productos Ethomeen T25 y Ethoquad T25, fabricados por Nouryon. También se pueden utilizar otros tensioactivos de la clase de las aminas grasas terciarias o cuaternarias etoxiladas de sebo o de coco, con distintos grados de etoxilación. En este caso, estas aminas desempeñan tanto la función de inhibidores de la corrosión como de tensioactivos; sin embargo, todas ellas provocan la formación de espuma. Por ello, el uso de un antiespumante como aditivo en el momento de la limpieza es fundamental.

Otro factor que contribuye en gran medida a la limpieza CIP, tanto alcalina como ácida, es el uso de agentes dispersantes, siendo el Poliacrilato de Sodio al 40 % una de las mejores opciones.

Reunir en un solo texto todo lo relacionado con las formulaciones de baja espuma es una tarea compleja y haría que este artículo fuera aún más extenso. Buscamos presentar aquí los puntos principales relacionados con el tema, de manera objetiva y aplicada.

Para profundizar en el tema o dar respuesta a demandas específicas de desarrollo, Macler cuenta con un equipo de especialistas en su SmartLab, listo para atender a sus clientes y aportar soluciones técnicas a medida.