A Eficiência da Desinfecção medida pelas variáveis de Concentração, Tempo de Contato e ph
Publicado:13 de julho de 2009
Sumário
Introdução Nos últimos anos muito se tem publicado sobre a qualidade da água na dessedentação de animais produzidos com finalidade de alimentação humana, seja diretamente, como aves e suínos, ou indiretamente, como gado de leite. Notavelmente satisfatório, os resultados já estão sendo colhidos por empresa...
Gostei do artigo Dr João. Na minha experiencia de campo um ponto chave na bioseguridade dos sistemas de água efetiva remoção do biofilm das tubarias, tanque e bebedouros. O procedimento que tem dado melhores resultados (na minha prática) é fazer uma boa lavagem com detergente ácido, enxaguar bem com água limpa e depois fazer uma desinfecção completa do sistema com ácido paracético + peróxido de hidrogenio.
Caro Geraldo Grezzi, obrigado pela leitura e avaliação do artigo.
O procedimento que você citou para limpesa do biofilme em tubulações realmente oferece bons resultados.
Ocorre que sendo eles pontuais você tem que repetí-los com frequencia.
Não conheço a sua área de atuação, mas se for possível manter um residual de um sanitizante de forma contínua na linha o biofilme não se formará e eliminará a necessidade de limpesas pontuais.
Considere ainda mais uma vez se for o caso que o fato de haver formação do biofilme isso indica contaminação na água que dependendo do seu processo pode prejudicar a qualidade final de seu produto.
Mais uma vez muito obrigado e desconsidere os comentário caso não se apliquem a sua área de atuação.
João Luis
Artigo muito interessante.
Gostaria apenas de mencionar os bons resultados que temos tido em explorações pecuárias com a utilização de ácidos orgânicos e peróxido de hidrogénio, dosificação contínua na água de bebida dos animais. Também combinamos a utilização de ácidos orgânicos com o cloro, pelas razões por si descritas.
Em Portugal, a maior para das águas tem um pH mais elevado e tem sido efectuado um trabalho de sensibilização para os produtores que a utilização apenas de cloro (pastilhas ou líquido) poderá não ser suficiente para se tratar microbiológicamente as águas de bebidas dos animais.
Saudações Cordiais
Bruno Penha
Engenheiro Agrónomo
Prezado Bruno.
Agradeço sua contribuição para o enriquecimento do artigo.
Sua colocação é muito pertinente, pois percebemos que no Brasil ainda não há uma cultura de monitoramento do pH da água para o processo de desinfecção.
Temos buscado conscientizar as empresas deste aspecto para uma melhor eficiência da desinfecção.
Em nossa realidade percebemos que o uso contínuo apenas do ácido tem um impacto de custo muito alto, sendo assim preferimos recomendar a acidificação seguida de cloração que tem demonstrado excelentes resultados.
Ainda, muitas das empresas brasileiras preocupam-se em tratar a água num nível de potabilidade para o consumo humano também, visto que a grande maioria da produção animal hoje se encontra fora dos limites urbanos e, portanto não dispõe de água tratada.
Mais uma vez agradeço sua contribuição e desejo sucesso em seu trabalho.
João Luis
Olá amigos tudo bem?...espero que sim...
Tenho uma dúvida gerada pelo texto:
No mescanismo de ação do cloro, depois da citação do Baker, 1959 eu li - A eficiência desinfetante do cloro cresce com o aumento do pH...
Quando leio no tópico efeito do pH, logo apó o primeiro ponto leio Um aumento no pH diminui substancialmente a atividade biocida de cloro.
Como interpretar tal informação?
Caro Prof. Roberto Bordin
Primeiramente agradeço a leitura do artigo e principalmente esta valiosa observação.
Houve um erro de terminologia na explicação do fato.
O correto seria:
Baker, 1959 - A eficiência desinfetante do cloro cresce com o diminuição do pH...
No tópico efeito do pH, logo apó o primeiro ponto: Um aumento no pH diminui substancialmente a atividade biocida de cloro.
Esta confusão pode inclusive ocorrer se não houver um interpretação correta da escala de pH cuja variação vai de 0 a 14 sendo o 7 neutro.
Assim, tudo que esta acima de 7 é alcalino e abaixo é ácido. Então temos que entender que aumento de pH quer dizer passar do ácido para o alcalino. Diminuição do pH quer dizer passar de alcalino para ácido.
Creio que agora ficou mais claro.
Mais uma vez agradeço a contribuição.
João Luis
Bom Dia João.
Gostei muito do seu trabalho,achei muito pertinente visto que na minha área de atuação que é a microbiologia industrial,verificamos que a maioria das indústrias,principalmente em produtos cárneos trabalha com apenas um dos princípios ativos e não a sua combinação,o que acredito gerar falhas no processo facilitando a presença do biofilme.
Gostaria, se possível,das concentrações necessárias para uma efetiva sanitização de planta abatedoura de suínos e bovinos,visto que tenho tido a presença de L. monocytogenes em minhas pesquisas.
Muito obrigado.
Att.
M.V. Arturo Barmann
Prezado Arturo Barmann.
A Listeria monocytogenes pode ser completamente eliminada em 30 segundos com 100ppm de cloro livre segundo Lopes, 1986, El-Kest et al., 1988 - pag 139, Desinfection, Sterilization, and Preservation 4ª Edição - Block, Seimour S.
Obviamente, caso sua intenção seja tratar a água de uso no abatedouro então não poderá ter 100ppm de cloro nesta água.
Essa dosagem pode ser utilizada para limpeza de pisos, ferramentas e outros materiais.
Para tratamento de água considere que para eliminar completamente a Salmonella typhimurium nossos testes revelaram um tempo de 30min em pH 5 e 10ppm de cloro livre.
Logo, quando se trata de desinfecção de água o que devemos levar em consideração no primeiro plano é a dosagem de cloro permitida para tal aplicação.
Sendo assim, teremos que proporcionar um tempo de contato do cloro com a água por um período suficiente para matar o microrganismo em questão.
Apenas para efeito de comparação, na produção de refrigerantes a muito tempo foi abolida a pasteurização. Para garantir a produção segura a água utilizada passa por um processo de esterilização com cloro. A água já tratada é superclorada na faixa de 6 a 8ppm e deve manter um tempo de contato de no mínimo 4h antes de ser declorada em filtros de carvão e então seguir para o processo produtivo. Ou seja, o tempo de contato é determinante neste processo e as variáveis tempo e dosagem são inversamente proporcionais.
Espero ter entendido e respondido a pergunta.
Abraços
João Luis
Caro João Luís, Congratulações pelo artigo bastante esclarecedor sobre o assunto “A Eficiência da Desinfecção medida pelas variáveis de Concentração, Tempo de Contato e pH”. Gostaria que você pudesse esclarecer um ponto a mais no que diz respeito aos fatores que interferem na atividade biocida do Cloro. Qual é o papel do potencial de óxido-redução (ORP) na desinfecção da água? É possível manipulá-lo? De acordo com várias publicações incluindo a WHO (Standards for Drinking Water ,1972) um nível de ORP ideal para a cloração da água seria de 650 millivolts (mV). De acordo com os experts no assunto o valor de ORP reflete diretamente mais a capacidade sanitizante do agente que seu nível de concentração (ppm). Desde já agradeço por sua atenção. Paulo Martins, M.V.
Para uma efetiva sanitização, é necessário ter uma perfeita combinação de Biocidas oxidantes e não oxidantes, sendo que o principal oxidante é o Cloro, de preferência que seja um Cloro Orgânico (Dicloroisocianurato ou Tricloroisocianúrico). Os Biocidas não oxidantes (Quartenário de Amônia, Isotiazolinas, Biguanida e Carbonato de Potássio) devem ser usados e calculados com muita precisão para não interferir no processo da indústria e ser Biodegradável.
Particulamente, recomendo o uso do Tricloro, por ser Orgãnico e altamente eficente na sanitização com um teor de cloro ativo de cerca de 90[percent] evitando de forma efetiva a formação de biofilmes. Um cálculo preciso só é possivel com a visita ao local de um técnico, que vai levar em conta todos os aspectos envolvidos no processo, desde o tratamento da àgua que se usa, até o processo final de higienização que tem que ser feito, conforme o ambiente e o prcesso de industrialização.
Temos instalados alguns aparelhos nossos em alguns frigoríficos e abatedouros tanto de Bovinos quanto de Aves e tem funcinado com muita satisfação no processo de desinfecção e sanitização.
Estou a sua disposição para maiores esclarecimentos.
Prezado Washington,
Como o tema central do trabalho seria desinfecção de água para consumo humano e animal não abordamos outros produtos que não fossem os indicados para tal finalidade, no caso o cloro.
Por isso agradeço sua contribuição.
Outro detalhe, o tricloro para desinfecção de água para consumo humano e processos industriais é ainda muito polemico em virtude de nossa legislação confusa.
Recomendo cuidado com a origem do produto pois podem contar altar concentrações de metais pesados com chunbo, cadmio e mercúrio.
Par ter idéia do risco algumas marcas não são homologadas nem pela SABESP para desinfecção de esgoto sanitário.
Abraços
João Luis
Prezado Sr Paulo Martins.
Agradeço a leitura e principalmente a pergunta sobre o tema.
O papel do ORP no processo de desinfecção esta em definir a eficiência com que ela deverá ocorrer.
Para melhor entendimento temos que conhecer o Potencial Redox das formas elementares envolvidas na cloração:
Cloro (Cl2) – 1,36
Ácido Hipocloroso (HClO) – 1,49
Hipoclororito (OCl) – 0,90
Ou seja, das 3 formas o ácido hipocloroso é o que tem maior poder de oxidação.
No caso estamos falando de uma ação biocida ou sanitizante com cloro e sendo assim, logo, o que nos interessa é ter a presença de Ácido Hipocloroso como oxidante.
Neste caso é possível manipular o ORP, pois como sabemos em meio ácido o cloro é mais efetivo. Assim acidificando o meio estaremos alterando o ORP da solução seja pela adição do ácido ou pelo deslocamento do equilíbrio da reação que vai gerar mais Ácido Hipocloroso.
Veja esta relação entre pH e ORP
pH [equal] 1 – ORP [equal] 920
pH [equal] 5 – ORP [equal] 680
pH [equal] 10 – ORP [equal] 400
Em 1971, a Organização Mundial da Saúde (OMS) adotou o valor de ORP de 700 mV como padrão para água potável. Em 1982 a Agência Alemã de Normas (DIN) adotou 750 mV para piscinas públicas e em 1988 o Instituto Nacional de Piscinas fixou 650 mV para spas públicos.
Mas note, a determinação trata de água potável, ou seja, já pronta para consumo humano, e não para ser clorada..
O que precisamos atentar é que não apenas o cloro interfere na medição do ORP mas todos demais produtos adicionados na água (flúor por exemplo) e ainda características físicas como a temperatura.
Normalmente, utiliza-se, para água potável, uma concentração de cloro de 0,3 a 0,5 ppm. Isso equivale, em temperatura normal (25 oC.) e pH da água aproximadamente neutro (pH 7,0), a 700 mV.
Então neste caso eu prefiro pensar numa conjugação das ferramentas disponíveis no processo.
Em processos automatizados a capacidade oxidante ou redutora de uma solução se torna mais importante que a concentração absoluta do oxidante ou redutor na solução.
Nas aplicações de desinfecção de água, o valor de ORP da solução poder ser um poderoso aliado das medições de concentração ou partes por milhão (ppm) do cloro residual ou total e pH.
Isso é verdade pelo fato de que o equilíbrio entre duas formas de cloro na água muda com o pH.
A forma molecular do cloro livre na água o HClO um oxidante muito forte como já vimos.
À medida que o pH aumenta, o HClO se converte em sua forma iônica, ou ânion hipoclorito ClO-, um oxidante de ação muito mais lenta e fraca.
Quando utilizamos o ORP como controle de processo, é importante considerar que o que estamos monitorando é a presença do oxidante ou redutor, e não do produto químico que está reagindo com ele.
O valor de ORP de uma solução de processo estará relacionado com a velocidade de reação podendo sofrer interferências químicas, físicas e biológicas.
O que podemos considerar.
ORP não poder ser relacionada a ppm e como sofre interferência externa de vários fatores não recomendaria seu uso exclusivo para avaliação da efetividade sanitizante.
A leitura em ppm do cloro tem que ser feita regularmente e como cloro livre.
O pH ideal esta fixado entre 6 e 7 onde se aproveira 100[percent] do Ácido Hipocloroso.
Entretanto, em sistemas de grandes consumos o as sondas de ORP quando corretamente aplicadas podem automatizar o monitoramento da aplicação do oxidante, sem eliminar a necessidade de um controle laboratorial periódico para devidas manutenções.
Existem sondas que expressam o resultado em ppm que na verdade fazem um cruzamento das informações de ORP, pH e temperatura.
Atenciosamente.
João Luis
Caro João Luis,
Apesar do tempo da publicação de seu artigo, como somente o encontrei hoje, resolvi levantar alguns questionamentos como contribuição a todos que no futuro possam ler o seu artigo.
Gostaria de ressaltar que no seu texto consta "Pastilhas Sanitizantes", e não se identifica que produto é utilizado e não pode ser afirmado nada sobre sua ação sem identificar o princípio ativo.
Outra afirmação é "Cloro, em uma solução aquosa, mesmo em quantidades pequenas, apresenta rápida ação biocida" , não existe cloro na água, existe sim uma substância composta, que possui o átomo de cloro na sua fórmula, no caso o ácido hipocloroso (HClO).
Vou continuar comentando na próximo comentário. Jorge Macedo.
Continuo os meus comentários:
A afirmação: "A eficiência desinfetante do cloro cresce com um aumento do pH" e "O pH é o que tem maior influência sobre a atividade biocida do cloro na solução. Um aumento no pH diminui substancialmente a atividade biocida de cloro, e uma diminuição no pH aumenta essa atividade na mesma proporção", não são coerentes e contradizem todas as pesquisas sobre o proceso de desinfecção com derivados clorados.
A afirmação: "Compostos que promovem a dureza da água, tais como bons de Mg++ e Ca++ não apresentam qualquer efeito sobre a desaceleração ação biocida do cloro. Saqui (1948) avaliou uma solução de 5 ppm disponíveis de cloro e 0 e 400 ppm de dureza a 20°C", a presença de cálcio e magnésio, caracterizam a chamada água dura, que favorece a formação de carbonato, que implica no aumento do pH, o que altera a presença do HClO, diminuindo a ação bactericida. Estou às ordens para trocarmos email´s sobre o assunto. Jorge Macedo
Caro Sr Jorge.
Agradeço imensamente seus comentário e contribuição para o texto.
Primeiramente vamos considerar dois pressupostos para o texto.
1. O título: A Eficiência da Desinfecção medida pelas variáveis de Concentração, Tempo de Contato e pH. Creio que deixa claro que a abordagem é demonstrar como estas variáveis são inter-dependentes.
2. A Introdução: Penso que direcionei para um mercado específico, cujo conhecimento e interesse não seja a química em suas particularidades, mas sim o resultado que se espera dela dentro de seus processos e necessidades.
3. O produto em discussão ao longo de todo texto creio que fica claro ser o Cloro, particularmente no tópico “Mecanismo de ação do cloro”.
Tendo isso em mente, no que se refere a expressão "Pastilhas Sanitizantes" esta foi utilizada genericamente para denominar o produto muito conhecido no mercado como pastilhas de cloro. Neste sentido, não quis, e não o faria, especificar a qual composto químico me refiro, se Hipoclorito de Cálcio, Dicloro Isocianurato de Sódio, Tricloro S Triazina Triona, ou mesmo outros compostos não sólidos como Hipoclorito de Sódio ou Cloro Gás. Isso porque todos este produtos quando em solução aquosa dissociam-se e formam o ácido hipocloroso que é o agente sanitizante como esta claramente expresso no tópico “Mecanismo de ação do cloro”.
Quanto a expressão "Cloro, em uma solução aquosa...” penso que tendo deixado claro no tópico “Mecanismo de ação do cloro” o que ocorre com o qualquer produto de base clorada quando colocado na água, fica óbvio que ao utilizar o termo “Cloro” não necessitaria explicar novamente o mecanismo de hidrolise e formação de seus compostos. Mesmo porque, Cloro, como nos referimos, aparece em vários artigos e legislações em expressões quantitativas e não especifica que isso deva ser ácido hipocloroso. Um exemplo, a Portaria 518 exige limites de cloro livre na água tratada.
Quanto a relação entre pH e eficiência do cloro realmente a frase esta errada como já havia observado do Prof Bordin num dos primeiros comentário. Na ocasião solicitei correção para o Engormix o que não ocorreu. Vou solicitar novamente.
Quanto ao efeito da dureza, talvez o termo desaceleração não tenho fico bem no texto. Mas o fato é que como propõe o título, mesmo em uma água de pH alcalino é possível se obter um processo sanitizante eficaz. O íon hipoclorito, embora tenha uma ação na razão 1/80 do poder sanitizante do ácido hipocloroso, ainda assim tem ação sanitizante. O que se deve levar em conta é quanto de cloro pode ser colocado nesta água? Qual o residual máximo permitido para o processo em questão? Quanto tempo de contato há disponível para que ocorra o processo? Enfim, apenas o domínio completo destas três variáveis (concentração X tempo de contato x pH) permitira o total controle processo alcançando os resultados esperados.
Agradeço a contribuição e oportunidade de maiores esclarecimentos.
Proponho como leitura complementar https://pt.engormix.com/MA-avicultura/administracao/artigos/sistemas-abastecimento-agua-processo-t222/124-p0.htm
Fico a disposição.
Discordo que o tempo seja um fator determinante quanto a eficácia do uso do cloro, ao contrário, em se tratando de hipocloritos isso poderá trazer mais problemas do que resultados. Diversos estudos mostram que quanto maior contato do hipoclorito com água com alta quantidade de matéria orgânica, mas formação de THMs e organoclorados haverá. O cloro para ter um efeito efetivo precisar ser estável a atóxico, e existem produtos com comprovação científica de que em 15 minutos tornam água com alta carga biológica (semelhante a esgoto em natura) em água potável.
Muito se fala sobre Cloro orgânico e Cloro inorgânico. Na verdade não existe cloro orgânico, pois este produto só pode ser conseguido utilizando metodologias industriais. A diferença básica entre os cloros tidos como “orgânicos” é que são moléculas formadas de cadeias carbônicas e desta forma estão classificados dentro da química orgânica, mas são produtos químicos industriais por natureza, e para tal finalidade o único permitido pela Anvisa é o dicloro. Em comparação com os hipocloritos, podemos dizer que os hipocloritos possuem baixa estabilidade e composição química destes favorece o surgimento de resíduos como os Trihalometanos e Organoclorados, substâncias extremante tóxicas. Além disso, os hipocloritos provocam alteração dp pH da água, o que acaba abaixando a eficácia do ácido hipocloroso, ao contrário, o dicloro não gera os Trihalometanos e Organoclorados e não altera o pH da água, mas caso sua empresa ou instituição queira realmente trabalhar com um produto Clorado com título de orgânico, deve-se utilizar um dicloro com selo do IBD, pois somente este selo pode garantir que um produto é um insumo orgânico dentro e fora do Brasil.
Prezado Fernando, obrigado por sua contribuição.
Quanto ao Tempo de Contato:
Recomendo consultar o manual do PROSAB: Métodos Alternativos na Desinfecção de Água http://biosseguridade.wordpress.com/2011/08/19/metodos-alternativos-na-desinfeccao-da-agua/ onde se lê: "O tempo de contato do organismo com o agente desinfetante se constitui em uma das principais variáveis do processo. Em geral, para uma dada concentração do desinfetante, tanto maior será sua ação biocida quanto for o tempo de contato." e isto ampara por uma complexa formula criada por CHICK para comprovar a afirmação. Ou ainda procure na Revista Sanare da Sanepar - PR artigo sobre Modelagem Matemática da Distribuição de Cloro na Rede de Abastecimento. Creio que isso esclarecera o tema.
Quanto a formação de THM.
Penso que estamos falando aqui da desinfecção de água minimamente POTÁVEL, de poços ou nascentes, enfim águas correntes e frescas e não de esgoto. A formação de THM depende de uma série de fatores como, bem citou, o tempo de contato, pH e o mais importante os agentes precursores. São agentes precursores ácidos húmicos e fúlvicos e estes são subprodutos da decomposição avançada da matéria orgânica. Assim, a reação do cloro com a matéria orgânica gera cloraminas, mas com esta decomposta gera THM. Mas água com matéria orgânica decomposta não é boa para beber, logo suponho que nem clorada alguém tomaria esta água. Entretanto, é obvio que tais precursores não são eliminados em tratamento convencionais e mesmo uma água limpa, filtrada, poderá ter os precursores e então gerar THM. Para isso a Portaria 518 versa sobre a qualidade e responsabilidades quanto a água servida pelo abastecimento público. Entretanto, mais uma vez não é nosso tema aqui, pois falamos de água em comunidades rurais onde não existe tratamento e as pessoas têm que decidir se correm o risco de morrer em uma semana por uma contaminação microbiologia, ou se preferem ter 5% de chances de ter um câncer causado por THM lá pelos 70 anos de idade, se chegarem a 70 anos. Realmente cloração de esgoto bruto não é recomendada e não creio que alguém esclarecido faça isso. Leia mais sobre THM em: http://www.sanepar.com.br/sanepar/sanare/v17/TRIHALOMETANOS.htm
Sobre cloro orgânico.
Talvez a grande confusão seja com os chamados hoje alimentos orgânicos. Mas muito antes deste termo a química se dividia em Química Orgânica e Química Inorgânica. A diferença básica entre as duas disciplinas é que o composto químico orgânico tem carbono na cadeia e o inorgânico não tem. Logo, hipocloritos são da química inorgânica, dicloro e tricloro são da química orgânica e por isso chamado de cloro orgânico.
Mais uma vez agradeço seus comentários por proporcionarem uma oportunidade de melhores esclarecimentos.
Abraços.
Sei que o tema não aborda questões envolvendo abastecimento público, e sabe-se que o tempo de contato do cloro com a água aumenta o a eficácia do mesmo, porém (devo salientar) no caso dos hipocloritos a formação dos THMs e das cloraminas é substancialmente perigosa, Outra questão é que sabe-se que fazer o registro de um produto na Anvisa, bastam alguns pequenos testes e muitas empresas distribuidoras estão comprando dicloro oriundo da China e comercializando o mesmo com o nome de cloro orgânico, sem que haja qualquer certificação para tal. A expressão “cloro orgânico” esta sendo utilizada sem critérios e de forma indiscriminada, eu diria até mesmo de forma inescrupulosa. Para garantir que um cloro é um insumo orgânico, o mesmo deve ser submetido a testes junto a institutos como FIOCRUZ, Noel Nutels, Adofo Lutz, Embrapa e outros, para que depois se use a expressão “orgânica”, que é regulamentada pelo Ministério da Agricultura. Um insumo NÃO ORGÂNICO não pode ser utilizado em uma produção de produtos orgânicos, por outro lado, um insumo com selo de ORGÂNICO pode, e eu diria até mesmo que deve, ser utilizado em uma produção convencional, devido a segurança e a todos os benefícios para a saúde humana, saúde do trabalho e segurança ambiental, desde que sejam também levadas em consideração as outras vantagens comerciais e econômicas que estes podem proporcionar.
Você esta correto Fernando, nossa legislação é muito falha nestes critérios e só sabe punir. A grande confusão fica justamente por causa do termo ORGÂNICO. Não existe cloro que seja orgânico no sentido de uma produção orgânica que por definição seria isenta de agrotóxicos, fertilizantes químicos, etc...
O cloro chamado orgânico é aquele que possui cadeias de carbono, apenas isso.
Dicloroisocianurato de sódio (C3Cl2N3Na O3) ou
Ácido Tricloro Isocianúrico ou Tricloro S Triazina Triona (C3Cl3N3O3)
Ambos passam por uma síntese química realmente complicada e jamais receberiam selo de produto ORGÂNICO porque não faria sentido, eles são produtos químicos, altamente oxidantes, Classe de Risco 5.1.
Talvez o que devêssemos fazer era mudar a expressão de Cloro Orgânico para Cloro Isocianuratos, não sei.