Chelate-modified fenton reaction for CIP cleaning

Abstract

A system that generates a radical using a chelate-modified Fenton reaction. The radical is generated from the reaction between one or more chelating agents, one or more metals, and an oxygen activator. The radical is highly reactive and can react with organic contaminants on CIP equipment to break down tough soil. Soil that has been broken down may be more easily washed away using an alkaline solution.

Description

CHELATE-MODIFIED FENTON REACTION FOR CIP CLEANINGBACKGROUND

[0001] Clean-in-place (CIP) systems comprise a series of interconnected tanks, pumps, and other equipment used in a variety of industries. For example, CIP systems are used in dairy and brewery facilities. Cleaning the equipment in these settings can be challenging due to hard-to-remove soils. Without a CIP system, cleaning these types of equipment would require disassembly of the equipment to clean. This is inefficient and slows down production while the equipment is unavailable during lengthy cleaning periods. Clean-in-place methods and equipment allow for these systems to be thoroughly and efficiently cleaned without disassembly.

[0002] Various compositions and techniques exist to clean the equipment in CIP systems. These can include detergents, acids, steam, and other compositions and methods. Some soils are harder to clean than others, especially soils produced by ultra-high temperature processing, which presents challenges to effectively cleaning CIP equipment. It is with this background that the present disclosure is made.SUMMARY

[0003] A variety of additional inventive aspects will be set forth in the description that follows. The inventive aspects can relate to individual features and to combinations of features. It is to be understood that both the forgoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the broad inventive concepts upon which the embodiments disclosed herein are based.

[0004] Disclosed herein is a system for cleaning soil on clean-in-place equipment, the system comprising: a use solution comprising: one or more chelating agents selected from the group consisting of MGDA, GLDA, EDTA, DTPA, NTA, PBTC, HEDP, ATMP, sodium gluconate, sodium citrate, and combinations thereof; one or more metals; and a source of alkalinity; and an oxygen activator; wherein the use solution and the oxygen activator are added to the clean-in-place equipment, wherein the use solution reacts with the oxygen activator to form an alkaline radical solution, and wherein the use solution has a pH of 10 to 14.

[0005] Also disclosed herein is a method for cleaning clean-in-place equipment, the method comprising: applying a use solution to the clean-in-place equipment, the use solution comprising: one or more chelating agents selected from the group consisting of MGDA, GLDA, EDTA, DTPA, NTA, PBTC, HEDP, ATMP, sodium gluconate, sodium citrate, and combinations thereof; one or more metals; and a source of alkalinity; and applying an oxygen activator to the clean-in-place equipment, wherein the use solution and the oxygen activator react to form an alkaline radical solution, wherein the temperature of the alkaline radical solution is about 30 ℃ to about 70 ℃, and wherein the use solution has a pH of 10 to 14.

[0006] Also disclosed herein is a cleaning program for cleaning clean-in-place equipment, the cleaning program comprising: a) rinsing the clean-in-place equipment with water; b) applying a use solution and an oxygen activator to the clean-in-place equipment, the use solution comprising: one or more chelating agents selected from the group consisting of MGDA, GLDA, EDTA, DTPA, NTA, PBTC, HEDP, ATMP, sodium gluconate, sodium citrate, and combinations thereof; one or more metals; and a source of alkalinity; wherein the use solution reacts with the oxygen activator to form an alkaline radical solution, and wherein the use solution has a pH of 10 to 14; and c) rinsing the clean-in-place equipment with water.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0007] The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the description, illustrate several aspects of the present disclosure. A brief description of the drawings is as follows:

[0008] FIG. 1 shows a graph of the results discussed in Example 2.DETAILED DESCRIPTION

[0009] As used herein, weight percent (wt. %) , percent by weight, %by weight, %, and the like are synonyms that refer to the concentration of a substance as the weight of that substance divided by the total weight of the composition and multiplied by 100.

[0010] As used herein, the term “about” modifying the quantity of an ingredient in the compositions of the invention or employed in the methods of the invention refers to variation in the numerical quantity that can occur, for example, through typical measuring and liquid handling procedures used for making use solutions in the real  world; through inadvertent error in these procedures; through differences in the manufacture, source, or purity of the ingredients employed to make the compositions or carry out the methods; and the like. The term about also encompasses amounts that differ due to different equilibrium conditions for a composition resulting from a particular initial mixture. Whether or not modified by the term “about, ” the claims include equivalents to the quantities. The term “about” typically allows for a variation within 5%of the stated percent value. For example, if “about 10%” is used, the term “about” typically allows for a variation of about 5%of the stated percent value, 10%. Thus, “about 10%” may cover a variation of + / -0.5%.

[0011] It should be noted that, as used in this specification and the appended claims, the singular forms “a, ” “an, ” and “the” include plural referents unless the content clearly dictates otherwise. Thus, for example, reference to a composition containing “acompound” includes a mixture of two or more compounds. It should also be noted that the term “or” is generally employed in its sense including “and / or” unless the content clearly dictates otherwise.

[0012] In the interest of brevity and conciseness, any ranges of values set forth in this specification contemplate all values within the range and are to be construed as support for claims reciting any sub-ranges having endpoints which are real number values within the specified range in question. By way of a hypothetical illustrative example, a disclosure in this specification of a range of from 1 to 5 shall be considered to support claims to any of the following ranges: 1-5; 1-4; 1-3; 1-2; 2-5; 2-4; 2-3; 3-5; 3-4; and 4-5.

[0013] As used herein, “clean” or “cleaning” refers to the removal of organic or inorganic soil. In some examples, “clean” or “cleaning” can refer to any process that aids in soil removal including bleaching, microbial population reduction, wiping, spraying, soaking, disinfecting, sterilizing, treating with UV sterilization, oxidizing, absorbing, using biochemical treatments, diluting, filtering, membrane filtering, treating, applying an antimicrobial agent, other methods of cleaning known in the art, and combinations thereof.

[0014] As used herein, the terms “radical” or “free radical” refer to an atom, a molecule, or a compound, that is highly reactive, and short-lived with an unsatisfied electron valence pair capable of reacting with additional atoms, molecules, or compounds. Valence electrons refer to electrons that are located in the outermost electron  shell for an atom, or an atom associated with a molecule, a compound, or an ion. A common example of a radical is a hydroxyl radical (·OH) , which is a molecule consisting of one oxygen atom and one hydrogen atom, and there is one unpaired electron (denoted by a singular dot “·” ) that is highly reactive with other molecules, atoms, compounds, or ions.

[0015] As used herein, the term “consisting essentially of” refers to the listed ingredients and does not include additional ingredients that, if present, would affect the cleaning ability of the compositions and use solutions disclosed herein. The term “consisting essentially of” may also refer to a component of the compositions or use solutions. As used herein the term “consisting essentially of” in reference to a method refers to the listed steps and does not include additional steps (or ingredients if a composition or use solution is included in the method) that, if present, would affect the method.

[0016] As used herein, the terms “CIP” and “clean-in-place” are used interchangeably. Clean-in-place equipment refers to equipment that is cleaned without full disassembly of the equipment. Clean-in-place equipment is cleaned by circulating various compositions through the equipment and using a series of method steps in combination with the compositions.

[0017] For CIP systems, removing soil presents challenges. Some methods of removing soil use sodium hydroxide alone or in combination with high temperatures. However, sodium hydroxide alone may not be sufficient for removing soils, particularly for soils that have formed deposits on equipment. Some methods of removing soil also use elevated temperatures, however, this requires high inputs of energy to generate the high temperatures and may not be sufficient to remove soiling.

[0018] Described herein are compositions, use solutions, systems, and methods for cleaning CIP equipment using radicals generated by a chelate-modified Fenton reaction.

[0019] The traditional Fenton reaction involves the reaction of certain metals, particularly iron, and hydrogen peroxide to form highly reactive hydroxyl radicals. The generation of these radicals is desirable because the highly-reactive radicals can be used to remove soils, odors, staining, or other fouling in a variety of applications. Two examples of the traditional Fenton reaction using iron are as follows: Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + ·OH + OH- Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + ·OOH + H+

[0020] Exemplary radicals that may be formed include ·OH (ahydroxyl radical) , ·OOH (a hydroperoxyl radical) , ·O2- (superoxide radical anion) . The resulting radicals from these reactions are highly reactive and can react with various organic compounds, such as soiling. The organic compounds undergo rapid oxidization in an exothermic reaction, sometimes to form water or carbon dioxide (in addition to other byproducts) .

[0021] The radical can bind to insoluble organic soil, causing the soil to become soluble. This means that the soil can be cleaned and removed easier as compared to insoluble organic soil. An example of such radical reaction is as follows: ·OH + R → ·ROH

[0022] The remaining radical reacts with other organic soils, converting longer alkyl chains into shorter alkyl chains and alcohols that are more soluble and easier to remove. The radicals are neutralized as they react with each other to form various oxygen compounds. Some examples of reactions to neutralize the radical are as follows. These reactions can occur independently, or a sequence of these reactions can occur in order to neutralize the radical once the soil has been decomposed. ·ROH + → R + HO2·+ H2O ·ROH + R’ + H2O2 → ROH + ·R’ OH + H2O HO2·+ OH·→ O2 + H2O OH·+ OH·→ H2O2

[0023] This reaction is a useful tool to induce decomposition of organic contaminants that have soiled various surfaces. The traditional Fenton reaction typically results in complete, or almost complete, decomposition of organic contaminants, which can then be washed away from the surface.

[0024] However, the traditional Fenton reaction has several limitations. The reaction typically occurs at acidic pH levels of about 2 to about 4 and at temperatures of about 30 ℃ up to 80 ℃. The Fenton reaction is an example of an advanced oxidation process that can be used to treat wastewater and decompose organic compounds. These reaction conditions are acceptable in situations where the surfaces to be cleaned can be subjected to acidic conditions. CIP systems are typically cleaned using alkaline conditions because  alkaline detergents and solutions provide advantageous cleaning for certain kinds of organic soil and shorter cleaning periods. Additionally, the materials used in CIP systems (e.g., steel, elastomers) are sensitive to corrosion at very acidic pH levels.

[0025] If the traditional Fenton reaction was performed at alkaline pH (i.e., pH of greater than 7) to accommodate CIP systems, the metal used in the Fenton reaction would precipitate and the reaction will stop because the metal is no longer available to react.

[0026] The downfalls of the traditional Fenton reaction in a CIP application can be avoided by using a chelate-modified Fenton reaction that uses a chelating agent and an oxygen activator, as described herein. A chelate-modified Fenton reaction that uses a chelating agent and an oxygen activator allows for the reaction to run in alkaline conditions while preventing the metal from precipitating and thus stopping the reaction.

[0027] The compositions and use solutions described herein interact with the soil on CIP equipment, particularly soils such as long chain fatty acids, polyphenols, colorants, and caffeine. The components of the compositions and / or use solutions undergo a chelate-modified Fenton reaction with an oxygen activator in which a radical is formed. The one or more metals may interact with a source of oxygen (i.e., an oxygen activator) , such as hydrogen peroxide, to form a radical. The radical, which is highly-reactive, may react with the soil on the CIP equipment and form a new compound that can be more easily removed from the CIP equipment using an alkaline solution. Several examples of the such chelate-modified Fenton reaction are as follows: Fe2+ + chelating agent + H2O2 → Fe3+-chelating agent + ·OH + OH- Fe3+ + chelating agent + O2 → Fe2+-chelating agent + ·O2- Fe2+-chelating agent + HO2-→ Fe3+-chelating agent + ·HO2

[0028] The chelate-modified Fenton reaction performs better in a CIP system than a traditional Fenton reaction in several ways. A traditional Fenton reaction typically occurs in acidic conditions. However, it is advantageous to reduce the presence, time, and / or frequency of acidic cleaning steps to reduce the time associated with cleaning CIP equipment and to improve efficiency of cleaning the CIP system. A traditional Fenton reaction cannot simply be performed in alkaline conditions instead because as discussed  above, there are problems associated with performing a traditional Fenton reaction in alkaline conditions (e.g., precipitation) . Therefore, the chelate modified Fenton reaction discussed herein provides a way to remove tough soiling under alkaline conditions and using a lower cleaning temperature. Such methods reduce energy and time associated with cleaning CIP equipment without compromising cleaning performance.

[0029] Described herein is a system for cleaning soil on clean-in-place equipment. The system may comprise a use solution or a composition, and an oxygen activator.

[0030] In some examples, the compositions and use solutions comprise one or more chelating agents. Suitable chelating agents comprise MGDA, GLDA, EDTA, DTPA, NTA, PBTC, HEDP, ATMP, sodium gluconate, sodium citrate, or combinations thereof. Chelating agents that are suitable for the present disclosure are aminocarboxylic acid-based chelating agents. The chelating agents described herein bind metals that are used in the chelate-modified Fenton reaction, which prevents the metals from precipitating out of solution and avoids the formation of deposits on the CIP equipment in alkaline conditions.

[0031] The compositions and use solutions comprise one or more metals. Suitable metals comprise iron, manganese, copper, or combinations thereof. Metals that are suitable for the present disclosure are transition metals that do not pose food safety concerns. In some examples, the one or more metals are transitional metals that are typically found in soil, meaning that food products are typically exposed to such metals naturally occurring in the soil. Such metals further include iron, copper, manganese, zinc, and molybdenum.

[0032] The compositions and use solutions may comprise a source of alkalinity. The source of alkalinity may be sodium hydroxide, potassium hydroxide, or combinations thereof. Sources of alkalinity that are suitable for the present disclosure are those that provide an alkaline pH for the compositions and use solutions.

[0033] The compositions and use solutions may also comprise the one or more chelating agents. In the alternative or in addition to the one or more chelating agents, the compositions and use solutions may also comprise the one or more metals. In the alternative or in addition to the one or more chelating agents and / or the one or more metals, the compositions and use solutions may comprise a source of alkalinity.

[0034] The compositions and use solutions may be combined with an oxygen activator. Suitable oxygen activators comprise hydrogen peroxide, peracid, persulfate,  percarbonate, or combinations thereof. Oxygen activators that are suitable for the present disclosure will generate a radical that reacts with organic soil. The oxygen activator works in combination with the one or more metals and the one or more chelating agents to facilitate the chelate-modified Fenton reaction that generates a radical.

[0035] The oxygen activator is stored separately from the other components of the compositions and use solutions. When the oxygen activator and the use solution are combined together, the oxygen activator and the use solution react to form a radical. The radical may then interact with organic soil on the CIP equipment to break down the soil. The radical may be formed in an alkaline use solution to result in an alkaline radical solution.

[0036] The oxygen activator on its own, and the use solution on its own, will not form a radical and will not perform the desired break down of organic soil. Due to the reaction that occurs between the oxygen activator and the use solution to form the radical, the two components are stored separately.

[0037] The alkaline radical solution is a dynamic solution that comprises the use solution, the oxygen activator, and radicals that have been formed by the reaction between the use solution and the oxygen activator. Accordingly, the alkaline radical solution may comprise the oxygen activator, a source of alkalinity (e.g., sodium hydroxide or potassium hydroxide) , a chelating agent, a metal, and the radical. As noted above, the radical in the alkaline radical solution reacts with organic soil in the CIP equipment to decompose it to organic soils that are more soluble and that can be washed away by the circulating alkaline radical solution. Also as noted above, the radicals in solution also react with other components in the use solution to form other radicals and to neutralize radicals.

[0038] In use, the oxygen activator and the use solution may be added to the CIP equipment concurrently such that the oxygen activator and the use solution are combined and can react to form the alkaline radical solution within the CIP equipment.

[0039] In use, the oxygen activator and the use solution may be added to the CIP equipment sequentially. For example, the use solution may be circulated for a period of time in the CIP equipment alone to soften the soil, after which the oxygen activator may be added to the CIP equipment to react with the use solution and form an alkaline radical solution.

[0040] In use, the oxygen activator and the use solution may be mixed together by adding both components to a receptacle immediately before adding the solution to the CIP equipment. Once the oxygen activator and the use solution are mixed together, they may begin reacting to form the alkaline radical solution. The mixture can be added to the CIP system together in one step.

[0041] Preferably, the compositions and use solutions may comprise one or more chelating agents. Independently from the one or more chelating agents, the compositions and use solutions may comprise one or more metals. Independently from the one or more chelating agents and the one or more metals, the compositions and use solutions may comprise a source of alkalinity. Examples of the one or more chelating agents comprise MGDA, GLDA, EDTA, DTPA, NTA, PBTC, HEDP, ATMP, sodium gluconate, sodium citrate, or combinations thereof. Examples of the one or more metals comprise iron, manganese, copper, zinc, molybdenum, or combinations thereof. Examples of the source of alkalinity include sodium hydroxide and potassium hydroxide. Preferably, the compositions and use solutions are combined with an oxygen activator in the CIP equipment. Examples of the oxygen activator comprise hydrogen peroxide, peracid, persulfate, percarbonate, or combinations thereof.

[0042] The compositions and use solutions may comprise one or more additional components including one or more scale inhibitors, such as polymers. The compositions and use solutions may comprise one or more additional components, such as builders. Suitable builders include sodium hydroxide, potassium hydroxide, MEA (monoethanolamine) , sodium carbonate (Na2CO3, ) , and sodium bicarbonate (NaHCO3, ) .

[0043] The compositions and use solutions may have an alkaline pH (i.e., pH greater than 7) . The pH of the compositions and use solutions may be about 7 to about 14, about 8 to about 14, about 9 to about 14, about 10 to about 14, about 11 to about 14, about 12 to about 14, about 13 to about 14, about 7 to about 13, about 7 to about 12, about 7 to about 11, about 7 to about 10, about 7 to about 9, or about 7 to about 8. The pH of the compositions and use solutions may be greater than about 7, greater than about 8, greater than about 9, greater than about 10, greater than about 11, greater than about 12, or greater than about 13.

[0044] The compositions and use solutions described herein can be used as concentrates or diluted use solutions. As used herein, “compositions” may refer to concentrates or use solutions. As used herein, “use solutions” may refer to an already  diluted solution or a ready-to-use formula. A concentrate may comprise the above-described components in undiluted quantities. As such, a concentrate may comprise no water or may also comprise quantities of water. The concentrate may be further diluted to form a use solution. The concentrate may be diluted with water or other diluent to form the use solution.

[0045] The concentrate may comprise the one or more chelating agents, the one or more metals, and the source of alkalinity.

[0046] In some examples, the one or more chelating agents are present in the concentrate at about 0.01 wt. %to about 10 wt. %of the concentrate. In some examples, the one or more chelating agents are present in the concentrate at about 0.01 wt. %to about 8 wt. %, about 0.01 wt. %to about 5 wt. %, about 0.01 wt. %to about 2 wt. %, about 0.01 wt. %to about 1 wt. %, about 0.01 wt. %to about 0.5 wt. %, about 0.01 wt. %to about 0.1 wt. %, about 0.1 wt. %to about 10 wt. %, about 0.5 wt. %to about 10 wt. %, about 1 wt.%to about 10 wt. %, about 2 wt. %to about 10 wt. %, about 5 wt. %to about 10 wt. %, or about 8 wt. %to about 10 wt. %.

[0047] In some examples, the one or more metals are present in the concentrate at about 0.05 wt. %to about 1 wt. %. In some examples, the one or more metals are present in the concentrate at about 0.05 wt. %to about 0.8 wt. %, about 0.05 wt. %to about 0.5 wt.%, about 0.05 wt. %to about 0.2 wt. %, about 0.05 wt. %to about 0.1 wt. %, about 0.1 wt.%to about 1 wt. %, about 0.2 wt. %to about 1 wt. %, about 0.5 wt. %to about 1 wt. %, or about 0.8 wt. %to about 1 wt. %.

[0048] In some examples, the source of alkalinity is present in the concentrate at about 5 wt. %to about 50 wt. %. In some examples, the source of alkalinity is present in the concentrate at about 5 wt. %to about 45 wt. %, about 5 wt. %to about 40 wt. %, about 5 wt. %to about 35 wt. %, about 5 wt. %to about 30 wt. %, about 5 wt. %to about 25 wt. %, about 5 wt. %to about 20 wt. %, about 5 wt. %to about 15 wt. %, about 5 wt. %to about 10 wt. %, about 10 wt. %to about 50 wt. %, about 15 wt. %to about 50 wt. %, about 20 wt. %to about 50 wt. %, about 25 wt. %to about 50 wt. %, about 30 wt. %to about 50 wt. %, about 35 wt. %to about 50 wt. %, about 40 wt. %to about 50 wt. %, or about 45 wt. %to about 50 wt. %.

[0049] In some examples, the concentrate is diluted to form a use solution that comprises about 90 wt. %to about 99.99 wt. %diluent. In some examples, the concentrate is diluted to form a use solution that comprises about 92 wt. %to about 99 wt. %, about  95 wt. %to about 99 wt. %, about 97 wt. %to about 99 wt. %, about 90 wt. %to about 99 wt. %, about 90 wt. %to about 97 wt. %, about 90 wt. %to about 95 wt. %, or about 90 wt. %to about 92 wt. %of diluent.

[0050] In some examples, the use solution comprises about 90 wt. %to about 99.99 wt. %water. In some examples, the concentrate is diluted to form a use solution that comprises about 92 wt. %to about 99 wt. %, about 95 wt. %to about 99 wt. %, about 97 wt. %to about 99 wt. %, about 90 wt. %to about 99 wt. %, about 90 wt. %to about 97 wt. %, about 90 wt. %to about 95 wt. %, or about 90 wt. %to about 92 wt. %of water.

[0051] When the concentrate is diluted to form a use solution, the use solution may comprise diluted quantities of the one or more chelating agents, the one or more metals, and the source of alkalinity.

[0052] In some examples, the one or more chelating agents are present in the use solution at about 0.01 wt. %to about 5 wt. %of the use solution. In some examples, the one or more chelating agents are present in the use solution at about 0.01 wt. %to about 4.5 wt. %, about 0.01 wt. %to about 4 wt. %, about 0.01 wt. %to about 3.5 wt. %, about 0.01 wt. %to about 3 wt. %, about 0.01 wt. %to about 2.5 wt. %, about 0.01 wt. %to about 2 wt. %, about 0.01 wt. %to about 1.5 wt. %, about 0.01 wt. %to about 1 wt. %, about 0.01 wt. %to about 0.5 wt. %, about 0.01 wt. %to about 0.1 wt. %, about 0.1 wt. %to about 5 wt. %, about 0.5 wt. %to about 5 wt. %, about 1 wt. %to about 5 wt. %, about 1.5 wt. %to about 5 wt. %, about 2 wt. %to about 5 wt. %, about 2.5 wt. %to about 5 wt. %, about 3 wt. %to about 5 wt. %, about 3.5 wt. %to about 5 wt. %, about 4 wt. %to about 5 wt. %, or about 4.5 wt. %to about 5 wt. %.

[0053] In some examples, the one or more metals are present in the use solution at about 0.1 ppm to about 30 ppm. In some examples, the one or more metals are present in the use solution at about 0.1 ppm to about 25 ppm, about 0.1 ppm to about 20 ppm, about 0.1 ppm to about 15 ppm, about 0.1 ppm to about 10 ppm, about 0.1 ppm to about 5 ppm, about 0.1 ppm to about 1 ppm, 1 ppm to about 30 ppm, about 5 ppm to about 30 ppm, about 10 ppm to about 30 ppm, about 15 ppm to about 30 ppm, about 20 ppm to about 30 ppm, or about 25 ppm to about 30 ppm.

[0054] In some examples, the source of alkalinity is present in the use solution at about 0.1 wt. %to about 5 wt. %of the use solution. In some examples, the source of alkalinity is present in the use solution at about 0.1 wt. %to about 4.5 wt. %, about 0.1 wt. %to about 4 wt. %, about 0.1 wt. %to about 3.5 wt. %, about 0.1 wt. %to about 3 wt. %,  about 0.1 wt. %to about 2.5 wt. %, about 0.1 wt. %to about 2 wt. %, about 0.1 wt. %to about 1.5 wt. %, about 0.1 wt. %to about 1 wt. %, about 0.1 wt. %to about 0.5 wt. %, about 0.5 wt. %to about 5 wt. %, about 1 wt. %to about 5 wt. %, about 1.5 wt. %to about 5 wt. %, about 2 wt. %to about 5 wt. %, about 2.5 wt. %to about 5 wt. %, about 3 wt. %to about 5 wt. %, about 3.5 wt. %to about 5 wt. %, about 4 wt. %to about 5 wt. %, or about 4.5 wt. %to about 5 wt. %.

[0055] In some examples, the oxygen activator comprises about 0.01 wt. %to about 0.5 wt. %of available oxygen. In some examples, the oxygen activator comprises about 0.01 wt. %to about 0.4 wt. %, about 0.01 wt. %to about 0.3 wt. %, about 0.01 wt. %to about 0.2 wt. %, about 0.01 wt. %to about 0.1 wt. %, about 0.1 wt. %to about 0.5 wt. %, about 0.2 wt. %to about 0.5 wt. %, about 0.3 wt. %to about 0.5 wt. %, or about 0.4 wt. %to about 0.5 wt. %of available oxygen.

[0056] The use solution may comprise about 0.01 wt. %to about 5 wt. %of the one or more chelating agents. In the alternative or in addition to the quantity of the one or more chelating agents, the use solution may also comprise about 0.1 ppm to about 30 ppm to the one or more metals. In the alternative or in addition to the quantity of the one or more chelating agents and / or the one or more metals, the use solution may also comprise about 40 wt. %to about 90 wt. %of the source of alkalinity.

[0057] In some examples, the compositions and use solutions comprise a surfactant. The surfactants can be nonionic, anionic, cationic, amphoteric, zwitterionic, or combinations thereof. Nonionic surfactants are generally characterized by the presence of an organic hydrophobic group and an organic hydrophilic group and are typically produced by the condensation of an organic aliphatic, alkyl aromatic or polyoxyalkylene hydrophobic compound with a hydrophilic alkaline oxide moiety which in common practice is ethylene oxide or a polyhydration product thereof, polyethylene glycol. Anionic surfactants include those with a negative charge on the hydrophilic group or surfactants in which the molecule carries no charge unless pH is elevated to neutrality or above (e.g. carboxylic acids) . Cationic surfactants generally refer to compounds containing at least one long carbon chain hydrophobic group and at least one positively charged nitrogen. Amphoteric and zwitterionic surfactants include derivatives of secondary and tertiary amines, derivatives of heterocyclic secondary and tertiary amines, or derivatives of quaternary ammonium, quaternary phosphonium or tertiary sulfonium compounds. The ammonium, phosphonium, or sulfonium compounds can be substituted  with aliphatic substituents, e.g., alkyl, alkenyl, or hydroxyalkyl; alkylene or hydroxy alkylene; or carboxylate, sulfonate, sulfate, phosphonate, or phosphate groups.

[0058] The compositions and use solutions and oxygen activator described herein are free of any compounds comprising an alkyl chain that would react with other components in the compositions and use solutions to form a peracid. Additionally, when the compositions and use solutions and oxygen activator react with an alkaline solution, a peracid is not formed.

[0059] In some examples, a system is contemplated for cleaning soil on clean-in-place equipment. The system may comprise a use solution comprising one or more chelating agents selected from the group consisting of MGDA, GLDA, EDTA, DTPA, NTA, PBTC, HEDP, ATMP, sodium gluconate, sodium citrate, and combinations thereof. The use solution may further comprise one or more metals. The system may further comprise an oxygen activator, wherein the use solution and the oxygen activator are added to the clean-in-place equipment. The use solution may react with the oxygen activator to form an alkaline radical solution, and the use solution may have a pH of 10 to 14.

[0060] In some examples, the compositions and use solutions described herein do not result in the formation of bubbles in the CIP equipment. In some examples, the compositions and use solutions do not create bubbles when added to the CIP equipment.

[0061] In some examples, the compositions and use solutions described herein may comprise one or more additional compounds selected from the group consisting of builders, solvents, sanitizers or antimicrobial agents, preservatives, corrosion inhibitors, anti-redeposition agents, surfactants, foaming agents, UV scavengers, thickening agents, gelling agents, sequestering agents, and mixtures thereof.

[0062] Also described herein are methods for cleaning CIP equipment. In use, the above-described compositions and use solutions aid in cleaning CIP equipment.

[0063] The above-described compositions, use solutions, and oxygen activator may be applied to CIP equipment. In some examples, the oxygen activator may further comprise a stabilizer ingredient. For example, when the oxygen activator is hydrogen peroxide, the oxygen activator may further include a hydrogen peroxide stabilizer.

[0064] The compositions or use solutions may be circulated through the CIP equipment. The compositions or use solutions may be circulated through the CIP equipment for about 10 minutes to about 60 minutes, about 10 minutes to about 50  minutes, about 10 minutes to about 40 minutes, about 10 minutes to about 30 minutes, about 10 minutes to about 20 minutes, about 10 minutes to about 15 minutes, about 15 minutes to about 60 minutes, about 20 minutes to about 60 minutes, about 30 minutes to about 60 minutes, about 40 minutes to about 60 minutes, or about 50 minutes to about 60 minutes.

[0065] The oxygen activator may be circulated through the CIP equipment. The oxygen activator may be circulated through the CIP equipment for about 10 minutes to about 60 minutes, about 10 minutes to about 50 minutes, about 10 minutes to about 40 minutes, about 10 minutes to about 30 minutes, about 10 minutes to about 20 minutes, about 10 minutes to about 15 minutes, about 15 minutes to about 60 minutes, about 20 minutes to about 60 minutes, about 30 minutes to about 60 minutes, about 40 minutes to about 60 minutes, or about 50 minutes to about 60 minutes.

[0066] In some examples, the compositions or use solutions and the oxygen activator are added to the CIP equipment at the same time or substantially the same time. The use solution and the oxygen activator may be added to the CIP equipment within 1 minute of each other, within 5 minutes of each other, within 10 minutes of each other, or within 15 minutes of each other.

[0067] The use solution and the oxygen activator together may be circulated through the CIP equipment for about 10 minutes to about 60 minutes, about 10 minutes to about 50 minutes, about 10 minutes to about 40 minutes, about 10 minutes to about 30 minutes, about 10 minutes to about 20 minutes, about 10 minutes to about 15 minutes, about 15 minutes to about 60 minutes, about 20 minutes to about 60 minutes, about 30 minutes to about 60 minutes, about 40 minutes to about 60 minutes, or about 50 minutes to about 60 minutes.

[0068] In some examples, a method is contemplated for cleaning clean-in-place equipment, the method comprising applying a use solution to clean-in-place equipment, the use solution comprising one or more chelating agents selected from the group consisting of MGDA, GLDA, EDTA, DTPA, NTA, HEDP, ATMP, sodium gluconate, sodium citrate, and combinations thereof. The use solution may further comprise one or more metals. The method may further comprise applying an oxygen activator to the clean-in-place equipment, wherein the use solution and the oxygen activator react to form an alkaline radical solution. The temperature of the use solution and the oxygen activator may be about 30 ℃ to about 70 ℃, and the use solution may have a pH of 10 to 14.

[0069] In some examples, the method for cleaning the clean-in-place equipment, by applying a use solution and an oxygen activator, may be part of a larger cleaning program. Such cleaning program may include one or more rinsing steps, one or more alkaline solution steps, and / or one or more acid steps.

[0070] In some examples, a rinsing step is performed before or after the compositions or use solutions described herein have circulated through the CIP equipment. In such examples, the CIP equipment is rinsed using water or other suitable rinse aid. The CIP equipment may be rinsed for about 1 minute to about 20 minutes, about 2 minutes to about 20 minutes, about 5 minutes to about 20 minutes, about 10 minutes to about 20 minutes, about 15 minutes to about 20 minutes, about 1 minute to about 15 minutes, about 1 minute to about 10 minutes, about 1 minute to about 5 minutes, or about 1 minute to about 2 minutes.

[0071] In some examples, an optional disinfecting step may be performed. The disinfecting step may comprise any suitable method of disinfecting the CIP equipment to remove or reduce microbial populations.

[0072] In some examples, an optional bleaching step may be performed. Such bleaching may be beneficial in applications for tea production wherein a bleaching step may be desired to bleach the tea tannins and other residue from tea production from the CIP equipment.

[0073] The compositions or use solutions and oxygen activator may be in a temperature range of about 30 ℃ to about 70 ℃, about 30 ℃ to about 60 ℃, about 30 ℃ to about 50 ℃, about 30 ℃ to about 40 ℃, about 40 ℃ to about 70 ℃, about 50 ℃to about 70 ℃, or about 60 ℃ to about 70 ℃. Preferably, the temperature of the compositions of use solutions is about 50 ℃ to about 60 ℃.

[0074] In some examples, the use solution and the oxygen activator are added to the CIP system simultaneously, or concurrently, or sequentially. The use solution and the oxygen activator may be added such that there is no significant time period between adding the use solution and the oxygen activator to the CIP equipment. The present disclosure contemplates eliminating or reducing the among of time between addition of the use solution and the oxygen activator to the CIP equipment. In some examples, the use solution and the oxygen activator are added within 10 minutes of each other, within 5 minutes of each other, within 2 minutes of each other, within 1 minute of each other.  In some examples, there is no pre-treatment step before the use solution and oxygen activator are added to the CIP equipment.

[0075] In one exemplary cleaning program, the use solution and oxygen activator described herein are used to clean the CIP equipment. In such cleaning program, the CIP system may first be rinsed with water to remove any loose soil or other debris present in the system from the equipment’s normal operations. After which, the use solution and oxygen activator may be added to the CIP equipment at the same time, or close to the same time. In the CIP equipment, the use solution and the oxygen activator react to form the radical that is present in an alkaline solution. This alkaline radical solution may be circulated through the CIP system. The alkaline radical solution may be circulated through the CIP system for about 10 minutes to about 60 minutes, as discussed herein. The alkaline radical solution may be drained from the CIP system. After which, a rinsing step with water may occur to rinse any remaining alkaline radical solution from the CIP system. In such cleaning program, the CIP system has been cleaned and may resume normal operations.

[0076] In another exemplary cleaning program, the use solution and oxygen activator described herein are used to clean the CIP equipment with an additional acid cleaning step. In such cleaning program, the CIP system may first be rinsed with water to remove any loose soil or other debris present in the system. After which, the use solution and oxygen activator may be added to the CIP equipment at the same time, or close to the same time. In the CIP equipment, the use solution and the oxygen activator react to form the radical that is present in an alkaline solution. This alkaline radical solution may be circulated through the CIP system. The alkaline radical solution may be circulated through the CIP system for about 10 minutes to about 60 minutes, as discussed herein. The alkaline radical solution may be drained from the CIP system. After which, a rinsing step with water may occur to rinse any remaining alkaline radical solution from the CIP system. After the rinsing step, an acid step may be performed in which an acid is circulated through the CIP system. The acid may be circulated through the CIP system for about 15 minutes to about 45 minutes. The acid may be drained from the CIP system, after which the CIP system may be again rinsed with water to remove any remaining acid. In such cleaning program, the CIP system has been cleaned and may resume normal operations.

[0077] In another exemplary cleaning program, the use solution and the oxygen activator are used separately and concurrently. In such cleaning program, the oxygen activator may be circulated through the CIP system first. After which, the use solution may be added such that the use solution and the oxygen activator react to form the alkaline radical solution that is circulated through the CIP system for about 10 minutes to about 60 minutes. After which, the CIP system may be drained, and the oxygen activator may be circulated again through the CIP system alone.

[0078] In another exemplary cleaning program, multiple rounds of CIP cleaning may occur with various components. The CIP system may be cleaned using a first cleaning protocol, comprising the steps of rinsing with water, circulating the alkaline radical solution formed by adding the use solution and oxygen activator to the CIP system, and rinsing with water again. This first cleaning protocol may be performed 1 to n number of times, n being an integer. In some examples, the first cleaning protocol may be performed 1 to 2 times, 1 to 3 times, 1 to 4 times, 1 to 5 times, 1 to 6 times, 1 to 7 times, 2 to 8 times, 3 to 8 times, 4 to 8 times, 5 to 8 times, 6 to 8 times, or 7 to 8 times.

[0079] After the first cleaning protocol, a second cleaning protocol may be used. The second cleaning protocol may comprise the steps of rinsing with water, circulating the alkaline radical solution formed by adding the use solution and oxygen activator to the CIP system, rinsing with water, and then circulating an acid through the CIP system. The acid may be circulated through the CIP system for about 15 minutes to about 45 minutes. After draining the acid, the CIP system may be rinsed with water. This second cleaning protocol may occur for 1 to 2 times following the first cleaning protocol. The second cleaning protocol may occur 1 time following the first cleaning protocol.

[0080] The first cleaning protocol and the second cleaning protocol may be performed consecutively or be interspersed with normal operation of the equipment. For example, when the CIP equipment has been soiled during normal operation of the equipment (e.g., tea production equipment has accumulated too much soil and needs to be cleaned) , the first cleaning protocol may be performed one time. After which, the CIP equipment has been sufficiently cleaned and can resume normal operation. After some time period, the CIP equipment has again become soiled during normal operation of the equipment, and the first cleaning protocol can be performed again. After completion of the second performance of the first cleaning protocol, the CIP equipment is clean and may be used for normal operations. The first cleaning protocol may be repeated in this  manner 1 to 8 times, which is collectively referred to as a first cleaning cycle. The first cleaning cycle comprises performing the first cleaning protocol 1 to 8 times, wherein each performance of the first cleaning protocol is interspersed with normal operation of the equipment.

[0081] After the first cleaning cycle has been completed, meaning that the first cleaning protocol has been performed 1 to 8 times with a period of time between each first cleaning protocol, the second cleaning cycle may be performed. The second cleaning cycle comprises the second cleaning protocol, which may be performed 1 to 2 times, or just 1 time. For example, after the first cleaning cycle has been completed, normal operations of the CIP equipment may be resumed. After a period of time, the CIP equipment has again become soiled. The second cleaning cycle can be performed, in which the second cleaning protocol is performed one time. After which, the CIP equipment is clean and can resume normal operation. After a period of time, the CIP equipment becomes soiled again and must be cleaned. The second cleaning protocol can optionally be performed a second time. After which, the CIP equipment is cleaned and can resume normal operations. The cleaning program can be repeated starting with the first cleaning cycle and then the second cleaning cycle.

[0082] The period of time in between instances of the first cleaning protocol, in between instances of the second cleaning protocol, and between the first cleaning cycle and the second cleaning cycle may comprise any suitable period in which CIP equipment becomes soiled. For example, the period of time may be hours, days, weeks, or months. The period of time may be every 24 hours, every 2-3 days, once a week, or twice a week.

[0083] Alternatively, when the CIP equipment has been soiled during normal operation of the equipment (e.g., tea production equipment has accumulated soil and needs to be cleaned) , the first cleaning protocol may be performed 1 to 8 times consecutively and the second cleaning protocol may be performed 1 to 2 times consecutively. In such example, there may be 2 to 10 rounds of cleaning using the first cleaning protocol and the second cleaning protocol consecutively. After which, the CIP equipment has been sufficiently cleaned and can resume normal operation.

[0084] The above-described cleaning programs are advantageous for several reasons. A cleaning program that uses both the first cleaning cycle and the second cleaning cycle (or the first cleaning protocol and the second cleaning protocol) allows for organic soil to be removed with fewer overall steps for each cleaning cycle or protocol  and lowered frequency of acidic cleaning. It is desirable to decrease the frequency of acidic cleaning because acidic cleaning steps can be more time consuming than other kinds of cleaning. Additionally, a rotating cleaning program that uses an alkaline-based cleaning most of the time removes tough organic soil that tends to build up, while incorporating less frequent acidic cleaning that targets inorganic soil.

[0085] Examples

[0086] Example 1:

[0087] The formation of a radical via a chelate-modified Fenton reaction was measured using methylene blue. When a radical is present in a solution with methylene blue, the methylene blue is quickly decomposed by the radical, resulting in the solution becoming a lighter blue color. The decomposition of methylene blue for the three solutions was measured at 55 ℃ using a Hach DR900 colorimeter at 610 nm after a period of 20 minutes. Table 1 shows a summary of the experiment:

[0088] Table 1

[0089] Solution 1 was a control solution comprising an alkaline cleaner. 0.1 wt. %of methylene blue was added to Solution 1. No oxygen activator was added to Solution 1. When methylene blue was added to Solution 1, the blue color of the solution did not substantively change as measured using the Hach DR900 colorimeter and as observed visually. This was expected because the necessary reagents (i.e., a chelating agent and an oxygen activator) were not present for a chelate-modified Fenton reaction to occur. Thus, no substantive decomposition of the methylene blue occurred because there was no oxygen activator and no radical.

[0090] Solution 2 also comprised an alkaline cleaner. 0.1 wt. %of methylene blue was added to Solution 2. After the addition of the methylene blue, 0.2 wt. %of an oxygen  activator (hydrogen peroxide) was added to Solution 2. The presence of the oxygen activator in Solution 2 resulted in some degradation of the methylene blue due to the oxygen activator (hydrogen peroxide) causing mild bleaching of the methylene blue. However, since Solution 2 did not include a metal or a chelating agent, a chelate-modified Fenton reaction did not occur and thus little methylene blue was decomposed.

[0091] Solution 3 comprised an alkaline cleaner, a metal, and a chelating agent. 0.1 wt. %of methylene blue was added to Solution 3. After the addition of the methylene blue, 0.2 wt.%of an oxygen activator (hydrogen peroxide) was added to Solution 3. All of the reagents necessary for the chelate-modified Fenton reaction were present. In Solution 3, the methylene blue was significantly decomposed and caused Solution 3 to become a very pale blue, as measured visually and using the Hach DR900 colorimeter. This indicated that a radical was formed via the chelate-modified Fenton reaction, which degraded the methylene blue.

[0092] Table 2 shows the relative absorbance readings for each of Solutions 1, 2, and 3. Solution 3 produced the lowest absorbance reading due to extensive decomposition of the methylene blue in the chelate-modified Fenton reaction.

[0093] Table 2

[0094] Testing of Solution 2 was repeated with the addition of metal in the solution. The results of this testing also demonstrated decomposition of methylene blue; however, a yellow deposit was formed. This demonstrated that without the use of a chelating agent in combination with the metal and alkaline cleaner, the metal precipitates out of solution and forms deposits.

[0095] Example 1 demonstrates that superior degradation of an organic compound (i.e., methylene blue) occurs when all the components for a chelate-modified Fenton reaction (as described herein) are present.

[0096] Example 2:

[0097] In Example 2, re-use of the chelate-modified Fenton reaction was simulated. Solutions A, B, and C were evaluated for methylene blue removal over a period of 100 minutes with the repeated addition of an oxygen activator. The decomposition of methylene blue for the three solutions was measured at 55 ℃ using a Hach DR900 colorimeter at 610 nm. Three solutions were tested, as outlined in Table 3:

[0098] Table 3

[0099] Each of Solutions A, B, and C were prepared in accordance with Table 3.0.2 wt. %of oxygen activator (hydrogen peroxide) was added to each of Solutions A, B, and C. Then, 0.1 wt. %of methylene blue was added to each solution. 20 minutes later, the absorbance of the solutions was measured. 0.2 wt. %of hydrogen peroxide was added to each solution. After another 20 minute period, the absorbance of each of the solutions was measured, and the 0.2 wt. %of hydrogen peroxide was added to each solution.

[0100] This cycle was repeated until 0.2 wt. %of the oxygen activator was added five times with five 20 minute waiting periods after each addition where the absorbance of each solution was measured.

[0101] The change in absorbance is correlated to the removal rate of the methylene blue, meaning that a lower absorbance value corresponds with more methylene blue removal as the methylene blue was decomposed. The results of Example 2 are shown in Figure 1.

[0102] Solutions A and B did not comprise all of the components necessary for the chelate-modified Fenton reaction to occur (i.e., alkaline, metal, and chelating agent) , and thus the rate of removal for Solutions A and B was less than that of Solution C. The minimal removal of methylene blue by Solutions A and B can be attributed to bleaching of the methylene blue caused by the oxygen activator (hydrogen peroxide) . After the 80 minute mark, the rate of removal for methylene blue decreased, which demonstrates that  Solutions A and B without a chelate-modified Fenton reaction do not have long lasting catalytic power.

[0103] In contrast, Solution C comprised all of the components necessary for the chelate-modified Fenton reaction and thus the rate of removal for methylene blue shown in Figure 1 was much greater than that of Solutions B and C. Additionally, the rate of removal for Solution C continued to rise over the full 100 minutes.

[0104] The results shown in Figure 1 demonstrate the long-term catalytic power of Solution C due to the chelating agent, in accordance with the compositions and use solutions described herein. Solutions A and B do not demonstrate as effective methylene blue removal and the catalytic power due to the chelating agent decreases over time.

[0105] Additionally, Solutions A, B, and C were left to sit overnight. After sitting overnight, Solution C remained clear and had formed no deposits. However, Solutions A and B became cloudy and had formed a yellow deposit at the bottom of the solutions. Even though Solution B comprised a chelating agent, the chelating agent was sodium gluconate, which is not an aminocarboxylic-based chelating agent. Therefore, the chelating agent was not capable of successfully binding the metal to prevent precipitation. This further demonstrates that without the combination of components of Solution C, in accordance with the compositions and use solutions described herein, a stable solution will not be formed.

[0106] Having described the preferred aspects and implementations of the present disclosure, modifications and equivalents of the disclosed concepts may readily occur to one skilled in the art. However, it is intended that such modifications and equivalents be included within the scope of the claims which are appended hereto.

[0107] Also described herein are aspects:

[0108] Aspect 1: A system for cleaning soil on clean-in-place equipment, the system comprising: a use solution comprising: one or more chelating agents selected from the group consisting of MGDA, GLDA, EDTA, DTPA, NTA, PBTC, HEDP, ATMP, sodium gluconate, sodium citrate, and combinations thereof; one or more metals; and a source of alkalinity; and an oxygen activator; wherein the use solution and the oxygen activator are added to the clean-in-place equipment, wherein the use solution reacts with the oxygen activator to form an alkaline radical solution, and wherein the use solution has a pH of 10 to 14.

[0109] Aspect 2: The system of aspect 1, wherein: the one or more chelating agents is present in the use solution at about 0.01 wt. %to about 5 wt. %of the use solution; the one or more metals is present in the use solution at about 0.1 ppm to about 30 ppm of the use solution; and the source of alkalinity is present in the use solution at about 0.1 wt. %to about 5 wt. %of the use solution.

[0110] Aspect 3: The system of aspects 1 or 2, wherein the oxygen activator comprises about 0.01 wt. %to about 0.5 wt. %of available oxygen.

[0111] Aspect 4: The system of any one of aspects 1 to 3, wherein the use solution and oxygen activator are free of any compound comprising an alkyl chain that would react with other components in the use solution to form a peracid.

[0112] Aspect 5: The system of any one of aspects 1 to 4, wherein the one or more metals are iron, manganese, copper, zinc, molybdenum, or combinations thereof.

[0113] Aspect 6: The system of any one of aspects 1 to 5, further comprising one or more scale inhibitors.

[0114] Aspect 7: The system of aspect 6, wherein the scale inhibitor is a polymer.

[0115] Aspect 8: The system of any one of aspects 1-7, further comprising a builder.

[0116] Aspect 9: The system of aspect 8, wherein the builder is selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, MEA, Na2CO3, and NaHCO3.

[0117] Aspect 10: The system of aspect 9, wherein the oxygen activator comprises hydrogen peroxide, peracid, persulfate, percarbonate, or combinations thereof.

[0118] Aspect 11: The system of any one of aspects 1 to 10, the use solution further comprising water.

[0119] Aspect 12: The system of aspect 11, the use solution further comprising about 30 wt. %to about 99.99 wt. %water.

[0120] Aspect 13: The system of any one of aspects 1 to 12, the use solution further comprising about 90 wt. %to about 99.99 wt. %water

[0121] Aspect 14: The system of any one of aspects 1 to 13, wherein the source of alkalinity is sodium hydroxide.

[0122] Aspect 15: A method for cleaning clean-in-place equipment, the method comprising: applying a use solution to the clean-in-place equipment, the use solution comprising: one or more chelating agents selected from the group consisting of MGDA, GLDA, EDTA, DTPA, NTA, PBTC, HEDP, ATMP, sodium gluconate, sodium citrate,  and combinations thereof; one or more metals; and a source of alkalinity; and applying an oxygen activator to the clean-in-place equipment, wherein the use solution and the oxygen activator react to form an alkaline radical solution, wherein the temperature of the alkaline radical solution is about 30 ℃ to about 70 ℃, and wherein the use solution has a pH of 10 to 14.

[0123] Aspect 16: The method of aspect 15, further comprising circulating the alkaline radical solution through the clean-in-place equipment.

[0124] Aspect 17: The method of aspect 16, wherein the alkaline radical solution is circulated through the clean-in-place equipment for 10 minutes to 60 minutes.

[0125] Aspect 18: The method of any one of aspects 15 to 17, wherein the use solution and the oxygen activator are free of any compound comprising an alkyl chain that would react with other components in the use solution to form a peracid.

[0126] Aspect 19: The method of any one of aspects 15 to 18, wherein the one or more metals in the use solution are iron, manganese, copper, zinc, molybdenum, or combinations thereof.

[0127] Aspect 20: The method of any one of aspects 15 to 19, wherein: the one or more chelating agents is present in the use solution at about 0.01 wt. %to about 5 wt. %of the use solution; the one or more metals is present in the use solution at about 0.1 ppm to about 30 ppm of the use solution; and the source of alkalinity is present in the use solution at about 0.1 wt. %to about 5 wt. %of the use solution.

[0128] Aspect 21: The method of any one of aspects 15 to 20, wherein the use solution comprises one or more scale inhibitors.

[0129] Aspect 22: The method of aspect 21, wherein the scale inhibitor is a polymer.

[0130] Aspect 23: The method of any one of aspects 15 to 22, wherein the use solution further comprises a builder selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, MEA, Na2CO3, and NaHCO3.

[0131] Aspect 24: The method of any one of aspects 15 to 23, wherein the oxygen activator comprises about 0.01 wt. %to about 0.5 wt. %of available oxygen.

[0132] Aspect 25: The method of any one of aspects 15 to 24, wherein the oxygen activator comprises sodium hydroxide, peracid, persulfate, percarbonate, or combinations thereof.

[0133] Aspect 26: The method of any one of aspects 15 to 25, wherein the use solution further comprises water.

[0134] Aspect 27: The method of aspect 26, wherein the use solution further comprises about 30 wt. %to about 99.99 wt. %water.

[0135] Aspect 28: The method of any one of aspects 15 to 27, wherein the use solution further comprises hydrogen peroxide.

[0136] Aspect 29: The method of any one of aspects 15 to 28, further comprising diluting a concentrate to form the use solution prior to applying the use solution to the clean-in-place equipment.

[0137] Aspect 30: The method of any one of aspects 15 to 29, further comprising rinsing the clean-in-place equipment after applying the use solution and the oxygen activator to the clean-in-place equipment.

[0138] Aspect 31: The method of any one of aspects 15 to 30, wherein the source of alkalinity is sodium hydroxide.

[0139] Aspect 32: A cleaning program for cleaning clean-in-place equipment, the cleaning program comprising: a) rinsing the clean-in-place equipment with water; b) applying a use solution and an oxygen activator to the clean-in-place equipment, the use solution comprising: one or more chelating agents selected from the group consisting of MGDA, GLDA, EDTA, DTPA, NTA, PBTC, HEDP, ATMP, sodium gluconate, sodium citrate, and combinations thereof; one or more metals; and a source of alkalinity; wherein the use solution reacts with the oxygen activator to form an alkaline radical solution, and wherein the use solution has a pH of 10 to 14; and c) rinsing the clean-in-place equipment with water.

[0140] Aspect 33: The cleaning program of aspect 32, further comprising: d) applying an acid to the clean-in-place equipment; and e) rinsing the clean-in-place equipment with water.

[0141] Aspect 34: The cleaning program of aspect 32 or aspect 33, further comprising repeating steps a) to c) .

[0142] Aspect 35: The cleaning program of any one of aspects 32 to 34, wherein rinsing the clean-in-place equipment with water occurs for about 1 minute to about 20 minutes.

[0143] Aspect 36: The cleaning program of any one or aspects 32 to 35, wherein the alkaline radical solution has a temperature of about 30 ℃ to about 70 ℃.

[0144] Aspect 37: The cleaning program of any one of aspects 32 to 36, wherein steps a) to c) are performed 1 to 8 times.

[0145] Aspect 38: The cleaning program of aspect 33, wherein: steps a) to c) are performed 1 to 8 times; and steps d) to e) are performed 1 to 2 times.

[0146] Aspect 39: The cleaning program of any one of aspects 32 to 38, wherein steps a) to c) comprise a first cleaning protocol.

[0147] Aspect 40: The cleaning program of aspect 33, wherein steps d) to e) comprise a second cleaning protocol.

[0148] Aspect 41: The cleaning program of aspect 40, wherein: steps a) to c) comprise a first cleaning protocol; repeating steps a) to c) 1 to 8 times comprises a first cleaning cycle; and repeating steps d) to e) 1 to 2 times comprises a second cleaning cycle.

[0149] Aspect 42: The cleaning program of any one of aspects 32 to 41, wherein: the one or more chelating agents is present in the use solution at about 0.01 wt. %to about 5 wt. %of the use solution; the one or more metals is present in the use solution at about 0.1 ppm to about 30 ppm of the use solution; and the source of alkalinity is present in the use solution at about 0.1 wt. %to about 5 wt. %of the use solution.

[0150] Aspect 43: The cleaning program of any one of aspects 32 to 42, wherein the use solution and oxygen activator are free of any compound comprising an alkyl chain that would react with other components in the use solution to form a peracid.

[0151] Aspect 44: The cleaning program of any one of aspects 32 to 43, wherein the one or more metals are iron, manganese, copper, zinc, molybdenum, or combinations thereof.

[0152] Aspect 45: The cleaning program of any one of aspects 32 to 44, further comprising one or more scale inhibitors.

[0153] Aspect 46: The cleaning program of aspect 45, wherein the scale inhibitor is a polymer.

[0154] Aspect 47: The cleaning program of any one of aspects 32 to 46, further comprising a builder.

[0155] Aspect 48: The cleaning program of aspect 47, wherein the builder is selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, MEA, Na2CO3, and NaHCO3.

[0156] Aspect 49: The cleaning program of any one of aspects 32 to 48, wherein the oxygen activator comprises hydrogen peroxide, peracid, persulfate, percarbonate, or combinations thereof.

[0157] Aspect 50: The cleaning program of any one of aspects 32 to 49, wherein the oxygen activator comprises about 0.01 wt. %to about 0.5 wt. %of available oxygen.

[0158] Aspect 51: The cleaning program of any one of aspects 32 to 50, the use solution further comprising water.

[0159] Aspect 52: The cleaning program of any one of aspects 32 to 51, the use solution further comprising about 30 wt. %to about 99.99 wt. %water.

[0160] Aspect 53: The cleaning program of any one of aspects 32 to 52, the use solution further comprising about 90 wt. %to about 99.99 wt. %water.

[0161] Aspect 54: The cleaning program of any one of aspects 32 to 53, wherein the source of alkalinity of sodium hydroxide.

[0162] Aspect 55: The system of any one of aspects 1-14, wherein the use solution comprises a surfactant.

[0163] Aspect 56: The method of any one of aspects 15 to 31, wherein the use solution comprises a surfactant.

[0164] Aspect 57: The cleaning program of any one of aspects 32 to 54, wherein the use solution comprises a surfactant.

Claims

1.A system for cleaning soil on clean-in-place equipment, the system comprising:a use solution comprising:one or more chelating agents selected from the group consisting of MGDA, GLDA, EDTA, DTPA, NTA, PBTC, HEDP, ATMP, sodium gluconate, sodium citrate, and combinations thereof;one or more metals; anda source of alkalinity; andan oxygen activator;wherein the use solution and the oxygen activator are added to the clean-in-place equipment,wherein the use solution reacts with the oxygen activator to form an alkaline radical solution, andwherein the use solution has a pH of 10 to 14.2.The system of claim 1, wherein:the one or more chelating agents is present in the use solution at about 0.01 wt. %to about 5 wt. %of the use solution;the one or more metals is present in the use solution at about 0.1 ppm to about 30 ppm of the use solution; andthe source of alkalinity is present in the use solution at about 0.1 wt. %to about 5 wt. %of the use solution.3.The system of claims 1 or 2, wherein the oxygen activator comprises about 0.01 wt. %to about 0.5 wt. %of available oxygen.4.The system of any one of claims 1 to 3, wherein the use solution and oxygen activator are free of any compound comprising an alkyl chain that would react with other components in the use solution to form a peracid.5.The system of any one of claims 1 to 4, wherein the one or more metals are iron, manganese, copper, zinc, molybdenum, or combinations thereof.6.The system of any one of claims 1 to 5, further comprising one or more scale inhibitors.7.The system of claim 6, wherein the scale inhibitor is a polymer.8.The system of any one of claims 1-7, further comprising a builder.9.The system of claim 8, wherein the builder is selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, MEA, Na2CO3, and NaHCO3.10.The system of claim 9, wherein the oxygen activator comprises hydrogen peroxide, peracid, persulfate, percarbonate, or combinations thereof.11.The system of any one of claims 1 to 10, the use solution further comprising water.12.The system of claim 11, the use solution further comprising about 30 wt. %to about 99.99 wt. %water.13.The system of any one of claims 1 to 12, the use solution further comprising about 90 wt. %to about 99.99 wt. %water14.The system of any one of claims 1 to 13, wherein the source of alkalinity is sodium hydroxide.15.A method for cleaning clean-in-place equipment, the method comprising:applying a use solution to the clean-in-place equipment, the use solution comprising:one or more chelating agents selected from the group consisting of MGDA, GLDA, EDTA, DTPA, NTA, PBTC, HEDP, ATMP, sodium gluconate, sodium citrate, and combinations thereof;one or more metals; anda source of alkalinity; andapplying an oxygen activator to the clean-in-place equipment, wherein the use solution and the oxygen activator react to form an alkaline radical solution,wherein the temperature of the alkaline radical solution is about 30 ℃ to about 70 ℃, andwherein the use solution has a pH of 10 to 14.16.The method of claim 15, further comprising circulating the alkaline radical solution through the clean-in-place equipment.17.The method of claim 16, wherein the alkaline radical solution is circulated through the clean-in-place equipment for 10 minutes to 60 minutes.18.The method of any one of claims 15 to 17, wherein the use solution and the oxygen activator are free of any compound comprising an alkyl chain that would react with other components in the use solution to form a peracid.19.The method of any one of claims 15 to 18, wherein the one or more metals in the use solution are iron, manganese, copper, zinc, molybdenum, or combinations thereof.20.The method of any one of claims 15 to 19, wherein:the one or more chelating agents is present in the use solution at about 0.01 wt. %to about 5 wt. %of the use solution;the one or more metals is present in the use solution at about 0.1 ppm to about 30 ppm of the use solution; andthe source of alkalinity is present in the use solution at about 0.1 wt. %to about 5 wt. %of the use solution.21.The method of any one of claims 15 to 20, wherein the use solution comprises one or more scale inhibitors.22.The method of claim 21, wherein the scale inhibitor is a polymer.23.The method of any one of claims 15 to 22, wherein the use solution further comprises a builder selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, MEA, Na2CO3, and NaHCO3.24.The method of any one of claims 15 to 23, wherein the oxygen activator comprises about 0.01 wt. %to about 0.5 wt. %of available oxygen.25.The method of any one of claims 15 to 24, wherein the oxygen activator comprises sodium hydroxide, peracid, persulfate, percarbonate, or combinations thereof.26.The method of any one of claims 15 to 25, wherein the use solution further comprises water.27.The method of claim 26, wherein the use solution further comprises about 30 wt. %to about 99.99 wt. %water.28.The method of any one of claims 15 to 27, wherein the use solution further comprises hydrogen peroxide.29.The method of any one of claims 15 to 28, further comprising diluting a concentrate to form the use solution prior to applying the use solution to the clean-in-place equipment.30.The method of any one of claims 15 to 29, further comprising rinsing the clean-in-place equipment after applying the use solution and the oxygen activator to the clean-in-place equipment.31.The method of any one of claims 15 to 30, wherein the source of alkalinity is sodium hydroxide.32.A cleaning program for cleaning clean-in-place equipment, the cleaning program comprising:a) rinsing the clean-in-place equipment with water;b) applying a use solution and an oxygen activator to the clean-in-place equipment, the use solution comprising:one or more chelating agents selected from the group consisting of MGDA, GLDA, EDTA, DTPA, NTA, PBTC, HEDP, ATMP, sodium gluconate, sodium citrate, and combinations thereof;one or more metals; anda source of alkalinity;wherein the use solution reacts with the oxygen activator to form an alkaline radical solution, andwherein the use solution has a pH of 10 to 14; andc) rinsing the clean-in-place equipment with water.33.The cleaning program of claim 32, further comprising:d) applying an acid to the clean-in-place equipment; ande) rinsing the clean-in-place equipment with water.34.The cleaning program of claim 32 or claim 33, further comprising repeating steps a) to c) .35.The cleaning program of any one of claims 32 to 34, wherein rinsing the clean-in-place equipment with water occurs for about 1 minute to about 20 minutes.36.The cleaning program of any one or claims 32 to 35, wherein the alkaline radical solution has a temperature of about 30 ℃ to about 70 ℃.37.The cleaning program of any one of claims 32 to 36, wherein steps a) to c) are performed 1 to 8 times.38.The cleaning program of claim 33, wherein:steps a) to c) are performed 1 to 8 times; andsteps d) to e) are performed 1 to 2 times.39.The cleaning program of any one of claims 32 to 38, wherein steps a) to c) comprise a first cleaning protocol.40.The cleaning program of claim 33, wherein steps d) to e) comprise a second cleaning protocol.41.The cleaning program of claim 40, wherein:steps a) to c) comprise a first cleaning protocol;repeating steps a) to c) 1 to 8 times comprises a first cleaning cycle; andrepeating steps d) to e) 1 to 2 times comprises a second cleaning cycle.42.The cleaning program of any one of claims 32 to 41, wherein:the one or more chelating agents is present in the use solution at about 0.01 wt. %to about 5 wt. %of the use solution;the one or more metals is present in the use solution at about 0.1 ppm to about 30 ppm of the use solution; andthe source of alkalinity is present in the use solution at about 0.1 wt. %to about 5 wt. %of the use solution.43.The cleaning program of any one of claims 32 to 42, wherein the use solution and oxygen activator are free of any compound comprising an alkyl chain that would react with other components in the use solution to form a peracid.44.The cleaning program of any one of claims 32 to 43, wherein the one or more metals are iron, manganese, copper, zinc, molybdenum, or combinations thereof.45.The cleaning program of any one of claims 32 to 44, further comprising one or more scale inhibitors.46.The cleaning program of claim 45, wherein the scale inhibitor is a polymer.47.The cleaning program of any one of claims 32 to 46, further comprising a builder.48.The cleaning program of claim 47, wherein the builder is selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, MEA, Na2CO3, and NaHCO3.49.The cleaning program of any one of claims 32 to 48, wherein the oxygen activator comprises hydrogen peroxide, peracid, persulfate, percarbonate, or combinations thereof.50.The cleaning program of any one of claims 32 to 49, wherein the oxygen activator comprises about 0.01 wt. %to about 0.5 wt. %of available oxygen.51.The cleaning program of any one of claims 32 to 50, the use solution further comprising water.52.The cleaning program of any one of claims 32 to 51, the use solution further comprising about 30 wt. %to about 99.99 wt. %water.53.The cleaning program of any one of claims 32 to 52, the use solution further comprising about 90 wt. %to about 99.99 wt. %water.54.The cleaning program of any one of claims 32 to 53, wherein the source of alkalinity is sodium hydroxide.

Images