Producción de desinfectantes de manos con mezcladores ultrasónicos industriales

Para producir desinfectantes de manos y soluciones desinfectantes, se requiere una tecnología de mezclado potente que permita obtener una mezcla uniforme. Los mezcladores y agitadores ultrasónicos constituyen la tecnología de mezclado más fiable y eficiente para mezclar y emulsionar dos o más fases y obtener una formulación desinfectante de manos homogénea y estable.

Desinfectantes de manos

Un desinfectante de manos, también denominado antiséptico de manos o solución para la fricción de manos, es un agente líquido que se aplica en las manos para eliminar o inactivar patógenos comunes que pueden causar enfermedades (p. ej., el virus SARS-CoV-2 causa la enfermedad COVID-19). Los desinfectantes de manos suelen estar disponibles en forma de líquido, espuma, gel o espray.
Los desinfectantes de manos pueden formularse con distintos ingredientes y composiciones. Por ejemplo, pueden ser a base de alcohol o sin alcohol. Los productos desinfectantes de manos a base de alcohol normalmente contienen entre 60 y 95% de alcohol. Los alcoholes más utilizados son el etanol (alcohol etílico), el isopropanol y el n-propanol. El alcohol altamente concentrado (es decir, al 60% o más) destruye las proteínas. La desnaturalización de las proteínas inactiva o elimina muchos patógenos (microorganismos causantes de enfermedades). Los desinfectantes de manos sin alcohol son una alternativa en la que se utilizan desinfectantes, como el cloruro de benzalconio (BAC), o agentes antimicrobianos, como el triclosán, como principios activos para inactivar o eliminar microorganismos. Tanto en los desinfectantes de manos a base de alcohol como en los que no contienen alcohol, los principios activos contra los patógenos pueden resecar la piel al destruir su barrera natural. Por ello, la mayoría de las formulaciones desinfectantes de manos contienen aditivos que nutren la piel, como emolientes (p. ej., glicerina y aceites), para rehidratarla. Pueden añadirse otros ingredientes, como espesantes, fragancias, colorantes, etc., para modificar la textura, el olor y el aspecto de los productos desinfectantes de manos.

Mezclado ultrasónico de desinfectantes de manos

Los agitadores ultrasónicos constituyen la tecnología de mezclado más eficaz para producir desinfectantes de manos (también denominados antisépticos de manos o soluciones para la fricción de manos) en forma de líquidos, geles, espráis o lociones.
Dado que los mezcladores ultrasónicos generan elevadas fuerzas de cizallamiento, proporcionan la agitación necesaria para integrar los ingredientes en una mezcla cohesiva. Este mezclado potente y fiable es necesario para producir agentes desinfectantes potentes y fiables, tanto para las manos como para las superficies.

¿Cómo funciona el mezclado ultrasónico?

Los mezcladores y agitadores ultrasónicos generan cavitación acústica, que produce fuerzas de cizallamiento de gran intensidad. Por ello, los sistemas de mezclado ultrasónico se utilizan ampliamente para emulsionar dos o más líquidos que de otro modo serían inmiscibles y para dispersar partículas sólidas en líquidos y suspensiones. El mezclado ultrasónico se consigue mediante el acoplamiento de ondas ultrasónicas de alta potencia a un líquido o una suspensión. Las ondas ultrasónicas se transmiten mediante una sonda ultrasónica de alta intensidad a un tanque de procesamiento por lotes o a un reactor con celda de flujo en línea. Solo los ultrasonicadores de tipo sonda pueden generar las intensas fuerzas de cavitación necesarias para formular mezclas homogéneas y estables a largo plazo. La sonda ultrasónica vibra en el líquido a una frecuencia muy alta (p. ej., 20 kHz) y genera una intensa cavitación acústica / ultrasónica en el líquido.
En el campo de cavitación generado por ultrasonidos, el colapso de las burbujas de cavitación produce potentes fuerzas de cizallamiento que rompen gotas, aglomerados e incluso partículas sólidas. Además, la cavitación ultrasónica produce corrientes de líquido de alta velocidad que alcanzan hasta 1000 km/h. Los chorros de líquido generados por la cavitación impactan sobre los aglomerados de partículas, rompen las gotas, mejoran la transferencia de materia dentro de los líquidos y las suspensiones y dispersan los sólidos por todo el medio. En el campo de cavitación ultrasónica, las presiones alternan rápida y repetidamente entre el vacío y valores de hasta 1000 bar. Un mezclador rotativo con 4 palas tendría que funcionar a la extraordinaria velocidad de 300.000 RPM para alcanzar la misma frecuencia de ciclos de presión alternante. Los mezcladores rotativos convencionales y los mezcladores rotor-estator no generan una cantidad significativa de cavitación debido a sus limitaciones de velocidad.

Formulaciones desinfectantes de manos mediante mezclado ultrasónico

La formulación de un producto desinfectante de manos determina su eficacia y su espectro de acción para eliminar gérmenes (es decir, actividad antibacteriana, antifúngica y antiviral, eficacia contra virus con y sin envoltura, parásitos enquistados, etc.).
Dado que el uso frecuente de alcohol y desinfectantes que contienen alcohol sobre la piel (p. ej., las manos) la deshidrata, lo que puede provocar inflamación e irritación, los desinfectantes de manos de formulación avanzada contienen ingredientes para el cuidado de la piel, como aloe vera, glicerina, aceite de jojoba, aceite de rosa mosqueta, etc. El efecto de emulsificación ultrasónica mezcla las distintas fases de alcohol, aditivos, aceites y agua para obtener un producto desinfectante de manos estable y uniforme.

Preparación ultrasónica de una emulsión (agua roja / aceite amarillo). Unos pocos segundos de sonicación convierten las fases separadas de agua/aceite en una emulsión fina.

Ingredientes habituales de los desinfectantes de manos

v65% (o un % superior) de alcohol (para ser eficaz contra una amplia variedad de virus y bacterias)
• ingredientes para el cuidado de la piel, como aceites, aloe vera, glicerina, etc.
• agua (p. ej., agua destilada o estéril)
• emulsionante / tensioactivo
• opcionalmente, espesantes (p. ej., goma xantana), agentes espumantes, fragancias y esporicidas (p. ej., peróxidos de hidrógeno para eliminar las esporas bacterianas)

Desinfectantes de manos eficaces contra la COVID-19

La higiene, y especialmente la higiene de manos, es un factor importante para prevenir la propagación del coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo grave (SARS-CoV-2), el virus que causa la enfermedad COVID-19. Aunque se recomienda lavarse minuciosamente las manos con agua y jabón siempre que sea posible, los desinfectantes de manos son una alternativa fiable, especialmente cuando no se dispone de agua y jabón para lavárselas.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) recomienda dos formulaciones de desinfectantes a base de alcohol cuya eficacia contra el coronavirus SARS-CoV-2 se ha comprobado mediante ensayos. Científicos de Alemania y Suiza han evaluado y confirmado la eficacia de estas formulaciones desinfectantes contra el SARS-CoV-2.
Formulación desinfectante n.º 1:

• etanol – 80% en volumen (vol/vol)
• glicerina (también conocida como glicerol) – 1,45% vol/vol
• peróxido de hidrógeno – 0,125% vol/vol

Formulación desinfectante n.º 2:

• isopropanol (también conocido como 2-propanol o alcohol isopropílico) – 75% vol/vol
• glicerina – 1,45% vol/vol
• peróxido de hidrógeno – 0,125% vol/vol

Las dos formulaciones desinfectantes de manos anteriores inactivan suficientemente el virus tras 30 segundos de exposición cuando se aplican minuciosamente. El mezclado de estas formulaciones puede realizarse mediante un sistema ultrasónico por lotes o en línea.

Ultrasonicadores de alto rendimiento

Hielscher Ultrasonics es un fabricante con amplia experiencia en ultrasonicadores de alta potencia para aplicaciones que requieren el mezclado y la agitación de diversas mezclas líquido/líquido o líquido/sólido.
Para procesar desinfectantes de manos a escala industrial con calidad alimentaria o farmacéutica, se requieren equipos ultrasónicos de alto rendimiento que permitan procesar grandes volúmenes en una instalación ultrasónica por lotes o en un sistema de flujo continuo. Hielscher Ultrasonics es un proveedor fiable y con amplia experiencia de equipos de mezclado ultrasónico de alto rendimiento, integrados en plantas de fabricación de todo el mundo en los sectores alimentario, farmacéutico, cosmético y del cuidado personal.
Los avanzados ultrasonicadores de Hielscher Ultrasonics pueden controlarse con precisión y ofrecen al operador un control total sobre los parámetros importantes del proceso, como la amplitud, la presión, la temperatura y el tiempo de sonicación. Esto permite optimizar el proceso de sonicación para que sea lo más eficiente y económico posible.
La amplia gama de accesorios, como sonotrodos (sondas), amplificadores de amplitud, reactores con celda de flujo y otros complementos, permite configurar el sistema de mezclado ultrasónico específicamente para los ingredientes procesados y la producción deseada.

Monitorización del proceso ultrasónico

Todos los ultrasonicadores digitales de Hielscher – desde los de laboratorio hasta los de tamaño industrial – están equipados con un software inteligente que facilita el control preciso, la monitorización y la revisión del proceso ultrasónico. La amplitud, el límite de energía suministrada, los ciclos de pulsos y el tiempo de sonicación pueden preconfigurarse mediante el software de fácil manejo. La pantalla táctil a color permite acceder fácilmente al menú y manejarlo de forma intuitiva. El control remoto mediante navegador permite al operador manejar y monitorizar el sistema ultrasónico a distancia.
Todos los datos importantes del proceso ultrasónico (como la amplitud, la temperatura, la presión, la energía neta, la energía total, la hora y la fecha) se almacenan automáticamente en una tarjeta SD integrada. El registro automático de datos es muy valorado en las industrias alimentaria y farmacéutica, ya que permite al fabricante de alimentos revisar las condiciones de procesamiento de cualquier lote sometido a sonicación. Esto permite estandarizar los procesos, obtener una producción de alta calidad de forma constante e implementar las buenas prácticas de fabricación (GMP).

Ultrasonicadores de grado industrial

Los procesadores ultrasónicos industriales de Hielscher Ultrasonics pueden proporcionar amplitudes muy elevadas. Pueden funcionar fácilmente de forma continua con amplitudes de hasta 200 µm en régimen 24/7. Para amplitudes aún mayores, se dispone de sonotrodos ultrasónicos personalizados. La robustez de los equipos ultrasónicos de Hielscher permite su funcionamiento 24/7 en condiciones de trabajo intensivo y en entornos exigentes.
La tabla siguiente ofrece una orientación sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros ultrasonicadores: