Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Producción de desinfectantes de manos con mezcladores industriales de ultrasonido

Para producir desinfectantes de manos y soluciones desinfectantes, se requiere una potente tecnología de mezcla para obtener una mezcla consistente. Los mezcladores y agitadores ultrasónicos son la tecnología de mezcla más fiable y eficaz para mezclar y emulsionar dos o más fases a fin de obtener una formulación de desinfectante de manos homogénea y estable.

Desinfectantes de manos

El desinfectante para manos, también conocido bajo los términos alternativos de antiséptico para manos, manopla o frotador de manos, es un agente líquido que se aplica a las manos para eliminar o inactivar los patógenos comunes, que pueden causar enfermedades (por ejemplo, el virus del SARS-CoV-2 causa la enfermedad COVID-19). Los desinfectantes de manos suelen estar disponibles en forma de líquido, espuma, gel o aerosol.
Los desinfectantes de manos pueden ser formulados usando diferentes ingredientes y composiciones. Por ejemplo, los desinfectantes de manos pueden ser a base de alcohol o sin alcohol. Los productos desinfectantes para manos a base de alcohol normalmente contienen entre 60 y 95% de alcohol. Como alcoholes, el uso de etanol (alcohol etílico), isopropanol o n-propanol es el más común. El alcohol altamente concentrado (es decir, 60% y más) destruye las proteínas. Al desnaturalizar las proteínas, muchos patógenos (microorganismos causantes de enfermedades) se inactivan o mueren. Los desinfectantes para manos sin alcohol son un producto alternativo, en el que se utilizan como ingrediente activo desinfectantes, como el cloruro de benzalconio (BAC), o en agentes antimicrobianos, como el triclosán, para inactivar o matar los microorganismos. Tanto en los desinfectantes para manos a base de alcohol como en los que no lo son, los ingredientes activos contra los patógenos pueden secar la piel destruyendo la barrera natural de la piel. Por lo tanto, la mayoría de las formulaciones de desinfectantes de manos contienen aditivos nutritivos para la piel como emolientes (por ejemplo, glicerina, aceites) para rehidratar la piel. Otros ingredientes como agentes espesantes, fragancia, colorante, etc. pueden añadirse para modificar la textura, el olor y el aspecto de los productos desinfectantes de manos.

Mezcla ultrasónica y mezcla de desinfectantes de manos

Los agitadores ultrasónicos son la tecnología de mezcla más eficaz para producir desinfectantes de manos (también conocidos como antisépticos de manos, mangos o frotadores de manos) en forma de líquidos, geles, aerosoles o lociones.
Dado que los mezcladores ultrasónicos crean altas fuerzas de cizallamiento, proporcionan la agitación necesaria para mezclar los ingredientes en una mezcla cohesiva. Esta mezcla potente y fiable es necesaria para producir agentes desinfectantes potentes y fiables, como los desinfectantes de manos y los agentes de desinfección de superficies.

Ultrasonic mixing and blending is used to formulate hand sanitizers.

Los mezcladores y agitadores ultrasónicos son muy eficientes para mezclar los componentes de los productos desinfectantes para manos.

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¿Cómo funciona la mezcla ultrasónica?

Los mezcladores y agitadores ultrasónicos crean cavitación acústica, lo que resulta en fuerzas de cizallamiento muy intensas. Por lo tanto, los sistemas de mezcla ultrasónica se utilizan ampliamente para emulsionar dos o más líquidos que de otro modo serían inmiscibles y para dispersar partículas sólidas en líquidos y lodos. La mezcla y el mezclado ultrasónicos se logran acoplando ondas ultrasónicas de alta potencia en un líquido o en un lodo. Las ondas ultrasónicas se transmiten a través de una sonda ultrasónica de alta intensidad a un tanque de carga o a un reactor de células de flujo en línea. Sólo los ultrasonidos de tipo sonda pueden generar las intensas fuerzas de cavitación que se requieren para la formulación de mezclas homogéneas y estables a largo plazo. La sonda ultrasónica vibra en el líquido a una frecuencia muy alta (por ejemplo, 20 kHz) y crea una intensa cavitación acústica / ultrasónica en el líquido.
En el campo de cavitación generado por ultrasonido, el colapso de las burbujas de cavitación crea poderosas fuerzas de corte, que perturban las gotitas, los aglomerados e incluso las partículas sólidas. Además, la cavitación ultrasónica produce corrientes líquidas de alta velocidad con hasta 1000km/h. Los chorros líquidos de cavitación inciden en los aglomerados de partículas, interrumpen las gotitas, mejoran la transferencia de material dentro de los líquidos y los lodos y dispersan los sólidos por todo el medio. En el campo de la cavitación ultrasónica, las presiones alternan rápida y repetidamente entre el vacío y hasta 1000bar. Un mezclador rotativo con 4 palas mezcladoras necesitaría funcionar a la asombrosa velocidad de 300.000 RPM para lograr la misma frecuencia de ciclos de presión alternados. Las mezcladoras rotativas convencionales y las mezcladoras de rotor-estator no crean una cantidad significativa de cavitación debido a su limitación en la velocidad.

Formulaciones de desinfectante de manos con mezcla ultrasónica

La formulación de un producto desinfectante de manos determina la eficacia del desinfectante y el espectro de gérmenes mortales (es decir, antibacteriano, antimicótico, antiviral, eficacia contra virus envueltos y desnudos, parásitos enquistados, etc.)
Dado que el uso frecuente de alcohol y de desinfectantes que contienen alcohol en la piel (por ejemplo, en las manos) deshidrata la piel, lo que puede provocar inflamación e irritación, los sofisticados desinfectantes para manos contienen ingredientes para el cuidado de la piel, por ejemplo, aloe vera, glicerina, aceite de jojoba, aceite de escaramujo, etc.). El efecto de emulsificación ultrasónica mezcla las diferentes fases del alcohol, los aditivos, los aceites y el agua en un producto desinfectante de manos estable y uniforme.

Ultrasonic emulsification with Hielscher's UP200Ht and sonotrode S26d14

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

Ingredientes comunes de los desinfectantes para manos

    v65% (o más) de alcohol (para ser efectivo contra una amplia variedad de virus y bacterias)
  • ingredientes para el cuidado de la piel como aceites, aloe vera, glicerina, etc.
  • agua (por ejemplo, agua destilada o estéril)
  • emulsionante / surfactante
  • opcionalmente, espesante (por ejemplo, goma xantana), agentes espumantes, fragancia, esporicidas (por ejemplo, peróxidos de hidrógeno para eliminar las esporas bacterianas)
The SonoStation is a complete ultrasonic setup, which is suitable to process larger volumes of hand sanitizer.

SonoStation – una completa configuración de tanque ultrasónico que consiste en ultrasonidos de tipo sonda (aquí 2x UIP2000hdT), agitador y bomba

Desinfectantes de manos eficaces contra COVID-19

La higiene, y especialmente la higiene de las manos, es un factor importante para prevenir la propagación del coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo (SARS-CoV-2), el virus que causa la enfermedad COVID-19. Si bien se recomienda lavarse las manos a fondo 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 lavarse las manos.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) recomienda dos formulaciones de desinfectantes a base de alcohol, cuya eficacia contra el coronavirus SARS-CoV-2 ha sido comprobada. Científicos de Alemania y Suiza han ensayado y confirmado la eficacia de las formulaciones de los desinfectantes contra el SARS-CoV-2.
Fórmula de desinfectante No. 1:

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

Fórmula de desinfectante No. 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 de desinfectante de manos mencionadas anteriormente inactivan el virus suficientemente después de 30 segundos de exposición, cuando se aplican a fondo. La mezcla de las formulaciones mencionadas anteriormente se puede realizar mediante un sistema de lotes o en línea de ultrasonidos.

Ultrasonidos de alto rendimiento

Procesador ultrasónico UIP4000hdT, un reactor ultrasónico de 4kW de potenciaHielscher Ultrasonics es un fabricante de larga experiencia de ultrasonidos de alta potencia para aplicaciones que implican la mezcla, el mezclado y la agitación de diversas mezclas líquidas/líquidas o líquidas/sólidas.
Para el procesamiento de desinfectantes de manos de calidad alimentaria/farmacéutica a nivel industrial, se requiere un equipo de ultrasonidos de alto rendimiento para procesar grandes volúmenes en una configuración de lotes ultrasónicos o en un sistema de flujo continuo. Hielscher Ultrasonics es un proveedor de larga experiencia y de confianza de equipos de mezcla ultrasónica de alto rendimiento, que se integra en todo el mundo en las plantas de fabricación de las industrias alimentaria, farmacéutica, cosmética y de cuidado personal.
Los sofisticados ultrasonidos de Hielscher Ultrasonics pueden ser controlados con precisión y dan al operador un control total sobre los importantes parámetros del proceso, como la amplitud, la presión, la temperatura y el tiempo de sonicación. Esto permite la optimización del proceso de sonicación, haciendo el proceso más eficiente y económico.
La amplia gama de accesorios, como sonotrodos (sondas), cuernos de refuerzo, reactores de células de flujo y otros complementos permiten configurar el sistema de mezcla ultrasónica específicamente para los ingredientes procesados y el resultado deseado.

Monitoreo de procesos ultrasónicos

Control preciso de los parámetros del proceso ultrasónico por Hielscher Ultrasonics' software inteligenteTodos los ultrasonidos digitales de Hielscher – desde el laboratorio hasta el tamaño industrial – están equipadas con un software inteligente, que facilita el control preciso, el seguimiento y la revisión del proceso ultrasónico. La amplitud, el límite de entrada de energía, los ciclos de pulso y el tiempo de sonicación pueden ser preestablecidos a través del software de fácil uso. A través de la pantalla táctil de color se puede acceder fácilmente al menú y manejarlo de forma intuitiva. El control remoto del navegador permite al operador operar y supervisar el sistema de ultrasonidos 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. La protocolización automática de datos es muy valorada en la industria alimentaria y farmacéutica, ya que permite al fabricante de alimentos revisar las condiciones de procesamiento de cualquier lote sonicado. Esto permite la estandarización de los procesos, la obtención de resultados de alta calidad de forma continua y la aplicación de buenas prácticas de fabricación (GMP).

Ultrasonidos de grado industrial

Hielscher Ultrasonics’ Los procesadores industriales de ultrasonidos pueden ofrecer amplitudes muy altas. Amplitudes de hasta 200µm pueden ser fácilmente ejecutadas de forma continua en funcionamiento 24 horas al día, 7 días a la semana. Para amplitudes aún mayores, se dispone de sonotrodos ultrasónicos personalizados. La robustez de los equipos de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento ininterrumpido en entornos de trabajo pesado y exigentes.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para dispersión, emulsificación y extracción celular.

Homogeneizadores ultrasónicos de alta potencia de laboratorio a piloto y Uso industrial escala.

Literatura / Referencias

  • Aparajita Chatterjee, Giulia Bandini, Edwin Motari, John Samuelson (2015): Ethanol and Isopropanol in Concentrations Present in Hand Sanitizers Sharply Reduce Excystation of Giardia and Entamoeba and Eliminate Oral Infectivity of Giardia Cysts in Gerbils. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 59(11), Nov. 2015. 6749–6754.
  • Kiran A. Ramisetty; R. Shyamsunder (2011): Effect of Ultrasonication on Stability of Oil in Water Emulsions. International Journal of Drug Delivery 3, 2011. 133-142.
  • Shabbar Abbas, Khizar Hayat, Eric Karangwa, Mohanad Bashari, Xiaoming Zhang (2013): An Overview of Ultrasound-Assisted Food-Grade Nanoemulsions. Food Engineering Reviews 2013.
  • Ng Sook Han, Mahiran Basri, Mohd Basyaruddin Abd Rahman, Raja Noor Zaliha Raja Abd Rahman, Abu Bakar Salleh, Zahariah Ismail (2012): Preparation of emulsions by rotor–stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science 63, September/October 2012. 333–344.



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