Käsidesien valmistus teollisilla ultraäänisekoittimilla

Käsidesien ja desinfiointiliuosten valmistuksessa tarvitaan tehokasta sekoitustekniikkaa tasalaatuisen seoksen aikaansaamiseksi. Ultraäänisekoittimet ovat luotettavin ja tehokkain sekoitustekniikka kahden tai useamman faasin sekoittamiseen ja emulgointiin, jotta saadaan homogeeninen, stabiili käsidesivalmiste.

Käsidesit

Käsidesi, josta käytetään myös nimityksiä käsien antiseptinen aine ja käsihuuhde, on käsiin levitettävä nestemäinen aine, jolla poistetaan tai inaktivoidaan yleisiä taudinaiheuttajia, jotka voivat aiheuttaa sairauksia (esim. SARS-CoV-2-virus aiheuttaa COVID-19-taudin). Käsidesejä on tyypillisesti saatavana nesteenä, vaahtona, geelinä tai suihkeena.
Käsidesejä voidaan valmistaa erilaisista ainesosista ja erilaisilla koostumuksilla. Käsidesit voivat esimerkiksi olla joko alkoholipohjaisia tai alkoholittomia. Alkoholipohjaiset käsien desinfiointituotteet sisältävät tavallisesti 60–95 % alkoholia. Alkoholeista käytetään yleisimmin etanolia (etyylialkoholia), isopropanolia tai n-propanolia. Väkevä alkoholi (eli vähintään 60 %) tuhoaa proteiineja. Proteiinien denaturoituminen inaktivoi tai tappaa monia taudinaiheuttajia (sairauksia aiheuttavia mikro-organismeja). Alkoholittomat käsidesit ovat vaihtoehtoisia tuotteita, joissa käytetään vaikuttavina aineina desinfiointiaineita, kuten bentsalkoniumkloridia (BAC), tai antimikrobisia aineita, kuten triklosaania, mikro-organismien inaktivoimiseksi tai tappamiseksi. Sekä alkoholipohjaisten että alkoholittomien käsidesien taudinaiheuttajiin vaikuttavat aineet voivat kuivattaa ihoa tuhoamalla sen luonnollisen suojakerroksen. Siksi useimmat käsidesivalmisteet sisältävät ihoa hoitavia lisäaineita, kuten ihoa pehmentäviä aineita (esim. glyseriiniä ja öljyjä), jotka palauttavat ihon kosteutta. Muita ainesosia, kuten sakeuttamisaineita, hajusteita ja väriaineita, voidaan lisätä käsien desinfiointituotteiden rakenteen, tuoksun ja ulkonäön muuttamiseksi.

Käsidesien sekoittaminen ultraäänellä

Ultraäänisekoittimet ovat tehokkain sekoitustekniikka nestemäisten, geelimäisten, suihkutettavien tai emulsiomaisten käsidesien (joista käytetään myös nimityksiä käsien antiseptinen aine ja käsihuuhde) valmistukseen.
Koska ultraäänisekoittimet synnyttävät suuria leikkausvoimia, ne tuottavat tarvittavan sekoitusvaikutuksen ainesosien yhdistämiseksi yhtenäiseksi seokseksi. Tällainen tehokas ja luotettava sekoitus on välttämätöntä tehokkaiden ja luotettavien desinfiointiaineiden, kuten käsidesien ja pintojen desinfiointiaineiden, valmistamiseksi.

Miten ultraäänisekoitus toimii?

Ultraäänisekoittimet synnyttävät akustista kavitaatiota, joka tuottaa erittäin voimakkaita leikkausvoimia. Siksi ultraäänisekoitusjärjestelmiä käytetään laajalti kahden tai useamman muuten toisiinsa sekoittumattoman nesteen emulgointiin sekä kiinteiden hiukkasten dispergointiin nesteisiin ja lietteisiin. Ultraäänisekoitus toteutetaan kytkemällä suuritehoisia ultraääniaaltoja nesteeseen tai lietteeseen. Ultraääniaallot siirretään voimakkaan ultraäänisondin kautta eräsäiliöön tai linjaan asennettuun virtauskennoreaktoriin. Vain sondityyppiset ultraäänilaitteet voivat tuottaa voimakkaita kavitaatiovoimia, joita tarvitaan homogeenisten ja pitkään stabiileina pysyvien seosten valmistukseen. Ultraäänisondi värähtelee nesteessä erittäin suurella taajuudella (esim. 20 kHz) ja synnyttää nesteessä voimakasta akustista / ultraäänikavitaatiota.
Ultraäänellä tuotetussa kavitaatiokentässä kavitaatiokuplien luhistuminen synnyttää voimakkaita leikkausvoimia, jotka hajottavat pisaroita, agglomeraatteja ja jopa kiinteitä hiukkasia. Ultraäänikavitaatio tuottaa myös nopeita nestevirtauksia, joiden nopeus on jopa 1 000 km/h. Kavitaation synnyttämät nestesuihkut törmäävät hiukkasagglomeraatteihin, hajottavat pisaroita, parantavat aineensiirtoa nesteissä ja lietteissä sekä dispergoivat kiinteitä aineita kaikkialle väliaineeseen. Ultraäänikavitaatiokentässä paine vaihtelee nopeasti ja toistuvasti tyhjiön ja jopa 1 000 bar:in välillä. 4:llä sekoituslavalla varustetun pyörivän sekoittimen olisi toimittava huikealla 300 000 RPM:n nopeudella, jotta se saavuttaisi saman paineenvaihtelusyklien taajuuden. Tavanomaiset pyörivät sekoittimet ja roottori-staattorisekoittimet eivät tuota merkittävää määrää kavitaatiota niiden nopeusrajoitusten vuoksi.

Käsidesivalmisteet ultraäänisekoituksella

Käsien desinfiointituotteen koostumus määrittää sen tehon ja sen, kuinka laajan kirjon mikrobeja se tappaa (eli antibakteerisen, sienilääkkeellisen ja antiviraalisen vaikutuksen sekä tehon vaipallisiin ja vaipattomiin viruksiin, kystamuodossa oleviin loisiin jne.)
Koska alkoholin ja alkoholia sisältävien desinfiointiaineiden toistuva käyttö iholla (esim. käsissä) kuivattaa ihoa, mikä voi aiheuttaa tulehdusta ja ärsytystä, pitkälle kehitetyt käsidesit sisältävät ihoa hoitavia ainesosia, kuten aloe veraa, glyseriiniä, jojobaöljyä, ruusunmarjaöljyä jne.). Ultraäänen emulgointivaikutus sekoittaa alkoholin, lisäaineiden, öljyjen ja veden eri faasit stabiiliksi ja tasalaatuiseksi käsidesituotteeksi.

Emulsion valmistus ultraäänellä (punainen vesi / keltainen öljy). Muutaman sekunnin ultraäänikäsittely muuttaa erilliset vesi-/öljyfaasit hienojakoiseksi emulsioksi.

Käsidesien tavalliset ainesosat

v65% (tai suurempi %) alkoholia (jotta tuote tehoaa monenlaisiin viruksiin ja bakteereihin)
• ihoa hoitavia ainesosia, kuten öljyjä, aloe veraa, glyseriiniä jne.
• vettä (esim. tislattua tai steriiliä vettä)
• emulgointiaine / pinta-aktiivinen aine
• valinnaisesti sakeuttamisainetta (esim. ksantaanikumia), vaahdotusaineita, hajustetta, itiöitä tuhoavia aineita (esim. vetyperoksideja bakteeri-itiöiden hävittämiseksi)

Tehokkaat käsidesit COVID-19-tautia vastaan

Hygienia ja erityisesti käsihygienia ovat tärkeitä tekijöitä vakavan akuutin hengitystieoireyhtymän koronavirus 2:n (SARS-CoV-2) leviämisen ehkäisyssä. Tämä virus aiheuttaa COVID-19-taudin. Vaikka käsien perusteellista pesua vedellä ja saippualla suositellaan aina kun mahdollista, käsidesit ovat luotettava vaihtoehto erityisesti silloin, kun käsien pesu vedellä ja saippualla ei ole mahdollista.
Maailman terveysjärjestö (WHO) suosittelee kahta alkoholipohjaista desinfiointiainekoostumusta, joiden on testeissä osoitettu tehoavan SARS-CoV-2-koronavirukseen. Saksalaiset ja sveitsiläiset tutkijat ovat testanneet ja vahvistaneet näiden desinfiointiainekoostumusten tehon SARS-CoV-2-virusta vastaan.
Desinfiointiainekoostumus nro 1:

• etanoli – 80 % tilavuudesta (vol/vol)
• glyseriini (tunnetaan myös glyserolina) – 1,45 % vol/vol
• vetyperoksidi – 0,125 % vol/vol

Desinfiointiainekoostumus nro 2:

• isopropanoli (tunnetaan myös 2-propanolina tai isopropyylialkoholina) – 75 % vol/vol
• glyseriini – 1,45 % vol/vol
• vetyperoksidi – 0,125 % vol/vol

Molemmat edellä mainitut käsidesikoostumukset inaktivoivat viruksen riittävästi 30 sekunnin altistuksen jälkeen, kun ne levitetään huolellisesti. Edellä mainittujen koostumusten sekoitus voidaan tehdä ultraääntä käyttävällä erä- tai linjajärjestelmällä.

Suorituskykyiset ultraäänilaitteet

Hielscher Ultrasonics on pitkän kokemuksen omaava suuritehoisten ultraäänilaitteiden valmistaja sovelluksiin, joissa sekoitetaan erilaisia neste-/nesteseoksia tai neste-/kiintoaineseoksia.
Käsidesien elintarvike- ja lääketeollisuuden laatuvaatimusten mukaiseen käsittelyyn teollisessa mittakaavassa tarvitaan suorituskykyisiä ultraäänilaitteita, joilla voidaan käsitellä suuria tilavuuksia ultraääntä käyttävässä erälaitteistossa tai jatkuvatoimisessa läpivirtausjärjestelmässä. Hielscher Ultrasonics on kokenut ja luotettu suorituskykyisten ultraäänisekoituslaitteiden toimittaja. Sen laitteita on integroitu tuotantolaitoksiin maailmanlaajuisesti elintarvike-, lääke-, kosmetiikka- ja henkilökohtaisen hygienian tuotteiden teollisuudessa.
Hielscher Ultrasonicsin pitkälle kehitettyjä ultraäänilaitteita voidaan ohjata tarkasti, ja ne antavat käyttäjälle täyden hallinnan tärkeisiin prosessiparametreihin, kuten amplitudiin, paineeseen, lämpötilaan ja ultraäänikäsittelyaikaan. Tämä mahdollistaa ultraäänikäsittelyprosessin optimoinnin ja tekee prosessista mahdollisimman tehokkaan ja taloudellisen.
Laaja lisävarustevalikoima, johon kuuluu sonotrodeja (sondeja), amplitudinvahvistimia, virtauskennoreaktoreita ja muita lisäosia, mahdollistaa ultraäänisekoitusjärjestelmän määrittämisen erityisesti käsiteltäviä ainesosia ja tavoiteltua tuotosta varten.

Ultraääniprosessin seuranta

Kaikissa Hielscherin digitaalisissa ultraäänilaitteissa – laboratoriokoosta teollisuuskokoon – on älykäs ohjelmisto, joka helpottaa ultraääniprosessin tarkkaa ohjausta, seurantaa ja tarkastelua. Amplitudi, syötetyn energian raja, pulssijaksot ja ultraäänikäsittelyaika voidaan asettaa etukäteen käyttäjäystävällisen ohjelmiston avulla. Valikkoon pääsee helposti värikosketusnäytöstä, ja sen käyttö on intuitiivista. Selainpohjaisen etäohjauksen avulla käyttäjä voi käyttää ja seurata ultraäänijärjestelmää etänä.
Kaikki tärkeät ultraääniprosessin tiedot (kuten amplitudi, lämpötila, paine, nettoenergia, kokonaisenergia, aika ja päivämäärä) tallennetaan automaattisesti integroituun SD-korttiin. Automaattista tietojen kirjaamista arvostetaan suuresti elintarvike- ja lääketeollisuudessa, sillä sen avulla elintarvikevalmistaja voi tarkastella minkä tahansa ultraäänikäsitellyn erän käsittelyolosuhteita. Tämä mahdollistaa prosessin standardoinnin, jatkuvasti korkealaatuisen tuotannon ja hyvien tuotantotapojen (GMP) toteuttamisen.

Teollisuuskäyttöön tarkoitetut ultraäänilaitteet

Hielscher Ultrasonicsin teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin suuria amplitudeja. Jopa 200 µm:n amplitudeilla voidaan helposti toimia jatkuvasti ympäri vuorokauden viikon jokaisena päivänä (24/7). Vielä suurempia amplitudeja varten on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa ympärivuorokautisen käytön viikon jokaisena päivänä (24/7) raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä.
Alla olevasta taulukosta saat käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista: