Production de désinfectants pour les mains avec des mélangeurs à ultrasons industriels

Pour produire des désinfectants pour les mains et des solutions désinfectantes, une technologie de mélange puissante est nécessaire afin d’obtenir un mélange homogène. Les mélangeurs et agitateurs à ultrasons constituent la technologie de mélange la plus fiable et la plus efficace pour mélanger et émulsionner deux phases ou plus afin d’obtenir une formulation de désinfectant pour les mains homogène et stable.

Désinfectants pour les mains

Le désinfectant pour les mains, également connu sous les termes alternatifs d’antiseptique pour les mains ou de produit de friction des mains (handrub, hand rub), est un agent liquide appliqué sur les mains afin d’éliminer ou d’inactiver les agents pathogènes courants susceptibles de provoquer des maladies (par ex. le virus SARS-CoV-2 provoque la maladie COVID-19). Les désinfectants pour les mains sont généralement disponibles sous forme de liquide, de mousse, de gel ou de spray.
Les désinfectants pour les mains peuvent être formulés à partir d’ingrédients et de compositions différents. Par exemple, les désinfectants pour les mains peuvent être soit à base d’alcool, soit sans alcool. Les produits désinfectants pour les mains à base d’alcool contiennent normalement entre 60 et 95% d’alcool. En tant qu’alcools, l’utilisation d’éthanol (alcool éthylique), d’isopropanol ou de n-propanol est la plus courante. L’alcool fortement concentré (c.-à-d. à 60% et plus) détruit les protéines. En dénaturant les protéines, de nombreux agents pathogènes (micro-organismes responsables de maladies) sont inactivés ou tués. Les désinfectants pour les mains sans alcool constituent un produit alternatif, dans lequel des désinfectants tels que le chlorure de benzalkonium (BAC) ou des agents antimicrobiens tels que le triclosan sont utilisés comme principe actif pour inactiver ou tuer les micro-organismes. Dans les désinfectants pour les mains à base d’alcool comme dans ceux sans alcool, les principes actifs dirigés contre les agents pathogènes peuvent dessécher la peau en détruisant la barrière cutanée naturelle. C’est pourquoi la plupart des formulations de désinfectants pour les mains contiennent des additifs nourrissants pour la peau, tels que des émollients (par ex. glycérine, huiles), afin de réhydrater la peau. D’autres ingrédients tels que des agents épaississants, des parfums, des colorants, etc. peuvent être ajoutés pour modifier la texture, l’odeur et l’aspect des produits désinfectants pour les mains.

Mélange et homogénéisation de désinfectants pour les mains par ultrasons

Les agitateurs à ultrasons constituent la technologie de mélange la plus efficace pour produire des désinfectants pour les mains (également appelés antiseptiques pour les mains ou produits de friction des mains – handrub, hand rub) sous forme de liquides, de gels, de sprays ou de lotions.
Comme les mélangeurs à ultrasons génèrent des forces de cisaillement élevées, ils fournissent l’agitation nécessaire pour mélanger les ingrédients en un mélange cohérent. Un mélange aussi puissant et fiable est nécessaire pour produire des agents désinfectants efficaces et fiables tels que les désinfectants pour les mains ainsi que les agents de désinfection des surfaces.

Comment fonctionne le mélange par ultrasons ?

Les mélangeurs et agitateurs à ultrasons génèrent une cavitation acoustique, qui produit des forces de cisaillement extrêmement intenses. C’est pourquoi les systèmes de mélange à ultrasons sont largement utilisés pour émulsionner deux liquides ou plus, autrement non miscibles, et pour disperser des particules solides dans des liquides et des suspensions. Le mélange et l’homogénéisation par ultrasons sont obtenus en couplant des ondes ultrasonores de haute puissance dans un liquide ou une suspension. Les ondes ultrasonores sont transmises par une sonde à ultrasons de haute intensité dans une cuve de traitement par lots ou dans un réacteur à cellule à circulation en ligne. Seuls les appareils à ultrasons de type sonde peuvent générer les forces de cavitation intenses nécessaires à la formulation de mélanges homogènes et stables à long terme. La sonde à ultrasons vibre dans le liquide à une fréquence très élevée (par ex. 20kHz) et crée une cavitation acoustique / ultrasonore intense dans le liquide.
Dans le champ de cavitation généré par ultrasons, l’implosion des bulles de cavitation crée de puissantes forces de cisaillement, qui brisent les gouttelettes, les agglomérats et même les particules solides. En outre, la cavitation ultrasonore produit des jets de liquide à grande vitesse pouvant atteindre 1000km/h. Ces jets de liquide de cavitation frappent les agglomérats de particules, brisent les gouttelettes, améliorent le transfert de matière au sein des liquides et des suspensions et dispersent les solides dans tout le milieu. Dans le champ de cavitation ultrasonore, les pressions alternent rapidement et de manière répétée entre le vide et jusqu’à 1000bar. Un mélangeur rotatif à 4 pales devrait fonctionner à la vitesse vertigineuse de 300 000 RPM pour atteindre la même fréquence de cycles de pression alternés. Les mélangeurs rotatifs conventionnels et les mélangeurs rotor-stator ne génèrent pas de cavitation significative en raison de leur vitesse limitée.

Formulations de désinfectants pour les mains par mélange aux ultrasons

La formulation d’un produit désinfectant pour les mains détermine l’efficacité du désinfectant et son spectre d’élimination des germes (c.-à-d. antibactérien, antifongique, antiviral, efficacité contre les virus enveloppés et nus, les parasites enkystés, etc.)
Comme l’utilisation fréquente d’alcool et de désinfectants contenant de l’alcool sur la peau (par ex. les mains) déshydrate la peau, ce qui peut entraîner des inflammations et des irritations, les désinfectants pour les mains élaborés contiennent des ingrédients de soin de la peau, par ex. aloe vera, glycérine, huile de jojoba, huile de rose musquée, etc.). L’effet d’émulsification par ultrasons mélange les différentes phases d’alcool, d’additifs, d’huiles et d’eau en un produit désinfectant pour les mains stable et uniforme.

Préparation d’une émulsion par ultrasons (eau rouge / huile jaune). Quelques secondes de sonication transforment les phases séparées eau/huile en une émulsion fine.

Ingrédients courants des désinfectants pour les mains

v65% (ou un % plus élevé) d’alcool (pour être efficace contre une grande variété de virus et de bactéries)
• ingrédients de soin de la peau tels que huiles, aloe vera, glycérine, etc.
• eau (par ex. eau distillée ou stérile)
• émulsifiant / tensioactif
• éventuellement, épaississant (par ex. gomme xanthane), agents moussants, parfum, sporicides (par ex. peroxydes d’hydrogène pour éliminer les spores bactériennes)

Désinfectants pour les mains efficaces contre la COVID-19

L’hygiène, et en particulier l’hygiène des mains, est un facteur important pour prévenir la propagation du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2), le virus responsable de la maladie COVID-19. Bien qu’un lavage minutieux des mains à l’eau et au savon soit recommandé chaque fois que possible, les désinfectants pour les mains constituent une alternative fiable, en particulier lorsque le lavage des mains à l’eau et au savon n’est pas possible.
L’Organisation mondiale de la santé (OMS) recommande deux formulations de désinfectants à base d’alcool, dont l’efficacité contre le coronavirus SARS-CoV-2 a été testée. Des scientifiques d’Allemagne et de Suisse ont testé et confirmé l’efficacité de ces formulations de désinfectants contre le SARS-CoV-2.
Formulation de désinfectant n° 1 :

• éthanol – 80% en volume (vol/vol)
• glycérine (également appelée glycérol) – 1,45% vol/vol
• peroxyde d’hydrogène – 0,125% vol/vol

Formulation de désinfectant n° 2 :

• isopropanol (également appelé 2-propanol ou alcool isopropylique) – 75% vol/vol
• glycérine – 1,45% vol/vol
• peroxyde d’hydrogène – 0,125% vol/vol

Les deux formulations de désinfectant pour les mains ci-dessus inactivent suffisamment le virus après 30 secondes d’exposition, lorsqu’elles sont appliquées soigneusement. Le mélange des formulations ci-dessus peut être réalisé à l’aide d’un système à ultrasons par lots ou en ligne.

Appareils à ultrasons haute performance

Hielscher Ultrasonics est un fabricant de longue expérience d’appareils à ultrasons de haute puissance destinés aux applications impliquant le mélange, l’homogénéisation et l’agitation de divers mélanges liquide/liquide ou liquide/solide.
Pour le traitement de qualité alimentaire/pharmaceutique des désinfectants pour les mains à l’échelle industrielle, des équipements à ultrasons haute performance sont nécessaires pour traiter de grands volumes dans une installation à ultrasons par lots ou dans un système à circulation continue. Hielscher Ultrasonics est un fournisseur de longue expérience et de confiance d’équipements de mélange à ultrasons haute performance, intégrés dans le monde entier dans des usines de production des industries alimentaire, pharmaceutique, cosmétique et des soins personnels.
Les appareils à ultrasons sophistiqués de Hielscher Ultrasonics peuvent être contrôlés avec précision et donnent à l’opérateur un contrôle total sur les paramètres de processus importants tels que l’amplitude, la pression, la température et la durée de sonication. Cela permet d’optimiser le processus de sonication et de le rendre le plus efficace et le plus économique possible.
La vaste gamme d’accessoires, tels que les sonotrodes (sondes), les booster horns, les réacteurs à cellule à circulation et d’autres compléments, permet de configurer le système de mélange à ultrasons spécifiquement en fonction des ingrédients traités et du rendement visé.

Surveillance du processus à ultrasons

Tous les appareils à ultrasons numériques de Hielscher – du laboratoire à l’échelle industrielle – sont équipés d’un logiciel intelligent qui permet de contrôler, de surveiller et de réviser facilement et avec précision le processus à ultrasons. L’amplitude, la limite d’apport d’énergie, les cycles d’impulsions et la durée de sonication peuvent être préréglés via le logiciel convivial. Grâce à l’écran tactile couleur, le menu est facilement accessible et se manipule de manière intuitive. La commande à distance par navigateur permet à l’opérateur de faire fonctionner et de surveiller le système à ultrasons à distance.
Toutes les données importantes du processus à ultrasons (telles que l’amplitude, la température, la pression, l’énergie nette, l’énergie totale, l’heure et la date) sont automatiquement enregistrées sur une carte SD intégrée. Le protocolage automatique des données est très apprécié dans l’industrie alimentaire et pharmaceutique, car il permet au fabricant de produits alimentaires de réviser les conditions de traitement de n’importe quel lot soniqué. Cela permet la standardisation des processus, une production de qualité constamment élevée et la mise en œuvre des bonnes pratiques de fabrication (BPF/GMP).

Appareils à ultrasons de qualité industrielle

Les processeurs à ultrasons industriels de Hielscher Ultrasonics peuvent fournir des amplitudes très élevées. Des amplitudes allant jusqu’à 200µm peuvent facilement être maintenues en continu en fonctionnement 24/7. Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes à ultrasons sur mesure sont disponibles. La robustesse des équipements à ultrasons de Hielscher permet un fonctionnement 24/7 en service intensif et dans des environnements exigeants.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos appareils à ultrasons :