ייצור תכשירים לחיטוי ידיים באמצעות מערבלים אולטרסוניים תעשייתיים

כדי לייצר תכשירים לחיטוי ידיים ותמיסות חיטוי, נדרשת טכנולוגיית ערבוב עוצמתית לקבלת תערובת אחידה. מערבלים ובוחשים אולטרסוניים הם טכנולוגיית הערבוב האמינה והיעילה ביותר למיזוג ולתחלוב של שתי פאזות או יותר, לשם קבלת פורמולציה הומוגנית ויציבה של תכשיר לחיטוי ידיים.

תכשירים לחיטוי ידיים

תכשיר לחיטוי ידיים, המוכר גם בשמות החלופיים תכשיר אנטיספטי לידיים, תכשיר לשפשוף ידיים או חומר לשפשוף הידיים, הוא חומר נוזלי המיושם על הידיים כדי להסיר פתוגנים נפוצים או להשביתם, שכן הם עלולים לגרום למחלות (לדוגמה, הנגיף SARS-CoV-2 גורם למחלת COVID-19). תכשירים לחיטוי ידיים זמינים בדרך כלל בצורת נוזל, קצף, ג'ל או תרסיס.
ניתן להכין תכשירים לחיטוי ידיים תוך שימוש ברכיבים ובהרכבים שונים. לדוגמה, תכשירים לחיטוי ידיים יכולים להיות על בסיס אלכוהול או ללא אלכוהול. מוצרים לחיטוי ידיים על בסיס אלכוהול מכילים בדרך כלל בין 60 ל-95% אלכוהול. סוגי האלכוהול הנפוצים ביותר בשימוש הם אתנול (אלכוהול אתילי), איזופרופנול או n-פרופנול. אלכוהול בריכוז גבוה (כלומר 60% ומעלה) הורס חלבונים. באמצעות דנטורציה של חלבונים, פתוגנים רבים (מיקרואורגניזמים מחוללי מחלות) מושבתים או מומתים. תכשירים לחיטוי ידיים ללא אלכוהול הם מוצר חלופי שבו משתמשים בחומרי חיטוי, כגון בנזלקוניום כלוריד (BAC), או בחומרים אנטימיקרוביאליים, כגון טריקלוזן, כמרכיב פעיל להשבתה או להמתה של מיקרואורגניזמים. הן בתכשירים לחיטוי ידיים על בסיס אלכוהול והן בתכשירים ללא אלכוהול, המרכיבים הפעילים נגד פתוגנים עלולים לייבש את העור עקב הרס מחסום העור הטבעי. לכן, רוב הפורמולציות של תכשירים לחיטוי ידיים מכילות תוספים המזינים את העור, כגון חומרי ריכוך (לדוגמה, גליצרין ושמנים), כדי להשיב לעור לחות. ניתן להוסיף רכיבים אחרים, כגון חומרים מסמיכים, חומרי בישום, חומרי צבע וכדומה, כדי לשנות את המרקם, הריח והמראה של מוצרים לחיטוי ידיים.

ערבוב ומיזוג אולטרסוניים של תכשירים לחיטוי ידיים

בוחשים אולטרסוניים הם טכנולוגיית הערבוב היעילה ביותר לייצור תכשירים לחיטוי ידיים (המוכרים גם בשמות תכשיר אנטיספטי לידיים, תכשיר לשפשוף ידיים או חומר לשפשוף הידיים) בצורת נוזלים, ג'לים, תרסיסים או תחליבים.
מכיוון שמערבלים אולטרסוניים יוצרים כוחות גזירה גבוהים, הם מספקים את הבחישה הנדרשת למיזוג הרכיבים לתערובת מלוכדת. ערבוב עוצמתי ואמין כזה נחוץ לייצור חומרי חיטוי עוצמתיים ואמינים, כגון תכשירים לחיטוי ידיים וכן חומרים לחיטוי משטחים.

כיצד פועל ערבוב אולטרסוני?

מערבלים ובוחשים אולטרסוניים יוצרים קוויטציה אקוסטית, המובילה לכוחות גזירה בעוצמה גבוהה מאוד. לכן, מערכות ערבול אולטרסוניות משמשות בהיקף נרחב לתחלוב של שני נוזלים או יותר שאינם מתערבבים זה בזה בתנאים רגילים, ולפיזור חלקיקים מוצקים בנוזלים ובתרחיפים. ערבול ומיזוג אולטרסוניים מתבצעים באמצעות צימוד גלי אולטרסאונד בהספק גבוה לתוך נוזל או תרחיף. גלי האולטרסאונד מועברים באמצעות גשוש אולטרסוני בעוצמה גבוהה אל מכל לעיבוד באצווה או אל כור עם תא זרימה המותקן בקו. רק מכשירים אולטרסוניים מסוג גשוש יכולים ליצור את כוחות הקוויטציה העזים הנדרשים להכנת תערובות הומוגניות ויציבות לאורך זמן. הגשוש האולטרסוני רוטט בנוזל בתדר גבוה מאוד (למשל 20kHz) ויוצר בנוזל קוויטציה אקוסטית / אולטרסונית עזה.
בשדה הקוויטציה הנוצר באמצעות אולטרסאונד, קריסת בועות הקוויטציה יוצרת כוחות גזירה חזקים, המפרקים טיפות, אגלומרטים ואפילו חלקיקים מוצקים. כמו כן, קוויטציה אולטרסונית יוצרת זרמי נוזל במהירות גבוהה של עד 1000km/h. סילוני הנוזל הנוצרים בקוויטציה פוגעים באגלומרטים של חלקיקים, מפרקים טיפות, משפרים מעבר חומר בתוך נוזלים ותרחיפים ומפזרים מוצקים בכל התווך. בשדה הקוויטציה האולטרסונית, הלחצים מתחלפים במהירות ובאופן חוזר בין ואקום ללחץ של עד 1000bar. מערבל סיבובי בעל 4 להבי ערבול היה נדרש לפעול במהירות מדהימה של 300,000 RPM כדי להשיג את אותה תדירות של מחזורי לחץ מתחלף. מערבלים סיבוביים קונבנציונליים ומערבלי רוטור–סטטור אינם יוצרים כמות משמעותית של קוויטציה בשל מגבלת המהירות שלהם.

פורמולציות של תכשירים לחיטוי ידיים באמצעות ערבול אולטרסוני

הפורמולציה של תכשיר לחיטוי ידיים קובעת את יעילותו ואת טווח המיקרואורגניזמים שהוא משמיד (כלומר פעילות נגד חיידקים, פטריות ונגיפים, יעילות נגד נגיפים עטופים וחסרי מעטפת, טפילים בציסטות וכו׳)
מאחר ששימוש תכוף באלכוהול ובתכשירי חיטוי המכילים אלכוהול על העור (למשל על הידיים) מייבש את העור ועלול לגרום לדלקת ולגירוי, תכשירים מתקדמים לחיטוי ידיים מכילים רכיבים לטיפוח העור, למשל אלוורה, גליצרין, שמן חוחובה, שמן פקעות ורדים וכו׳). אפקט התחלוב האולטרסוני ממזג את הפאזות השונות של אלכוהול, תוספים, שמנים ומים לתכשיר יציב ואחיד לחיטוי ידיים.

הכנה אולטרסונית של תחליב (מים אדומים / שמן צהוב). שניות ספורות של סוניקציה הופכות את פאזות המים/שמן הנפרדות לתחליב דק.

רכיבים נפוצים בתכשירים לחיטוי ידיים

אלכוהול בריכוז v65% (או % גבוה יותר) (כדי להיות יעיל נגד מגוון רחב של נגיפים וחיידקים)
• רכיבים לטיפוח העור כגון שמנים, אלוורה, גליצרין וכו׳.
• מים (למשל מים מזוקקים או סטריליים)
• חומר מתחלב / חומר פעיל שטח
• לבחירה, חומר מסמיך (למשל קסנתן גאם), חומרים מקציפים, חומר בישום, חומרים קוטלי נבגים (למשל פרוקסידים של מימן לסילוק נבגי חיידקים)

תכשירים יעילים לחיטוי ידיים נגד COVID-19

היגיינה ובמיוחד היגיינת ידיים היא גורם חשוב במניעת התפשטותו של נגיף קורונה 2 הגורם לתסמונת נשימתית חריפה חמורה (SARS-CoV-2), הנגיף הגורם למחלת COVID-19. אף שמומלץ לשטוף ידיים ביסודיות במים ובסבון בכל הזדמנות אפשרית, תכשירים לחיטוי ידיים הם חלופה אמינה, במיוחד כשאין אפשרות לשטוף ידיים במים ובסבון.
ארגון הבריאות העולמי (WHO) ממליץ על שתי פורמולציות של תכשירי חיטוי על בסיס אלכוהול, שנבדקו ונמצאו יעילות נגד נגיף הקורונה SARS-CoV-2. מדענים מגרמניה ומשווייץ בדקו ואישרו את יעילותן של פורמולציות תכשירי החיטוי נגד SARS-CoV-2.
פורמולציה מס׳ 1 לתכשיר חיטוי:

• אתנול – 80% בנפח (vol/vol)
• גליצרין (המוכר גם בשם גליצרול) – 1.45% vol/vol
• מי חמצן – 0.125% vol/vol

פורמולציה מס׳ 2 לתכשיר חיטוי:

• איזופרופנול (המוכר גם בשם 2-propanol או אלכוהול איזופרופילי) – 75% vol/vol
• גליצרין – 1.45% vol/vol
• מי חמצן – 0.125% vol/vol

שתי הפורמולציות לחיטוי ידיים שלעיל משביתות את הנגיף במידה מספקת לאחר חשיפה של 30 שניות, כאשר מורחים אותן ביסודיות. ניתן לערבב את הפורמולציות שלעיל באמצעות מערכת אולטרסונית לעיבוד באצוות או לעיבוד בקו.

מכשירים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים

Hielscher Ultrasonics היא יצרנית בעלת ניסיון רב שנים של מכשירים אולטרסוניים רבי־עוצמה ליישומים הכוללים ערבוב, מיזוג ובחישה של תערובות נוזל/נוזל או נוזל/מוצק שונות.
לייצור תכשירי חיטוי לידיים בקנה מידה תעשייתי ברמת איכות המתאימה למזון או לתרופות, נדרש ציוד אולטרסוני בעל ביצועים גבוהים לעיבוד נפחים גדולים במערך אולטרסוני לעיבוד באצוות או במערכת זרימה רציפה. Hielscher Ultrasonics היא ספקית אמינה ובעלת ניסיון רב שנים של ציוד ערבוב אולטרסוני בעל ביצועים גבוהים, המשולב במפעלי ייצור ברחבי העולם בתעשיות המזון, התרופות, הקוסמטיקה והטיפוח האישי.
ניתן לשלוט במדויק במכשירים האולטרסוניים המתקדמים של Hielscher Ultrasonics, והם מעניקים למפעיל שליטה מלאה בפרמטרים החשובים של התהליך, כגון משרעת, לחץ, טמפרטורה וזמן סוניקציה. הדבר מאפשר למטב את תהליך הסוניקציה ולהפוך אותו ליעיל ולחסכוני ביותר.
המגוון הרחב של אביזרים, כגון סונוטרודות (גשושיות), מגברי משרעת, כורי תאי זרימה ותוספים נוספים, מאפשר להתאים את תצורת מערכת הערבוב האולטרסונית במיוחד לרכיבים המעובדים ולתפוקה המבוקשת.

ניטור התהליך האולטרסוני

כל המכשירים האולטרסוניים הדיגיטליים של Hielscher – ממכשירים למעבדה ועד למכשירים בגודל תעשייתי – מצוידים בתוכנה חכמה המאפשרת לשלוט בתהליך האולטרסוני, לנטר אותו ולבחון אותו מחדש בקלות ובדיוק. ניתן להגדיר מראש את המשרעת, את מגבלת האנרגיה המושקעת, את מחזורי הפעימות ואת זמן הסוניקציה באמצעות התוכנה הידידותית למשתמש. מסך מגע צבעוני מאפשר גישה קלה לתפריט ותפעול אינטואיטיבי. השליטה מרחוק באמצעות דפדפן מאפשרת למפעיל להפעיל ולנטר את המערכת האולטרסונית מרחוק.
כל נתוני התהליך האולטרסוני החשובים (כגון משרעת, טמפרטורה, לחץ, אנרגיה נטו, אנרגיה כוללת, שעה ותאריך) נשמרים אוטומטית בכרטיס SD מובנה. התיעוד האוטומטי של הנתונים זוכה להערכה רבה בתעשיות המזון והתרופות, שכן הוא מאפשר ליצרן המזון לבחון מחדש את תנאי העיבוד של כל אצווה שעברה סוניקציה. הדבר מאפשר תקנון של התהליך, תפוקה באיכות גבוהה באופן רציף ויישום של תנאי ייצור נאותים (GMP).

מכשירים אולטרסוניים לשימוש תעשייתי

המעבדים האולטרסוניים התעשייתיים של Hielscher Ultrasonics יכולים לספק משרעות גבוהות מאוד. ניתן להפעיל בקלות וברציפות במשרעות של עד 200µm בפעולה של 24/7. למשרעות גבוהות אף יותר, זמינות סונוטרודות אולטרסוניות מותאמות אישית. עמידותו של הציוד האולטרסוני של Hielscher מאפשרת פעולה של 24/7 בעומס עבודה כבד ובסביבות תובעניות.
הטבלה שלהלן מספקת אומדן של קיבולת העיבוד המשוערת של המכשירים האולטרסוניים שלנו: