Tecnologia ad ultrasuoni Hielscher

Produzione di disinfettanti manuali con miscelatori industriali ad ultrasuoni

Per produrre disinfettanti per le mani e soluzioni disinfettanti, è necessaria una potente tecnologia di miscelazione per ottenere una miscela omogenea. I miscelatori e gli agitatori ad ultrasuoni sono la tecnologia di miscelazione più affidabile ed efficiente per miscelare ed emulsionare due o più fasi al fine di ottenere una formulazione omogenea e stabile del disinfettante per le mani.

Disinfettanti a mano

Il disinfettante per le mani, noto anche sotto i termini alternativi di antisettico per le mani, handrub, o sfregamento delle mani, è un agente liquido applicato alle mani per rimuovere o inattivare i comuni agenti patogeni, che possono causare malattie (ad esempio il virus SARS-CoV-2 causa la malattia COVID-19). I disinfettanti per le mani sono tipicamente disponibili sotto forma di liquido, schiuma, gel o spray.
I disinfettanti per le mani possono essere formulati utilizzando diversi ingredienti e composizioni. Ad esempio, i disinfettanti per le mani possono essere a base di alcol o senza alcol. I prodotti igienizzanti per le mani a base di alcol contengono normalmente tra il 60 e il 95% di alcol. Come alcol, l'uso di etanolo (alcol etilico), isopropanolo o n-propanolo è più comune. L'alcol altamente concentrato (cioè il 60% e oltre) distrugge le proteine. Denaturando le proteine, molti agenti patogeni (microrganismi che causano malattie) vengono inattivati o uccisi. I disinfettanti per le mani senza alcool sono un prodotto alternativo, in cui i disinfettanti, come il cloruro di benzalconio (BAC), o gli agenti antimicrobici, come il triclosan, sono utilizzati come principio attivo per inattivare o uccidere i microrganismi. Sia nei disinfettanti a base di alcol che in quelli senza alcol, i principi attivi contro gli agenti patogeni possono seccare la pelle distruggendo la barriera cutanea naturale. Pertanto, la maggior parte delle formulazioni dei disinfettanti per mani contiene additivi nutrienti per la pelle come emollienti (ad esempio glicerina, oli) per reidratare la pelle. Altri ingredienti come addensanti, profumi, coloranti, ecc. possono essere aggiunti per modificare la consistenza, l'odore e l'aspetto dei prodotti igienizzanti per le mani.

Miscelazione a ultrasuoni e miscelazione di disinfettanti a mano

Gli agitatori ad ultrasuoni sono la tecnologia di miscelazione più efficace per produrre disinfettanti per le mani (noti anche come antisettici per le mani, handrub, o sfregamento delle mani) sotto forma di liquidi, gel, spray o lozioni.
Poiché i miscelatori ad ultrasuoni creano elevate forze di taglio, forniscono l'agitazione necessaria per miscelare gli ingredienti in una miscela coesiva. Una miscelazione così potente e affidabile è necessaria per produrre agenti disinfettanti potenti e affidabili come i disinfettanti per le mani e gli agenti di disinfezione delle superfici.

Ultrasonic mixing and blending is used to formulate hand sanitizers.

I miscelatori e gli agitatori ad ultrasuoni sono altamente efficienti nel miscelare i componenti dei prodotti igienizzanti per le mani.

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Come funziona la miscelazione ad ultrasuoni?

I miscelatori e gli agitatori ad ultrasuoni creano una cavitazione acustica, che si traduce in forze di taglio molto intense. Pertanto, i sistemi di miscelazione ad ultrasuoni sono ampiamente utilizzati per emulsionare due o più liquidi altrimenti immiscibili e per disperdere particelle solide in liquidi e fanghi. La miscelazione e la miscelazione ad ultrasuoni si ottiene accoppiando onde ultrasoniche ad alta potenza in un liquido o liquame. Le onde ultrasoniche sono trasmesse attraverso una sonda ad ultrasuoni ad alta intensità in un serbatoio batch o in un reattore a cella a flusso in linea. Solo gli ultrasuoni a sonda possono generare le intense forze cavitazionali, necessarie per la formulazione di miscele omogenee e stabili a lungo termine. La sonda ad ultrasuoni vibra nel liquido ad altissima frequenza (ad es. 20kHz) e crea un'intensa cavitazione acustica / ultrasonica nel liquido.
Nel campo di cavitazione generato ad ultrasuoni, il collasso delle bolle di cavitazione crea potenti forze di taglio, che disturbano le goccioline, gli agglomerati e persino le particelle solide. Inoltre, la cavitazione ad ultrasuoni produce flussi liquidi ad alta velocità fino a 1000km/h. I getti di liquido cavitazionale interferiscono con gli agglomerati di particelle, disturbano le goccioline, migliorano il trasferimento di materiale all'interno dei liquidi e dei fanghi e disperdono i solidi in tutto il mezzo. Nel campo della cavitazione a ultrasuoni, le pressioni si alternano rapidamente e ripetutamente tra il vuoto e fino a 1000 bar. Un miscelatore rotativo con 4 pale di miscelazione dovrebbe funzionare ad una sbalorditiva 300.000 RPM per ottenere la stessa frequenza di cicli di pressione alternati. I miscelatori rotativi convenzionali e i miscelatori a rotore-statore non creano una quantità significativa di cavitazione a causa della loro limitazione di velocità.

Formulazioni di disinfettanti a mano con miscelazione ad ultrasuoni

La formulazione di un prodotto disinfettante per le mani determina l'efficacia del disinfettante e lo spettro dei germi che uccidono (cioè antibatterico, antifungino, antivirale, efficace contro virus avvolti e nudi, parassiti incistati ecc.)
Poiché l'uso frequente di alcol e di disinfettanti contenenti alcol sulla pelle (ad es. le mani) disidrata la pelle, che può causare infiammazioni e irritazioni, i sofisticati disinfettanti per le mani contengono ingredienti curativi per la pelle, ad es. aloe vera, glicerina, olio di jojoba, olio di rosa canina, ecc.) L'effetto di emulsificazione ad ultrasuoni fonde le diverse fasi di alcol, additivi, oli e acqua in un prodotto disinfettante per le mani stabile e uniforme.

Ultrasonic emulsification with Hielscher's UP200Ht and sonotrode S26d14

Preparazione ad ultrasuoni di un'emulsione (acqua rossa / olio giallo). Pochi secondi di sonicazione trasformano le diverse fasi di acqua/olio in un'emulsione fine.

Ingredienti comuni per disinfettanti a mano

    v65% (o superiore a %) di alcol (per essere efficace contro una grande varietà di virus e batteri)
  • ingredienti per la cura della pelle come oli, aloe vera, glicerina, ecc.
  • acqua (ad esempio, acqua distillata o sterile)
  • emulsionante / tensioattivo
  • opzionalmente, addensante (ad es. gomma di xantano), agenti schiumogeni, profumi, sporicidi (ad es. perossidi di idrogeno per eliminare le spore batteriche)
The SonoStation is a complete ultrasonic setup, which is suitable to process larger volumes of hand sanitizer.

SonoStation – una configurazione completa del serbatoio ad ultrasuoni che consiste in ultrasuoni a sonda (qui 2x UIP2000hdT), agitatore e pompa

Efficaci disinfettanti per le mani contro COVID-19

L'igiene e soprattutto l'igiene delle mani è un fattore importante per prevenire la diffusione della sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2), il virus che causa la malattia COVID-19. Mentre un accurato lavaggio delle mani con acqua e sapone è raccomandato quando è possibile, i disinfettanti per le mani sono un'alternativa affidabile, soprattutto quando non è disponibile il lavaggio delle mani con acqua e sapone.
L'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) raccomanda due formulazioni di disinfettanti a base di alcol, che sono stati testati per essere efficaci contro il coronavirus SARS-CoV-2. Scienziati provenienti dalla Germania e dalla Svizzera hanno testato e confermato l'efficacia delle formulazioni dei disinfettanti contro la SARS-CoV-2.
Formulazione disinfettante n. 1:

  • etanolo - 80% in volume (vol/vol)
  • glicerina (conosciuta anche come glicerolo) - 1,45% vol/vol
  • perossido di idrogeno - 0,125% vol/vol

Formulazione disinfettante n. 2:

  • isopropanolo (noto anche come 2-propanolo o alcool isopropilico) - 75% vol/vol
  • glicerina - 1,45% vol/vol
  • perossido di idrogeno - 0,125% vol/vol

Entrambe le formulazioni di disinfettante per le mani di cui sopra inattivano il virus a sufficienza dopo 30 secondi di esposizione, se applicate a fondo.la miscelazione delle formulazioni di cui sopra può essere eseguita utilizzando un batch ad ultrasuoni o un sistema in linea.

Ultrasuoni ad alte prestazioni

Processore ad ultrasuoni UIP4000hdT, un potente reattore ad ultrasuoni da 4kWHielscher Ultrasonics è un produttore di lunga esperienza nella produzione di ultrasuoni ad alta potenza per applicazioni che prevedono la miscelazione, la miscelazione e l'agitazione di varie miscele liquido/liquido o liquido/solido.
Per l'elaborazione di prodotti igienizzanti per alimenti/farmaci a livello industriale, sono necessarie apparecchiature ad ultrasuoni ad alte prestazioni per l'elaborazione di grandi volumi in un impianto a ultrasuoni a lotti o in un sistema a flusso continuo. Hielscher Ultrasonics è un fornitore di lunga esperienza e di fiducia di apparecchiature di miscelazione ad ultrasuoni ad alte prestazioni, che è integrato in tutto il mondo in impianti di produzione nei settori alimentare, farmaceutico, cosmetico e della cura della persona.
I sofisticati ultrasuoni di Hielscher Ultrasonics possono essere controllati con precisione e danno all'operatore il pieno controllo sui parametri importanti del processo come l'ampiezza, la pressione, la temperatura e il tempo di sonicazione. Ciò consente di ottimizzare il processo di sonicazione, rendendo il processo più efficiente ed economico.
La vasta gamma di accessori come sonotrodi (sonotrodi), trombe di richiamo, reattori a cella a flusso e altri componenti aggiuntivi consentono di configurare il sistema di miscelazione ad ultrasuoni in modo specifico per gli ingredienti trattati e l'uscita mirata.

Monitoraggio del processo a ultrasuoni

Controllo preciso dei parametri di processo a ultrasuoni da parte di Hielscher Ultrasonics' software intelligenteTutti gli ultrasuoni digitali Hielscher – dal laboratorio alla dimensione industriale – sono dotati di un software intelligente, che rende facile controllare, monitorare e rivedere con precisione il processo a ultrasuoni. L'ampiezza, il limite di energia in ingresso, i cicli di impulsi e il tempo di sonicazione possono essere preimpostati tramite il software di facile utilizzo. Tramite touch-display a colori il menu è facilmente accessibile ed è intuitivo da gestire. Il telecomando del browser consente all'operatore di operare e monitorare il sistema a ultrasuoni a distanza.
Tutti i dati importanti del processo a ultrasuoni (come l'ampiezza, la temperatura, la pressione, l'energia netta, l'energia totale, l'ora e la data) sono memorizzati automaticamente su una scheda SD integrata. Il protocollo automatico dei dati è molto apprezzato nell'industria alimentare e farmaceutica, poiché consente al produttore di alimenti di rivedere le condizioni di lavorazione di qualsiasi lotto sonicato. Ciò consente la standardizzazione dei processi, una produzione di qualità costantemente elevata e l'implementazione di buone pratiche di produzione (GMP).

Ultrasuoni industriali

Ultrasuoni Hielscher’ i processori ad ultrasuoni industriali possono fornire ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200µm possono essere facilmente gestite ininterrottamente in funzionamento 24/7. Per ampiezze ancora maggiori, sono disponibili sonotrodi ad ultrasuoni personalizzati. La robustezza delle apparecchiature ad ultrasuoni Hielscher consente un funzionamento 24/7 in ambienti gravosi e impegnativi.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:

Volume di batch Portata Dispositivi raccomandati
1 - 500mL 10 - 200mL/min UP100H
10 - 2000mL 20 - 400mL/min UP200Ht, UP400St
0,1 - 20L 0,2 - 4L/min UIP2000hdT
10 - 100L 2 - 10L/min UIP4000hdT
n.a. 10 - 100L/min UIP16000
n.a. più grande cluster di UIP16000

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Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni per la dispersione, l'emulsione e l'estrazione delle cellule.

Omogeneizzatori ad ultrasuoni ad alta potenza di laboratorio a pilota e Industriale scala.

Letteratura / Referenze

  • 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.



Particolarità / Cose da sapere