産業用超音波ミキサーによる手指消毒剤の製造

手指消毒剤や消毒液を製造するには、均一な混合物を得るための強力な混合技術が必要です。超音波ミキサーおよび撹拌機は、二つ以上の相を混合・乳化し、均質で安定した手指消毒剤の製剤を得るための、最も信頼性が高く効率的な混合技術です。

手指消毒剤

手指消毒剤は、手指用防腐剤や擦式手指消毒剤とも呼ばれ、病気を引き起こしうる一般的な病原体を除去または不活化するために手に塗布する液状の薬剤です（例えば、SARS-CoV-2ウイルスはCOVID-19を引き起こします）。手指消毒剤は通常、液体、泡、ゲル、またはスプレーの形態で提供されます。
手指消毒剤は、さまざまな成分や組成で処方できます。例えば、アルコールベースのものとアルコールを含まないものがあります。アルコールベースの手指消毒製品は、通常60–95%のアルコールを含みます。アルコールとして最も一般的に使用されるのは、エタノール（エチルアルコール）、イソプロパノール、またはn-プロパノールです。高濃度のアルコール（すなわち60%以上）はタンパク質を破壊します。タンパク質を変性させることで、多くの病原体（病気を引き起こす微生物）が不活化されるか死滅します。アルコールを含まない手指消毒剤は代替製品であり、塩化ベンザルコニウム（BAC）などの消毒剤、またはトリクロサンなどの抗微生物剤を有効成分として使用し、微生物を不活化または死滅させます。アルコールベースの手指消毒剤でも、アルコールを含まない手指消毒剤でも、病原体に作用する有効成分が皮膚の自然なバリアを破壊し、皮膚を乾燥させることがあります。そのため、ほとんどの手指消毒剤の処方には、皮膚に水分を補給するために、エモリエント剤（例えばグリセリン、油）など、皮膚を養う添加剤が含まれています。手指消毒製品の質感、香り、外観を調整するために、増粘剤、香料、着色剤などの成分を添加することもあります。

手指消毒剤の超音波混合

超音波撹拌機は、液体、ゲル、スプレー、またはローションの形態で手指消毒剤（手指用防腐剤や擦式手指消毒剤とも呼ばれます）を製造するための、最も効果的な混合技術です。
超音波ミキサーは高いせん断力を発生させるため、成分を一体化した混合物にするために必要な撹拌を行えます。このような強力で信頼性の高い混合は、手指消毒剤や表面消毒剤など、強い効力と信頼性を備えた消毒剤を製造するために必要です。

超音波混合はどのように作用するのでしょうか？

超音波ミキサーおよび撹拌機は音響キャビテーションを発生させ、これによって非常に強いせん断力が生じます。そのため、超音波混合システムは、そのままでは互いに混ざり合わない二つ以上の液体を乳化したり、液体やスラリー中に固体粒子を分散させたりするために広く使用されています。超音波混合は、高出力の超音波を液体またはスラリーに結合させることで実現します。超音波は、高強度の超音波プローブを介して、バッチタンク内またはインラインのフローセル反応器内に伝達されます。均質で長期にわたり安定した混合物の調製に必要な強いキャビテーション力を発生させられるのは、プローブ型超音波装置だけです。超音波プローブは液体中で非常に高い周波数（例えば20kHz）で振動し、液体中に強い音響／超音波キャビテーションを発生させます。
超音波によって生成されるキャビテーション場では、キャビテーション気泡の崩壊によって強力なせん断力が生じ、液滴や凝集体、さらには固体粒子までも破砕します。また、超音波キャビテーションは最大1000km/hの高速液流を発生させます。キャビテーションによる液体ジェットは粒子凝集体に衝突し、液滴を破砕し、液体やスラリー内の物質移動を改善するとともに、媒体全体に固体を分散させます。超音波キャビテーション場では、圧力が真空と最大1000barの間で、急速かつ繰り返し交互に変化します。4枚の混合ブレードを備えた回転式ミキサーで同じ頻度の交番圧力サイクルを実現するには、驚異的な300,000 RPMで運転する必要があります。従来の回転式ミキサーやローター・ステーターミキサーは、回転速度に限界があるため、顕著な量のキャビテーションを発生させません。

超音波混合による手指消毒剤の処方

手指消毒製品の処方は、消毒剤の有効性と殺菌対象の範囲を決定します（すなわち、抗細菌、抗真菌、抗ウイルス作用、エンベロープを持つウイルスおよびエンベロープを持たないウイルス、シスト化した寄生虫などに対する有効性）。
アルコールやアルコールを含む消毒剤を皮膚（例えば手）に頻繁に使用すると、皮膚の水分が失われ、炎症や刺激を引き起こすことがあります。そのため、高度に設計された手指消毒剤には、アロエベラ、グリセリン、ホホバ油、ローズヒップ油などのスキンケア成分が含まれています。超音波による乳化効果は、アルコール、添加剤、油、水の異なる相を混合し、安定した均一な手指消毒製品にします。

超音波によるエマルションの調製（赤い水／黄色い油）。数秒間の超音波処理で、分離した水相と油相が微細なエマルションになります。

手指消毒剤の一般的な成分

v65%（またはそれ以上の%）のアルコール（多種多様なウイルスや細菌に対して効果を発揮するため）
• 油、アロエベラ、グリセリンなどのスキンケア成分
• 水（例えば蒸留水または滅菌水）
• 乳化剤／界面活性剤
• 必要に応じて、増粘剤（例えばキサンタンガム）、起泡剤、香料、殺芽胞剤（例えば細菌の芽胞を除去するための過酸化水素類）

COVID-19に対して有効な手指消毒剤

衛生、とりわけ手指衛生は、COVID-19を引き起こすウイルスである重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）の拡散を防ぐための重要な要素です。可能な限り、水と石けんで十分に手を洗うことが推奨されますが、特に水と石けんによる手洗いができない場合には、手指消毒剤が信頼できる代替手段となります。
世界保健機関（WHO）は、コロナウイルスSARS-CoV-2に対する有効性が試験で確認された、アルコールベースの消毒剤の二つの処方を推奨しています。ドイツとスイスの科学者は、これらの消毒剤の処方を試験し、SARS-CoV-2に対する有効性を確認しました。
消毒剤の処方No. 1：

• エタノール – 体積比80%（vol/vol）
• グリセリン（グリセロールとも呼ばれます） – 1.45% vol/vol
• 過酸化水素 – 0.125% vol/vol

消毒剤の処方No. 2：

• イソプロパノール（2-propanolまたはイソプロピルアルコールとも呼ばれます） – 75% vol/vol
• グリセリン – 1.45% vol/vol
• 過酸化水素 – 0.125% vol/vol

上記の手指消毒剤の処方は両方とも、十分に行き渡るように塗布すると、30秒間の接触後にウイルスを十分に不活化します。上記の処方の混合は、超音波バッチシステムまたはインラインシステムを使用して行えます。

高性能超音波装置

Hielscher Ultrasonicsは、さまざまな液体／液体または液体／固体混合物の混合、配合、撹拌を伴う用途向けに、高出力超音波装置を製造してきた長年の経験を持つメーカーです。
産業規模で手指消毒剤を食品・医薬品グレードで処理するには、超音波バッチ設備または連続フローシステムで大量の材料を処理するための高性能超音波装置が必要です。Hielscher Ultrasonicsは、高性能超音波混合装置の供給において長年の経験と信頼を有しており、その装置は世界中の食品、医薬品、化粧品、パーソナルケア業界の製造工場に組み込まれています。
Hielscher Ultrasonicsの高度な超音波装置は精密に制御でき、振幅、圧力、温度、超音波処理時間などの重要なプロセスパラメータを、操作者が完全に制御できます。これにより、超音波処理プロセスを最適化し、最も効率的で経済的なプロセスにすることができます。
ソノトロード（プローブ）、ブースターホーン、フローセル反応器、その他の追加機器など、豊富なアクセサリーによって、処理する成分と目標とする生産量に特化した超音波混合システムを構成できます。

超音波プロセスの監視

ラボ用から産業用まで、Hielscherのすべてのデジタル超音波装置には、超音波プロセスの精密な制御、監視、見直しを容易にするインテリジェントソフトウェアが搭載されています。使いやすいソフトウェアを通じて、振幅、投入エネルギーの上限、パルスサイクル、超音波処理時間を事前に設定できます。カラータッチディスプレイからメニューに簡単にアクセスでき、直感的に操作できます。ブラウザーによる遠隔制御で、操作者は超音波システムを遠隔から操作・監視できます。
重要な超音波プロセスデータ（振幅、温度、圧力、正味エネルギー、総エネルギー、時刻、日付など）はすべて、内蔵SDカードに自動的に保存されます。自動データ記録は、食品メーカーが超音波処理したあらゆるロットの処理条件を見直せるため、食品・医薬品業界で高く評価されています。これにより、プロセスの標準化、継続的な高品質の生産、適正製造規範（GMP）の実施が可能になります。

産業用グレードの超音波装置

Hielscher Ultrasonicsの産業用超音波プロセッサーは、非常に高い振幅を提供できます。最大200µmの振幅で、24/7の連続運転を容易に行えます。さらに高い振幅に対応するために、カスタマイズされた超音波ソノトロードも用意されています。Hielscherの超音波装置は堅牢であるため、高負荷の運転や厳しい環境でも24/7の運転が可能です。
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力の目安を示しています。