Productie van handdesinfectiemiddelen met industriële ultrasone mixers

Voor de productie van handdesinfectiemiddelen en desinfecterende oplossingen is een krachtige mengtechnologie nodig om een consistent mengsel te verkrijgen. Ultrasone mixers en roerwerken vormen de betrouwbaarste en efficiëntste mengtechnologie voor het mengen en emulgeren van twee of meer fasen om een homogene, stabiele formulering voor handdesinfectie te verkrijgen.

Handdesinfectiemiddelen

Handdesinfectiemiddel, ook bekend als handantisepticum, handalcohol of handwrijfmiddel, is een vloeibaar middel dat op de handen wordt aangebracht om veelvoorkomende ziekteverwekkers die ziekten kunnen veroorzaken, te verwijderen of te inactiveren (het SARS-CoV-2-virus veroorzaakt bijvoorbeeld de ziekte COVID-19). Handdesinfectiemiddelen zijn doorgaans verkrijgbaar als vloeistof, schuim, gel of spray.
Handdesinfectiemiddelen kunnen met verschillende ingrediënten en samenstellingen worden geformuleerd. Zo kunnen handdesinfectiemiddelen op alcoholbasis of alcoholvrij zijn. Handdesinfectieproducten op alcoholbasis bevatten normaal gesproken tussen 60 en 95% alcohol. Als alcoholen worden ethanol (ethylalcohol), isopropanol of n-propanol het meest gebruikt. Sterk geconcentreerde alcohol (d.w.z. 60% en hoger) vernietigt eiwitten. Door eiwitten te denatureren worden veel ziekteverwekkers (ziekteveroorzakende micro-organismen) geïnactiveerd of gedood. Alcoholvrije handdesinfectiemiddelen zijn een alternatief product waarin desinfectiemiddelen, zoals benzalkoniumchloride (BAC), of antimicrobiële middelen, zoals triclosan, als werkzaam bestanddeel worden gebruikt om micro-organismen te inactiveren of te doden. Bij zowel handdesinfectiemiddelen op alcoholbasis als alcoholvrije handdesinfectiemiddelen kunnen de werkzame bestanddelen tegen ziekteverwekkers de huid uitdrogen door de natuurlijke huidbarrière te vernietigen. Daarom bevatten de meeste formuleringen voor handdesinfectie huidvoedende toevoegingen zoals verzachtende stoffen (bijv. glycerine, oliën) om de huid opnieuw te hydrateren. Andere ingrediënten, zoals verdikkingsmiddelen, geurstoffen, kleurstoffen enz., kunnen worden toegevoegd om de textuur, geur en het uiterlijk van handdesinfectieproducten aan te passen.

Ultrasoon mengen van handdesinfectiemiddelen

Ultrasone roerwerken vormen de effectiefste mengtechnologie voor de productie van handdesinfectiemiddelen (ook bekend als handantiseptica, handalcohol of handwrijfmiddelen) in de vorm van vloeistoffen, gels, sprays of lotions.
Omdat ultrasone mixers hoge afschuifkrachten opwekken, zorgen ze voor de benodigde roerwerking om de ingrediënten tot een samenhangend mengsel te mengen. Een dergelijke krachtige en betrouwbare menging is nodig om krachtige en betrouwbare desinfectiemiddelen te produceren, zoals handdesinfectiemiddelen en middelen voor oppervlaktedesinfectie.

Hoe werkt ultrasoon mengen?

Ultrasone mixers en roerwerken creëren akoestische cavitatie, die zeer intense afschuifkrachten veroorzaakt. Daarom worden ultrasone mengsystemen veel gebruikt om twee of meer vloeistoffen te emulgeren die anders niet mengbaar zijn, en om vaste deeltjes in vloeistoffen en slurries te dispergeren. Ultrasoon mengen wordt bereikt door krachtige ultrasone golven in een vloeistof of slurry te koppelen. De ultrasone golven worden via een ultrasone sonde met hoge intensiteit overgebracht naar een batchtank of een inline doorstroomcelreactor. Alleen sonicators met een sonde kunnen de intense cavitatiekrachten opwekken die nodig zijn voor de formulering van homogene mengsels die langdurig stabiel blijven. De ultrasone sonde trilt in de vloeistof met een zeer hoge frequentie (bijv. 20kHz) en creëert intense akoestische / ultrasone cavitatie in de vloeistof.
In het ultrasoon opgewekte cavitatieveld veroorzaakt het imploderen van cavitatiebellen krachtige afschuifkrachten die druppels, agglomeraten en zelfs vaste deeltjes opbreken. Ultrasone cavitatie produceert ook vloeistofstromen met hoge snelheden tot 1000km/h. De vloeistofstralen die door cavitatie ontstaan, treffen deeltjesagglomeraten, breken druppels op, verbeteren de stofoverdracht binnen vloeistoffen en slurries en dispergeren vaste stoffen door het hele medium. In het ultrasone cavitatieveld wisselt de druk snel en herhaaldelijk tussen vacuüm en maximaal 1000bar. Een roterende mixer met 4 mengbladen zou met een duizelingwekkende 300.000 RPM moeten draaien om dezelfde frequentie van afwisselende drukcycli te bereiken. Conventionele roterende mixers en rotor-statormixers creëren geen significante hoeveelheid cavitatie vanwege hun beperkte snelheid.

Formuleringen voor handdesinfectie met ultrasoon mengen

De formulering van een handdesinfectieproduct bepaalt de werkzaamheid van het desinfectiemiddel en het spectrum van ziektekiemen dat het doodt (d.w.z. antibacteriële, antischimmel- en antivirale werking, werkzaamheid tegen omhulde en naakte virussen, ingekapselde parasieten enz.)
Omdat veelvuldig gebruik van alcohol en alcoholhoudende desinfectiemiddelen op de huid (bijv. handen) de huid uitdroogt, wat tot ontsteking en irritatie kan leiden, bevatten geavanceerde handdesinfectiemiddelen huidverzorgende ingrediënten, bijv. aloë vera, glycerine, jojobaolie, rozenbottelolie enz.). Het ultrasone emulgeereffect mengt de verschillende fasen van alcohol, toevoegingen, oliën en water tot een stabiel en uniform handdesinfectieproduct.

Ultrasone bereiding van een emulsie (rood water / gele olie). Enkele seconden sonicatie veranderen de afzonderlijke water-/oliefasen in een fijne emulsie.

Veelgebruikte ingrediënten voor handdesinfectiemiddelen

v65% (of een hoger %) alcohol (om werkzaam te zijn tegen een grote verscheidenheid aan virussen en bacteriën)
• huidverzorgende ingrediënten zoals oliën, aloë vera, glycerine enz.
• water (bijv. gedestilleerd of steriel water)
• emulgator / oppervlakteactieve stof
• optioneel: verdikkingsmiddel (bijv. xanthaangom), schuimmiddelen, geurstof, sporiciden (bijv. waterstofperoxiden om bacteriesporen te elimineren)

Effectieve handdesinfectiemiddelen tegen COVID-19

Hygiëne en vooral handhygiëne vormen een belangrijke factor om de verspreiding van severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), het virus dat de ziekte COVID-19 veroorzaakt, te voorkomen. Hoewel het wordt aanbevolen de handen waar mogelijk grondig met water en zeep te wassen, zijn handdesinfectiemiddelen een betrouwbaar alternatief, vooral wanneer handen wassen met water en zeep niet mogelijk is.
De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) beveelt twee formuleringen van desinfectiemiddelen op alcoholbasis aan, waarvan uit tests is gebleken dat ze werkzaam zijn tegen het coronavirus SARS-CoV-2. Wetenschappers uit Duitsland en Zwitserland hebben de werkzaamheid van de formuleringen voor desinfectiemiddelen tegen SARS-CoV-2 getest en bevestigd.
Formulering voor desinfectiemiddel nr. 1:

• ethanol – 80% op volumebasis (vol/vol)
• glycerine (ook bekend als glycerol) – 1,45% vol/vol
• waterstofperoxide – 0,125% vol/vol

Formulering voor desinfectiemiddel nr. 2:

• isopropanol (ook bekend als 2-propanol of isopropylalcohol) – 75% vol/vol
• glycerine – 1,45% vol/vol
• waterstofperoxide – 0,125% vol/vol

Beide bovenstaande formuleringen voor handdesinfectiemiddelen inactiveren het virus voldoende na 30 seconden blootstelling, wanneer ze grondig worden aangebracht. Het mengen van bovenstaande formuleringen kan worden uitgevoerd met een ultrasoon batch- of inlinesysteem.

Sonicators met hoge prestaties

Hielscher Ultrasonics is een fabrikant met jarenlange ervaring in krachtige sonicators voor toepassingen waarbij verschillende vloeistof-/vloeistofmengsels of vloeistof-/vaste-stofmengsels worden gemengd en geroerd.
Voor de verwerking van handdesinfectiemiddelen op industriële schaal volgens de normen voor de voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie is ultrasone apparatuur met hoge prestaties nodig om grote volumes in een ultrasone batchopstelling of in een continu doorstroomsysteem te verwerken. Hielscher Ultrasonics is een betrouwbare leverancier met jarenlange ervaring in ultrasone mengapparatuur met hoge prestaties, die wereldwijd is geïntegreerd in productie-installaties in de voedingsmiddelenindustrie, farmaceutische industrie, cosmetica-industrie en industrie voor persoonlijke verzorgingsproducten.
De geavanceerde sonicators van Hielscher Ultrasonics kunnen nauwkeurig worden aangestuurd en geven de operator volledige controle over de belangrijke procesparameters, zoals amplitude, druk, temperatuur en sonicatietijd. Hierdoor kan het sonicatieproces worden geoptimaliseerd, zodat het proces het efficiëntst en economischst verloopt.
Het uitgebreide assortiment accessoires, zoals sonotrodes (sondes), boosterhoorns, doorstroomcelreactoren en andere uitbreidingen, maakt het mogelijk om het ultrasone mengsysteem specifiek te configureren voor de verwerkte ingrediënten en de beoogde productie.

Ultrasone procesbewaking

Alle digitale sonicators van Hielscher – van laboratoriumformaat tot industrieel formaat – zijn uitgerust met intelligente software waarmee het ultrasone proces eenvoudig nauwkeurig kan worden aangestuurd, bewaakt en beoordeeld. Amplitude, limiet voor energietoevoer, pulscycli en sonicatietijd kunnen vooraf worden ingesteld via de gebruiksvriendelijke software. Via het kleurenaanraakscherm is het menu eenvoudig toegankelijk en intuïtief te bedienen. Met de afstandsbediening via de browser kan de operator het ultrasone systeem op afstand bedienen en bewaken.
Alle belangrijke ultrasone procesgegevens (zoals amplitude, temperatuur, druk, netto-energie, totale energie, tijd en datum) worden automatisch opgeslagen op een geïntegreerde SD-kaart. De automatische gegevensregistratie wordt zeer gewaardeerd in de voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie, omdat de voedingsmiddelenfabrikant daarmee de verwerkingsomstandigheden van elke gesoniceerde partij kan beoordelen. Dit maakt processtandaardisatie, een constant hoge productkwaliteit en de toepassing van Good Manufacturing Practices (GMP) mogelijk.

Sonicators voor industrieel gebruik

De industriële ultrasone processoren van Hielscher Ultrasonics kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplitudes tot 200µm kunnen gemakkelijk continu worden toegepast bij 24/7-bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes verkrijgbaar. De robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maakt 24/7-bedrijf bij zware belasting en in veeleisende omgevingen mogelijk.
De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze sonicators: