Produkcja środków do dezynfekcji rąk za pomocą przemysłowych mieszalników ultradźwiękowych

Produkcja środków do dezynfekcji rąk i roztworów dezynfekujących wymaga wydajnej technologii mieszania, która pozwala uzyskać jednorodną mieszaninę. Mieszalniki i mieszadła ultradźwiękowe stanowią najbardziej niezawodną i wydajną technologię mieszania i emulgowania dwóch lub większej liczby faz w celu uzyskania jednorodnego, stabilnego preparatu do dezynfekcji rąk.

Środki do dezynfekcji rąk

Środek do dezynfekcji rąk, określany również jako środek antyseptyczny do rąk lub preparat do wcierania w dłonie, jest płynnym środkiem nakładanym na ręce w celu usunięcia lub inaktywacji powszechnie występujących patogenów, które mogą wywoływać choroby (np. wirus SARS-CoV-2 wywołuje chorobę COVID-19). Środki do dezynfekcji rąk są zazwyczaj dostępne w postaci płynu, pianki, żelu lub sprayu.
Środki do dezynfekcji rąk można opracowywać z wykorzystaniem różnych składników i składów. Na przykład środki do dezynfekcji rąk mogą być na bazie alkoholu lub bezalkoholowe. Preparaty do dezynfekcji rąk na bazie alkoholu zawierają zwykle od 60 do 95% alkoholu. Spośród alkoholi najczęściej stosuje się etanol (alkohol etylowy), izopropanol lub n-propanol. Alkohol o wysokim stężeniu (tj. 60% i wyższym) niszczy białka. Denaturacja białek powoduje inaktywację lub zabicie wielu patogenów (mikroorganizmów chorobotwórczych). Bezalkoholowe środki do dezynfekcji rąk są alternatywnymi preparatami, w których jako składniki czynne służące do inaktywacji lub zabijania mikroorganizmów stosuje się środki dezynfekujące, takie jak chlorek benzalkoniowy (BAC), lub substancje przeciwdrobnoustrojowe, takie jak triklosan. Zarówno w środkach do dezynfekcji rąk na bazie alkoholu, jak i w preparatach bezalkoholowych składniki czynne zwalczające patogeny mogą wysuszać skórę poprzez niszczenie jej naturalnej bariery. Dlatego większość preparatów do dezynfekcji rąk zawiera dodatki pielęgnujące skórę, takie jak emolienty (np. gliceryna, oleje), które przywracają jej nawilżenie. Można dodawać inne składniki, takie jak substancje zagęszczające, substancje zapachowe, barwniki itp., aby zmodyfikować konsystencję, zapach i wygląd preparatów do dezynfekcji rąk.

Ultradźwiękowe mieszanie składników środków do dezynfekcji rąk

Mieszadła ultradźwiękowe stanowią najskuteczniejszą technologię mieszania do produkcji środków do dezynfekcji rąk (określanych również jako środki antyseptyczne do rąk lub preparaty do wcierania w dłonie) w postaci płynów, żeli, sprayów lub emulsji do skóry.
Ponieważ mieszalniki ultradźwiękowe wytwarzają duże siły ścinające, zapewniają mieszanie niezbędne do połączenia składników w spójną mieszaninę. Tak intensywne i niezawodne mieszanie jest konieczne do produkcji silnie działających i niezawodnych środków dezynfekujących, takich jak środki do dezynfekcji rąk oraz środki do dezynfekcji powierzchni.

Jak działa mieszanie ultradźwiękowe?

Mieszalniki i mieszadła ultradźwiękowe wytwarzają kawitację akustyczną, która powoduje powstawanie bardzo intensywnych sił ścinających. Dlatego ultradźwiękowe systemy mieszania są szeroko stosowane do emulgowania dwóch lub większej liczby cieczy, które w innych warunkach są niemieszalne, oraz do dyspergowania cząstek stałych w cieczach i zawiesinach. Ultradźwiękowe mieszanie i łączenie składników odbywa się poprzez sprzężenie fal ultradźwiękowych o dużej mocy z cieczą lub zawiesiną. Fale ultradźwiękowe są przekazywane przez sondę ultradźwiękową o wysokiej intensywności do zbiornika do przetwarzania okresowego lub do reaktora z komorą przepływową pracującego w linii procesowej. Tylko sonikatory sondowe mogą wytwarzać intensywne siły kawitacyjne, które są niezbędne do przygotowania jednorodnych mieszanin zachowujących stabilność przez długi czas. Sonda ultradźwiękowa drga w cieczy z bardzo wysoką częstotliwością (np. 20kHz) i wytwarza w niej intensywną kawitację akustyczną / ultradźwiękową.
W polu kawitacyjnym wytwarzanym przez ultradźwięki zapadanie się pęcherzyków kawitacyjnych powoduje powstawanie silnych sił ścinających, które rozbijają krople, aglomeraty, a nawet cząstki stałe. Kawitacja ultradźwiękowa wytwarza również strumienie cieczy o dużej prędkości, sięgającej 1000km/h. Kawitacyjne strugi cieczy uderzają w aglomeraty cząstek, rozbijają krople, poprawiają transport materii w cieczach i zawiesinach oraz dyspergują substancje stałe w całym ośrodku. W polu kawitacji ultradźwiękowej ciśnienie szybko i wielokrotnie zmienia się między próżnią a wartościami sięgającymi 1000bar. Mieszalnik obrotowy z 4 łopatkami musiałby pracować z zawrotną prędkością 300 000 RPM, aby osiągnąć tę samą częstotliwość naprzemiennych cykli ciśnienia. Konwencjonalne mieszalniki obrotowe i mieszalniki rotor–stator nie wytwarzają znaczącej kawitacji ze względu na ograniczoną prędkość.

Opracowywanie preparatów do dezynfekcji rąk z wykorzystaniem mieszania ultradźwiękowego

Skład preparatu do dezynfekcji rąk określa jego skuteczność i spektrum działania bójczego wobec drobnoustrojów (tj. działanie przeciwbakteryjne, przeciwgrzybicze, przeciwwirusowe, skuteczność wobec wirusów osłonkowych i bezosłonkowych, pasożytów w postaci cyst itp.)
Ponieważ częste stosowanie alkoholu i środków dezynfekujących zawierających alkohol na skórę (np. dłoni) powoduje jej odwodnienie, co może prowadzić do stanów zapalnych i podrażnień, zaawansowane preparaty do dezynfekcji rąk zawierają składniki pielęgnujące skórę, np. aloes, glicerynę, olej jojoba, olej z owoców dzikiej róży itp. Efekt emulgowania ultradźwiękowego łączy różne fazy alkoholu, dodatków, olejów i wody w stabilny i jednorodny preparat do dezynfekcji rąk.

Ultradźwiękowe przygotowanie emulsji (czerwona woda / żółty olej). Kilka sekund sonikacji przekształca oddzielne fazy wody i oleju w drobną emulsję.

Typowe składniki środków do dezynfekcji rąk

v65% (lub wyższa zawartość w %) alkoholu (aby zapewnić skuteczność wobec szerokiego zakresu wirusów i bakterii)
• składniki pielęgnujące skórę, takie jak oleje, aloes, gliceryna itp.
• woda (np. woda destylowana lub jałowa)
• emulgator / środek powierzchniowo czynny
• opcjonalnie zagęstnik (np. guma ksantanowa), środki pianotwórcze, substancja zapachowa, środki sporobójcze (np. nadtlenki wodoru do eliminacji przetrwalników bakterii)

Środki do dezynfekcji rąk skuteczne przeciwko COVID-19

Higiena, a zwłaszcza higiena rąk, jest ważnym czynnikiem zapobiegającym rozprzestrzenianiu się koronawirusa zespołu ciężkiej ostrej niewydolności oddechowej 2 (SARS-CoV-2), wirusa wywołującego chorobę COVID-19. Chociaż dokładne mycie rąk wodą i mydłem jest zalecane zawsze, gdy jest to możliwe, środki do dezynfekcji rąk stanowią niezawodną alternatywę, szczególnie gdy nie ma możliwości umycia rąk wodą i mydłem.
Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) zaleca dwa składy środków dezynfekujących na bazie alkoholu, których skuteczność wobec koronawirusa SARS-CoV-2 została potwierdzona badaniami. Naukowcy z Niemiec i Szwajcarii zbadali i potwierdzili skuteczność tych preparatów dezynfekujących wobec SARS-CoV-2.
Skład środka dezynfekującego nr 1:

• etanol – 80% objętościowo (vol/vol)
• gliceryna (znana również jako glicerol) – 1,45% vol/vol
• nadtlenek wodoru – 0,125% vol/vol

Skład środka dezynfekującego nr 2:

• izopropanol (znany również jako 2-propanol lub alkohol izopropylowy) – 75% vol/vol
• gliceryna – 1,45% vol/vol
• nadtlenek wodoru – 0,125% vol/vol

Oba powyższe preparaty do dezynfekcji rąk w wystarczającym stopniu inaktywują wirusa po 30 sekundach ekspozycji, jeśli zostaną dokładnie naniesione. Mieszanie powyższych preparatów można przeprowadzić za pomocą ultradźwiękowego systemu pracującego okresowo lub w linii procesowej.

Sonikatory o wysokiej wydajności

Hielscher Ultrasonics jest producentem sonikatorów o dużej mocy z wieloletnim doświadczeniem w zastosowaniach obejmujących mieszanie, łączenie składników i mieszanie mechaniczne różnych mieszanin ciecz/ciecz lub ciecz/ciało stałe.
Przetwarzanie środków do dezynfekcji rąk na skalę przemysłową zgodnie ze standardami przemysłu spożywczego i farmaceutycznego wymaga urządzeń ultradźwiękowych o wysokiej wydajności, umożliwiających przetwarzanie dużych objętości w ultradźwiękowym układzie pracującym okresowo lub w systemie o ciągłym przepływie. Hielscher Ultrasonics jest zaufanym dostawcą urządzeń do mieszania ultradźwiękowego o wysokiej wydajności, dysponującym wieloletnim doświadczeniem. Urządzenia te są integrowane w zakładach produkcyjnych na całym świecie w branży spożywczej, farmaceutycznej, kosmetycznej i produktów do pielęgnacji ciała.
Zaawansowane sonikatory Hielscher Ultrasonics można precyzyjnie sterować, co zapewnia operatorowi pełną kontrolę nad ważnymi parametrami procesu, takimi jak amplituda, ciśnienie, temperatura i czas sonikacji. Pozwala to zoptymalizować proces sonikacji, zapewniając jego najwyższą wydajność i opłacalność.
Szeroki wybór akcesoriów, takich jak sonotrody (sondy), wzmacniacze amplitudy, reaktory z komorą przepływową i inne elementy dodatkowe, umożliwia skonfigurowanie systemu mieszania ultradźwiękowego specjalnie pod kątem przetwarzanych składników i docelowego wyniku procesu.

Monitorowanie procesu ultradźwiękowego

Wszystkie cyfrowe sonikatory Hielscher – od laboratoryjnych po przemysłowe – są wyposażone w inteligentne oprogramowanie, które ułatwia precyzyjne sterowanie, monitorowanie i analizowanie procesu ultradźwiękowego. Amplitudę, limit dostarczanej energii, cykle impulsów i czas sonikacji można ustawić z wyprzedzeniem za pomocą oprogramowania przyjaznego dla użytkownika. Kolorowy ekran dotykowy zapewnia łatwy dostęp do menu i intuicyjną obsługę. Zdalne sterowanie przez przeglądarkę umożliwia operatorowi zdalną obsługę i monitorowanie systemu ultradźwiękowego.
Wszystkie ważne dane procesu ultradźwiękowego (takie jak amplituda, temperatura, ciśnienie, energia netto, energia całkowita, godzina i data) są automatycznie zapisywane na wbudowanej karcie SD. Automatyczne rejestrowanie danych jest wysoko cenione w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym, ponieważ umożliwia producentowi żywności analizowanie warunków przetwarzania każdej partii poddanej sonikacji. Pozwala to na standaryzację procesu, uzyskiwanie produktów o stale wysokiej jakości oraz wdrażanie Dobrej Praktyki Wytwarzania (GMP).

Sonikatory klasy przemysłowej

Przemysłowe procesory ultradźwiękowe Hielscher Ultrasonics mogą zapewniać bardzo wysokie amplitudy. Amplitudy do 200µm można bez trudu utrzymywać w pracy ciągłej 24/7. Do uzyskiwania jeszcze wyższych amplitud dostępne są sonotrody ultradźwiękowe wykonywane na zamówienie. Wytrzymałość urządzeń ultradźwiękowych Hielscher umożliwia pracę 24/7 przy dużym obciążeniu i w wymagających warunkach.
Poniższa tabela przedstawia orientacyjne możliwości przetwarzania naszych sonikatorów: