Sản xuất chế phẩm sát khuẩn tay bằng máy trộn siêu âm công nghiệp

Để sản xuất chế phẩm sát khuẩn tay và dung dịch khử trùng, cần có công nghệ trộn mạnh mẽ nhằm tạo ra hỗn hợp đồng nhất. Máy trộn và máy khuấy siêu âm là công nghệ trộn đáng tin cậy nhất và hiệu quả nhất để phối trộn và nhũ hóa hai hoặc nhiều pha nhằm tạo ra công thức chế phẩm sát khuẩn tay đồng nhất, ổn định.

Chế phẩm sát khuẩn tay

Chế phẩm sát khuẩn tay, còn được gọi bằng các thuật ngữ khác như chất sát trùng tay, chế phẩm chà sát tay hoặc chất chà sát tay, là chế phẩm dạng lỏng được thoa lên tay để loại bỏ hoặc bất hoạt các tác nhân gây bệnh thường gặp, có thể gây ra bệnh (ví dụ: vi rút SARS-CoV-2 gây ra bệnh COVID-19). Chế phẩm sát khuẩn tay thường có dạng lỏng, bọt, gel hoặc dạng xịt.
Chế phẩm sát khuẩn tay có thể được bào chế với các thành phần và tỷ lệ phối hợp khác nhau. Chẳng hạn, chế phẩm sát khuẩn tay có thể chứa cồn hoặc không chứa cồn. Các sản phẩm sát khuẩn tay chứa cồn thường có hàm lượng cồn từ 60 đến 95%. Trong số các loại cồn, ethanol (cồn ethylic), isopropanol hoặc n-propanol được sử dụng phổ biến nhất. Cồn nồng độ cao (tức là từ 60% trở lên) phá hủy protein. Thông qua sự biến tính protein, nhiều tác nhân gây bệnh (vi sinh vật gây bệnh) bị bất hoạt hoặc tiêu diệt. Chế phẩm sát khuẩn tay không chứa cồn là một sản phẩm thay thế, trong đó các chất khử trùng, chẳng hạn như benzalkonium chloride (BAC), hoặc các chất kháng vi sinh vật, chẳng hạn như triclosan, được sử dụng làm hoạt chất để bất hoạt hoặc tiêu diệt vi sinh vật. Trong cả chế phẩm sát khuẩn tay chứa cồn và không chứa cồn, các hoạt chất chống tác nhân gây bệnh có thể làm khô da do phá hủy hàng rào bảo vệ tự nhiên của da. Vì vậy, hầu hết các công thức chế phẩm sát khuẩn tay đều chứa các chất phụ gia dưỡng da như chất làm mềm da (ví dụ: glycerin, các loại dầu) để cấp ẩm trở lại cho da. Các thành phần khác như chất làm đặc, hương liệu, chất tạo màu, v.v. có thể được bổ sung để điều chỉnh kết cấu, mùi và hình thức của sản phẩm sát khuẩn tay.

Trộn và phối trộn chế phẩm sát khuẩn tay bằng siêu âm

Máy khuấy siêu âm là công nghệ trộn hiệu quả nhất để sản xuất chế phẩm sát khuẩn tay (còn được gọi là chất sát trùng tay, chế phẩm chà sát tay hoặc chất chà sát tay) ở dạng lỏng, gel, dạng xịt hoặc sữa dưỡng.
Do máy trộn siêu âm tạo ra lực cắt lớn, chúng cung cấp tác động khuấy cần thiết để phối trộn các thành phần thành một hỗn hợp liên kết đồng nhất. Quá trình trộn mạnh mẽ và đáng tin cậy như vậy là cần thiết để sản xuất các chất khử trùng có hiệu lực mạnh và đáng tin cậy như chế phẩm sát khuẩn tay cũng như các chất khử trùng bề mặt.

Quá trình trộn bằng siêu âm hoạt động như thế nào?

Máy trộn và máy khuấy siêu âm tạo ra hiện tượng xâm thực âm học, sinh ra lực cắt cực mạnh. Vì vậy, các hệ thống trộn siêu âm được sử dụng rộng rãi để nhũ hóa hai hoặc nhiều chất lỏng vốn không hòa trộn với nhau và để phân tán các hạt rắn trong chất lỏng và huyền phù. Quá trình trộn và phối trộn bằng siêu âm được thực hiện bằng cách truyền năng lượng của sóng siêu âm công suất cao vào chất lỏng hoặc huyền phù. Sóng siêu âm được truyền qua đầu dò siêu âm cường độ cao vào bồn xử lý theo mẻ hoặc buồng phản ứng dòng chảy lắp trên đường ống. Chỉ các thiết bị siêu âm dạng đầu dò mới có thể tạo ra lực xâm thực mạnh cần thiết để tạo thành các hỗn hợp đồng nhất và ổn định lâu dài. Đầu dò siêu âm dao động trong chất lỏng ở tần số rất cao (ví dụ: 20kHz) và tạo ra hiện tượng xâm thực âm học / siêu âm mạnh trong chất lỏng.
Trong trường xâm thực được tạo ra bằng siêu âm, sự sụp đổ của các bọt xâm thực tạo ra lực cắt mạnh, phá vỡ các giọt, khối kết tụ và thậm chí cả các hạt rắn. Ngoài ra, hiện tượng xâm thực siêu âm tạo ra các dòng chất lỏng tốc độ cao lên đến 1000km/h. Các tia chất lỏng do xâm thực tạo ra va đập vào các khối hạt kết tụ, phá vỡ các giọt, cải thiện quá trình truyền khối trong chất lỏng và huyền phù, đồng thời phân tán chất rắn khắp môi trường. Trong trường xâm thực siêu âm, áp suất luân phiên nhanh chóng và liên tục giữa chân không và mức lên đến 1000bar. Một máy trộn quay có 4 cánh trộn sẽ cần hoạt động ở tốc độ đáng kinh ngạc là 300.000 RPM để đạt được cùng tần số chu kỳ áp suất luân phiên. Các máy trộn quay và máy trộn rôto–stato thông thường không tạo ra mức xâm thực đáng kể do giới hạn về tốc độ.

Công thức sản phẩm sát khuẩn tay bằng phương pháp phối trộn siêu âm

Công thức của sản phẩm sát khuẩn tay quyết định hiệu quả và phổ diệt vi sinh vật của sản phẩm (tức là khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng vi-rút, hiệu quả đối với vi-rút có vỏ bọc và không có vỏ bọc, ký sinh trùng dạng bào nang, v.v.)
Do việc thường xuyên sử dụng cồn và các sản phẩm sát khuẩn chứa cồn trên da (ví dụ: da tay) làm da mất nước, có thể dẫn đến viêm và kích ứng, các sản phẩm sát khuẩn tay có công thức tiên tiến chứa các thành phần chăm sóc da, ví dụ: lô hội, glycerin, dầu jojoba, dầu tầm xuân, v.v.). Hiệu ứng nhũ hóa bằng siêu âm phối trộn các pha khác nhau gồm cồn, phụ gia, dầu và nước thành một sản phẩm sát khuẩn tay ổn định và đồng nhất.

Điều chế nhũ tương bằng siêu âm (nước màu đỏ / dầu màu vàng). Chỉ vài giây xử lý siêu âm biến các pha nước/dầu riêng biệt thành nhũ tương mịn.

Các thành phần thường dùng trong sản phẩm sát khuẩn tay

cồn v65% (hoặc tỷ lệ % cao hơn) (để có hiệu quả đối với nhiều loại vi-rút và vi khuẩn)
• các thành phần chăm sóc da như dầu, lô hội, glycerin, v.v.
• nước (ví dụ: nước cất hoặc nước vô trùng)
• chất nhũ hóa / chất hoạt động bề mặt
• tùy chọn, chất làm đặc (ví dụ: gôm xanthan), chất tạo bọt, hương liệu, chất diệt bào tử (ví dụ: hydro peroxit để loại bỏ bào tử vi khuẩn)

Sản phẩm sát khuẩn tay hiệu quả chống lại COVID-19

Vệ sinh, đặc biệt là vệ sinh tay, là yếu tố quan trọng để ngăn chặn sự lây lan của vi-rút corona gây hội chứng hô hấp cấp tính nặng 2 (SARS-CoV-2), vi-rút gây ra bệnh COVID-19. Mặc dù nên rửa tay kỹ bằng nước và xà phòng bất cứ khi nào có thể, sản phẩm sát khuẩn tay là một giải pháp thay thế đáng tin cậy, đặc biệt khi không có điều kiện rửa tay bằng nước và xà phòng.
Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) khuyến nghị hai công thức sản phẩm sát khuẩn chứa cồn đã được thử nghiệm cho thấy có hiệu quả đối với vi-rút corona SARS-CoV-2. Các nhà khoa học từ Đức và Thụy Sĩ đã thử nghiệm và xác nhận hiệu quả của các công thức sản phẩm sát khuẩn này đối với SARS-CoV-2.
Công thức sản phẩm sát khuẩn số 1:

• etanol – 80% theo thể tích (vol/vol)
• glycerin (còn được gọi là glycerol) – 1,45% vol/vol
• hydro peroxit – 0,125% vol/vol

Công thức sản phẩm sát khuẩn số 2:

• isopropanol (còn được gọi là 2-propanol hoặc cồn isopropyl) – 75% vol/vol
• glycerine – 1,45% vol/vol
• hydrogen peroxide – 0,125% vol/vol

Cả hai công thức dung dịch sát khuẩn tay nêu trên đều bất hoạt vi-rút ở mức đủ hiệu quả sau 30 giây tiếp xúc khi được thoa kỹ. Việc phối trộn các công thức trên có thể được thực hiện bằng hệ thống siêu âm theo mẻ hoặc hệ thống siêu âm trên đường ống.

Thiết bị siêu âm hiệu suất cao

Hielscher Ultrasonics là nhà sản xuất có nhiều năm kinh nghiệm về thiết bị siêu âm công suất cao dành cho các ứng dụng trộn, phối trộn và khuấy các hỗn hợp lỏng/lỏng hoặc lỏng/rắn khác nhau.
Để xử lý dung dịch sát khuẩn tay đạt tiêu chuẩn thực phẩm/dược phẩm ở quy mô công nghiệp, cần có thiết bị siêu âm hiệu suất cao để xử lý thể tích lớn trong hệ thống siêu âm theo mẻ hoặc hệ thống dòng chảy liên tục. Hielscher Ultrasonics là nhà cung cấp đáng tin cậy, có nhiều năm kinh nghiệm về thiết bị trộn siêu âm hiệu suất cao, được tích hợp tại các nhà máy sản xuất trên toàn thế giới trong ngành thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm và chăm sóc cá nhân.
Các thiết bị siêu âm tiên tiến của Hielscher Ultrasonics có thể được điều khiển chính xác và cho phép người vận hành kiểm soát hoàn toàn các thông số quy trình quan trọng như biên độ, áp suất, nhiệt độ và thời gian xử lý siêu âm. Điều này cho phép tối ưu hóa quá trình xử lý siêu âm, giúp quy trình đạt hiệu quả và tính kinh tế cao nhất.
Danh mục phụ kiện phong phú như đầu phát siêu âm (đầu dò), bộ khuếch đại biên độ, buồng phản ứng dòng chảy và các phụ kiện bổ sung khác cho phép cấu hình hệ thống trộn siêu âm phù hợp riêng với các thành phần được xử lý và đầu ra mục tiêu.

Giám sát quy trình siêu âm

Tất cả thiết bị siêu âm kỹ thuật số của Hielscher – từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp – đều được trang bị phần mềm thông minh, giúp dễ dàng điều khiển, giám sát và xem xét lại quy trình siêu âm một cách chính xác. Biên độ, giới hạn năng lượng đầu vào, chu kỳ xung và thời gian xử lý siêu âm có thể được cài đặt trước thông qua phần mềm thân thiện với người dùng. Có thể dễ dàng truy cập menu qua màn hình cảm ứng màu và thao tác trực quan. Chức năng điều khiển từ xa qua trình duyệt cho phép người vận hành vận hành và giám sát hệ thống siêu âm từ xa.
Tất cả dữ liệu quan trọng của quy trình siêu âm (như biên độ, nhiệt độ, áp suất, năng lượng thuần, tổng năng lượng, thời gian và ngày tháng) đều được tự động lưu trên thẻ SD tích hợp. Chức năng tự động ghi nhật ký dữ liệu được đánh giá cao trong ngành thực phẩm và dược phẩm vì cho phép nhà sản xuất thực phẩm xem xét lại điều kiện xử lý của bất kỳ lô nào đã được xử lý siêu âm. Điều này cho phép chuẩn hóa quy trình, duy trì chất lượng đầu ra cao một cách liên tục và triển khai Thực hành sản xuất tốt (GMP).

Thiết bị siêu âm cấp công nghiệp

Các thiết bị xử lý siêu âm công nghiệp của Hielscher Ultrasonics có thể tạo ra biên độ rất cao. Có thể dễ dàng duy trì liên tục biên độ lên đến 200µm khi vận hành 24/7. Đối với biên độ cao hơn nữa, có các đầu phát siêu âm được chế tạo theo yêu cầu. Độ bền của thiết bị siêu âm Hielscher cho phép vận hành 24/7 ở chế độ tải nặng và trong môi trường khắc nghiệt.
Bảng dưới đây cho biết năng lực xử lý gần đúng của các thiết bị siêu âm của chúng tôi: