Contrôle de qualité aisé des détergents et des désinfectants pour les mains grâce à la NIRS
17 avr. 2023
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Le dicton "la propreté est proche de la piété" existe depuis des siècles. Il sous-entend que le fait de garder propres nos vêtements, nos espaces de vie, nos biens et, bien sûr, notre propre corps nous élève au-dessus des autres animaux et, par extension, de nos plus bas instincts. En outre, il est bien connu que les maladies se développent dans des conditions de malpropreté et qu'il est dans notre intérêt, en tant que société, de garder les choses propres. C'est pourquoi les produits de nettoyage (par exemple, les détergents et les désinfectants) sont omniprésents dans notre vie quotidienne.
De nombreux agents de nettoyage entrent en contact avec notre peau et sont généralement éliminés par rinçage ou séchage. Ils doivent donc être testés pour des raisons de sécurité et pour s'assurer que les ingrédients clés sont présents en quantités correctes à des fins de contrôle de la qualité. Cet article de blog explique les utilisations des détergents et des désinfectants pour les mains, ainsi que la manière de contrôler la qualité de ces produits à l'aide de la spectroscopie dans le proche infrarouge (NIRS).
Que sont les détergents ?
Les mots "détergent" et "savon" sont souvent utilisés de manière interchangeable, alors qu'il s'agit de deux produits différents. Les détergents sont définis comme "l'une des nombreuses préparations organiques synthétiques solubles dans l'eau ou liquides qui sont chimiquement différentes des savons mais qui sont capables d'émulsifier les huiles, de maintenir la saleté en suspension et d'agir comme agents mouillants" [1]. Les savons diffèrent en ce sens qu'ils sont préparés à l'aide d'un alcali et d'un composant gras pour former un sel de sodium (ou de potassium) de l'acide gras.
Comme l'indique la définition, les détergents sont des agents de nettoyage qui émulsifient les huiles et les saletés. Plusieurs types de produits sont disponibles sur le marché pour différents usages : détergent liquide, poudre, et même dosettes concentrées à usage unique. Ces détergents ne sont généralement pas universels, mais peuvent être spécialisés, par exemple pour le lavage de la vaisselle ou du linge, et même sous forme de concoctions à haute efficacité pour les taches et les odeurs tenaces.
De quoi les détergents sont-ils composés ?
Les formulations de détergents peuvent être très complexes. Elles sont principalement composées de divers agents de surface (ioniques, non ioniques et amphotères), d'enzymes, de conservateurs, d'agents chélateurs, d'agents de blanchiment, ainsi que de colorants et de parfums. Tous ces ingrédients ne se retrouvent pas dans tous les détergents, mais un agent tensioactif est indispensable à l'émulsification des huiles, de la saleté et d'autres composés responsables des taches et des odeurs. Les enzymes sont également nécessaires pour décomposer les composés difficiles, comme ceux que l'on trouve dans l'urine des animaux de compagnie. La combinaison de ces différents composés permet de nettoyer les surfaces et autres matériaux.
Les détergents hypoallergéniques sont des produits spécialisés pour les personnes à la peau sensible. Il s'agit généralement de formules non parfumées qui ne contiennent pas non plus de colorants. Les ingrédients actifs restent similaires, mais les parfums et autres composés sont éliminés pour limiter le risque d'apparition d'urticaire ou d'éruptions cutanées. Les détergents hypoallergéniques doivent faire l'objet de tests approfondis avant d'être commercialisés en tant que tels. Les personnes à la peau sensible devraient envisager d'utiliser un détergent à lessive spécialement formulé, car les vêtements sont en contact étroit avec la peau pendant de nombreuses heures. La propreté du linge ne doit pas s'accompagner d'un risque d'irritation de la peau.
Qu'est-ce qu'un désinfectant pour les mains ?
Le désinfectant pour les mains, également connu sous le nom d'exfoliant pour les mains, de désinfectant pour les mains ou d'antiseptique pour les mains, est devenu un produit de base dans presque tous les foyers depuis le début de la pandémie de COVID-19 au début de l'année 2020. Le désinfectant pour les mains est un liquide (généralement un gel, une mousse ou un spray) conçu pour sécher rapidement après application, éliminant ainsi le besoin de savon, d'eau et de serviettes. Ces produits sont appliqués et frottés sur les mains pour empêcher la propagation de germes nocifs en inactivant les micro-organismes pathogènes tels que les virus et les bactéries. L'utilisation d'un désinfectant pour les mains n'élimine pas les produits chimiques nocifs et ne tue pas certains germes résistants ; il ne doit donc pas remplacer complètement le lavage des mains.
Quels sont les ingrédients contenus dans les désinfectants pour les mains ?
En fonction de l'ingrédient actif utilisé, les désinfectants pour les mains peuvent être classés en deux catégories : ceux à base d'alcool et ceux sans alcool. Les désinfectants pour les mains à base d'alcool contiennent généralement entre 60 et 95 % d'alcool comme ingrédient actif, habituellement sous forme d'éthanol (alcool éthylique), d'isopropanol (alcool isopropylique) ou de n-propanol [2]. À de telles concentrations, l'alcool dénature immédiatement les protéines, neutralisant ainsi efficacement certains types de micro-organismes. Le glycérol, d'autres hydratants pour la peau et une petite quantité d'eau constituent les ingrédients inactifs. L'Organisation mondiale de la santé recommande une composition similaire [3]. Les désinfectants pour les mains à base d'alcool sont devenus un outil important dans la lutte contre le COVID-19. La commodité et la portabilité des désinfectants pour les mains ont contribué à leur utilisation généralisée à partir de 2020.
Les désinfectants pour les mains sans alcool contiennent un ingrédient actif, le chlorure de benzalkonium, généralement à une concentration de 0,1 %. Le chlorure de benzalkonium est un agent antimicrobien dont il est prouvé qu'il protège contre les bactéries, les virus et les champignons [4]. Les désinfectants pour les mains à base d'alcool et sans alcool peuvent également contenir du peroxyde d'hydrogène (jusqu'à une concentration de 3 %), des colorants et des parfums.
Spectroscopie dans le proche infrarouge (NIRS) - l'outil idéal pour évaluer la qualité des détergents et des désinfectants pour les mains
La spectroscopie dans le proche infrarouge (NIRS) est une méthode reconnue pour le contrôle rapide et fiable de la qualité des produits de soins personnels et cosmétiques depuis plus de 30 ans. Cependant, de nombreuses entreprises n'envisagent toujours pas de mettre en œuvre la NIRS dans leurs laboratoires d'assurance et de contrôle de la qualité. Les raisons peuvent être soit une expérience limitée des possibilités d'application, soit une hésitation générale à mettre en œuvre de nouvelles méthodes.
L'utilisation de la NIRS présente plusieurs avantages par rapport aux autres technologies analytiques conventionnelles. Tout d'abord, la NIRS est capable de mesurer plusieurs paramètres en seulement 30 secondes, sans aucune préparation de l'échantillon ! L'interaction lumière-matière non invasive utilisée par la NIRS, influencée par les propriétés physiques et chimiques de l'échantillon, en fait une excellente méthode pour la détermination de ces deux types de propriétés.
Dans la suite de cet article, les solutions disponibles pour le contrôle de la qualité des détergents et des désinfectants pour les mains sont présentées et développées selon les directives de mise en œuvre de la NIRS de l'ASTM E1655: Standard Practices for Infrared Multivariate Quantitative Analysis (Pratiques standard pour l'analyse quantitative multivariée par infrarouge). Ces pratiques constituent un guide pour l'étalonnage multivarié des spectromètres infrarouges utilisés pour déterminer les caractéristiques physiques ou chimiques des matériaux. Ces pratiques sont applicables aux analyses effectuées dans la région spectrale du proche infrarouge (NIR) (environ 780 à 2500 nm) jusqu'à la région spectrale de l'infrarouge moyen (MIR) (environ 4000 to 400 cm-1).
Pour des informations plus détaillées sur la NIRS en tant que technique secondaire, veuillez lire nos précédents articles de blog.
Benefits of NIR spectroscopy: Part 1
Benefits of NIR spectroscopy: Part 2
Quels sont les paramètres et les applications généralement possibles pour l'analyse NIRS ?
En règle générale, les paramètres clés du contrôle de la qualité des détergents et des désinfectants pour les mains, tels que la teneur en alcool, les tensioactifs, le TAED (tétraacétyléthylènediamine, un activateur de blanchiment) et les enzymes, sont déterminés par des méthodes chimiques et physiques en laboratoire. Ces méthodes entraînent non seulement des coûts d'exploitation élevés, mais elles prennent également beaucoup de temps. En revanche, la spectroscopie dans le proche infrarouge (NIRS) ne nécessite ni produits chimiques ni préparation d'échantillons, ce qui permet d'économiser les coûts liés aux consommables et à la main-d'œuvre. La NIRS est également suffisamment simple pour être utilisée par des non-chimistes et fournit des résultats en moins d'une minute. En outre, plusieurs paramètres chimiques et physiques peuvent être déterminés simultanément. Les avantages combinés de cette technologie font de la NIRS la solution idéale pour de nombreuses mesures quotidiennes de QA/QC ou pour des analyses ad hoc en ligne.
Dans les sections suivantes, les paramètres clés pour le contrôle de la qualité des détergents liquides pour le linge et des produits de désinfection des mains contenant de l'alcool sont déterminés avec l'analyseur de liquides Metrohm NIRS DS2500 (Figure 1). Les spectres Vis-NIR obtenus ont été utilisés pour créer des modèles de prédiction de la teneur en surfactants et en éthanol, respectivement. La qualité des modèles de prédiction a été évaluée à l'aide d'un diagramme de corrélation qui affiche la corrélation entre la prédiction Vis-NIR et les valeurs de la méthode primaire. Les figures de mérite respectives (FOM) indiquent la précision attendue d'une prédiction au cours d'une analyse de routine.
Détermination de la teneur en tensioactifs d'un détergent liquide pour le linge à l'aide de la NIRS
Les détergents pour le linge contiennent des assouplisseurs, des agents de blanchiment, des surfactants et des enzymes. L'agent tensioactif est le facteur le plus important pour l'effet nettoyant, car il brise l'interface entre les composés polaires et non polaires. Cela permet au détergent d'être efficace contre les huiles et autres graisses, ainsi que contre les taches dues à la saleté ou aux boissons.
La quantification de la teneur en agents de surface dans les détergents liquides pour le linge est le plus souvent réalisée par titrage potentiométrique en deux phases. Les inconvénients de cette méthode sont les étapes manuelles de préparation de l'échantillon (par exemple, la dilution et l'ajustement du pH) et la détermination elle-même qui prend beaucoup de temps. En revanche, la spectroscopie Vis-NIR fournit des résultats de haute qualité en moins d'une minute et ne nécessite aucune préparation d'échantillon ni aucun produit chimique. Les spectres d'un assortiment d'échantillons de détergents à lessive sont présentés à la figure 2, tandis que le diagramme de corrélation et les figures de mérite respectives pour la prédiction de la teneur en agents tensioactifs sont présentés à la figure 3.
| Chiffres clés | Valeur |
|---|---|
| R2 | 0.97 |
| Erreur standard d'étalonnage | 2.20 mmol/100 g |
| Erreur standard de la validation croisée | 2.38 mmol/100 g |
Détermination par NIRS de la teneur en éthanol d'un désinfectant pour les mains à base d'alcool
En 2020, la demande de désinfectant pour les mains a explosé en raison de la propagation du COVID-19. De nombreuses entreprises sont passées à la vitesse supérieure, rationalisant leurs opérations pour produire du désinfectant pour les mains en grandes quantités. Comme dans tout processus de fabrication d'un produit, une formulation précise permet d'obtenir une bonne qualité et de réduire les déchets. Les réactifs utilisés dans ces solutions comprennent de l'eau, de l'alcool (généralement de l'éthanol ou de l'isopropanol), de petites quantités d'émollient (adoucissant pour la peau, par exemple du glycérol) et un agent oxydant (par exemple du peroxyde d'hydrogène) pour minimiser la contamination microbienne. La teneur en alcool des désinfectants pour les mains doit être supérieure à 60 % (v/v) pour être un antiseptique efficace et doit donc être mesurée à des fins de contrôle de la qualité.
L'analyse NIRS des désinfectants est un processus facile - il suffit d'ajouter une petite aliquote d'échantillon dans un flacon jetable (figure 4), de commencer l'analyse et les spectres sont acquis en quelques secondes (figure 5).
Le diagramme de corrélation et les figures de mérite respectives pour la prédiction de la teneur en éthanol par spectroscopie NIR sont présentés dans la figure 6.
| Chiffres clés | Value |
|---|---|
| R2 | 0.9977 |
| Erreur standard d'étalonnage | 0.41 v/v% |
| Erreur standard de la validation croisée | 0.56 v/v% |
Sommaire
Les détergents sont utilisés dans de nombreuses situations pour nettoyer nos ustensiles de cuisine, enlever les taches tenaces sur les vêtements et/ou éliminer les odeurs. Le contrôle de la qualité de ces produits est nécessaire pour garantir leur sécurité et leur efficacité pour les consommateurs.
Le désinfectant pour les mains en spray, en gel ou en mousse est un excellent moyen de rester hygiénique lorsque l'eau et le savon ne sont pas une option facile. Toutefois, le pouvoir de désinfection dépend de la concentration des ingrédients actifs (qu'il s'agisse de formulations contenant de l'alcool ou sans alcool avec du chlorure de benzalkonium).
Les exemples d'application présentés dans cet article démontrent que la spectroscopie dans le proche infrarouge est parfaitement adaptée à l'analyse de multiples composants dans les détergents et les désinfectants pour les mains. Les résultats sont fournis en moins d'une minute, sans qu'il soit nécessaire de préparer l'échantillon. Les réactifs chimiques ne sont pas nécessaires pour l'analyse NIRS, ce qui signifie qu'il y a moins de déchets et donc moins de coûts par analyse.
Références
[1] Definition of DETERGENT. https://www.merriam-webster.com/dictionary/detergent (accessed 2023-03-14).
[2] Saha, T.; Khadka, P.; Das, S. C. Alcohol-Based Hand Sanitizer – Composition, Proper Use and Precautions. Germs 2021, 11 (3), 408–417. DOI:10.18683/germs.2021.1278
[3] World Health Organization. Guide to Local Production: WHO-Recommended Handrub Formulations, 2010. https://www.who.int/publications/i/item/WHO-IER-PSP-2010.5
[4] Kovač, B.; Piletić, K.; Kovačević Ganić, N.; et al. The Effectiveness of Benzalkonium Chloride as an Active Compound on Selected Foodborne Pathogens Biofilm. Hygiene 2022, 2 (4), 226–235. DOI:10.3390/hygiene2040020
Informations à retenir
On-demand webinar: Faster & Easier: Quality Control of Personal Care Products by Near-Infrared Spectroscopy
Augmentez l'efficacité du laboratoire de contrôle de la qualité : Comment la NIRS permet de réduire les coûts jusqu'à 90
La sous-estimation des processus de contrôle de qualité est l'un des principaux facteurs à l'origine des défaillances internes et externes des produits, qui entraînent une perte de chiffre d'affaires de l'ordre de 10 à 30 %. En conséquence, de nombreuses normes différentes sont mises en place pour aider les fabricants dans ce domaine. Cependant, le temps nécessaire pour obtenir des résultats et les coûts associés aux produits chimiques peuvent être excessifs, ce qui a conduit de nombreuses entreprises à mettre en œuvre la spectroscopie dans le proche infrarouge dans leur processus de contrôle de la qualité. Le livre blanc suivant illustre le potentiel de la spectroscopie proche infrarouge et permet de réaliser des économies pouvant aller jusqu'à 90 %.
