Mudahnya quality control detergen dan hand sanitizers menggunakan NIRS
17 Apr 2023
Article
Share via email
Pepatah "kebersihan sebagian dari iman" telah ada selama berabad-abad. Implikasinya adalah bahwa tindakan menjaga pakaian, ruang tamu, barang-barang, dan tentu saja tubuh kita sendiri bersih mengangkat derajat kita di atas hewan. Selain itu, sudah diketahui bahwa penyakit berkembang dalam kondisi yang tidak bersih, dan hal tersebut merupakan kepentingan terbaik kita sebagai masyarakat untuk menjaga kebersihan. Oleh karena itu, agen pembersih (deterjen dan sanitizers) wajib selalu ada dalam kehidupan sehari-hari.
Banyak agen pembersih bersentuhan dengan kulit kita dan umumnya dibuang dengan cara membilas atau mengeringkannya. Oleh karena itu, mereka harus diuji untuk alasan keamanan dan untuk memastikan bahan-bahan utama hadir dalam jumlah yang benar untuk tujuan quality control. Artikel blog ini menjelaskan penggunaan deterjen dan hand sanitizers serta cara melakukan kontrol kualitas produk ini dengan Near Infra--red Spectroscopy (NIRS).
Apa itu detergen?
Seringkali, kata-kata deterjen dan sabun diartikan sama meskipun ini adalah dua produk yang berbeda. Deterjen didefinisikan sebagai "salah satu dari banyak preparat organik sintetis yang larut dalam air atau cair yang secara kimiawi berbeda dari sabun tetapi mampu mengemulsi minyak, menahan kotoran dalam suspensi, dan bertindak sebagai wetting agents» [1]. Sabun berbeda karena dibuat menggunakan alkali dan komponen lemak untuk membentuk garam natrium (atau kalium) dari asam lemak.
Deterjen sebagai agen pembersih yang mengemulsi minyak dan kotoran. Beberapa jenis produk tersedia di pasaran untuk berbagai keperluan: deterjen cair, dan bubuk. Deterjen ini umumnya tidak serba guna, tetapi dapat dikhususkan misalnya, untuk mencuci piring, mencuci pakaian, dan bahkan ramuan efisiensi tinggi untuk noda dan bau yang keras.
Terbuat dari apakah deterjen?
Formulasi deterjen agak rumit. Deterjen utamanya terdiri dari berbagai surfaktan (ionik, non-ionik, dan amfoter), enzim, pengawet, chelating agent, bleaching agent, serta pewarna dan wewangian. Tidak semua bahan ini ditemukan di setiap deterjen, tetapi surfaktan adalah persyaratan utama untuk emulsifikasi minyak, kotoran, dan senyawa penyebab noda dan bau lainnya. Enzim juga diperlukan untuk memecah senyawa yang sulit, seperti yang ditemukan dalam urin hewan peliharaan. Kombinasi senyawa yang berbeda ini menghasilkan permukaan yang bersih dan bahan lainnya.
Deterjen hypoallergenic adalah produk khusus untuk orang dengan kulit sensitif. Ini biasanya formulasi tanpa wewangian (bebas pewangi) yang juga tidak mengandung pewarna. Bahan aktifnya tetap sama, tetapi parfum dan senyawa lainnya dihilangkan untuk membatasi risiko memproduksi gatal-gatal atau ruam. Deterjen hypoallergenic harus diuji secara menyeluruh sebelum dipasarkan seperti itu. Mereka yang memiliki kulit sensitif harus mempertimbangkan untuk menggunakan deterjen cucian yang diformulasikan khusus karena pakaian berada dalam kontak dekat dengan kulit selama berjam-jam pada suatu waktu. Cucian bersih tidak perlu disertai dengan risiko iritasi kulit.
Apa itu hand sanitizer?
Hand sanitizer, juga dikenal sebagai handrub, hand disinfectant, atau hand antiseptik, telah menjadi makanan pokok di hampir setiap rumah tangga sejak pandemi COVID-19 dimulai pada awal 2020. Pembersih tangan adalah cairan (biasanya gel, busa, atau semprotan) yang dirancang untuk mengering dengan cepat setelah aplikasi, sehingga menghilangkan kebutuhan akan sabun, air, dan handuk. Produk-produk ini diterapkan dan digosokkan pada tangan untuk mencegah penyebaran kuman berbahaya dengan menonaktifkan mikroorganisme patogen seperti virus dan bakteri. Menggunakan hand sanitizer tidak akan menghilangkan bahan kimia berbahaya atau membunuh kuman resisten tertentu, sehingga tidak boleh digunakan sebagai pengganti lengkap untuk mencuci tangan.
Bahan apa yang terdapat pada hand sanitizer?
Tergantung pada bahan aktif yang digunakan, hand sanitizer bisa diklasifikasikan sebagai salah satu dari dua jenis: berbasis alkohol atau tanpa alkohol. Hand sanitizers berbasis alkohol biasanya mengandung 60–95% alkohol sebagai active ingredient, Biasanya dalam bentuk etanol (etil alkohol), isopropanol (isopropil alkohol), atau N-propanol [2]. Pada konsentrasi seperti itu, alkohol akan mendenaturasi protein, secara efektif menetralkan jenis mikroorganisme tertentu. Gliserol, pelembab kulit lainnya, dan sedikit air membentuk bahan tidak aktif. Organisasi Kesehatan Dunia merekomendasikan komposisi bahan yang serupa [3]. Pembersih tangan berbasis alkohol telah muncul sebagai alat penting dalam perang melawan COVID-19. Kenyamanan dan portabilitas pembersih tangan membantu meluasnya penggunaannya mulai tahun 2020.
Pembersih tangan berbasis non-alkohol mengandung bahan aktif benzalkonium klorida, biasanya sekitar konsentrasi 0,1%. Benzalkonium klorida adalah agen antimikroba, terbukti melindungi terhadap bakteri, virus, dan jamur [4]. Pembersih tangan berbasis alkohol dan bebas alkohol juga dapat memiliki hidrogen peroksida (konsentrasi hingga 3%), pewarna, dan wewangian.
Near-infrared spectroscopy (NIRS)—Alat yang ideal untuk menilai kualitas deterjen dan pembersih tangan
Spektroskopi inframerah-dekat (NIRS) telah menjadi metode yang mapan untuk kontrol kualitas produk perawatan pribadi dan kosmetik yang cepat dan andal selama lebih dari 30 tahun. Namun, banyak perusahaan masih tidak secara konsisten mempertimbangkan penerapan NIRS di laboratorium QA / QC mereka. Alasannya bisa berupa pengalaman terbatas mengenai kemungkinan aplikasi atau keraguan umum tentang penerapan metode baru.
Manfaat yang akan Anda dapatkan saat menggunakan NIRS dibanding metode konvensional. Pertama, dalam 30 detik, NIRS dapat mengukur banyak parameter tanpa preparasi sampel! Interaksi materi cahaya non-invasif yang digunakan oleh NIRS, dipengaruhi oleh sifat sampel fisik maupun kimia, menjadikannya metode yang sangat baik untuk penentuan kedua jenis properti.
Di tulisan ini, solusi yang tersedia untuk quality control deterjen dan pembersih tangan berkembang sesuai pedoman implementasi NIRS ASTM E1655: Praktik Standar untuk Analisis Kuantitatif Multivariat Inframerah. Praktik-praktik ini mencakup panduan untuk kalibrasi multivarian spektrometer inframerah yang digunakan dalam menentukan karakteristik fisik atau kimia bahan. Praktik-praktik ini berlaku untuk analisis yang dilakukan di wilayah spektral inframerah dekat (NIR) (sekitar 780 hingga 2500 nm) melalui wilayah spektral inframerah menengah (MIR) (sekitar 4000 hingga 400 cm-1).
Untuk info lebih lanjut tentang NIRS sebagai secondary methode, silahkan baca blog kami sebelumnya.
Benefits of NIR spectroscopy: Part 1
Benefits of NIR spectroscopy: Part 2
Parameter dan aplikasi seperti apa yang secara umum dapat dianalisis dengan NIRS?
Biasanya, parameter utama untuk quality control deterjen dan hand sanitizer adalah kadar alkohol, surfaktan, TAED (tetraasetiletilendiamin, a bleach activator), dan Enzim yang ditentukan dengan metode kimia dan fisik di laboratorium. Metode ini tidak hanya menimbulkan biaya operasional yang tinggi, tetapi juga memakan waktu. Sebaliknya, near-infrared spectroscopy (NIRS) tidak memerlukan reagen atau preparasi sampel. NIRS menghemat biaya terkait untuk bahan habis pakai dan tenaga kerja. NIRS juga cukup mudah untuk digunakan oleh non-kimiawan dan memberikan hasil dalam waktu kurang dari satu menit. Beberapa parameter kimia dan fisika dapat ditentukan paralel. Manfaat gabungan dari teknologi ini menjadikan NIRS solusi ideal untuk banyak pengukuran QA / QC harian atau analisis atline ad-hoc.
Pada bagian berikut, parameter utama untuk kontrol kualitas deterjen cucian cair dan produk desinfeksi tangan yang mengandung alkohol ditentukan dengan Metrohm NIRS DS2500 Liquid Analyzer (Gambar 1). Spektrum Vis-NIR yang diperoleh digunakan untuk membuat model prediksi untuk kandungan surfaktan dan etanol. Kualitas prediction model dievaluasi menggunakan diagram korelasi yang menampilkan korelasi antara prediksi Vis-NIR dan primary method value. Masing-masing angka prestasi (FOM) menampilkan ketepatan prediksi yang diharapkan selama analisis rutin.
Penentuan kandungan surfaktan di deterjen laundry menggunakan NIRS
Deterjen laundry mengandung pelembut kain, zat pemutih, surfaktan, serta enzim. Dari jumlah tersebut, surfaktan adalah faktor terpenting untuk efek pembersihan, karena memecah interface antara senyawa polar dan nonpolar. Hal ini memungkinkan deterjen menjadi efektif terhadap minyak dan lemak lainnya serta noda dari tanah atau minuman.
Perhitungan kandungan surfaktan dalam deterjen cair paling sering dilakukan dengan titrasi potensiometri dua fase. Kelemahan dari metode ini termasuk langkah-langkah preparasi sampel manual (misalnya, pengenceran dan penyesuaian pH) dan penentuan itu sendiri memakan waktu. Sebaliknya, spektroskopi Vis-NIR memberikan hasil berkualitas tinggi dalam waktu kurang dari satu menit dan tidak memerlukan persiapan sampel ataupun reagen. Spektrum dari bermacam-macam sampel deterjen laundry ditunjukkan pada Gambar 2 dengan diagram korelasi masing-masing untuk prediksi kandungan surfaktan yang diberikan pada Gambar 3.
| Figures of merit | Value |
|---|---|
| R2 | 0.97 |
| Standard error of calibration | 2.20 mmol/100 g |
| Standard error of cross-validation | 2.38 mmol/100 g |
Penentuan kandungan etanol pada hand sanitizer berbasis alkohol menggunakan NIRS
Di 2020, permintaan permintaan hand sanitizer meroket akibat penyebaran COVID-19. Banyak perusahaan mengubah persneling, merampingkan operasi mereka untuk memproduksi pembersih tangan dalam volume besar. Seperti dalam proses pembuatan produk apa pun, formulasi yang akurat memungkinkan kualitas yang baik dan mengurangi limbah. Reagen yang digunakan dalam larutan ini termasuk air, alkohol (umumnya etanol atau isopropanol), sejumlah kecil emolien (skin softener, misalnya, gliserol), dan zat pengoksidasi (misalnya, hidrogen peroksida) untuk meminimalkan kontaminasi mikroba. Kandungan alkohol dalam pembersih tangan harus lebih besar dari 60% (v/v) untuk menjadi antiseptik yang efektif dan karenanya harus diukur untuk tujuan kontrol kualitas
Analisis NIRS sanitizer adalah proses yang mudah – cukup tambahkan alikuot kecil sampel ke botol sekali pakai (Gambar 4), mulai analisis, dan spektrum diperoleh dalam hitungan detik (Gambar 5).
The correlation diagram and the respective figures of merit for the prediction of ethanol content via NIR spectroscopy are shown in Figure 6.
| Figures of merit | Value |
|---|---|
| R2 | 0.9977 |
| Standard error of calibration | 0.41 v/v% |
| Standard error of cross-validation | 0.56 v/v% |
Simpulan
Deterjen digunakan dalam banyak situasi untuk membersihkan peralatan masak kita, untuk menghilangkan noda keras dari pakaian, dan / atau untuk menghilangkan bau. Kontrol kualitas produk-produk ini diperlukan untuk memastikan keamanan dan efektivitasnya bagi konsumen.
Hand sanitizer semprot, gel, atau busa adalah cara yang bagus untuk tetap higienis ketika sabun dan air bukanlah pilihan yang mudah. Namun, kekuatan desinfeksi tergantung pada konsentrasi bahan aktif (apakah formulasi yang mengandung alkohol atau bebas alkohol dengan benzalkonium klorida).
Contoh aplikasi yang disajikan dalam artikel ini menunjukkan bahwa spektroskopi inframerah-dekat sangat cocok untuk analisis beberapa konstituen dalam deterjen dan pembersih tangan. Hasil diberikan dalam waktu kurang dari satu menit tanpa perlu persiapan sampel. Reagen kimia tidak diperlukan untuk analisis NIRS, yang berarti lebih sedikit limbah yang dihasilkan, yang mengarah ke biaya per analisis yang lebih rendah.
References
[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
Your knowledge take-aways
Boost efficiency in the QC laboratory: How NIRS helps reduce costs up to 90%
Underestimating QC processes is one of the major factors leading to internal and external product failure, which have been reported to cause a loss of turnover between 10–30%. As a result, many different norms are put in place to support manufacturers with this. However, time to result and the associated costs for chemicals can be quite excessive, leading many companies to implement near-infrared spectroscopy in their QC process. The following white paper illustrates the potential of NIRS and displays cost saving potentials up to 90%.
