Fácil controle de qualidade de detergentes e desinfetantes para as mãos com NIRS
17/04/2023
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O ditado “a limpeza está próxima da piedade” existe há séculos. A implicação é que o ato de manter nossas roupas, espaços de convivência, pertences e, claro, nossos próprios corpos limpos, nos eleva acima de outros animais e, por extensão, de nossos próprios instintos mais básicos. Além disso, é sabido que as doenças florescem em condições impuras e é do nosso interesse como sociedade manter as coisas limpas. Portanto, os agentes de limpeza (ex: detergentes e saneantes) são constantes no nosso dia a dia.
Muitos agentes de limpeza entram em contacto com a nossa pele e geralmente são eliminados por meio de enxaguamento ou secagem. Conseqüentemente, eles devem ser testados por razões de segurança e para garantir que os ingredientes principais estejam presentes nas quantidades corretas para fins de controle de qualidade. Este artigo do blog explica os usos de detergentes e desinfetantes para as mãos, bem como como realizar o controle de qualidade desses produtos com espectroscopia no infravermelho próximo (NIRS).
O que são detergentes?
Muitas vezes, as palavras detergente e sabão são usados de forma intercambiável, embora sejam dois produtos diferentes. Detergentes são definidos como “qualquer uma das numerosas preparações sintéticas solúveis em água ou líquidas orgânicas que são quimicamente diferentes dos sabões, mas são capazes de emulsionar óleos, reter sujeira em suspensão e agir como agentes umectantes”.1]. Os sabonetes diferem porque são preparados usando um componente alcalino e um componente gorduroso para formar um sal de sódio (ou potássio) do ácido graxo.
Tal como afirma a definição, os detergentes são agentes de limpeza que emulsionam óleos e sujidade. Diversos tipos de produtos estão disponíveis no mercado para diversas finalidades: detergente líquido, em pó e até pastilhas concentradas descartáveis. Esses detergentes geralmente não são para todos os fins, mas podem ser especializados, por exemplo, para lavar louça, lavar roupas e até mesmo como misturas de alta eficiência para manchas e odores difíceis.
De que são feitos os detergentes?
As formulações de detergentes podem ser bastante complexas. Eles são compostos principalmente por vários surfactantes (iônicos, não iônicos e anfotéricos), enzimas, conservantes, agentes quelantes, agentes clareadores, bem como corantes e fragrâncias. Nem todos esses ingredientes são encontrados em todos os detergentes, mas um surfactante é um requisito fundamental para a emulsificação de óleos, sujeira e outros compostos que causam manchas e odores. As enzimas também são necessárias para quebrar compostos difíceis, como os encontrados na urina de animais de estimação. A combinação destes diferentes compostos resulta em superfícies e outros materiais limpos.
Os detergentes hipoalergênicos são um produto especializado para pessoas com pele sensível. Geralmente são formulações sem perfume (sem fragrância) que também não contêm corantes. Os ingredientes ativos permanecem semelhantes, mas os perfumes e outros compostos são eliminados para limitar o risco de produção de urticária ou erupções cutâneas. Os detergentes hipoalergénicos devem ser exaustivamente testados antes de serem comercializados como tal. Aqueles com pele sensível devem considerar o uso de detergente para a roupa especialmente formulado, pois as roupas ficam em contato próximo com a pele por muitas horas seguidas. A roupa limpa não precisa apresentar risco de irritação da pele.
O que é desinfetante para as mãos?
O desinfetante para as mãos, também conhecido como produto para esfregar as mãos, desinfetante para as mãos ou antisséptico para as mãos, tornou-se um produto básico em quase todos os lares desde o início da pandemia de COVID-19, no início de 2020. O desinfetante para as mãos é um líquido (geralmente um gel, espuma ou spray) projetado para secar rapidamente após a aplicação, eliminando assim a necessidade de sabão, água e toalhas. Esses produtos são aplicados e esfregados nas mãos para evitar a propagação de germes nocivos, inativando microorganismos patogênicos, como vírus e bactérias. O uso de desinfetante para as mãos não remove produtos químicos nocivos nem mata certos germes resistentes, portanto, não deve ser usado como um substituto completo para a lavagem das mãos.
Quais ingredientes estão no desinfetante para as mãos?
Dependendo do ingrediente ativo utilizado, os desinfetantes para as mãos podem ser classificados em dois tipos: aqueles à base de álcool ou sem álcool. À base de álcool desinfetantes para as mãos normalmente contêm entre 60-95% de álcool como ingrediente ativo, geralmente na forma de etanol (álcool etílico), isopropanol (álcool isopropílico) ou n-propanol [2]. Nessas concentrações, o álcool desnatura imediatamente proteínas, neutralizando efetivamente certos tipos de microrganismos. Glicerol, outros hidratantes para a pele e uma pequena quantidade de água constituem os ingredientes inativos. A Organização Mundial da Saúde recomenda uma composição semelhante de ingredientes [3]. Os desinfetantes para as mãos à base de álcool surgiram como uma ferramenta importante na luta contra a COVID-19. A conveniência e a portabilidade dos desinfetantes para as mãos ajudaram a generalizar a sua utilização a partir de 2020.
Os desinfetantes para as mãos sem álcool contêm o ingrediente ativo cloreto de benzalcônio, geralmente em torno de uma concentração de 0,1%. O cloreto de benzalcônio é um agente antimicrobiano que comprovadamente protege contra bactérias, vírus e fungos [4]. Os desinfetantes para as mãos à base de álcool e sem álcool também podem conter peróxido de hidrogênio (concentração de até 3%), corantes e fragrâncias.
Espectroscopia no infravermelho próximo (NIRS) — a ferramenta ideal para avaliar a qualidade de detergentes e desinfetantes para as mãos
A espectroscopia no infravermelho próximo (NIRS) tem sido um método estabelecido para controle de qualidade rápido e confiável de produtos de cuidados pessoais e cosméticos há mais de 30 anos. No entanto, muitas empresas ainda não consideram consistentemente a implementação do NIRS nos seus laboratórios de QA/QC. As razões podem ser a experiência limitada em relação às possibilidades de aplicação ou uma hesitação geral na implementação de novos métodos.
Existem várias vantagens no uso do NIRS em relação a outras tecnologias analíticas convencionais. Por um lado, o NIRS é capaz de medir vários parâmetros em apenas 30 segundos, sem qualquer preparação de amostra! A interação luz-matéria não invasiva utilizada pelo NIRS, influenciada pelas propriedades físicas e químicas da amostra, torna-o um excelente método para a determinação de ambos os tipos de propriedades.
No restante deste post são mostradas soluções disponíveis para o controle de qualidade de detergentes e desinfetantes para as mãos, desenvolvidas de acordo com as diretrizes de implementação do NIRS de ASTM E1655: Práticas padrão para análise quantitativa multivariada infravermelha. Estas práticas abrangem um guia para a calibração multivariada de espectrômetros infravermelhos utilizados na determinação das características físicas ou químicas dos materiais. Essas práticas são aplicáveis a análises conduzidas na região espectral do infravermelho próximo (NIR) (aproximadamente 780 a 2.500 nm) até a região espectral do infravermelho médio (MIR) (aproximadamente 4.000 a 400 cm-1).
Para obter informações mais detalhadas sobre o NIRS como técnica secundária, leia nossas postagens anteriores no blog.
Benefícios da espectroscopia NIR: Parte 1
Benefícios da espectroscopia NIR: Parte 2
Quais parâmetros e aplicações são geralmente possíveis para análise NIRS?
Normalmente, os principais parâmetros para o controle de qualidade de detergentes e desinfetantes para as mãos, como teor de álcool, surfactantes, TAED (tetraacetiletilenodiamina, um ativador de alvejante) e enzimas, são determinados por métodos químicos e físicos em laboratório. Esses métodos não apenas acarretam altos custos operacionais, mas também são demorados. Em contraste, a espectroscopia no infravermelho próximo (NIRS) não requer produtos químicos nem preparação de amostras, o que economiza custos relacionados com consumíveis e mão de obra. O NIRS também é fácil de ser usado por não químicos e fornece resultados em menos de um minuto. Além disso, vários parâmetros químicos e físicos podem ser determinados simultaneamente. Os benefícios combinados desta tecnologia tornam o NIRS a solução ideal para muitas medições diárias de QA/QC ou análises ad-hoc atline.
Nas seções a seguir, os principais parâmetros para o controle de qualidade de detergente líquido para roupas e produtos de desinfecção de mãos contendo álcool são determinados com o analisador de líquidos Metrohm NIRS DS2500 (figura 1). Os espectros Vis-NIR obtidos foram utilizados para criar modelos de predição para teor de surfactante e etanol, respectivamente. A qualidade dos modelos de predição foi avaliada usando um diagrama de correlação que mostra a correlação entre a predição do Vis-NIR e os valores do método primário. As respectivas figuras de mérito (FOM) exibem a precisão esperada de uma previsão durante a análise de rotina.
Determinação do teor de surfactante em detergente líquido para roupas com NIRS
Os detergentes para a roupa contêm amaciantes de roupas, agentes branqueadores, surfactantes e também enzimas. Destes, o surfactante é o fator mais importante para o efeito de limpeza, pois quebra a interface entre os compostos polares e apolares. Isto permite que o detergente seja eficaz contra óleos e outras gorduras, bem como manchas de sujidade ou bebidas.
Quantificação do teor de surfactante em detergente líquido para roupas é mais comumente realizada por titulação potenciométrica de duas fases. As desvantagens deste método incluem etapas manuais de preparação da amostra (por exemplo, diluição e ajuste de pH) e a determinação em si é demorada. Por outro lado, a espectroscopia Vis-NIR oferece resultados de alta qualidade em menos de um minuto e não requer preparação de amostras ou produtos químicos. Os espectros de uma variedade de amostras de sabão em pó são mostrados em Figura 2 com o diagrama de correlação e respectivos valores de mérito para a previsão do teor de surfactante fornecidos em Figura 3.
| Figuras de mérito | Valor |
|---|---|
| R2 | 0,97 |
| Erro padrão de calibração | 2,20 mmol/100 g |
| Erro padrão de validação cruzada | 2,38 mmol/100g |
Determinação NIRS do teor de etanol em desinfetantes para as mãos à base de álcool
Em 2020, a procura por desinfetantes para as mãos disparou devido à propagação da COVID-19. Muitas empresas mudaram de direção, simplificando suas operações para produzir desinfetantes para as mãos em grandes volumes. Como em qualquer processo de fabricação de produtos, a formulação precisa permite boa qualidade e reduz desperdícios. Os reagentes usados nessas soluções incluem água, álcool (geralmente etanol ou isopropanol), pequenas quantidades de emoliente (amaciante de pele, por exemplo, glicerol) e um agente oxidante (por exemplo, peróxido de hidrogênio) para minimizar a contaminação microbiana. O teor de álcool nos desinfetantes para as mãos deve ser superior a 60% (v/v) para ser um antisséptico eficaz e deve, portanto, ser medido para fins de controle de qualidade.
A análise NIRS de desinfetantes é um processo fácil – basta adicionar uma pequena alíquota de amostra a um frasco descartável (Figura 4), inicia a análise e os espectros são adquiridos em segundos (Figura 5).
O diagrama de correlação e os respectivos valores de mérito para a previsão do teor de etanol via espectroscopia NIR são mostrados em Figura 6.
| Figuras de mérito | Valor |
|---|---|
| R2 | 0,9977 |
| Erro padrão de calibração | 0,41 v/v% |
| Erro padrão de validação cruzada | 0,56 v/v% |
Resumo
Os detergentes são usados em muitas situações para limpar nossos utensílios de cozinha, para remover manchas difíceis de roupas e/ou para eliminar odores. O controle de qualidade desses produtos é necessário para garantir sua segurança e eficácia aos consumidores.
Spray, gel ou espuma desinfetante para as mãos é uma ótima maneira de manter a higiene quando água e sabão não são uma opção fácil. No entanto, o poder de desinfecção depende da concentração dos princípios activos (sejam formulações contendo álcool ou sem álcool com cloreto de benzalcónio).
Os exemplos de aplicação apresentados neste artigo demonstram que a espectroscopia no infravermelho próximo é excelentemente adequada para a análise de múltiplos constituintes em detergentes e desinfetantes para as mãos. Os resultados são fornecidos em menos de um minuto, sem a necessidade de preparação da amostra. Os reagentes químicos não são necessários para a análise NIRS, o que significa que menos resíduos são produzidos, resultando em custos mais baixos por análise.
Referências
[1] Definição de DETERGENTE. https://www.merriam-webster.com/dictionary/detergent (acessado em 14/03/2023).
[2] Saha, T.; Khadka, P.; Das, S. C. Desinfetante para as mãos à base de álcool – composição, uso adequado e precauções. Germes 2021, 11 (3), 408–417. DOI:10.18683/germes.2021.1278
[3] Organização Mundial de Saúde. Guia para produção local: formulações para esfregar as mãos recomendadas pela OMS, 2010. https://www.who.int/publications/i/item/WHO-IER-PSP-2010.5
[4] Kovač, B.; Piletić, K.; Kovačević Ganić, N.; e outros. A eficácia do cloreto de benzalcônio como composto ativo em biofilmes de patógenos de origem alimentar selecionados. Higiene 2022, 2 (4), 226–235. DOI:10.3390/higiene2040020
Suas conclusões de conhecimento
Aumente a eficiência no laboratório de CQ: como o NIRS ajuda a reduzir custos em até 90%
Subestimar os processos de CQ é um dos principais fatores que levam à falha interna e externa do produto, que foi relatada como causadora de uma perda de rotatividade entre 10–30%. Como resultado, muitas normas diferentes são implementadas para apoiar os fabricantes com isso. No entanto, o tempo para obter resultados e os custos associados aos produtos químicos podem ser bastante excessivos, levando muitas empresas a implementar a espectroscopia no infravermelho próximo nos seus processos de CQ. O white paper a seguir ilustra o potencial do NIRS e apresenta potenciais de economia de custos de até 90%.
