Ultrazvučno otapanje čvrstih materija u tečnostima
Priprema rastvora je važan korak za laboratorijske uzorke, kao i za industrijsku proizvodnju. Općenito, laboratorijski uzorci moraju biti tečni prije analize. Ultrazvučna homogenizacija i otapanje je brzo i pouzdano sredstvo za pripremu uzoraka svih veličina. U industrijskoj proizvodnji, priprema homogenih i dobro rastvorenih rastvora je često ključni faktor koji garantuje stabilne karakteristike proizvoda i konzistentan kvalitet. Ultrazvučni rastvarači su dostupni kao kompaktni laboratorijski uređaji i kao potpuno komercijalni industrijski rastvarači.
Ultrazvučni rastvarači: upotreba i primjena
Ultrazvuk je dobro poznato, pouzdano sredstvo za pripremu uzoraka u laboratoriji. Uobičajene primjene uključuju homogenizaciju, emulzifikaciju, disperziju, ekstrakciju, otplinjavanje i sonohemijske tretmane.
Za mjerenja analitičkim instrumentima (npr. HPLC, atomski spektrometar, itd.), općenito većina uzoraka mora biti ukapljena. To znači da uzorak ili mora biti u homogenom stanju otopine ili mora biti prebačen u koloid, suspenziju, disperziju ili emulziju ako je smjesa heterogene prirode. Snažna ultrazvučna obrada je vrlo efikasan alat za pripremu homogenih i heterogenih mješavina.
Ukoliko ste zainteresovani za pripremu heterogenih suspenzija, kliknite ovde za: Ultrazvučna emulzifikacija i ultrazvučno raspršivanje!
Za stvaranje homogenih smjesa ultrazvučnim otapanjem, nastavite čitati u nastavku!

Snažni ultrazvučni aparat od 200W UP200St je moćna i vrlo robusna radna jedinica za laboratorije i manje proizvodnje.
Ultrazvučna kavitacija za otapanje
Ako je uzorak rastvorljiv, otopljena supstanca (kao što je sukraloza, soli, npr. u obliku praha ili tableta) se može otopiti u otapalu (npr. voda, vodeni rastvarači, organski rastvarači itd.) što rezultira homogenom smjesom, koja se sastoji od samo jednog faza. Proces rastvaranja se može izvesti ručnim ili mehaničkim miješanjem, što je dugotrajno i neefikasno. Povezani problemi su gubici uzorka zbog manipulacije ili nedostatka reproducibilnosti nasumičnim greškama i neravnomjernim miješanjem.
Ultrasonication se često koristi za promoviranje efikasnog i brzog rastvaranja uzoraka. Ultrazvučno potpomognuto otapanje se zasniva na mehaničkom mešanju kavitacionih efekata izazvanih unošenjem ultrazvučnih talasa u tečnosti. Unos ultrazvučne energije olakšava i ubrzava prethodnu obradu uzorka kao što je otapanje i ispiranje prije analize.
Ultrazvučnom potpomognutom pripremom otopine, postaje moguće rastvarati otopljene tvari u visokoj koncentraciji i stvarati efikasno i brzo koncentriranu ili zasićenu (i prezasićenu) otopinu.
Kada se ultrazvuk velike snage/niske frekvencije uvede u tečni medij, rezultirajuća akustična kavitacija stvara jedinstvene uvjete. Ultrasonication ima poboljšane predtretmane uzoraka tečnost-tečnost i čvrsta-tečnost (npr. digestija, solubilizacija i ekstrakcija), koji se obično primenjuju pre analitičke detekcije i merenja.
Brzina rastvaranja kvantificira brzinu procesa rastvaranja. Na brzinu rastvaranja utiču različiti faktori:
- materijal: rastvarač i rastvor
- temperatura + pritisak
- stepen (pod)zasićenosti
- efikasnost i uticaj rastvaranja i mešanja
- međufazna površina
- prisustvo inhibitora (npr. supstance taložene na česticama/blokiranje na granici faze)
Da bi se ubrzao proces rastvorljivosti i brzina rastvaranja, potrebni su snažni homogenizatori koji pružaju dovoljan mehanički uticaj. Kavitacijsko otapanje i moć miješanja ultrazvučnih homogenizatora su dobro poznate i stoga uobičajeno i pouzdano sredstvo za pripremu uzoraka u laboratorijama.

Mikroskopske slike suspenzije meloksikama:
Lijevo: neobrađena suspenzija meloksikama; Desno: Meloksikam nanosuspenzija dobijena ultrazvukom sa UP100H 45 minuta pri 100% amplitudi i ciklus 1.
(studija i slika: ©Iurian et al., 2015.)
Ultrazvučno otapanje laboratorijskih uzoraka
Ultrazvučno potpomognuto otapanje za pripremu uzoraka koristi se u laboratorijama prije analitičkih mjerenja.
Spisak analitičkih instrumenata koji zahtevaju (često) tečne uzorke:
- HPLC – Tečna hromatografija visokih performansi
- FTIR – Infracrvena spektroskopija Fourierove transformacije
- GC – Gas Chromatography
- Atomska spektroskopija
- ATR – Attenuated Total Reflection
- Određivanje veličine čestica laserske difrakcije
- dinamičko rasipanje svetlosti
Sa ultrazvučnim uređajem za pripremu uzoraka SonoStep, tretman uzorka pre analize može se raditi potpuno inline: Ultrazvučni uređaj za pripremu uzoraka ima integrisanu mešalicu i pumpu, tako da uzorci prolaze stabilno i kontinuirano kroz zatvoreni sistem. Time je zagarantovana ujednačena i pouzdana sonikacija bez rizika od unakrsne kontaminacije i falsifikovanja uzorka ili gubitka uzorka.
Pročitajte više o sve-u-jednom ultrazvučnoj jedinici za pripremu uzoraka SonoStep!
Ultrazvučno otapanje za industrijsku proizvodnju
U industrijskim proizvodnim linijama, ultrazvuk velike snage je integriran za rastvaranje i homogenizaciju smjese čvrstog i tekućeg kako bi se formirao ravnomjeran i stabilan proizvod.
U nastavku potražite nekoliko primjera za različite industrijske grane:
- farmaceutska industrija: rastvaranje komponenti lijeka, npr. soli, polimera
- Industrija hrane i pića: otapanje sastojaka, npr. šećera, soli, sirupa, začina
- boje & Premazi: rastvaranje polimera
- hemija: priprema prezasićenog rastvora pre reakcije precipitacije

Ultrazvučni rastvarač UIP6000hdT za veliku propusnost u industrijskoj proizvodnji rješenja
Ultrazvučni procesori za rastvaranje aplikacija u bilo kojoj skali
Hielscher Ultrasonics nudi idealno rješenje za vašu aplikaciju otapanja i vlaženja. Bilo da trebate pripremiti analitičke uzorke u laboratoriju ili proizvesti velike količine otopina ili slanih otopina u kontinuiranom protočnom načinu – Hielscher Ultrasonics ima idealan ultrazvučni rastvarač za vaš proces!
Uz ultrasonikatore bilo koje snage i za serijsku, kao i inline obradu, mi ćemo vam preporučiti najprikladniji ultrazvučni aparat za vaše ciljeve obrade!
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata:
Batch Volume | Flow Rate | Preporučeni uređaji |
---|---|---|
1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
N / A | 10 do 100L/min | UIP16000 |
N / A | veći | klaster of UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Literatura / Reference
- Welna, Maja; Szymczycha-Madeja, Anna; Pohl, Pawel: Quality of the Trace Element Analysis: Sample Preparation Steps. In: InTechOpen.
- Castro, Luque de; Capote, Priego F. (ed.) (2007): Analytical Applications of Ultrasound. Elservier Science, 2007.
- del Bosque, A.; Sánchez-Romate, X.F.; Sánchez, M.; Ureña, A. (2022): Easy-Scalable Flexible Sensors Made of Carbon Nanotube-Doped Polydimethylsiloxane: Analysis of Manufacturing Conditions and Proof of Concept. Sensors 2022, 22, 5147.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi lab to industrijska veličina.