Ultrazvukové rozpouštění pevných látek v kapalinách

Příprava roztoků je důležitým krokem pro laboratorní vzorky i pro průmyslovou výrobu. Obecně platí, že laboratorní vzorky musí být před analýzou zkapalněny. Ultrazvuková homogenizace a rozpouštění je rychlým a spolehlivým prostředkem pro přípravu vzorků všech velikostí. V průmyslové výrobě je příprava homogenních a dobře rozpuštěných roztoků často rozhodujícím faktorem, který zaručuje stálé vlastnosti produktu a konzistentní kvalitu. Ultrazvukové rozpouštěče jsou k dispozici jako kompaktní laboratorní zařízení i jako plně komerční průmyslové rozpouštěče.

Ultrazvukové rozpouštěče: použití a aplikace

Ultrazvuk je známý a spolehlivý nástroj pro přípravu vzorků v laboratoři. Mezi obvyklé aplikace patří homogenizace, emulgace, disperze, extrakce, odplyňování a sonochemické úpravy.
Pro měření pomocí analytických přístrojů (např. HPLC, atomový spektrometr atd.) musí být většina vzorků zkapalněna. To znamená, že vzorek musí být buď v homogenním stavu roztoku, nebo musí být převeden do koloidu, suspenze, disperze nebo emulze, pokud je směs heterogenní povahy. Výkonná ultrazvuku je velmi účinným nástrojem pro přípravu jak homogenních, tak heterogenních směsí.
Máte-li zájem o přípravu heterogenních suspenzí, klikněte zde pro: Ultrazvuková emulgace a Ultrazvuková disperze!
Pro generování homogenních směsí ultrazvukovým rozpouštěním pokračujte ve čtení níže!

Ultrazvuková kavitace pro rozpouštění

Pokud je vzorek rozpustný, může být rozpuštěná látka (jako je sakralóza, soli, např. ve formě prášku nebo tablet) rozpuštěna v rozpouštědle (např. ve vodě, vodných rozpouštědlech, organických rozpouštědlech atd.), čímž vznikne homogenní směs složená pouze z jedné fáze. Proces rozpouštění může být prováděn ručním nebo mechanickým mícháním, což je časově náročné a neefektivní. Souvisejícími problémy jsou ztráty vzorků v důsledku manipulace nebo nedostatečné reprodukovatelnosti náhodnými chybami a nerovnoměrným mícháním.
Ultrazvuku se často používá k podpoře účinného a rychlého rozpouštění vzorků. Ultrazvukem asistované rozpouštění je založeno na mechanickém míchání kavitačních efektů způsobených vstupem ultrazvukových vln do kapalin. Vstup ultrazvukové energie usnadňuje a urychluje předúpravu vzorku, jako je rozpuštění a vyluhování před analýzou.
Ultrazvukem asistovanou přípravou roztoku je možné rozpouštět rozpuštěné látky ve vysoké koncentraci a efektivně a rychle vytvořit koncentrovaný nebo nasycený (a přesycený) roztok.
Když je ultrazvuk s vysokým výkonem / nízkou frekvencí zaveden do kapalného média, výsledná akustická kavitace vytváří jedinečné podmínky. Ultrazvuku má vylepšenou předúpravu vzorku kapalina-kapalina a pevná látka-kapalina (např. Digesce, solubilizace a extrakce), které se obvykle aplikují před analytickou detekcí a měřením.

 
Rychlost rozpouštění kvantifikuje rychlost procesu rozpouštění. Rychlost rozpouštění je ovlivněna různými faktory:

• Materiál: rozpouštědlo a rozpuštěná látka
• Teplota + Tlak
• stupeň (ne)nasycení
• Účinnost a dopad rozpouštění a míchání
• Mezifázový povrch
• přítomnost inhibitorů (např. látky usazené na částicích / blokující na fázovém rozhraní)

 
Pro urychlení procesu solvatace a rychlosti rozpouštění jsou zapotřebí výkonné homogenizátory, které poskytují dostatečný mechanický účinek. Kavitační rozpouštěcí a směšovací síla ultrazvukových homogenizátorů je dobře známá, a proto je běžným a spolehlivým nástrojem pro přípravu vzorků v laboratořích.

Mikroskopické snímky suspenze meloxikamu:
Vlevo: neošetřená suspenze meloxikamu; Vpravo: Nanosuspenze meloxikamu získaná ultrazvukem s UP100H po dobu 45 minut při 100% amplitudě a cyklu 1.
(studie a obrázek: ©Iurian et al., 2015)

Ultrazvukové rozpouštění laboratorních vzorků

Ultrazvukem asistované rozpouštění pro přípravu vzorků se používá v laboratořích před analytickými měřeními.
Seznam analytických přístrojů, které vyžadují (často) zkapalněné vzorky:

• HPLC – Vysoce účinná kapalinová chromatografie
• FTIR (Vysílačka) – Infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací
• GC – Plynová chromatografie
• Atomová spektroskopie
• ATR – Utlumený celkový odraz
• Laserová difrakce Dimenzování částic
• Dynamický rozptyl světla

S ultrazvukovým zařízením pro přípravu vzorků SonoStep lze úpravu vzorků před analýzou provozovat zcela inline: Ultrazvukové zařízení pro přípravu vzorků je vybaveno integrovaným míchadlem a čerpadlem, takže vzorky běží stabilně a nepřetržitě uzavřeným systémem. Tím je zaručena rovnoměrná a spolehlivá sonikace bez rizika křížové kontaminace a falšování vzorků nebo ztráty vzorku.
Přečtěte si více o ultrazvukové jednotce pro přípravu vzorků vše v jednom, SonoStep!

Ultrazvukové rozpouštění pro průmyslovou výrobu

V průmyslových výrobních linkách je integrován vysoce výkonný ultrazvuk, který rozpouští a homogenizuje směsi pevných látek a kapalin za vzniku rovnoměrného a stabilního produktu.
Níže naleznete několik příkladů pro různá průmyslová odvětví:

• farmaceutický průmysl: rozpouštění složek léčiva, např. solí, polymerů
• Potravinářský a nápojový průmysl: rozpouštění přísad, např. cukru, soli, sirupu, koření
• maluje & povlaky: rozpouštění polymerů
• Chemie: příprava přesyceného roztoku před Srážecí reakce

Ultrazvukové procesory pro rozpouštění aplikací v jakémkoli měřítku

Hielscher Ultrasonics nabízí ideální řešení pro vaše rozpouštění a smáčení aplikace. Ať už potřebujete připravit analytické vzorky v laboratoři nebo vyrábět velké objemy roztoků nebo solanek v kontinuálním průtokovém režimu – Hielscher Ultrasonics má ideální ultrazvukový rozpouštěč pro váš proces!
S ultrasonicators při jakémkoli jmenovitém výkonu a pro dávkové i inline zpracování vám doporučíme nejvhodnější ultrasonicator pro vaše cíle zpracování!
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators: