Διάλυση στερεών σε υγρά με υπερήχους

Η παρασκευή διαλυμάτων αποτελεί σημαντικό βήμα τόσο για τα εργαστηριακά δείγματα όσο και για τη βιομηχανική παραγωγή. Γενικά, τα εργαστηριακά δείγματα πρέπει να μετατρέπονται σε υγρή μορφή πριν από την ανάλυση. Η ομογενοποίηση και η διάλυση με υπερήχους αποτελούν έναν γρήγορο και αξιόπιστο τρόπο προετοιμασίας δειγμάτων κάθε μεγέθους. Στη βιομηχανική παραγωγή, η παρασκευή ομοιογενών διαλυμάτων με καλά διαλυμένα συστατικά αποτελεί συχνά καθοριστικό παράγοντα για τη διασφάλιση σταθερών χαρακτηριστικών του προϊόντος και σταθερής ποιότητας. Οι συσκευές διάλυσης με υπερήχους διατίθενται ως συμπαγείς εργαστηριακές συσκευές και ως βιομηχανικές συσκευές διάλυσης για πλήρη εμπορική παραγωγή.

Συσκευές διάλυσης με υπερήχους: Χρήση και εφαρμογές

Οι υπέρηχοι αποτελούν ένα ευρέως γνωστό και αξιόπιστο εργαλείο για την προετοιμασία δειγμάτων στο εργαστήριο. Οι συνήθεις εφαρμογές περιλαμβάνουν ομογενοποίηση, γαλακτωματοποίηση, διασπορά, εκχύλιση, απαέρωση και ηχοχημικές κατεργασίες.
Για μετρήσεις με αναλυτικά όργανα (π.χ. HPLC, ατομικό φασματόμετρο κ.λπ.), τα περισσότερα δείγματα πρέπει γενικά να μετατρέπονται σε υγρή μορφή. Αυτό σημαίνει ότι το δείγμα πρέπει είτε να βρίσκεται στην ομοιογενή κατάσταση ενός διαλύματος είτε να μετατρέπεται σε κολλοειδές, εναιώρημα, διασπορά ή γαλάκτωμα, εάν το μείγμα είναι ετερογενές. Η κατεργασία με υπερήχους υψηλής ισχύος αποτελεί ένα πολύ αποτελεσματικό εργαλείο για την παρασκευή τόσο ομοιογενών όσο και ετερογενών μειγμάτων.
Εάν ενδιαφέρεστε για την παρασκευή ετερογενών εναιωρημάτων, κάντε κλικ εδώ για: γαλακτωματοποίηση με υπερήχους και διασπορά με υπερήχους!
Για την παραγωγή ομοιογενών μειγμάτων μέσω διάλυσης με υπερήχους, συνεχίστε την ανάγνωση παρακάτω!

Σπηλαίωση με υπερήχους για διάλυση

Εάν το δείγμα είναι διαλυτό, η διαλυμένη ουσία (όπως σουκραλόζη, άλατα, π.χ. σε μορφή σκόνης ή δισκίων) μπορεί να διαλυθεί σε έναν διαλύτη (π.χ. νερό, υδατικούς διαλύτες, οργανικούς διαλύτες κ.λπ.), με αποτέλεσμα ένα ομοιογενές μείγμα που αποτελείται από μία μόνο φάση. Η διαδικασία διάλυσης μπορεί να πραγματοποιηθεί με χειροκίνητη ή μηχανική ανάδευση, η οποία είναι χρονοβόρα και αναποτελεσματική. Συναφή προβλήματα είναι οι απώλειες δείγματος λόγω χειρισμών ή η έλλειψη αναπαραγωγιμότητας εξαιτίας τυχαίων σφαλμάτων και ανομοιόμορφης ανάμειξης.
Η κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται συχνά για την προώθηση της αποτελεσματικής και γρήγορης διάλυσης των δειγμάτων. Η υποβοηθούμενη από υπερήχους διάλυση βασίζεται στη μηχανική ανάδευση που προκαλούν τα φαινόμενα σπηλαίωσης λόγω της εισαγωγής υπερηχητικών κυμάτων στα υγρά. Η εισαγωγή ενέργειας υπερήχων διευκολύνει και επιταχύνει την προκατεργασία του δείγματος, όπως τη διάλυση και την έκπλυση πριν από την ανάλυση.
Με την υποβοηθούμενη από υπερήχους παρασκευή ενός διαλύματος, καθίσταται δυνατή η διάλυση ουσιών σε υψηλή συγκέντρωση και η αποτελεσματική και γρήγορη δημιουργία ενός πυκνού ή κορεσμένου (και υπέρκορου) διαλύματος.
Όταν υπέρηχοι υψηλής ισχύος/ χαμηλής συχνότητας εισάγονται σε ένα υγρό μέσο, η προκύπτουσα ακουστική σπηλαίωση δημιουργεί μοναδικές συνθήκες. Η κατεργασία με υπερήχους έχει βελτιώσει τις προκατεργασίες δειγμάτων υγρού–υγρού και στερεού–υγρού (π.χ. χώνευση, διαλυτοποίηση και εκχύλιση), οι οποίες εφαρμόζονται συνήθως πριν από την αναλυτική ανίχνευση και μέτρηση.

 
Ο ρυθμός διάλυσης εκφράζει ποσοτικά την ταχύτητα της διαδικασίας διάλυσης. Ο ρυθμός διάλυσης επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες:

• υλικό: διαλύτης και διαλυμένη ουσία
• θερμοκρασία + πίεση
• βαθμός κορεσμού (ή υποκορεσμού)
• αποτελεσματικότητα και επίδραση της διάλυσης και της ανάμειξης
• εμβαδόν της διεπιφάνειας
• παρουσία αναστολέων (π.χ. ουσιών που εναποτίθενται στα σωματίδια/ παρεμποδίζουν τη διεργασία στο όριο των φάσεων)

 
Για την επιτάχυνση της διεργασίας επιδιαλύτωσης και την αύξηση του ρυθμού διάλυσης απαιτούνται ισχυροί ομογενοποιητές που παρέχουν επαρκή μηχανική δράση. Η ικανότητα των ομογενοποιητών υπερήχων να επιτυγχάνουν διάλυση και ανάμειξη μέσω σπηλαίωσης είναι ευρέως γνωστή, καθιστώντας τους ένα διαδεδομένο και αξιόπιστο εργαλείο για την προετοιμασία δειγμάτων στα εργαστήρια.

Μικροσκοπικές εικόνες εναιωρήματος μελοξικάμης:
Αριστερά: μη κατεργασμένο εναιώρημα μελοξικάμης· δεξιά: νανοεναιώρημα μελοξικάμης που προέκυψε με κατεργασία με υπερήχους με το UP100H για 45 λεπτά, με πλάτος ταλάντωσης 100% και κύκλο 1.
(μελέτη και εικόνα: ©Iurian et al., 2015)

Διάλυση εργαστηριακών δειγμάτων με υπερήχους

Η υποβοηθούμενη από υπερήχους διάλυση για την προετοιμασία δειγμάτων χρησιμοποιείται στα εργαστήρια πριν από τις αναλυτικές μετρήσεις.
Κατάλογος αναλυτικών οργάνων που απαιτούν (συχνά) δείγματα σε υγρή μορφή:

• HPLC – Υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης
• FTIR – Φασματοσκοπία υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier
• GC – Αέρια χρωματογραφία
• Ατομική φασματοσκοπία
• ATR – Εξασθενημένη ολική ανάκλαση
• Μέτρηση μεγέθους σωματιδίων με περίθλαση λέιζερ
• Δυναμική σκέδαση φωτός

Με τη συσκευή προετοιμασίας δειγμάτων με υπερήχους SonoStep, η κατεργασία των δειγμάτων πριν από την ανάλυση μπορεί να πραγματοποιείται εξ ολοκλήρου εντός γραμμής: Η συσκευή προετοιμασίας δειγμάτων με υπερήχους διαθέτει ενσωματωμένο αναδευτήρα και αντλία, ώστε τα δείγματα να ρέουν σταθερά και συνεχώς μέσα από ένα κλειστό σύστημα. Έτσι διασφαλίζεται ομοιόμορφη και αξιόπιστη κατεργασία με υπερήχους χωρίς τον κίνδυνο διασταυρούμενης επιμόλυνσης και αλλοίωσης ή απώλειας του δείγματος.
Διαβάστε περισσότερα για την ολοκληρωμένη μονάδα προετοιμασίας δειγμάτων με υπερήχους SonoStep!

Διάλυση με υπερήχους για βιομηχανική παραγωγή

Στις γραμμές βιομηχανικής παραγωγής ενσωματώνονται υπέρηχοι υψηλής ισχύος για τη διάλυση και την ομογενοποίηση μειγμάτων στερεού–υγρού, ώστε να σχηματίζεται ένα ομοιόμορφο και σταθερό προϊόν.
Παρακάτω θα βρείτε μερικά παραδείγματα για διαφορετικούς βιομηχανικούς κλάδους:

• Φαρμακευτική βιομηχανία: διάλυση συστατικών φαρμάκων, π.χ. αλάτων, πολυμερών
• Βιομηχανία τροφίμων και ποτών: διάλυση συστατικών, π.χ. ζάχαρης, αλατιού, σιροπιού, καρυκευμάτων
• Χρώματα και επιστρώσεις: διάλυση πολυμερών
• Χημεία: παρασκευή υπέρκορου διαλύματος πριν από αντιδράσεις καταβύθισης

Επεξεργαστές υπερήχων για εφαρμογές διάλυσης σε κάθε κλίμακα

Η Hielscher Ultrasonics προσφέρει την ιδανική λύση για την εφαρμογή διάλυσης και διαβροχής σας. Είτε χρειάζεται να προετοιμάσετε αναλυτικά δείγματα στο εργαστήριο είτε να παράγετε μεγάλους όγκους διαλυμάτων ή αλμών σε λειτουργία συνεχούς ροής – η Hielscher Ultrasonics διαθέτει την ιδανική συσκευή διάλυσης με υπερήχους για τη διεργασία σας!
Με συσκευές υπερήχων κάθε ονομαστικής ισχύος, τόσο για επεξεργασία κατά παρτίδες όσο και για επεξεργασία εντός γραμμής, θα σας προτείνουμε την καταλληλότερη συσκευή υπερήχων για τους στόχους επεξεργασίας σας!
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας: