Disolución mediante ultrasonidos de sólidos en líquidos

La preparación de soluciones es un paso importante tanto para las muestras de laboratorio como para la producción industrial. En general, las muestras de laboratorio deben licuarse antes del análisis. La homogeneización y disolución por ultrasonidos es un medio rápido y fiable para preparar muestras de todos los tamaños. En la producción industrial, la preparación de soluciones homogéneas y bien disueltas suele ser un factor crucial para garantizar unas características estables del producto y una calidad constante. Los disolvedores ultrasónicos están disponibles como dispositivos compactos de laboratorio y como disolvedores industriales totalmente comerciales.

Disolvedores Ultrasónicos: Uso y aplicaciones

Los ultrasonidos son una herramienta conocida y fiable para la preparación de muestras en el laboratorio. Las aplicaciones habituales incluyen homogeneización, emulsificación, dispersión, extracción, desgasificación y tratamientos sonoquímicos.
Para realizar mediciones con instrumentos analíticos (por ejemplo, HPLC, espectrómetro atómico, etc.), por lo general la mayoría de las muestras deben licuarse. Esto significa que la muestra debe estar en el estado homogéneo de una solución o debe transferirse a un coloide, suspensión, dispersión o emulsión si la mezcla es de naturaleza heterogénea. La potente ultrasonicación es una herramienta muy eficaz para preparar mezclas tanto homogéneas como heterogéneas.
Si está interesado en la preparación de suspensiones heterogéneas, haga clic aquí para: emulsificación ultrasónica y dispersión ultrasónica
Para la generación de mezclas homogéneas por disolución ultrasónica, ¡siga leyendo a continuación!

La disolución es una de las muchas aplicaciones potentes de los ultrasonidos. El vídeo muestra la rápida disolución de Jellybabies en agua utilizando el Hielscher UP200St.

Disolución de gominolas en agua con el UP200St

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Los nuevos aparatos ultrasónicos de laboratorio UP200St y UP200Ht de 200 vatios son potentes homogeneizadores para homogeneizar, emulsionar, disolver, dispersar, desaglomerar, moler & pulverizar, extraer, lisar, fragmentar, desgasificar, nebulizar y emplear en procesos sonoquímicos.

El potente ultrasonicador de 200W UP200St es una unidad de trabajo potente y muy robusta para laboratorio y pequeñas producciones.

Cavitación ultrasónica para disolver

Si la muestra es soluble, el soluto (como la sucralosa, sales, por ejemplo, en forma de polvo o comprimidos) puede disolverse en un disolvente (por ejemplo, agua, disolventes acuosos, disolventes orgánicos, etc.) dando lugar a una mezcla homogénea, compuesta de una sola fase. El proceso de disolución puede llevarse a cabo mediante agitación manual o mecánica, lo que lleva mucho tiempo y es ineficaz. Los problemas relacionados son las pérdidas de muestras debidas a la manipulación o la falta de reproducibilidad por errores aleatorios y mezclas desiguales.
La ultrasonicación se utiliza a menudo para favorecer una disolución eficaz y rápida de las muestras. La disolución asistida por ultrasonidos se basa en la agitación mecánica de los efectos cavitacionales causados por la entrada de ondas ultrasónicas en los líquidos. La entrada de energía ultrasónica facilita y acelera el pretratamiento de la muestra, como la disolución y la lixiviación antes del análisis.
Mediante la preparación de una solución asistida por ultrasonidos, es posible disolver solutos en alta concentración y crear de forma eficaz y rápida una solución concentrada o saturada (y sobresaturada).
Cuando se introducen ultrasonidos de alta potencia y baja frecuencia en un medio líquido, la cavitación acústica resultante crea unas condiciones únicas. La ultrasonicación ha mejorado los pretratamientos de muestras líquido-líquido y sólido-líquido (por ejemplo, digestión, solubilización y extracción), que suelen aplicarse antes de la detección y medición analíticas.

La disolución es una aplicación habitual de los ultrasonidos. El vídeo muestra la disolución rápida de cristales de azúcar en agua con el Hielscher UP200St.

Disolución de cristales de azúcar en agua con el UP200St

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La velocidad de disolución cuantifica la velocidad del proceso de disolución. En la velocidad de disolución influyen varios factores:

  • material: disolvente y soluto
  • temperatura + presión
  • grado de (infra)saturación
  • eficacia e impacto de la disolución y la mezcla
  • superficie de la interfase
  • presencia de inhibidores (por ejemplo, sustancias depositadas en las partículas/bloqueo en el límite de fase)

 
Para acelerar el proceso de disolución y la velocidad de disolución, se necesitan homogeneizadores potentes que proporcionen un impacto mecánico suficiente. El poder de disolución y mezcla cavitacional de los homogeneizadores ultrasónicos es bien conocido y, por lo tanto, una herramienta común y fiable para la preparación de muestras en los laboratorios.

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La ultrasonicación nanosifica los cristales de meloxicam hasta convertirlos en nanocristales y forma una nanosuspensión homogénea, que muestra una biodisponibilidad mejorada.

Imágenes microscópicas de la suspensión de meloxicam:
Izquierda: suspensión de meloxicam sin tratar; Derecha: Nanosuspensión de meloxicam obtenida por ultrasonidos. con el UP100H durante 45 minutos al 100% de amplitud y ciclo 1.
(estudio e imagen: ©Iurian et al., 2015)

Disolución ultrasónica de muestras de laboratorio

La disolución asistida por ultrasonidos para la preparación de muestras se utiliza en los laboratorios antes de las mediciones analíticas.
Lista de instrumentos analíticos que requieren (a menudo) muestras licuadas:

  • HPLC – Cromatografía líquida de alta resolución
  • FTIR – Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier
  • GC – Cromatografía de gases
  • Espectroscopia atómica
  • ATR – Reflexión total atenuada
  • Dimensionado de partículas por difracción láser
  • dispersión dinámica de la luz

Con el dispositivo de preparación de muestras por ultrasonidos SonoStep, el tratamiento de muestras previo al análisis puede realizarse completamente en línea: El dispositivo ultrasónico de preparación de muestras cuenta con un agitador y una bomba integrados, de modo que las muestras circulan de forma constante y continua a través de un sistema cerrado. De este modo, se garantiza una sonicación uniforme y fiable sin riesgo de contaminación cruzada y falsificación o pérdida de muestras.
Más información sobre la unidad de preparación de muestras por ultrasonidos todo en uno SonoStep.

Disolución por ultrasonidos para la producción industrial

En las líneas de producción industrial, los ultrasonidos de alta potencia se integran para disolver y homogeneizar mezclas sólido-líquido con el fin de formar un producto uniforme y estable.
A continuación encontrará algunos ejemplos de distintos sectores industriales:

  • industria farmacéuticadisolución de los componentes del medicamento, por ejemplo, sales, polímeros
  • Industria alimentariadisolución de ingredientes, por ejemplo azúcar, sal, jarabe, condimentos
  • pinturas & Recubrimientosdisolución de polímeros
  • QuímicaPreparación de una solución sobresaturada antes de reacciones de precipitación
La disolución de sólidos en líquidos se realiza eficazmente mediante ultrasonidos de tipo sonda. La disolución por ultrasonidos puede realizarse por lotes o en línea.

Disolvedor ultrasónico UIP6000hdT para un gran rendimiento en la producción industrial de soluciones

Procesadores ultrasónicos para aplicaciones de disolución a cualquier escala

Hielscher Ultrasonics ofrece la solución ideal para su aplicación de disolución y humectación. Tanto si necesita preparar muestras analíticas en el laboratorio como producir grandes volúmenes de soluciones o salmueras en modo de flujo continuo. – ¡Hielscher Ultrasonics tiene el disolvente ultrasónico ideal para su proceso!
Con ultrasonidos de cualquier potencia y tanto para procesamiento por lotes como en línea, le recomendaremos el ultrasonido más adecuado para sus objetivos de procesamiento.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Los homogeneizadores ultrasónicos de alto cizallamiento se utilizan en procesos de laboratorio, de sobremesa, piloto e industriales.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.


Ultrasonidos de alto rendimiento La gama de productos de Hielscher cubre todo el espectro, desde el ultrasonicador compacto de laboratorio, pasando por las unidades de sobremesa, hasta los sistemas de ultrasonidos totalmente industriales.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.


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