Tahkete ainete ultraheliga lahustamine vedelikes

Lahuste valmistamine on oluline samm nii laboriproovide kui ka tööstusliku tootmise jaoks. Üldjuhul tuleb laboriproovid enne analüüsi viia vedelasse olekusse. Ultraheli homogeniseerimine ja lahustamine on kiire ja usaldusväärne viis igas mahus proovide ettevalmistamiseks. Tööstuslikus tootmises on homogeensete ja hästi lahustunud lahuste valmistamine sageli otsustav tegur püsivate tooteomaduste ja ühtlase kvaliteedi tagamiseks. Ultraheli lahustid on saadaval nii kompaktsete laboriseadmetena kui ka täismahuliste tööstuslike lahustitena.

Ultraheli lahustid: kasutus ja rakendused

Ultraheli on tuntud ja usaldusväärne vahend proovide ettevalmistamiseks laboris. Tavalised rakendused hõlmavad homogeniseerimist, emulgeerimist, dispergeerimist, ekstraheerimist, gaaside eemaldamist ja sonokeemilisi töötlusi.
Analüütiliste instrumentidega (nt HPLC, aatomspektromeeter jne) mõõtmiseks tuleb enamik proove üldjuhul viia vedelasse olekusse. See tähendab, et proov peab kas olema lahuse homogeenses olekus või tuleb see viia kolloidiks, suspensiooniks, dispersiooniks või emulsiooniks, kui segu on heterogeenne. Võimas ultraheli töötlus (sonikeerimine) on väga tõhus vahend nii homogeensete kui ka heterogeensete segude valmistamiseks.
Kui olete huvitatud heterogeensete suspensioonide valmistamisest, klõpsake siin: ultraheli emulgeerimine ja ultraheli dispergeerimine!
Homogeensete segude valmistamiseks ultraheliga lahustamise teel lugege palun allpool edasi!

Ultraheli kavitatsioon lahustamiseks

Kui proov on lahustuv, saab lahustuva aine (nt sukraloosi, soolasid, nt pulbri või tableti kujul) lahustada lahustis (nt vees, vesilahustites, orgaanilistes lahustites jne), mille tulemuseks on homogeenne segu, mis koosneb ainult ühest faasist. Lahustamist saab teostada käsitsi või mehaanilise segamisega, mis on aeganõudev ja ebatõhus. Sellega seotud probleemid on proovikaod käitlemise tõttu või reprodutseeritavuse puudumine juhuslike vigade ja ebaühtlase segunemise tõttu.
Ultraheli töötlust (sonikeerimist) kasutatakse sageli proovide tõhusa ja kiire lahustumise soodustamiseks. Ultraheliga abistatud lahustamine põhineb kavitatsiooniefektide mehaanilisel segavatel toimel, mida põhjustab ultraheli lainete sisestamine vedelikesse. Ultraheli energia sisestamine hõlbustab ja kiirendab proovi eeltöötlust, näiteks lahustamist ja leostamist enne analüüsi.
Lahuse ultraheliga abistatud valmistamise abil on võimalik lahustada lahustuvaid aineid suures kontsentratsioonis ning luua tõhusalt ja kiiresti kontsentreeritud või küllastunud (ja ülekülastunud) lahus.
Kui suure võimsusega/madala sagedusega ultraheli viiakse vedelasse keskkonda, tekitab saadud akustiline kavitatsioon ainulaadsed tingimused. Ultraheli töötlus on täiustanud vedelik-vedelik ja tahke aine-vedelik proovide eeltöötlusi (nt lagundamine, solubiliseerimine ja ekstraheerimine), mida tavaliselt rakendatakse enne analüütilist detekteerimist ja mõõtmist.

Lahustumiskiirus kvantifitseerib lahustamisprotsessi kiirust. Lahustumiskiirust mõjutavad mitmed tegurid:

• materjal: lahusti ja lahustuv aine
• temperatuur + rõhk
• (ala)küllastuse aste
• lahustamise ja segamise tõhusus ja mõju
• faasidevaheline pindala
• inhibiitorite olemasolu (nt osakestele sadestunud ained/faasipiiri blokeerivad ained)

Solvatatsiooniprotsessi ja lahustumiskiiruse kiirendamiseks on vaja võimsaid homogenisaatoreid, mis tagavad piisava mehaanilise toime. Ultraheli homogenisaatorite kavitatsiooniline lahustamis- ja segamisvõime on hästi tuntud ning seetõttu on need levinud ja usaldusväärne vahend proovide ettevalmistamiseks laboratooriumides.

Meloksikaami suspensiooni mikroskoopilised kujutised:
Vasakul: töötlemata meloksikaami suspensioon; paremal: ultraheli töötlusega (sonikeerimisega) saadud meloksikaami nanosuspensioon seadmega UP100H 45 minutit amplituudil 100% ja tsüklil 1.
(uuring ja pilt: ©Iurian et al., 2015)

Laboriproovide ultraheliga lahustamine

Ultraheliga abistatud lahustamist proovide ettevalmistamiseks kasutatakse laboratooriumides enne analüütilisi mõõtmisi.
Analüütiliste instrumentide loetelu, mis (sageli) nõuavad vedelasse olekusse viidud proove:

• HPLC – kõrgefektiivne vedelikkromatograafia
• FTIR – Fourier’ teisendusega infrapunaspektroskoopia
• GC – gaaskromatograafia
• Aatomspektroskoopia
• ATR – sumbuv täielik peegeldus
• Laserdifraktsiooniga osakeste suuruse määramine
• Dünaamiline valguse hajumine

Ultraheli proovide ettevalmistusseadmega SonoStep saab analüüsieelset proovitöötlust teostada täielikult inline-režiimis: ultraheli proovide ettevalmistusseadmel on integreeritud segisti ja pump, nii et proovid liiguvad ühtlaselt ja pidevalt läbi suletud süsteemi. Seeläbi on tagatud ühtlane ja usaldusväärne ultraheli töötlus (sonikeerimine) ilma ristsaastumise, proovi moonutamise ja proovikao ohuta.
Lugege lähemalt kõik-ühes ultraheli proovide ettevalmistusseadme SonoStep kohta!

Ultraheliga lahustamine tööstuslikus tootmises

Tööstuslikes tootmisliinides integreeritakse suure võimsusega ultraheli, et lahustada ja homogeniseerida tahke aine-vedelik segusid ühtlase ja stabiilse toote saamiseks.
Allpool on mõned näited erinevatest tööstusharudest:

• Farmaatsiatööstus: ravimikomponentide, nt soolade, polümeeride lahustamine
• Toidu- ja joogitööstus: koostisainete, nt suhkru, soola, siirupi, maitseainete lahustamine
• Värvid ja katted: polümeeride lahustamine
• Keemia: ülekülastunud lahuse valmistamine enne sadestusreaktsioone

Ultraheli protsessorid lahustamisrakendusteks igas mastaabis

Hielscher Ultrasonics pakub ideaalset lahendust teie lahustamis- ja niisutamisrakenduse jaoks. Olenemata sellest, kas peate laboris valmistama analüütilisi proove või tootma suuri koguseid lahuseid või soolvett pidevas läbivoolurežiimis – Hielscher Ultrasonicsil on teie protsessi jaoks ideaalne ultraheli lahusti!
Ultraheli seadmetega igal võimsusklassil nii partii- kui ka inline-töötluseks soovitame teile teie töötlemiseesmärkidele sobivaimat sonikaatorit!
Alljärgnev tabel annab ülevaate meie ultraheli seadmete ligikaudsest töötlemisvõimsusest: