Ultrazvučno otapanje krutih tvari u tekućinama

The preparation of solutions is an important step for lab samples as well as for industrial production. In general, lab samples must be liquified before analysis. Ultrasonic homogenization and dissolving is a quick and reliable means to prepare samples of all sizes. In industrial production, the preparation of homogeneous and well-dissolved solutions is often a crucial factor to guarantee steady product characteristics and a consistent quality. Ultrasonic dissolvers are available as compact lab devices and as fully-commercial industrial dissolvers.

Ultrazvučni otapali: upotreba i primjena

Ultrazvuk je dobro poznat, pouzdan alat za pripremu uzoraka u laboratoriju. Uobičajene primjene uključuju homogenizaciju, emulzifikaciju, disperziju, ekstrakciju, otplinjavanje i sonokemijske tretmane.
For measurements by analytical instruments (e.g. HPLC, atomic spectrometer, etc.), generally most samples have to be liquefied. This means that the sample either must be be in the homogeneous state of a solution or must be transferred into the a colloid, suspension, dispersion or emulsion if the mixture is of heterogeneous nature. Powerful ultrasonication is a very effective tool to prepare both homogeneous and heterogeneous mixtures.
Ukoliko ste zainteresirani za pripremu heterogenih suspenzija, kliknite ovdje za: Ultrazvučna emulgacija i ultrazvučno raspršivanje!
Za stvaranje homogenih smjesa ultrazvučnim otapanjem, nastavite čitati u nastavku!

Ultrazvučna kavitacija za otapanje

Ako je uzorak topiv, otopljena tvar (kao što je sukraloza, soli, npr. u obliku praha ili tablete) može se otopiti u otapalu (npr. voda, vodena otapala, organska otapala itd.) što rezultira homogenom smjesom, sastavljenom samo od jednog faza. Proces otapanja može se provesti ručnim ili mehaničkim miješanjem, što je dugotrajno i neučinkovito. Povezani problemi su gubici uzorka zbog manipulacije ili nedostatka ponovljivosti slučajnim pogreškama i neravnomjernim miješanjem.
Ultrasonication se često koristi za promicanje učinkovitog i brzog otapanja uzoraka. Ultrazvučno potpomognuto otapanje temelji se na mehaničkom miješanju kavitacijskih učinaka uzrokovanih unosom ultrazvučnih valova u tekućine. Unos ultrazvučne energije olakšava i ubrzava predobradu uzorka kao što je otapanje i ispiranje prije analize.
Ultrazvučno potpomognutom pripremom otopine, postaje moguće otopiti otopljene tvari u visokoj koncentraciji i stvoriti učinkovito i brzo koncentriranu ili zasićenu (i prezasićenu) otopinu.
Kada se ultrazvuk velike snage/niske frekvencije uvede u tekući medij, rezultirajuća akustična kavitacija stvara jedinstvene uvjete. Ultrasonication ima poboljšane predtretmane uzoraka tekućina-tekućina i krutina-tekućina (npr. probava, solubilizacija i ekstrakcija), koje se obično primjenjuju prije analitičke detekcije i mjerenja.

 
Brzina otapanja kvantificira brzinu procesa otapanja. Na brzinu otapanja utječu različiti čimbenici:

• materijal: otapalo i otopljena tvar
• temperatura + tlak
• stupanj (pod)zasićenosti
• učinkovitost i učinak otapanja i miješanja
• međufazna površina
• prisutnost inhibitora (npr. tvari taložene na česticama/blokiranje na granici faza)

 
Da bi se ubrzao proces solvatacije i brzina otapanja, potrebni su snažni homogenizatori koji pružaju dovoljan mehanički učinak. Kavitacijska moć otapanja i miješanja ultrazvučnih homogenizatora dobro je poznata i stoga je uobičajen i pouzdan alat za pripremu uzoraka u laboratorijima.

Mikroskopske slike suspenzije meloksikama:
Lijevo: neobrađena suspenzija meloksikama; Desno: nanosuspenzija meloksikama dobivena ultrazvučnom obradom s 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 uzorka koristi se u laboratorijima prije analitičkih mjerenja.
Popis analitičkih instrumenata koji zahtijevaju (često) ukapljene uzorke:

• HPLC – Tekuća kromatografija visokog učinka
• FTIR – Infracrvena spektroskopija Fourierove transformacije
• GC – Plinska kromatografija
• Atomska spektroskopija
• ATR – Prigušena potpuna refleksija
• Određivanje veličine čestica pomoću laserske difrakcije
• dinamičko raspršenje svjetlosti

Uz ultrazvučni uređaj za pripremu uzorka SonoStep, obrada uzorka prije analize može se izvoditi potpuno inline: Ultrazvučni uređaj za pripremu uzorka ima integriranu mješalicu i pumpu, tako da uzorci teku ravnomjerno i neprekidno kroz zatvoreni sustav. Time je zajamčena ravnomjerna i pouzdana sonikacija bez rizika od unakrsne kontaminacije i krivotvorenja uzorka ili gubitka uzorka.
Pročitajte više o sveobuhvatnoj ultrazvučnoj jedinici za pripremu uzoraka SonoStep!

Ultrazvučno otapanje za industrijsku proizvodnju

U industrijskim proizvodnim linijama integriran je ultrazvuk velike snage za otapanje i homogeniziranje smjesa kruto-tekuće kako bi se formirao ujednačen i stabilan proizvod.
U nastavku pronađite nekoliko primjera za različite industrijske grane:

• farmaceutska industrija: otapanje komponenti lijeka, npr. soli, polimera
• Industrija hrane i pića: otapanje sastojaka, npr. šećera, soli, sirupa, začina
• boje & premazi: otapanje polimera
• Kemija: priprema prezasićene otopine prije reakcije taloženja

Ultrazvučni procesori za otapanje aplikacija u bilo kojoj mjeri

Hielscher Ultrasonics nudi idealno rješenje za vašu aplikaciju za otapanje i vlaženje. 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 otapač za vaš proces!
S ultrasonicatorima bilo koje snage i za serijsku, kao i inline obradu, preporučit ćemo vam najprikladniji ultrasonicator za vaše ciljeve obrade!
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja: