Szilárd anyagok ultrahangos oldása folyadékokban

Az oldatok előállítása fontos lépés mind a laboratóriumi minták előkészítésében, mind az ipari gyártásban. Általában a laboratóriumi mintákat az elemzés előtt folyékony formába kell hozni. Az ultrahangos homogenizálás és oldás gyors és megbízható módszer bármilyen méretű minta előkészítésére. Az ipari gyártásban a homogén és teljesen feloldott anyagokat tartalmazó oldatok előállítása gyakran döntő tényező az állandó termékjellemzők és az egyenletes minőség biztosításában. Az ultrahangos oldóberendezések kompakt laboratóriumi készülékekként és teljes körű üzemi használatra alkalmas ipari oldóberendezésekként is kaphatók.

Ultrahangos oldóberendezések: használat és alkalmazások

Az ultrahang jól ismert, megbízható eszköz a laboratóriumi minta-előkészítéshez. Szokásos alkalmazásai közé tartozik a homogenizálás, az emulgeálás, a diszpergálás, az extrakció, a gáztalanítás és a szonokémiai kezelés.
Az analitikai műszerekkel (pl. HPLC-vel, atomspektrométerrel stb.) végzett mérésekhez általában a legtöbb mintát folyékony formába kell hozni. Ez azt jelenti, hogy a mintának vagy homogén oldat formájában kell lennie, vagy a mintát kolloiddá, szuszpenzióvá, diszperzióvá vagy emulzióvá kell alakítani, ha a keverék heterogén jellegű. A nagy teljesítményű ultrahangos kezelés rendkívül hatékony eszköz mind homogén, mind heterogén keverékek előállítására.
Ha érdekli a heterogén szuszpenziók előállítása, kattintson ide: ultrahangos emulgeálás és ultrahangos diszpergálás!
A homogén keverékek ultrahangos oldással történő előállításáról az alábbiakban olvashat tovább!

Ultrahangos kavitáció az oldáshoz

Ha a minta oldható, az oldandó anyag (például szukralóz vagy sók, pl. por vagy tabletta formájában) feloldható egy oldószerben (pl. vízben, vizes oldószerekben, szerves oldószerekben stb.), így csupán egyetlen fázisból álló homogén keverék jön létre. Az oldás kézi vagy gépi keveréssel is végezhető, ami időigényes és nem hatékony. Az ezzel kapcsolatos problémák közé tartozik a mintakezelés miatti mintaveszteség, illetve a véletlen hibák és az egyenetlen keverés miatt hiányzó reprodukálhatóság.
Az ultrahangos kezelést gyakran alkalmazzák a minták hatékony és gyors oldódásának elősegítésére. Az ultrahanggal segített oldás a folyadékba bevitt ultrahanghullámok által kiváltott kavitációs hatások mechanikai keverőhatásán alapul. Az ultrahangenergia bevitele megkönnyíti és felgyorsítja az elemzést megelőző minta-előkezelést, például az oldást és a kioldást.
Az oldatok ultrahanggal segített előállítása lehetővé teszi az oldandó anyagok nagy koncentrációban történő feloldását, valamint tömény vagy telített (és túltelített) oldatok hatékony és gyors előállítását.
Amikor nagy teljesítményű, alacsony frekvenciájú ultrahangot vezetnek egy folyékony közegbe, az így kialakuló akusztikus kavitáció egyedülálló körülményeket teremt. Az ultrahangos kezelés javította a folyadék–folyadék és szilárd–folyadék minta-előkezelési eljárásokat (pl. feltárás, szolubilizálás és extrakció), amelyeket jellemzően az analitikai kimutatás és mérés előtt alkalmaznak.

 
Az oldódási sebesség számszerűsíti az oldódási folyamat gyorsaságát. Az oldódási sebességet különböző tényezők befolyásolják:

• anyag: oldószer és oldandó anyag
• hőmérséklet + nyomás
• a telítettség (illetve a telítetlenség) mértéke
• az oldás és a keverés hatékonysága és hatása
• a fázishatár felülete
• gátló anyagok jelenléte (pl. a részecskéken lerakódott vagy a fázishatáron gátló hatást kifejtő anyagok)

 
A szolvatációs folyamat és az oldódási sebesség felgyorsításához megfelelő mechanikai hatást biztosító, nagy teljesítményű homogenizátorokra van szükség. Az ultrahangos homogenizátorok kavitációs oldó- és keverőhatása jól ismert, így ezek a készülékek a laboratóriumi minta-előkészítés elterjedt és megbízható eszközei.

Meloxikámszuszpenzió mikroszkópos képei:
Balra: kezeletlen meloxikámszuszpenzió; jobbra: ultrahangos kezeléssel előállított meloxikám-nanoszuszpenzió az UP100H készülékkel, 45 percen át, 100% amplitúdóval és 1-es ciklusbeállítással.
(tanulmány és kép: ©Iurian et al., 2015)

Laboratóriumi minták ultrahangos oldása

A minta-előkészítést szolgáló, ultrahanggal segített oldást laboratóriumokban alkalmazzák az analitikai mérések előtt.
A (gyakran) folyékony formába hozott mintákat igénylő analitikai műszerek listája:

• HPLC – nagy teljesítményű folyadékkromatográfia
• FTIR – Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópia
• GC – gázkromatográfia
• Atomspektroszkópia
• ATR – gyengített teljes reflexió
• Lézerdiffrakciós részecskeméret-meghatározás
• Dinamikus fényszórás

A SonoStep ultrahangos minta-előkészítő készülékkel az elemzés előtti mintakezelés teljes egészében átfolyó rendszerben végezhető: az ultrahangos minta-előkészítő készülék beépített keverővel és szivattyúval rendelkezik, így a minták egyenletesen és folyamatosan áramlanak egy zárt rendszeren keresztül. Ezáltal garantált az egyenletes és megbízható ultrahangos kezelés, a keresztszennyeződés, a minták tulajdonságainak megváltozása vagy a mintaveszteség kockázata nélkül.
Olvasson többet a SonoStep minden funkciót egyesítő ultrahangos minta-előkészítő egységről!

Ultrahangos oldás az ipari gyártásban

Az ipari gyártósorokba nagy teljesítményű ultrahangot integrálnak a szilárd–folyadék keverékek oldásához és homogenizálásához, hogy egyenletes és stabil termék jöjjön létre.
Az alábbiakban néhány példát talál a különböző iparágakból:

• Gyógyszeripar: gyógyszerösszetevők, pl. sók és polimerek oldása
• Élelmiszer- és italipar: összetevők, pl. cukor, só, szirup és ízesítők oldása
• Festékek és bevonatok: polimerek oldása
• Vegyipar: túltelített oldat előállítása kicsapási reakciók előtt

Ultrahangos berendezések oldási alkalmazásokhoz bármilyen léptékben

A Hielscher Ultrasonics ideális megoldást kínál az Ön oldási és nedvesítési alkalmazásához. Akár analitikai mintákat kell előkészítenie a laboratóriumban, akár nagy mennyiségű oldatot vagy sóoldatot kell előállítania folyamatos átfolyó üzemmódban – a Hielscher Ultrasonics rendelkezik az Ön folyamatához ideális ultrahangos oldóberendezéssel!
Bármilyen teljesítményű, szakaszos és átfolyó feldolgozásra egyaránt alkalmas ultrahangos készülékeink közül az Ön feldolgozási céljaihoz legmegfelelőbb készüléket ajánljuk!
Az alábbi táblázat tájékoztatást ad ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról: