Dissoluzione a ultrasuoni di solidi in liquidi

La preparazione delle soluzioni è una fase importante per i campioni di laboratorio e per la produzione industriale. In generale, i campioni di laboratorio devono essere liquefatti prima dell'analisi. L'omogeneizzazione e la dissoluzione a ultrasuoni sono un mezzo rapido e affidabile per preparare campioni di tutte le dimensioni. Nella produzione industriale, la preparazione di soluzioni omogenee e ben disciolte è spesso un fattore cruciale per garantire caratteristiche costanti del prodotto e una qualità costante. I dissolutori a ultrasuoni sono disponibili come dispositivi compatti da laboratorio e come dissolutori industriali completamente commerciali.

Dissolutori a ultrasuoni: Uso e applicazioni

Gli ultrasuoni sono uno strumento ben noto e affidabile per la preparazione dei campioni in laboratorio. Le applicazioni più comuni comprendono l'omogeneizzazione, l'emulsificazione, la dispersione, l'estrazione, il degasaggio e i trattamenti sicochimici.
Per le misurazioni con strumenti analitici (ad esempio, HPLC, spettrometro atomico, ecc.), in genere la maggior parte dei campioni deve essere liquefatta. Ciò significa che il campione deve essere allo stato omogeneo di una soluzione oppure deve essere trasferito in un colloide, una sospensione, una dispersione o un'emulsione se la miscela è di natura eterogenea. Gli ultrasuoni potenti sono uno strumento molto efficace per preparare miscele sia omogenee che eterogenee.
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Cavitazione a ultrasuoni per la dissoluzione

Se il campione è solubile, il soluto (come il succralosio, i sali, ad esempio in polvere o in compresse) può essere disciolto in un solvente (ad esempio acqua, solventi acquosi, solventi organici, ecc.) ottenendo una miscela omogenea, composta da una sola fase. Il processo di dissoluzione può essere effettuato mediante agitazione manuale o meccanica, che richiede tempo e non è efficiente. I problemi correlati sono la perdita di campioni a causa della manipolazione o la mancanza di riproducibilità dovuta a errori casuali e a una miscelazione non uniforme.
L'ultrasuonoterapia è spesso utilizzata per promuovere una dissoluzione efficace e rapida dei campioni. La dissoluzione assistita dagli ultrasuoni si basa sull'agitazione meccanica degli effetti cavitazionali causati dall'immissione di onde ultrasonore nei liquidi. L'immissione di energia a ultrasuoni facilita e accelera il pretrattamento del campione, come la dissoluzione e la lisciviazione prima dell'analisi.
Con la preparazione assistita a ultrasuoni di una soluzione, diventa possibile sciogliere soluti in alta concentrazione e creare in modo efficiente e veloce una soluzione concentrata o satura (e sovrasatura).
Quando gli ultrasuoni ad alta potenza/bassa frequenza vengono introdotti in un mezzo liquido, la cavitazione acustica che ne deriva crea condizioni uniche. L'ultrasuono ha migliorato i pretrattamenti dei campioni liquido-liquido e solido-liquido (ad esempio, digestione, solubilizzazione ed estrazione), che sono tipicamente applicati prima della rilevazione e della misurazione analitica.

 
La velocità di dissoluzione quantifica la velocità del processo di dissoluzione. La velocità di dissoluzione è influenzata da vari fattori:

• materiale: solvente e soluto
• temperatura + pressione
• grado di (sotto)saturazione
• efficienza e impatto della dissoluzione e della miscelazione
• superficie dell'interfase
• presenza di inibitori (ad es. sostanze depositate sulle particelle/bloccanti sul confine di fase)

 
Per accelerare il processo di solvatazione e il tasso di dissoluzione, sono necessari potenti omogeneizzatori che forniscano un impatto meccanico sufficiente. Il potere cavitazionale di dissoluzione e miscelazione degli omogeneizzatori a ultrasuoni è ben noto ed è quindi uno strumento comune e affidabile per la preparazione dei campioni nei laboratori.

Immagini microscopiche della sospensione di meloxicam:
A sinistra: sospensione di meloxicam non trattata; a destra: Nanosospensione di meloxicam ottenuta mediante ultrasuoni. con l'UP100H per 45 minuti con ampiezza del 100% e ciclo 1.
(studio e immagine: ©Iurian et al., 2015)

Dissoluzione a ultrasuoni di campioni di laboratorio

La dissoluzione assistita da ultrasuoni per la preparazione dei campioni viene utilizzata nei laboratori prima delle misurazioni analitiche.
Elenco degli strumenti analitici che richiedono (spesso) campioni liquefatti:

• HPLC – Cromatografia liquida ad alte prestazioni
• FTIR – Spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier
• GC – Gascromatografia
• Spettroscopia atomica
• ATR – Riflessione totale attenuata
• Diffrazione laser per il dimensionamento delle particelle
• diffusione dinamica della luce

Con il dispositivo di preparazione dei campioni a ultrasuoni SonoStep, il trattamento dei campioni pre-analitici può essere effettuato completamente in linea: Il dispositivo di preparazione dei campioni a ultrasuoni è dotato di un agitatore e di una pompa integrati, in modo che i campioni scorrano in modo costante e continuo attraverso un sistema chiuso. In questo modo si garantisce una sonicazione uniforme e affidabile, senza il rischio di contaminazione incrociata e di falsificazione o perdita del campione.
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Dissoluzione a ultrasuoni per la produzione industriale

Nelle linee di produzione industriale, gli ultrasuoni ad alta potenza sono integrati per sciogliere e omogeneizzare le miscele solido-liquido per formare un prodotto uniforme e stabile.
Di seguito sono riportati alcuni esempi relativi a diversi settori industriali:

• industria farmaceuticadissoluzione dei componenti del farmaco, ad esempio sali, polimeri, ecc.
• Industria alimentare e delle bevande: dissoluzione di ingredienti, ad esempio zucchero, sale, sciroppo, condimenti.
• vernici & rivestimenti: dissoluzione di polimeri
• Chimica: preparazione di una soluzione supersatura prima reazioni di precipitazione

Processori a ultrasuoni per applicazioni di dissoluzione su qualsiasi scala

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