液体中の固体の超音波溶解
溶液の調製は、工業生産だけでなく、ラボサンプルにとっても重要なステップです。一般に、ラボサンプルは分析前に液化する必要があります。超音波均質化および溶解は、あらゆるサイズのサンプルを調製するための迅速で信頼性の高い手段です。工業生産では、均質で溶解性に優れた溶液の調製は、安定した製品特性と一貫した品質を保証するための重要な要素であることがよくあります。超音波ディゾルバーは、コンパクトなラボデバイスとして、および完全な商用の工業用ディゾルバーとして利用できます。
超音波溶解剤:使用と用途
Ultrasonicsは、ラボでのサンプル調製のためのよく知られた信頼性の高いツールです。通常の用途には、均質化、乳化、分散、抽出、脱気、およびソノケミカル処理が含まれます。
分析機器(HPLC、原子分光計など)による測定では、一般的にほとんどのサンプルを液化する必要があります。これは、サンプルが溶液の均質な状態にある必要があるか、混合物が不均一な性質のものである場合は、コロイド、懸濁液、分散液、またはエマルジョンに移す必要があることを意味します。強力な超音波処理は、均質な混合物と不均一な混合物の両方を調製するための非常に効果的なツールです。
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超音波溶解による均質混合物の生成については、以下を読み続けてください!
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溶解のための超音波キャビテーション
サンプルが可溶性の場合、溶質(スクラロース、塩、粉末や錠剤など)を溶媒(水、水性溶媒、有機溶媒など)に溶解して、1つの相のみで構成される均質な混合物を得ることができます。溶解プロセスは、手動または機械的な攪拌によって実行できますが、これは時間がかかり、非効率的です。関連する問題は、操作によるサンプルの損失や、ランダムエラーや不均一な混合による再現性の欠如です。
超音波処理は、サンプルの効果的かつ迅速な溶解を促進するためによく使用されます。超音波支援溶解は、液体への超音波の入力によって引き起こされるキャビテーション効果の機械的攪拌に基づいている。超音波エネルギーの入力により、分析前の溶解や浸出などのサンプル前処理が促進され、加速されます。
超音波支援溶液の調製により、溶質を高濃度で溶解し、濃縮または飽和(および過飽和)溶液を効率的かつ迅速に生成することが可能になります。
高出力/低周波超音波が液体媒体に導入されると、結果として生じる音響キャビテーションが独特の条件を作り出します。超音波処理は、通常、分析的な検出および測定の前に適用される液体 - 液体および固液サンプルの前処理(例えば、分解、可溶化および抽出)を強化しました。
溶解速度は、溶解プロセスの速度を定量化します。溶解速度は、さまざまな要因の影響を受けます。
- 材質:溶剤と溶質
- 温度 + 圧力
- 彩度(過小)飽和度
- 溶解と混合の効率と影響
- 相間表面積
- 阻害剤の存在(例:粒子上に沈着した物質/相境界上のブロッキング)
溶媒和プロセスと溶解速度を加速するには、十分な機械的衝撃を提供する強力なホモジナイザーが必要です。超音波ホモジナイザーのキャビテーション溶解および混合力はよく知られており、したがって実験室でのサンプル調製のための一般的で信頼性の高いツールである。
メロキシカム懸濁液の顕微鏡画像:
左:未処理のメロキシカム懸濁液;右:超音波処理によって得られたメロキシカムナノ懸濁液 UP100Hを100%の振幅とサイクル1で45分間使用。
(研究と写真:©Iurian et al., 2015)
ラボサンプルの超音波溶解
サンプル調製のための超音波補助溶解は、分析測定の前に実験室で使用されます。
(多くの場合)液化サンプルを必要とする分析機器のリスト:
- 高性能液体クロマトグラフィー – 高速液体クロマトグラフィー
- FTIRの – フーリエ変換赤外分光法
- GCの – ガスクロマトグラフィー
- 原子分光法
- ATRの – 減衰全反射
- レーザー回折粒子サイジング
- 動的光散乱
超音波サンプル調製装置SonoStepを使用すると、分析前のサンプル処理を完全にインラインで操作できます:超音波サンプル調製装置は、統合されたスターラーとポンプを備えているため、サンプルはクローズドシステムを介して安定して連続的に実行されます。これにより、クロスコンタミネーションやサンプルの改ざん、サンプルの損失のリスクなしに、均一で信頼性の高い超音波処理が保証されます。
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工業生産のための超音波溶解
工業生産ラインでは、高出力超音波が統合され、固液混合物を溶解および均質化して、均一で安定した製品を形成します。
以下に、さまざまな産業部門の例をいくつか示します。
- 製薬業界:薬物成分(塩、ポリマーなど)の溶解
- 食品・飲料業界:砂糖、塩、シロップ、調味料などの成分を溶解する
- 塗料 & コーティング:ポリマーの溶解
- 化学:過飽和溶液の調製前に 降水反応
超音波ディゾルバーUIP6000hdT ソリューションの工業生産における大きなスループット
あらゆる規模の溶解アプリケーションに対応する超音波プロセッサ
ヒールシャー超音波は、あなたの溶解および湿潤アプリケーションのための理想的なソリューションを提供します。ラボで分析サンプルを調製する必要があるか、連続フロースルーモードで大量の溶液やブラインを生成する必要があるか – ヒールシャー超音波は、あなたのプロセスのための理想的な超音波ディゾルバーを持っています!
任意の電力定格で、バッチ処理だけでなくインライン処理のための超音波装置を使用して、私たちはあなたの処理目標に最も適した超音波装置をお勧めします!
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。
| バッチボリューム | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 1〜500mL | 10〜200mL/分 | UP100Hの |
| 10〜2000mL | 20〜400mL/分 | UP200HTの, UP400セント |
| 0.1〜20L | 0.2 から 4L/min | UIP2000hdT |
| 10〜100L | 2〜10L/分 | UIP4000hdTの |
| N.A. | 10〜100L/min | UIP16000 |
| N.A. | 大きい | クラスタ UIP16000 |
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ヒールシャー超音波は、実験室、パイロットおよび工業規模での混合アプリケーション、分散、乳化および抽出のための高性能超音波ホモジナイザーを製造しています。
文献/参考文献
- Welna, Maja; Szymczycha-Madeja, Anna; Pohl, Pawel: Quality of the Trace Element Analysis: Sample Preparation Steps. In: InTechOpen.
- Castro, Luque de; Capote, Priego F. (ed.) (2007): Analytical Applications of Ultrasound. Elservier Science, 2007.
- del Bosque, A.; Sánchez-Romate, X.F.; Sánchez, M.; Ureña, A. (2022): Easy-Scalable Flexible Sensors Made of Carbon Nanotube-Doped Polydimethylsiloxane: Analysis of Manufacturing Conditions and Proof of Concept. Sensors 2022, 22, 5147.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
