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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、実験室サンプルにとっても重要なステップである。一般的に、ラボのサンプルは分析前に液化する必要があります。超音波ホモジナイズと溶解は、あらゆるサイズのサンプルを迅速かつ確実に調製する手段です。工業生産においては、均質でよく溶解した溶液の調製は、安定した製品特性と安定した品質を保証するために、しばしば重要な要素となります。超音波ディゾルバーは、コンパクトなラボ用ディゾルバーと、フルコマーシャルの工業用ディゾルバーがあります。

超音波ディゾルバー:使用と応用

超音波は、ラボにおけるサンプル前処理のための信頼性の高いツールとして知られています。通常のアプリケーションには、ホモジナイズ、乳化、分散、抽出、脱気、ソノケミカル処理などがあります。
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試料を液化しなければならない。つまり、試料は溶液の均質な状態にあるか、混合物が不均質な性質の場合は、コロイド、懸濁液、分散液、エマルションに移さなければなりません。強力な超音波処理は、均質な混合物も不均質な混合物も調製できる非常に効果的なツールである。
不均一な懸濁液の調製に興味がある方は、こちらをクリックしてください: 超音波乳化 そして 超音波分散!
超音波溶解による均質な混合物の生成については、以下をお読みください!

溶解は、超音波の多くの強力なアプリケーションの1つです。ビデオでは、Hielscher UP200Stを使用して、ジェリーベビーを水にすばやく溶解する様子を紹介しています。

UP200Stを使用したゼリーベビーの水への溶解

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真新しい200ワットの超音波実験装置UP200StとUP200Htは、均質化、乳化、溶解、分散、脱凝集、粉砕のための強力なホモジナイザーです。 & 粉砕、抽出、溶解、分解、脱気、噴霧、ソノケミカル用途。

200Wのパワフルな超音波発生器UP200St は、ラボや小規模プロダクション向けのパワフルで非常に堅牢なワークユニットです。

超音波キャビテーションによる溶解

試料が可溶性である場合、溶質(サクラロース、塩、例えば粉末または錠剤の形 態)は、溶媒(例えば水、水性溶媒、有機溶媒など)に溶解することができ、その結果、 1相のみからなる均質な混合物が得られる。溶解プロセスは、手動または機械的な攪拌によって行われるが、これは時間がかかり非効率的である。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ある。
試料の効果的かつ迅速な溶解を促進するために、超音波照射がしばしば用いられる。超音波補助溶解は、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は、分析前の溶解や浸出といった試料の前処理を容易にし、加速します。
超音波アシストによる溶液の調製により、溶質を高濃度で溶解し、濃縮または飽和(および過飽和)溶液を効率的かつ短時間で生成することが可能になる。
高出力/低周波数の超音波を液体媒体に導入すると、その結果生じる音響キャビテーションが独特の条件を作り出す。超音波処理は、一般的に分析検出および測定前に適用される液-液および固-液サンプルの前処理(消化、可溶化、抽出など)を強化します。

溶解は超音波の一般的な用途です。このビデオでは、Hielscher UP200Stを使用して、砂糖の結晶を水に素早く溶解する様子を紹介しています。

UP200Stを使って砂糖の結晶を水に溶かす

ビデオのサムネイル

 
溶解速度は、溶解プロセスの速度を数値化したものである。溶解速度は様々な要因に影響される:

  • 材料:溶媒と溶質
  • 温度+圧力
  • 飽和度
  • 溶解とブレンドの効率と影響
  • 界面積
  • 阻害物質の存在(例:粒子に付着した物質/相境界を塞ぐ物質)。

 
溶解プロセスと溶解速度を加速するためには、十分な機械的衝撃を与える強力なホモジナイザーが必要である。超音波ホモジナイザーのキャビテーションによる溶解力と混合力はよく知られており、研究室における試料調製のための一般的で信頼性の高いツールとなっている。

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超音波処理によりメロキシカムの結晶はナノ化され、均質なナノ懸濁液が形成され、バイオアベイラビリティが改善された。

メロキシカム懸濁液の顕微鏡写真:
左:未処理のメロキシカム懸濁液;右:超音波処理により得られたメロキシカムナノ懸濁液 UP100Hを使用し、振幅100%、サイクル1で45分間。
(調査と写真:©Iurian et al, 2015)

実験用サンプルの超音波溶解

試料調製用の超音波溶解は、分析測定の前に実験室で使用される。
液化試料を必要とする(ことが多い)分析装置のリスト:

  • HPLC – 高性能液体クロマトグラフィー
  • フーリエ変換 – フーリエ変換赤外分光法
  • GC – ガスクロマトグラフィー
  • 原子分光学
  • ATR – 減衰全反射
  • レーザー回折式粒子径測定
  • 動的光散乱

超音波サンプル前処理装置SonoStepを使えば、分析前のサンプル処理を完全にインラインで行うことができます:超音波サンプル前処理装置は、攪拌機とポンプを内蔵しており、サンプルはクローズドシステム内を安定した状態で連続的に流れます。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、サンプルロスのリスクがなく、均一で信頼性の高い超音波処理が保証されます。
オールインワン超音波サンプル前処理装置SonoStepの詳細を読む!

工業生産のための超音波溶解

工業生産ラインでは、高出力超音波が固液混合物を溶解・均質化し、均一で安定した製品を形成するために統合されている。
以下に、さまざまな産業分野での例を挙げる:

  • 製薬業界薬物成分の溶解(塩、ポリマーなど
  • 食品・飲料業界例:砂糖、塩、シロップ、調味料の溶解
  • 塗料 & コーティングポリマーの溶解
  • 化学の前に過飽和溶液を調製する。 沈殿反応
液体中の固形物の溶解は、プローブタイプの超音波発生装置を用いて効率的に行われる。超音波溶解はバッチ式とインライン式があります。

超音波溶解器 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用超音波プロセッサー

Hielscher Ultrasonicsは、お客様の溶解・湿潤アプリケーションに理想的なソリューションを提供します。実験室での分析サンプルの調製、連続フロースルーでの大量の溶液やブラインの製造など、どのような用途にも対応します。 – Hielscher Ultrasonicsは、お客様のプロセスに最適な超音波溶解器をご用意しています!
あらゆる定格出力、バッチ処理、インライン処理に対応する超音波発生装置により、お客様の処理目的に最適な超音波発生装置をご提案いたします!
下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です:

バッチ量 流量 推奨デバイス
1〜500mL 10~200mL/分 UP100H
10〜2000mL 20~400mL/分 UP200Ht, UP400ST
0.1~20L 0.2~4L/分 UIP2000hdT
10~100L 2~10L/分 UIP4000hdT
n.a. 10~100L/分 uip16000
n.a. より大きい クラスタ uip16000

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超音波高剪断ホモジナイザーは、実験室、ベンチトップ、パイロットおよび工業処理で使用されます。

Hielscher Ultrasonics社は、ラボスケール、パイロットスケール、工業スケールの混合アプリケーション、分散、乳化、抽出用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


高性能超音波!ヒールシャーの製品範囲は、コンパクトなラボ用超音波装置からベンチトップユニットまでの全スペクトルをカバーしています 卓上型超音波システム フルインダストリアル超音波システムまで。

Hielscher Ultrasonics社は、高性能の超音波ホモジナイザーを製造しています。 ラブ への 工業用サイズ。

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