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。
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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！

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。

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。
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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

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！
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下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：