액체에 있는 고체의 초음파 용해
용액 준비는 실험실 샘플뿐만 아니라 산업 생산에서도 중요한 단계입니다. 일반적으로 실험실 샘플은 분석 전에 액화해야 합니다. 초음파 균질화 및 용해는 모든 크기의 시료를 준비할 수 있는 빠르고 신뢰할 수 있는 수단입니다. 산업 생산에서 균질하고 잘 용해된 용액의 준비는 종종 안정적인 제품 특성과 일관된 품질을 보장하는 데 중요한 요소입니다. 초음파 디졸버는 소형 실험실 장치 및 완전 상업용 산업용 디졸버로 사용할 수 있습니다.
초음파 디졸버 : 사용 및 응용
초음파는 실험실에서 시료 준비를 위한 잘 알려져 있고 신뢰할 수 있는 도구입니다. 일반적인 응용 분야에는 균질화, 유화, 분산, 추출, 탈기 및 초음파 화학 처리가 포함됩니다.
분석 기기(예: HPLC, 원자 분광계 등)를 사용한 측정의 경우 일반적으로 대부분의 시료를 액화해야 합니다. 이는 샘플이 용액의 균질한 상태에 있어야 하거나 혼합물이 이질적인 특성인 경우 콜로이드, 현탁액, 분산 또는 에멀젼으로 전달되어야 함을 의미합니다. 강력한 초음파는 균질 한 혼합물과 이질적인 혼합물을 모두 준비하는 데 매우 효과적인 도구입니다.
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초음파 용해에 의한 균질 한 혼합물의 생성에 대해서는 아래를 계속 읽으십시오!
200W의 강력한 초음파 발생기 UP200St 실험실 및 소규모 생산을 위한 강력하고 매우 견고한 작업 단위입니다.
용해를 위한 초음파 캐비테이션
샘플이 용해되는 경우 용질(예: 수크랄로스, 염, 예: 분말 또는 정제 형태)을 용매(예: 물, 수용성 용매, 유기 용매 등)에 용해시켜 한 상으로만 구성된 균일한 혼합물을 만들 수 있습니다. 용해 과정은 수동 또는 기계적 교반으로 수행할 수 있으며 이는 시간이 많이 걸리고 비효율적입니다. 관련 문제로는 조작으로 인한 시료 손실 또는 무작위 오류 및 불균일한 혼합으로 인한 재현성 부족이 있습니다.
초음파는 종종 샘플의 효과적이고 빠른 용해를 촉진하는 데 사용됩니다. 초음파 보조 용해는 초음파를 액체에 입력함으로써 발생하는 캐비테이션 효과의 기계적 교반을 기반으로 합니다. 초음파 에너지의 입력은 분석 전에 용해 및 침출과 같은 시료 전처리를 촉진하고 가속화합니다.
용액의 초음파 보조 준비를 통해 용질을 고농도로 용해시키고 농축 또는 포화 (및 과포화) 용액을 효율적이고 빠르게 생성 할 수 있습니다.
고출력/저주파 초음파가 액체 매체에 도입되면 결과적으로 발생하는 음향 캐비테이션이 고유한 조건을 생성합니다. 초음파는 액체-액체 및 고체-액체 샘플 전처리 (예 : 분해, 용해화 및 추출)를 향상시켰으며, 이는 일반적으로 분석 검출 및 측정 전에 적용됩니다.
용해 속도는 용해 과정의 속도를 정량화합니다. 용해 속도는 다양한 요인의 영향을 받습니다.
- 재료: 용매와 용질
- 온도 + 압력
- (과소)포화도의 정도
- Dissolution and Blending의 효율성과 영향
- 계면 표면적
- 억제제의 존재(예: 입자에 침착된 물질/상 경계에서 차단)
용매화 과정과 용해 속도를 가속화하려면 충분한 기계적 충격을 제공하는 강력한 균질화가 필요합니다. 초음파 균질화기의 캐비테이션 용해 및 혼합 능력은 잘 알려져 있으므로 실험실에서 시료 준비를 위한 일반적이고 신뢰할 수 있는 도구입니다.
meloxicam 현탁액의 현미경 이미지:
왼쪽: 처리되지 않은 멜록시캠 현탁액; 오른쪽 : 초음파로 얻은 Meloxicam nanosuspension UP100H를 사용하여 100% 진폭 및 사이클 1에서 45분 동안.
(연구 및 사진: ©Iurian et al., 2015)
실험실 샘플의 초음파 용해
시료 전처리를 위한 초음파 보조 용해는 분석 측정 전에 실험실에서 사용됩니다.
(종종) 액화 시료가 필요한 분석 기기 목록:
- HPLC (에이치엘씨) – 고성능 액체 크로마토그래피
- 에프티르 – 푸리에 변환 적외선 분광법(Fourier Transform Infrared Spectroscopy)
- GC (영문) – 가스 크로마토그래피
- 원자 분광학(Atomic spectroscopy)
- 에이트럴 – 감쇠된 전체 반사
- Laser Diffraction Particle Sizing
- 다이나믹 라이트 스캐터링
초음파 시료 전처리 장치 SonoStep을 사용하면 분석 전 시료 처리를 완전히 인라인으로 운영할 수 있습니다: 초음파 시료 전처리 장치에는 교반기와 펌프가 통합되어 있어 시료가 폐쇄 시스템을 통해 안정적이고 지속적으로 작동합니다. 따라서 교차 오염 및 샘플 위조 또는 샘플 손실의 위험없이 균일하고 신뢰할 수있는 초음파 처리가 보장됩니다.
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산업 생산을 위한 초음파 용해
산업 생산 라인에서 고출력 초음파는 고체-액체 혼합물을 용해하고 균질화하여 균일하고 안정적인 제품을 형성하기 위해 통합됩니다.
아래에서 다양한 산업 분야에 대한 몇 가지 예를 찾으십시오.
- 제약 산업: 약물 성분(예: 염, 폴리머)의 용해
- 식품 및 음료 산업: 설탕, 소금, 물엿, 양념 등의 성분 용해
- 페인트 & 코팅: 고분자의 용해
- 화학: 전에 과포화 용액의 준비 침전 반응
초음파 디졸버 UIP6000hdT 솔루션의 산업 생산에서 큰 처리량을 위해
모든 규모의 응용 분야를 용해하기 위한 초음파 프로세서
Hielscher 초음파는 용해 및 습윤 응용 분야에 이상적인 솔루션을 제공합니다. 실험실에서 분석 시료를 준비해야 하거나 연속 플로우 스루 모드에서 대량의 용액 또는 염수를 생산해야 하는 경우 – Hielscher 초음파는 귀하의 공정에 이상적인 초음파 용해기를 갖추고 있습니다!
모든 정격 전력에서 초음파를 사용하고 배치 및 인라인 처리를 위해 처리 목표에 가장 적합한 초음파기를 추천합니다!
아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.
| 배치 볼륨 | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 1 내지 500mL | 10 내지 200mL/min | 업100H |
| 10 내지 2000mL | 20 내지 400mL/min | UP200HT입니다., UP400세인트 |
| 0.1 내지 20L | 0.2 내지 4L/min | UIP2000hdT 님 |
| 10에서 100L | 2 내지 10L/min | UIP4000hdT 님 |
| 해당 없음 | 10 내지 100L/min | UIP16000 |
| 해당 없음 | 큰 | 의 클러스터 UIP16000 |
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Hielscher 초음파는 실험실, 파일럿 및 산업 규모에서 혼합 응용 분야, 분산, 유화 및 추출을위한 고성능 초음파 균질화기를 제조합니다.
문헌 / 참고문헌
- 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.
