Cietvielu šķīdināšana šķidrumos ar ultraskaņu

Šķīdumu sagatavošana ir svarīgs posms gan laboratorijas paraugu sagatavošanā, gan rūpnieciskajā ražošanā. Parasti laboratorijas paraugi pirms analīzes jāpārvērš šķidrā veidā. Homogenizēšana un šķīdināšana ar ultraskaņu ir ātrs un uzticams veids, kā sagatavot jebkura lieluma paraugus. Rūpnieciskajā ražošanā viendabīgu šķīdumu ar labi izšķīdinātām vielām sagatavošana bieži ir izšķirošs faktors, lai garantētu nemainīgas produkta īpašības un vienmērīgu kvalitāti. Ultraskaņas šķīdināšanas iekārtas ir pieejamas gan kā kompaktas laboratorijas ierīces, gan kā pilna komerciāla mēroga rūpnieciskās šķīdināšanas iekārtas.

Ultraskaņas šķīdināšanas iekārtas: izmantošana un pielietojumi

Ultraskaņa ir labi pazīstams un uzticams līdzeklis paraugu sagatavošanai laboratorijā. Parastie pielietojumi ietver homogenizēšanu, emulģēšanu, disperģēšanu, ekstrakciju, degazēšanu un sonoķīmisko apstrādi.
Lai veiktu mērījumus ar analītiskajām iekārtām (piemēram, HPLC, atomu spektrometru u. c.), vairums paraugu parasti jāpārvērš šķidrā veidā. Tas nozīmē, ka paraugam jābūt viendabīga šķīduma veidā vai arī tas jāpārvērš koloīdā, suspensijā, dispersijā vai emulsijā, ja maisījums ir neviendabīgs. Jaudīga apstrāde ar ultraskaņu ir ļoti efektīvs līdzeklis gan viendabīgu, gan neviendabīgu maisījumu sagatavošanai.
Ja jūs interesē neviendabīgu suspensiju sagatavošana, noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu par: emulģēšanu ar ultraskaņu un disperģēšanu ar ultraskaņu!
Lai uzzinātu, kā iegūt viendabīgus maisījumus, izmantojot šķīdināšanu ar ultraskaņu, turpiniet lasīt tālāk!

Ultraskaņas kavitācija šķīdināšanai

Ja paraugs ir šķīstošs, šķīdināmo vielu (piemēram, sukralozi, sāļus, piemēram, pulvera vai tablešu veidā) var izšķīdināt šķīdinātājā (piemēram, ūdenī, ūdens šķīdinātājos, organiskajos šķīdinātājos u. c.), iegūstot viendabīgu maisījumu, kas sastāv tikai no vienas fāzes. Šķīdināšanu var veikt, maisot manuāli vai mehāniski, taču tas ir laikietilpīgi un neefektīvi. Ar to saistītas problēmas ir parauga zudumi manipulāciju dēļ vai nepietiekama atkārtojamība nejaušu kļūdu un nevienmērīgas sajaukšanas dēļ.
Apstrādi ar ultraskaņu bieži izmanto, lai veicinātu efektīvu un ātru paraugu izšķīšanu. Šķīdināšana ar ultraskaņas palīdzību balstās uz mehānisko sajaukšanu, ko izraisa kavitācijas efekti, kuri rodas, ievadot ultraskaņas viļņus šķidrumos. Ultraskaņas enerģijas ievadīšana atvieglo un paātrina paraugu priekšapstrādi, piemēram, šķīdināšanu un izskalošanu pirms analīzes.
Sagatavojot šķīdumu ar ultraskaņas palīdzību, iespējams izšķīdināt vielas augstā koncentrācijā un efektīvi un ātri iegūt koncentrētu vai piesātinātu (un pārsātinātu) šķīdumu.
Kad šķidrā vidē ievada lielas jaudas/zemas frekvences ultraskaņu, radītā akustiskā kavitācija rada unikālus apstākļus. Apstrāde ar ultraskaņu ir uzlabojusi šķidruma–šķidruma un cietvielas–šķidruma paraugu priekšapstrādi (piemēram, mineralizēšanu, solubilizēšanu un ekstrakciju), ko parasti veic pirms analītiskās noteikšanas un mērījumiem.

 
Izšķīšanas ātrums kvantitatīvi raksturo šķīdināšanas procesa ātrumu. Izšķīšanas ātrumu ietekmē dažādi faktori:

• materiāls: šķīdinātājs un šķīdināmā viela
• temperatūra + spiediens
• piesātinājuma (nepiesātinājuma) pakāpe
• šķīdināšanas un sajaukšanas efektivitāte un iedarbība
• fāžu saskares virsmas laukums
• inhibitoru klātbūtne (piemēram, vielas, kas nogulsnējušās uz daļiņām/bloķē fāžu robežvirsmu)

 
Lai paātrinātu solvatācijas procesu un palielinātu izšķīšanas ātrumu, ir nepieciešami jaudīgi homogenizatori, kas nodrošina pietiekamu mehānisko iedarbību. Ultraskaņas homogenizatoru spēja šķīdināt un sajaukt ar kavitācijas palīdzību ir labi zināma, tādēļ tie ir plaši izmantots un uzticams līdzeklis paraugu sagatavošanai laboratorijās.

Meloksikāma suspensijas mikroskopiskie attēli:
Pa kreisi: neapstrādāta meloksikāma suspensija; pa labi: meloksikāma nanosuspensija, kas iegūta, apstrādājot ar ultraskaņu ar UP100H 45 minūtes pie 100% amplitūdas un cikla 1.
(pētījums un attēls: ©Iurian et al., 2015)

Laboratorijas paraugu šķīdināšana ar ultraskaņu

Laboratorijās pirms analītiskajiem mērījumiem paraugu sagatavošanai izmanto šķīdināšanu ar ultraskaņas palīdzību.
Analītisko iekārtu saraksts, kurām (bieži) nepieciešami paraugi šķidrā veidā:

• HPLC – augstas efektivitātes šķidruma hromatogrāfija
• FTIR – Furjē transformācijas infrasarkanā spektroskopija
• GC – gāzu hromatogrāfija
• Atomu spektroskopija
• ATR – vājināta pilnīgā iekšējā atstarošana
• Daļiņu izmēra noteikšana ar lāzera difrakciju
• Dinamiskā gaismas izkliede

Ar ultraskaņas paraugu sagatavošanas ierīci SonoStep paraugu apstrādi pirms analīzes var pilnībā veikt plūsmā: ultraskaņas paraugu sagatavošanas ierīcei ir integrēts maisītājs un sūknis, tādēļ paraugi vienmērīgi un nepārtraukti plūst caur slēgtu sistēmu. Tādējādi tiek garantēta vienmērīga un uzticama apstrāde ar ultraskaņu bez savstarpējas piesārņošanas un paraugu sagrozīšanas vai zudumu riska.
Uzziniet vairāk par daudzfunkcionālo ultraskaņas paraugu sagatavošanas ierīci SonoStep!

Šķīdināšana ar ultraskaņu rūpnieciskajā ražošanā

Rūpnieciskajās ražošanas līnijās integrē lielas jaudas ultraskaņu, lai šķīdinātu un homogenizētu cietvielu un šķidrumu maisījumus, iegūstot viendabīgu un stabilu produktu.
Tālāk ir sniegti daži piemēri dažādām rūpniecības nozarēm:

• Farmācijas rūpniecība: zāļu sastāvdaļu, piemēram, sāļu un polimēru, šķīdināšana
• Pārtikas un dzērienu rūpniecība: sastāvdaļu, piemēram, cukura, sāls, sīrupa un garšvielu, šķīdināšana
• Krāsas un pārklājumi: polimēru šķīdināšana
• Ķīmija: pārsātināta šķīduma sagatavošana pirms izgulsnēšanas reakcijām

Ultraskaņas procesori šķīdināšanai jebkurā mērogā

Hielscher Ultrasonics piedāvā ideālu risinājumu jūsu šķīdināšanas un mitrināšanas procesam. Neatkarīgi no tā, vai jums laboratorijā jāsagatavo analītiskie paraugi vai jāražo lieli šķīdumu vai sāls šķīdumu apjomi nepārtrauktas caurplūdes režīmā, Hielscher Ultrasonics ir ideāla ultraskaņas šķīdināšanas iekārta jūsu procesam!
Piedāvājot jebkuras jaudas ultraskaņas iekārtas gan porciju apstrādei, gan apstrādei plūsmā, mēs ieteiksim jūsu apstrādes mērķiem vispiemērotāko ultraskaņas iekārtu!
Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas iekārtu aptuveno apstrādes jaudu: