Ultrasoon oplossen van vaste stoffen in vloeistoffen
Het bereiden van oplossingen is een belangrijke stap voor zowel laboratoriummonsters als industriële productie. In het algemeen moeten laboratoriummonsters vloeibaar worden gemaakt voor analyse. Ultrasoon homogeniseren en oplossen is een snelle en betrouwbare manier om monsters van alle groottes te prepareren. Bij industriële productie is het bereiden van homogene en goed opgeloste oplossingen vaak een cruciale factor om stabiele producteigenschappen en een consistente kwaliteit te garanderen. Ultrasone oplossers zijn verkrijgbaar als compacte laboratoriumapparaten en als volledig commerciële industriële oplossers.
Ultrasone oplossers: Gebruik en toepassingen
Ultrasoon is een bekend, betrouwbaar hulpmiddel voor monstervoorbereiding in het lab. Gebruikelijke toepassingen zijn homogeniseren, emulgeren, dispergeren, extraheren, ontgassen en sonochemische behandelingen.
Voor metingen met analytische instrumenten (bijv. HPLC, atoomspectrometer, enz.) moeten de meeste monsters over het algemeen vloeibaar gemaakt worden. Dit betekent dat het monster ofwel in de homogene toestand van een oplossing moet zijn of in een colloïde, suspensie, dispersie of emulsie moet worden overgebracht als het mengsel heterogeen van aard is. Krachtige ultrasoonbehandeling is een zeer effectief hulpmiddel om zowel homogene als heterogene mengsels te bereiden.
Als je geïnteresseerd bent in het bereiden van heterogene suspensies, klik dan hier voor: ultrasone emulsificatie en ultrasoon verspreiden!
Lees hieronder verder voor het maken van homogene mengsels door ultrasoon oplossen!
De 200 W krachtige ultrasoon UP200St is een krachtige en zeer robuuste werkeenheid voor laboratoria en kleinere producties.
Ultrasone cavitatie voor oplossen
Als het monster oplosbaar is, kan het oplosmiddel (zoals succralose, zouten, bijvoorbeeld in poeder- of tabletvorm) worden opgelost in een oplosmiddel (bijvoorbeeld water, waterige oplosmiddelen, organische oplosmiddelen enz. Het oplossingsproces kan worden uitgevoerd door handmatig of mechanisch roeren, wat tijdrovend en inefficiënt is. Gerelateerde problemen zijn monsterverlies door manipulatie of gebrek aan reproduceerbaarheid door willekeurige fouten en ongelijkmatig mengen.
Ultrasoon geluid wordt vaak gebruikt om een effectieve en snelle oplossing van monsters te bevorderen. Ultrasoon ondersteund oplossen is gebaseerd op de mechanische agitatie van de cavitatie-effecten die worden veroorzaakt door de inbreng van ultrasone geluidsgolven in vloeistoffen. De inbreng van ultrasone energie vergemakkelijkt en versnelt de voorbehandeling van het monster, zoals oplossen en uitlogen voorafgaand aan de analyse.
Door een oplossing ultrasoon te bereiden, wordt het mogelijk om opgeloste stoffen in hoge concentraties op te lossen en efficiënt en snel een geconcentreerde of verzadigde (en oververzadigde) oplossing te maken.
Wanneer ultrageluid met hoog vermogen en lage frequentie in een vloeibaar medium wordt gebracht, creëert de resulterende akoestische cavitatie unieke omstandigheden. Ultrasoon geluid verbetert de vloeistof-vloeistof en vaste stof-vloeistof voorbehandeling van monsters (bijv. ontsluiting, solubilisatie en extractie), die meestal worden toegepast voorafgaand aan analytische detectie en meting.
De oplossnelheid kwantificeert de snelheid van het oplossingsproces. De oplossnelheid wordt beïnvloed door verschillende factoren:
- materiaal: oplosmiddel en opgeloste stof
- temperatuur + druk
- mate van (onder)verzadiging
- efficiëntie en impact van oplossen en mengen
- interfase-oppervlak
- aanwezigheid van inhibitoren (bijv. stoffen die zich afzetten op de deeltjes/blokkeren op de faseovergang)
Om het oplosproces en de oplossnelheid te versnellen, zijn krachtige homogenisatoren nodig die voldoende mechanische impact hebben. Het cavitatief oplossend en mengvermogen van ultrasone homogenisatoren is welbekend en daardoor een veelgebruikt en betrouwbaar hulpmiddel voor de monstervoorbereiding in laboratoria.
Microscopische beelden van meloxicamsuspensie:
Links: onbehandelde meloxicamsuspensie; rechts: Meloxicam nanosuspensie verkregen door ultrasoonbehandeling met de UP100H gedurende 45 minuten op 100% amplitude en cyclus 1.
(studie en foto: ©Iurian et al., 2015)
Ultrasoon oplossen van laboratoriummonsters
Ultrasonisch ondersteund oplossen voor monstervoorbereiding wordt gebruikt in laboratoria vóór analytische metingen.
Lijst van analyse-instrumenten die (vaak) vloeibare monsters nodig hebben:
- HPLC – Hoge prestatie vloeistofchromatografie
- FTIR – Fouriertransfrarood-spectroscopie
- GC – Gaschromatografie
- Atoomspectroscopie
- ATR – Verzwakte totale reflectie
- Deeltjesmeten met laserdiffractie
- dynamische lichtverstrooiing
Met het ultrasone monstervoorbereidingsapparaat SonoStep kan de voorbehandeling van monsters volledig inline worden uitgevoerd: Het ultrasone monstervoorbereidingsapparaat heeft een geïntegreerde roerder en pomp, zodat de monsters gelijkmatig en continu door een gesloten systeem stromen. Hierdoor wordt een gelijkmatige en betrouwbare sonicatie gegarandeerd zonder risico op kruisbesmetting en monstervervalsing of -verlies.
Lees meer over de alles-in-één ultrasone monstervoorbereider SonoStep!
Ultrasoon oplossen voor industriële productie
In industriële productielijnen wordt ultrageluid met een hoog vermogen geïntegreerd om vast-vloeibare mengsels op te lossen en te homogeniseren tot een gelijkmatig en stabiel product.
Hieronder vind je enkele voorbeelden voor verschillende industriële branches:
- farmaceutische sector: oplossen van geneesmiddelcomponenten, bijv. zouten, polymeren
- Voedingsmiddelen- en drankenindustrieoplossen van ingrediënten, bijv. suiker, zout, siroop, specerijen
- verven & coatings: oplossen van polymeren
- Scheikundevoorbereiding van een oververzadigde oplossing voor neerslagreacties
Ultrasone oplosser UIP6000hdT voor een grote verwerkingscapaciteit bij de industriële productie van oplossingen
Ultrasone processors voor het oplossen van toepassingen op elke schaal
Hielscher Ultrasonics biedt de ideale oplossing voor uw oplossings- en bevochtigingstoepassing. Of u nu analytische monsters in het laboratorium moet voorbereiden of grote hoeveelheden oplossingen of pekels moet produceren in continue doorstroommodus – Hielscher Ultrasonics heeft de ideale ultrasone oplosser voor uw proces!
Met ultrasoonapparatuur met elk vermogen en voor zowel batch- als inlineverwerking, adviseren wij u de meest geschikte ultrasoonapparatuur voor uw verwerkingsdoelen!
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispergeren, emulgeren en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.
Literatuur / Referenties
- 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.
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van lab naar industrieel formaat.