Ultrasoon oplossen van vaste stoffen in vloeistoffen

De bereiding van oplossingen is een belangrijke stap voor zowel laboratoriummonsters als industriële productie. In het algemeen moeten laboratoriummonsters vóór de analyse in vloeibare vorm worden gebracht. Ultrasone homogenisatie en ultrasoon oplossen vormen een snelle en betrouwbare manier om monsters van elke omvang te bereiden. Bij industriële productie is de bereiding van homogene oplossingen waarin de stoffen goed zijn opgelost vaak een cruciale factor om constante producteigenschappen en een consistente kwaliteit te garanderen. Ultrasone oplosapparaten zijn verkrijgbaar als compacte laboratoriumapparaten en als industriële oplosapparaten voor volledig commerciële productie.

Ultrasone oplosapparaten: gebruik en toepassingen

Ultrasone technologie is een bekend, betrouwbaar hulpmiddel voor monstervoorbereiding in het laboratorium. Gebruikelijke toepassingen zijn homogenisatie, emulgering, dispersie, extractie, ontgassing en sonochemische behandelingen.
Voor metingen met analytische instrumenten (bijv. HPLC, een atoomspectrometer enz.) moeten de meeste monsters doorgaans in vloeibare vorm worden gebracht. Dit betekent dat het monster zich in de homogene toestand van een oplossing moet bevinden of, als het mengsel heterogeen is, moet worden omgezet in een colloïde, suspensie, dispersie of emulsie. Krachtige ultrasone behandeling is een zeer effectief hulpmiddel om zowel homogene als heterogene mengsels te bereiden.
Als u geïnteresseerd bent in de bereiding van heterogene suspensies, klik dan hier voor: ultrasone emulgering en ultrasoon dispergeren!
Lees hieronder verder voor het maken van homogene mengsels door ultrasoon oplossen!

Ultrasone cavitatie voor het oplossen van stoffen

Als het monster oplosbaar is, kan de op te lossen stof (zoals sucralose of zouten, bijv. in poeder- of tabletvorm) worden opgelost in een oplosmiddel (bijv. water, waterige oplosmiddelen, organische oplosmiddelen enz.), waardoor een homogeen mengsel ontstaat dat uit slechts één fase bestaat. Het oplossen kan worden uitgevoerd door handmatig of mechanisch te roeren, wat tijdrovend en inefficiënt is. Bijbehorende problemen zijn monsterverlies door handelingen of een gebrek aan reproduceerbaarheid door toevallige fouten en ongelijkmatige menging.
Ultrasone behandeling wordt vaak gebruikt om het effectief en snel oplossen van monsters te bevorderen. Ultrasoon ondersteund oplossen berust op de mechanische beweging door cavitatie-effecten die ontstaan wanneer ultrasone golven in vloeistoffen worden ingebracht. Het inbrengen van ultrasone energie vergemakkelijkt en versnelt de voorbehandeling van monsters, zoals oplossen en uitlogen, voorafgaand aan de analyse.
Door een oplossing met ultrasone ondersteuning te bereiden, wordt het mogelijk om stoffen in hoge concentraties op te lossen en efficiënt en snel een geconcentreerde of verzadigde (en oververzadigde) oplossing te maken.
Wanneer ultrageluid met een hoog vermogen en een lage frequentie in een vloeibaar medium wordt ingebracht, creëert de daaruit voortvloeiende akoestische cavitatie unieke omstandigheden. Ultrasone behandeling heeft de voorbehandeling van vloeistof-vloeistof- en vast-vloeistofmonsters (bijv. ontsluiting, solubilisatie en extractie) verbeterd. Deze voorbehandelingen worden doorgaans toegepast vóór analytische detectie en meting.

 
De oplossnelheid kwantificeert de snelheid van het oplossen. De oplossnelheid wordt beïnvloed door verschillende factoren:

• materiaal: oplosmiddel en op te lossen stof
• temperatuur + druk
• mate van (onder)verzadiging
• efficiëntie en effect van oplossen en mengen
• oppervlakte van het grensvlak tussen de fasen
• aanwezigheid van remmende stoffen (bijv. stoffen die op de deeltjes zijn afgezet / het fasegrensvlak blokkeren)

 
Om het solvatatieproces en de oplossnelheid te versnellen, zijn krachtige homogenisatoren nodig die voldoende mechanische inwerking leveren. Het vermogen van ultrasone homogenisatoren om door cavitatie stoffen op te lossen en te mengen is bekend, waardoor deze apparaten een gangbaar en betrouwbaar hulpmiddel zijn voor monstervoorbereiding in laboratoria.

Microscopische beelden van een meloxicamsuspensie:
Links: onbehandelde meloxicamsuspensie; rechts: meloxicamnanosuspensie verkregen door ultrasone behandeling met de UP100H gedurende 45 minuten bij 100% amplitude en cyclus 1.
(onderzoek en afbeelding: ©Iurian et al., 2015)

Ultrasoon oplossen van laboratoriummonsters

Ultrasoon ondersteund oplossen voor monstervoorbereiding wordt in laboratoria toegepast vóór analytische metingen.
Lijst van analytische instrumenten waarvoor (vaak) monsters in vloeibare vorm nodig zijn:

• HPLC – hogeprestatievloeistofchromatografie
• FTIR – Fouriertransformatie-infraroodspectroscopie
• GC – gaschromatografie
• Atoomspectroscopie
• ATR – verzwakte totale reflectie
• Deeltjesgroottebepaling met laserdiffractie
• Dynamische lichtverstrooiing

Met het ultrasone monstervoorbereidingsapparaat SonoStep kan de behandeling van monsters vóór de analyse volledig inline worden uitgevoerd: het ultrasone monstervoorbereidingsapparaat heeft een geïntegreerde roerder en pomp, zodat de monsters gelijkmatig en continu door een gesloten systeem stromen. Zo wordt een gelijkmatige en betrouwbare sonicatie gegarandeerd zonder het risico op kruisbesmetting en verandering van de monsters of monsterverlies.
Lees meer over de alles-in-één-eenheid voor ultrasone monstervoorbereiding SonoStep!

Ultrasoon oplossen voor industriële productie

In industriële productielijnen wordt ultrageluid met een hoog vermogen geïntegreerd om vast-vloeistofmengsels op te lossen en te homogeniseren tot een uniform en stabiel product.
Hieronder vindt u enkele voorbeelden voor verschillende industriële sectoren:

• Farmaceutische industrie: oplossen van bestanddelen van geneesmiddelen, bijv. zouten en polymeren
• Voedingsmiddelen- en drankenindustrie: oplossen van ingrediënten, bijv. suiker, zout, siroop en smaakmakers
• Verven & coatings: oplossen van polymeren
• Chemie: bereiding van een oververzadigde oplossing voorafgaand aan precipitatiereacties

Ultrasone processoren voor oplostoepassingen op elke schaal

Hielscher Ultrasonics biedt de ideale oplossing voor uw toepassing voor oplossen en bevochtigen. Of u nu analytische monsters in het laboratorium moet bereiden of grote volumes oplossingen of pekel in een continu doorstroomproces moet produceren – Hielscher Ultrasonics heeft het ideale ultrasone oplosapparaat voor uw proces!
Met ultrasone sonicatoren in elke vermogensklasse en voor zowel batchgewijze als inline verwerking adviseren wij u de meest geschikte ultrasone sonicator voor uw verwerkingsdoelen!
De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasone sonicatoren: