Ultradźwiękowe rozpuszczanie ciał stałych w cieczach

Przygotowanie roztworów jest ważnym krokiem zarówno w przypadku próbek laboratoryjnych, jak i produkcji przemysłowej. Ogólnie rzecz biorąc, próbki laboratoryjne muszą zostać upłynnione przed analizą. Homogenizacja ultradźwiękowa i rozpuszczanie jest szybkim i niezawodnym sposobem przygotowania próbek wszystkich rozmiarów. W produkcji przemysłowej przygotowanie jednorodnych i dobrze rozpuszczonych roztworów jest często kluczowym czynnikiem gwarantującym stałą charakterystykę produktu i stałą jakość. Rozpuszczalniki ultradźwiękowe są dostępne jako kompaktowe urządzenia laboratoryjne i jako w pełni komercyjne rozpuszczalniki przemysłowe.

Rozpuszczalniki ultradźwiękowe: Użycie i zastosowania

Ultradźwięki to dobrze znane, niezawodne narzędzie do przygotowywania próbek w laboratorium. Typowe zastosowania obejmują homogenizację, emulgowanie, dyspersję, ekstrakcję, odgazowanie i obróbkę sonochemiczną.
W przypadku pomiarów za pomocą instrumentów analitycznych (np. HPLC, spektrometru atomowego itp.), większość próbek musi zostać upłynniona. Oznacza to, że próbka musi znajdować się w jednorodnym stanie roztworu lub musi zostać przeniesiona do koloidu, zawiesiny, dyspersji lub emulsji, jeśli mieszanina ma charakter niejednorodny. Silne ultradźwięki są bardzo skutecznym narzędziem do przygotowywania zarówno jednorodnych, jak i niejednorodnych mieszanin.
Jeśli jesteś zainteresowany przygotowaniem heterogenicznych zawiesin, kliknij tutaj: Emulsyfikacja ultradźwiękowa i rozpraszanie ultradźwiękowe!
Aby wygenerować jednorodne mieszaniny za pomocą rozpuszczania ultradźwiękowego, czytaj dalej poniżej!

Kawitacja ultradźwiękowa do rozpuszczania

Jeśli próbka jest rozpuszczalna, substancję rozpuszczoną (taką jak sukraloza, sole, np. w postaci proszku lub tabletek) można rozpuścić w rozpuszczalniku (np. wodzie, rozpuszczalnikach wodnych, rozpuszczalnikach organicznych itp.), uzyskując jednorodną mieszaninę składającą się tylko z jednej fazy. Proces rozpuszczania może być przeprowadzany poprzez mieszanie ręczne lub mechaniczne, co jest czasochłonne i nieefektywne. Powiązanymi problemami są straty próbki spowodowane manipulacją lub brak odtwarzalności z powodu przypadkowych błędów i nierównomiernego mieszania.
Ultradźwięki są często stosowane w celu promowania skutecznego i szybkiego rozpuszczania próbek. Rozpuszczanie wspomagane ultradźwiękami opiera się na mechanicznym mieszaniu efektów kawitacyjnych spowodowanych wprowadzeniem fal ultradźwiękowych do cieczy. Wprowadzenie energii ultradźwiękowej ułatwia i przyspiesza wstępną obróbkę próbki, taką jak rozpuszczanie i ługowanie przed analizą.
Dzięki ultradźwiękowo wspomaganemu przygotowaniu roztworu możliwe staje się rozpuszczenie substancji rozpuszczonych w wysokim stężeniu oraz skuteczne i szybkie wytworzenie stężonego lub nasyconego (i przesyconego) roztworu.
Gdy ultradźwięki o wysokiej mocy / niskiej częstotliwości są wprowadzane do ciekłego medium, powstająca kawitacja akustyczna tworzy wyjątkowe warunki. Ultradźwięki poprawiły wstępną obróbkę próbek ciecz-ciecz i ciało stałe-ciecz (np. trawienie, solubilizację i ekstrakcję), które są zwykle stosowane przed analitycznym wykrywaniem i pomiarem.

 
Szybkość rozpuszczania określa szybkość procesu rozpuszczania. Na szybkość rozpuszczania mają wpływ różne czynniki:

• materiał: rozpuszczalnik i substancja rozpuszczona
• temperatura + ciśnienie
• stopień (niedo)nasycenia
• Wydajność i wpływ rozpuszczania i mieszania
• powierzchnia międzyfazowa
• obecność inhibitorów (np. substancji osadzających się na cząstkach / blokujących na granicy faz)

 
Aby przyspieszyć proces rozpuszczania i szybkość rozpuszczania, wymagane są potężne homogenizatory, które zapewniają wystarczający wpływ mechaniczny. Kawitacyjna moc rozpuszczania i mieszania homogenizatorów ultradźwiękowych jest dobrze znana, a tym samym jest powszechnym i niezawodnym narzędziem do przygotowywania próbek w laboratoriach.

Obrazy mikroskopowe zawiesiny meloksykamu:
Po lewej: nieprzetworzona zawiesina meloksykamu; Po prawej: Nanozawiesina meloksykamu otrzymana metodą ultradźwiękową z UP100H przez 45 minut przy 100% amplitudzie i cyklu 1.
(opracowanie i zdjęcie: ©Iurian et al., 2015)

Ultradźwiękowe rozpuszczanie próbek laboratoryjnych

Rozpuszczanie wspomagane ultradźwiękami w celu przygotowania próbki jest stosowane w laboratoriach przed pomiarami analitycznymi.
Lista instrumentów analitycznych, które wymagają (często) skroplonych próbek:

• HPLC – Wysokosprawna chromatografia cieczowa
• FTIR – Spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera
• GC – Chromatografia gazowa
• Spektroskopia atomowa
• ATR – Stłumione całkowite odbicie
• Wymiarowanie cząstek metodą dyfrakcji laserowej
• dynamiczne rozpraszanie światła

Dzięki ultradźwiękowemu urządzeniu do przygotowywania próbek SonoStep, obróbka próbek przed analizą może być prowadzona całkowicie w linii: Ultradźwiękowe urządzenie do przygotowywania próbek posiada zintegrowane mieszadło i pompę, dzięki czemu próbki przepływają stabilnie i w sposób ciągły przez zamknięty system. W ten sposób gwarantowana jest równomierna i niezawodna sonikacja bez ryzyka zanieczyszczenia krzyżowego i zafałszowania próbki lub jej utraty.
Dowiedz się więcej o uniwersalnym ultradźwiękowym urządzeniu do przygotowywania próbek SonoStep!

Ultradźwiękowe rozpuszczanie dla produkcji przemysłowej

W przemysłowych liniach produkcyjnych ultradźwięki o dużej mocy są zintegrowane w celu rozpuszczenia i homogenizacji mieszanin ciał stałych i cieczy w celu uzyskania równomiernego i stabilnego produktu.
Poniżej znajduje się kilka przykładów dla różnych gałęzi przemysłu:

• przemysł farmaceutycznyRozpuszczanie składników leku, np. soli, polimerów.
• Przemysł spożywczy i napojówRozpuszczanie składników, np. cukru, soli, syropu, przypraw.
• farby & powłokirozpuszczanie polimerów
• Chemiaprzygotowanie przesyconego roztworu przed reakcje wytrącania

Procesory ultradźwiękowe do zastosowań rozpuszczających w dowolnej skali

Hielscher Ultrasonics oferuje idealne rozwiązanie dla aplikacji rozpuszczania i zwilżania. Niezależnie od tego, czy potrzebujesz przygotować próbki analityczne w laboratorium, czy też produkować duże ilości roztworów lub solanek w trybie ciągłego przepływu. – Hielscher Ultrasonics ma idealny ultradźwiękowy rozpuszczalnik dla Twojego procesu!
Dzięki ultradźwiękom o dowolnej mocy znamionowej i do przetwarzania wsadowego i liniowego, zalecamy najbardziej odpowiedni ultradźwięk do celów przetwarzania!
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców: