Dissolução ultrassónica de sólidos em líquidos

A preparação de soluções é uma etapa importante tanto para amostras de laboratório como para a produção industrial. Em geral, as amostras de laboratório têm de ser liquefeitas antes da análise. A homogeneização e a dissolução ultrassónicas são um meio rápido e fiável de preparar amostras de todas as dimensões. Na produção industrial, a preparação de soluções homogéneas e bem dissolvidas é frequentemente um fator crucial para garantir características constantes do produto e uma qualidade consistente. Os dissolutores ultrassónicos estão disponíveis como equipamentos de laboratório compactos e como dissolutores industriais para produção à escala comercial.

Dissolutores ultrassónicos: utilização e aplicações

Os ultrassons são uma ferramenta bem conhecida e fiável para a preparação de amostras em laboratório. As aplicações habituais incluem homogeneização, emulsificação, dispersão, extração, desgaseificação e tratamentos sonoquímicos.
Para medições com instrumentos analíticos (p. ex., HPLC, espectrómetro atómico, etc.), geralmente a maioria das amostras tem de ser liquefeita. Isto significa que a amostra tem de estar no estado homogéneo de uma solução ou tem de ser convertida num coloide, numa suspensão, numa dispersão ou numa emulsão, se a mistura for de natureza heterogénea. A ultrassonicação de elevada potência é uma ferramenta muito eficaz para preparar misturas tanto homogéneas como heterogéneas.
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Para obter misturas homogéneas por dissolução ultrassónica, continue a ler abaixo!

Cavitação ultrassónica para dissolução

Se a amostra for solúvel, o soluto (como sucralose ou sais, p. ex., em pó ou em comprimidos) pode ser dissolvido num solvente (p. ex., água, solventes aquosos, solventes orgânicos, etc.), resultando numa mistura homogénea, composta por uma única fase. O processo de dissolução pode ser realizado por agitação manual ou mecânica, o que é demorado e ineficiente. Os problemas associados são perdas de amostra devido à manipulação ou falta de reprodutibilidade devido a erros aleatórios e mistura irregular.
A ultrassonicação é frequentemente utilizada para promover uma dissolução eficaz e rápida das amostras. A dissolução assistida por ultrassons baseia-se na agitação mecânica decorrente dos efeitos de cavitação causados pela introdução de ondas ultrassónicas nos líquidos. A introdução de energia ultrassónica facilita e acelera o pré-tratamento da amostra, como a dissolução e a lixiviação, antes da análise.
A preparação de uma solução assistida por ultrassons permite dissolver solutos em elevada concentração e criar, de forma eficiente e rápida, uma solução concentrada ou saturada (e sobressaturada).
Quando se introduzem ultrassons de elevada potência/baixa frequência num meio líquido, a cavitação acústica resultante cria condições únicas. A ultrassonicação tem melhorado os pré-tratamentos de amostras líquido-líquido e sólido-líquido (p. ex., digestão, solubilização e extração), que são normalmente aplicados antes da deteção e medição analíticas.

 
A velocidade de dissolução quantifica a rapidez do processo de dissolução. A velocidade de dissolução é influenciada por vários fatores:

• material: solvente e soluto
• temperatura + pressão
• grau de saturação (ou de subsaturação)
• eficiência e impacto da dissolução e da mistura
• área superficial da interface entre fases
• presença de inibidores (p. ex., substâncias depositadas nas partículas/bloqueio na interface entre fases)

 
Para acelerar o processo de solvatação e a velocidade de dissolução, são necessários homogeneizadores potentes que proporcionem um impacto mecânico suficiente. A capacidade de dissolução e mistura por cavitação dos homogeneizadores ultrassónicos é bem conhecida, pelo que estes são uma ferramenta comum e fiável para a preparação de amostras em laboratório.

Imagens microscópicas de uma suspensão de meloxicam:
Esquerda: suspensão de meloxicam não tratada; direita: nanossuspensão de meloxicam obtida por ultrassonicação com o UP100H durante 45 minutos a 100% de amplitude e ciclo 1.
(estudo e imagem: ©Iurian et al., 2015)

Dissolução ultrassónica de amostras de laboratório

A dissolução assistida por ultrassons para a preparação de amostras é utilizada em laboratório antes das medições analíticas.
Lista de instrumentos analíticos que requerem (frequentemente) amostras liquefeitas:

• HPLC – Cromatografia líquida de alta eficiência
• FTIR – Espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier
• GC – Cromatografia gasosa
• Espectroscopia atómica
• ATR – Reflexão total atenuada
• Determinação do tamanho de partículas por difração laser
• Dispersão dinâmica da luz

Com o equipamento ultrassónico de preparação de amostras SonoStep, o tratamento das amostras antes da análise pode ser realizado inteiramente em linha: o equipamento ultrassónico de preparação de amostras dispõe de um agitador e de uma bomba integrados, para que as amostras circulem de forma regular e contínua através de um sistema fechado. Deste modo, garante-se uma sonicação uniforme e fiável, sem risco de contaminação cruzada, alteração ou perda de amostras.
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Dissolução ultrassónica para produção industrial

Nas linhas de produção industrial, integram-se ultrassons de elevada potência para dissolver e homogeneizar misturas sólido-líquido, formando um produto uniforme e estável.
Veja abaixo alguns exemplos para diferentes setores industriais:

• Indústria farmacêutica: dissolução de componentes de medicamentos, p. ex., sais, polímeros
• Indústria alimentar e de bebidas: dissolução de ingredientes, p. ex., açúcar, sal, xarope, condimentos
• Tintas e revestimentos: dissolução de polímeros
• Química: preparação de uma solução sobressaturada antes de reações de precipitação

Processadores ultrassónicos para aplicações de dissolução a qualquer escala

A Hielscher Ultrasonics oferece a solução ideal para a sua aplicação de dissolução e molhagem. Quer necessite de preparar amostras analíticas em laboratório ou de produzir grandes volumes de soluções ou salmouras em modo de fluxo contínuo – a Hielscher Ultrasonics tem o dissolutor ultrassónico ideal para o seu processo!
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