Dizolvarea cu ultrasunete a solidelor în lichide

Prepararea soluțiilor este o etapă importantă atât pentru probele de laborator, cât și pentru producția industrială. În general, probele de laborator trebuie aduse în stare lichidă înainte de analiză. Omogenizarea și dizolvarea cu ultrasunete reprezintă o metodă rapidă și fiabilă de preparare a probelor de toate dimensiunile. În producția industrială, prepararea unor soluții omogene și bine dizolvate este adesea un factor crucial pentru a garanta caracteristici constante ale produsului și o calitate uniformă. Dizolvatoarele cu ultrasunete sunt disponibile ca dispozitive compacte de laborator și ca dizolvatoare industriale complet comerciale.

Dizolvatoare cu ultrasunete: utilizare și aplicații

Ultrasunetele reprezintă un instrument bine cunoscut și fiabil pentru prepararea probelor în laborator. Aplicațiile uzuale includ omogenizarea, emulsionarea, dispersarea, extracția, degazarea și tratamentele sonochimice.
Pentru măsurătorile cu instrumente analitice (de exemplu, HPLC, spectrometru atomic etc.), în general majoritatea probelor trebuie aduse în stare lichidă. Aceasta înseamnă că proba fie trebuie să se afle în starea omogenă a unei soluții, fie trebuie transformată într-un coloid, o suspensie, o dispersie sau o emulsie, dacă amestecul are natură eterogenă. Sonicarea puternică este un instrument foarte eficient pentru prepararea atât a amestecurilor omogene, cât și a celor eterogene.
Dacă sunteți interesați de prepararea suspensiilor eterogene, faceți clic aici pentru: emulsionarea cu ultrasunete și dispersarea cu ultrasunete!
Pentru obținerea amestecurilor omogene prin dizolvare cu ultrasunete, vă rugăm să continuați lectura mai jos!

Cavitația ultrasonică pentru dizolvare

Dacă proba este solubilă, solutul (cum ar fi sucraloza, sărurile, de exemplu sub formă de pulbere sau tablete) poate fi dizolvat într-un solvent (de exemplu apă, solvenți apoși, solvenți organici etc.), rezultând un amestec omogen, alcătuit dintr-o singură fază. Procesul de dizolvare poate fi realizat prin agitare manuală sau mecanică, ceea ce este consumator de timp și ineficient. Problemele asociate sunt pierderile de probă cauzate de manipulare sau lipsa de reproductibilitate din cauza erorilor aleatorii și a amestecării neuniforme.
Sonicarea este folosită adesea pentru a favoriza o dizolvare eficientă și rapidă a probelor. Dizolvarea asistată de ultrasunete se bazează pe agitarea mecanică generată de efectele cavitaționale cauzate de introducerea undelor ultrasonice în lichide. Aportul de energie ultrasonică facilitează și accelerează pretratarea probelor, cum ar fi dizolvarea și levigarea înainte de analiză.
Prin prepararea asistată de ultrasunete a unei soluții, devine posibilă dizolvarea soluților în concentrație mare și obținerea eficientă și rapidă a unei soluții concentrate sau saturate (și suprasaturate).
Atunci când ultrasunetele de putere mare/ frecvență joasă sunt introduse într-un mediu lichid, cavitația acustică rezultată creează condiții unice. Sonicarea a îmbunătățit pretratările probelor lichid-lichid și solid-lichid (de exemplu digestia, solubilizarea și extracția), care se aplică de obicei înainte de detecția și măsurarea analitică.

Viteza de dizolvare cuantifică rapiditatea procesului de dizolvare. Viteza de dizolvare este influențată de diverși factori:

• materialul: solventul și solutul
• temperatura + presiunea
• gradul de (sub)saturare
• eficiența și impactul dizolvării și amestecării
• aria suprafeței interfazice
• prezența inhibitorilor (de exemplu substanțe depuse pe particule/ blocare la limita de fază)

Pentru a accelera procesul de solvatare și viteza de dizolvare, sunt necesare omogenizatoare puternice care oferă un impact mecanic suficient. Puterea cavitațională de dizolvare și amestecare a omogenizatoarelor cu ultrasunete este bine cunoscută, iar acestea reprezintă astfel un instrument uzual și fiabil pentru prepararea probelor în laboratoare.

Imagini microscopice ale suspensiei de meloxicam:
Stânga: suspensie de meloxicam netratată; dreapta: nanosuspensie de meloxicam obținută prin sonicare cu UP100H timp de 45 de minute la amplitudine de 100% și ciclul 1.
(studiu și imagine: ©Iurian et al., 2015)

Dizolvarea cu ultrasunete a probelor de laborator

Dizolvarea asistată de ultrasunete pentru prepararea probelor este utilizată în laboratoare înainte de măsurătorile analitice.
Lista instrumentelor analitice care necesită (adesea) probe în stare lichidă:

• HPLC – Cromatografie de lichide de înaltă performanță
• FTIR – Spectroscopie în infraroșu cu transformată Fourier
• GC – Cromatografie de gaze
• Spectroscopie atomică
• ATR – Reflexie totală atenuată
• Determinarea dimensiunii particulelor prin difracție laser
• Difuzie dinamică a luminii

Cu dispozitivul de preparare a probelor cu ultrasunete SonoStep, tratarea probelor înainte de analiză poate fi realizată complet în linie: dispozitivul de preparare a probelor cu ultrasunete dispune de un agitator și o pompă integrate, astfel încât probele circulă constant și continuu printr-un sistem închis. Astfel, este garantată o sonicare uniformă și fiabilă, fără riscul de contaminare încrucișată și de alterare sau pierdere a probelor.
Citiți mai multe despre unitatea All-in-One de preparare a probelor cu ultrasunete SonoStep!

Dizolvarea cu ultrasunete în producția industrială

În liniile de producție industriale, ultrasunetele de mare putere sunt integrate pentru a dizolva și omogeniza amestecurile solid-lichid, în vederea obținerii unui produs uniform și stabil.
Mai jos găsiți câteva exemple pentru diferite ramuri industriale:

• Industria farmaceutică: dizolvarea componentelor medicamentelor, de exemplu săruri, polimeri
• Industria alimentară și a băuturilor: dizolvarea ingredientelor, de exemplu zahăr, sare, sirop, condimente
• Vopsele și acoperiri: dizolvarea polimerilor
• Chimie: prepararea unei soluții suprasaturate înainte de reacțiile de precipitare

Procesoare cu ultrasunete pentru aplicații de dizolvare la orice scară

Hielscher Ultrasonics oferă soluția ideală pentru aplicația dumneavoastră de dizolvare și umectare. Indiferent dacă trebuie să preparați probe analitice în laborator sau să produceți volume mari de soluții sau saramuri în regim continuu de curgere – Hielscher Ultrasonics are dizolvatorul cu ultrasunete ideal pentru procesul dumneavoastră!
Cu ultrasonicatoare de orice putere nominală și pentru procesare atât în șarje, cât și în linie, vă vom recomanda ultrasonicatorul cel mai potrivit pentru obiectivele dumneavoastră de procesare!
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre: