Ultrazvukové rozpúšťanie pevných látok v kvapalinách

Príprava roztokov je dôležitým krokom pre laboratórne vzorky, ako aj pre priemyselnú výrobu. Vo všeobecnosti sa laboratórne vzorky musia pred analýzou skvapalniť. Ultrazvuková homogenizácia a rozpúšťanie je rýchlym a spoľahlivým prostriedkom na prípravu vzoriek všetkých veľkostí. V priemyselnej výrobe je príprava homogénnych a dobre rozpustených roztokov často rozhodujúcim faktorom na zaručenie stabilných vlastností produktu a stálej kvality. Ultrazvukové rozpúšťadlá sú k dispozícii ako kompaktné laboratórne zariadenia a ako plne komerčné priemyselné rozpúšťadlá.

Ultrazvukové rozpúšťače: použitie a aplikácie

Ultrazvuk je známy a spoľahlivý nástroj na prípravu vzoriek v laboratóriu. Bežné aplikácie zahŕňajú homogenizáciu, emulgáciu, disperziu, extrakciu, odplyňovanie a sonochemické ošetrenie.
Na merania analytickými prístrojmi (napr. HPLC, atómový spektrometer atď.) sa väčšina vzoriek musí vo všeobecnosti skvapalniť. To znamená, že vzorka musí byť buď v homogénnom stave roztoku, alebo musí byť prevedená do koloidu, suspenzie, disperzie alebo emulzie, ak je zmes heterogénnej povahy. Výkonná ultrazvuková metóda je veľmi účinným nástrojom na prípravu homogénnych aj heterogénnych zmesí.
Ak máte záujem o prípravu heterogénnych suspenzií, kliknite sem na: Ultrazvuková emulgácia a Ultrazvuková disperzia!
Na generovanie homogénnych zmesí ultrazvukovým rozpúšťaním pokračujte v čítaní nižšie!

Ultrazvuková kavitácia na rozpúšťanie

Ak je vzorka rozpustná, rozpustená látka (napríklad sukralóza, soli, napr. vo forme prášku alebo tabliet) sa môže rozpustiť v rozpúšťadle (napr. vo vode, vodných rozpúšťadlách, organických rozpúšťadlách atď.), čím vznikne homogénna zmes zložená len z jednej fázy. Proces rozpúšťania sa môže uskutočňovať ručným alebo mechanickým miešaním, čo je časovo náročné a neefektívne. Súvisiace problémy sú straty vzoriek v dôsledku manipulácie alebo nedostatočnej reprodukovateľnosti náhodnými chybami a nerovnomerným miešaním.
Ultrazvuk sa často používa na podporu účinného a rýchleho rozpúšťania vzoriek. Ultrazvukom asistované rozpúšťanie je založené na mechanickom miešaní kavitačných účinkov spôsobených vstupom ultrazvukových vĺn do kvapalín. Vstup ultrazvukovej energie uľahčuje a urýchľuje predbežnú úpravu vzorky, ako je rozpúšťanie a lúhovanie pred analýzou.
Ultrazvukom asistovanou prípravou roztoku je možné rozpustiť rozpustené látky vo vysokej koncentrácii a efektívne a rýchlo vytvoriť koncentrovaný alebo nasýtený (a presýtený) roztok.
Keď sa vysokovýkonný/nízkofrekvenčný ultrazvuk zavedie do kvapalného média, výsledná akustická kavitácia vytvára jedinečné podmienky. Ultrazvuk má vylepšenú predbežnú úpravu vzorky kvapalina-kvapalina a pevná látka-kvapalina (napr. rozklad, solubilizácia a extrakcia), ktoré sa zvyčajne aplikujú pred analytickou detekciou a meraním.

 
Rýchlosť rozpúšťania kvantifikuje rýchlosť procesu rozpúšťania. Rýchlosť rozpúšťania je ovplyvnená rôznymi faktormi:

• Materiál: Rozpúšťadlo a rozpustená látka
• teplota + tlak
• Stupeň (nedostatočného) nasýtenia
• Účinnosť a vplyv rozpúšťania a miešania
• Medzifázový povrch
• prítomnosť inhibítorov (napr. látky uložené na časticiach/blokovanie na fázovej hranici)

 
Na urýchlenie procesu solvatácie a rýchlosti rozpúšťania sú potrebné výkonné homogenizátory, ktoré poskytujú dostatočný mechanický účinok. Kavitačná rozpúšťacia a miešacia sila ultrazvukových homogenizátorov je dobre známa, a preto je bežným a spoľahlivým nástrojom na prípravu vzoriek v laboratóriách.

Mikroskopické snímky suspenzie meloxikamu:
Vľavo: neošetrená suspenzia meloxikamu; Vpravo: Meloxikámová nanosuspenzia získaná ultrazvukom s UP100H po dobu 45 minút pri 100% amplitúde a cyklus 1.
(štúdia a obrázok: ©Iurian et al., 2015)

Ultrazvukové rozpúšťanie laboratórnych vzoriek

Ultrazvukom asistované rozpúšťanie na prípravu vzoriek sa používa v laboratóriách pred analytickými meraniami.
Zoznam analytických prístrojov, ktoré vyžadujú (často) skvapalnené vzorky:

• HPLC – Vysokoúčinná kvapalinová chromatografia
• FTIR – Infračervená spektroskopia s Fourierovou transformáciou
• GC – Plynová chromatografia
• Atómová spektroskopia
• ATR – Tlmený celkový odraz
• Laserová difrakčná veľkosť častíc
• dynamický rozptyl svetla

S ultrazvukovým zariadením na prípravu vzoriek SonoStep je možné predanalytickú úpravu vzoriek prevádzkovať úplne inline: Ultrazvukové zariadenie na prípravu vzoriek je vybavené integrovaným miešadlom a čerpadlom, takže vzorky prebiehajú stabilne a nepretržite cez uzavretý systém. Tým je zaručená rovnomerná a spoľahlivá sonikácia bez rizika krížovej kontaminácie a falšovania vzoriek alebo straty vzorky.
Prečítajte si viac o ultrazvukovej jednotke na prípravu vzoriek All-in-One SonoStep!

Ultrazvukové rozpúšťanie pre priemyselnú výrobu

V priemyselných výrobných linkách je integrovaný vysokovýkonný ultrazvuk na rozpúšťanie a homogenizáciu zmesí tuhých látok a kvapalín, aby sa vytvoril rovnomerný a stabilný produkt.
Nižšie nájdete niekoľko príkladov pre rôzne priemyselné odvetvia:

• farmaceutický priemysel: rozpúšťanie zložiek liečiva, napr. solí, polymérov
• Potravinársky a nápojový priemysel: rozpustenie zložiek, napr. cukru, soli, sirupu, korenia
• farby & Nátery: rozpúšťanie polymérov
• Chémia: príprava presýteného roztoku pred zrážacie reakcie

Ultrazvukové procesory na rozpúšťanie aplikácií v akomkoľvek rozsahu

Spoločnosť Hielscher Ultrasonics ponúka ideálne riešenie pre vašu aplikáciu rozpúšťania a zmáčania. Či už potrebujete pripraviť analytické vzorky v laboratóriu alebo vyrobiť veľké objemy roztokov alebo soľanky v nepretržitom prietokovom režime – Hielscher Ultrasonics má ideálny ultrazvukový rozpúšťač pre váš proces!
S ultrazvukom pri akomkoľvek výkone a pre dávkové aj inline spracovanie vám odporučíme najvhodnejší ultrazvuk pre vaše ciele spracovania!
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov: