Ултразвучно растварање чврстих материја у течностима

Припрема раствора је важан корак како за лабораторијске узорке тако и за индустријску производњу. Уопштено, лабораторијски узорци морају се превести у течно стање пре анализе. Ултразвучна хомогенизација и растварање представљају брз и поуздан начин припреме узорака свих величина. У индустријској производњи, припрема хомогених раствора са добро раствореним материјама често је пресудан фактор за обезбеђивање постојаних својстава производа и уједначеног квалитета. Ултразвучни уређаји за растварање доступни су као компактни лабораторијски уређаји и као индустријски уређаји за растварање за производњу у пуном комерцијалном обиму.

Ултразвучни уређаји за растварање: употреба и примене

Ултразвук је добро познато, поуздано средство за припрему узорака у лабораторији. Уобичајене примене обухватају хомогенизацију, емулговање, дисперговање, екстракцију, дегазацију и сонохемијске третмане.
За мерења аналитичким инструментима (нпр. HPLC, атомским спектрометром итд.), већина узорака се углавном мора превести у течно стање. То значи да узорак мора бити у хомогеном стању раствора или се мора превести у колоид, суспензију, дисперзију или емулзију ако је смеша хетерогене природе. Ултразвучна обрада велике снаге веома је ефикасно средство за припрему и хомогених и хетерогених смеша.
Ако вас занима припрема хетерогених суспензија, кликните овде за: ултразвучно емулговање и ултразвучно дисперговање!
За добијање хомогених смеша ултразвучним растварањем, наставите да читате у наставку!

Ултразвучна кавитација за растварање

Ако је узорак растворљив, растворена супстанца (као што су сукралоза, соли, нпр. у облику праха или таблета) може се растворити у растварачу (нпр. води, воденим растварачима, органским растварачима итд.), при чему настаје хомогена смеша која се састоји од само једне фазе. Процес растварања може се спроводити ручним или механичким мешањем, што је дуготрајно и неефикасно. Повезани проблеми су губици узорка услед руковања или недостатак поновљивости услед случајних грешака и неравномерног мешања.
Ултразвучна обрада се често користи за подстицање ефикасног и брзог растварања узорака. Ултразвучно потпомогнуто растварање заснива се на механичком мешању услед кавитационих ефеката изазваних увођењем ултразвучних таласа у течности. Увођење ултразвучне енергије олакшава и убрзава предобраду узорка, као што су растварање и излуживање пре анализе.
Ултразвучно потпомогнута припрема раствора омогућава растварање супстанци у високим концентрацијама и ефикасно и брзо добијање концентрованог или засићеног (и презасићеног) раствора.
Када се ултразвук велике снаге / ниске фреквенције уведе у течни медијум, настала акустична кавитација ствара јединствене услове. Ултразвучна обрада је унапредила предобраду узорака у системима течност–течност и чврсто–течно (нпр. дигестију, солубилизацију и екстракцију), која се обично примењује пре аналитичке детекције и мерења.

 
Брзина растварања квантитативно изражава брзину процеса растварања. На брзину растварања утичу различити фактори:

• материјал: растварач и растворена супстанца
• температура + притисак
• степен засићености (или незасићености)
• ефикасност и дејство растварања и мешања
• површина међуфазне границе
• присуство инхибитора (нпр. супстанци наталожених на честицама / које блокирају границу фаза)

 
За убрзавање процеса солватације и повећање брзине растварања потребни су снажни хомогенизатори који обезбеђују довољно механичко дејство. Способност ултразвучних хомогенизатора да кавитацијом растварају и мешају добро је позната, па су они уобичајено и поуздано средство за припрему узорака у лабораторијама.

Микроскопске слике суспензије мелоксикама:
Лево: необрађена суспензија мелоксикама; десно: наносуспензија мелоксикама добијена ултразвучном обрадом помоћу UP100H током 45 минута при амплитуди од 100% и циклусу 1.
(студија и слика: ©Iurian et al., 2015)

Ултразвучно растварање лабораторијских узорака

Ултразвучно потпомогнуто растварање за припрему узорака користи се у лабораторијама пре аналитичких мерења.
Списак аналитичких инструмената који захтевају (често) узорке у течном стању:

• HPLC – течна хроматографија високих перформанси
• FTIR – инфрацрвена спектроскопија са Фуријеовом трансформацијом
• GC – гасна хроматографија
• Атомска спектроскопија
• ATR – ослабљена тотална рефлексија
• Одређивање величине честица ласерском дифракцијом
• Динамичко расејање светлости

Помоћу ултразвучног уређаја за припрему узорака SonoStep, обрада узорака пре анализе може се у потпуности спроводити у проточном систему: ултразвучни уређај за припрему узорака има уграђену мешалицу и пумпу, тако да узорци равномерно и непрекидно пролазе кроз затворени систем. Тиме се гарантује равномерна и поуздана ултразвучна обрада без ризика од унакрсне контаминације и нарушавања веродостојности узорка или губитка узорка.
Прочитајте више о вишенаменској ултразвучној јединици за припрему узорака SonoStep!

Ултразвучно растварање за индустријску производњу

У индустријске производне линије интегрише се ултразвук велике снаге ради растварања и хомогенизације смеша чврсто–течно, како би се добио уједначен и стабилан производ.
У наставку су наведени примери за различите индустријске гране:

• Фармацеутска индустрија: растварање компонената лекова, нпр. соли, полимера
• Индустрија хране и пића: растварање састојака, нпр. шећера, соли, сирупа, зачина
• Боје и премази: растварање полимера
• Хемија: припрема презасићеног раствора пре реакција таложења

Ултразвучни процесори за растварање у свим размерама

Hielscher Ultrasonics нуди идеално решење за вашу примену растварања и квашења. Било да треба да припремите аналитичке узорке у лабораторији или да произведете велике запремине раствора или раствора соли у непрекидном проточном режиму – Hielscher Ultrasonics има идеалан ултразвучни уређај за растварање за ваш процес!
Уз ултразвучне уређаје свих називних снага, за шаржну и проточну обраду, препоручићемо вам најпогоднији ултразвучни уређај за ваше циљеве обраде!
Табела у наставку даје преглед приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја: