Ultraljudsupplösning av fasta ämnen i vätskor

Beredningen av lösningar är ett viktigt steg för laboratorieprover såväl som för industriell produktion. I allmänhet måste laboratorieprover göras flytande före analys. Ultraljudshomogenisering och upplösning är ett snabbt och pålitligt sätt att förbereda prover av alla storlekar. I industriell produktion är framställningen av homogena och väl upplösta lösningar ofta en avgörande faktor för att garantera stabila produktegenskaper och en jämn kvalitet. Ultraljudsupplösare finns som kompakta laboratorieenheter och som fullkommersiella industriella upplösare.

Ultraljudslösare: Användning och tillämpningar

Ultraljud är ett välkänt, pålitligt verktyg för provberedning i labbet. Vanliga tillämpningar inkluderar homogenisering, emulgering, dispersion, extraktion, avgasning och sonokemiska behandlingar.
För mätningar med analysinstrument (t.ex. HPLC, atomspektrometer etc.) måste i allmänhet de flesta prover göras flytande. Detta innebär att provet antingen måste vara i ett homogent tillstånd som en lösning eller måste överföras till en kolloid, suspension, dispersion eller emulsion om blandningen är av heterogen natur. Kraftfull ultraljud är ett mycket effektivt verktyg för att förbereda både homogena och heterogena blandningar.
Om du är intresserad av att förbereda heterogena suspensioner, klicka här för: Ultraljud emulgering och Ultraljud dispergerande!
För generering av homogena blandningar genom ultraljudsupplösning, fortsätt läsa nedan!

Ultraljudskavitation för upplösning

Om provet är lösligt kan det lösta ämnet (t.ex. sukkralos, salter, t.ex. i pulver- eller tablettform) lösas upp i ett lösningsmedel (t.ex. vatten, vattenhaltiga lösningsmedel, organiska lösningsmedel etc.) vilket ger en homogen blandning som endast består av en fas. Upplösningsprocessen kan utföras genom manuell eller mekanisk omrörning, vilket är tidskrävande och ineffektivt. Relaterade problem är stickprovsförluster på grund av manipulation eller bristande reproducerbarhet på grund av slumpmässiga fel och ojämn blandning.
Ultraljud används ofta för att främja en effektiv och snabb upplösning av prover. Den ultraljudsassisterade upplösningen är baserad på den mekaniska omrörningen av kavitationseffekterna som orsakas av tillförseln av ultraljudsvågor till vätskor. Tillförseln av ultraljudsenergi underlättar och påskyndar provförbehandlingen, såsom upplösning och urlakning före analys.
Genom den ultraljudsassisterade beredningen av en lösning blir det möjligt att lösa upp lösta ämnen i hög koncentration och att effektivt och snabbt skapa en koncentrerad eller mättad (och övermättad) lösning.
När ultraljud med hög effekt/låg frekvens introduceras i ett flytande medium, skapar den resulterande akustiska kavitationen unika förhållanden. Ultraljud har förbättrat förbehandlingar av flytande-vätska och fast-vätska prov (t.ex. uppslutning, solubilisering och extraktion), som vanligtvis tillämpas före analytisk upptäckt och mätning.

 
Upplösningshastigheten kvantifierar hastigheten på upplösningsprocessen. Upplösningshastigheten påverkas av olika faktorer:

• Material: lösningsmedel och löst ämne
• Temperatur + tryck
• Grad av (under-)mättnad
• Effektivitet och inverkan av upplösning och blandning
• Yta mellan faser
• Förekomst av inhibitorer (t.ex. ämnen som deponeras på partiklarna/blockerar på fasgränsen)

 
För att påskynda solvatiseringsprocessen och upplösningshastigheten krävs kraftfulla homogenisatorer som ger tillräcklig mekanisk påverkan. Den kavitationella upplösnings- och blandningskraften hos ultraljudshomogenisatorer är välkänd och därmed ett vanligt och tillförlitligt verktyg för provberedning i laboratorier.

Mikroskopiska bilder av meloxikamsuspension:
Vänster: obehandlad meloxikamsuspension; Höger: Meloxicam nanosuspension erhållen genom ultraljud med UP100H i 45 minuter vid 100 % amplitud och cykel 1.
(studie och bild: ©Iurian et al., 2015)

Ultraljudsupplösning av laboratorieprover

Ultraljudsassisterad upplösning för provberedning används i laboratorier före analytiska mätningar.
Lista över analysinstrument som kräver (ofta) flytande prover:

• HPLC (HPLC) – Högpresterande vätskekromatografi
• FTIR (FTIR) – Fouriertransform infraröd spektroskopi
• GC – Gaskromatografi
• Atomspektroskopi
• ATR – Dämpad total reflektion
• Storlek på partikelpartiklar med laserdiffraktion
• Dynamisk ljusspridning

Med ultraljudsprovberedningsanordningen SonoStep kan föranalysprovbehandling utföras helt inline: Ultraljudsprovberedningsanordningen har en integrerad omrörare och pump, så att proverna körs stadigt och kontinuerligt genom ett slutet system. Därmed garanteras en jämn och pålitlig ultraljudsbehandling utan risk för korskontaminering och provförfalskning eller provförlust.
Läs mer om Allt-i-ett Ultrasonic Sample Prep Unit SonoStep!

Ultraljudsupplösning för industriell produktion

I industriella produktionslinjer integreras ultraljud med hög effekt för att lösa upp och homogenisera fasta-flytande blandningar för att bilda en jämn och stabil produkt.
Nedan hittar du några exempel för olika industrigrenar:

• läkemedelsindustri: upplösning av läkemedelskomponenter, t.ex. salter, polymerer
• Livsmedels- och dryckesindustrin: upplösning av ingredienser, t.ex. socker, salt, sirap, kryddor
• Färger & Beläggningar: upplösning av polymerer
• Kemi: beredning av en övermättad lösning före Fällningsreaktioner

Ultraljudsprocessorer för upplösningsapplikationer i alla skalor

Hielscher Ultrasonics erbjuder den perfekta lösningen för din upplösnings- och vätningsapplikation. Oavsett om du behöver förbereda analysprover i laboratoriet eller producera stora volymer lösningar eller saltlösningar i kontinuerligt genomströmningsläge – Hielscher Ultrasonics har den perfekta ultraljudsupplösaren för din process!
Med ultraljudsapparater på vilken effekt som helst och för batch samt inline bearbetning, kommer vi att rekommendera dig den mest lämpliga ultraljudsapparaten för dina bearbetningsmål!
Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater: