การละลายของแข็งในของเหลวด้วยอัลตราโซนิก

การเตรียมสารละลายเป็นขั้นตอนสำคัญทั้งสำหรับตัวอย่างในห้องปฏิบัติการและการผลิตในอุตสาหกรรม โดยทั่วไป ต้องเตรียมตัวอย่างในห้องปฏิบัติการให้อยู่ในรูปของเหลวก่อนการวิเคราะห์ การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและการละลายด้วยอัลตราโซนิกเป็นวิธีที่รวดเร็วและเชื่อถือได้ในการเตรียมตัวอย่างทุกขนาด ในการผลิตในอุตสาหกรรม การเตรียมสารละลายที่เป็นเนื้อเดียวกันและละลายได้อย่างทั่วถึงมักเป็นปัจจัยสำคัญในการรับประกันคุณลักษณะของผลิตภัณฑ์ที่คงที่และคุณภาพที่สม่ำเสมอ เครื่องละลายด้วยอัลตราโซนิกมีให้เลือกทั้งแบบอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการขนาดกะทัดรัดและแบบเครื่องละลายสำหรับอุตสาหกรรมเชิงพาณิชย์เต็มรูปแบบ

เครื่องละลายด้วยอัลตราโซนิก: การใช้งานและการประยุกต์ใช้

อัลตราโซนิกเป็นเครื่องมือที่รู้จักกันดีและเชื่อถือได้สำหรับการเตรียมตัวอย่างในห้องปฏิบัติการ การใช้งานทั่วไป ได้แก่ การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน การทำอิมัลชัน การกระจายตัว การสกัด การไล่ก๊าซ และกระบวนการโซโนเคมี
สำหรับการวัดด้วยเครื่องมือวิเคราะห์ (เช่น HPLC เครื่องสเปกโตรมิเตอร์อะตอม เป็นต้น) โดยทั่วไป ตัวอย่างส่วนใหญ่ต้องได้รับการเตรียมให้อยู่ในรูปของเหลว ซึ่งหมายความว่าตัวอย่างต้องอยู่ในสถานะสารละลายที่เป็นเนื้อเดียวกัน หรือหากส่วนผสมมีลักษณะไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ก็ต้องเปลี่ยนให้อยู่ในรูปคอลลอยด์ สารแขวนลอย ระบบกระจายตัว หรืออิมัลชัน การใช้อัลตราโซนิกกำลังสูงเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพมากในการเตรียมส่วนผสมทั้งที่เป็นเนื้อเดียวกันและไม่เป็นเนื้อเดียวกัน
หากคุณสนใจการเตรียมสารแขวนลอยที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน คลิกที่นี่เพื่อดู: การทำอิมัลชันด้วยอัลตราโซนิก และ การกระจายตัวด้วยอัลตราโซนิก!
สำหรับการสร้างส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันด้วยการละลายด้วยอัลตราโซนิก โปรดอ่านต่อด้านล่าง!

คาวิเทชันจากอัลตราโซนิกสำหรับการละลาย

หากตัวอย่างสามารถละลายได้ ตัวถูกละลาย (เช่น sucralose หรือเกลือ ซึ่งอาจอยู่ในรูปผงหรือเม็ด) สามารถละลายในตัวทำละลาย (เช่น น้ำ ตัวทำละลายที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบ ตัวทำละลายอินทรีย์ เป็นต้น) ทำให้ได้ส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งประกอบด้วยเพียงเฟสเดียว กระบวนการละลายสามารถทำได้ด้วยการกวนด้วยมือหรือเครื่องจักร ซึ่งใช้เวลานานและไม่มีประสิทธิภาพ ปัญหาที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ การสูญเสียตัวอย่างเนื่องจากการจัดการตัวอย่าง หรือการขาดความสามารถในการทำซ้ำเนื่องจากความคลาดเคลื่อนแบบสุ่มและการผสมที่ไม่สม่ำเสมอ
มักใช้อัลตราโซนิกเพื่อส่งเสริมการละลายตัวอย่างอย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็ว การละลายโดยใช้อัลตราโซนิกช่วยอาศัยการกวนเชิงกลจากผลของคาวิเทชันที่เกิดจากการส่งคลื่นอัลตราซาวนด์เข้าสู่ของเหลว การป้อนพลังงานอัลตราซาวนด์ช่วยให้การเตรียมตัวอย่างเบื้องต้นก่อนการวิเคราะห์ เช่น การละลายและการชะละลาย ทำได้ง่ายและรวดเร็วขึ้น
การเตรียมสารละลายโดยใช้อัลตราโซนิกช่วยทำให้สามารถละลายตัวถูกละลายที่ความเข้มข้นสูง และสร้างสารละลายเข้มข้นหรือสารละลายอิ่มตัว (รวมถึงสารละลายอิ่มตัวยิ่งยวด) ได้อย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็ว
เมื่อส่งอัลตราซาวนด์กำลังสูง/ความถี่ต่ำเข้าสู่ตัวกลางของเหลว คาวิเทชันเชิงเสียงที่เกิดขึ้นจะสร้างสภาวะที่มีลักษณะเฉพาะ การใช้อัลตราโซนิกช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเตรียมตัวอย่างเบื้องต้นแบบของเหลว–ของเหลวและของแข็ง–ของเหลว (เช่น การย่อย การทำให้ละลาย และการสกัด) ซึ่งโดยทั่วไปทำก่อนการตรวจหาและการวัดเชิงวิเคราะห์

 
อัตราการละลายเป็นค่าที่บ่งบอกความเร็วของกระบวนการละลาย อัตราการละลายได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่าง ๆ ดังนี้:

• วัสดุ: ตัวทำละลายและตัวถูกละลาย
• อุณหภูมิ + ความดัน
• ระดับความอิ่มตัว (หรือระดับที่ยังไม่อิ่มตัว)
• ประสิทธิภาพและผลของการละลายและการผสม
• พื้นที่ผิวระหว่างเฟส
• การมีสารยับยั้งอยู่ (เช่น สารที่สะสมบนอนุภาค/กีดขวางที่รอยต่อระหว่างเฟส)

 
เพื่อเร่งกระบวนการโซลเวชันและอัตราการละลาย จำเป็นต้องใช้เครื่องโฮโมจีไนเซอร์กำลังสูงที่ให้แรงกระทำเชิงกลอย่างเพียงพอ ความสามารถในการละลายและผสมโดยอาศัยคาวิเทชันของเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกเป็นที่รู้จักกันดี จึงเป็นเครื่องมือที่ใช้กันทั่วไปและเชื่อถือได้สำหรับการเตรียมตัวอย่างในห้องปฏิบัติการ

ภาพจากกล้องจุลทรรศน์ของสารแขวนลอย meloxicam:
ซ้าย: สารแขวนลอย meloxicam ที่ยังไม่ผ่านกระบวนการ; ขวา: สารแขวนลอยระดับนาโนของ meloxicam ที่ได้จากการใช้อัลตราโซนิก ด้วย UP100H เป็นเวลา 45 นาที ที่แอมพลิจูด 100% และการตั้งค่าไซเคิล 1
(การศึกษาและภาพ: ©Iurian et al., 2015)

การละลายตัวอย่างในห้องปฏิบัติการด้วยอัลตราโซนิก

ในห้องปฏิบัติการ มีการใช้การละลายโดยใช้อัลตราโซนิกช่วยในการเตรียมตัวอย่างก่อนการวัดเชิงวิเคราะห์
รายการเครื่องมือวิเคราะห์ที่จำเป็นต้องใช้ตัวอย่างในรูปของเหลว (บ่อยครั้ง):

• HPLC – โครมาโทกราฟีของเหลวสมรรถนะสูง
• FTIR – อินฟราเรดสเปกโทรสโกปีแบบฟูเรียร์ทรานส์ฟอร์ม
• GC – แก๊สโครมาโทกราฟี
• อะตอมมิกสเปกโทรสโกปี
• ATR – การสะท้อนกลับหมดแบบลดทอน
• การวัดขนาดอนุภาคด้วยการเลี้ยวเบนของเลเซอร์
• การกระเจิงแสงแบบพลวัต

ด้วยอุปกรณ์เตรียมตัวอย่างด้วยอัลตราโซนิก SonoStep การเตรียมตัวอย่างก่อนการวิเคราะห์สามารถดำเนินการแบบอินไลน์ได้ทั้งหมด: อุปกรณ์เตรียมตัวอย่างด้วยอัลตราโซนิกนี้มีเครื่องกวนและปั๊มในตัว ทำให้ตัวอย่างไหลอย่างสม่ำเสมอและต่อเนื่องผ่านระบบปิด จึงรับประกันการใช้อัลตราโซนิกที่สม่ำเสมอและเชื่อถือได้ โดยไม่มีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนข้ามและการเปลี่ยนแปลงลักษณะของตัวอย่างหรือการสูญเสียตัวอย่าง
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ SonoStep อุปกรณ์เตรียมตัวอย่างด้วยอัลตราโซนิกแบบครบวงจร!

การละลายด้วยอัลตราโซนิกสำหรับการผลิตในอุตสาหกรรม

ในสายการผลิตอุตสาหกรรม มีการนำอัลตราซาวนด์กำลังสูงมาใช้เพื่อละลายและทำให้ส่วนผสมของแข็ง–ของเหลวเป็นเนื้อเดียวกัน เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่สม่ำเสมอและคงตัว
ด้านล่างคือตัวอย่างสำหรับอุตสาหกรรมสาขาต่าง ๆ:

• อุตสาหกรรมยา: การละลายส่วนประกอบของยา เช่น เกลือ พอลิเมอร์
• อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม: การละลายส่วนผสม เช่น น้ำตาล เกลือ น้ำเชื่อม เครื่องปรุงรส
• สีและสารเคลือบ: การละลายพอลิเมอร์
• เคมี: การเตรียมสารละลายอิ่มตัวยิ่งยวดก่อน ปฏิกิริยาการตกตะกอน

เครื่องประมวลผลด้วยอัลตราโซนิกสำหรับการละลายในทุกขนาดการผลิต

Hielscher Ultrasonics นำเสนอโซลูชันที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการละลายและการทำให้เปียกของคุณ ไม่ว่าคุณจะต้องเตรียมตัวอย่างสำหรับการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ หรือผลิตสารละลายหรือน้ำเกลือปริมาณมากในโหมดไหลผ่านอย่างต่อเนื่อง – Hielscher Ultrasonics มีเครื่องละลายด้วยอัลตราโซนิกที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับกระบวนการของคุณ!
ด้วยเครื่องอัลตราโซนิกที่มีทุกระดับกำลังและรองรับทั้งกระบวนการแบบแบตช์และแบบอินไลน์ เราจะแนะนำเครื่องอัลตราโซนิกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเป้าหมายกระบวนการของคุณ!
ตารางด้านล่างแสดงกำลังการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา: