Katıların Sıvılarda Ultrasonik Olarak Çözündürülmesi

Çözeltilerin hazırlanması, hem laboratuvar numuneleri hem de endüstriyel üretim için önemli bir adımdır. Genel olarak laboratuvar numunelerinin analizden önce sıvı hâle getirilmesi gerekir. Ultrasonik homojenizasyon ve çözündürme, her boyuttaki numuneyi hazırlamak için hızlı ve güvenilir bir yöntemdir. Endüstriyel üretimde homojen ve iyi çözünmüş çözeltilerin hazırlanması, istikrarlı ürün özelliklerini ve tutarlı kaliteyi garanti etmek için çoğu zaman kritik bir faktördür. Ultrasonik çözündürücüler, kompakt laboratuvar cihazları ve tam ticari ölçekte endüstriyel çözündürücüler olarak sunulur.

Ultrasonik Çözündürücüler: Kullanım ve Uygulamalar

Ultrasonik teknoloji, laboratuvarda numune hazırlamak için iyi bilinen, güvenilir bir araçtır. Yaygın uygulamalar arasında homojenizasyon, emülsifikasyon, dispersiyon, ekstraksiyon, gaz giderme ve sonokimyasal işlemler bulunur.
Analitik cihazlarla (ör. HPLC, atomik spektrometre vb.) yapılan ölçümler için genellikle numunelerin çoğunun sıvı hâle getirilmesi gerekir. Bu, numunenin ya homojen bir çözelti hâlinde olması ya da karışım heterojen nitelikteyse bir kolloid, süspansiyon, dispersiyon veya emülsiyon hâline getirilmesi gerektiği anlamına gelir. Güçlü ultrasonikasyon, hem homojen hem de heterojen karışımları hazırlamak için çok etkili bir araçtır.
Heterojen süspansiyonların hazırlanmasıyla ilgileniyorsanız şu uygulamalar için buraya tıklayın: ultrasonik emülsifikasyon ve ultrasonik dispersiyon!
Ultrasonik çözündürmeyle homojen karışımlar oluşturmak için lütfen aşağıdaki metni okumaya devam edin!

Çözündürme için Ultrasonik Kavitasyon

Numune çözünür nitelikteyse çözünen madde (örneğin toz veya tablet biçimindeki sukraloz ya da tuzlar), bir çözücüde (ör. su, sulu çözücüler, organik çözücüler vb.) çözündürülerek yalnızca tek fazdan oluşan homojen bir karışım elde edilebilir. Çözündürme işlemi, zaman alıcı ve verimsiz olan elle veya mekanik karıştırmayla gerçekleştirilebilir. Bununla ilişkili sorunlar, numuneye yapılan müdahaleler nedeniyle numune kayıpları ya da rastgele hatalar ve eşit olmayan karıştırma nedeniyle tekrarlanabilirliğin sağlanamamasıdır.
Ultrasonikasyon, numunelerin etkili ve hızlı çözünmesini desteklemek için sıklıkla kullanılır. Ultrasonik destekli çözündürme, ultrason dalgalarının sıvılara verilmesiyle oluşan kavitasyon etkilerinin sağladığı mekanik çalkalamaya dayanır. Ultrason enerjisinin verilmesi, analiz öncesinde çözündürme ve liç gibi numune ön işlemlerini kolaylaştırır ve hızlandırır.
Bir çözeltinin ultrasonik destekle hazırlanması sayesinde, çözünen maddeleri yüksek konsantrasyonda çözündürmek ve konsantre ya da doygun (ve aşırı doygun) bir çözeltiyi verimli ve hızlı biçimde oluşturmak mümkün olur.
Sıvı bir ortama yüksek güçlü / düşük frekanslı ultrason verildiğinde, ortaya çıkan akustik kavitasyon benzersiz koşullar oluşturur. Ultrasonikasyon, genellikle analitik tespit ve ölçümden önce uygulanan sıvı-sıvı ve katı-sıvı numune ön işlemlerini (ör. parçalama, çözünürleştirme ve ekstraksiyon) iyileştirmiştir.

 
Çözünme hızı, çözünme işleminin hızını nicel olarak ifade eder. Çözünme hızı çeşitli faktörlerden etkilenir:

• malzeme: çözücü ve çözünen madde
• sıcaklık + basınç
• doygunluk (veya doygunluk altı) derecesi
• çözündürme ve karıştırmanın verimliliği ve etkisi
• fazlar arası yüzey alanı
• inhibitörlerin varlığı (ör. parçacıklar üzerinde biriken / faz sınırında engel oluşturan maddeler)

 
Solvatasyon sürecini ve çözünme hızını artırmak için yeterli mekanik etki sağlayan güçlü homojenizatörler gerekir. Ultrasonik homojenizatörlerin kavitasyonla çözündürme ve karıştırma gücü iyi bilinir; bu nedenle bu cihazlar laboratuvarlarda numune hazırlamak için yaygın ve güvenilir bir araçtır.

Meloksikam süspansiyonunun mikroskobik görüntüleri:
Sol: işlem görmemiş meloksikam süspansiyonu; Sağ: UP100H sonikatörüyle %100 genlikte ve döngü 1 ayarında 45 dakika ultrasonikasyon uygulanarak elde edilen meloksikam nanosüspansiyonu.
(çalışma ve görsel: ©Iurian et al., 2015)

Laboratuvar Numunelerinin Ultrasonik Olarak Çözündürülmesi

Numune hazırlama amacıyla ultrasonik destekli çözündürme, laboratuvarlarda analitik ölçümlerden önce kullanılır.
Sıvı hâle getirilmiş numuneler gerektiren (çoğu zaman) analitik cihazların listesi:

• HPLC – Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi
• FTIR – Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi
• GC – Gaz Kromatografisi
• Atomik spektroskopi
• ATR – Zayıflatılmış Toplam Yansıma
• Lazer Difraksiyonuyla Parçacık Boyutlandırma
• Dinamik Işık Saçılımı

SonoStep ultrasonik numune hazırlama cihazıyla, analiz öncesi numune işlemleri tamamen hat içinde gerçekleştirilebilir: Ultrasonik numune hazırlama cihazında entegre bir karıştırıcı ve pompa bulunur; böylece numuneler kapalı bir sistemden düzenli ve sürekli olarak geçer. Bu sayede çapraz kontaminasyon, numunenin niteliğinin değişmesi veya numune kaybı riski olmadan eşit ve güvenilir bir sonikasyon garanti edilir.
Hepsi Bir Arada SonoStep Ultrasonik Numune Hazırlama Ünitesi hakkında daha fazla bilgi edinin!

Endüstriyel Üretim için Ultrasonik Çözündürme

Endüstriyel üretim hatlarında, eşit dağılımlı ve kararlı bir ürün oluşturmak amacıyla katı-sıvı karışımlarını çözündürmek ve homojenize etmek için yüksek güçlü ultrason entegre edilir.
Farklı endüstri dallarına yönelik bazı örnekleri aşağıda bulabilirsiniz:

• İlaç endüstrisi: ilaç bileşenlerinin, ör. tuzların ve polimerlerin çözündürülmesi
• Gıda ve içecek endüstrisi: bileşenlerin, ör. şeker, tuz, şurup ve çeşnilerin çözündürülmesi
• Boyalar ve Kaplamalar: polimerlerin çözündürülmesi
• Kimya: çöktürme reaksiyonlarından önce aşırı doygun bir çözeltinin hazırlanması

Her Ölçekteki Çözündürme Uygulamaları için Ultrasonik İşlemciler

Hielscher Ultrasonics, çözündürme ve ıslatma uygulamanız için ideal çözümü sunar. İster laboratuvarda analitik numuneler hazırlamanız ister sürekli akış modunda büyük hacimlerde çözelti veya tuzlu su üretmeniz gereksin – Hielscher Ultrasonics, prosesiniz için ideal ultrasonik çözündürücüye sahiptir!
Her güç değerinde, hem kesikli hem de hat içi işlemeye yönelik sonikatörlerimizle, işleme hedeflerinize en uygun sonikatörü önereceğiz!
Aşağıdaki tablo, sonikatörlerimizin yaklaşık işleme kapasitesi hakkında fikir verir: