Siêu âm hòa tan chất rắn trong chất lỏng

Việc chuẩn bị dung dịch là một bước quan trọng đối với cả mẫu thí nghiệm lẫn sản xuất công nghiệp. Nhìn chung, các mẫu thí nghiệm phải được hóa lỏng trước khi phân tích. Quá trình đồng nhất hóa và hòa tan bằng sóng siêu âm là phương pháp nhanh chóng và đáng tin cậy để chuẩn bị mẫu ở mọi quy mô. Trong sản xuất công nghiệp, việc chuẩn bị các dung dịch đồng nhất và hòa tan hoàn toàn thường là yếu tố then chốt để đảm bảo các đặc tính sản phẩm ổn định và chất lượng nhất quán. Các thiết bị hòa tan bằng sóng siêu âm có sẵn dưới dạng thiết bị phòng thí nghiệm nhỏ gọn và các hệ thống hòa tan công nghiệp chuyên dụng.

Máy hòa tan siêu âm: Sử dụng và ứng dụng

Siêu âm là một công cụ nổi tiếng, đáng tin cậy để chuẩn bị mẫu trong phòng thí nghiệm. Các ứng dụng thông thường bao gồm đồng nhất hóa, nhũ hóa, phân tán, chiết xuất, khử khí và xử lý siêu âm.
Đối với các phép đo bằng thiết bị phân tích (ví dụ: HPLC, quang phổ kế nguyên tử, v.v.), nói chung hầu hết các mẫu đều phải được hóa lỏng. Điều này có nghĩa là mẫu phải ở trạng thái đồng nhất dưới dạng dung dịch, hoặc phải được chuyển thành chất keo, huyền phù, chất phân tán hoặc nhũ tương nếu hỗn hợp có bản chất không đồng nhất. Siêu âm cường độ cao là một công cụ rất hiệu quả để chuẩn bị cả hỗn hợp đồng nhất và không đồng nhất.
Nếu bạn quan tâm đến việc chuẩn bị huyền phù không đồng nhất, hãy nhấp vào đây để: Nhũ tương siêu âm và phân tán siêu âm!
Để tạo ra hỗn hợp đồng nhất bằng cách hòa tan siêu âm, vui lòng tiếp tục đọc bên dưới!

Cavitation siêu âm để hòa tan

Nếu mẫu hòa tan, chất tan (chẳng hạn như succralose, muối, ví dụ ở dạng bột hoặc viên nén) có thể được hòa tan trong dung môi (ví dụ: nước, dung môi nước, dung môi hữu cơ, v.v.) tạo ra một hỗn hợp đồng nhất, chỉ bao gồm một pha. Quá trình hòa tan có thể được thực hiện bằng cách khuấy thủ công hoặc cơ học, tốn thời gian và không hiệu quả. Các vấn đề liên quan là mất mẫu do thao tác hoặc thiếu khả năng tái tạo do lỗi ngẫu nhiên và trộn không đều.
Siêu âm thường được sử dụng để thúc đẩy quá trình hòa tan mẫu hiệu quả và nhanh chóng. Sự hòa tan được hỗ trợ bằng sóng siêu âm dựa trên sự khuấy động cơ học của các hiệu ứng xâm thực gây ra bởi sự đầu vào của sóng siêu âm vào chất lỏng. Năng lượng siêu âm đầu vào tạo điều kiện thuận lợi và đẩy nhanh quá trình tiền xử lý mẫu như hòa tan và rửa trôi trước khi phân tích.
Bằng cách chuẩn bị dung dịch có sự hỗ trợ siêu âm, có thể hòa tan các chất hòa tan ở nồng độ cao và tạo ra dung dịch đậm đặc hoặc bão hòa (và quá bão hòa) một cách hiệu quả và nhanh chóng.
Khi siêu âm công suất cao / tần số thấp được đưa vào môi trường lỏng, tạo ra sự xâm thực âm thanh tạo ra các điều kiện độc đáo. Siêu âm đã tăng cường tiền xử lý mẫu lỏng-lỏng và rắn-lỏng (ví dụ: tiêu hóa, hòa tan và chiết xuất), thường được áp dụng trước khi phát hiện và đo lường phân tích.

 
Tốc độ hòa tan định lượng tốc độ của quá trình hòa tan. Tốc độ hòa tan bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau:

• Vật chất: dung môi và chất tan
• Nhiệt độ + Áp suất
• mức độ bão hòa (dưới)
• Hiệu quả và tác động của việc hòa tan và pha trộn
• Diện tích bề mặt liên pha
• sự hiện diện của chất ức chế (ví dụ: các chất lắng đọng trên các hạt / chặn trên ranh giới pha)

 
Để đẩy nhanh quá trình hòa tan và tốc độ hòa tan, cần có các máy đồng nhất mạnh mẽ cung cấp đủ tác động cơ học. Khả năng hòa tan và pha trộn xâm thực của máy đồng nhất siêu âm đã được biết đến nhiều và do đó là một công cụ phổ biến và đáng tin cậy để chuẩn bị mẫu trong phòng thí nghiệm.

Hình ảnh vi mô của hệ thống treo meloxicam:
Trái: huyền phù meloxicam chưa được điều trị; Phải: Meloxicam nanosuspension thu được bằng siêu âm với UP100H trong 45 phút ở biên độ 100% và chu kỳ 1.
(nghiên cứu và hình ảnh: ©Iurian et al., 2015)

Hòa tan siêu âm của các mẫu phòng thí nghiệm

Hòa tan hỗ trợ siêu âm để chuẩn bị mẫu được sử dụng trong phòng thí nghiệm trước khi đo phân tích.
Danh sách các công cụ phân tích yêu cầu (thường xuyên) mẫu hóa lỏng:

• HPLC – Sắc ký lỏng hiệu suất cao
• FTIR – Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier
• GC – Sắc ký khí
• Quang phổ nguyên tử
• ATR – Phản xạ toàn phần suy giảm
• Kích thước hạt nhiễu xạ laser
• tán xạ ánh sáng động

Với thiết bị chuẩn bị mẫu siêu âm SonoStep, xử lý mẫu trước phân tích có thể được vận hành hoàn toàn nội tuyến: Thiết bị chuẩn bị mẫu siêu âm có máy khuấy và bơm tích hợp, để các mẫu chạy ổn định và liên tục thông qua một hệ thống khép kín. Qua đó, một siêu âm đồng đều và đáng tin cậy được đảm bảo mà không có nguy cơ lây nhiễm chéo và làm sai lệch mẫu hoặc mất mẫu.
Đọc thêm về Thiết bị chuẩn bị mẫu siêu âm tất cả trong một SonoStep!

Hòa tan siêu âm cho sản xuất công nghiệp

Trong dây chuyền sản xuất công nghiệp, siêu âm công suất cao được tích hợp để hòa tan và đồng nhất hỗn hợp rắn-lỏng để tạo thành một sản phẩm đồng đều và ổn định.
Tìm dưới đây một số ví dụ cho các ngành công nghiệp khác nhau:

• Công nghiệp dược phẩm: hòa tan các thành phần thuốc, ví dụ như muối, polyme
• Ngành thực phẩm và đồ uống: hòa tan các thành phần, ví dụ như đường, muối, xi-rô, gia vị
• Sơn & Lớp phủ: hòa tan polyme
• hóa học: chuẩn bị dung dịch siêu bão hòa trước khi phản ứng kết tủa

Bộ xử lý siêu âm để hòa tan các ứng dụng ở mọi quy mô

Hielscher Ultrasonics cung cấp giải pháp lý tưởng cho ứng dụng hòa tan và làm ướt của bạn. Bạn cần chuẩn bị các mẫu phân tích trong phòng thí nghiệm hay sản xuất khối lượng lớn dung dịch hoặc nước muối ở chế độ dòng chảy liên tục – Hielscher Ultrasonics có máy hòa tan siêu âm lý tưởng cho quy trình của bạn!
Với máy siêu âm ở bất kỳ định mức công suất nào và cho xử lý hàng loạt cũng như nội tuyến, chúng tôi sẽ giới thiệu cho bạn máy siêu âm phù hợp nhất cho mục tiêu xử lý của bạn!
Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi: