La evaporación es una técnica utilizada en laboratorio para separar un sólido o un soluto líquido de una muestra preparada para su análisis al convertir el solvente de la muestra en vapor. Los evaporadores de laboratorio utilizan una variedad de técnicas para acelerar el proceso de evaporación, como calor, movimiento, gas, presión reducida o una combinación de dos o más de estos métodos. Los evaporadores son un elemento básico en muchos laboratorios, particularmente en los campos farmacéutico, ambiental, de alimentos/bebidas, académico y médico. Cada método de evaporación es ideal para ciertas aplicaciones. A continuación, conjutamente con nuestra representada Organomation, fabricante especializado en evaporadores, ofrecemos una guía de los evaporadores para laboratorio más populares y sus aplicaciones recomendadas.
Evaporador por purga de nitrógeno
Este método combina el calor con una tecnología de purga suave y es uno de los más ampliamente utilizados.
Los evaporadores por purga de nitrógeno mantienen un flujo constante de nitrógeno o aire comprimido que sopla sobre la superficie del solvente de la muestra, lo que evita que el vapor regrese al solvente y al mismo tiempo crea un movimiento de vórtice en la superficie de la muestra. Para acelerar aún más el proceso de evaporación, estos equipos se emplean a menudo con una fuente de calor, como un bloque de calor, un baño de agua o uno de perlas secas.
Recomendado para: múltiples aplicaciones, ya que ofrece varias posiciones de muestra. Por ejemplo, son idóneos cuando se evapora una gran cantidad de muestras pequeñas, ya que el tiempo de evaporación será rápido y eficiente. El tiempo de evaporación promedio para una muestra de 10 ml, por ejemplo, es de 20 a 30 minutos. No son recomendables, por tanto, para cuando se trabaja con muestras de más de 100 ml o disolventes con puntos de ebullición altos debido al tiempo prolongado de evaporación.
Propuesta de Organomation: Evaporador de nitrógeno N-EVAP
Con control digital y baño de agua o seco. Concentra muestras delicadas y resiste disolventes corrosivos. Tanto el modelo más sencillo, de 6 posiciones, como el más complejo, de 45, evaporan simultáneamente válvulas ajustables individualmente, minimizando su desperdicio y optimizando la operación. El N-EVAP 20 posiciones presenta una opción automática con autogeneración de N2.
Evaporador rotatorio o rotavapor
La evaporación rotatoria es una forma muy popular de concentración de muestras que combina rotación, calor y, a menudo, vacío. Estos equipos giran un matraz en un pequeño baño de agua caliente, distribuyendo el solvente como una película delgada en el interior del matraz y aumentando el área de superficie del líquido. A medida que se produce la evaporación, el vapor del solvente viaja a un condensador de agua o hielo seco y gotea en un matraz colector. Por lo tanto, se elimina el disolvente, dejando un concentrado en el matraz rotatorio.
A menudo también se emplean bombas de vacío para acelerar aún más el proceso de evaporación, puesto que así se reduce la presión en el matraz lleno de líquido hasta que es menor que la presión de vapor del líquido que se usa. Esto hace que el solvente hierva a una temperatura más baja de lo normal, reduciendo o eliminando la necesidad de una fuente de calor. La fusión de la rotación y la presión reducida acelera el proceso de evaporación manteniendo su eficacia.
Recomendado para: Ideal para aquellos que trabajan con analitos sensibles al calor. Aunque el calor se pueda usar en la evaporación rotatoria, la reducción de la presión atmosférica y el aumento del área superficial del solvente permite que el calor sea opcional. También se utiliza mejor cuando se concentra un matraz de muestra grande que no está más de la mitad lleno. La mayoría de los modelos admiten matraces de entre 50 ml y 4 l, lo que significa que el tamaño de muestra recomendado para un evaporador rotatorio es de 25 ml a 2 l. El tiempo de evaporación promedio para los tamaños de muestra recomendados es de alrededor de 5 a 20 minutos.
Centrífuga evaporadora
La evaporación centrífuga emplea una cámara centrífuga combinada con una bomba de vacío y un condensador de solvente. Las muestras se colocan dentro de la cámara que está conectada a la bomba de vacío. Ésta funciona reduciendo la presión dentro de la cámara de la centrífuga, disminuyendo a la vez el punto de ebullición del solvente de la muestra. También hay un rotor centrífugo que hace que la cámara gire, creando un gradiente de presión dentro del solvente. Este gradiente de presión permite que las muestras hiervan de arriba a abajo, lo que evita el choque de solventes (el choque se refiere al fenómeno en el que los solventes homogéneos se sobrecalientan y salpican fuera del tubo o vial). A medida que continúa el proceso, el vapor de solvente viaja al condensador de solvente donde es removido y recolectado. Los tubos dentro de la cámara de centrífuga se dejan solo con el concentrado.
Recomendado para: estos equipos tienen como ventaja una amplia gama de capacidades de muestra y son una opción ideal para evaporar grandes lotes de muestras pequeñas a la vez. La mayoría de los evaporadores centrífugos pueden acomodar tamaños de muestra de entre 1 y 50 ml. El tiempo de evaporación promedio para una muestra de 10 ml puede oscilar entre 45 minutos y 3 horas, según el solvente utilizado. También son ideales cuando se trabaja con solventes sensibles al calor ya que la bomba de vacío reduce o elimina la necesidad de aplicar calor. Es muy importante mantener las muestras equilibradas y utilizar tubos de centrífuga adecuados para asegurarse de que no se rompan bajo la fuerza centrífuga, especialmente cuando se trabaja con solventes peligrosos.
Evaporador Kuderna-Danish
La evaporación de solventes con matraces Kuderna-Danish es un método ampliamente utilizado para retener analitos semivolátiles durante la concentración y se puede combinar con cristalería de recolección de solventes para recuperar el solvente evaporado. El proceso comienza calentando un matraz de solvente hasta su punto de ebullición. El vapor del solvente refluye en una columna Snyder, que es una pieza de vidrioque contiene bolas de vidrio huecas en el interior. A medida que el vapor del solvente sube por la columna Snyder, se condensa y se evapora en estas bolas de vidrio, lo que aumenta la retención de analitos semivolátiles. El vapor del solvente más volátil continúa hacia el condensador, mientras que los analitos menos volátiles regresan al matraz de ebullición. Este proceso continúa una y otra vez hasta que todo o la mayor parte del vapor de solvente haya pasado a través de la columna Snyder y hacia el medio ambiente o la campana extractora. El analito concentrado se deja luego en el matraz de ebullición inferior. Algunas configuraciones de Kuderna-Danish también incluyen un condensador Hopkins opcional para la recolección de solventes.
Recomendado para: Sin duda, la mejor opción para analitos semivolátiles. El uso de la columna Snyder y la condensación repetida permite recuperaciones altas de estos analitos de un solvente más volátil. Los matraces Kuderna-Danish suelen tener entre 250 ml y 1 l y solo deben llenarse hasta el 40-60% de su capacidad. Por lo tanto, el tamaño de muestra recomendado para la evaporación KD es de aproximadamente 50 ml a 500 ml. El tiempo promedio de evaporación para una muestra de 200 ml es de 10 a 15 minutos. Una limitación de la evaporación con matraces KD es que es muy difícil llegar a un punto final preciso (a exactamente 1 ml, por ejemplo). Si se requiere un punto final preciso, es recomendable transferir el tubo concentrador a un evaporador de purga o a otro método de evaporación de volumen pequeño para una concentración final controlada.
Propuesta de Organomation: Evaporador de solventes S-EVAP-KD
El evaporador de solvente a gran escala S-EVAP recupera hasta el 97% del volumen inicial de solventes con recolección individual o central y ofrece un fácil acceso a las muestras. Además, los tubos concentradores aislados al vacío mantienen seguras las muestras delicadas.
Liofilizadores
La liofilización o secado en frío es una forma muy popular de evaporación y se considera una de las técnicas de evaporación más seguras para muestras delicadas. Este proceso comienza con una muestra completamente congelada que se coloca bajo una bomba de muy bajo vacío. El vacío reduce la presión dentro del tubo o vial hasta que está muy por debajo del punto triple del solvente. El punto triple es la presión y la temperatura a la que pueden existir al mismo tiempo las fases sólida, líquida y gaseosa de una misma sustancia. Luego se aplica el vapor suave a la muestra, lo que hace que el solvente congelado se convierta directamente en vapor sin pasar por la fase líquida. Este proceso se llama sublimación. Como el calor se aplica continuamente a la muestra para acelerar el proceso de evaporación, el solvente se recolecta en un condensador dejando atrás el concentrado.
Recomendado para: Dado que la liofilización utiliza un mínimo de calor y presión de vacío, evita dos problemas principales de otros métodos de evaporación: golpes y daños por calor. Tanto el calor como la presión se pueden controlar con mucha precisión, lo que lo convierte en uno de los métodos de evaporación más seguros. Por estas razones, la liofilización es ideal para usar con muestras sensibles, particularmente aquellas que son sensibles al calor. La liofilización también es ideal cuando se trabaja con matraces de entre 25 ml y 2 l. No se deben llenar los matraces más de 1/3 o 1/2 de su capacidad, lo que hace que el tamaño de muestra recomendado esté entre aproximadamente 12 ml y 1 l. El tiempo de evaporación promedio para muestras de este tamaño es de 24 a 48 horas. Las muestras de más de 1 l pueden tener un tiempo de evaporación más largo.
Fundada en 1959, Organomation es fabricante especializado en instrumentos para la preparación de muestras para cromatografía: evaporadores de nitrógeno, evaporadores de solventes, extractores de solventes, generadores de nitrógeno y chillers de laboratorio. Sus equipos destacan por ser confiables, de bajo mantenimiento y de alta rentabilidad para los laboratorios analíticos. Descubre el catálogo completo de Organomation aquí.
Si necesitas información sobre cualquier de las opciones de evaporadores de laboratorio o necesitas asesoramiento sobre cuál es el equipo que mejor se adapta a tus necesidades, por favor, ponte en contacto con nosotros en el 981 936 338 o escríbenos a info@cientisol.com.
REFERENCIAS
Johnson, Sarah. Types of Laboratory Evaporators. Organomation. 2022. Extraído de: https://blog.organomation.com/blog/types-of-laboratory-evaporators
