Un guide complet sur le contrôle de la température pendant la sonication

Le contrôle de la température dans le traitement par ultrasons et les réactions sonochimiques est essentiel pour maintenir l'intégrité de l'échantillon, protéger les composés sensibles à la chaleur, optimiser les conditions de réaction, assurer une sonication uniforme et améliorer la sécurité générale. Tous les modèles numériques de sonicateurs Hielscher sont équipés d'un capteur de température enfichable et d'un logiciel sophistiqué permettant de surveiller la température du processus et de programmer des limites de température. Découvrez comment le contrôle de la température pendant la sonication permet d'obtenir des résultats plus efficaces, plus reproductibles et plus fiables !

Sonicateurs Hielscher avec contrôle sophistiqué de la température

Les sonicateurs Hielscher sont équipés de fonctions avancées de contrôle et de programmation de la température, essentielles pour maintenir un contrôle précis pendant les processus ultrasoniques. Chaque modèle d'ultrasonificateur numérique est équipé d'un capteur de température enfichable qui permet une surveillance continue de la température en l'insérant directement dans le liquide. Ce capteur mesure la température du liquide en temps réel, ce qui garantit des données précises et cohérentes.
Le logiciel sophistiqué intégré aux ultrasons Hielscher permet aux utilisateurs de définir une plage de température spécifique. Si la température dépasse la limite prédéterminée, l'ultrasonificateur se met automatiquement en pause. Il ne reprend son fonctionnement qu'une fois la température redescendue à un niveau sûr et prédéfini. Cette régulation automatique évite la surchauffe, protégeant ainsi l'échantillon et l'équipement.

Tous les relevés de température, ainsi que d'autres données critiques du processus ultrasonique, sont automatiquement enregistrés sur une carte SD intégrée. Cette fonction facilite la révision et le contrôle complet du processus, permettant aux utilisateurs d'examiner et d'analyser les données pour obtenir des résultats optimaux.

Pour les procédés nécessitant une gestion supplémentaire de la température, Hielscher propose des réacteurs sonochimiques avec des chemises de refroidissement. En outre, des échangeurs de chaleur et des unités de refroidissement peuvent être intégrés pour garantir que le processus maintienne la température souhaitée.

Un mode de pulsation programmable est une autre caractéristique conçue pour faciliter la dissipation de la chaleur pendant la sonification. Ce mode permet aux ultrasons de fonctionner par intermittence, évitant ainsi l'accumulation continue de chaleur.

Tous les modèles de sonificateurs numériques, à partir de 200 watts, sont équipés d'un système de contrôle de la température afin d'éviter la surchauffe des échantillons pendant la préparation. Le capteur de température PT100 enfichable mesure en permanence la température des échantillons et communique cette information à l'appareil à ultrasons. Le système s'arrête automatiquement lorsque la limite supérieure de température est atteinte, et ne reprend que lorsque l'échantillon a refroidi jusqu'à la limite inférieure de la plage de température réglée.

Les capacités de contrôle de la température des sonicateurs Hielscher, y compris l'utilisation de la sonde de température PT100, constituent une fonction essentielle pour assurer la précision et la sécurité du traitement par ultrasons. Ces caractéristiques garantissent que l'équipement fonctionne dans la plage de température optimale, évitant ainsi la surchauffe et garantissant l'intégrité de l'échantillon tout au long du processus.

L'importance du contrôle de la température lors du traitement par ultrasons

Le contrôle de la température est crucial dans le traitement par ultrasons et les réactions sonochimiques. La nécessité de contrôler la température découle principalement de l'exigence de préserver l'intégrité de l'échantillon, de protéger les substances sensibles à la chaleur et d'améliorer l'efficacité de la réaction.

• Intégrité de l'échantillon
  Tout d'abord, un contrôle précis de la température permet de préserver l'intégrité des échantillons traités. Les ondes ultrasoniques génèrent d'importantes quantités de chaleur par cavitation, lorsque des bulles microscopiques dans le liquide s'effondrent violemment, produisant des températures élevées localisées. Si la température augmente de manière incontrôlée, elle peut entraîner la dégradation ou la dénaturation d'échantillons biologiques sensibles, tels que des protéines, des acides nucléiques ou d'autres composés organiques. Le maintien d'une température stable garantit que ces échantillons restent intacts et fonctionnels tout au long du processus.
• Température optimale du processus
  Deuxièmement, de nombreuses réactions sonochimiques dépendent fortement de la température. La vitesse et le résultat de ces réactions peuvent varier de manière significative en fonction des changements de température. En contrôlant la température, il est possible d'optimiser les conditions de réaction, ce qui garantit une plus grande efficacité et de meilleurs rendements. Par exemple, certaines réactions peuvent nécessiter des températures plus basses pour éviter les réactions secondaires ou pour stabiliser les intermédiaires réactifs, tandis que d'autres peuvent nécessiter des températures plus élevées pour atteindre les taux de réaction souhaités. Une gestion précise de la température permet d'affiner ces conditions, ce qui permet d'obtenir des résultats plus cohérents et plus prévisibles.
• Uniformité de la sonication
  En outre, une augmentation incontrôlée de la température peut entraîner une sonication non uniforme. Lorsque la température augmente, la viscosité du liquide peut changer, ce qui affecte la propagation des ondes ultrasoniques. Il peut en résulter une cavitation inégale et un traitement incohérent, ce qui peut conduire à une mauvaise reproductibilité et à des résultats sous-optimaux. Le contrôle de la température garantit que les propriétés physiques du liquide restent constantes, ce qui facilite la distribution uniforme de l'énergie ultrasonique.
• Contrôle de la température pour la sécurité
  Une gestion efficace de la température renforce la sécurité. Des températures élevées non contrôlées et non surveillées peuvent présenter des risques pour les opérateurs et l'environnement du laboratoire. La mise en œuvre de mesures de contrôle de la température garantit que l'environnement de traitement reste sûr et que tout risque potentiel associé à une surchauffe est atténué.

Comment utiliser un bain de glace lors d'un traitement par ultrasons ?

Pour la sonication de béchers et de lots, l'utilisation d'un simple bain d'eau froide / d'eau glacée ou de glace est un outil bien établi et efficace pour éviter une augmentation de la température dans le milieu sonifié.
La préparation d'un bain d'eau glacée ou d'un bain de glace pour le refroidissement des échantillons pendant la sonication est un processus simple qui permet de maintenir un environnement à température constante et contrôlée, d'éviter la surchauffe et de garantir des résultats optimaux. Nous vous guidons ici à travers les étapes de la préparation d'un bain de glace :

• Remplir le récipient : Choisissez un récipient plus large que votre bécher de sonication. Remplissez le récipient à moitié avec de la glace. La glace pilée ou les glaçons dans l'eau froide conviennent le mieux, car ils assurent un meilleur contact avec le récipient à échantillon et le refroidissent plus efficacement. L'objectif est de créer un mélange de glace et d'eau qui puisse entourer complètement le récipient de l'échantillon, assurant ainsi un refroidissement uniforme.
• Immerger le récipient à échantillon : Placer le récipient à échantillon au milieu du bain d'eau glacée. Veillez à ce que le niveau du bain d'eau glacée atteigne au moins la moitié des parois du récipient pour un refroidissement efficace. Si l'échantillon est très sensible à la chaleur, immergez le récipient plus profondément, mais évitez de laisser l'eau pénétrer à l'intérieur du récipient. Veillez à ce que le niveau de l'eau glacée ne soit pas trop élevé afin que l'eau glacée ne pénètre pas dans l'échantillon.
• Contrôle de la température (en option) : Si un contrôle précis de la température est nécessaire, utilisez un thermomètre pour surveiller la température du bain de glace. Les sonicateurs numériques Hielscher sont équipés d'un capteur de température PT100 enfichable. Le capteur PT100 mesure la température en continu et envoie les données au processeur ultrasonique. Vous pouvez fixer une limite de température dans le menu du sonicateur. Lorsque la limite de température est atteinte, le sonicateur se met automatiquement en pause jusqu'à ce que la température de l'échantillon soit redescendue à la limite inférieure fixée et poursuit ensuite le processus de sonication.

 
Cette procédure simple permet de créer un bain d'eau glacée ou de glace efficace pour maintenir un environnement stable et frais pour vos échantillons pendant la sonication, ce qui garantit des performances optimales et évite la surchauffe.

Cellules à écoulement ultrasonique avec chemise de refroidissement

Pour la sonication en ligne, Hielscher propose des cellules d'écoulement de différents volumes et géométries équipées d'une enveloppe de refroidissement.
L'enveloppe de refroidissement d'une cellule d'écoulement à ultrasons a pour fonction de réguler la température pendant le traitement par ultrasons. L'enveloppe de refroidissement est une chambre entourant la cellule d'écoulement, dans laquelle circule un liquide de refroidissement (généralement de l'eau, par exemple de l'eau de ville refroidie). Sa fonction première est de dissiper la chaleur générée pendant la sonication, de maintenir l'échantillon à la température souhaitée et d'éviter la surchauffe. Cette fonction est essentielle pour préserver l'intégrité des composés sensibles à la chaleur et garantir des résultats cohérents et fiables.
Outre le refroidissement, l'enveloppe peut également être utilisée pour chauffer la cellule d'écoulement. En faisant circuler de l'eau chaude au lieu d'un liquide de refroidissement, la température de la cellule d'écoulement peut être élevée. Cela est utile pour les procédés qui nécessitent des températures plus élevées, comme la thermo-sonication. La thermosonification combine les effets de la chaleur et des ondes ultrasoniques pour améliorer l'efficacité du traitement. Par exemple, dans la pasteurisation des aliments, la thermosonification peut réduire efficacement la charge microbienne tout en préservant la qualité et la valeur nutritionnelle des aliments. En savoir plus sur la thermo-sonication !
Cette double fonctionnalité de la chemise de refroidissement - qui offre à la fois des capacités de refroidissement et de chauffage - en fait un outil polyvalent pour diverses applications de traitement par ultrasons.

Homogénéisateur à ultrasons UIP1000hdT avec une cellule d'écoulement équipée d'une chemise de refroidissement pour contrôler la température du processus pendant la sonication.

Conception, fabrication et conseil – Qualité Made in Germany

Les ultrasons Hielscher sont réputés pour leur qualité et leurs normes de conception les plus élevées. La robustesse et la facilité d'utilisation permettent une intégration aisée de nos ultrasons dans les installations industrielles. Les conditions difficiles et les environnements exigeants sont facilement gérés par les ultrasons Hielscher.

Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO et met l'accent sur les ultrasons de haute performance, dotés d'une technologie de pointe et d'une grande facilité d'utilisation. Bien entendu, les ultrasons Hielscher sont conformes à la norme CE et répondent aux exigences des normes UL, CSA et RoHs.

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :

Homogénéisateur à ultrasons UIP1500hdT avec une cellule d'écoulement équipée d'une chemise de refroidissement pour contrôler la température du processus pendant la sonication.

Littérature / Références