Hielscher Cascatrode – Sonde de sonication à grande surface

Les Hielscher Cascatrodes™ sont des sonotrodes (sondes à ultrasons) de conception spéciale permettant une sonication efficace à des niveaux de puissance ultrasonore élevés et à des intensités de sonication faibles ou moyennes – généralement inférieures à 60W/cm² et à une amplitude inférieure à 60 microns.

Hielscher a développé la Cascatrode™ pour les applications de traitement industriel. Les Cascatrodes™ sont disponibles pour tous les processeurs à ultrasons industriels – des UIP500hdT (0,5kW), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5kW) et UIP2000hdT (2kW) jusqu’à l’appareil à ultrasons le plus puissant au monde, le UIP16000 (16kW).

Lors du développement ou de l’essai de nouveaux procédés de sonication, tels que : l’émulsification, la dispersion, l’homogénéisation, la rupture cellulaire et l’extraction, la désagglomération, ou le dégazage , vous constaterez que certains paramètres de sonication conviennent mieux au procédé que d’autres.

Sans modifier la puissance de sortie, vous pouvez faire varier l’intensité de sonication : soit en concentrant la puissance de sortie sur une petite surface à haute intensité (W/cm² élevés) , soit en couplant la puissance au milieu sur une grande surface à des intensités plus faibles (W/cm² faibles). L’intensité augmente lorsque l’ amplitude de sonication, la pression du liquide ou la viscosité augmentent, et diminue lorsque la température augmente. Une fois que vous avez établi une configuration optimale des paramètres pour votre procédé, vous devez maintenir cette configuration constante lors du passage à une échelle supérieure. Lors du passage à une échelle supérieure, vous ne devez pas modifier l’amplitude ni la pression de sonication. Vous maintenez ainsi l’intensité de sonication – c’est-à-dire la puissance ultrasonore de sortie par unité de surface (Watts/cm²) constante. Par conséquent, vous avez besoin d’une plus grande surface de sonotrode pour coupler davantage de puissance à une intensité surfacique donnée – il s’agit d’une corrélation linéaire.

Hielscher propose une large gamme de sonotrodes (= sondes de sonication) pour ses appareils à ultrasons. Généralement, les sonotrodes diffèrent par le diamètre de leur extrémité afin d’offrir différentes surfaces d’extrémité. Les surfaces verticales d’une sonotrode contribuent généralement de manière négligeable à la transmission de puissance, car leur amplitude d’oscillation dirigée vers le milieu liquide est très faible. La conception de la Cascatrode™ est différente, car elle ajoute des surfaces horizontales en forme d’anneaux à la surface de l’extrémité. Chaque anneau est disposé à l’un des maxima d’oscillation de la sonotrode. Grâce à ces anneaux, la surface vibrante qui assure le couplage des ultrasons au milieu à soniquer peut être considérablement augmentée – ce qui permet de coupler une puissance ultrasonore plus élevée au liquide à une intensité surfacique donnée. La Cascatrode™ permet de transmettre une puissance ultrasonore élevée à de grandes amplitudes au milieu traité.

Les Hielscher Cascatrodes™ sont disponibles en différentes longueurs et différents diamètres, avec différents nombres d’anneaux – elles sont conçues pour s’adapter à l’intensité du procédé et à l’application ultrasonore spécifique. Comme elles sont utilisées pour des procédés à haute puissance et traitant de grands volumes, les Cascatrodes™ sont principalement installées dans des systèmes à circulation continue. Elles peuvent être adaptées à des réacteurs à cellule à circulation permettant un traitement en ligne efficace à l’échelle industrielle.