Désintégration ultrasonique : Mouillage, dissolution, dispersion

Les intégrateurs à ultrasons sont largement utilisés pour mouiller, disperser ou dissoudre des particules et des poudres dans des liquides. Les ultrasons haute performance créent des forces de cisaillement intenses qui brisent les agrégats, les agglomérats et les particules primaires jusqu'à une taille microscopique ou nanométrique. Le traitement uniforme des particules dans le champ de cavitation acoustique se traduit par une distribution étroite et une surface uniforme des particules.

Désintégrateurs ultrasoniques et leurs applications

Les désintégrateurs ultrasoniques génèrent des forces de cisaillement intenses qui créent l'impact nécessaire sur les solides tels que les particules, les cristaux et les fibres pour les désagréger et les réduire à une taille ciblée, par exemple de l'ordre du micron ou du nanomètre. Comparés à d'autres méthodes de désintégration telles que les mélangeurs à lames à cisaillement élevé, les homogénéisateurs à haute pression, les broyeurs à billes, les microfluidiseurs, etc. les désintégrateurs ultrasoniques offrent certains avantages majeurs.

Avantages des désintégrateurs ultrasoniques

• Cavitation et cisaillement à haute intensité
• Traitement uniforme des particules
• Concentrations élevées de matières solides
• Pas de buses / pas de colmatage
• Aucun support de broyage (c.-à-d. des billes) n'est nécessaire.
• évolutivité linéaire
• facile & Fonctionnement sûr
• facile à nettoyer
• Temps... & Économe en énergie

 

Le principe de fonctionnement des désintégrateurs à sonde ultrasonique repose sur la génération d'une cavitation acoustique. La sonde ultrasonique transmet des ondes ultrasoniques de haute intensité dans le milieu de traitement (c'est-à-dire le liquide ou la boue). Les ondes ultrasonores se déplacent dans le liquide, où elles créent des cycles alternant haute et basse pression. Pendant les cycles de basse pression, de minuscules bulles de vide, appelées bulles de cavitation, apparaissent. Ces bulles de cavitation se développent sur plusieurs cycles de pression jusqu'à ce qu'elles atteignent une taille telle qu'elles ne peuvent plus absorber d'énergie. À ce stade, les bulles de cavitation implosent violemment et créent localement des conditions extrêmes telles que des températures et des pressions très élevées, des différentiels de température et de pression extrêmes (dus à des taux de chauffage/refroidissement élevés et à des fluctuations de pression), des microturbulences et des flux de liquide avec des vitesses pouvant atteindre 180 m/s. Ces conditions ont des effets mécaniques importants sur les particules présentes dans le milieu, car les courants liquides à grande vitesse accélèrent les particules dans le milieu et les font entrer en collision. Les collisions entre particules entraînent l'érosion, l'éclatement et la fragmentation de la matière solide (par exemple, des particules, des fibres, des cellules) en fragments de taille micrométrique ou nanométrique.
Les fortes turbulences créées par les ultrasons augmentent le transfert de masse entre les phases et favorisent ainsi la dissolution des poudres ou les réactions chimiques hétérogènes. Les désintégrateurs ultrasoniques sont donc l'outil privilégié pour intensifier les processus tels que le broyage, la dispersion, l'émulsification et la dissolution.

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Applications des désintégrateurs ultrasoniques

• fraisage & broyage
• désagglomération & dispersion
• émulsification
• Dissolution de poudres
• Amélioration du transfert de masse
• Réactions sonochimiques

Désintégrateurs ultrasoniques pour la réduction de la taille des particules

Les désintégrateurs à ultrasons sont utilisés pour la réduction de la taille des particules et la distribution des particules, qu'il s'agisse d'une véritable fragmentation des particules primaires (appelée broyage) ou de la rupture des agglomérats (appelée désagglomération / dispersion).

Désintégrateurs ultrasoniques pour le broyage & broyage

La cavitation générée par les ultrasons crée des forces de cisaillement intenses et donc des collisions interparticulaires. Les solides dans la boue agissent comme un moyen de broyage (comparable aux billes ou aux perles dans un moulin à billes/perles) : Ils sont accélérés par les courants liquides cavitationnels, qui atteignent facilement des vitesses de 180 m/s. Lorsque les particules s'entrechoquent à une telle vitesse, elles se brisent en fragments de taille micrométrique ou nanométrique. Les désintégrateurs à ultrasons peuvent même briser les particules primaires. Les réacteurs à cellules d'écoulement à ultrasons garantissent un traitement uniforme de toutes les particules, de sorte que le broyage à ultrasons se traduit par une distribution étroite de la taille des particules.
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Désintégrateurs ultrasoniques pour la désagglomération & dispersion

Les paramètres du processus ultrasonique peuvent être contrôlés avec une grande précision, de sorte que les désintégrateurs ultrasoniques peuvent broyer les particules primaires lorsque des amplitudes élevées et une forte pression sont appliquées. D'autre part, les systèmes de désintégration par ultrasons peuvent également fonctionner à des amplitudes plus faibles et dans des conditions plus douces, de sorte que la structure et la surface des particules restent intactes, mais que les agglomérats sont brisés et que les particules individuelles sont réparties uniformément dans la boue.
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Désintégrateurs ultrasoniques pour l'émulsification

Lorsque deux liquides non miscibles (par exemple, de l'eau et de l'huile) sont sonifiés, la cavitation ultrasonique perturbe les gouttelettes. – produisant de très petites gouttelettes des deux phases non miscibles, qui sont ensuite mélangées. Comme les désintégrateurs ultrasoniques produisent facilement des gouttelettes de taille nanométrique, les émulsions ultrasoniques stabilisées présentent une stabilité à long terme et un aspect clair et transparent.
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Désintégrateurs ultrasoniques pour la dissolution

Les désintégrateurs ultrasoniques sont utilisés pour dissoudre les poudres et les comprimés selon une procédure rapide, facile et sûre. La cavitation générée par les ultrasons érode la surface des solides et transporte les fragments érodés dans le liquide, produisant ainsi une solution homogène.
Dans l'industrie pharmaceutique, la dissolution des comprimés est une tâche quotidienne, par exemple à des fins d'analyse. Lorsque les comprimés sont exposés à un environnement aqueux, ils se dissolvent lentement, ce qui prend beaucoup de temps. Même avec l'utilisation d'un agitateur commun ou d'un agitateur à pales, la dissolution complète des comprimés prend beaucoup de temps. La cavitation ultrasonique et ses forces de cisaillement extraordinairement intenses détachent les particules du comprimé et les transportent dans le diluant, maintenant ainsi le transfert de masse entre la surface du comprimé et le diluant frais et non saturé. La dissolution ultrasonique est donc un processus extrêmement rapide et efficace, qui contribue à accélérer la dissolution du médicament.
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Comment fonctionne un désintégrateur mécanique ?

Les désintégrateurs de laboratoire à ultrasons utilisent le même principe mécanique que les désintégrateurs industriels. Les systèmes de mélange des désintégrateurs désintègrent les agglomérats et les agrégats, solubilisent les matières solides ou dispersent les particules solides dans les mélanges liquides. La désintégration par ultrasons incorpore une sonde ultrasonique de haute intensité dans un réservoir discontinu ou dans un réacteur cellulaire en ligne. La sonde (sonotrode) du désintégrateur ultrasonique vibre dans le liquide à une fréquence très élevée et crée une cavitation ultrasonique intense dans le liquide. Chaque effondrement de bulle de cavitation entraîne de puissantes forces de cisaillement qui brisent les agglomérats, les agrégats et même les particules primaires. De plus, la cavitation ultrasonique produit des jets de cavitation à grande vitesse, jusqu'à 1000km/h. Les jets de liquide de cavitation percutent les agglomérats de particules, rompent les parois des cellules, améliorent le transfert des matières dans la boue et dispersent les solides dans tout le volume de liquide. Dans le domaine de la cavitation ultrasonique, les pressions alternent rapidement et de manière répétée entre le vide et jusqu'à 1000 bars. Un mélangeur rotatif à 4 pales devrait fonctionner à une vitesse stupéfiante de 300 000 tours/minute pour obtenir la même fréquence de cycles de pression alternés. Les mélangeurs rotatifs conventionnels et les mélangeurs rotor-stator ne créent pas de cavitation significative en raison de leur vitesse limitée.

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Désintégrateurs ultrasoniques de laboratoire

Les appareils à ultrasons de type sonde sont des outils très utiles dans tous les laboratoires. Une sonde à ultrasons (également appelée sonotrode) est une tige en titane de géométrie simple et facile à nettoyer qui couple les vibrations ultrasoniques à un liquide. Hielscher fabrique des sondes et des pointes ultrasoniques dans une large gamme de tailles. Pour la désintégration la plus courante des solides en laboratoire, les sondes ultrasoniques de 3, 7, 14 ou 22 mm de diamètre sont très utiles. D'autres tailles de sondes et des sondes ultrasoniques sur mesure sont disponibles. Les appareils à ultrasons typiques pour la désintégration en laboratoire ont une puissance ultrasonique comprise entre 100 et 400 watts.

Désintégrateurs industriels à ultrasons

Les désintégrateurs industriels Hielscher sont des processeurs à ultrasons de grande puissance conçus pour la désintégration continue de grands flux de boues. Ces systèmes industriels peuvent facilement traiter des concentrations élevées de solides. Les sondes ultrasoniques industrielles sont équipées d'une bride qui peut être montée sur des réservoirs en acier, des réacteurs en verre ou des conteneurs en plastique dans n'importe quelle orientation. La mise sous pression de la cuve de sonification ou de la cellule d'écoulement intensifie la cavitation acoustique et donc le processus de sonification. Les équipements de désintégration industrielle par ultrasons typiques ont une puissance ultrasonique comprise entre 1000 et 16 000 watts par sonotrode.

Industries où la désintégration par ultrasons est largement répandue :

• Disperser, dissoudre, mélanger des formulations solides/liquides
• science des matériaux
• Préparation de l'échantillon avant l'analyse
• Applications des nanoparticules
• fonctionnalisation des particules
• les réactions de transfert de phase
• Cristallisation / Précipitation
• transformation des aliments
• Industrie du papier
• digestion de la biomasse

Comment acheter le bon désintégrateur ultrasonique ?

Hielscher Ultrasonics est un fabricant expérimenté de désintégrateurs ultrasoniques de haute performance, qui sont utilisés pour disperser et briser les particules ou pour dissoudre les poudres dans les liquides. En tant que leader du marché, Hielscher conçoit, fabrique et distribue des désintégrateurs et des homogénéisateurs à ultrasons, depuis le laboratoire et la paillasse jusqu'à l'échelle industrielle.

Nous vous aidons à répondre aux questions suivantes afin de trouver le désintégrateur à ultrasons le mieux adapté à votre application et à vos besoins :

• Quelle est votre application cible ?
• Quel est le volume typique à traiter ?
• Quels sont les facteurs critiques du processus ?
• Quelles sont les normes de qualité à respecter ?

Notre personnel bien formé et expérimenté vous aidera à répondre à toutes vos questions et à concevoir votre procédé. Hielscher Ultrasonics offre une consultation approfondie sur les procédés ultrasoniques afin d'aider nos clients à trouver l'appareil ultrasonique optimal. Mais le service de Hielscher ne s'arrête pas là, nous formons nos clients soit dans leurs locaux, soit dans notre laboratoire de procédés ultrasoniques et notre centre technique pour les assister dans le développement, l'optimisation et la mise à l'échelle de leurs procédés.
Hielscher Ultrasonics’ Les désintégrateurs industriels à ultrasons Hielscher fournissent facilement des amplitudes très élevées, qui sont nécessaires pour briser les particules dures et les agglomérats ou pour traiter des boues à forte concentration de solides. Les désintégrateurs industriels Hielscher peuvent fonctionner avec des amplitudes allant jusqu'à 200 µm en continu, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes ultrasoniques personnalisées sont disponibles. D'autres accessoires tels que des cornets de surpression, des cellules d'écoulement, des réacteurs de sonification et des installations de recirculation complètes sont facilement disponibles et permettent de configurer votre système à ultrasons en fonction des exigences de votre procédé.

Désintégrateurs et dissolveurs ultrasoniques sophistiqués

Hielscher Ultrasonics se concentre sur les désintégrateurs de haute performance, très conviviaux et dotés d'avancées techniques de pointe. Cela signifie que les normes des désintégrateurs de laboratoire Hielscher s'adaptent de plus en plus à l'intelligence des machines industrielles. L'utilisateur peut contrôler les désintégrateurs numériques à ultrasons Hielscher par le biais d'une télécommande à navigateur. Le logiciel d'enregistrement automatique des données enregistre tous les paramètres ultrasoniques importants tels que la puissance nette, la puissance totale, l'amplitude, la température, la pression, l'heure et la date sous forme de fichier CSV sur une carte SD intégrée. En outre, le désintégrateur à ultrasons peut être programmé pour s'arrêter automatiquement après un temps déterminé ou un apport d'énergie spécifique, ou encore pour programmer des modes de sonication pulsés. Des capteurs de température et de pression enfichables permettent de suivre attentivement les conditions de l'échantillon. Le contrôle de la température des matériaux thermosensibles étant un facteur crucial pour la qualité des résultats du processus, Hielscher propose diverses solutions pour maintenir la température du processus dans la plage de température ciblée.
Les fonctions sophistiquées des ultrasons Hielscher garantissent un contrôle optimal des processus, des résultats de sonification fiables et reproductibles, ainsi qu'une grande convivialité et un grand confort de travail.
Hielscher Ultrasonics’ Les processeurs industriels à ultrasons peuvent fournir des amplitudes très élevées. Des amplitudes allant jusqu'à 200µm peuvent être facilement exploitées en continu, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes ultrasoniques personnalisées sont disponibles. La possibilité d'utiliser des amplitudes aussi élevées permet à nos clients de broyer efficacement des particules primaires de taille nanométrique. La robustesse de l'équipement ultrasonique de Hielscher lui permet de fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, dans des conditions difficiles et dans des environnements exigeants.
En savoir plus sur la dissolution par ultrasons et les dissolveurs !

qualité – Fabriqué en Allemagne

En tant qu'entreprise familiale, Hielscher est fière de la haute qualité de ses processeurs à ultrasons. Tous les appareils à ultrasons sont conçus, fabriqués et testés dans notre siège social de Teltow, près de Berlin, en Allemagne. La robustesse des équipements à ultrasons de Hielscher leur permet de fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, dans des conditions difficiles et dans des environnements exigeants.

Vous pouvez acheter des désintégrateurs à ultrasons Hielscher dans toutes les tailles et la gamme de prix offre un désintégrateur à ultrasons abordable correspondant à votre budget. De la désintégration de particules dans de petits flacons de laboratoire à la désintégration en flux continu de boues dans la production industrielle, Hielscher Ultrasonics a le désintégrateur qu'il vous faut ! Veuillez nous contacter – nous sommes heureux de vous recommander l'appareil à ultrasons le plus approprié !
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :