Cellules d'écoulement et réacteurs en ligne pour ultrasons de laboratoire

Les homogénéisateurs de laboratoire à ultrasons peuvent être utilisés pour le traitement par lots ou en ligne de liquides et de boues. Les applications typiques comprennent l'homogénéisation, la dispersion, l'émulsification, la dissolution ainsi que les réactions sonochimiques. Pour la sonication continue en ligne, des cellules d'écoulement et des réacteurs en ligne de différentes tailles et géométries sont disponibles.

Traitement en ligne par ultrasons à l'échelle du laboratoire

Les réacteurs à cellules d'écoulement pour homogénéisateurs à ultrasons sont bien connus et largement utilisés pour le traitement de grands volumes dans la production industrielle. Cependant, pour le traitement de plus petits volumes en laboratoire et sur table, l'utilisation de cellules à ultrasons offre également de nombreux avantages. Les cellules d'écoulement à ultrasons permettent d'obtenir des résultats de traitement uniformes puisque le matériau traverse l'espace confiné de la chambre de la cellule d'écoulement d'une manière définie. Les facteurs de sonification tels que le temps de rétention, la température du processus et le nombre de passages peuvent être contrôlés avec précision afin d'atteindre les objectifs de manière fiable.
Les cellules d'écoulement et les réacteurs en ligne de Hielscher sont équipés de chemises de refroidissement pour maintenir une température optimale dans le processus. Les réacteurs à cellules d'écoulement sont disponibles en différentes tailles et géométries afin de répondre aux exigences spécifiques du processus.
L'utilisation d'un ultrasoniseur de laboratoire en combinaison avec un réacteur à cellules d'écoulement permet de traiter de plus grands volumes d'échantillons sans trop de travail personnel. Dans une cellule d'écoulement à ultrasons, le liquide est pompé dans le réacteur à ultrasons en acier inoxydable ou en verre. Dans la cellule d'écoulement, le liquide ou la boue est exposé à une sonication réglable avec précision. Toutes les matières passent par la zone de cavitation sous la sonotrode et subissent un traitement ultrasonique uniforme. Après avoir traversé la zone de cavitation, le liquide atteint la sortie de la cellule d'écoulement. En fonction du processus, le traitement ultrasonique en continu peut être effectué en un ou plusieurs passages. Afin de maintenir une certaine température de traitement bénéfique, par exemple pour éviter la dégradation des matériaux sensibles à la chaleur pendant la sonication, les réacteurs de la cellule d'écoulement sont dotés d'une enveloppe pour améliorer la dissipation de la chaleur.
Des petits aux grands volumes : Les résultats des processus peuvent être mis à l'échelle de façon linéaire, depuis les petits volumes traités en laboratoire et sur banc jusqu'aux très grands débits à l'échelle de la production industrielle. Les ultrasons Hielscher sont disponibles pour tous les volumes, du microlitre au gallon.
Les cellules d'écoulement Hielscher sont entièrement autoclavables et conviennent à l'utilisation de la plupart des produits chimiques.

En savoir plus sur notre laboratoires et homogénéisateurs industriels à ultrasons!

Appareils de laboratoire à ultrasons et cellules d'écoulement

Vous trouverez ci-dessous nos appareils de laboratoire à ultrasons avec les cellules d'écoulement et les sonotrodes correspondantes.
UP400ST (24kHz, 400W) :
Les sonotrodes S24d14D, S24d22D et S24d22L2D sont équipées d'un joint torique. Les sonotrodes S24d14D et S24d22D sont compatibles avec la cellule d'écoulement FC22K (acier inoxydable, avec enveloppe de refroidissement).

UP200St (26kHz, 200W) / UP200HT (26kHz, 200W) :
Les sonotrodes S24d2D et S24d7D sont équipées d'un joint torique et sont compatibles avec la cellule d'écoulement FC7K (acier inoxydable, avec enveloppe de refroidissement) et FC7GK (cellule d'écoulement en verre, avec enveloppe de refroidissement).

UP50H (30kHz, 50W) / UP100H (30kHz, 100W) :
Pour l'UP50H et l'UP100H, les mêmes modèles de sonotrode et de cellule d'écoulement peuvent être utilisés. Les sonotrodes MS7 et MS7L2 sont dotées d'un joint qui permet de les utiliser avec les cellules d'écoulement D7K (acier inoxydable) et GD7K (cellule d'écoulement en verre, avec enveloppe de refroidissement).

Comment optimiser les conditions de fonctionnement des cellules d'écoulement à ultrasons ?

Hielscher Ultrasonics propose une grande variété de cellules d'écoulement à ultrasons et de réacteurs sonochimiques. La conception de la cellule d'écoulement (c'est-à-dire la géométrie et la taille de la cellule d'écoulement) et la sonotrode doivent être choisies en fonction du liquide ou de la boue et des résultats escomptés du processus.
Le tableau ci-dessous présente les paramètres les plus importants qui influencent les conditions ultrasonores dans la cellule d'écoulement.

• Température : Les cellules d'écoulement dotées de chemises de refroidissement permettent de maintenir la température de traitement souhaitée. Des températures élevées proches du point d'ébullition spécifique du fluide entraînent une diminution de l'intensité de la cavitation, car la densité du liquide diminue.
• Pression : La pression est un paramètre qui intensifie la cavitation. La mise sous pression de la cellule d'écoulement ultrasonique entraîne une augmentation de la densité du fluide et donc de la cavitation acoustique. Les cellules d'écoulement de laboratoire Hielscher peuvent être pressurisées jusqu'à 1 barg, tandis que les cellules d'écoulement industrielles et les réacteurs Hielscher peuvent être pressurisés jusqu'à 300atm (environ 300 barg).
• Viscosité du liquide : La viscosité d'un liquide est un facteur important lorsqu'il s'agit d'une installation ultrasonique en ligne. Les petites cellules d'écoulement de laboratoire sont de préférence utilisées pour les produits peu visqueux, tandis que les cellules d'écoulement industrielles Hielscher conviennent aux produits peu ou très visqueux, y compris les pâtes.
• Composition du liquide : Les effets de la viscosité du liquide ont été décrits ci-dessus. Si le liquide traité ne contient pas de solides, le pompage et l'alimentation sont simples et les propriétés d'écoulement sont prévisibles. Lorsqu'il s'agit de boues contenant des solides tels que des particules ou des fibres, la forme de la cellule d'écoulement doit être choisie en fonction de la taille des particules ou de la longueur des fibres. La bonne géométrie de la cellule d'écoulement facilite l'écoulement des fluides chargés de solides et garantit une sonication homogène.
• Gaz dissous : Les liquides introduits dans une cellule d'écoulement à ultrasons ne doivent pas contenir de grandes quantités de gaz dissous, car les bulles de gaz interfèrent avec la génération de cavitation acoustique et ses bulles de vide caractéristiques.

Les réacteurs à flux ultrasonique à petite et grande échelle sont très populaires dans les domaines de la recherche, de la R&D et l'industrie, car ils permettent d'étudier et de contrôler les mécanismes et les effets du traitement ultrasonique à haute puissance. C'est pourquoi les cellules d'écoulement à ultrasons et les réacteurs en ligne ont été mis en œuvre pour diverses applications dans les processus biologiques, pharmaceutiques et chimiques. – à l'échelle du laboratoire, du pilote et de l'industrie.
Les homogénéisateurs, sonotrodes et cellules d'écoulement de Hielscher Ultrasonics sont disponibles en différentes versions afin d'assembler l'installation de traitement par ultrasons idéale. Notre personnel expérimenté vous conseillera sur la configuration optimale de l'équipement en fonction de vos objectifs de traitement !

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