Mélangeurs ultrasoniques à haut cisaillement en ligne
Les ultrasons à haut cisaillement pour les processus de mélange en ligne offrent de nombreux avantages par rapport aux homogénéisateurs de colloïdes conventionnels. L'utilisation d'ultrasons de forte puissance pour le mélange permet aux mélangeurs à ultrasons à haut cisaillement Hielscher de produire des suspensions colloïdales et des émulsions uniformément dispersées dans le domaine du nanomètre. Les homogénéisateurs en ligne à ultrasons peuvent traiter n'importe quel volume et n'importe quelle viscosité et peuvent même traiter des particules très abrasives.
Mélange en ligne à haut cisaillement avec des ultrasons de puissance
L'homogénéisation en ligne de suspensions solide-liquide ou liquide-liquide est une application nécessaire dans la production de nombreux matériaux et produits. Les mélangeurs en ligne ultrasoniques à haut cisaillement sont utilisés dans de nombreuses industries, notamment dans la fabrication de peintures, de pigments, de produits chimiques et de produits chimiques. & encres, polymères & composites, carburants, aliments & boissons, compléments alimentaires, produits pharmaceutiques, cosmétiques & les soins personnels, entre autres. Les homogénéisateurs ultrasoniques à haut cisaillement en ligne sont utilisés pour mélanger, disperser, désagglomérer, émulsifier, mouiller, dissoudre et microbroyer des particules. L'un des points forts des mélangeurs en ligne à haut cisaillement par ultrasons est leur capacité à traiter de manière fiable les nanomatériaux (par exemple, les nano-dispersions, les nano-émulsions).
Comment fonctionne le mélange ultrasonique à haut cisaillement ?
Le mélange et l'homogénéisation à haut cisaillement par ultrasons reposent sur le principe de fonctionnement de la cavitation acoustique. Lorsque des liquides sont sonifiés à des intensités élevées, les ondes ultrasonores se propagent dans le milieu liquide et provoquent une alternance de cycles de haute pression (compression) et de basse pression (raréfaction). Les ultrasons de forte puissance fonctionnent à une fréquence d'environ. 20kHz. Cela signifie 20 000 vibrations par seconde. Pendant le cycle de basse pression, les ondes ultrasonores de haute intensité créent de petites bulles de vide dans le liquide. Lorsque la bulle de cavitation atteint une taille telle qu'elle ne peut plus absorber d'énergie, elle s'effondre violemment au cours d'un cycle de haute pression. Ce phénomène d'implosion des bulles est connu sous le terme technique de "cavitation". Au cours de l'implosion, des températures (environ 5 000 K) et des pressions (environ 2 000 atm) très élevées sont atteintes localement. L'implosion de la bulle de cavitation génère également des jets de liquide dont la vitesse peut atteindre 280 m/s. (cf. Suslick 1998)
Ces forces hautement intensives et perturbatrices fournissent suffisamment d'énergie pour broyer, désagglomérer et disperser les particules dans les fluides et font des mélangeurs ultrasoniques à cisaillement élevé la technologie de traitement par excellence. Ils sont donc utilisés comme technique de fabrication et de traitement, en particulier dans les secteurs où les nanotechnologies et les nanomatériaux jouent un rôle crucial pour la performance et la qualité des produits.
Efficacité énergétique et processus supérieurs grâce aux mélangeurs à ultrasons
Hielscher ultrasonic processors have an outstanding energy efficiency of >85%. This reduces operational electricity costs and results in higher processing performance. Kusters et al. (1994) resume in their study that ultrasonic fragmentation is equally efficient as conventional grinding.
En appliquant une pression et en optimisant le processus ultrasonique, la technologie de mélange ultrasonique surpasse souvent de loin les méthodes de mélange conventionnelles telles que les mélangeurs à pales rotatives, les homogénéisateurs à haute pression ou les broyeurs à billes.
Dans une autre étude, Pohl et al. (2004) ont comparé l'efficacité de la dispersion ultrasonique de la silice avec d'autres méthodes de mélange à cisaillement élevé, comme le système IKA Ultra-Turrax (rotor-stator). Pohl et al. ont comparé la réduction de la taille des particules d'Aerosil 90 (2 % en poids) dans l'eau en utilisant un Ultra-Turrax (système rotor-stator) à différents réglages avec celle d'un mélangeur ultrasonique à haut cisaillement Hielscher UIP1000hd avec cellule d'écoulement en mode continu. L'étude de Pohl et al. conclut que "à énergie spécifique constante, les ultrasons EV sont plus efficaces que le système rotor-stator" et que "la fréquence des ultrasons appliquée dans la gamme de 20 kHz à 30 kHz n'a pas d'effet majeur sur le processus de dispersion".
- haute efficacité
- pour les micro et nanoparticules
- en ligne continue
- pour tout volume
- peut traiter des viscosités très élevées
- peut traiter des particules abrasives
- sans pièces mobiles (pas de rotors, de pales)
- sans média de broyage (pas de billes)
- CIP (clean-in-place)

UIP4000hdTUn mélangeur industriel à haut cisaillement de 4000 watts pour le traitement en ligne, par exemple le broyage humide, la dispersion, l'émulsification et la dissolution de suspensions colloïdales.
Où acheter votre mélangeur ultrasonique à haut cisaillement en ligne ?
Hielscher Ultrasonics est votre partenaire de confiance pour les processus de sonification à haute performance, tels que le broyage, la dispersion, l'émulsification et la dissolution par ultrasons. Les mélangeurs ultrasoniques en ligne à cisaillement élevé de Hielscher peuvent fournir des amplitudes très élevées. Des amplitudes allant jusqu'à 200 µm peuvent être facilement exploitées en continu, 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 et 365 jours par an. Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes ultrasoniques personnalisées sont disponibles. Une grande variété de réacteurs ultrasoniques en ligne et d'autres accessoires permettent d'obtenir la configuration idéale pour votre application ultrasonique (par exemple, émulsification en ligne, réduction de la taille des particules et homogénéisation).
Le logiciel intelligent, le menu numérique via l'écran tactile, l'enregistrement automatique des données et la commande à distance par navigateur sont des caractéristiques des homogénéisateurs ultrasoniques à haut cisaillement Hielscher qui rendent l'opération plus conviviale et plus simple. La technologie de nettoyage en place (CIP) facilite l'utilisation des mélangeurs ultrasoniques à haut cisaillement. La robustesse, la fiabilité, la simplicité d'installation et d'utilisation ainsi que la faible maintenance sont des caractéristiques supplémentaires qui facilitent la routine de travail quotidienne avec les mélangeurs à ultrasons Hielscher.
Contactez-nous dès maintenant pour en savoir plus sur la façon dont le mélangeur ultrasonique à haut cisaillement en ligne peut améliorer votre traitement des systèmes solide-liquide et liquide-liquide ! Notre équipe bien formée et expérimentée se fera un plaisir de vous aider à obtenir plus d'informations sur les applications et les prix.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :
Volume du lot | Débit | Dispositifs recommandés |
---|---|---|
1 à 500mL | 10 à 200mL/min | UP100H |
10 à 2000mL | 20 à 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 à 20L | 0.2 à 4L/min | UIP2000hdT |
10 à 100L | 2 à 10L/min | UIP4000hdT |
n.d. | 10 à 100L/min | UIP16000 |
n.d. | plus grande | groupe de UIP16000 |
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Littérature / Références
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Suslick, K. S. (1998): Sonochemistry. in: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 4th Ed. J. Wiley & Sons, New York, vol. 26, 1998. 517-541.
- Kusters, K. A.; Pratsinis, S. E.; Thomas, S. G. and Smith, D. M. (1994): Energy-size reduction laws for ultrasonic fragmentation. Powder Technology 80, 1994. 253-263.
- Ahmed Taha, Eman Ahmed, Amr Ismaiel, Muthupandian Ashokkumar, Xiaoyun Xu, Siyi Pan, Hao Hu (2020): Ultrasonic emulsification: An overview on the preparation of different emulsifiers-stabilized emulsions. Trends in Food Science & Technology Vol. 105, 2020. 363-377.
- Pohl, M. and Schubert, H. (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. PARTEC 2004.

Des ultrasons de haute performance ! La gamme de produits Hielscher couvre l'ensemble du spectre, de l'ultrasonateur de laboratoire compact aux systèmes ultrasoniques industriels complets, en passant par les unités de paillasse.