Mélangeurs ultrasoniques en ligne à haut cisaillement
Les ultrasons à haut cisaillement pour les processus de mélange en ligne offrent divers avantages par rapport aux homogénéisateurs colloïdaux classiques. L'utilisation d'ultrasons à haute puissance pour le mélange permet aux mélangeurs à ultrasons à haut cisaillement de Hielscher de produire des suspensions et des émulsions colloïdales uniformément dispersées dans la gamme des nanoparticules. Les homogénéisateurs ultrasoniques en ligne peuvent traiter n'importe quel volume et viscosité et peuvent même traiter des particules très abrasives.
Mélange en ligne à haute fréquence avec des ultrasons de puissance
L'homogénéisation en ligne de suspensions solide-liquide ou liquide-liquide est une application nécessaire dans la production de matériaux et de biens divers. Les mélangeurs ultrasoniques en ligne à haut cisaillement sont utilisés dans de nombreuses industries, notamment dans la fabrication de peintures, de pigments & encres, polymères & composites, carburants, aliments & boissons, compléments alimentaires, produits pharmaceutiques, cosmétiques & les soins personnels, entre autres. Les homogénéisateurs ultrasoniques en ligne à haut cisaillement sont utilisés pour mélanger, disperser, désagglomérer, émulsionner, mouiller, dissoudre et microbroyage des particules. L'un des points forts des mélangeurs en ligne à ultrasons à haut cisaillement est la capacité de traiter de manière fiable les nanomatériaux (par exemple, les nano-dispersions, les nano-émulsions).
Les mélangeurs en ligne à ultrasons à haut cisaillement traitent de grands volumes, de fortes concentrations de solides et de particules abrasives.
Comment fonctionne le mélange ultrasonique à haut cisaillement ?
Le mélange et l'homogénéisation des ultrasons à haut cisaillement sont basés sur le principe de fonctionnement de la cavitation acoustique. Lorsque des liquides sont soniqués à haute intensité, les ondes ultrasonores se propagent dans le milieu liquide et entraînent une alternance de cycles de haute pression (compression) et de basse pression (raréfaction). Les ultrasonores de haute puissance fonctionnent à une fréquence de l'ordre de celle de la cavitation acoustique. 20 kHz. 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 pendant un cycle de haute pression. Ce phénomène d'implosion des bulles est connu sous le terme technique de "cavitation". Pendant 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 280m/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 transformer les mélangeurs ultrasoniques à haut cisaillement en la technologie de traitement par excellence. Elles sont donc utilisées comme technique de fabrication et de traitement, en particulier dans les secteurs où les nanotechnologies et les nanomatériaux jouent un rôle crucial pour les performances et la qualité des produits.
Des procédés et une efficacité énergétique supérieurs grâce aux mélangeurs ultrasoniques
Les processeurs à ultrasons Hielscher ont un rendement énergétique exceptionnel de plus de 85 %. Cela permet de réduire les coûts d'électricité opérationnels et d'obtenir des performances de traitement plus élevées. Dans leur étude, Kusters et ses collaborateurs (1994) résument que la fragmentation par ultrasons est tout aussi efficace que le broyage conventionnel.
En appliquant une pression et en optimisant le processus ultrasonore, la technologie de mélange ultrasonore dépasse souvent de loin les méthodes de mélange conventionnelles telles que les mélangeurs à pales rotatives, les homogénéisateurs à haute pression ou les broyeurs à boulets.
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 fort cisaillement, comme avec un Ultra-Turrax IKA (système 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 à ultrasons à haut cisaillement Hielscher UIP1000hd avec cellule de débit 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 ultrasonore 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 micron et les nanoparticules
- continu en ligne
- pour tout volume
- peut traiter de très hautes viscosités
- peut manipuler des particules abrasives
- sans pièces mobiles (pas de rotors, de pales)
- sans support de broyage (pas de perles)
- CIP (clean-in-place)
Réduction de la taille des particules d'hydroxyapatite de calcium par ultrasons (concentration solide de 30%, 150Ws/g US)
UIP4000hdTun puissant 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 en ligne à haut cisaillement ?
Hielscher Ultrasons est votre partenaire de confiance lorsqu'il s'agit de procédés de sonication à haute performance, tels que le broyage, la dispersion, l'émulsification et la dissolution par ultrasons. Les mélangeurs en ligne à ultrasons à haut cisaillement de Hielscher peuvent fournir des amplitudes très élevées. Des amplitudes allant jusqu'à 200 µm peuvent facilement être utilisées 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 une configuration idéale pour votre application ultrasonique (par exemple, émulsification en ligne, réduction de la taille des particules et homogénéisation).
Un logiciel intelligent, un menu numérique via un écran tactile, un enregistrement automatique des données et une télécommande par navigateur sont les caractéristiques des homogénéisateurs ultrasoniques à haut cisaillement de Hielscher qui rendent l'opération la plus conviviale et la plus simple. La technologie CIP (clean-in-place) rend l'utilisation de l'homogénéisateur à ultrasons à haut cisaillement très pratique. La robustesse, la fiabilité, la simplicité d'installation et d'utilisation ainsi que la faible maintenance sont des caractéristiques supplémentaires qui facilitent le travail quotidien avec les homogénéisateurs à ultrasons Hielscher.
Contactez-nous dès maintenant pour en savoir plus sur la façon dont un mélangeur en ligne à ultrasons à haut cisaillement peut améliorer votre traitement des systèmes solide-liquide et liquide-liquide ! Notre équipe bien formée et expérimentée à long terme se fera un plaisir de vous aider en vous donnant 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 ultrasonicators:
| lot Volume | Débit | Appareils recommandés |
|---|---|---|
| 1 à 500 ml | 10 à 200 ml / min | UP100H |
| 10 à 2000mL | 20 à 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 20L | 00,2 à 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 à 100l | 2 à 10 L / min | UIP4000hdT |
| n / a. | 10 à 100 litres / min | UIP16000 |
| n / a. | plus grand | groupe de UIP16000 |
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Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs ultrasoniques à haute performance pour des applications de mélange, de dispersion, d'émulsification et d'extraction à l'échelle du laboratoire, du pilote et de l'industrie.
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 tout le spectre, de l'ultrasonore compact de laboratoire aux systèmes ultrasonores industriels, en passant par les appareils de table.