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).

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".

Réduction de la taille des particules d'hydroxyapatite de calcium par ultrasons (concentration solide de 30%, 150Ws/g US)

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: