homogénéisateurs ultrasoniques

Les homogénéisateurs à ultrasons sont des outils puissants pour mélanger et homogénéiser les suspensions solide-liquide et liquide-liquide. L'homogénéisation par ultrasons est un processus mécanique visant à réduire les particules dans un liquide afin qu'elles deviennent uniformément petites et uniformément réparties. Hielscher propose des homogénéisateurs à ultrasons puissants pour des applications en laboratoire et à l'échelle de production.

Applications et impact des homogénéisateurs à ultrasons

Les homogénéisateurs à ultrasons sont des mélangeurs puissants et fiables, utilisés en laboratoire et dans l'industrie pour de nombreuses applications.
Un homogénéisateur à ultrasons peut être utilisé pour diverses applications, notamment

• Homogénéisation : Les homogénéisateurs à ultrasons peuvent homogénéiser les échantillons pour créer des mélanges uniformes et cohérents.
• Dispersion : Les homogénéisateurs à ultrasons peuvent être utilisés pour disperser des particules solides dans des liquides afin de créer des suspensions stables. Les ultrasons sont extraordinairement efficaces pour créer des nano-dispersions.
• Emulsification : Les homogénéisateurs à ultrasons peuvent être utilisés pour créer des émulsions et des nanoémulsions stables en brisant et en dispersant des liquides non miscibles, tels que l'huile et l'eau.
• Perturbation des cellules : Les homogénéisateurs à ultrasons peuvent ouvrir les cellules pour en extraire les composants intracellulaires tels que les protéines, les acides nucléiques, les enzymes et les métabolites.
• Dégazage : Les homogénéisateurs à ultrasons peuvent être utilisés pour éliminer les gaz dissous dans les liquides, par exemple pour dégazer les solvants HPLC ou les fluides de refroidissement.
• Réactions chimiques assistées par ultrasons : Les homogénéisateurs à ultrasons peuvent également être utilisés pour des réactions chimiques assistées par sonication, telles que la synthèse, la catalyse ou la dégradation sonochimique.

 
Dans l'ensemble, les homogénéisateurs à ultrasons sont un outil polyvalent qui peut être utilisé pour un large éventail d'applications dans la recherche, le développement et les processus industriels.

Homogénéisateurs à ultrasons ou à haute pression

Le mécanisme d'homogénéisation le plus courant est l'homogénéisation à haute pression. Le liquide est pressé à haute pression (environ 2000 barg) à travers une valve d'homogénéisation. Au passage de la valve, le liquide subit un cycle court (environ 50 microsec.) de haute pression et de basse pression.
Si ce mécanisme fonctionne bien pour les petites particules molles, telles que les globules de graisse dans le lait, il a ses limites lorsqu'il s'agit de dispersions de matériaux durs et abrasifs, tels que les pigments, les produits de polissage ou les oxydes métalliques, ou de matériaux fibreux et filandreux, tels que les purées de fruits, les algues ou les boues. Cela est dû aux vitesses élevées des liquides (jusqu'à 120 mtr/sec) et aux petits orifices des vannes utilisées. Lorsque la matière abrasive passe à travers les pompes et l'orifice de la vanne, elle s'use. Cela réduit l'efficacité et la durée de vie de la pompe et de la vanne.

Avantages des homogénéisateurs à ultrasons

Homogénéisateurs à ultrasons pour applications lourdes

Le broyage humide, le broyage et le mélange sont des applications typiques où les ultrasons sont utilisés comme homogénéisateurs fiables. Les homogénéisateurs à ultrasons sont très efficaces pour la réduction des particules molles et dures. Contrairement à de nombreuses autres technologies d'homogénéisation, les homogénéisateurs à sonde ultrasonique peuvent traiter des matériaux très durs, abrasifs et fibreux.
Le principe de fonctionnement de l'homogénéisation par ultrasons est basé sur la cavitation. Lorsque des liquides sont exposés à des ultrasons intenses, les ondes sonores se propagent dans le liquide, provoquant une alternance de cycles de haute et de basse pression (environ 20000 cycles/sec.). Pendant le cycle de basse pression, de petites bulles de vide de haute intensité sont créées dans le liquide, car la pression de vapeur du liquide est atteinte.
Lorsque les bulles atteignent une certaine taille, elles s'effondrent violemment au cours d'un cycle de haute pression. Au cours de cette implosion, des pressions très élevées et des jets de liquide à grande vitesse sont générés localement. Les courants et les turbulences qui en résultent perturbent les agglomérats de particules et entraînent de violentes collisions entre les particules individuelles.

L'un des principaux avantages des homogénéisateurs à ultrasons est le faible nombre de pièces mouillées et mobiles. Cela réduit l'usure par frottement et le temps de nettoyage. Il n'y a que deux pièces mouillées : La sonotrode et la cellule d'écoulement. Toutes deux ont une géométrie simple et ne comportent pas d'orifices petits ou cachés.

Un autre avantage est le contrôle exact des paramètres opérationnels influençant la cavitation. Les homogénéisateurs à ultrasons Hielscher peuvent être utilisés avec des amplitudes d'oscillation d'environ 1 à 200 microns. La pression du liquide peut varier de 0 à environ 500 psig. L'amplitude et la pression étant les paramètres les plus influents, la large plage opérationnelle de chaque paramètre permet un traitement très doux à très destructif.

Les homogénéisateurs à ultrasons Hielscher sont à amplitude contrôlée. Ainsi, l'amplitude réglée est maintenue dans toutes les conditions de fonctionnement. La sonication est donc contrôlable et reproductible. La sonication avec des paramètres opérationnels identiques donne des résultats cohérents et reproductibles. Ceci est important pour la qualité du matériau produit et pour la mise à l'échelle des résultats du processus du laboratoire au niveau de la production.

Homogénéisateurs ultrasoniques pour toutes les échelles

Hielscher produit des homogénéisateurs à ultrasons pour l'homogénéisation de n'importe quel volume d'échantillon pour le traitement par lots ou en ligne. Les homogénéisateurs à ultrasons de laboratoire peuvent être utilisés pour des volumes allant de 1,5 ml à environ 5 litres. Les homogénéisateurs industriels à ultrasons sont utilisés pour le développement de processus et la production de lots de 0,5 à environ 2000 litres ou de débits de 0,1 litre à 20 m³ par heure.

Conception, fabrication et conseil – Qualité Made in Germany

Les ultrasons Hielscher sont réputés pour leur qualité et leurs normes de conception les plus élevées. La robustesse et la facilité d'utilisation permettent une intégration aisée de nos ultrasons dans les installations industrielles. Les conditions difficiles et les environnements exigeants sont facilement gérés par les ultrasons Hielscher.

Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO et met l'accent sur les ultrasons de haute performance, dotés d'une technologie de pointe et d'une grande facilité d'utilisation. Bien entendu, les ultrasons Hielscher sont conformes à la norme CE et répondent aux exigences des normes UL, CSA et RoHs.

Le tableau ci-dessous indique les recommandations générales concernant les appareils en fonction du volume du lot ou du débit à traiter. Cliquez sur le type d'appareil pour obtenir plus d'informations sur chaque homogénéisateur à ultrasons.

Homogénéisateurs à ultrasons pour des applications de haute performance

Les homogénéisateurs à ultrasons Hielscher sont le cheval de bataille du mélange et de l'homogénéisation. Les homogénéisateurs de laboratoire à ultrasons sont compacts et constituent un outil fiable pour la dispersion et l'émulsification efficaces et rapides d'échantillons de petite et moyenne taille. Les homogénéisateurs industriels à ultrasons de Hielscher sont efficaces et surpassent les techniques d'homogénéisation traditionnelles telles que les homogénéisateurs à haute pression ou les broyeurs à billes. Les homogénéisateurs industriels Hielscher peuvent fournir des amplitudes très élevées et sont donc exceptionnellement puissants lorsqu'il s'agit de processus de mélange, de dispersion et de broyage. Des amplitudes allant jusqu'à 200 µm 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 robustesse de l'équipement ultrasonique de Hielscher permet un fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, dans des conditions difficiles et dans des environnements exigeants.
Nos clients sont satisfaits de la robustesse et de la fiabilité exceptionnelles des produits Hielscher Ultrasonics.’ homogénéisateurs. L'installation dans des domaines d'application lourds, des environnements exigeants et un fonctionnement 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 garantissent un traitement efficace et économique. L'intensification du processus par ultrasons réduit le temps de traitement et permet d'obtenir de meilleurs résultats, c'est-à-dire une meilleure qualité, des rendements plus élevés et des produits innovants.

homogénéisateurs de tissus à ultrasons

Outre la préparation de dispersions et d'émulsions, les homogénéisateurs à ultrasons sont solidement implantés dans les domaines de la biotechnologie, de la biologie cellulaire et moléculaire et des sciences de la vie pour la lyse et le fractionnement des cellules, la désintégration des tissus, l'extraction de composés intracellulaires ainsi que le cisaillement de l'ADN, de l'ARN et de la chromatine. Les homogénéisateurs à ultrasons sont disponibles pour la préparation d'échantillons de très petits volumes (0,1mL) jusqu'à de très grands volumes pour les processus industriels (par exemple, l'extraction de composés bioactifs pour la fabrication de compléments).
Pour désagréger les tissus à l'aide d'un homogénéisateur à ultrasons, une solution tampon isotonique est utilisée pour éviter les dommages osmotiques. Les homogénéisateurs à ultrasons Hielscher sont équipés d'un capteur de température et d'un réglage de la température, ce qui permet de maintenir les échantillons dans une plage de température bien contrôlée.
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Littérature / Références

• Seyed Mohammad Mohsen Modarres-Gheisari, Roghayeh Gavagsaz-Ghoachani, Massoud Malaki, Pedram Safarpour, Majid Zandi (2019): Ultrasonic nano-emulsification – A review. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 88-105.
• Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
• Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
• Suslick, Kenneth S.; Hyeon, Taeghwan; Fang, Mingming; Cichowlas, Andrzej A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering: A. Proceedings of the Symposium on Engineering of Nanostructured Materials. ScienceDirect 204 (1–2): 186–192.
• Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.