homogénéisateurs ultrasoniques

Les homogénéisateurs ultrasoniques sont des outils puissants pour mélanger et homogénéiser les suspensions solide-liquide et liquide-liquide. L'homogénéisation par ultrasons est un procédé mécanique qui consiste à réduire les particules dans un liquide afin qu'elles deviennent uniformément petites et uniformément réparties. Hielscher propose des homogénéisateurs ultrasoniques puissants pour une application 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, qui sont 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, comme l'huile et l'eau.
  • Perturbation des cellules : Les homogénéisateurs à ultrasons peuvent briser 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 des 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 par voie sonochimique.

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

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La vidéo montre le mélange et la dispersion par ultrasons de graphite dans 250mL de résine époxy (Toolcraft L), à l'aide d'un homogénéisateur à ultrasons (UP400St, Hielscher Ultrasonics). Hielscher Ultrasonics fabrique des équipements pour disperser le graphite, le graphène, les nanotubes de carbone, les nanofils ou les charges en laboratoire ou dans des processus de production à haut volume. Les applications typiques sont la dispersion de nanomatériaux et de micro-matériaux pendant le processus de fonctionnalisation ou la dispersion dans des résines ou des polymères.

Mélangez la résine époxy et la charge de graphite à l'aide de l'homogénéisateur à ultrasons UP400St (400 watts).

Vignette vidéo

 
 
Ultrasons de puissance pour la réduction de la taille des particules : Lorsque les homogénéisateurs à ultrasons sont utilisés pour des applications telles que le mélange, la dispersion et l'émulsification, l'objectif est de réduire les petites particules ou les gouttelettes dans un liquide ou une boue afin d'améliorer l'uniformité et la stabilité du mélange. Ces particules (phase dispersée) peuvent être solides ou liquides. Une réduction du diamètre moyen des particules augmente le nombre de particules individuelles. Cela entraîne une réduction de la distance moyenne entre les particules et augmente la surface des particules. Le graphique montre la corrélation entre le diamètre des particules individuelles et la surface totale. La surface et la distance moyenne entre les particules peuvent influencer la rhéologie d'un liquide.

S'il y a une différence de densité entre les particules et le liquide, l'homogénéité du mélange peut influencer la stabilité de la dispersion. Si la taille des particules est similaire pour la majorité des particules, la tendance à agglomérer au cours de décantation ou réduit la hausse, car les particules similaires ont une vitesse similaire de montée ou de décantation.
 

Les homogénéisateurs à ultrasons sont très efficaces pour disperser les particules submicroniques et nanométriques.

Les dispersions par ultrasons présentent une distribution granulométrique uniforme avec des particules réduites de manière homogène. Les courbes montrent la distribution des particules de silice avant les ultrasons (courbe verte) et après la dispersion par ultrasons (courbe rouge).

 

Homogénéisateurs à ultrasons et à haute pression

Le mécanisme d'homogénéisation le plus courant est l'homogénéisation à haute pression. Là, le liquide est pressé à haute pression (environ 2000 bar) à travers une vanne d'homogénéisation. Lors du passage de la vanne, le liquide est soumis à un court cycle haute pression basse pression (environ 50 microsecondes).
Bien que ce mécanisme fonctionne bien pour les petites particules molles, telles que les globules gras dans le lait, il a ses limites quand il est utilisé pour des dispersions de matériaux durs et abrasifs, tels que les pigments, le polissage des médias ou des oxydes métalliques ou des matériaux fibreux et filandreux, tels que purées de fruits, algues ou de boues. Cela est dû à des vitesses élevées de liquide (jusqu'à 120mtr / sec) et à cause des petits orifices des vannes utilisées. Comme le matériau abrasif passe les pompes et l'orifice de la vanne, il provoque l'usure. Cela réduit le temps de l'efficacité et de la vie de la pompe et de la vanne.

Avantages des homogénéisateurs ultrasoniques

Comparés aux méthodes d'homogénéisation conventionnelles, les homogénéisateurs ultrasoniques se distinguent par les qualités suivantes :

  • Les homogénéisateurs à ultrasons produisent de petites particules/gouttelettes et une courbe de distribution étroite.
  • Les homogénéisateurs ultrasoniques peuvent traiter de fortes concentrations de solides.
  • Les homogénéisateurs ultrasoniques préparent résistant suspensions, dispersions et émulsions.
  • Les homogénéisateurs ultrasoniques peuvent être commandés avec précision car les paramètres importants du processus (par ex. amplitude, puissance, temps, température et pression) peuvent être influencés et réglés.
  • Les homogénéisateurs ultrasoniques sont très efficaces, économes en énergie, conviviaux et sûrs à utiliser.
La dispersion ultrasonique de nanoparticules et de matériaux nanostructurés est l'une des applications les plus importantes des homogénéisateurs ultrasoniques.

Disperser les NTC dans le polyéthylène glycol (PEG)

Vignette vidéo

Homogénéisateurs à ultrasons pour applications lourdes

Le broyage humide, le broyage et le mélange sont des applications typiques pour lesquelles 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, leur effondrement violemment lors d'un cycle à haute pression. Au cours de cette implosion très hautes pressions et des jets de liquide à grande vitesse sont générés localement. Les courants résultants et les turbulences perturbent agglomérats de particules et conduisent à des collisions violentes entre les particules individuelles.

Le réacteur à écoulement ultrasonique et la sonotrode avec bride permettent un traitement continu.Un avantage majeur de homogénéisateurs à ultrasons est le faible nombre de pièces mobiles et mouillées. Cela réduit l'usure par frottement et le temps de nettoyage. Il n'y a que deux parties: Le contact avec le produit sonotrode et la cellule d'écoulement. Les deux ont des géométries simples et pas d'orifices petits ou cachés.

Un autre avantage est le contrôle exact des paramètres opérationnels influençant la cavitation. Les homogénéisateurs ultrasoniques 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 de fonctionnement de chaque paramètre permet un traitement très doux à très destructif.

Les homogénéisateurs ultrasoniques Hielscher sont contrôlés en amplitude. Ainsi, l'amplitude ajustée sera maintenue dans toutes les conditions de fonctionnement. Ceci permet de contrôler et de répéter l'ultrasonication. Une sonication avec des paramètres de fonctionnement identiques donnera des résultats cohérents et reproductibles. Ceci est important pour la qualité du matériel produit et pour la mise à l'échelle des résultats de 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 leur conception de haut niveau. La robustesse et la facilité d'utilisation permettent une intégration harmonieuse 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 convivialité. Bien entendu, les ultrasons Hielscher sont conformes à la norme CE et répondent aux exigences des normes UL, CSA et RoHs.

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Le tableau ci-dessous indique les recommandations générales de l'appareil 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 ultrasonique.

lot Volume Débit Appareils recommandés
00,5 à 1,5 ml n / a. VialTweeter
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
15 à 150L 3 à 15L/min UIP6000hdT
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000

Homogénéisateurs ultrasoniques pour applications de haute performance

Les homogénéisateurs ultrasoniques 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 ultrasoniques industriels 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 mélanger, disperser et broyer. Des amplitudes allant jusqu'à 200µm peuvent être facilement utilisées en continu 24h/24 et 7j/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 environnements difficiles et exigeants.
Nos clients sont satisfaits de la robustesse et de la fiabilité exceptionnelles de Hielscher Ultrasons.’ homogénéisateurs. L'installation dans des domaines d'application exigeants, 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.

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Homogénéisateurs de tissus par ultrasons

Les démembreurs à ultrasons sont utilisés comme des outils fiables et efficaces pour préparer des émulsions, des dispersions et des extraits de cellules (lysats).Outre la préparation de dispersions et d'émulsions, les homogénéisateurs ultrasonores sont solidement établis en biotechnologie, en biologie cellulaire et moléculaire et en sciences de la vie pour la lyse et le fractionnement des cellules, la rupture des tissus, l'extraction des composés intracellulaires ainsi que le cisaillement de l'ADN, de l'ARN et de la chromatine. Des homogénéisateurs ultrasoniques sont disponibles pour la préparation d'échantillons de très petits volumes (0,1mL) jusqu'à de très grands volumes pour les procédés industriels (par exemple l'extraction de composés bioactifs pour la fabrication de suppléments).
Afin de perturber les tissus avec un homogénéisateur ultrasonique, une solution tampon isotonique est utilisée pour arrêter les dommages osmotiques. Les homogénéisateurs ultrasoniques Hielscher sont équipés d'un capteur de température et d'un réglage de contrôle de la température, ce qui permet de maintenir les échantillons dans une plage de température bien contrôlée.
Pour plus de détails sur les homogénéisateurs de tissus à ultrasons, cliquez ici !



Littérature / Références

Homogénéisateurs ultrasoniques installés en cluster de 7x UIP1000hdT (7x 1kW)

7 homogénéisateurs ultrasoniques UIP1000hdT (7x 1kW de puissance ultrasonique) installé en cluster

Qu'il faut savoir

Applications des homogénéisateurs à sondes ultrasonores

Le domaine d'application, où les homogénéisateurs à sondes ultrasonores sont utilisés avec succès, couvre de nombreux procédés dans diverses industries. Les applications les plus importantes des ultrasoniseurs comprennent la préparation de suspensions, de dispersions et d'émulsions, le broyage humide de micron et de nanoparticules, la dissolution de poudres et de comprimés, la production d'extraits de plantes, la lyse cellulaire, l'extraction et le cisaillement ultérieur de l'ADN, L'ARN et la chromatine, l'extraction des protéines, l'encapsulation des IPA dans les liposomes et les réactions sonochimiques, où de puissantes ondes ultrasonores sont utilisées pour amorcer et accélérer les rections (sono-catalyse, sono-synthèse), pour augmenter le transfert de masse et pour changer les voies de réaction.


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

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons de haute performance à partir d'une technologie de pointe. laboratoires à taille industrielle.

Nous serons heureux de discuter de votre processus.

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