Technologie des ultrasons Hielscher

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.

Impact des homogénéisateurs ultrasoniques

Impact de la taille des particules sur la surfaceLorsque les homogéisateurs ultrasoniques sont utilisés pour des applications telles que le mélange, la dispersion et l'émulsification, l'objectif est de réduire les petites particules ou gouttelettes dans un liquide ou une bouillie pour 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. Il en résulte une réduction de la distance moyenne des particules et une augmentation de leur surface spécifique. Le graphique (cliquez pour agrandir) Montre la corrélation entre le diamètre individuel de particules et la surface totale. La surface et la distance moyenne de particule peuvent influer sur 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.

Homogénéisateurs 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.

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

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

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Avantages des homogénéisateurs ultrasoniques

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

  • Les homogénéisateurs ultrasoniques produisent petites particules / gouttelettes et une courbe de distribution étroite.
  • Les homogénéisateurs ultrasoniques peuvent manipuler des concentrations élevées de solides.
  • Les homogénéisateurs ultrasoniques préparent résistant suspensions, dispersions et émulsions.
  • Les homogénéisateurs ultrasoniques sont Réglable 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 efficace, économe en énergie, facile à utiliser et sûr pour opérer.

Les homogénéisateurs ultrasoniques sont très efficaces pour la réduction des particules tendres et dures. L'homogénéisation est basée sur la cavitation. Lorsque les liquides sont exposés à des ultrasons intenses, des ondes sonores se propagent dans le liquide, provoquant des cycles alternés de haute et basse pression (environ 20000 cycles/sec.). Pendant le cycle à basse pression, de petites bulles de vide de haute intensité se forment dans le liquide, lorsque la pression de vapeur 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.

Réacteur cellulaire débit à ultrasons en acier inoxydable pour la sonication des liquides.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.

Hielscher's UP100H (100W) and UP400St (400W) for extraction of plant material.

Puissants homogénéisateurs ultrasoniques UP100H et UP400St

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 de tissus par ultrasons

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.

Homogénéisateurs ultrasoniques pour toutes les échelles

Hielscher offre homogénéisateurs à ultrasons pour l'application à l'échelle de laboratoire et la production.Hielscher produit des homogénéisateurs ultrasoniques pour l'homogénéisation de un volume d'échantillon pour batch ou en ligne En traitement. Homogénéisateurs ultrasoniques de laboratoire peut être utilisé pour des volumes de 1,5 ml env. 2L. Homogénéisateurs industriels à ultrasons sont utilisés pour le développement de procédés et la production de lots de 0,5 à environ taux 2000L ou flux de 0.1L à 20m³ par heure.

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
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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Hielscher Ultrasons fabrique des homogénéisateurs ultrasoniques haute performance pour la dispersion, l'émulsification et l'extraction cellulaire.

Homogénéisateurs ultrasoniques de haute puissance de laboratoires pour piloter et Industriel échelle.



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.