Homogénéisateurs à ultrasons pour les applications en laboratoire, à l'échelle pilote et dans l'industrie
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.
Homogénéisateurs à ultrasons pour un mélange, une dispersion, une émulsification et une réduction de la taille des particules fiables
Les homogénéisateurs à ultrasons Hielscher génèrent une cavitation puissante et contrôlable permettant d'obtenir des mélanges homogènes, des dispersions fines, des émulsions stables, des nanoémulsions, des lysats cellulaires et des tailles de particules réduites. Qu'il s'agisse de petits échantillons de laboratoire ou de production industrielle en continu, les soniqueurs Hielscher offrent des résultats d'homogénéisation reproductibles pour la recherche, le développement de produits et la fabrication.
Que vous ayez besoin de traiter quelques millilitres en laboratoire, d'optimiser une formulation à l'échelle pilote ou de mettre en place une production en ligne à haut débit, Hielscher propose des homogénéisateurs à ultrasons permettant un contrôle précis de l'amplitude, de la durée, de la température, de la pression et de l'apport énergétique. Cela fait de l'homogénéisation par ultrasons une alternative évolutive, reproductible et efficace aux mélangeurs rotor-stator, aux broyeurs à billes et aux homogénéisateurs à haute pression.
Pourquoi choisir un homogénéisateur à ultrasons :
- Homogénéisation puissante : Réalisez des dispersions fines, des émulsions, des nanoémulsions et des suspensions homogènes.
- Contrôle précis des processus : Réglez l'amplitude, la puissance, la durée, la température et la pression pour obtenir des résultats reproductibles.
- Du laboratoire à l'échelle industrielle : Traitez aussi bien de petits échantillons que de grands lots ou des flux en continu.
- Convient aux matériaux difficiles : Convient aux particules abrasives, aux suspensions à forte teneur en solides, aux matériaux fibreux, aux liquides visqueux et aux formulations complexes.
- Fonctionnement par lots et en continu : Utilisez des récipients ouverts, des béchers, des réacteurs ou des cellules à circulation continue.
- Conception nécessitant peu d'entretien : La conception simple des sonotrodes et des cellules d'écoulement réduit l'effort de nettoyage et l'usure.
- Conçu pour fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 : Les systèmes à ultrasons industriels sont conçus pour un traitement continu en conditions difficiles.
Indiquez-nous votre volume de traitement, la taille cible des particules ou des gouttelettes, la viscosité, la teneur en solides et le débit requis. Nous vous recommanderons le sonicateur de laboratoire, pilote ou industriel le mieux adapté.
Homogénéisateur à ultrasons UIP1000hdT, un sonicateur puissant de 1000 watts pour les nanodispersions et les nanoémulsions
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.
Sonicateur industriel UIP4000hdT équipées de cellules de flux pour une production en continu en ligne
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 existe une différence de gravité spécifique entre les particules et le liquide, l'homogénéité du mélange peut influencer la stabilité de la dispersion. Si la taille de la majorité des particules est similaire, la tendance à l'agglomération lors de la décantation ou de l'ascension diminue, car les particules similaires ont une vitesse d'ascension ou de décantation similaire.
Les dispersions par ultrasons présentent une distribution uniforme de la taille des particules 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 ultrasonique (courbe rouge).
Homogénéisateurs à ultrasons ou à haute pression
Les homogénéisateurs à haute pression propulsent le liquide à travers une vanne d'homogénéisation à très haute pression. Ce procédé peut s'avérer efficace pour les particules molles ou les gouttelettes, telles que les globules de matière grasse dans le lait. Cependant, la page actuelle souligne que les homogénéisateurs à haute pression peuvent présenter des limites lors du traitement de matières dures, abrasives, fibreuses ou filandreuses, car les vitesses élevées du liquide et les petits orifices des vannes provoquent une usure et réduisent la durée de vie de la pompe ou de la vanne.
Les homogénéisateurs à ultrasons fonctionnent différemment. Au lieu de forcer le produit à passer par un petit orifice, ils injectent de l'énergie mécanique dans le liquide par l'intermédiaire d'une sonotrode vibrante. Cela provoque une cavitation directement dans le milieu de traitement.
Avantages des homogénéisateurs à ultrasons
- Pas de petits orifices de soupape susceptibles de s'obstruer facilement
- Convient aux matériaux abrasifs et fibreux
- Réglage aisé de l'intensité du traitement
- Options de traitement par lots et en continu
- Faible nombre de pièces en contact avec le fluide et de pièces mobiles
- Désagglomération efficace des particules et réduction de la taille des gouttelettes
- Une grande évolutivité, du laboratoire à la production
Homogénéisateurs à ultrasons pour le laboratoire, l'échelle pilote et l'échelle industrielle
Hielscher propose des homogénéisateurs à ultrasons adaptés à divers volumes de traitement et débits. Les homogénéisateurs à ultrasons de laboratoire sont utilisés pour la préparation de petits échantillons, les essais de formulation, le traitement d'échantillons biologiques et la R&D&D. Les ultrasonateurs pilotes et industriels sont utilisés pour le développement de procédés, la mise à l'échelle, la production et le traitement en continu en ligne.
Cette page présente une large gamme de capacités : les homogénéisateurs à ultrasons de laboratoire peuvent traiter des volumes allant d'environ 1,5 ml à 5 l, tandis que les homogénéisateurs à ultrasons industriels peuvent traiter des lots d'environ 0,5 à 2 000 l ou des débits de 0,1 l à 20 m³ par heure.
| Cours sur les homogénéisateurs | Idéal pour | Applications typiques |
|---|---|---|
| Homogénéisateurs de laboratoire | Sonicateurs à sonde compacte pour petits échantillons, travaux de laboratoire, R&D, ainsi que le développement de formulations. | Préparation des échantillons, désintégration cellulaire, extraction d'ADN, d'ARN et de protéines, émulsions en petites quantités, dispersion de nanoparticules, criblage de formulations et études de faisabilité. |
| Homogénéisateurs à échelle pilote | Systèmes pilotes destinés au développement de procédés, aux études de mise à l'échelle, à l'optimisation des paramètres et à la production de lots d'essai. | Optimisation de l'amplitude, de l'apport énergétique, de la durée et de la température ; élaboration des paramètres de mise à l'échelle ; essais en flux continu ; production d'essais par lots ; et validation de la rentabilité du procédé. |
| homogénéisateurs industriels | Systèmes à ultrasons industriels destinés au traitement à grande échelle, à la production en continu et à la fabrication à haut débit. | Production en continu, homogénéisation de grands lots, dispersion à haut débit, émulsification en ligne, broyage humide, intensification des procédés et fabrication 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. |
Choisir le bon homogénéisateur à ultrasons
Le choix du meilleur homogénéisateur à ultrasons dépend de l'objectif du procédé et des propriétés du matériau. Pour obtenir une recommandation fiable concernant l'équipement, tenez compte des paramètres suivants :
- Volume de l'échantillon ou du lot
- Débit continu
- Viscosité du liquide
- Contenu solide
- Dureté des particules
- Taille initiale des particules ou des gouttelettes
- Taille cible des particules ou des gouttelettes
- Sensibilité à la température
- Délai de traitement nécessaire
- Nécessité d'un refroidissement ou d'un contrôle de la pression
- Fonctionnement en continu, en recirculation ou en un seul passage
- Exigences en matière de nettoyage et de compatibilité des matériaux
Nous pouvons vous recommander un homogénéisateur à ultrasons, une sonotrode, un amplificateur, une cellule de débit et un système de refroidissement adaptés en fonction de ces paramètres de processus.
Pourquoi acheter un homogénéisateur à ultrasons Hielscher ?
Les homogénéisateurs à ultrasons Hielscher sont conçus pour garantir une cavitation fiable, un contrôle reproductible des processus et une longue durée de vie. Ces systèmes sont destinés à être utilisés en laboratoire, dans des installations pilotes et en milieu industriel.
La page actuelle précise que les ultrasonicateurs Hielscher sont à amplitude contrôlée, ce qui signifie que l'amplitude sélectionnée est maintenue en conditions de fonctionnement. Elle souligne également que des paramètres de sonication identiques garantissent des résultats constants et reproductibles, ce qui est essentiel pour la qualité du produit et la mise à l'échelle.
Avantages du sonicateur Hielscher :
- Processeurs à ultrasons haute performance, du laboratoire à l'échelle industrielle
- Contrôle précis de l'amplitude
- Puissance, durée, température et pression réglables
- Traitement par lots et en ligne
- Sonotrodes et cellules d'écoulement robustes
- Peu de pièces en contact avec le produit et nettoyage facile
- Convient aux matériaux abrasifs, fibreux et à forte teneur en solides
- Systèmes industriels conçus pour un fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7
- Conseil en processus et assistance applicative
- Design et qualité de fabrication allemands
Le tableau ci-dessous présente des recommandations générales concernant les appareils en fonction du volume du lot ou du débit à traiter. Cliquez sur le modèle de soniqueur pour obtenir plus d'informations sur chaque homogénéisateur à ultrasons.
| Volume du lot | Débit | Dispositifs recommandés |
|---|---|---|
| 00,5 à 1,5 ml | n.d. | VialTweeter |
| 1 à 500mL | 10 à 200mL/min | UP100H |
| 10 à 2000mL | 20 à 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 à 20L | 0.2 à 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 à 100L | 2 à 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 à 150L | 3 à 15L/min | UIP6000hdT |
| n.d. | 10 à 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | plus grande | groupe de UIP16000 |
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.
Pour plus de détails sur les homogénéisateurs de tissus à ultrasons, cliquez ici !
FAQ : Homogénéisateurs à ultrasons
Qu'est-ce qu'un homogénéisateur à ultrasons ?
Un homogénéisateur à ultrasons est un appareil à ultrasons de forte puissance utilisé pour mélanger, disperser, émulsionner, désagglomérer, désintégrer ou réduire la taille des particules et des gouttelettes dans les liquides. Il utilise une sonde vibrante pour générer une cavitation acoustique dans le liquide.
Comment fonctionne l'homogénéisation par ultrasons ?
L'homogénéisation par ultrasons repose sur le principe de la cavitation acoustique. Des ultrasons de haute intensité génèrent des bulles microscopiques qui s'effondrent violemment. Cela produit des forces de cisaillement, des turbulences et des collisions entre particules qui réduisent la taille des particules ou des gouttelettes et améliorent l'homogénéité du mélange.
À quoi sert un homogénéisateur à ultrasons ?
Les homogénéisateurs à ultrasons sont utilisés pour la dispersion, l'émulsification, la nanoémulsification, le broyage humide, la réduction de la taille des particules, la lyse cellulaire, la désintégration tissulaire, le dégazage, l'extraction et les réactions sonochimiques.
Quelle est la différence entre un homogénéisateur à ultrasons et un sonicateur à sonde ?
Ces termes sont souvent utilisés pour désigner le même type d'appareil. Un homogénéisateur à sonde est un appareil à ultrasons qui transmet les ultrasons directement dans le liquide par l'intermédiaire d'une sonde ou d'une sonotrode.
Les homogénéisateurs à ultrasons permettent-ils de produire des nanoémulsions ?
Oui. Les homogénéisateurs à ultrasons sont largement utilisés pour produire des émulsions fines et des nanoémulsions en réduisant la taille des gouttelettes et en améliorant leur répartition dans les systèmes huile-eau ou eau-huile.
Les homogénéisateurs à ultrasons peuvent-ils disperser des nanoparticules ?
Oui. Les homogénéisateurs à ultrasons sont très efficaces pour disperser les nanoparticules et briser les agglomérats de particules dans les liquides. Ils sont utilisés pour des matériaux tels que la silice, les pigments, le graphite, le graphène, les nanotubes de carbone (CNT), les oxydes métalliques, les céramiques et les catalyseurs.
Les homogénéisateurs à ultrasons conviennent-ils aux matériaux abrasifs ?
Oui. Les homogénéisateurs à ultrasons conviennent à de nombreuses particules abrasives ou dures, car ils ne reposent pas sur de petits orifices de soupape comme les homogénéisateurs à haute pression. La page actuelle de Hielscher mentionne spécifiquement que les matériaux abrasifs tels que les pigments, les agents de polissage et les oxydes métalliques posent des difficultés aux homogénéisateurs à haute pression.
Les homogénéisateurs à ultrasons peuvent-ils traiter des liquides visqueux ?
Oui. Les homogénéisateurs à ultrasons permettent de traiter de nombreux liquides visqueux et boues. La configuration optimale dépend de la viscosité, de la géométrie de la cuve, du débit, de la taille de la sonotrode et des besoins en refroidissement.
L'homogénéisation par ultrasons peut-elle être transposée à plus grande échelle ?
Oui. L'homogénéisation par ultrasons peut être adaptée à différentes échelles, des essais en laboratoire à la production pilote et industrielle. Hielscher propose des homogénéisateurs à ultrasons pour les petits volumes d'échantillons, les grands lots et le traitement en continu en ligne.
Quels sont les paramètres qui régissent l'homogénéisation par ultrasons ?
Parmi les paramètres importants, on peut citer l'amplitude, la durée de sonication, l'apport d'énergie, la température, la pression, le volume de liquide, le débit, la viscosité, la concentration en particules et la géométrie de la sonotrode.
L'homogénéisation par ultrasons est-elle reproductible ?
Oui, lorsque les paramètres du processus sont contrôlés. Les homogénéisateurs à ultrasons Hielscher sont à amplitude contrôlée, ce qui garantit des conditions de sonication reproductibles et des résultats constants.
Quel homogénéisateur à ultrasons Hielscher dois-je choisir ?
Le choix du modèle approprié dépend du volume de l'échantillon, du débit, de la viscosité, de la concentration en solides, de la taille souhaitée des particules ou des gouttelettes, ainsi que du type de procédé (discontinu ou en continu). Les utilisateurs en laboratoire optent généralement pour des ultrasonicateurs compacts, tandis que les utilisateurs industriels choisissent des systèmes à haute puissance équipés de cellules de débit ou de réacteurs.
Littérature / Références
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1000hd
- Badgujar, N.P.; Bhoge, Y.E.; Deshpande, T.D.; Bhanvase, B.A.; Gogate, P.R.; Sonawane, S.H.; Kulkarni, R.D. (2015): Ultrasound assisted organic pigment dispersion: advantages of ultrasound method over conventional method. Pigment ; Resin Technology, Vol. 44 No. 4, 2015. 214-223.
- 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.
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2020): Dispersion of microfine cement grout with ultrasound and conventional laboratory dissolvers. Construction and Building Materials, Volume 251, 2020.
- Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin 2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon, Vol. 168, 2020.
7 homogénéisateurs à ultrasons UIP1000hdT (7 modules ultrasoniques de 1 kW chacun) installés en grappe pour un traitement industriel à haut débit
Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons très performants à partir de laboratoires à taille industrielle.