Mise à l’échelle des procédés d’extraction par ultrasons

Pour augmenter les capacités de production, les procédés d’extraction doivent être mis à l’échelle de volumes plus importants / de débits plus élevés. L’extraction assistée par ultrasons est une méthode très efficace pour isoler des composés botaniques à partir de matériel végétal. En outre, les applications de sonication peuvent être mises à l’échelle de manière linéaire vers des volumes plus importants. Grâce à la possibilité de traiter le matériel végétal par lots ainsi qu’en mode à circulation continue, l’extraction par ultrasons offre la configuration idéale pour tout producteur d’extraits – de la petite à la très grande échelle. Découvrez-en plus sur la mise à l’échelle simple et efficace de l’extraction assistée par ultrasons !

Mise à l’échelle de l’extraction assistée par ultrasons

La plupart des méthodes d’extraction (par ex. extraction Soxhlet, extraction au CO₂ supercritique, macération) constituent le goulot d’étranglement lorsqu’il s’agit de planifier l’augmentation de la production d’extraits botaniques. L’utilisation de l’extraction par ultrasons évite qu’une augmentation de la production ne devienne le talon d’Achille de l’entreprise. Découvrez ci-dessous comment l’extraction assistée par ultrasons peut être mise à l’échelle de manière linéaire pour tout volume de production.
La relation entre mise à l’échelle et paramètres de procédé : Les techniques d’extraction conventionnelles nécessitent des recherches coûteuses, exigeantes en main-d’œuvre et en temps pour mettre en place un système d’extraction plus grand en vue d’augmenter la production, car de nombreux facteurs de traitement changent et ne peuvent pas être adaptés de manière linéaire à un débit plus important. Cela signifie que de nombreux paramètres de procédé doivent être établis à nouveau et que, souvent, les qualités d’extrait obtenues dans des installations d’extraction plus petites ne peuvent pas être atteintes dans une production à plus grande échelle.
L’atout de l’extraction par ultrasons réside dans sa scalabilité totalement linéaire. Cette scalabilité linéaire permet de conserver tous les paramètres de procédé importants tels que l’amplitude, la température, la pression, l’exposition aux ultrasons (durée) et le rapport solvant:solide. La mise à l’échelle d’un procédé d’extraction par ultrasons vers des volumes plus importants nécessite une surface de sonotrode plus grande. Cela signifie que la mise à l’échelle peut être réalisée en utilisant un appareil à ultrasons plus puissant équipé d’une sonotrode plus grande (sonde ultrasonique / horn) ou en installant plusieurs extracteurs à ultrasons en parallèle.
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Exemples de scénarios de mise à l’échelle par ultrasons

Par exemple, dans une configuration à circulation continue, vous pouvez mettre à l’échelle votre extraction botanique en installant 3x extracteurs à ultrasons UIP2000hdT de 2kW en parallèle (ce qui nécessite 3 sonotrodes et 3 cellules à circulation). Vous obtenez ainsi une puissance de traitement ultrasonique de 6kW.
Vous pouvez également installer un seul appareil à ultrasons UIP6000hdT de 6kW, équipé d’une seule grande sonde et d’un réacteur à cellule à circulation plus grand.

Les avantages d’une configuration en parallèle de plusieurs extracteurs à ultrasons sont la redondance et une utilisation plus flexible (par ex. extraction simultanée à partir de différentes matières premières, chaque appareil à ultrasons pouvant traiter un matériel végétal différent). Ce modèle de mise à l’échelle est également pratique lorsque vous disposez déjà d’un type d’appareil à ultrasons ; ajouter un ou plusieurs appareils du même modèle est commode et peut réduire vos coûts d’investissement.

Investir dans un seul extracteur à ultrasons plus grand est particulièrement indiqué lorsque de plus grandes quantités du même extrait sont produites en une seule fois. Un seul appareil à ultrasons plus grand est également plus approprié lorsqu’il est installé dans une installation où l’espace est restreint.

Comment aborder la mise à l’échelle de l’extraction par ultrasons

Pour un procédé d’extraction efficace et économique, les paramètres de procédé doivent être optimisés. L’optimisation est atteinte lorsque le procédé est réglé pour le débit le plus élevé avec l’apport énergétique le plus faible, tout en obtenant la qualité d’extrait visée. Dans un procédé ultrasonique optimisé, l’énergie, la durée de traitement et les coûts de main-d’œuvre sont réduits au minimum jusqu’au point où le rendement et la qualité les plus élevés du produit final sont encore obtenus.
L’optimisation d’un procédé ultrasonique s’effectue en testant différentes configurations de paramètres et en affinant progressivement jusqu’aux paramètres optimaux pour votre matière première. Des valeurs empiriques générales sont normalement utilisées comme point de départ, ce qui permet d’atteindre rapidement le réglage idéal individuel. Les essais d’optimisation d’un procédé ultrasonique peuvent être réalisés sur de petits volumes, ce qui contribue à réduire les efforts, économise de la matière et permet d’obtenir relativement rapidement les résultats souhaités.
Hielscher Ultrasonics dispose d’un centre technique et d’un laboratoire bien équipés. Nos installations comprennent non seulement la gamme complète d’appareils à ultrasons de laboratoire et industriels pour la sonication en batch et en inline, mais aussi des appareils d’analyse sophistiqués pour une évaluation complète des résultats. Notre personnel expérimenté de longue date et bien formé (titulaire de diplômes universitaires) se fera un plaisir de vous assister dans l’optimisation de votre procédé – en réalisant des essais aux ultrasons pour vous et/ou en vous conseillant sur les configurations de procédé ultrasonique les plus adaptées.

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Que vous souhaitiez augmenter votre capacité de production en mode batch ou en mode à circulation continue (inline), Hielscher Ultrasonics dispose de l’appareil à ultrasons et des accessoires idéaux pour des capacités de production plus importantes. Nous vous aidons également à transférer votre extraction en batch vers un procédé inline.
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À titre de premier repère approximatif, le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos appareils à ultrasons :