UIP4000hdT – Ultrasons haute performance 4kW

Qu'il faut savoir

Principes de base de l'homogénéisation par ultrasons

Les homogénéisateurs à ultrasons sont utilisés pour la dispersion, l'émulsification, le broyage par voie humide, la nanotechnologie et le traitement des eaux usées. & la micronisation, l'extraction (de plantes et de tissus cellulaires), la synthèse et la catalyse de produits chimiques (ce que l'on appelle la sonochimie) ainsi que le dégazage. L'homogénéisation par ultrasons est souvent utilisée comme un terme générique qui englobe toutes les applications susmentionnées. L'homogénéisation assistée par ultrasons est basée sur le principe de fonctionnement de la caviation acoustique, qui se produit lorsque des ondes ultrasonores intenses sont couplées à un milieu liquide. Sous l'effet des ondes ultrasonores intenses, de minuscules bulles de vide sont générées dans le milieu, qui se développent au fil des cycles haute pression / basse pression des ondes ultrasonores. À un certain moment, lorsque les microbulles ont atteint un niveau énergétique tel qu'elles ne peuvent plus absorber d'énergie, elles s'effondrent violemment. Ce phénomène d'implosion des bulles de vide est appelé cavitation. L'implosion des bulles de vide génère des ondes de choc, des jets de liquide, des cisaillements importants, des différentiels de température et de pression élevés avec suffisamment d'énergie pour briser les liaisons covalentes, fléchir les molécules et induire des réactions chimiques.

Pour obtenir les meilleurs résultats dans le processus d'homogénéisation, le processeur à ultrasons et sa configuration peuvent être optimisés en modifiant les variables suivantes :

• Amplitude (déplacement de la sonotrode) et intensité
• pression
• température
• Récipient de sonication (batch ou flow cell : taille, géométrie, débit)

Les processeurs à ultrasons haute performance Hielscher utilisent des générateurs piézoélectriques constitués de cristaux de titanate de zirconate de plomb. Les vibrations sont transmises par un pavillon en titane réglé sur une résonance de 19 à 26 kHz. A partir du pavillon, la vibration ultrasonique est couplée à une sonotrode ultrasonique (pointe, sonde) dans le milieu fluide. Hielscher propose des processeurs à ultrasons d'une puissance allant de 50 à 16 000 watts par unité ultrasonique et couvre ainsi les besoins des petits ultrasons de laboratoire et des appareils de paillasse jusqu'aux installations pilotes et aux unités ultrasoniques entièrement commerciales pour les gros volumes de production.

Contrôle sophistiqué du processus pour des résultats de sonication optimaux

Les conditions de sonification sont cruciales pour le rendement, les résultats et la reproductibilité des procédés ultrasoniques. Outre le contrôle précis de la puissance de sortie des ultrasons, ajustée par l'amplitude et l'intensité, la température, la pression et le temps de sonification sont des facteurs importants. Les processeurs numériques à ultrasons de Hielscher sont équipés d'un thermocouple enfichable. Un capteur de pression enfichable est disponible en option. Les deux capteurs sont connectés au générateur d'ultrasons, qui est équipé d'une carte SD interne. Le logiciel de l'appareil à ultrasons enregistre toutes les données du processus (date, heure, amplitude, énergie ultrasonique, énergie nette, température, pression) dans un fichier CSV sur la carte SD. Ainsi, vos cycles de sonication sont comparables et reproductibles.

Pour des amplitudes élevées, une puissance de sortie plus importante est nécessaire. En cas de charge accrue, telle qu'une viscosité élevée du milieu ou une pression élevée, une puissance ultrasonore accrue est nécessaire pour entraîner la sonotrode à l'amplitude souhaitée. Plus la surface avant de la sonotrode (pointe) est grande, plus il faut de puissance pour la faire résonner. Une sonotrode plus grande permet de traiter des volumes plus importants. Les sonotrodes industrielles de Hielscher et les cascatrodes peut fournir des amplitudes très élevées. Des amplitudes allant jusqu'à 200µm 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 des appareils à ultrasons de Hielscher permet un fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, sous une charge importante et dans des conditions exigeantes.

Pour la plupart des procédés ultrasoniques, la température du milieu sonifié doit être aussi basse que possible, car une température basse favorise la génération d'une cavitation intense. Hielscher propose des cellules d'écoulement et des réacteurs à ultrasons avec des chemises de refroidissement, qui permettent de maintenir des températures optimales dans le processus. Les cellules d'écoulement et les réacteurs sont également pressurisables. Sous des pressions élevées, la cavitation est plus intense. C'est pourquoi Hielscher propose des réacteurs qui peuvent être facilement pressurisés jusqu'à 300atm.

Hielscher Ultrasonics fabrique des sondes ultrasoniques de différentes tailles et formes (par ex. cascatrodes), ce qui permet une mise à l'échelle complètement linéaire de tous les résultats des processus ultrasoniques. Avec des homogénéisateurs à ultrasons de 16 kW et de nombreux types de sonotrodes et de réacteurs à cellules d'écoulement, Hielscher est votre partenaire expérimenté à long terme pour les procédés à ultrasons à l'échelle industrielle. Outre la variété d'appareils à ultrasons standard, Hielscher conçoit et fabrique également des systèmes personnalisés.