Mélangeurs par lots à ultrasons et à haut cisaillement pour laboratoire & Échelle de production

Le mouillage, l'hydratation, l'homogénéisation, le broyage, la dispersion, l'émulsification et la dissolution comptent parmi les applications courantes des mélangeurs ultrasoniques à haut cisaillement par lots de Hielscher. Le mélange par lots par ultrasons s'effectue à grande vitesse et offre des résultats fiables et reproductibles, garantissant une qualité exceptionnelle des processus, que ce soit à l'échelle du laboratoire, sur paillasse ou à l'échelle industrielle. Les homogénéisateurs discontinus polyvalents de Hielscher vous permettent de réaliser un mélange à grande vitesse de mélanges solides/liquides et liquides/liquides homogènes, garantissant ainsi une qualité de produit optimale.

Mélange par lots à grande vitesse par ultrasons : intensification du procédé grâce à des forces de cisaillement élevées

• Dispersion rapide : Désagglomération instantanée de particules submicroniques & nanomatériaux.
• Traitement polyvalent : Idéal pour les produits à haute viscosité, les pâtes et les matériaux abrasifs.
• Extrapolation linéaire : Des résultats parfaitement reproductibles, du laboratoire à la production à grande échelle.
• Économie d'énergie : Une consommation d'énergie inférieure à celle des technologies concurrentes.

Mélange en discontinu à grande vitesse avec des forces de cisaillement élevées par ultrasons

Le mélange par lots à haut cisaillement par ultrasons constitue une avancée significative par rapport aux technologies conventionnelles telles que les mélangeurs rotor-stator, les mélangeurs à jet et les systèmes UltraTurrax, offrant une efficacité de processus et une qualité de produit supérieures. Alors que les méthodes traditionnelles reposent sur le cisaillement mécanique, les mélangeurs à ultrasons utilisent des ondes sonores à haute énergie pour induire une cavitation acoustique, créant ainsi un environnement de micro-mélange unique caractérisé par des conditions locales extrêmes. Ce phénomène génère des ondes de choc et des jets de liquide à grande vitesse pouvant atteindre 280 m/s, qui fournissent la micro-agitation intense nécessaire au mouillage rapide des poudres, à la désagglomération instantanée des particules submicroniques et nanométriques, ainsi qu’à la création d’émulsions parfaitement homogènes.
Au-delà de ces avantages liés au micro-mélange, les systèmes à ultrasons se distinguent par une efficacité énergétique nettement supérieure, traitent sans difficulté les matériaux abrasifs et permettent un nettoyage rapide et non destructif (CIP/SIP), ce qui en fait le choix idéal pour les applications industrielles exigeantes.

À qui s'adresse le mélange par lots à ultrasons et à haut cisaillement ?

Le mélange par lots à ultrasons et à fort cisaillement est idéal pour les fabricants, les formulateurs et les équipes de R&D&Ces équipements sont utilisés dans divers secteurs où la précision, l'uniformité et la dispersion rapide sont des critères incontournables. Ils s'avèrent particulièrement utiles pour les entreprises traitant des matériaux à l'échelle nanométrique et submicronique, des pâtes à haute viscosité, des suspensions abrasives ou des formulations complexes solide-liquide et liquide-liquide. Secteurs tels que les cosmétiques, les produits pharmaceutiques, les matériaux de pointe, l'agroalimentaire & boissons, peintures & Les revêtements, les produits chimiques de spécialité et la nanotechnologie s'appuient sur cette technologie pour obtenir un mouillage instantané de la poudre, des émulsions homogènes et une réduction constante de la taille des particules sans dégradation thermique. Si votre procédé exige des résultats reproductibles, une extrapolation parfaitement linéaire du laboratoire à la production et une consommation d’énergie réduite par rapport aux systèmes rotor-stator traditionnels, le mélange par lots à haut cisaillement par ultrasons est conçu pour répondre exactement à vos spécifications.

cavitation acoustique – Principe de fonctionnement des forces de cisaillement et du mélange par ultrasons

Lorsque des ondes ultrasonores à haute énergie sont couplées à des liquides et des suspensions, des cycles alternés de haute pression et de basse pression (par exemple 20 000 cycles par seconde à 20 kHz) génèrent des bulles de vide ou des vides dans le liquide. Ces bulles grossissent au fil de plusieurs cycles jusqu’à ce qu’elles s’effondrent violemment, incapables d’absorber davantage d’énergie. Lors de l’implosion des bulles, des conditions extrêmes se produisent localement : des températures pouvant atteindre 5 000 K, des pressions pouvant atteindre 2 000 atm et des jets de liquide pouvant atteindre une vitesse de 280 m/s. Ce phénomène est appelé cavitation. La cavitation ultrasonique est utilisée avec succès pour répondre à de multiples applications de mélange, de broyage et de concassage, par exemple pour traiter des colloïdes, des poudres, des fluides, des huiles, des graisses, des résines, des époxydes, des pâtes pigmentaires, des encres, des peintures, des silicones, des crèmes, des gels, des polymères, des uréthanes et bien d’autres encore.
 

Le mélange par ultrasons repose sur la cavitation acoustique et les forces de cisaillement hydrodynamiques qui en découlent.

Pourquoi les ultrasons ? – Pour un contrôle total du processus

Le mélange par ultrasons vous permet de contrôler avec précision tous les paramètres importants du processus. C'est essentiel pour obtenir des résultats optimaux tout en fonctionnant de la manière la plus efficace possible.

• Amplitude ultrasonique :

Le déplacement des zones horizontales au niveau de la sonotrode (cornet/ sonde à ultrasons) peut être adapté aux exigences du processus par le réglage de la puissance de l'appareil à ultrasons, la sélection de la sonotrode et l'utilisation d'un cornet d'appoint.

• Pression :

L'application d'une pression au processus de sonication permet d'intensifier ce dernier ; cette technique est connue sous le nom de « manosonication » (MS). La cavitation ultrasonique sous haute pression devient plus intense et plus violente. C'est pourquoi Hielscher propose des réacteurs discontinus fermés pouvant être mis sous pression.

• Sonication Durée :

En règle générale, plus la durée de la sonication est longue, plus les progrès réalisés au cours du processus (par exemple, en matière de réduction de taille, de dispersion, etc.) seront importants. – à condition que l'intensité appliquée soit suffisante pour affecter le milieu de traitement.

• Température :

Les ultrasons constituent une technique de traitement mécanique non thermique. Toutefois, en vertu des lois de la thermodynamique, l'énergie transmise à la matière finit toujours par se transformer en chaleur. Toutefois, l'excellent rendement énergétique des sonicateurs Hielscher garantit que jusqu'à 90 % de l'énergie provenant de la prise est convertie en ondes ultrasonores et transmise au milieu de traitement.

• Viscosité :

La viscosité du milieu de traitement est un facteur important dans le traitement par ultrasons. Pour des applications telles que la réduction de la taille des particules, le broyage et la dispersion, les collisions entre particules provoquées par les ondes de choc de cavitation constituent l'un des principaux effets du procédé à l'origine de la fragmentation des particules ; une charge élevée en particules est donc avantageuse.

Concevons ensemble votre solution de mixage idéale !

Pour déterminer les conditions optimales du processus (= le meilleur résultat avec un apport énergétique minimal), les paramètres susmentionnés doivent être établis en fonction de l'objectif du processus visé.
Les essais de faisabilité et l'optimisation des procédés peuvent être facilement réalisés à l'échelle du laboratoire et à l'échelle de paillasse. Tous les résultats obtenus peuvent être reproduits à l'identique et transposés de manière linéaire à l'échelle industrielle. Hielscher Ultrasonics vous propose un accompagnement professionnel et un laboratoire de procédés entièrement équipé où nous pouvons optimiser le procédé avec vous ou pour vous !
Hielscher est votre expert en solutions de traitement par ultrasons. Contactez-nous dès aujourd'hui, nous nous ferons un plaisir de vous recommander l'appareil le mieux adapté à votre application !

Littérature / Références