Hielscher – Technologie Ultrasons

Homogénéisateurs à Ultrasons pour Traiter des Liquides

Hielscher Ultrasonics se spécialise dans la conception et la fabrication de puissants homogénéisateurs ultrasoniques pour laboratoires, installations pilotes et niveau de production. La sonication de puissance est un moyen efficace et économes en énergie à appliquer le cisaillement élevé et stress mécanique intense à des liquides, des mélanges de poudre/liquide et des suspensions visqueuses. Cela en fait une alternative forte à mélangeurs à haut cisaillement, homogénéisateurs haute pression et broyeur à bille d'agitation.

Les appareils à ultrasons Hielscher sont utilisés dans le monde entier comme mélangeurs de laboratoire, équipements de mélange à haut cisaillement, homogénéisateurs en ligne pleine grandeur ou broyeurs à particules. Les applications comprennent mélange, Dispersion, réduction de taille de particules, Extraction et réactions chimiques. Nous fournissons aux divers segments de l'industrie, tels que nano-matériaux, peintures & pigments, Alimentaire & boissons, Cosmétique, produits chimiques et carburants. Veuillez lire plus sur nos Dispositifs et Applications ou contactez-nous maintenant pour les systèmes ultrasoniques appropriés pour votre processus.

UIP16000 (16kW) is Hielscher's most powerful ultrasonic extraction equipment.

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Homogénéisateur ultrasonique de laboratoire UP200SHielscher propose une large gamme de homogénéisateurs ultrasoniques de laboratoire (50 à 400 W) pour homogénéiser les échantillons dans des béchers, éprouvettes ou fioles. Des cellules d'écoulement et adaptateurs de fiole permettent des configurations plus complexes en laboratoire. Pour la sonication des flacons fermés, nous vous proposons le VialTweeter.
Homogénéisateur ultrasonique de table UIP1000hdHomogénéisateurs de paillasse (0,5 à 2,0 kW) sont utilisés pour la recherche de l'application, élargissement, études pilotes, optimisation des processus ou le production des lots plus petits. Ces appareils à ultrasons programmables sont cumulables avec les réacteurs de cellule de flux et de pompes pour le traitement en ligne.
Homogénéisateur ultrasonique industriel UIP16000Pour le traitement de gros volumes en ligne ou le traitement par lots, nous offrons sonicateurs des sondes de haute puissance (4 à 16kW). Dans des installations commerciales, celles-ci peuvent fonctionner en grappes pour traiter plusieurs centaines de tonnes par heure. Des conceptions sanitaires et cellules alimentation avec multiples ports d'alimentation sont disponibles pour les adapter à vos besoins de traitement.

Alors que l' intensification d'un processus du laboratoire ou niveau de "bench-top" à la pleine production est l'étape plus critique et plus difficile pour les autres technologies de mélange, il est le plus simple avec l'équipement ultrasonique de Hielscher. C'est parce que nous ne changeons pas les paramètres de conduite pendent le scale-up, tels que l'amplitude ou la pression.

La melange ultrasonique par batch fonctionne bien pour les volumes de jusqu'à 100L de mélange à certaines fins, cependant la mélange ultrasonique en ligne - utilisant des réacteurs de cellule de flux et une pompe d'alimentation - est la solution plus efficace. Dans une cellule d'écoulement, la puissance acoustique est fortement concentrée sur un petit volume résultant d'un traitement plus uniforme et une meilleure qualité de produit. Une valve de contre-pression peut être utilisée pour augmenter la pression dans les cellules de circulation. Cela intensifie la sonication considérablement résultant du cisaillement hydraulique plus élevé.


Amélioration par Contrôle Numérique

Nos nouveaux appareils sont équipés avec des commandes numériques améliorées, telles que l'écran tactile, protocolage des données sur carte SD, contrôle de température et interface LAN pour le contrôle de navigateur. Aucune installation de logiciel nécessaire.

Boues liquides de haute viscosité

Nos homogénéisateurs pilotes et industrielles peuvent traiter des boues visqueuses de jusqu'à 250 000 centipoises. Pour des viscosités supérieur à 2000 cPs, nous recommandons l'utilisation d' une cellule à écoulement avec pompes à cavité progressive pour accouplement mieux.

Facile à nettoyer/ clean-in-place

Hielscher ultrasoniques mélangeurs sont disponibles avec des équipements sanitaires pour un accès facile et nettoyage. La cavitation ultrasonique aide les procédures de nettoyage en place (clean-in-place CIP) – c'est un très puissant nettoyeur à ultrasons en place.


Applications et Processus Ultrasoniques

Mélange par ultrasons

Tandis que les agitateurs de réservoir peuvent mixer facilement des liquides miscibles de viscosité similaire, les liquides de viscosité différente ou plus visqueux peuvent exiger à fort cisaillement mécanique pour un mélange rapide et complet. Nos appareils à ultrasons peuvent facilement homogénéiser deux ou plusieurs liquides en ligne. Pour ce faire, les liquides seraient combinés juste avant les réacteurs ultrasoniques. Cliquez ici pour en savoir plus sur le mélange!

Homogénéisation par ultrasons

Les homogénéisateurs ultrasons de Hielscher sont très efficaces pour atteindre une taille de globule ou particules petite et uniforme, lors du traitement des formulations poudre/liquide ou liquide/liquide. Les forces de cisaillement hydraulique élevé générés par ultrasons pour briser des agglomérats, gouttelettes et tissu cellulaire en plus petites fragments et produisent un produit de taille fine uniforme. Notre gamme de homogénéisateurs couvre tout les volumes de traitement - de flacons de laboratoire aux dimensions de fabrication de lots. Cliquez ici pour en savoir plus sur l'homogénéisation par ultrasons!

Désagglomération par ultrasons

Les homogénéisateurs ultrasoniques Hielscher cassent les agglomérats de poudre dans des liquides que les agitateurs conventionnels et les mélangeurs à haut cisaillement ne peuvent pas casser. Le cisaillement cavitationnel élevé disperse et homogénéise les particules agglomérées, ce qui donne une surface spécifique plus importante. Les homogénéisateurs ultrasoniques Hielscher peuvent être facilement intégrés en ligne ou en lot. Cliquez ici pour en savoir plus sur le désagglomeration!

Dispersion ultrasonique

Pour presque tous les produits, il est important que les particules soient séparés des autres particules afin d'agrandir la surface de la particule et de parvenir à une répartition uniforme. Des dispersions homogènes peuvent être facilement réalisées par sonication. L'ultrasonicateurs de Hielscher sont largement utilisés pour la production de dispersions de taille fine d'échelle micro- et nanométrique. Cliquez ici pour en savoir plus sur la dispersion!

Émulsifiant ultrasonique

Lorsque vous mélangez les liquides non miscibles pour former une émulsion, la distribution et la taille des gouttelettes sont un facteur clé pour la stabilité de l'émulsion. L'ultrason peut créer des gouttelettes de taille très fine et réduire des distributions granulométriques. Dans la plupart des cas, nos mélangeurs à ultrasons peuvent atteindre des gouttelettes submicroniques lors de la préparation des émulsions dans un lot ou en ligne. Différent des homogénéisateurs haute pression, le cisaillement élevé produit par nos appareils à ultrasons s'émulsionnent même haute viscosité des liquides, tels que mazout lourds. Certaines formulations peuvent exiger l'addition des émulsifiants ou des stabilisateurs. Dans ce cas les ultrasonicateurs aident à mélanger l'émulsifiant uniformément. Cliquez ici pour en savoir plus sur l'émulsion ultrasonique!

Dissolution par ultrasons

Les homogénéisateurs ultrasons sont un moyen efficace et fiable pour dissoudre des matériaux divers, tels que sel, sucres, sirops, résines et polymères. Les jets de liquides à grande vitesse, créés par la cavitation ultrasonique, augmentent le transfert de masse à couches limites. Il en résulte plus rapide et plus complète dissolution et lessivage des particules ou des liquides à haute viscosité. Cliquez ici pour en savoir plus sur le dissolution à ultrasons!

Réduction de la taille des particules par ultrasons

Les processeurs ultrasons de Hielscher peuvent briser des agglomérés, granulats et particules primaires de divers matériaux, tels que pigments, oxydes métalliques ou cristaux. Les ultrasons peuvent atteindre la distribution granulométrique très uniforme et étroite avec peu ou pas de variation entre les lots. Le broyage par ultrasons est plus efficace dans la gamme au-dessous de 500 microns à la gamme sub-micronique et nanométrique. Nos réacteurs ultrasoniques peuvent gérer des charges de haute teneur en solides et les viscosités de boue haute. La taille des particules finale dépendra de la dureté du produit. Cliquez ici pour en savoir plus sur la réduction de taille de particules!

Plus de procédés ultrasoniques

Nettoyage par ultrasons des surfaces de particules

La surface des particules de poudre est un facteur clé pour l'interaction avec le liquide environnant. C'est à ces limites de phase solide/liquide qu'ont lieu la dissolution, les réactions chimiques ou l'activité catalytique. L'homogénéisation par ultrasons augmente l'exposition de la surface des particules à la phase liquide par désagglomération uniforme et réduction de la taille des particules. Lors de réactions catalytiques et chimiques, la surface des particules peut être bloquée par le dépôt de résidus, la formation de couches limites, de couches d'oxyde et d'encrassement. La cavitation ultrasonique provoque des jets de liquide à grande vitesse, un cisaillement hydraulique élevé et des collisions entre les particules, ce qui entraîne un nettoyage de la surface des particules. Les appareils à ultrasons Hielscher peuvent être utilisés en lot ou en ligne pour éliminer les contaminations des particules dans les liquides.

Agitation par ultrasons

L'agitation est un processus souvent sous-estimé et nécessite des équipements fiables, en particulier pour augmenter les viscosités et les volumes. Les agitateurs conventionnels tels que les mélangeurs à palettes ou les mélangeurs rotor-stator sont limités par divers facteurs, dont la viscosité et l'évolutivité. Par conséquent, les ultrasons de puissance élevée sont le bon choix pour votre processus de mélange en raison de leurs avantages en termes de débit plus élevé, de gain de temps, de coûts d'exploitation plus faibles, de fonctionnement sûr (aucune pièce mobile) et de maintenance simple.

Hydratation par ultrasons

Lors du mélange de poudres sèches, telles que pigments, épaississants ou gommes avec des liquides, les particules de poudre ont tendance à former des agglomérats, des grumeaux ou des gommes. “Yeux de poisson” (poudre partiellement hydratée avec un noyau de poudre sèche). Les agitateurs et agitateurs ne laveront que la surface de ces agglomérats. Il en résulte des temps de mélange longs et une mauvaise qualité du produit. Le mélange par ultrasons brise les agglomérats et les grumeaux, ce qui permet d'obtenir une solution sans agglomérat. De plus, il est bien connu que les effets sonochimiques activent la surface des particules, ce qui entraîne des avantages tels que des réactions plus rapides et une meilleure qualité du produit.

Préparation de l'échantillon par ultrasons

Pour les mesures effectuées à l'aide d'instruments d'analyse (CLHP, spectromètre atomique, etc.), la plupart des échantillons doivent généralement être liquéfiés. Si l'échantillon est soluble, le soluté (comme le sucralose, les sels, par exemple sous forme de poudre ou de comprimé) peut être dissous dans un solvant (eau, solvants aqueux, solvants organiques, etc.) pour obtenir un mélange homogène, composé d'une seule phase. Le processus de dissolution peut s'effectuer par agitation manuelle ou mécanique, ce qui prend beaucoup de temps et est inefficace. Les problèmes connexes sont les pertes d'échantillons dues à la manipulation ou au manque de reproductibilité par des erreurs aléatoires et un mélange inégal.

Ultrasons pour l'activation chimique

Pour déclencher une réaction chimique, il faut de l'énergie. L'énergie dite d'activation est la quantité d'énergie nécessaire pour déclencher une réaction et continuer spontanément. Par l'apport d'énergie ultrasonore, la réaction chimique peut être déclenchée lorsque des forces attractives sont surmontées et que des radicaux libres sont créés. Les réactions chimiques typiques qui bénéficient de l'échographie sont la sono-catalyse (par ex. catalyse par transfert de phase), les réactions organiques synthétiques, la sonolyse ainsi que la sol-gel-routes. De plus, les forces ultrasoniques créent des surfaces très réactives, ce qui est une technique importante pour augmenter l'activité du catalyseur.

Éclaircissement par cisaillement ultrasonique

Le phénomène de diminution de la viscosité sous l'augmentation des forces de cisaillement est appelé amincissement par cisaillement ou thixotropie. La diminution de la viscosité est d'une importance significative lorsque la charge particulaire d'un milieu doit être modifiée. Pour obtenir une charge solide plus élevée, il faut d'abord abaisser la viscosité. Après réduction de la viscosité, les solides peuvent être ajoutés et dispersés dans le milieu. Les forces de cisaillement élevées créées par la cavitation ultrasonique entraînent un amincissement par cisaillement et des résultats de dispersion exceptionnels. Cette application est principalement intégrée avant le séchage par atomisation ou la congélation par atomisation pour augmenter la capacité du procédé de pulvérisation ou pour influencer la rhéologie des matériaux thixotropes, par exemple les polymères.

Broyage humide par ultrasons

Le broyage et la réduction de la taille des particules sont des processus clés dans de nombreux secteurs industriels, comme celui de la peinture. & revêtements, encres pour jet d'encre & l'imprimerie, la chimie ou la cosmétique. La technologie de fraisage par ultrasons a fait ses preuves pour sa réduction de taille fiable et sa dispersion dans la gamme des microns et des nano-tailles. Sa résistance imbattable sur les broyeurs à billes, à billes et à galets réside dans l'évitement de tout milieu de broyage (par ex. billes/perles) qui contamine le produit final en raison de l'abrasion. Au contraire, le fraisage par ultrasons est basé sur la collision entre les particules, ce qui signifie que les particules à fraiser sont utilisées comme du grist. Par conséquent, le nettoyage fastidieux des milieux de fraisage n'est plus un problème. Il est possible de traiter des produits de haute viscosité et de gros volumes, ce qui permet d'obtenir un produit de haute qualité. Pour l'intégration dans une ligne de process industriel, Hielscher fournit la solution appropriée : systèmes clusterisables, intégration/rééquipement facile, maintenance réduite, fonctionnement simple et fiabilité élevée. En savoir plus sur le broyage humide et le broyage fin !

Extraction ultrasonique et lyse cellulaire

La désintégration ou lyse cellulaire est une partie courante de la préparation quotidienne des échantillons dans les laboratoires de biotechnologie. L'objectif de lyse est de perturber des parties de la paroi cellulaire ou la cellule entière pour libérer des molécules biologiques. Le lysat peut être constitué par exemple de plasmide, de tests de récepteurs, de protéines, d'ADN, d'ARN, etc. Les étapes suivantes après la lyse sont le fractionnement, l'isolement des organelles et/ou l'extraction et la purification des protéines. Le matériau extrait (= lysat) doit être séparé et fait l'objet de recherches ou d'applications complémentaires, par exemple pour la recherche protéomique. Les homogénéisateurs ultrasoniques sont un outil courant pour la réussite de la lyse et de l'extraction des cellules. Comme l'intensité ultrasonore peut être nivelée en ajustant les paramètres du procédé, l'intensité de sonication optimale – variant de très doux à très intensif – peut être définie pour chaque substance et chaque milieu. En savoir plus sur l'extraction et la lyse cellulaire !

Inactivation microbienne par ultrasons

L'inactivation microbienne est un processus clé dans la transformation des aliments. En raison de la demande croissante d'aliments transformés frais et doux, l'industrie suit la demande des clients en remplaçant la conservation thermique par des méthodes de transformation plus douces. L'ultrasonisation est une technique non thermique qui permet l'inactivation des microorganismes à des températures sublétales, ce qui permet une meilleure conservation des attributs sensoriels, des propriétés nutritionnelles et fonctionnelles du produit. Comme les micro-organismes sont la cause principale de la détérioration des aliments, la technique de conservation doit s'adresser à eux. L'avantage de la sonication est le contrôle total de l'intensité de la sonication et donc l'adaptabilité à des types spécifiques de microbes et au produit. En savoir plus sur l'inactivation microbienne !

Dégazage par ultrasons

Dans de nombreux produits liquides, les gaz dissous tels que l'air, l'oxygène ou le dioxyde de carbone causent des problèmes pour les procédés en aval ou la qualité des produits. Le gaz dissous peut entraîner la corrosion, la formation de mousse, la formation de microbulles ou la croissance microbienne.
Sous irradiation ultrasonique, le gaz dissous est extrait dans le vide des bulles de cavitation (dégazage sous vide). Les bulles remplies de gaz flottent ensuite vers le haut et peuvent ainsi être éliminées. La teneur en gaz d'un liquide peut être rapidement réduite en dessous de l'équilibre naturel à la pression atmosphérique grâce au dégazage par ultrasons. En savoir plus sur le dégazage !

Élimination des microbulles par ultrasons

Les microbulles en suspension dans les liquides et les boues constituent un problème de qualité important pour de nombreux produits, car de telles bulles peuvent entraîner l'impureté du produit, une croissance microbienne, un voile dans les revêtements, une instabilité mécanique ou des résultats d'impression inégaux avec une encre à jet d'encre contenant du gaz. Les ondes ultrasonores se propageant à travers les bulles en suspension dans le liquide pour fusionner en bulles plus grosses qui flotteront vers le haut et qui pourront ainsi être éliminées. L'ultrasonisation aide les bulles à se déplacer dans le liquide, par exemple l'eau, l'huile ou la résine, ce qui permet une désaération plus rapide et plus complète. En savoir plus sur l'élimination des microbulles !

Anti-mousse ultrasonique

Dans de nombreux procédés industriels, tels que la fermentation, la digestion ou les procédés chimiques, la mousse pose de gros problèmes car elle rend le procédé moins contrôlable. La plupart du temps, la mousse est un sous-produit indésirable qui doit être éliminé. Les produits chimiques anti-mousse couramment utilisés sont coûteux et contaminent le produit final. En revanche, des ondes ultrasonores très intenses (moussage par ultrasons) brisent la mousse sans contamination. La destruction de la mousse est une application ultrasonique douce et de faible énergie. Des sonotrodes à plaques spécialement conçues créent des ondes aériennes de grande amplitude qui déstabilisent les bulles dans la mousse et les font s'effondrer. Ceci peut être réalisé en quelques secondes et n'a pas d'effets résiduels. En savoir plus sur l'anti-mousse !

Chauffage par ultrasons

Bien que le chauffage ne soit pas l'objectif principal de la sonication, l'effet secondaire de la production de chaleur dans le milieu traité ne doit pas être négligé. Le chauffage contrôlé est avantageux car de nombreux procédés sont améliorés par la chaleur. Au cours de nombreux processus, par exemple la conservation ou les réactions chimiques, le traitement par ultrasons est délibérément soutenu par une température élevée, connue sous le nom de thermo-sonification. Pour les matériaux sensibles à la chaleur, un refroidissement ciblé pendant la sonication assure des températures stables pendant le traitement par ultrasons. Grâce à la mise en œuvre de bains de glace, de cellules d'écoulement avec chemises de refroidissement et d'échangeurs de chaleur intégrés dans l'installation, Hielscher vous offre la solution adaptée à vos objectifs individuels.

Stabilisation par ultrasons

Les ultrasons de haute puissance contribuent à la stabilisation mécanique et microbienne. Les forces de cisaillement élevées générées par ultrasons assurent un mélange extrêmement fin, ce qui permet de surmonter les collages interparticulaires et d'obtenir une stabilisation mécanique. La durabilité de la stabilité dépend de la formulation : certaines émulsions et dispersions sont autostables grâce à une homogénéisation très fine et régulière, tandis que d'autres mélanges doivent être soutenus par l'ajout d'agents stabilisants. Si des stabilisants sont nécessaires, les ultrasons sont un outil très fiable pour mélanger le stabilisant dans le mélange.
Pour les produits biologiques et alimentaires, l'échographie est une technique fiable d'inactivation microbienne pour assurer la stabilité et la conservation du produit. La stabilisation microbienne par ultrasons est une alternative de conservation non thermique qui convainc par une désactivation microbienne efficace et une génération de chaleur douce. L'échographie s'est avérée très efficace sur la destruction des pathogènes d'origine alimentaire comme E. coli, Salmonellae, Ascaris, Giargia, Cryptosporidium cystes et Poliovirus.

Fonctionnalisation de la surface des particules par ultrasons

La structure de la surface d'une particule est importante pour ses caractéristiques. La surface spécifique d'une particule devient plus grande en corrélation avec la réduction de la taille de la particule. Ainsi, en diminuant la taille des particules, les propriétés de surface deviennent de plus en plus importantes - surtout pendant la nanonisation. Pour l'utilisation de ces matériaux, les caractéristiques de surface sont aussi importantes que les propriétés du noyau de particules. Cela signifie que la fonctionnalisation des nanomatériaux permet une large gamme d'applications telles que les polymères, les nanofluides, les biocomposites, les nanomédicaments et l'électronique. Ceci fait de la réduction de la taille, de la désagglomération et de la fonctionnalisation une étape essentielle dans le traitement des particules. Les ultrasoniseurs Hielscher sont largement utilisés pour le traitement des microns et des nanoparticules afin de fraiser, désagglomérer, disperser et modifier leur structure. La modification de la surface des particules permet d'éviter une agrégation indésirable de particules. Dans les étapes suivantes, les particules modifiées par ultrasons peuvent être mélangées dans des composites, où la sonication permet d'obtenir une distribution homogène dans une matrice. Ceci est très important pour de nombreuses applications industrielles concernant la stabilité à long terme ou les propriétés mécaniques des matériaux hybrides.

Test d'érosion par ultrasons

La résistance à l'érosion par cavitation est un aspect important de la durabilité et de la durée de vie des matériaux. Pour assurer la fonctionnalité des matériaux, la propension à l'érosion et la fatigue des matériaux doivent être testées pour l'assurance qualité. La résistance à l'érosion est très importante pour les matériaux utilisés dans des environnements exigeants tels que les hélices de navires, les revêtements (marins), les pompes, les composants de moteurs, les turbines hydrauliques, les dynamomètres hydrauliques, les soupapes, les roulements, les chemises de cylindres de moteurs diesel, les hydrofoils et dans les passages internes avec obstacles etc. Pour effectuer des essais d'érosion par cavitation conformément à la norme ASTM G32-92, une ultrasonisation contrôlable et reproductible est inévitable. Les appareils à ultrasons Hielscher peuvent être utilisés pour le contrôle direct et indirect de l'érosion des échantillons. Le même équipement ultrasonique peut être utilisé pour les tests directs et indirects. Lors des essais directs, un échantillon est monté sur la sonotrode, tandis que pour les essais d'érosion indirecte, l'échantillon est fixé dans le bécher. Les essais d'érosion peuvent être effectués dans des conditions environnementales entièrement contrôlées et dans presque tous les fluides. En ajustant l'intensité des ultrasons, le pouvoir érosif peut être adapté aux exigences du test. En savoir plus sur les tests d'érosion !

Nettoyage des fils et câbles par Ultrason

Les matériaux sans fin tels que les fils, les câbles, les rubans, les barres et les tubes doivent être nettoyés des résidus de lubrifiant avant de pouvoir être traités en aval, comme la galvanisation, l'extrusion ou la soudure. Le nettoyage de matériaux sans fin est souvent le goulot d'étranglement de la chaîne de production. Hielscher Ultrasons offre un procédé de nettoyage par ultrasons unique en son genre pour un nettoyage en ligne efficace, qui peut même supporter des vitesses de traitement élevées. L'effet de cavitation généré par la puissance ultrasonique élimine les résidus de lubrification tels que l'huile ou la graisse, les savons, les stéarates ou la poussière. De plus, les particules de pollution sont dispersées dans le liquide de nettoyage. On évite ainsi une nouvelle adhérence sur le matériau à nettoyer et les particules sont éliminées par rinçage. Avantages du nettoyage par ultrasons en un coup d'œil : éprouvé & fiable, efficace, respectueux de l'environnement, moins ou pas de produits chimiques de nettoyage, plug-and-play, systèmes modulaires, fonctionnement simple, peu d'entretien, fonctionnement 24/7, faible encombrement, rétrofitable, personnalisable. En savoir plus sur le nettoyage en continu des torons !

Tamisage et filtration par ultrasons

La séparation des particules par différence de taille nécessite une agitation du tamis ou de la maille. L'agitation par ultrasons pour le tamisage et le criblage est un outil éprouvé, qui augmente la capacité de tamisage et fait gagner du temps car les poudres peuvent passer le tamis plus rapidement et plus complètement. Le résultat est une meilleure qualité du produit final avec moins de perte de matière due à une séparation incomplète - et tout cela dans un temps de traitement plus court. En savoir plus sur le tamisage et le criblage !

Traitement de l'eau par ultrasons

Le contrôle de la croissance des bactéries et des algues dans l'eau est pour de nombreuses industries un processus très important en amont ou en aval pour la production. Les ondes ultrasonores puissantes sont connues pour leurs effets sur les structures cellulaires causant la lyse et la mort cellulaire, ainsi que pour leur capacité de nettoyage due à un impact mécanique.
De plus, les réservoirs, les barils, les cuves et même les filtres peuvent être nettoyés avec succès des biofilms, résidus et débris en une étape de sonication très simple mais efficace. Les vibrations mécaniques générées par ultrasons et les forces de cisaillement cavitationnelles éliminent la contamination. En général, les produits de nettoyage ne sont pas nécessaires et les résidus éliminés peuvent être facilement éliminés par rinçage.

Solutions spécifiques pour l'industrie

Ultrasons pour nanomatériaux

Les nano-matériaux ont attiré l'attention des scientifiques, chercheurs et ingénieurs de presque toutes les branches comme les nano-particules présentent des caractéristiques uniques. Leurs propriétés physiques telles que les propriétés optiques et magnétiques, chaleurs spécifiques, points de fusion et réactivité de surface offrent des potentiels élevés pour les matières des atouts extraordinaires. Mais le plus petit des particules, les plus difficiles devient leur traitement. Ultrasons de haute puissance est souvent la seule méthode pour effectuer les nanoparticules efficacement. L'influence des ultrasons de puissance permet des applications multiples en la chimie des matériaux & développement, catalyse, électronique, énergie, ainsi que la biologie & médecine.
Pour la plupart, ultrasonicateurs de haute puissance sont l'outil seulement efficace pour réaliser des résultats souhaités de fraisage et dispersion des nano-particules (par ex. les nanotubes, graphènenanodiamonds, céramique, métal oxydes etc.). À défaut, la précipitation assistée par ultrasons ou ce qu'on appelle la synthèse bottom-up est un moyen efficace pour créer pur nano-cristaux ayant des propriétés uniques. Surtout, les nanoparticules métalliques, alliages et composites organométalliques attirent un intérêt particulier, comme les métaux sont d'une grande importance dans le secteur industriel. Ici aussi, sonication offre des résultats uniques tels que le revêtement en étain de particules d'aluminium et de titane.

Synthèse ascendante par ultrasons

La précipitation ou synthèse ascendante décrit la formation contrôlée d'atomes, de molécules et d'ions en composés chimiques plus grands. La précipitation est également utile pour la purification des produits. L'avantage de la précipitation est que cette méthode permet d'obtenir des particules plus petites de forme presque uniforme, de taille et de morphologie des particules et des cristaux. Pour la production de nanoparticules de haute pureté, la précipitation et l'auto-organisation des composants moléculaires est souvent le seul moyen d'obtenir la qualité souhaitée. La précipitation étant une réaction très rapide, le mélange efficace des réactifs est essentiel. Le mélange par ultrasons est la clé d'une solution homogène et fine. Hielscher Ultrasons fournit des équipements ultrasonores hautement fiables qui garantissent un contrôle complet des paramètres du procédé et une reproductibilité totale. En savoir plus sur la précipitation!

Ultrasons en chimie et sono-chimie

Les applications ultrasonores en chimie se ramifient dans chaque section, par ex. la synthèse matérielle, l'analyse & détermination, biochimie, bio & la chimie inorganique, la neurochimie, la chimie nucléaire ainsi que l'électrochimie. Si les ultrasons à haute puissance favorisent les réactions par leurs capacités de mélange exceptionnelles (p. ex. la chimie des émulsions), catalyse par transfert de phase PTC), active les surfaces (p. ex. catalyse, sol-gel), s'initie par l'apport de l'énergie cinétique nécessaire ou par le dépassement de forces chimiques (potentiel Zêta, forces de Van-der-Waals, réactions d'ouverture d'anneau), des résultats uniques peuvent être obtenus.

Sono-catalyse ultrasonique

Les catalyseurs augmentent le taux de conversion des réactions chimiques et sont nécessaires pour déclencher une réaction ou pour maintenir la réaction en marche jusqu'à ce qu'une conversion complète soit obtenue. Le fait que les réactions catalytiques sont souvent lentes et incomplètes peut être modifié par les ultrasons de haute puissance. L'ultrasonisation contribue à la fois à la catalyse homogène et hétérogène et permet d'obtenir des taux de conversion plus rapides et des rendements plus élevés. Les forces ultrasonores créent des surfaces très réactives et augmentent ainsi l'activité catalytique. Même si les catalyseurs ne sont pas consommés eux-mêmes, les dépôts en surface peuvent réduire l'activité du catalyseur au fil du temps. Comme les catalyseurs solides nécessitent souvent des métaux rares et coûteux, une longue durée de vie est un aspect économique essentiel. L'échographie est une technique éprouvée pour éliminer l'encrassement de la surface du catalyseur en vue d'une réactivation à pleine capacité catalytique. En savoir plus sur la sono-catalyse!

Sono-Chimie

Les réactions chimiques sont souvent lentes et incomplètes, ce qui rend souhaitable une utilisation plus complète des précurseurs. Les ultrasons de forte puissance provoquent des effets physiques dans les liquides, par exemple un transfert de masse accru, une émulsification, un chauffage thermique en vrac et divers effets sur les solides (broyage, désagglomération, activation de surface, modification). Ces effets physiques influencent considérablement les réactions chimiques. En conséquence, les ultrasons contribuent à de multiples réactions chimiques telles que la catalyse, la synthèse, l'oxydation, etc. & la précipitation, les voies sol-gel, la chimie des émulsions et la chimie des polymères. Les appareils à ultrasons Hielscher sont idéaux pour les applications sonochimiques car les systèmes Hielscher sont capables de manipuler des solvants, acides, bases et matières explosives (ATEX UIP1000hd-Exd). Tous les systèmes peuvent être utilisés aussi bien pour la sonication par lots que pour la sonication en ligne. Un large assortiment d'appareils et d'accessoires permet de répondre aux exigences du processus. En savoir plus sur la sono-chimie!

Routes sol-gel ultrasonores

Les nanoparticules ultrafines et les particules de forme sphérique, les revêtements en couches minces, les fibres, les matériaux poreux et denses, ainsi que les aérogels et xérogels extrêmement poreux sont des additifs très prometteurs pour le développement et la production de matériaux à haute performance. Les matériaux avancés, tels que les céramiques, les aérogels très poreux, ultra-légers et les hybrides organiques-inorganiques, peuvent être synthétisés à partir de suspensions colloïdales ou de polymères dans un liquide par la méthode sol-gel. Le matériau présente des caractéristiques uniques, puisque les particules de sol générées varient dans la taille du nanomètre. La voie sol-gel par ultrasons permet de créer des gels (appelés sono-gels) avec la plus petite taille de particules, la plus grande surface spécifique et les volumes de pores les plus élevés. La large gamme d'appareils à ultrasons Hielscher offre la configuration idéale pour des matériaux et des volumes spécifiques. En savoir plus sur les procédés sol-gel!

Dégradation chimique par ultrasons

Les déchets chimiques entraînant leur récupération et leur dégradation constituent un grave problème de processus industriels tels que l'exploitation minière, la fabrication de produits chimiques et les sites d'enfouissement. Les déchets et les polluants (par exemple dans le sol, les eaux usées...) doivent être traités en termes de recyclage, de réduction des déchets ou de dépôt. La dégradation sonochimique est un procédé à fort potentiel, qui se caractérise, outre ses résultats exceptionnels et uniques, par son respect de l'environnement et sa facilité d'utilisation. La sonication peut entraîner le clivage des liaisons, la réduction de la longueur de la chaîne, la modification ou l'activation moléculaire. Il contribue ainsi à l'oxydation, à la sorption, à la sonolyse et au lessivage. Les caractéristiques de la dégradation assistée par ultrasons sont l'augmentation du taux de conversion chimique ainsi que la cavitation ultrasonique et les effets sonochimiques permettent un meilleur mélange, le déclenchement de réactions par apport d'énergie, la création de groupes fonctionnels (par ex. clivage -OH groupes hydroxyle) et radicaux (par ex. H2O -> H and HO-).

Polymérisation par ultrasons

La sonication a divers effets sur les polymères : les effets de nature physique comprennent le mélange (comme l'émulsification, la dispersion, la désagglomération, l'encapsulation) et le chauffage en vrac, tandis que les effets chimiques créent des radicaux libres et changent les structures moléculaires. Les ultrasons contribuent de plusieurs façons à la polymérisation : Les ondes ultrasonores à haute puissance produisent et dispersent des particules de taille nanométrique, émulsifient les phases liquides non miscibles et créent des radicaux libres qui contribuent à la polymérisation en émulsion. Les nanocomposites et les hydrogels polymères peuvent être produits avec succès par ultrasons. De plus, la fonctionnalisation de surface des polymères joue un rôle important dans l'amélioration des performances des polymères de base et offre de nouvelles approches pour le développement de matériaux sur mesure. L'amélioration des propriétés de surface des polymères de base est d'un grand intérêt économique. Ainsi, la sonochimie est le bon moyen de réussir le traitement des polymères.

Récupération et régénération des catalyseurs à ultrasons

Lorsque les réactifs réagissent à la surface d'une particule de catalyseur, les produits de la réaction chimique s'accumulent à la surface de contact. Ceci, combiné à des couches d'encrassement et de passivation, empêche les autres molécules de réactifs d'interagir à la surface de ce catalyseur. Par cavitation ultrasonore et la collision interparticulaire ainsi provoquée, les résidus à la surface des particules sont cassés et emportés par le courant ultrasonique dans le liquide. L'érosion par cavitation sur les surfaces des particules génère des surfaces non passivées et très réactives. Des températures et des pressions élevées de courte durée de vie contribuent à la décomposition moléculaire et augmentent la réactivité de nombreuses espèces chimiques. Les réacteurs à ultrasons Hielscher peuvent être utilisés pour la préparation, la régénération et la régénération des catalyseurs.

Sonoluminiscence

La sonoluminescence décrit le phénomène des courtes salves d'émission lumineuse générées par l'implosion de bulles de cavitation ultrasonores dans un milieu liquide. Bien qu'il existe différentes théories qui tentent de dévoiler le phénomène de la sonoluminiscence, jusqu'à aujourd'hui les scientifiques n'ont pas pu prouver leurs théories, qui incluent le hotspot, le rayonnement de Bremsstrahlung, le rayonnement induit par collision et les décharges corona, la lumière non classique, le tunnel de protons, les jets électrodynamiques et les jets fractoluminescents, les explications quantiques (qui est lié à la Unruh ou Casimir effect) et la fusion thermonucléaire.

Ultrasons en biologie et microbiologie

Les effets des ultrasons sur les systèmes biologiques et microbiologiques sont multiples : Dispersion & Homogénéisation, dissolution d'agrégats, lyse cellulaire et tissulaire (ex : bactéries, levures, virus, algues....) & l'extraction de matériaux intracellulaires (protéines, organites, ribosomes, ADN, ARN, lipides, peptides...), la transformation des cellules végétales, l'isolement et le cisaillement de la chromatine, l'immunoprécipitation de la chromatine et les applications connexes sont réalisés avec succès par sonication.
Hielscher Ultrasons dispose d'un ultrasonateur parfaitement adapté à chaque application individuelle. Pour les plus petits flacons et éprouvettes, l'indicateur VialTweeter est l'appareil de votre choix, tandis qu'une sonde de laboratoire telle que la sonde UP200Ht ou UP400S traite au mieux les échantillons de plus grande taille. Pour les applications de paillasse et les applications commerciales, les systèmes à ultrasons de 500 watts jusqu'à 16 000 watts gérer facilement des flux de gros volumes. Diverses sonotrodes, cellules d'écoulement et accessoires complètent le programme et couvrent toutes les exigences.

Cisaillement de l'ADN, de l'ARN et de la chromatine par ultrasons

L'acide déoyxribonucléique (ADN), l'acide ribonucléique (ARN) et la chromatine sont - avec les protéines - les macromolécules majeures pour toutes les formes de vie. L'ADN et l'ARN sont les molécules qui codent les instructions génétiques des organismes. La chromatine est la combinaison de l'ADN et des protéines d'où provient le contenu du noyau cellulaire. À des fins de recherche, il est nécessaire de fragmenter ces blocs moléculaires en composants plus petits pour les étudier et les analyser ou pour les réarranger pendant l'immunoprécipitation et la réticulation. Pour le cisaillement de l'ADN, de l'ARN et de la chromatinela taille des fragments est très importante. En contrôlant parfaitement tous les paramètres importants, les ultrasons permettent une fragmentation ciblée des molécules. Par exemple, la longueur idéale des fragments de chromatine se situe entre 200 et 1000 bp. Cisaillement ultrasonique est obtenue par salves en mode impulsionnel. Grâce à des appareils et accessoires intelligents, les besoins de traitement tels que la sonification directe ou indirecte, le refroidissement des échantillons, l'enregistrement numérique des processus sont assurés par l'équipement ultrasonore de Hielscher. Ceci garantit le succès du traitement microbiologique et le confort d'utilisation.

Ultrasons pour peintures, encres et pigments

Dans les industries de la peinture, du revêtement et des encres, les particules sont la matière première essentielle pour la formulation des produits. Pour des produits de haute qualité qui offrent les caractéristiques attendues, un traitement régulier et fiable des particules est crucial. La taille des particules est le facteur clé qui influence les propriétés du produit final. Les ultrasons de haute puissance sont le moyen efficace pour le fraisage et la désagglomération à l'échelle du micron et du nanomètre - sans les tracas qui surviennent lors de l'utilisation de milieux de fraisage ou de buses.
Pour encres et encres pour jet d'encrela taille des particules est la marque de qualité essentielle : les pigments sont-ils trop petits, l'encre perd son pouvoir colorant ? – Si les pigments sont trop gros, les buses de l'imprimante se bouchent, ce qui entraîne une mauvaise qualité d'impression. L'ultrasonisation permet d'ajuster exactement les paramètres de traitement aux résultats de broyage et de désagglomération aspirés. Lorsque les paramètres de traitement par ultrasons idéaux sont trouvés, il n'y a aucune raison de les modifier. La production en ligne continue permet d'obtenir un rendement régulier et de la plus haute qualité de produit. La distribution des particules au sein de la formulation est vitale pour l'expression des attributs des produits. Ce n'est que si les particules sont dispersées uniformément et uniformément que le produit final présente une qualité satisfaisante comme la transparence, la résistance aux UV ou la résistance aux rayures des revêtements. La dispersion est l'une des applications de puissance éprouvées des ultrasons.

Ultrasons pour cosmétiques et produits de soins personnels

Pour le production de produits cosmétiquesle mélange des ingrédients est une étape essentielle. Les ultrasons à haute puissance permettent d'obtenir des résultats fiables en matière d'homogénéisation, de dispersion et d'émulsification de taille fine - par exemple pour les crèmes et lotions, les vernis à ongles et les produits de maquillage. Outre les applications de mélange, les ultrasons sont bien connus pour l'extraction et les modifications cellulaires (par ex. Liposomes), aussi. Comme de nombreux ingrédients entrant dans une formulation sont obtenus par extraction, par exemple les lipides, les protéines, les composés aromatiques ou les colorants des cellules, les ultrasons sont un outil à fort potentiel pour de nouvelles formulations.

Ultrasons pour l'industrie pharmaceutique

Les applications des ultrasons dans l'industrie pharmaceutique sont multiples : synthèse de composés chimiques, extraction de composés actifs (par ex. phénols, flavonoïdes de plantes), émulsification (de lotions, crèmes et onguents), préparation de liposomes (encapsulation), ou inactivation de virus et d'agents pathogènes pour le vaccins. Dans la production de produits pharmaceutiques, l'utilisation des ultrasons Hielscher permet d'augmenter les capacités de production en améliorant les rendements. Grâce à la fiabilité des appareils à ultrasons industriels, il est possible d'effectuer des réactions à plus grande échelle - en discontinu ou en continu dans un réacteur à cellules à écoulement.

Production de biocarburants par ultrasons

Le secteur de l'énergie offre de multiples applications pour une utilisation réussie et efficace des ultrasons. L'application la plus populaire et la plus connue est peut-être l'application assistée par ultrasons. Biodiesel production (transestérification à partir d'huiles végétales vierges ou usagées/déchets d'huiles végétales (UVO ; OAV)/graisses animales en biodiesel), ce qui se traduit par un rendement et une qualité supérieurs, une utilisation moindre du méthanol et une conversion considérablement accélérée. Lorsque la matière première du biodiesel contient plus de 2 à 3 % d'acides gras libres (AGL), l'estérification acide est une étape utile en amont pour éviter la formation de savon riche. En plus de transestérification et d'estérification, les ultrasons à haute puissance permettent l'extraction d'huiles de cultures (colza, soja, canola, maïs, palmier, arachide, noix de coco, jatropha, etc.) ou d'algues.
Bioéthanol est un carburant vert qui est obtenu lorsque l'amidon et le sucre du maïs, des cultures, des pommes de terre, de la canne à sucre, du riz, etc. sont fermentés par les cellules de levure en éthanol. Par l'application d'ultrasons de puissance, les cellules végétales sont perturbées et le matériel intracellulaire est extrait afin que la matière première soit mieux disponible pour la digestion enzymatique. Ainsi, l'amidon et les sucres sont mieux disponibles pour la fermentation, ce qui permet une conversion plus rapide et plus complète et un meilleur rendement.

Les ultrasons dans le carburant, l'énergie, le pétrole et le gaz

La technique d'homogénéisation par ultrasons est très efficace pour la production d'émulsions stables et instables, ce qui permet la création d'une émulsion stable et instable. aquafuiles. Par conséquent, les carburants les plus lourds, comme le diesel de bateau, sont émulsifiés avec de l'eau. L'utilisation d'un combustible imprégné d'eau permet une combustion plus efficace et une réduction significative des émissions de NOx de l'atmosphère. Un autre domaine important est celui de la traitement par ultrasons du charbon.

Procédés ultrasoniques dans la fabrication d'aliments, de produits laitiers et de boissons

La transformation des aliments doux est de plus en plus importante en raison de la demande croissante des clients pour des aliments frais, en grande partie naturels. Ainsi, pour les étapes de traitement courantes telles que le mélange & homogénéisation, extraction, stabilisation & les méthodes traditionnelles sont progressivement remplacées par des techniques de traitement innovantes telles que l'ultrasonication, qui est une méthode non thermique pour les aliments. Les avantages de la sonication sont basés sur son traitement doux, rapide et propre, ce qui permet de réduire les pertes de produits et d'améliorer la qualité des aliments en conservant la fraîcheur et les vitamines. Les processeurs à ultrasons de Hielscher sont utilisés pour de nombreuses applications dans l'industrie alimentaire, telles que la conservation & inactivation, homogénéisation, stabilisation microbienne & la conservation des jus, des purées et des Smoothiesextraction d'arômes et de fructose (sucre), amincissement par cisaillement pour la réduction de la viscosité, maturation de l'huile. vin et vinaigre balsamiqueraffinage de l'alcool & arômes, émulsions de nuages, crème glacée (favorisant la nucléation de la glace et le transfert de masse), extraction d'algues pour nutraceutiques, conchage du chocolat pour briser les cristaux de sucre, liquéfaction de chériraffinage d'huiles comestibles … En savoir plus sur les ultrasons pour l'alimentation et les boissons !