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LABORATORY
TECHNOLOGY
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HIELSCHER: applications de la sonification
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Les
applications de la sonification:
HIELSCHER
Les systèmes
ultrason Hielscher sont utilisés dans beaucoup d’industries
et procédés. Ci-dessous vous trouverez une présentation des
applications les plus typiques impliquant des systèmes ultrason
Hielscher.
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Homogénéisation
Ultrasonique
L’homogénéisation
par ultrason est un procédé mécanique pour réduire
les petites particules dans un liquide pour qu’elles
deviennent uniformément petites et correctement
distribuées. Lorsque les procédés ultrason sont
utilisés comme homogénéisateurs, l’objectif est de
réduire les petites particules dans un liquide pour améliorer
l’uniformité et la stabilité. Ces particules (phase
dispersée) peuvent être solides ou liquides. Une réduction
du diamètre moyen des particules augmentent le nombre
de particules individuels. Cela conduit à la réduction
de la distance moyenne des particules et accroît la
surface des particules. L’homogénéisateur ultrason
est très efficace pour la réduction de particules
dures ou non dures. Hielscher fabrique des systèmes
ultrason pour l’homogénéisation du volume du batch
complet au procédé en ligne. Les systèmes ultrason
laboratoire peuvent être utilisés pour des volumes de
1,5ml à 2L. Les systèmes ultrason industriels sont
utilisés pour le développement de procédé et la
production de batchs de 0,5 à 2000 l et également pour
le traitement en ligne à des débits de 0,1L à 20m³/heure
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Dispersion et Désagglomération
par Ultrason
La
dispersion et la désagglomération de solides dans les
liquides est une application importante des systèmes
ultrasons. La cavitation par ultrason génère des
forces de cisaillement élevés qui cassent les agglomérats
de particules en particules dispersées seules. Le mélange
de poudre dans les liquides est une étape commune dans
la formulation de produits variés, comme en peinture,
encre, cosmétique
ou boisson.
Les
particules individuelles sont maintenues ensemble par
des forces d’attraction de diverses natures physiques
et chimiques, y compris les forces de Van der Waals et
les tensions de surface liquide. Les forces
d’attraction doivent être dépassées afin de désagglomérer
ou disperser les particules dans le milieu liquide. Pour
la dispersion et la désagglomération de poudres dans
un liquide, une haute intensité d’ultrason est une
alternative intéressante aux homogénéisateurs haute
pression, broyeurs et mélangeurs rotor stator.
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Emulsification
Ultrasonique
Une
grande gamme d’intermédiaires et de produits de consommation,
comme les cosmétiques et lotions pour la peau, onguents
pharmaceutiques, vernis, peintures, lubrifiants et carburants
sont basés tout ou en partie d’émulsions. Emulsions sont les
dispersions de deux ou plus liquides non miscibles. Une haute
intensité d’ultrason fournit la puissance nécessaire pour
disperser une phase liquide (phase dispersé) en petites
gouttelettes dans une seconde phase (phase continue). Dans la
zone de dispersion, l’implosion des bulles de cavitation
provoque des ondes de choc très intense dans le milieu liquide
et entraîne la formation de jets liquide à haute vitesse. A
niveau de densité d’énergie approprié, l’ultrason permet
d’atteindre des tailles de gouttelettes inférieures au micron
(micro-emulsion).
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Désintégration
par Ultrason des Structures de Cellules
Un
traitement ultrasonique peut désintégrer les fibres, matériaux
cellulosiques en fines particules et casser les parois des
structures des cellules. Ceci permet de libérer plus les
substances intracellulaires comme l’amidon ou le sucre dans le
liquide. En addition, la paroi de la cellule est cassée en
petit débris.
Cet
effet peut être utilisé pour la fermentation, digestion ou
autre procédé de conversion de la matière organique. Après
broyage, l’ultrason permet plus aux matériaux
intracellulaires, comme l’amidon, ainsi que les débris des
parois, d’être disponible aux enzymes qui convertissent par
exemple l’amidon en sucre. Cela augmente également la surface
d’exposition aux enzymes pendant la liquéfaction ou la
saccharification. Cela augmente typiquement la vitesse et le
rendement de la fermentation de levure et autres procédés de
conversion, comme la stimulation de la production d’éthanol
à partir de la biomasse.
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Effets
Sono-Chimique des Ultrasons
Sono-chimie
est l’application d’ultrasons sur des procédés et réactions
chimiques. Le mécanisme causant des effets sono-chimique dans
les liquides est le phénomène de cavitation acoustique. Les
effets sono-chimiques sur les procédés et réactions chimiques
incluent une augmentation sur la vitesse de réaction, plus
d’efficacité d’utilisation d’énergie, amélioration des
performances des transferts de phase des catalyseurs, activation
des métaux et des solides et augmentation de la réactivité
des agents ou catalyseurs.
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Transestérification
de l’Huile en Biodiesel Assisté par Ultrason
La
sonification augmente la vitesse de la réaction chimique et le
rendement de la transesterification des huiles végétales et
des graisses animales en biodiesel. Ceci permet de changer la
production de batch à débit continu et de réduire coût
d’investissement et d’opération. La fabrication de
biodiesel à partir d’huiles végétales ou de graisses
animales, implique l’utilisation de catalyseur d’acides gras
avec du méthanol ou de l’éthanol pour donner le méthyle
esters ou l’éthyle esters correspondant. La sonification
permet d’obtenir un rendement de fabrication de biodiesel en
excès de 99%. Les ultrasons réduisent le temps de procédé et
le temps de décantation significativement.
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