Traitement liquide par ultrasons et son application

Les procédés de traitement liquide par ultrasons comprennent l’émulsification par ultrasons, la stérilisation, la dispersion et l’homogénéisation, etc. Ces procédés ultrasoniques sont largement utilisés dans la production et la préparation de produits cosmétiques et de soins personnels, de produits pharmaceutiques, de nanomatériaux et d’industries des carburants.

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Lors du mélange de liquides non miscibles en émulsions, la taille et la distribution des gouttelettes sont des facteurs clés de la stabilité de l’émulsion. L’équipement d’émulsification par ultrasons peut produire des gouttelettes très fines et des tailles étroites. Dans la plupart des cas, l’équipement de sonication peut produire des gouttelettes submicroniques lors de la préparation d’émulsions par lots ou en ligne. Contrairement aux homogénéisateurs à haute pression, les forces de cisaillement élevées générées par les équipements d’émulsification par ultrasons peuvent émulsionner des liquides de viscosité encore plus élevée tels que le fioul lourd (HFO). Certaines formulations peuvent nécessiter l’ajout d’émulsifiants ou de stabilisants. Dans ce cas, l’équipement de phacoémulsification aide également à mélanger l’émulsifiant uniformément.

Pour de nombreuses industries, le contrôle de la croissance des bactéries et des algues dans l’eau est un processus étroitement lié à la production. L’équipement de traitement de l’eau par ultrasons est connu pour son effet sur la structure cellulaire provoquant la lyse cellulaire et la mort cellulaire, ainsi que son pouvoir nettoyant dû à un choc mécanique. De plus, avec une étape de sonication très simple mais efficace, le biofilm, les résidus peuvent être éliminés avec succès des réservoirs, des barils, des conteneurs et même des filtres. La force de cisaillement des vibrations et de cavitation à haute fréquence générée par l’équipement à ultrasons élimine la contamination de l’eau et des liquides. Le résidu restant est facilement rincé sans avoir besoin de nettoyants contaminants.

Les particules et même les dispersions peuvent être facilement obtenues par ultrasons. Les équipements à ultrasons peuvent être utilisés pour produire une dispersion et une dépolymérisation à l’échelle fine à l’échelle micro et nanométrique. Les équipements de dispersion par ultrasons peuvent briser les agglomérats de poudre dans des liquides que les agitateurs conventionnels et les mélangeurs à cisaillement élevé ne peuvent pas briser. Des forces de cisaillement de cavitation élevées dispersent et homogénéisent les particules agglomérées, ce qui entraîne une surface plus élevée.

La désintégration cellulaire ou lyse est un processus courant dans la préparation quotidienne des échantillons dans les laboratoires de biotechnologie. Le but de la lyse est de détruire une partie de la paroi cellulaire ou la cellule entière pour libérer des biomolécules. Les soi-disant lysats peuvent inclure, par exemple, des plasmides, des tests de récepteurs, des protéines, de l’ADN, de l’ARN, etc. Les étapes suivantes après la lyse sont l’isolement, l’isolement des organites et/ou l’extraction et la conservation des protéines. L’équipement à ultrasons est un outil courant pour une lyse et une extraction cellulaires réussies.

L’inactivation microbienne est un processus critique dans la transformation des aliments. En raison de la demande croissante d’aliments frais et légèrement transformés, l’industrie répond aux besoins des clients en remplaçant les matériaux d’isolation par des méthodes de transformation plus douces. Étant donné que les micro-organismes sont la principale cause de détérioration des aliments, des techniques de conservation doivent leur être appliquées. L’équipement de stérilisation par ultrasons est une technologie non thermique qui inactive les micro-organismes dans un produit pour mieux préserver les propriétés organoleptiques, la nutrition et la fonctionnalité du produit. L’avantage de la sonication est que l’intensité de la sonication peut être complètement contrôlée, de sorte que l’inactivation des micro-organismes peut être effectuée.

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Pour la production de cosmétiques, le mélange des ingrédients est une étape essentielle. Les ultrasons de haute puissance permettent une homogénéisation, une dispersion et une émulsification à grain fin, par exemple pour la préparation de crèmes et de lotions, de vernis à ongles et de cosmétiques. Les capacités des ultrasons pour l’extraction et la conservation sont également bien connues. Étant donné que de nombreux ingrédients cosmétiques tels que les lipides, les protéines, les composés aromatiques ou les colorants des cellules sont obtenus par extraction, l’équipement à ultrasons est un outil potentiel pour certaines nouvelles formulations.

Les étapes de traitement courantes, telles que le mélange et l’homogénéisation, l’extraction, la stabilisation et la conservation, les méthodes traditionnelles sont progressivement remplacées par des techniques de traitement innovantes telles que le traitement par ultrasons. L’échographie est une méthode de transformation des aliments non thermique. L’avantage de la sonication est son traitement doux, rapide et propre, qui réduit la perte de produit et améliore la qualité des aliments en préservant la fraîcheur et les vitamines.

Industrie pharmaceutique

Les applications des équipements à ultrasons dans l’industrie pharmaceutique sont diverses, telles que la synthèse de composés chimiques, l’extraction de composés actifs (par exemple, phénols, flavonoïdes de plantes), l’émulsification (émulsion de lotions, de crèmes et de pommades), la préparation de liposomes (encapsulation) ou les vaccins inactivés de virus et d’agents pathogènes viraux. Dans la production pharmaceutique, l’utilisation d’équipements à ultrasons peut augmenter la capacité de production en augmentant le débit. Les équipements à ultrasons industriels peuvent être utilisés pour la préparation pharmaceutique à grande échelle sous forme de processus discontinus ou continus.

Nanomatériaux

Les propriétés physiques (telles que l’optique et le magnétisme, la chaleur spécifique, le point de fusion et la réactivité de surface) des nanomatériaux (tels que les nanotubes, le graphène, les nanodiamants, les céramiques, les oxydes métalliques, etc.) ont attiré beaucoup d’attention en tant que matériaux émergents. Mais plus les particules de nanomatériaux sont petites, plus elles sont difficiles à manipuler. Les ultrasons de haute puissance sont souvent le seul moyen d’affecter efficacement les nanoparticules. L’impact des ultrasons de puissance comprend une grande variété d’applications dans la chimie et le développement des matériaux, la catalyse, l’électronique, l’énergie, la biologie et la médecine. Un générateur à ultrasons de haute puissance est un moyen efficace d’obtenir les nanoparticules souhaitées.