Si un mélange uniforme est produit à partir de différents composants qui ne sont pas solubles les uns dans les autres, ce processus est appelé homogénéisation. Les solides et les liquides miscibles sont principalement homogénéisés par des procédés d'agitation appropriés. Dans le cas des liquides non miscibles, un réseau homogène de minuscules gouttelettes produit un mélange stable. Contrairement aux émulsions et aux suspensions, l'homogénéisation produit le mélange sans émulsifiant (matériaux auxiliaires/stabilisateurs) et exclusivement avec de l'énergie mécanique.

ProXES propose une large gamme d'unités de mélange et d'agitation pour la préparation de matériaux liquides et solides. Sur la base d'un principe de conception modulaire, la combinaison appropriée de cuve et d'élément de mélange peut être mise en place pour chaque étape du processus et conçue individuellement pour répondre aux exigences du client et du processus. En plus de notre propre expérience de plusieurs décennies dans le domaine des technologies d'application, nous faisons également appel à l'expertise de partenaires externes (par exemple dans le domaine de la manipulation des solides) lorsque cela est nécessaire.

Qu'est-ce que l'homogénéisation industrielle ?

L'homogénéisation industrielle est un procédé mécanique utilisé pour obtenir une répartition homogène des gouttelettes, des particules ou des phases au sein d'un produit. Dans les systèmes liquides, des outils tournant à grande vitesse génèrent des forces de cisaillement qui réduisent la taille des gouttelettes ou des particules et répartissent uniformément la phase dispersée dans la phase continue. En fonction de la formulation, l'homogénéisation peut être associée à des procédés de mélange, de dispersion ou d'émulsification. Des émulsifiants ou des stabilisants peuvent également être utilisés lorsque la formulation du produit l'exige. Il en résulte une texture, une couleur et une viscosité homogènes, ainsi qu'une meilleure stabilité physique du produit.

Fonctionnement de l'homogénéisation industrielle : étapes clés du processus

L'homogénéisation industrielle suit une séquence bien définie. Chaque étape est essentielle pour obtenir un résultat stable et reproductible :

1. Préparation des matières premières : les différentes phases sont pesées, dosées et pré-conditionnées. Les poudres sont humidifiées et les phases liquides sont amenées à leur température initiale avant d'entrer dans la machine.
2. Prémélange et humidification : une dispersion grossière est créée afin de briser les agglomérats et d’assurer l’humidification complète de chaque composant. Cette étape détermine l’efficacité de la phase de cisaillement suivante.
3. Contrôle de la température : le chauffage et le refroidissementdirects ou indirects via la double enveloppe amènent le produit à sa température de traitement idéale. Les formulations thermosensibles sont maintenues dans une plage de température étroite tout au long du processus.
4. Homogénéisation à haut cisaillement : des outilsrotor-stator , des anneaux dentés ou des jeux de coupe génèrent des forces de cisaillement intenses et une turbulence dans un interstice de travail étroit. La phase dispersée est fragmentée en fines gouttelettes ou particules et répartie uniformément.
5. Réduction de la taille des gouttelettes et des particules : la géométriede l’interstice , la vitesse des outils et le temps de séjour sont ajustés jusqu’à obtention de la distribution granulométrique requise. Des passages multiples ou une unité en ligne en aval permettent d’affiner le résultat.
6. Dégazage sous vide : Le traitement sous vide élimine l’air piégé qui, sinon, provoquerait une oxydation, la formation de mousse et des poids de remplissage imprécis. Le dégazage améliore également la stabilité de la couleur et la durée de conservation.
7. Contrôle qualité et transfert : La tailledes gouttelettes , la viscosité et la stabilité sont vérifiées par rapport au cahier des charges avant que le produit ne soit transféré vers le stockage, le remplissage ou les étapes en aval de pasteurisation et de stérilisation.

Principaux défis liés à l'homogénéisation industrielle

L'homogénéisation dans les environnements industriels implique des exigences techniques et réglementaires complexes. Parmi les défis courants, on peut citer :

• Maintenir une distribution granulométrique identique des gouttelettes et des particules du premier lot au dernier
• Produire des mélanges stables sans émulsifiants ni stabilisants, comme l'exigent les formulations «clean label»
• Transposer les résultats des essais en laboratoire à l'échelle de la production à grande échelle sans perte de qualité
• Traiter des produits à haute viscosité, tels que les pâtes, les pâtes à tartiner et les pommades, sans créer de zones mortes dans la cuve
• Protéger les ingrédients sensibles à la chaleur et au cisaillement contre toute détérioration lors d’un traitement mécanique intensif
• Éliminer de manière fiable l’air emprisonné, car l’air résiduel provoque de l’oxydation, de la mousse et des écarts de poids de remplissage
• Respecter les exigences des BPF et de conception hygiénique dans la production pharmaceutique et cosmétique, y compris les capacités CIP et SIP
• Réduire au minimum les pertes de produit, les efforts de nettoyage et les temps d’arrêt lors des changements fréquents de recette
• Gérer l’apport énergétique spécifique de manière à atteindre les objectifs de débit sans surchauffer le produit