Réalisation · Pilotes de procédés & développement chimique

Mélanger des fluides sensibles au cisaillement sous 200 bar : pilote d'injection et de mélange à faible cisaillement

Pour un leader de l'industrie manufacturière, Irian Mecatronics a conçu et fabriqué un pilote de R&D pour le dosage et le mélange de fluides complexes sous haute pression. L'équipement permet d'injecter un polymère sensible au cisaillement et une suspension abrasive à 200 bar, en préservant leur intégrité pour garantir la fiabilité des essais.

Client: Un leader de l’industrie manufacturière
Domaine: Développement de procédés
Technique: Dosage, mélange, injection de précision

01 — La question de recherche

Comment doser et mélanger avec précision des fluides fragiles ou abrasifs sous haute pression ?

De nombreux procédés en chimie fine, pharmacie ou science des matériaux exigent de mélanger des fluides aux propriétés antagonistes. Certains sont fragiles (polymères, émulsions, suspensions cellulaires) et se dégradent au moindre cisaillement mécanique ; d'autres sont abrasifs ou corrosifs et usent prématurément les équipements standards. Obtenir un mélange précis et répétable sans altérer les constituants est alors un défi qui sort du périmètre des catalogues.

Notre client devait développer un nouveau procédé en mélangeant un polymère naturel, sensible au cisaillement, et une suspension abrasive, le tout à 200 bar. Les pompes standards échouaient systématiquement : soit elles dégradaient le polymère, ce qui faussait les essais et provoquait des bouchages, soit elles subissaient une usure accélérée. La turbulence qu'elles généraient empêchait par ailleurs d'obtenir un mélange de qualité reproductible.

Injecter et mélanger des fluides à haute pression avec une grande précision tout en leur imposant un cisaillement mécanique minimal pour préserver leur intégrité.

02 — Notre démarche

Une conception guidée par l'intégrité des fluides et la flexibilité des essais

Face à l'absence de solution standard, notre bureau d'études a conçu un système sur mesure en se concentrant sur les trois exigences clés du client : préserver les fluides, garantir la précision du dosage et assurer une utilisation simple et sûre en laboratoire.

Préserver l'intégrité des fluides sensibles et abrasifs

Le polymère se dégradait sous l'effet du cisaillement et la suspension usait les composants. Nous avons donc conçu un circuit d'écoulement entièrement laminaire, sans les coudes ni les vannes des systèmes standards. Cette approche à très faible cisaillement protège les fluides, garantit la validité des essais et prévient tout risque de colmatage.
Assurer un dosage précis et flexible

Pour explorer différentes recettes, le client devait pouvoir varier les débits et ratios de manière fine et indépendante. Nous avons intégré deux chaînes d'injection volumétrique distinctes, synchronisables électroniquement. Cette solution offre une flexibilité totale pour les protocoles R&D, contrairement à une pompe unique avec diviseur de flux, moins précise avec des fluides si différents.
Intégrer les fonctions dans un équipement ergonomique et sécurisé

L'équipement devait être facile à utiliser et à nettoyer en laboratoire. Toutes les fonctions (pompage, commande, sécurité HP) sont intégrées dans un châssis mobile unique. Les accès sont optimisés pour le remplissage, même avec des produits pâteux, assurant une mise en œuvre rapide et sûre pour les opérateurs.

03 — Au-delà de ce projet

Votre procédé implique aussi des fluides fragiles ?

Pharmacie / Biotechnologies

Le dosage de suspensions de principes actifs ou de solutions de cellules vivantes exige un très faible cisaillement pour ne pas les dégrader. Le principe d'injection volumétrique et la précision du dosage resteraient, adaptés avec des matériaux de grade pharmaceutique et une conception sanitaire (NEP/SEP).

Agroalimentaire

Pour mélanger des produits texturés ou avec inclusions (crèmes, sauces) sans altérer leur structure, un pompage doux est essentiel. Le principe de préservation de la structure et la précision du dosage seraient conservés, en adaptant le design aux normes d'hygiène alimentaire et à des débits souvent plus élevés.

Cosmétique

La préparation d'émulsions ou de gels contenant des actifs fragiles nécessite un mélange homogène sans casser les structures. La maîtrise du cisaillement et la précision du dosage sont directement transposables, en adaptant les matériaux et finitions de surface pour éviter les contaminations croisées entre lots.

04 — Fiche technique

Les valeurs de ce projet. Chaque équipement étant conçu sur mesure, elles s’adaptent à votre cahier des charges.

Afficher les caractéristiques · 200 bar · Double pompe d'injection volumétrique à pistons · Acier inoxydable 316L

Caractéristiques techniques — Mélanger des fluides sensibles au cisaillement sous 200 bar : pilote d'injection et de mélange à faible cisaillement
Pression maximale de service	200 bar
Type de pompe	Double pompe d'injection volumétrique à pistons
Matériaux en contact avec les fluides	Acier inoxydable 316L

IRIAN Mecatronics conçoit et fabrique des équipements haute pression et haute température sur mesure pour les laboratoires de recherche, les centres techniques et les industriels.

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05 — FAQ

Questions fréquentes

Ce système d'injection à faible cisaillement peut-il gérer des gaz ou des fluides supercritiques ?

Oui, le principe de l'injection volumétrique est adapté aux fluides compressibles. La mise en œuvre demande cependant des adaptations spécifiques pour l'étanchéité, les algorithmes de régulation et la compatibilité des matériaux, surtout à haute pression. Pour le CO2 supercritique, par exemple, nous avons développé des cellules de démonstration dédiées.

Est-il possible d'adapter ce type de pompe pour des débits très faibles (microfluidique) ou pour de la production pilote ?

Oui, le principe est adaptable sur une large gamme d'échelles. Pour des applications de microfluidique sous pression, nous utilisons des actionneurs de plus haute résolution et des volumes plus faibles. Pour des pilotes industriels, les volumes des cylindres sont augmentés et le système peut être conçu pour un fonctionnement continu, avec des cycles de remplissage et d'injection alternés.

Comment un tel équipement est-il certifié pour des environnements ATEX ou pour respecter les normes pharmaceutiques (GMP) ?

La conception est entièrement revue pour répondre aux normes requises. Pour une zone ATEX, nous sélectionnons des composants certifiés et réalisons une analyse de risque spécifique, comme pour nos bancs d'essais sous gaz inflammables. Pour le grade pharmaceutique, la conception intègre des matériaux certifiés, des états de surface contrôlés et une nettoyabilité conforme aux bonnes pratiques de fabrication (BPF).

Le système peut-il fonctionner en mode de contrôle de pression plutôt qu'en contrôle de débit ?

Absolument. Nos systèmes de contrôle-commande permettent de réguler soit le débit, soit la pression. En mode contrôle de pression, un capteur en ligne sert de référence à la boucle d'asservissement, qui ajuste la vitesse des pistons pour maintenir une consigne de pression stable. C'est une fonction essentielle pour de nombreux pilotes de procédés.

Votre procédé est limité par la fragilité ou la complexité de vos fluides ?

Décrivez-nous votre contrainte de mélange ou de dosage sous pression. Notre bureau d'études analyse la faisabilité de votre projet et revient vers vous avec une proposition d'approche sur mesure.

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