La taille des billes est influencée par les paramètres suivants :

• Taille de buse – influence majeure
• Débit de liquide – influence modérée
• Fréquence vibratoire – influence modérée
• Propriétés physico-chimiques du mélange encapsulé – influence mineure

Le paramètre le plus important en matière de production de billes est la taille de la buse. En général, le diamètre final de billes correspond environ au double de l’orifice de la buse.

La taille de capsule est influencée par les paramètres suivants :

• Taille de buse à enveloppe (externe) – influence majeure
• Taille de buse à noyau (interne) – influence modérée
• Débit de liquide pour l’enveloppe – influence modérée
• Débit de liquide pour le noyau – influence mineure
• Fréquence vibratoire – influence modérée
• Propriétés physico-chimiques du mélange encapsulé – influence mineure

Le paramètre le plus important en matière de production de capsules est la taille de la buse à enveloppe. En général, le diamètre final de capsule correspond environ au double de l’orifice de la buse à enveloppe.

• Taille de buse à enveloppe (externe) – influence mineure
• Taille de buse à noyau (interne) – influence majeure
• Débit de liquide pour l’enveloppe – influence mineure
• Débit de liquide pour le noyau – influence majeure
• Fréquence vibratoire – influence modérée
• Propriétés physico-chimiques du mélange encapsulé – influence mineure

Le paramètre le plus important en matière de taille de noyau au sein des capsules est la taille de la buse à noyau et le débit du matériau noyau. En général, le diamètre final du noyau au sein des capsules est environ de 1 à 2,5 fois la taille de l’orifice de la buse à noyau, et l’augmentation des débits entraîne des diamètres plus gros.

L’évolutivité peut être simplement réalisée en multipliant le nombre de buses sur la machine, et cela devient un système multibuse. Les paramètres utilisés pour le système mono-buse sont également appliqués au système multibuse. Cela ne requiert par conséquent aucun développement d’évolutivité spécifique. Cependant, le processus doit être opérationnel et être stable avec le système mono-buse avant de passer au système multibuse : BUCHI propose un tel système multibuse qui permet à l’opérateur d’utiliser entre 1 et 6 buses simultanément.

La fréquence et les plages d’amplitude optimales pour les différentes tailles de buse sont indiquées dans le tableau ci-après :

• Diamètre de buse : 1,0 mm         Plage de fréquence : de 40 à 200 Hz       Plage d’amplitude : de 6 à 9
• Diamètre de buse : 750 microns  Plage de fréquence : de 40 à 300 Hz       Plage d’amplitude : de 5 à 9
• Diamètre de buse : 500 microns  Plage de fréquence : de 100 à 400 Hz     Plage d’amplitude : de 2 à 5
• Diamètre de buse : 400 microns  Plage de fréquence : de 200 à 500 Hz     Plage d’amplitude : de 1 à 4
• Diamètre de buse : 300 microns  Plage de fréquence : de 400 à 800 Hz     Plage d’amplitude : de 1 à 3
• Diamètre de buse : 200 microns  Plage de fréquence : de 600 à 1200 Hz    Plage d’amplitude : de 1 à 3
• Diamètre de buse : 150 microns  Plage de fréquence : de 800 à 1800 Hz    Plage d’amplitude : de 1 à 4
• Diamètre de buse : 80 microns    Plage de fréquence : de 1300 à 3000 Hz  Plage d’amplitude : de 4 à 4

La viscosité du mélange encapsulé a les effets suivants :

• Plus la viscosité est élevée, plus minime est la vitesse du jet
• Plus la viscosité est élevée, plus élevé est le débit de fonctionnement
• Plus la viscosité est élevée, plus faible est la fréquence optimale
• Plus la viscosité est élevée, plus grandes sont les billes/capsules

Une gamme de polymères synthétiques sont commercialisés par BUCHI ou autres fournisseurs de produits chimiques. Voici quelques'uns des plus répandus :

• Polymères naturels : Na-Alginate, Gélatine, lamda-Carragennan, Agar, Agrose, Chitosan, Cellulose, Lactosérum, Collagène, Pectine
• Polymères synthétiques : Polyacrylamide, Polyvinyl Alcool (PVA), polyacide lactic-co-glycolic (PLGA), sulphate de Cellulose, polyDADMAC, poly-l-lysine, Polyethylene Glycol (PEG)
• En complément certaines gammes de cires peuvent être également utilisées pour fabriquer des capsules

L’alginate est un polymère naturel dérivé de la paroi cellulaire de diverses plantes aquatiques. Compte tenu de son origine naturelle, le type d’alginate fourni par les différents fournisseurs peut fortement varier et les variations de sa composition peuvent avoir des effets négatifs sur la qualité de l’alginate. Il peut en résulter la production de particules de moindre qualité ou, dans certains cas, l’absence de production de billes/capsules, tandis que cela affecte également la reproductibilité des expériences.

BUCHI fournit désormais des alginates de grande qualité avec une composition constante.

Chaque lot d’alginate est prétesté par des scientifiques chez BUCHI, afin de s’assurer que les clients peuvent produire de manière constante des billes/capsules de qualité élevée d’une manière reproductible.

Dans un tel cas, soit la buse soit l’unité de production de billes est colmatée par le polymère sec.

Nettoyage de la buse : Voir la section traitant du nettoyage.

• Nettoyage de l’unité de production de billes : Si de l’alginate est utilisé, trempez l’unité dans 0,1 M de NaOH pendant 1 heure puis pompez le NaOH à travers l’unité à l’aide d’une pompe seringue, ou placez l’unité dans un bain de sonification pendant 1 à 5 minutes pour dissoudre l’alginate. Dans le cas de gélatine, soit trempez l’unité dans de l’eau chaude (> 60 °C) et rincez, soit dans un bain de sonification comme décrit ci-avant.
• Pour la plupart des matériaux, la sonification peut aider à décolmater l’unité, qui doit ensuite être rincée avec un liquide capable de dissoudre le matériau piégé; p. ex. pour le PGLA, cela peut être du dichlorométhane.
• Le blocage du préfiltre dans l’unité de production peut également éviter de pomper le matériau polymère à travers l’unité de production de billes qui doit être remplacée. Voir les vidéos YouTube pour plus de détails.