FR2570617A1 - Mixer with a defined and reproducible time of contact between a liquid phase and at least one other liquid or solid phase - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un mélangeur à durée de contact définie et reproductible entre une phase liquide et au moins une autre phase liquide ou solide. The present invention relates to a mixer with a defined and reproducible contact time between a liquid phase and at least one other liquid or solid phase.
On connaît déj des mélangeurs qui permettent de mélanger entre elles au moins une phase liquide et au moins une autre phase liquide ou solide, pendant leur écoulement le long d'un conduit tubulaire. Un appareil mélangeur de ce type qui est décrit dans le brevet FR-1 182 188 est constitué par une tuyauterie d'une certaine longueur en forme de serpentin hélicoïdal fixe disposé horizontalement de telle manière qu'au moins deuxliquides différents qui s'écoulent dans la tuyauterie hélicoldale, circulent vers le haut et vers le bas à chacun des parcours d'une série de parcours circulaires correspondant aux spires du serpentin hélicoïdal et qu'ils soient ainsi mélangés~intimement. Un tel appareil connu présente toutefois un certain nombre d'inconvénients. Mixers are already known which make it possible to mix together at least one liquid phase and at least one other liquid or solid phase, during their flow along a tubular conduit. A mixing device of this type which is described in patent FR-1 182 188 consists of a pipe of a certain length in the form of a fixed helical coil arranged horizontally so that at least two different liquids which flow in the helical piping, circulate up and down at each of the paths of a series of circular paths corresponding to the turns of the helical coil and they are thus mixed ~ intimately. Such a known device however has a number of drawbacks.
En effet si l'on désire obtenir une durée de contact importante entre les phases è mélanger, il est nécessaire que le serpentin hélicoïdal tubulaire ait une grande longueur et/ou un grand diamètre, ce qui a pour conséquence que l'appareil présente un encombrement notable et qu'il se trouve être difficile è thermostater. Par ailleurs un tel appareil doit être impérativement utilisé en position horizontale, ce qui en limite les conditions d'emploi.Indeed, if it is desired to obtain a long contact time between the phases to be mixed, it is necessary for the tubular helical coil to have a long length and / or a large diameter, which has the consequence that the device has a space requirement noticeable and is found to be difficult to thermostate. Furthermore, such a device must be used in a horizontal position, which limits the conditions of use.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un mélangeur de conception particulièrement simple, de faible encombrement et pouvant être utilisé dans n importe quelle position. The present invention aims to overcome these drawbacks by providing a mixer of particularly simple design, compact and can be used in any position.
4 cet effet ce mélangeur à durée de contact définie et reproductible entre une phase liquide et au moins une autre phase liquide ou solide comprenant un tube traversé par les phases h langer et enroulez de maniera à former un serpentin, est caractérisé en ce que le serpentin tubulaire est lui-même enroulé sur un support hélicoïdal de diamètre supérieur au diamètre des spires du serpentin tubulaire. 4 this effect this mixer with a defined and reproducible contact time between a liquid phase and at least one other liquid or solid phase comprising a tube crossed by the changing phases and winding in such a way as to form a serpentine, is characterized in that the serpentine tubular is itself wound on a helical support of diameter greater than the diameter of the turns of the tubular coil.
Le mélangeur suivant l'invention permet ainsi d'obtenir une durée de contact entre phases relativement importante, en présentant toutefois un encombrement réduit ce qui permet de le thermostater facilement. La durée de contact entre phases,; entre l'entrée et la sortie du mélangeur, peut être fixée d'une manière précise en fonction du débit à travers le tube constituant le serpentin et du rapport entre le diamètre moyen des spires du serpentin et le diamètre interne du -tube constituant ce serpentin. The mixer according to the invention thus makes it possible to obtain a relatively long contact time between phases, however having a reduced bulk which allows it to be thermostated easily. The contact time between phases ,; between the inlet and the outlet of the mixer, can be fixed precisely according to the flow rate through the tube constituting the coil and the ratio between the mean diameter of the coils of the coil and the internal diameter of the tube constituting this coil .
Le mélangeur suivant l'invention peut être avantageusement utilisé pour la réalisation de mélanges très doux, du fait que les forces de cisaillement sont faibles. I1 peut être notamment employé dans tous les domaines où un mélange délicat doit être effectué par exemple pour un mélange de cultures lymphoblastoides productrices d'anticorps monoclo naux, les mélanges de molécules fragiles et activables comme les systèmes protéiques lors d'une circulation extracorporelle, ou encore les mélanges de macromolécules ou de certains facteurs de coagulation facteur VIII par exemple) lors de leur purification, ainsi que les mélanges de suspensions de particules solides et de liquides. The mixer according to the invention can advantageously be used for producing very soft mixes, because the shear forces are low. It can be used in particular in all areas where delicate mixing must be carried out, for example for a mixture of lymphoblastoid cultures producing monoclonal antibodies, mixtures of fragile and activatable molecules such as protein systems during extracorporeal circulation, or still mixtures of macromolecules or certain coagulation factors factor VIII for example) during their purification, as well as mixtures of suspensions of solid particles and liquids.
On décrira ci-après,à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention,en référence au dessin annexé sur lequel
La figure 1 est une vue en plan d'un mélangeur ,ui- vant l'invention.An embodiment of the present invention will be described below, by way of non-limiting example, with reference to the attached drawing in which
Figure 1 is a plan view of a mixer according to the invention.
La figure 2 est une vue de profil du mélangeur de la figure 1. Figure 2 is a side view of the mixer of Figure 1.
Le mélangeur suivant l'invention comprend un bâti 1 sur lequel est fixé un support hélicoldal 2 d'axe horizontal. Ce support 2 est fixé, à ses deux extrémités, au bati 1 et plus particulièrement à deux pattes supérieures la et lb de ce bâti. Sur ce support hélicoïdal 2 est enroulé un serpentin hélicoïdal tubulaire 3 h spires sensiblement jointives. Ce serpentin tubulaire 3 constitue en quelque sorte une bobine enroulée sur le support 2 lui-même hélicoldal. The mixer according to the invention comprises a frame 1 on which is fixed a helical support 2 of horizontal axis. This support 2 is fixed at its two ends to the frame 1 and more particularly to two upper legs 1a and 1b of this frame. On this helical support 2 is wound a helical tubular coil 3 h substantially contiguous turns. This tubular coil 3 constitutes in a way a coil wound on the support 2 which is itself helical.
A travers une partie extrême d'entrée 3a du tube constituant le serpentin 3 est introduit le fluide contenant les phases à mélanger et a l'extrémité opposée 3b du serpentin sort un mélange homogène. Through an end inlet portion 3a of the tube constituting the coil 3 is introduced the fluid containing the phases to be mixed and at the opposite end 3b of the coil leaves a homogeneous mixture.
Le temps de passa du fluide a travers le serpentin tubulaire 3, c'est-à-dire la durée de contact entre les phases, est constante et elle dépend d'une part du débit du fluide et d'autre part du rapport R entre le diamètre moyen a des spires du serpentin tubulaire 3 et le diamètre interne b du tube constituant ce serpentin. The time for the fluid to pass through the tubular coil 3, that is to say the contact time between the phases, is constant and it depends on the one hand on the flow rate of the fluid and on the other hand on the ratio R the mean diameter has turns of the tubular coil 3 and the internal diameter b of the tube constituting this coil.
Dans une forme d' exécution non limitative du mélan- rieur suivant l'invention, le tube constituant le serpentin 3 est en silicone mais tout autre matière biocompatible peut être également utilisée. Ce tube 3 a un diamètre externe de q mn un diamètre interne de 3 mm, le diamètre de la section droitedu support hélicoïdal 2 est de 30 mm et le diamètre moyen des spires de ce support hélicoïdal 2 est de 290 mm. In a non-limiting embodiment of the mixer according to the invention, the tube constituting the coil 3 is made of silicone, but any other biocompatible material can also be used. This tube 3 has an external diameter of q min an internal diameter of 3 mm, the diameter of the straight section of the helical support 2 is 30 mm and the average diameter of the turns of this helical support 2 is 290 mm.
L'ensemble du mélangeur a une longueur de 400 mm, et une hauteur et une largeur de 330 nm. The entire mixer has a length of 400 mm, and a height and width of 330 nm.
Chaque spire du serpentin tubulaire 3 constitue une cellule de base dans laquelle un écoulement secondaire à l'écoulement rie Poiseuil existe. 11 est connu que plus la courbure de cette spire est forte, c'est-à-dire plus son diamètre est petit, plus cet écoulement secondaire est important. Dans le cas considéré les résistances à r l'écoule- ment introduites par une série de coudes ont été multipliées par un facteur 1,6 par rapport à un écoulement similaire dans un tube rectiligne, et les vitesses secondaires sont de l'ordre de 4 à 5 fois la vitesse moyenne. Ceci perturbe la laminarité de l'écoulement du fait que les turbulences obtenues homogénéisent parfaitement les deux phases à mélanger présentes dans le fluide.Etant donné que le mélanqe est obtenu grâce à ces écoulements secondaires, c'est le diamè- tre des spires du serpentin tubulaire 3 qui joue le rôle le plus important dans la qualité du mélange. Each turn of the tubular coil 3 constitutes a basic cell in which a secondary flow to the Poiseuil flow exists. It is known that the greater the curvature of this turn, that is to say the smaller its diameter, the greater this secondary flow. In the case considered the resistances to the flow introduced by a series of bends have been multiplied by a factor 1.6 compared to a similar flow in a straight tube, and the secondary speeds are of the order of 4 at 5 times the average speed. This disturbs the laminarity of the flow because the turbulence obtained perfectly homogenize the two phases to be mixed present in the fluid. Since the melanqe is obtained thanks to these secondary flows, it is the diameter of the turns of the coil tubular 3 which plays the most important role in the quality of the mixture.
Du fait de la surface ile contact importante entre le serpentin tubulaire 3 et le milieu extérieur il est possible de faire varier très aisément la température du fluide circulant à travers les serpentins 3. Ce paramètre n'agit pas directement sur la qualité d mélange obtenu a la sortie mais il permet de faire varier la viscosité de certains liquides et il joue donc un râle important dans les phXno- mènes biologiques. Il est possible de faire varier la température au cours de la réalisation du mélange. Due to the large contact surface area between the tubular coil 3 and the external medium, it is possible to vary the temperature of the fluid flowing through the coils 3 very easily. This parameter does not directly affect the quality of mixture obtained a the outlet but it allows the viscosity of certain liquids to be varied and therefore plays a significant role in biological phenomena. It is possible to vary the temperature during the production of the mixture.
Comme il a été dit précédemment, le débit est choisi relativement faible de manière a obtenir un écoulement laminaire. Toutefois il est possible d'appliquer des acciléra- tions au débit (débit pulsé par exemple) pour faire varier la qualité d mélange svec un débit moyen et une durée donnés. As mentioned above, the flow rate is chosen to be relatively low so as to obtain a laminar flow. However, it is possible to apply accelerations to the flow rate (pulsed flow rate for example) to vary the quality of the mixture with a given average flow rate and duration.
@@ donnera ci-après des exemples non limitatifs d'application du mélangeur suivant l'invention. @@ will give below nonlimiting examples of application of the mixer according to the invention.
Exemple 1: Analyse de deux phases liquides non miscibles: @élange d'eau et d'acide octanoïque contenant un colorant, l'amidoschwartz. Example 1: Analysis of two immiscible liquid phases: @ mixture of water and octanoic acid containing a dye, amidoschwartz.
non introduit à l'entrée 3a du serpentin tubulaire 3, un mélange comprenant un débit d'eau de 25 ml/mn et un débit d'acide et de colorant de 5 ml/mn. A la sortie du mélangeur on procède 3 une décantation, une séparation et une lecture des phases au moyen d'un colorimètre (640 nm). not introduced at the inlet 3a of the tubular coil 3, a mixture comprising a water flow rate of 25 ml / min and an acid and dye flow rate of 5 ml / min. At the outlet of the mixer, decantation, separation and reading of the phases is carried out using a colorimeter (640 nm).
On a tracé les courbes donnant la variation de l'ab su rance en fonction d rapport R entre le diamètre des spires du serpentin 3 et le diamètre interne du tube constituant ce serpentin, et ce pour les deux phases considérées. The curves giving the variation in the ab rance as a function of the ratio R between the diameter of the turns of the coil 3 and the internal diameter of the tube constituting this coil were drawn for the two phases considered.
non a constaté qu'il existe une zone du rapport R (de 6,5 à q où l'on trouve beaucoup d'amidoschwartz dans la phase aqueuse, ce qui montre outil x ste un phénomène assez important pour favoriser le changement de phase du colorant.not found that there is an area of the ratio R (from 6.5 to q where we find a lot of amidoschwartz in the aqueous phase, which shows tool x ste a phenomenon important enough to favor the phase change of the dye.
Ifn zone optimale pour le rapport R se dégage donc entre les vileurs 6, 5 et 8. Par ailleurs la sonne des asorbances est constante pour chaque rapport R et il y a donc conservation de 1 espèce chimique amidoschwartz. Ifn optimal zone for the report R thus emerges between the vileurs 6, 5 and 8. In addition the sound of the asorbances is constant for each report R and there is thus conservation of 1 chemical species amidoschwartz.
9n recommence la même expérience en incluant l'amidoschwartz dans l'autre phase, c'est-à-dire l'eau au départ. 9n repeats the same experiment by including the amidoschwartz in the other phase, that is to say the water at the start.
Les courbes de densité optique obtenues montrent les mêmes résultats.The optical density curves obtained show the same results.
Exemple 2: Analyse d'un mélange d'une suspension de gel d' alumine et de plasma sanguin humain. Example 2 Analysis of a mixture of a suspension of alumina gel and human blood plasma.
Le gel d'alumine a la propriété d'adsorber certaines protéines à sa surface. On a choisi dans cet exemple les Ig (gamma globulines) et on a utilisé cette propriété pour analyser l'effet de la structure géométrique du mélangeur suivant l'invention. On introduit, à l'entrée du mélangeur, un débit de 25 ml/nm de plasma et un débit de 5 ml/mn de gel d'alumine. On soumet le mélange obtenu a la sortie du mélangeur à une filtration et les filtrats sont analysés selon la méthode d'immunodiffusion radiale de tiancini: dans une gélose contenant des anti IgG des puits sont creusés à l'emporte pièce et reçoivent le liquide analyser. Au bout de 48 heures des arcs d précipitation IgA/anti IgG sont formés. Alumina gel has the property of adsorbing certain proteins on its surface. In this example, the Ig (gamma globulin) was chosen and this property was used to analyze the effect of the geometric structure of the mixer according to the invention. A flow rate of 25 ml / nm of plasma and a flow rate of 5 ml / min of alumina gel are introduced at the inlet of the mixer. The mixture obtained at the outlet of the mixer is subjected to filtration and the filtrates are analyzed according to the tiancini radial immunodiffusion method: in an agar containing anti IgG wells are dug with a punch and receive the liquid to be analyzed. After 48 hours, IgA / anti IgG precipitation arcs are formed.
Ler distance par rapport au puits est proportionnelle à la concentration en IgG. Grâce à des étalons on peut déterminer la concentration des filtrats. On trace la courbe de concentration en IgC en fonction du rapport R et on constate que pour une zone de R allant de 3,5 à 14 la ocncentration en
IL des filtrats est faible, ce qui veut dire que le sel d'alumine a adsorbé beaucoup d'IgG, donc que le mélange était meilleur. Cette expérience permet de montrer que l'on peut également réaliser, au moyen du mélangeur suivant lin- vention, un excellent mélange d'une suspension et d'un liquide.The distance from the well is proportional to the IgG concentration. Using standards, the concentration of the filtrates can be determined. The IgC concentration curve is plotted as a function of the R ratio and it is found that for an area of R ranging from 3.5 to 14 the ocncentration in
The filtrate IL is weak, which means that the alumina salt adsorbed a lot of IgG, so that the mixture was better. This experiment makes it possible to show that it is also possible, by means of the mixer according to the invention, to produce an excellent mixture of a suspension and a liquid.
De la même manière on remplace le gel d'alumine par des hématies ou par leurs stromas (membrane déberrassée du cytosol) qui sont mélangées avec du sérum contenant des anticorps de groupes sanguins. L'adsorption des anticorps puriques est mesurée par le dosage d'activité sur le sérum a la sortie du nodule. Ce dosage peut être effectué à l'aide, par exemple, d'un appareil automatique du commerce. On mon t r e ainsi la fixation d'une molécule à la surface d'une particule. In the same way, the alumina gel is replaced by red blood cells or by their stromas (free membrane of the cytosol) which are mixed with serum containing antibodies from blood groups. The adsorption of the purine antibodies is measured by the assay of activity on the serum at the exit of the nodule. This assay can be carried out using, for example, an automatic commercial device. We show the binding of a molecule to the surface of a particle.
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| FR8414772A FR2570617B1 (en) | 1984-09-26 | 1984-09-26 | MIXER WITH A DEFINED AND REPRODUCIBLE CONTACT DURATION BETWEEN A LIQUID PHASE AND AT LEAST ONE OTHER LIQUID OR SOLID PHASE |
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| FR (1) | FR2570617B1 (en) |
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|---|---|
| FR2570617B1 (en) | 1986-12-26 |
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