專(zhuān)利名稱(chēng)：一種三頻順序/并發(fā)非接觸立式循環(huán)超聲處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲處理設(shè)備，屬于食品、醫(yī)藥、化工領(lǐng)域，特別是涉及一種三頻順序/并發(fā)非接觸立式帶攪拌循環(huán)超聲處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
在食品、制藥以及精細(xì)化工領(lǐng)域，傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)、生物反應(yīng)、生物資源有效成分發(fā)提取技術(shù)中，有機(jī)溶劑的普遍使用，因?yàn)槿軇┑臍埩糁破反嬖谑秤冒踩珕?wèn)題；傳統(tǒng)經(jīng)典的反應(yīng)或者提取技術(shù)，由于長(zhǎng)期的方法及參數(shù)優(yōu)化，其反應(yīng)或提取效率提高的幅度非常有限；傳統(tǒng)的熱加工，因?yàn)楦邷貢?huì)引起熱敏性物質(zhì)的變性，影響產(chǎn)品的品質(zhì)。因此，物理學(xué)方法在上述領(lǐng)域的應(yīng)用，成為近年來(lái)科學(xué)研究的熱點(diǎn)，其中超聲波技術(shù)就是其中之一。大量的試驗(yàn)研究表明，超聲波確實(shí)可以顯著強(qiáng)化生物、化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的進(jìn)行，顯著提高生物資源有效成 分發(fā)提取得率。張曉燕等在論文“不同超聲作用方式對(duì)葛根有效部位提取率的影響”(應(yīng)用聲學(xué)，2006年第03期)中報(bào)道多頻超聲耦合可以獲得較高的能量效率和空化產(chǎn)量，但所有超聲波發(fā)生器均同時(shí)啟動(dòng)，即為并發(fā)式多頻超聲波。專(zhuān)利號(hào)為ZL 200610124003. I的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種三頻超聲提取裝置及其使用方法，與單頻超聲提取相比，萃取的均勻性好，萃取率提高，對(duì)溫度的要求更低，萃取時(shí)間縮短，所需溶劑進(jìn)一步降低；專(zhuān)利號(hào)為ZL 201010259261. 7的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種雙頻超聲波化學(xué)反應(yīng)器，該反應(yīng)器用于高濃度有機(jī)廢水的降解處理，取得了較好的效果。上述兩個(gè)專(zhuān)利所及多頻超聲波發(fā)生器均同時(shí)啟動(dòng)，即為并發(fā)式多頻超聲波。目前，可以滿足工業(yè)化需求的超聲波設(shè)備為數(shù)甚少，真正可以支撐工業(yè)化設(shè)備研制的超聲波工作模式的創(chuàng)新非常薄弱。大量的試驗(yàn)研究證明，對(duì)于一個(gè)組成復(fù)雜、目標(biāo)多元化的處理系統(tǒng)，多頻超聲波的效果往往優(yōu)于單頻。多頻超聲的發(fā)出方式有順序超聲和并發(fā)超聲，其各有優(yōu)點(diǎn)，取決于具體處理系統(tǒng)的物性參數(shù)構(gòu)成和處理目標(biāo)設(shè)定。超聲換能器分為與處理液體直接接觸的聚能式和與處理液體不接觸的發(fā)散式，聚能式超聲局部能量集中，但均勻性差、探頭與液體直接接觸，空化氣蝕引起其損壞速度快；發(fā)散式超聲能量分布均勻，換能器與液體不接觸，壽命顯著延長(zhǎng)，但不宜于需要局部高能量輻射的情況。本發(fā)明人2011年申請(qǐng)的發(fā)明專(zhuān)利“順序工作多頻非接觸式超聲輔助提取和超聲輔助反應(yīng)設(shè)備”(申請(qǐng)?zhí)?01110115454. X)發(fā)明了一個(gè)臥式無(wú)攪拌超聲處理設(shè)備，但是對(duì)于濃度較高的處理系統(tǒng)，這種設(shè)備會(huì)存在底部沉淀的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于豐富現(xiàn)有多頻超聲處理設(shè)備的選擇，滿足生物資源復(fù)雜物系中有效成分的提取過(guò)程的強(qiáng)化、復(fù)雜化學(xué)或者生物反應(yīng)過(guò)程的強(qiáng)化，適宜于系統(tǒng)中有較多難溶物質(zhì)存在的情況。本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的[0009]所述設(shè)備由立式放置的罐體1，三組不同頻率彼此120°分布貼于罐體外壁的換能器13，向超聲波換能器提供高頻交流電信號(hào)的超聲波發(fā)生器6，向超聲波發(fā)生器發(fā)出工作與否及工作時(shí)間指令的程序控制器5，安裝于罐體頂部的立式攪拌器2、液位顯示控制器4、輔料進(jìn)口 3和溫度探頭15，罐體底部的進(jìn)料管8和進(jìn)料閥門(mén)9、出料管12和出料閥門(mén)11，連接進(jìn)出料管的料液循環(huán)泵7、循環(huán)閥門(mén)10和循環(huán)管16，安裝于循環(huán)管16上的處理液pH值測(cè)定探頭14組成。該設(shè)備有三頻順序或并發(fā)兩種工作模式，即通過(guò)程序控制器向超聲波發(fā)生器發(fā)出工作與否及工作時(shí)間的指令，實(shí)現(xiàn)三個(gè)超聲換能器按照其頻率的不同以一定的順序依次工作(為順序模式)，或者同時(shí)工作(為并發(fā)模式)，或者兩個(gè)并發(fā)一個(gè)順序工作(為并順混合模式)。與現(xiàn)有的技術(shù)比較，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)(I)順序、并發(fā)和并順混合三種多頻超聲波工作模式可供選擇，使得設(shè)備針對(duì)不同 需求的選擇性更好，適宜于作為實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，進(jìn)行不同工作模式的開(kāi)發(fā)研究；(2)立式放置、循環(huán)帶攪拌，有利于不溶性物質(zhì)多的物系的超聲處理；(3)處理液不與換能器接觸，適宜于一些具有腐蝕性的提取或者反應(yīng)體系，有利于保護(hù)換能器不被腐蝕；(4)設(shè)置液位顯示控制裝置，可以防止液位低于超聲換能器裝貼高度，導(dǎo)致超聲波空載的狀況發(fā)生。
附圖為立式三頻順序/并發(fā)非接觸式超聲處理設(shè)備示意圖。I為罐體、2為立式攪拌器、3為輔料進(jìn)口、4為液位顯示控制器、5為電器控制器、6為超聲波發(fā)生器、7為循環(huán)泵、8為進(jìn)料管、9為進(jìn)料閥門(mén)、10為循環(huán)閥門(mén)、11為出料閥門(mén)、12為出料管、13為超聲波換能器、14為pH值探頭、15為溫度探頭、16為循環(huán)管。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I (提取)該實(shí)施例為一種生物資源中有效成分的立式三頻順序非接觸式超聲輔助提取設(shè)備。先打開(kāi)進(jìn)料閥門(mén)9，關(guān)閉循環(huán)閥門(mén)10和出料閥門(mén)11，料液由進(jìn)料管8借泵7從罐體I的頂部送入，等待罐體液位達(dá)到設(shè)定的高度時(shí)，受液位顯示控制器4控制，切斷泵7的電源。隨后，關(guān)閉進(jìn)料閥門(mén)9，打開(kāi)循環(huán)閥門(mén)10，設(shè)定超聲波換能器13的功率、攪拌器2轉(zhuǎn)速，開(kāi)啟超聲發(fā)生器6、攪拌器2和泵7，從輔料進(jìn)口 3加入酸或者堿，調(diào)整pH到設(shè)定的值。在電氣控制器5的控制下，頻率16 kHz、頻率20kHz與頻率28 kHz的超聲發(fā)生器依次順序工作。通過(guò)溫度探頭15測(cè)定提取液的溫度，通過(guò)pH探頭14測(cè)定提取液的pH值。在較高的超聲功率提取一段時(shí)間之后，依次關(guān)閉超聲發(fā)生器6、循環(huán)閥門(mén)10和泵7，打開(kāi)出料閥門(mén)11，由出料管12排出提取液。提取液再進(jìn)入后續(xù)的離心、濃縮、干燥等環(huán)節(jié)。實(shí)施例2 (蛋白酶解)該實(shí)施例為一種用于制備多肽的立式三頻并順混合非接觸式超聲輔助酶解設(shè)備。先打開(kāi)進(jìn)料閥門(mén)9，關(guān)閉循環(huán)閥門(mén)10和出料閥門(mén)11，蛋白溶液由進(jìn)料管8借泵7從罐體I的頂部送入，等待罐體液位達(dá)到設(shè)定的高度時(shí)，受液位顯示控制器4控制，切斷泵7的電源。從輔料進(jìn)口 3加入蛋白酶。隨后，關(guān)閉進(jìn)料閥門(mén)9，打開(kāi)循環(huán)閥門(mén)10，設(shè)定超聲波換能器的功率、攪拌器轉(zhuǎn)速，開(kāi)啟超聲發(fā)生器6、攪拌器2和泵7，再?gòu)妮o料進(jìn)口 3加入酸或者堿，調(diào)整pH到設(shè)定的值。在電氣控制器5的控制下，頻率16 kHz和頻率20 kHz的超聲發(fā)生器同時(shí)工作，二者與頻率28 kHz的超聲發(fā)生器順序工作。在較低的超聲功率下進(jìn)行酶解反應(yīng)，通過(guò)PH探頭檢測(cè)酶解液的pH值，通過(guò)連續(xù)補(bǔ)充酸或者堿，保持恒定的pH值。反應(yīng)一段時(shí)間之后，依次關(guān)閉超聲發(fā)生器6、循環(huán)閥門(mén)10和泵7，打開(kāi)出料閥門(mén)11，由出料管12排出酶解液。酶解液再進(jìn)入后續(xù)的滅酶、離心、濃縮等環(huán)節(jié)。實(shí)施例3 (蛋白預(yù)處理)該實(shí)施例以提高蛋白后續(xù)酶解制備多肽的反應(yīng)效率為目的，設(shè)計(jì)一種立式三頻并發(fā)非接觸式蛋白超聲預(yù)處理設(shè)備。先打開(kāi)進(jìn)料閥門(mén)9，關(guān)閉循環(huán)閥門(mén)10和出料閥門(mén)11，蛋白溶液由進(jìn)料管8借泵7從罐體I的頂部送入，等待罐體液位達(dá)到設(shè)定的高度時(shí),受液位顯示控制器4控制，切斷泵7的電源。隨后，關(guān)閉進(jìn)料閥門(mén)9，打開(kāi)循環(huán)閥門(mén)10，設(shè)定超聲波換能器的功率、攪拌器轉(zhuǎn)速，開(kāi)啟超聲發(fā)生器6、攪拌器2和泵7。在電氣控制器5的控制下，頻率16 kHz、頻率20 kHz與頻率28 kHz的超聲發(fā)生器同時(shí)工作。在較高的超聲功率下預(yù) 處理一段時(shí)間之后，依次關(guān)閉超聲發(fā)生器6、循環(huán)閥門(mén)10和泵7，打開(kāi)出料閥門(mén)11，由出料管12排出處理液。處理液再進(jìn)入后續(xù)的酶解反應(yīng)等環(huán)節(jié)。
權(quán)利要求1.一種三頻順序/并發(fā)非接觸立式循環(huán)超聲處理設(shè)備，其特征在于包括立式放置的罐體(1)，三組不同頻率彼此120°分布貼于罐體外壁的換能器(13)，與換能器連接的超聲波發(fā)生器(6)，向超聲波發(fā)生器發(fā)出工作與否及工作時(shí)間指令的程序控制器(5)，安裝于罐體頂部的立式攪拌器(2)、液位顯示控制器(4)、輔料進(jìn)口(3)和溫度探頭(15)，罐體底部的進(jìn)料管(8)和進(jìn)料閥門(mén)(9)、出料管(12)和出料閥門(mén)(11)，連接進(jìn)出料管的料液循環(huán)泵(7)、循環(huán)閥門(mén)(10)和循環(huán)管(16)，安裝于循環(huán)管(16)上的處理液pH值測(cè)定探頭(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種三頻順序/并發(fā)非接觸立式循環(huán)超聲處理設(shè)備,其特征在于三組不同頻率的超聲波有順序、并發(fā)和并順混合三種工作模式設(shè)置。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型一種三頻順序/并發(fā)非接觸立式循環(huán)超聲處理設(shè)備，涉及一種分離提取和化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)化裝置。包括立式放置的罐體，三組不同頻率彼此120o分布貼于罐體外壁的換能器，向超聲波換能器提供高頻交流電信號(hào)的超聲波發(fā)生器，安裝于罐體頂部的立式攪拌器、液位顯示控制器、輔料進(jìn)口和溫度探頭，安裝于罐體底部的進(jìn)料管和進(jìn)料閥門(mén)、出料管和出料閥門(mén)，連接進(jìn)出料管的料液循環(huán)泵、循環(huán)閥門(mén)和循環(huán)管，安裝于循環(huán)管上的處理液pH值測(cè)定探頭，以及電器控制器。其中所述的三組不同頻率的換能器可以以順序、并發(fā)和并順混合三種模式工作。本實(shí)用新型的特點(diǎn)是可以同時(shí)強(qiáng)化生物資源中多個(gè)目標(biāo)組分的提取和復(fù)雜反應(yīng)過(guò)程，適宜于具有腐蝕性的提取或者反應(yīng)體系。
文檔編號(hào)B01D11/00GK202725158SQ201220388669
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者馬海樂(lè) 申請(qǐng)人:馬海樂(lè)