一種利用變頻超聲清潔物件的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及利用超聲波除污殺菌領域，特別涉及一種利用變頻超聲清潔物件的方法。
【背景技術】
[0002]上個世紀20年代，美國的Richard和Loomis首先研究發現超聲波可以加速化學反應，但長期以來未引起化學家們的重視。直到80年代中期大功率超聲設備的普及和發展，超聲波在化學工業中的應用迅速發展，并產生了新的交叉科學，聲化學。1986年，第一次有關超聲化學的國際研討會召開，超聲的應用研究引起了廣泛的興趣。此后，超聲輻射在有機合成中的應用發展也非常迅速。與傳統的有機合成方法相比較，超聲合成方法操作簡單、反應條件溫和、反應時間縮短、反應產率提高，甚至能引起某些在傳統條件下不能進行的反應。
[0003]超聲波對化學反應的促進作用不是來自于聲波與反應物分子的直接相互作用，因為在液體中常用的聲波波長遠遠大于分子尺度。超聲波之所以產生化學效應，一個普遍接受的觀點是空化現象，即存在于液體中的微小氣泡在超聲場的作用下被激活，表現為泡核的形成、振蕩、生長、收縮乃至崩潰等一系列動力學過程，及其引發的物理和化學效應。氣泡在幾微秒之內突然崩潰，氣泡破裂類似于一個的爆炸過程，產生極短暫的高能環境，由此產生局部的高溫、高壓。同時這種局部高溫、高壓存在的時間非常短，僅有幾微秒，所以溫度的變化率非常大，這就為在一般條件下難以實現或不可能實現的化學反應提供了一種非常特殊的環境。高溫條件有利于反應物種的裂解和自由基的形成，提高了化學反應速率。高壓有利于氣相中的反應；另一方面，當氣泡破裂產生高壓的同時，還伴隨強烈的沖擊波，其速度可以達100m/S的微射流，對于有固體參加的非均相體系起到了很好的沖擊作用，導致分子間強烈的相互碰撞和聚集，對固體表面形態、表面組成產生極為重要的作用。因此空化作用可以看作聚集聲能的一種形式，能夠在微觀尺度內模擬反應器內的高溫高壓，促進反應的進行。
[0004]很多有機反應是在均相溶液中進行的，在此類反應中，超聲空化過程中形成的氣泡里不僅含有液體本身產生的蒸氣，而且含有溶解于液體的氣體。空化氣泡崩潰時，產生的能量可導致鍵的斷裂，促進自由基的產生，改變溶劑結構從而影響反應速度。在固、液多相反應中，超聲在液相中的作用與在均相中一樣，但在相界面處的作用與界面性質有關。由于固體的不規則性，使得固體附近產生的空穴為非球形，當它們崩潰時，周圍的流體迅速來填充空穴，從而形成沖向固體表面的微射流，其以幾百米每秒的速度流向固體表面，這種微射流能起到活化催化劑表面的作用。一方面，微射流起到清洗作用，剝蝕金屬粒子的氧化層而大大改善催化劑活性；另一方面，微射流能使浸漬的催化劑組分進入載體孔中，當能量足夠時，甚至能使固體粒子發生碎裂，對這種體系，超聲主要是增大了反應的表面積及固體表面的傳質。
[0005]超聲對萃取的強化作用最主要的原因是空化效應，即存在于液體中的微小氣泡，在超聲場的作用下被激活，表現為泡核的形成、振蕩、生長、收縮乃至崩潰等一系列動力學過程，及其引發的物理和化學效應.氣泡在幾微秒之內突然崩潰，可形成高達5000K以上的局部熱點，壓力可達數十乃至上百個兆帕，隨著高壓的釋放，在液體中形成強大的沖擊波(均相)或高速射流(非均相)，其速度可以達lOOm/s。伴隨超聲空化產生的微射流、沖擊波等機械效應加劇了體系的湍動程度，加快相相間的傳質速度。同時，沖擊流對動植物細胞組織產生一種物理剪切力，使之變形、破裂、并釋放出內含物，從而促進細胞內有效成分的溶出。另外，超聲波的熱作用和機械作用也能促進超聲波強化萃取。超聲波在媒質質點傳播過程中其能量不斷被媒質質點吸收變成熱能，導致媒質質點溫度升高，加速有效成分的溶解。超聲波的機械作用主要是超聲波在介質中傳播時，在其傳播的波陣面上將引起介質質點的交替壓縮和伸長，使介質質點運動，從而獲得巨大的加速度和動能。巨大的加速度能促進溶劑進人提取物細胞，加強傳質過程，使有效成分迅速逸出。
[0006]超聲場強化提取油脂可使浸取效率顯著提高，還可以改善油脂品質，節約原料，增加油的提取量.植物油脂的提取目前使用最多的是溶劑浸出法.將超聲技術作為一種輔助手段應用到溶劑浸出法中，會使含油細胞更容易破裂，油脂分子更容易釋放出來，提高了提取效率，而且還可使植物油中的生理活性成分得以保持，提高了油脂的營養價值。超聲強化提取對核桃仁油中脂肪酸的組成有一定影響，超聲強化條件下總不飽和脂肪酸的相對含量有所提高.超聲波也可用于動物油的加工。動物油脂的提取通常使用熬煉法。熬煉法出油率低，而且熬煉時間過長，會使部分脂肪分解導致油脂酸敗，熬煉溫度過高容易使組織焦化，影響產品的感官性狀。使用超聲波法提取不但可以縮短提取時間，提高出油率，而且還能使內部的維生素免遭破壞。使用不同頻率的超聲波提取鱈魚肝油時發現，在2?5min內可使油脂全部游離出來，出油率接近原料的含油率，而且油脂清澈無殘渣。
[0007]超聲波的空化現象可加速細胞內有效成分的溶出，超聲波的次級效應，如機械振動、乳化、擴散等也能加速細胞內有效成分的擴散釋放并使其充分與溶劑混合，便于提取.微波作為一種電磁波，具有電磁波的反射、透射以及伴隨電磁波進行能量傳輸等特性，在一般的條件下，微波可方便地穿透某些材料，也可以被一些介質材料吸收而產生熱。超聲波一微波協同萃取新技術將超聲與微波兩種作用方式相結合，充分利用超聲波振動的空化作用以及微波的高能作用，克服了常規超聲波和微波萃取之不足，實現了低溫常壓條件環境下，對固體樣品進行快速、高效、可靠的預處理。與傳統萃取方法相比，該裝置除了速度快、能耗小、溶劑用量小、回收率高