專利名稱：逆流通過式超聲處理設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種分離提取和加速反應裝置，屬于食品、醫藥、化工領域，特別是涉及一種逆流通過式超聲處理設備。
背景技術：
隨著科學技術的發展和工業化進程的加快，超聲波作為一種物理方法，被越來越多的應用于各種生物資源的有效成分的提取、生物大分子的降解與結構修飾、各種用于能源及化工領域化學反應和生物反應的強化等等。超聲波主要是通過空化作用，產生局部和瞬間的高溫高壓，對被處理液施以強大的作用力，加速細胞的破裂，有利于胞內組分的溶出；強化化學鍵的斷裂，有利于生物大分子結構的改變。在有效成分提取方面，超聲波可以 顯著減少溶劑用量、縮短提取時間、降低提取溫度、提高提取得率；在化學和生物反應方面，超聲波也可以顯著縮短反應時間、降低反應溫度、提高反應得率。現有的文獻報道中，超聲波處理方式絕大多數采取的是非通過式，即在一個批式反應或者提取器的處理液中插入聚能式超聲探頭，或者在批式反應或者提取器的底部或者側面安裝發散式超聲換能器。前者一個嚴重的問題在于超聲場不均勻，由于超聲波的穿透力不是很強，難以保證大的容器中的所有處理液均受到超聲場高強度作用；后者盡管均勻性有所改善，但這種超聲波的傳遞方式使得反應液或者提取溶劑中超聲振幅降低較多，如果要通過夾層保溫也比較困難。公開號為1440739、2530639、2551313、2546069、2582599等專利均為上述兩種情況，。為了克服上述超聲波處理方式的不足，專利ZL200510021970. O進行了改進，提出利用管式循環的方式，提高超聲波的利用效率，但是本發明的不足之處在于處理液從管式反應器上部進入，下部流出，這種結構一方面不適宜于含固形物多的處理系統，因為容易導致出口堵塞，另一方面液體流向與超聲波的發出方向相同，攪拌效果不好。專利ZL200410057108.0提出了超聲逆流循環的處理方式，即在提取罐的周圍設置有若干根循環鏈接管，每根循環管的頂部設有聚能式超聲波變幅桿。該發明解決了專利ZL200510021970. O的順流及易堵塞的問題，但將用于超聲處理的循環管與提取罐設置于一體，存在的問題在于(I)結構比較復雜，對于需要高超聲強度處理的液體，工業化實現比較困難；(2)出液直接排入提取罐，當提取時間較短時，無法保證所有液體都有機會通過超聲處理區。
發明內容
本發明的目的在于克服現有超聲處理設備的不足，提供一種逆流通過式超聲處理設備，具有在超聲處理器中超聲強度大、聲場分布均勻的特點，在工業化過程中，超聲處理單元易于實現標準化設計，適宜高固形物含量液體、高強度超聲的處理。本發明的基本思想是設計一個便于超聲處理技術推廣應用、可以實現模塊化連接的超聲處理單元，易于標準化設計。該超聲處理單元與進料罐和儲液罐一起構成逆流通過式超聲處理設備。
本發明的目的是由以下技術方案來實現的
本發明的逆流通過式超聲處理設備，包括進料罐、進料泵、流量計、超聲處理單元、儲液罐和循環泵，并依上述次序通過管道連接安裝，其中的超聲處理單元由緩沖器、位于緩沖器頂部的多只超聲處理器和每一個超聲處理器的出料液匯集在一起的匯集管組成。在上述技術方案中，其中所述的超聲處理器包括聚能式超聲換能器、放置聚能式超聲換能器的杯筒、杯筒蓋、位于杯筒下端的處理室、位于杯筒側面高于聚能式超聲換能器底端的溢流口、位于溢流口上面防止進料速度過快出現杯筒中液位過高的備用溢流口、位于杯筒上部用于聚能式超聲換能器固定的限位環，其中所述的聚能式超聲換能器的底端與處理室的頂端平齊。在上述技術方案中，所述的聚能式超聲換能器也可以單只循環工作。在上述技術方案中，為了減少噪音污染，將超聲處理單元用隔音罩蓋住。在上述技術方案中，為了控制處理液的溫度，進料罐和儲液罐上有保溫夾套，并與 冷熱循環泵連接。在上述技術方案中，待處理液體從處理室底部進料口以與超聲波發射方向相反的方向逆向進入，通過處理室后，進入杯筒，從溢流口排出，通過匯集管進入儲液罐，通過循環泵進入進料罐，進行下一輪處理。在上述技術方案中，多只超聲處理器處于同一水平面上并列工作，為了防止各超聲處理器進液壓力不均勻，在多只超聲處理器的下方設置了一只緩沖器。本發明與現有的技術比較，具有以下特點
(1)采用小空間的超聲處理器，有利于實現高強度的超聲處理操作；
(2)處理液從超聲處理室的底部進入，聚能式超聲波從處理室頂部發出超聲波，形成逆流，可以顯著強化超聲處理及傳質效果；
(3)從超聲處理室的底部進料，可以使處理液中的固形物懸浮起來，從底部向上移動，有利于實現高固形物處理液均勻，還不致引起出口堵塞，適宜于高固形物處理液均勻；
(4)采取的超聲處理設備模塊化構成方案，簡化了系統過程，實現了超聲處理器的標準化設計，便于技術的工業化推廣。本發明可以用于生物資源中有效成分的提取、蛋白質等生物大分子的酶法水解、污水中有害物的降解。
圖I為本發明具有多只超聲處理器的系統構成示意 圖2為本發明的超聲處理器的結構示意 圖3為本發明單只超聲處理器的系統構成示意圖。實施例I
參見圖I、圖2，一種多探頭逆流通過式超聲處理設備，包括進料罐(I)、進料泵(2)、流量計(3)、超聲處理單元(4)、儲液罐(5)和循環泵(6)，并依上述次序通過管道連接安裝。該裝置的超聲處理單元(4)包括緩沖器(7)、8個超聲處理器(8)、出料液匯集管(9)和隔音罩
(17)。其中所述的超聲處理器(8)包括聚能式超聲換能器(10)、放置聚能式超聲換能器(10)的杯筒(12)、杯筒蓋(11)、位于杯筒(12)下端的處理室(13)、位于杯筒(12)側面高于聚能式超聲換能器(10)底端的溢流口( 14)、位于溢流口( 14)上面防止進料速度過快出現杯筒(12)中液位過高的備用溢流口(15)、位于杯筒(12)上部用于聚能式超聲換能器(10)固定的限位環(16)組成；換能器(10)的底端與處理室(13)的頂端平齊；
待處理的液體從進料罐(I)被進料泵(2)泵入緩沖器(7)，然后被均勻的送入8個超聲處理器，液體從處理室(13)底部進料口以與超聲波發射方向相反的方向逆向進入處理室
(13)，然后通過超聲探頭進入杯筒(12)，從溢流口(14)排出，通過匯集管(9)進入儲液罐
(5),通過循環泵(6)進入進料罐(I)，進行下一輪處理。利用進料泵(2)控制處理液通過超聲處理室的流量，借助流量計(3)記錄流量大小。
根據該裝置應用的需要，可以在進料罐(I)和儲液罐(5 )上加裝保溫夾套，并與冷熱循環泵連接，調節處理液的溫度。為了減少超聲波造成的環境污染，專門設計有隔音罩(17)。該實施例適宜于農產品、中藥材等生物資源中有效成分的工業化提取，適宜于強化蛋白等生物大分子的工業化可控酶解及結構修飾，也可以用于強化污水廢液中有害組分的工業化降解反應，以及生物能源的工業化制備等。實施例2
參見圖2、圖3，一種單探頭逆流通過式超聲處理設備，其包括進料罐(I)、進料泵(2 )、流量計(3)、超聲處理器(8)、儲液罐(5)和閥門(18)，并依上述次序通過管道連接安裝。其中所述的超聲處理器(8)包括聚能式超聲換能器(10)、放置聚能式超聲換能器
(10)的杯筒(12)、杯筒蓋(11)、位于杯筒(12)下端的處理室(13)、位于杯筒(12)側面高于聚能式超聲換能器(10)底端的溢流口(14)、位于溢流口(14)上面防止進料速度過快出現杯筒(12)中液位過高的備用溢流口(15)、位于杯筒(12)上部用于聚能式超聲換能器(10)固定的限位環(16)組成；換能器(10)的底端與處理室(13)的頂端平齊；
待處理的液體從進料罐(I)被進料泵(2)泵入超聲處理器(8)，液體從處理室(13)底部進料口以與超聲波發射方向相反的方向逆向進入處理室(13)，然后通過超聲探頭進入杯筒
(12)，從溢流口( 14 )排出，進入儲液罐(5 )，閥們(18 )進入進料罐(I)，進行下一輪處理。利用進料泵(2 )控制處理液通過超聲處理室的流量，借助流量計(3 )記錄流量大小。該實施例適宜于農產品、中藥材等生物資源中有效成分的小批量或者實驗室提取，適宜于小批量或在實驗室開展生物大分子的可控酶解及結構修飾、污水廢液中有害組分降解反應的強化，以及生物能源的制備等。
權利要求
1.逆流通過式超聲處理設備，其特征在于包括進料罐、進料泵、流量計、超聲處理單元、儲液罐和循環泵，并依上述次序通過管道連接安裝，其中的超聲處理單元包括緩沖器、位于 緩沖器頂部的多只超聲處理器和每一個超聲處理器的出料液匯集在一起的匯集管。
2.根據權利要求I所述的逆流通過式超聲處理設備，其特征在于其中所述的超聲處理器包括聚能式超聲換能器、放置聚能式超聲換能器的杯筒、杯筒蓋、位于杯筒下端的處理室、位于杯筒側面高于聚能式超聲換能器底端的溢流口、位于溢流口上面防止進料速度過快出現杯筒中液位過高的備用溢流口、位于杯筒上部用于聚能式超聲換能器固定的限位環，其中所述的聚能式超聲換能器的底端與處理室的頂端平齊。
3.根據權利要求I所述的逆流通過式超聲處理設備，其特征在于其中所述的聚能式超聲換能器也可以單只循環工作。
4.根據權利要求I所述的逆流通過式超聲處理設備，其特征在于將超聲處理單元用隔音罩蓋住。·
5.根據權利要求I所述的逆流通過式超聲處理設備，其特征在于進料罐和儲液罐上有保溫夾套，并與冷熱循環泵連接。
6.根據權利要求I所述的逆流通過式超聲處理設備，其特征在于待處理液體從處理室底部進料口以與超聲波發射方向相反的方向逆向進入，通過處理室后，進入杯筒，從溢流口排出，通過匯集管進入儲液罐，通過循環泵進入進料罐，進行下一輪處理。
7.根據權利要求I所述的逆流通過式超聲處理設備，其特征在于多只超聲處理器處于同一水平面上并列工作時在多只超聲處理器的下方設置了一只緩沖器。
全文摘要
本發明涉及逆流通過式超聲處理設備，涉及一種分離提取和加速反應裝置。包括進料罐、進料泵、流量計、超聲處理單元、儲液罐和循環泵，并依上述次序通過管道連接安裝，其中的超聲處理單元包括緩沖器、位于緩沖器頂部的多只超聲處理器和每一個超聲處理器的出料液匯集在一起的匯集管。其中所述的超聲處理器包括聚能式超聲換能器、放置聚能式超聲換能器的杯筒、杯筒蓋、位于杯筒下端的處理室、位于杯筒側面高于聚能式超聲換能器底端的溢流口等。本發明可以用于生物資源中有效成分提取、蛋白質等生物大分子酶法水解、污水中有害物降解等提取與反應過程的強化處理。
文檔編號B01J19/10GK102764620SQ20111011544
公開日2012年11月7日 申請日期2011年5月5日 優先權日2011年5月5日
發明者何榮海, 楊巧絨, 馬海樂 申請人:無錫泛博生物工程有限公司, 江蘇大學