專利名稱：順序工作多頻接觸式超聲輔助提取和超聲輔助反應設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種分離提取和化學反應強化裝置，屬于食品、醫藥、化工領域，特別是涉及一種順序工作多頻接觸式超聲輔助提取和超聲輔助反應設備。
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單頻的處理方式。但是不少試驗研究表明，雙頻的處理效果優于單頻。例如，《江蘇大學學報(自然科學版)》(2008，28 (1):12-16)發表的“雙頻超聲強化對三七總皂苷提取的影響”一文稱“在相同的條件下，雙頻超聲提取三七總皂苷相比單頻超聲而言，可以節省溶劑用量、省時、高效及有效成分提取率高”。《華南理工大學學報(自然科學版)》(2006, 34 (8):89-93)發表的“雙頻超聲強化提取的機理” 一文稱報道，25 kHz和40 kHz的單頻超聲提取率分別是36.8 %和19.0%，雙頻復合超聲強化明顯提高了小檗堿的提取率，其提取率上升為64.1 %。實驗結果表明雙頻復合超聲產生的空化效應遠大于單頻產生的空化效應。這是因為超聲的空化效應所產生的瞬時高溫高壓，有利于溶劑滲透到藥材內部，促使有效成分向溶劑中擴散，加快傳遞過程，從而促進提取率的提高。申請號201010188415. 8的中國發明專利公開了葡萄籽提取物的雙頻超聲輔助提取方法，報道與現有的溶劑浸提法相比，超聲輔助提取后葡萄籽提取物的提取率升高，提取時間由3h縮短到30min。專利號ZL 200610124003. I的中國發明專利公開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，對溫度的要求更低，萃取時間縮短，所需溶劑進一步降低；申請號201010259261. 7的中國發明專利公開了一種雙頻超聲波化學反應器，該反應器用于高濃度有機廢水的降解處理，取得了較好的效果。目前包括上述文章和專利在內研究的出發點都是考慮如何利用多頻超聲波峰峰疊加的效應，提高超聲波的處理效果。這種情況是在多個頻率的超聲波發生器同時工作同時發出超聲波的情況下發生的，構成的合成波譜非常復雜，會隨著處理時間的延長，產生不同程度的峰峰相加和峰峰相消，另外其實際效果還與超聲換能器的相對放置位置密切相關，因此要產生一個可控效果的處理體系還是比較困難的。實際上，對于一個多目標組分需要同時提取或者多個反應需要同時完成的體系，目前的多頻超聲波同步工作的方式難以達到最佳效果。
發明內容
本發明的目的在于克服現有多頻超聲處理設備的不足，提供一種順序工作的多頻超聲處理設備，具有適宜于農產品或者藥材等生物資源中多個目標組分同時提取、多個化學反應和生物反應同時完成的強化處理。本發明的目的是由以下技術方案來實現的
本發明所述的順序工作多頻接觸式超聲輔助提取和超聲輔助反應設備，包括進料罐、進料泵、流量計、緩沖罐、超聲處理器、聚能式超聲換能器、超聲波發生器、控制器、出料管和儲料罐，并依上述次序通過管道連接安裝，其中緩沖罐、位于緩沖罐之上的多只超聲處理器、置于超聲處理器之中的聚能式超聲換能器、與換能器連接的超聲波發生器和控制器構成一個在結構上相對獨立的超聲輔助提取或輔助反應單元模塊，與進料罐和儲料罐一起構成整個設備系統；其中所述的超聲處理器中的多個超聲換能器按照其頻率的不同以一定的順序依次相連間歇工作。本發明所述的順序工作多頻接觸式超聲輔助提取和超聲輔助反應設備的結構分單元式、釜式和槽式三種。 與現有的技術比較，本發明具有以下特點
(1)當需要從農產品或者中藥材等生物資源中提取多目標組分時，多個頻率的超聲波以一定的順序交替工作，更容易滿足對不同組分提取過程強化的要求；
(2)當需要完成在一個體系中完成多個化學或者生物反應時，多個頻率的超聲波以一定的順序交替工作，更容易滿足對不同反應過程強化的要求；
(3)通過不同的方式實現多個頻率順序工作，可以適宜于不同體系提取或者反應的需要。(4)適宜于一些對聚能式換能器的變幅桿沒有腐蝕的提取或者反應體系。
圖I為多頻超聲波順序工作不意 圖2為模塊結構的順序工作多頻接觸式超聲輔助提取設備示意 圖3為間歇反應的釜式結構的一體結構的順序工作多頻接觸式超聲輔助反應設備示意 圖4為槽式結構的一體結構的順序工作多頻接觸式超聲輔助反應設備示意圖。
實施例I
參見圖I、圖2，該實例為一種模塊結構的順序工作多頻接觸式超聲輔助提取設備，包括進料罐I、進料泵2、流量計3、緩沖罐4、超聲處理器5、聚能式超聲換能器6、超聲波發生器7、控制器8、出料管9和儲料罐10，并依上述次序通過管道連接安裝。圖2所述的單元式順序工作多頻接觸式超聲輔助提取和超聲輔助反應設備，其結構由緩沖罐4、位于緩沖罐之上的多只超聲處理器5、置于超聲處理器之中的聚能式超聲換能器6、與換能器連接的超聲波發生器7和控制器8構成一個在結構上相對獨立的超聲輔助提取或輔助反應單元模塊，與進料罐I和儲料罐10 —起構成整個設備系統，適宜于需要高強度超聲處理、連續化提取或者反應的情況；
其中所述的超聲處理器5中的3組不同頻率的聚能式超聲換能器按照其頻率的不同以一定的順序依次相連間歇工作。需要同時提取其中多個有效成分的生物材料水溶液，通過進料泵I以一定的流量被送入緩沖罐3，均勻地被泵入3組頻率分別為kHz、f2 kHz和f3 kHz的6只聚能式超聲處理器5，3組不同頻率的聚能式超聲換能器在控制器8的控制下分別以各工作若干秒的方式間隔工作。經過超聲輔助提取后，提取液被匯集于出料管9，并流入儲料罐10，如果需要再次提取，打開閥門11，啟動循環泵12，經提取液泵入進料罐1，進行下一次提取操作。其中的緩沖罐4、超聲處理器5、聚能式超聲換能器6、超聲波發生器7和控制器8構成一個在結構上相對獨立的超聲輔助提取模塊，與進料罐和儲料罐一起構成整個設備系統。這種結構易于實現工業化。實施例2
參見圖I、圖3，該實例為一體結構的順序工作多頻接觸式超聲輔助反應設備示意圖，不同頻率順序工作的換能器均安裝在一個處理容器中。作為處理容器的反應器可以是適宜于間歇反應的釜式結構(圖3，具體包括控制器8、超聲波發生器7、聚能式超聲換能器6、釜式反應器13)。當一個需要同時完成多個反應的反應液被加入釜式反應器，3個不同頻率的聚能式超聲換能器在控制器的控制下分別以各工作若干秒的方式間隔工作，從而完成超 聲輔助反應。實施例3
參見圖I、圖4，該實例為一體結構的順序工作多頻接觸式超聲輔助反應設備示意圖，不同頻率順序工作的換能器均安裝在一個處理容器中。作為處理容器的反應器也可以是適宜于連續進出料反應的槽式結構(圖4，具體包括控制器8、超聲波發生器7、聚能式超聲換能器6、槽式反應器14、進液口 16、出液口 15)。當一個需要同時完成多個反應的反應液動態流過槽式反應器時，3個不同頻率的聚能式超聲換能器在控制器的控制下分別以各工作若干秒的方式間隔工作，從而完成超聲輔助反應。
權利要求
1.順序工作多頻接觸式超聲輔助提取和超聲輔助反應設備，其特征在于包括進料罐、進料泵、流量計、緩沖罐、超聲處理器、聚能式超聲換能器、超聲波發生器、控制器、出料管和儲料罐，并依上述次序通過管道連接安裝，其中緩沖罐、位于緩沖罐之上的多只超聲處理器、置于超聲處理器之中的聚能式超聲換能器、與換能器連接的超聲波發生器和控制器構成一個在結構上相對獨立的超聲輔助提取或輔助反應單元模塊，與進料罐和儲料罐一起構成整個設備系統；其中所述的超聲處理器中的多個超聲換能器按照其頻率的不同以一定的順序依次相連間歇工作。
2.根據權利要求I所述的順序工作多頻接觸式超聲輔助提取和超聲輔助反應設備的結構分單元式、釜式或槽式。
全文摘要
本發明順序工作多頻接觸式超聲輔助提取和超聲輔助反應設備，涉及一種分離提取和化學反應強化裝置。包括進料罐、進料泵、流量計、緩沖罐、超聲處理器、聚能式超聲換能器、超聲波發生器、控制器、出料管和儲料罐，并依上述次序通過管道連接安裝，緩沖罐、位于緩沖罐之上的多只超聲處理器、置于超聲處理器之中的聚能式超聲換能器、與換能器連接的超聲波發生器和控制器構成一個相對獨立的反應單元模塊，與進料罐和儲料罐一起構成整個設備；其中所述的超聲處理器中的多個超聲換能器按照其頻率的不同以一定的順序依次相連間歇工作。本發明的特點是可以同時強化生物資源中多個目標組分的提取、適宜于對超聲波變幅桿沒有腐蝕的提取或者反應體系。
文檔編號B01D11/00GK102764621SQ201110115450
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:江蘇大學, 鎮江五棵松生物科技有限公司