[发明专利]液体介质及液体介质内物质的超声空化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及液体介质和其它介质空化处理领域，其中液体密度和其它液相超过总重量的65-70%。以及置于处理后液体介质内的物质的处理方法。

背景技术

众所周知，超声空化可有效地应用于各种经济领域，其执行的工艺包括以下步骤/1-6/：

-分散；

-高压均质和乳化；

-混合；

-碎裂；

-分解。

实际上，该生产工艺涉及多组分介质（乳液、悬浮液、水溶液和水系统）、超声波灭菌（消毒）水、牛奶和其它产品、以及清洁工具和医疗用品等。超声反应器执行处理液体介质的方法可视为原型设计/1/。该方法包括，由棒形辐射器在液体内生成超声波，振动源位于其边缘，该振动源通常为压电式辐射器。

目前有许多方法确定棒的配置和在边缘设置多个压电式辐射器的可能性，但这些方法目的都在于增加接头和侧壁处棒的振动幅度/8/。这是因为实际上完全空化的区域可从离开振动表面处的几厘米尺寸测出。由于辐射器扁平边缘和扁平底部之间的已处理液体会形成驻波，所以一般认为该棒的底部是最有效的区域。因此，需注意边缘的直径不能超过50-70mm。

棒的圆柱表面辐射具有很小的振动幅度和柱面发散度。假设反射的声波来自外圆柱玻璃壁，则预计无法在已处理液体介质中获得最佳模式的稳定扁平相干超声驻波，与辐射器边缘和圆柱玻璃底部之间的一小块区域类似。

介质中发射和反射的超声波模式复杂，波形缺乏相干性，同一频率下功率集中，因而无法获得离散相大小至少在0.8-1.0m的乳液，基模下的同质性不超过20%，因此已处理水量受限。超声空化处理液体介质的另一个可选方式是在转子-脉动均化器内进行/2/。

由于来自旋转的转子-定子系统的流体运动定期交替的出现，因此在声波作用室，会出现具有空化效应的超声波。这是介于声空化和水力空化之间的暂时现象。这类均化器目前最常见。虽然其结构不复杂，但却能处理大量液体，而且比超声波设备等便宜很多。符合要求的高速均化器在主要模式下，可制备离散相为-1.5mm、同质性不超过20%的乳液。尽管如此，该方法仍有一些限制。由于机电系统的效率很低（低至10%），这使得超声波功率限制在1.5-2W/cm2，且不允许处理胶粘介质和静态液体（定子-转子内），以及其它诸多限制。

最接近的等效方法是2010年9月8日公布的申请号为2010137176、俄罗斯联邦知识产权专利和商标局于2011年3月22日批准的编号为2010137176/15(052870)的专利公开的获取乳液状化妆品制备的方法。

已处理液体介质中声波的振动幅度的加剧受矩形截面通道系统每个较大侧面的共振同相振动的影响，和通道内声波进一步叠加的影响，此时内部距离与通道的较小侧面相等，是已处理介质内声波长度四分之一距离的倍数。借此机会，在通道的较大侧面的共振频率上集中最大的能量，获取通道内高密度声驻波。

DERMANIKA公司进行的研究表明，该处理过程中的分散性的主导模式可为约500nm或更小，乳液实际上不包括分散相，其尺寸大于1000nm（1μm），乳液中乳化剂的比例比平常少两至三倍。此时，转子-脉动均化器乘机获取乳液，其分散相尺寸从1000nm（1μm）或更大值开始，乳化剂含量比例更大/2/。

在2009年10月举行的第十四届“化妆品制备和原材料：安全与功效”国际研究和实践研讨会中，报道了本研究获得第二名，一些专业杂志上也有类似报道/6/。

在这种情况下，根据空衡标准（空化限值）[3,4]，最高效运行的共振模式，对介质处理的物理化学、液体力学、换热和质量交换过程的最佳关键数据的强化，和输出过程中再恢复同质油相（脂相）的最小化来提升质量。

目前化妆品制造商“Closed Joint Stock Company Laboratory EMANSI（股份公司）”正在商业化生产规模实施该技术。根据该技术过程生产的初始产品为除烟味护手霜（针对吸烟者，避免手上皮肤受尼古丁和烟气的影响），该产品已通过全部验证试验。（卫生与健康检验协议№77.01.12.915.П.006156.02.10，2010年2月3日）和由在实验室“光谱”的独立轨迹确认的合格证（签订合格证№ROSS RU.0001.21PSH50），相关试验报表编号为19（2009年12月22日）。