[发明专利]一种基于微纳米氧化性气核的超声波清洗杀菌装置

说明书

本发明提出了一种基于微纳米氧化性气核的超声波强化清洗杀菌装置，包括：灭菌清洗槽、超声波系统、微纳米氧化性气核发生系统、进出水系统、控制系统；其中，微纳米氧化性气核发生系统包括氧化性气体供给模块、其他气体供给模块、气体浓度混合与控制模块、微纳米气泡发生模块；超声波系统包括超声波换能器和超声波发生模块，超声波换能器粘贴在灭菌清洗槽底部，并通过电线与超声波发生模块连接；控制系统对超声波系统、微纳米氧化性气核发生系统以及进出水系统进行控制。本发明有效结合了超声波、氧化性气体及微纳米气泡多种清洗杀菌作用，该装置中微纳米气核为超声空化作用提供了更多的气泡核，有效降低了液体的空化阈值。

技术领域

本发明涉及功率超声波应用技术领域，特别涉及一种基于微纳米氧化性气核的超声波清洗杀菌装置。

背景技术

超声波清洗已广泛应用于诸多领域，特别是对于一些表面比较复杂的工件，例如一些表面凹凸不平、有盲孔的机械零部件，再例如一些特别小而对清洁度有较高要求的产品，如：钟表和精密机械的零件、电子元器件、电路板组件等，使用超声波清洗能使这些工件或产品的清洁度达到很理想的效果。此外，超声波也是一种有效的辅助灭菌方法，已经成功用于废水处理、饮用水消毒等领域，在液体食品灭菌中的应用也有较多的应用，如啤酒、橙汁、酱油等。

一般认为，超声波具有的清洗和杀菌效力主要由其产生的空化作用所引起的。超声波处理过程中，当高强度的超声波在液体介质中传播时，产生纵波，从而产生交替压缩和膨胀的区域，这些压力改变的区域易引起空穴现象，并在介质中形成微小气泡核。微小气泡核在绝热收缩及崩溃的瞬间，会产生瞬间得到高温高压和微射流。空化泡溃灭的微射流不断地冲击物件表面，使物件的表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到物件表面净化的目的。这种高温高压效应，也会使液体中某些细菌和病毒中的蛋白失活，甚至使体积较小的一些微生物的细胞壁破损。然而，单一的超声清洗灭菌存在作用范围有限，清洗灭菌不彻底等问题。

研究表明，在超声清洗灭菌过程中，通入臭氧等气体可有效提高清洗灭菌效果，但仍存在清洗灭菌效率低、不彻底、能量损耗大等问题。目前，超声设备中加入普通的臭氧等气泡直径一般在0.5mm～5mm，为毫米量级的大气泡，在超声场作用下，该类气泡以发生稳态空化为主，气泡在水中持续震荡，阻碍了声能量的传播，同时，气泡的振动也会消耗声能量。另一方面，超声辐射下会增加氧化性气泡上升的速度，气泡上升在液体表面破裂，带走了大量的声能量。

因此，在超声场中加入普通的气泡会增加声能损耗，削弱超声空化效应。此外，超声波清洗时会使水温升高，气体在水体的溶解度降低，提高了液体的空化阈值。另外，超声辐射下加速气泡上升并在液体表面破灭逸散，导致灭菌气泡在液体中的作用时间减少，在一定程度上削弱灭菌作用。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明提出一种基于微纳米氧化性气核的超声波清洗杀菌装置。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于微纳米氧化性气核的超声波强化清洗杀菌装置，包括：灭菌清洗槽、超声波系统、微纳米氧化性气核发生系统、进出水系统、控制系统；

其中，微纳米氧化性气核发生系统包括氧化性气体供给模块、其他气体供给模块、气体浓度混合与控制模块、微纳米气泡发生模块；

超声波系统包括超声波换能器和超声波发生模块，超声波换能器粘贴在灭菌清洗槽底部，并通过电线与超声波发生模块连接；

气体浓度混合与控制模块的进气口与氧化性气体供给模块和其他气体供给模块的出气口通过输气管相连接，气体浓度混合与控制模块将氧化性气体与空气或者其他气体混合产生具有所需浓度的氧化性气体流，气体浓度混合与控制模块的出气口通过输气管与微纳米气泡发生模块连接；