[实用新型]水平环形节能循环超声提取机

说明书

本实用新型涉及一种水平环形节能循环超声提取机，包括封闭环形物料池，环形物料池上设置有进料口，出料口，循环驱动装置，在环形物料池底部具备超声振子，该设备解决了循环超声上下循环驱动能量消耗大的问题，实现在常温条件下可以进行超声提取，节约能耗，可以广泛应用到中草药、食用菌、藻类、食品等产品的成分提取。

技术领域

本发明涉及一种提取设备，尤其涉及一种水平环形节能循环超声提取机，属于生化工程技术领域。

背景技术

超声波是频率范围在20kHz～10MHz的声波,超声波在传质、传热以及化学反应等各方面均有极为广阔的应用前景。在有机合成、高分子降解和聚合以及其它化学反应方面均有较多的报道。超声波可以在气体、液体或固体中传播,从物理学的研究结果表明: 超声波能量与物质间的作用机理主要依靠其空化现象,这是声能量与物质间的一种独特的作用形式。超声空化现象是指在超声场作用下液体内部产生的空穴或含有的杂质和小气泡的振动、膨胀、压缩和崩溃闭合的过程。在超声压力波的作用下,液体分子间的平均距离随分子的振动而发生变化,当处于负压波阶段施加于液体的负压(抽空声压)Pc足够大而使分子间距离超过物质处于液态的临界分子距离时,液体就会发生断裂而产生空穴,形成空化核,这一类空穴称为无气泡中心空化核。此外,空化核还来源于液体内溶解气体的气体核、微悬浮气泡的气泡核、液体内热波动产生的气泡核,这三类核称为有气泡中心的空化核。

根据空化动力学理论将空化过程分为两种类型,即稳态空化和瞬态空化。稳态空化是寿命较长的气泡核在声场的膨胀阶段慢慢膨胀而在压缩阶段体积慢慢缩小,体积变化呈周期性振荡,半径分布在几个μm至几千个μm之间,同时可绕平衡点作振动;瞬态空化则指在超声场膨胀阶段气泡急剧膨胀而在压缩阶段急剧缩小,膨胀和压缩均可能视为绝热过程。含气型气泡被绝热压缩后急剧升温,直至崩溃,崩溃时气泡周围形成局部高温高压, K.S. Suslick依据实验确定温度高至5000℃, 压力达500大气压。真空型气泡(即空穴)压缩阶段则急剧闭合,闭合时在液体中产生强烈的冲击波和速度高于100m /s的微射流,冲击波和微射流的高梯度剪切在水溶液中产生羟基自由基,空化核膨胀时充电,崩溃闭合时放电发光这一现象称为声致发光。

从上述空化核的产生及空化态(稳态和瞬态)的机理论述,可将空化现象的诸多伴随效应归纳为四种物理效应: ( 1)机械效应(声冲流,冲击波,微射流) ; ( 2)热效应(局部高温高压,整体升温) ; ( 3)光效应(声致发光) ; ( 4)活化效应(水溶液中产生羟基自由基)。四种效应并非彼此孤立, 例如热效应对光效应有作用,机械效应和光效应对活化效应的作用应更大。

空化现象的机械效应、热效应、光效应和活化效应对化工传质过程的作用称之为化工传质效应。首先,伴随超声空化产生的微射流、冲击波和声冲流等机械效应引起液流的宏观湍动以及固体粒子的高速碰撞,使涡流扩散加强,这种由声空化物理现象的机械效应引起的促进物质传递作用,称为湍动效应。其次,超声空化的微射流、冲击流等伴随现象对液—液界面和液—固界面有冲击、剥离、侵蚀作用,进而使相界面得以更新,而伴随的活化效应能创造活性表面,这种机械效应和活化效应的综合强化物质传递的作用称为界面效应或表面效应。第三种促进物质传递的效应来源于微射流和冲击波导致的多微孔介质内的微扰动作用,使微孔内物质扩散得到加强,这种采用普通机械搅拌难以实现的微孔扰动作用,称为微扰效应。最后,声空化产生局部高温高热的热效应、声致发光的光效应以及活化效应可使水溶液中分子结合键断裂产生羟基自由基,也能使物质分子与固体表面分子间的结合键断裂而得以活化,这是空化积聚能量的聚能效应。