用於液相法超微粉碎的撞擊腔的製作方法
2023-10-27 23:18:37 1
專利名稱：用於液相法超微粉碎的撞擊腔的製作方法
技術領域：
本發明涉及撞擊腔，特別是用於液相法超微粉碎的撞擊腔。主要用於醫藥、生物、食品、化妝品等領域，對液態流體夾帶的固體顆粒進行粉碎。
背景技術：
對膳食纖維等的粉碎，一般採用生物酶法和物理機械法。生物酶法主要是利用纖維素酶對生命體的細胞壁進行生物降解粉碎；物理機械法主要有固相法、液相法、氣相法和超聲波等方式。固相法主要是通過固態研磨作用粉碎，氣相法主要是通過高速氣流撞擊作用，超聲波主要通過調頻振動作用粉碎，而液相法是將固體物料顆粒配成懸濁液，利用高壓閥式均質機和微射流均質機進行液相粉碎達到粉碎目的。但普通的撞擊腔得到的物料顆粒還不夠細小。
發明內容
本發明的目的在於提供一種用於液相法超微粉碎的撞擊腔，用於得到非常細小的物料顆粒。
本發明的技術方案為用於液相法超微粉碎的撞擊腔，包括頭尾互相連接的一元主腔和一元副腔，一元主腔由主管體和主管體內的孔道組成；一元副腔由副管體和副管體內的孔道組成；其中主管體內的孔道是由依次前後連接的主進料管、主諧振管、主緩衝管、主分流管、主撞擊管、主射流管、主突變管、主縮流管和主出料管組成；主諧振管直徑大於主進料管和主緩衝管的直徑；主緩衝管與主撞擊管之間設置有堵塊，堵塊上下對稱開有細小的槽管形成主分流管；主射流管的直徑小於主突變管、主縮流管和主出料管的直徑；主突變管的直徑大於主縮流管的直徑；主縮流管的直徑小於主出料管的直徑；副管體內的孔道是由依次前後連接的副進料管、副諧振管、副緩衝管、副分流管、副撞擊管、副射流管、副擴流管和副出料管組成；副諧振管直徑大於副進料管和副緩衝管的直徑；副緩衝管與副撞擊管之間設置有堵塊，堵塊上下對稱開有細小的槽管形成副分流管；副射流管的直徑小於副擴流管和副出料管的直徑；副擴流管的直徑小於副出料管的直徑。
用於液相法超微粉碎的撞擊腔，其中一元主腔的主出料管與一元副腔的副進料管連接；一元主腔的主進料管與外界連通；一元副腔的副出料管與外界連通。
用於液相法超微粉碎的撞擊腔，其中一元副腔的副出料管與一元主腔的主進料管連接；一元副腔的副進料管與外界連通；一元主腔的主出料管與外界連通。
一元主腔和一元副腔名稱的由來是一元主腔包括一個主諧振管，一元副腔只包括一個副諧振管。
工作原理先將初步破碎的物料懸浮於液體溶液中，依靠現有高壓設備產生高速液流。高速液流經過諧振管產生諧振，液流噴射速度進一步提高，兩股高速液流在緩衝管內稍做緩衝，又急速的被壓迫進入直徑細小的分流管中形成兩股高速液流並在撞擊管中劇烈碰撞。工作過程中產生高速剪切作用、氣穴作用、振動振蕩作用、渦旋作用、膨化作用、瞬時溫升和瞬時壓降等一系列作用，從而將懸浮液中的物料顆粒進一步破碎。
懸濁液在高壓泵作用下進入用於液相法超微粉碎的撞擊腔的進料管，在用於液相法超微粉碎的撞擊腔中有圓柱形空腔作為諧振管，這有利於產生自振脈衝射流，流體的擾動頻度與腔室固有頻率相匹配對，激勵流體共振，產生大幅值、高頻率的波動壓力。流體被分成兩股高速液流後，由於其強大的縱向速度差造成巨大的剪切作用。當兩股相同的高速流體正面相撞，流體猛然失去原來流動方向上的速度，產生巨大的撞擊能量。流體中的固體顆粒之間強烈相撞。同時，由於流場相撞產生巨大的壓力降，在撞擊區會形成強烈的渦旋作用。流體出現強烈橫向方向的撞擊和摩擦，流體中的顆粒經垂直撞擊後又經歷橫向撞擊和摩擦。隨著均質機柱塞泵輸出功率增加，流體獲得越大的動量進行撞擊。除垂直方向和橫向方向的作用外，其它各個方向的渦旋作用都有程度不同的撞擊與摩擦。流體相撞後產生巨大的壓力降，當壓力低於液體的蒸氣壓時出現氣穴現象。當隨著氣穴作用的時間和強度的增大，氣蝕產生的威力也是不容置疑的，那它巨大能量則更多轉嫁在周圍流場中，從而對流場產生比高壓閥式均質機閥芯中流場更大的破壞作用。
對於用於液相法超微粉碎的撞擊腔，它主要由一元主腔和一元副腔組合而成。單獨使用一元主腔或一元副腔的破壁效果不如一元主腔和一元副腔組合的效果。
本發明的優點在於採用一元主腔或一元副腔的組合，特別是細小的雙股分流管、細小的副射流管等結構，讓高速液流劇烈碰撞。工作過程中產生高速剪切作用、氣穴作用、振動振蕩作用、渦旋作用、膨化作用、瞬時溫升和瞬時壓降等一系列作用，從而將懸浮液中的固體物料進一步破碎得到細小碎片。相對而言，為了得到50-200nmm的細小碎片，只需要一個主諧振管的一元主腔，一個副諧振管的一元副腔。
當然為了得到更細小的碎片，也可以採用二個主諧振管的二元主腔，二個副諧振管的二元副腔，但這樣一來，需要消耗更多的動力。一元主腔或一元副腔的組合能得到50-200nmm的細小碎片情況下，不再需要採用二元主腔或二元副腔。
圖1為本發明一元主腔的主出料管9a和一元副腔的副進料管1b連接的雙腔組合的結構示意圖；圖2為本發明一元副腔的副出料管9b和一元主腔的主進料管1a連接的雙腔組合的結構示意圖。
附圖標記主進料管1a、主諧振管2a、主緩衝管3a、主分流管4a、主撞擊管5a、主射流管6a、主突變管7a、主縮流管8a、主出料管9a、副進料管1b、副諧振管2b、副緩衝管3b、副分流管4b、副撞擊管5b、副射流管6b、副擴流管10b、副出料管9b。
具體實施例方式
實施例1用於液相法超微粉碎的撞擊腔，包括頭尾互相連接的一元主腔和一元副腔，一元主腔由主管體和主管體內的孔道組成；一元副腔由副管體和副管體內的孔道組成；其中主管體內的孔道是由依次前後連接的主進料管1a、主諧振管2a、主緩衝管3a、主分流管4a、主撞擊管5a、主射流管6a、主突變管7a、主縮流管8a和主出料管9a組成；主諧振管2a直徑大於主進料管1a和主緩衝管3a的直徑；主緩衝管3a與主撞擊管5a之間設置有堵塊，堵塊上下對稱開有細小的槽管形成主分流管4a；主射流管6a的直徑小於主突變管7a、主縮流管8a和主出料管9a的直徑；主突變管7a的直徑大於主縮流管8a的直徑；主縮流管8a的直徑小於主出料管9a的直徑；副管體內的孔道是由依次前後連接的副進料管1b、副諧振管2b、副緩衝管3b、副分流管4b、副撞擊管5b、副射流管6b、副擴流管10b和副出料管9b組成；副諧振管2b直徑大於副進料管1b和副緩衝管3b的直徑；副緩衝管3b與副撞擊管5b之間設置有堵塊，堵塊上下對稱開有細小的槽管形成副分流管4b；副射流管6b的直徑小於副擴流管10b和副出料管9b的直徑；副擴流管10b的直徑小於副出料管9b的直徑。
實施例2用於液相法超微粉碎的撞擊腔，其中一元主腔的主出料管9a與一元副腔的副進料管1b連接；一元主腔的主進料管1a與外界連通；一元副腔的副出料管9b與外界連通。其餘同實施例1。
實施例3用於液相法超微粉碎的撞擊腔，其中一元副腔的副出料管9b與一元主腔的主進料管1a連接；一元副腔的副進料管1b與外界連通；一元主腔的主出料管9a與外界連通。其餘同實施例1。
實施例4下面以膳食纖維的液相超微化實施案例作進一步描述以酶法製備的豆渣纖維懸濁液為試樣樣品，以美國Microfluidic公司生產的Microfluidizer M-110EH為主體設備，用於液相超微粉碎的撞擊腔主副腔串聯，副腔在前主腔在後，以不同的次數處理豆渣纖維懸濁液。將以一定濃度的處理前後樣品在XS-402型螢光三目顯微鏡下，放大400倍，對其顆粒大小、形貌等特徵進行測量和觀察發現顆粒大小從處理前的50-58um左右降至處理後的20-35.5um左右(實際上的顆粒大小要除以400倍)，並且組織更薄，透光率提高，在美國PSS的Nicomp380粒度儀檢測其二次粒度分析可看出經幾次處理後的樣品粒度峰值前移，主峰從處理前的10-20Knm前移至處理一次後的5-10Knm、處理二次後的500nm-1Knm、處理三次後的50-200nmm等。由於豆渣纖維懸濁液經細化和均一化後其流變性會發生變化，出現粘度升高現象，應用美國的BROOKFIELD DV-III+型流變儀檢測其結果為表觀粘度從60-70cp上升至處理一次後的100-110cp和處理二次後的110-125cp，這可進一步證明其超微化的效果。
如果採用副腔在前、主腔在後的方式處理時一元副腔的副進料管1b與Microfluidizer M-110EH的高壓部分連接，懸濁液中的固體物料在一元副腔和一元主腔中完成破壁後，再經一元主腔的主出料管9a釋放出來。
如果採用高壓閥式均質機作為主體設備反覆的處理同樣的豆渣纖維懸濁液，一般只能得到0.5μm左右的碎片。很難得到更細小的碎片。
其餘同實施例3。
實施例5下面以膳食纖維的液相超微化實施案例作進一步描述用於液相超微粉碎的撞擊腔主副腔串聯，主腔在前副腔在後，以不同的次數處理豆渣纖維懸濁液。
採用主腔在前副腔在後的方式處理時一元主腔的主進料管1a與Microfluidizer M-110EH的高壓部分連接，懸濁液中的固體物料在一元主腔和一元副腔中完成粉碎後，再經一元副腔的副出料管9b釋放出來。
其餘操作與實施例4相同；實驗效果與實施例4類似。
權利要求
1.用於液相法超微粉碎的撞擊腔，包括頭尾互相連接的一元主腔和一元副腔，一元主腔由主管體和主管體內的孔道組成；一元副腔由副管體和副管體內的孔道組成；其特徵在於主管體內的孔道是由依次前後連接的主進料管(1a)、主諧振管(2a)、主緩衝管(3a)、主分流管(4a)、主撞擊管(5a)、主射流管(6a)、主突變管(7a)、主縮流管(8a)和主出料管(9a)組成。主諧振管(2a)直徑大於主進料管(1a)和主緩衝管(3a)的直徑；主緩衝管(3a)與主撞擊管(5a)之間設置有堵塊，堵塊上下對稱開有細小的槽管形成主分流管(4a)；主射流管(6a)的直徑小於主突變管(7a)、主縮流管(8a)和主出料管(9a)的直徑；主突變管(7a)的直徑大於主縮流管(8a)的直徑；主縮流管(8a)的直徑小於主出料管(9a)的直徑。副管體內的孔道是由依次前後連接的副進料管(1b)、副諧振管(2b)、副緩衝管(3b)、副分流管(4b)、副撞擊管(5b)、副射流管(6b)、副擴流管(10b)和副出料管(9b)組成。副諧振管(2b)直徑大於副進料管(1b)和副緩衝管(3b)的直徑；副緩衝管(3b)與副撞擊管(5b)之間設置有堵塊，堵塊上下對稱開有細小的槽管形成副分流管(4b)；副射流管(6b)的直徑小於副擴流管(10b)和副出料管(9b)的直徑；副擴流管(10b)的直徑小於副出料管(9b)的直徑。
2.根據權利要求1所述的用於液相法超微粉碎的撞擊腔，其特徵在於一元主腔的主出料管(9a)與一元副腔的副進料管(1b)連接；一元主腔的主進料管(1a)與外界連通；一元副腔的副出料管(9b)與外界連通。
3.根據權利要求1所述的用於液相法超微粉碎的撞擊腔，其特徵在於一元副腔的副出料管(9b)與一元主腔的主進料管(1a)連接；一元副腔的副進料管(1b)與外界連通；一元主腔的主出料管(9a)與外界連通。
全文摘要
本發明涉及用於液相法超微粉碎的撞擊腔，本發明包括頭尾互相連接的一元主腔和一元副腔，一元主腔由主管體和主管體內的孔道組成；一元副腔由副管體和副管體內的孔道組成；其中主管體內的孔道是由依次前後連接的主進料管、主諧振管、主緩衝管、主分流管、主撞擊管、主射流管、主突變管、主縮流管和主出料管組成；副管體內的孔道是由依次前後連接的副進料管、副諧振管、副緩衝管、副分流管、副撞擊管、副射流管、副擴流管和副出料管組成。本發明採用一元主腔或一元副腔的組合，特別是主諧振管、副諧振管、細小的雙股分流管、細小的副射流管等結構，讓高速液流劇烈碰撞。能將懸浮液中的固體物料進一步破碎得到細小碎片。
文檔編號B02C19/06GK1850343SQ20061001894
公開日2006年10月25日 申請日期2006年4月24日 優先權日2006年4月24日
發明者塗宗財, 劉成梅, 劉偉, 阮榕生, 梁瑞紅 申請人:南昌大學