一種用於生物細胞破壁的超聲波高能量密度珠磨機的製作方法
2023-12-06 17:16:56 4
專利名稱：一種用於生物細胞破壁的超聲波高能量密度珠磨機的製作方法
技術領域：
本發明屬於立式或臥式珠磨機領域，具體涉及一種用於生物細胞破壁的超聲波高能量密度珠磨機。
背景技術：
現有用於生物細胞壁破碎的常用方法有三種:其一是利用珠磨機破碎；其二是利用超聲波技術破碎；其三是利用200公斤/cm2以上的高壓技術破碎(如高壓流體對撞)。現有應用於細胞破壁的多數是盤式或棒銷式珠磨機，由於其結構的原因，研磨腔內流體循環流動性差、分散、研磨強度低，致使破壁效率低，破壁率不足90%，要提高破壁率必須延長研磨時間，但研磨時間長時，物料易被乳化，細胞壁內的有用物質在後續作業中難以分離。另夕卜，更為不利的缺點是，細胞破壁後，細胞內的飽和及不飽和脂肪粘附包裹在研磨珠、研磨腔筒體及攪拌轉子表面，由於表面的脂肪厚積，脂肪層的潤滑及彈性減震作用，會大大地減弱了磨珠之間，磨珠與轉子及缸筒之間的剪切及擠壓作用，使珠磨機的破壁效率大幅下降，機器工作半小時至一小時後必須清洗一次，而且清洗時間較長、清洗劑用量大，使得生產效率低、生產成本大。單純用超聲波技術破壁處理量小，要大量處理則需要很大功率，使用大功率破碎，由於能量分布不均勻，能量不足的區域，達不到破壁效果，或破壁率低；能量過大的區域,升溫過高,對細胞物質造成破壞,整體破壁有用物質可用率低。利用高壓技術破壁，設備成本高昂，使用及操作都必須很嚴謹、稍有疏忽或有洩漏及破裂情形，都會發生重大安全事故，危及操作者人身安全，有關企業均難以推廣使用。因此，發明一種應用超聲波技術作為輔助功能的高能量密度珠磨機，對應用生物細胞破壁工藝的企業有著重要的意義，並有廣泛的應用前景。
發明內容
本發明的目的在於提供一種用於生物細胞破壁的超聲波高能量密度珠磨機，本發明含有一個用於細胞破碎的超聲發射頭、多個清洗用超聲波發射頭、若干個凸銷渦輪，還有出料缸蓋、料珠分離網、研磨腔筒體、入料缸蓋。所述凸銷渦輪，每個渦輪的圓周上有若干圈均布的凸銷，凸銷在軸向上等距直線排列，兩排凸銷之間開一條斜槽與渦輪內圓連通形成渦流槽，渦流槽的條數和凸銷的排數相同。轉動的渦輪產生強大的離心力，驅使流體作徑向循環運動；渦輪上的凸銷產生很強的攪拌力，使流體作圓周循環流動。所述用於細胞破碎的超聲波發射頭，裝在缸蓋的出料管上，所有排出的物料在出料通道裡集中受超聲波的輻射，經過珠磨機仍未被破碎的少數細胞交織團聚體被超聲波分散，並把細胞擊破，大大提高了破壁率。所述多個清洗用超聲波發射頭，均布裝在研磨缸的上方。這可以降低含細胞脂肪物料的粘度，清潔粘附在磨珠、研磨腔筒體和渦輪表面上的細胞脂肪。以恢復珠磨機的研磨效率，提高排料率也可縮短清洗機器時間，減少清洗劑用量、提高生產效率。
本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果:
O由於本發明的凸銷渦輪有若干條渦流槽、轉動時產生強勁的離心力，驅使物料及珠磨機作高速的徑向循環運動及圓周運動。磨珠之間產生強大的剪切力及擠壓力使細胞更易破碎。2)由於渦輪的凸銷使得渦輪的攪拌力大幅度增大，流體作圓周運動更強烈，磨珠與磨珠之間、磨珠與渦輪之間、磨珠與缸壁之間產生的剪切力及擠壓力更大，細胞更易被破碎。3)有凸銷的圓周範圍，磨珠的速度較大，兩圈凸銷之間的範圍磨珠速度較低，兩個區域速度差的增大，磨珠間的剪切力也增大，破壁的效果更佳。4)本發明綜合了渦輪式珠磨機及棒銷式珠磨機的優點，轉動時產生了一個更複雜、更強力的流場，能量密度更高、能量分布更均勻，實現短時間內處理量大，防止物料在研磨腔內長時間逗留而被乳化。5)在出料管上裝一個破碎超聲發射頭，排出的物料在出料通道裡受超聲頭的集中輻射，能量密度高，能量分布均勻。由於超聲波的空化作用——超聲波在液體中傳播時，由於液體微粒的劇烈振動，會使液體內部產生許多小空洞，這些小空洞迅速脹大及閉合，使液體微粒之間產生猛烈的撞擊作用，可生產幾千至上萬個大氣壓的壓強，從而把細胞擊破。同時由於超聲波的活化、溶解及分散作用，使交織團聚的細胞團分散，並把細胞壁擊破，從而可提聞其破碎率。另外，還可降低含細胞脂肪物料的粘度，提聞排料率。
圖1是本發明的用於生物細胞破壁的超聲波高能量凸銷渦輪珠磨機的結構示意圖。圖中:I一破碎用超聲波發射頭、2—出料缸蓋、3—料珠分離網、4一研磨缸體、5—清洗用超聲波發射頭、6—凸銷潤輪、7—入料缸蓋、8 一潤輪凸銷、9 一潤流槽。
具體實施例方式為了更好地理解本發明，下面結合附圖對本發明作進一步地描述。如圖1所示，本發明的用於生物細胞破壁的超聲波高能量珠磨機，含有用於破碎細胞的超聲波發射頭1、出料缸蓋2、料珠分離網3、研磨缸筒4、清洗用超聲波發射頭5、凸銷渦輪6、入料缸蓋7。如圖1所示，物料從入料缸蓋7進入研磨缸內，所述凸銷渦輪的外圓上有若干均布的凸銷，凸銷在軸向上直線排列，兩排凸銷之間開一條有一定斜度的渦流槽，旋轉的渦輪其凸銷起攪拌作用，使磨珠作高速的旋轉的圓周運動，渦輪的斜槽產生強力的離心力，驅使物料及磨珠作徑向循環運動，高速運動的磨珠與磨珠間、與渦輪間、與缸體間產生強力的剪切力及擠壓力把細胞壁打破，經過整個研磨流程的物料進入料珠分離網流向出料口，進入料珠分離網的物料尚有少量的交織團聚的細胞未被破碎，在流向出口的過程中受超聲波的輻射，團聚的細胞團被超聲波分散，並把細胞壁擊破。另外，超聲波還可降低含細胞脂肪物料的粘度，提高排料率。整個過程中，珠磨機起主要作用，超聲波起輔助作用，進一步提高了破壁率。如圖1所示，所述清洗超聲波發射頭5，其作用是發射起潔淨作用的超聲波，在珠磨機的工作過程中連續或間歇性地工作，可減少細胞脂肪對磨珠、渦輪及缸體的粘附。由於細胞脂肪對介質、渦輪及缸壁的粘附包裹，有潤滑、彈性減震的作用，大大減弱了磨珠間、磨珠與渦輪間、磨珠與缸壁間的剪切力及擠壓力。因此，增加超聲波的清潔功能是很有必要的。超聲波清潔功能還可以使洗機時間縮短、減少清洗劑的用量，清洗效果更好。由於本發明的用於生物細胞的超聲波高能量珠磨機具有高能量密度、高剪切力及擠壓力、大處理量、高產量的特點，物料進入研磨腔後細胞迅速被分散和破碎，並降低含細胞脂肪物料的粘度，使物料快速排出，防止長時間滯留在研磨腔內被反覆研磨導致升溫過高破壞細胞物質。也防止了長時間被反覆研磨導致破壁後細胞內的有用物質被乳化而無法分離。高產能的同時，破壁率也達到了極高水平。如果在生物細胞破壁領域裡推廣，將獲得巨大的經濟效益。因此本發明有很大的推廣價值及應用前景，可廣泛應用於生物細胞破壁領域。
權利要求
1.一種用於生物細胞破壁的超聲波高能量密度珠磨機，其結構特徵有:一個起分散、破碎作用的超聲波發射頭、多個起清潔作用的超聲波發射頭、還有磨機研磨腔內若干個帶凸銷的渦輪；在渦輪的高速轉動的情形下，其凸銷使微細磨珠得到強烈的攪拌，使在磨腔內產生高能量密度的研磨區域，同時，渦輪的渦流槽產生強大的離心力驅使流體作徑向循環運動作用；綜合超聲波的空化作用和機械強烈研磨所產生強大的剪切力及擠壓力可把物料中的細胞得以充分分散和有效破碎。
2.根據權利I所述的超聲波高能量密度珠磨機，其特徵在於物料出口處裝有一個起分散及破碎作用的超聲波發射頭，物料經超聲波的輻射可以把交織團聚的細胞團分散、並結合強烈的機械研磨把細胞破碎，從而獲得更高的細胞破壁率。
3.根據權利I所述的超聲波高能量密度珠磨機其特徵在於缸筒上均勻分布有多個起清潔作用的超聲波發射頭；超聲波的作用可減輕破壁細胞脂肪對磨珠、渦輪及缸壁的粘附包裹作用而導致研磨效能的降低，還可降低含細胞脂肪物料的粘度；同時，超聲波對清洗機器有效排料有優良的效果。
全文摘要
本發明一種用於細胞破壁的超聲波高能量密度珠磨機，含有一個破碎超聲波發射頭，多個清洗超聲波發射頭，若干個帶凸銷的渦輪。渦輪的渦流槽驅使物料及磨珠作強力徑向循環運動及凸銷的強力攪拌作用，使得磨珠之間、磨珠與渦輪及缸壁之間產生強大的剪切力，迅速把細胞壁破碎。經過研磨腔仍未破碎的少量的細胞交織團聚體，在出料通道裡經超聲波的集中輻射，細胞聚團被分散和破壁。另外，超聲波可降低含細胞脂肪物料的粘度，減輕細胞脂肪對磨珠及研磨腔的粘附包裹，並有優良的清洗功能。本發明由於加強了珠磨機的研磨強度，輔助超聲波的分散及破碎功能，使細胞破壁率大幅度提高，可廣泛應用於生物細胞破壁領域。
文檔編號B02C17/18GK103203265SQ20121000926
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月13日 優先權日2012年1月13日
發明者謝小飛 申請人:謝小飛