專利名稱：用于液相法超微粉碎的撞擊腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及撞擊腔，特別是用于液相法超微粉碎的撞擊腔。主要用于醫(yī)藥、生物、食品、化妝品等領(lǐng)域，對液態(tài)流體夾帶的固體顆粒進(jìn)行粉碎。
背景技術(shù)：
對膳食纖維等的粉碎，一般采用生物酶法和物理機(jī)械法。生物酶法主要是利用纖維素酶對生命體的細(xì)胞壁進(jìn)行生物降解粉碎；物理機(jī)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(tài)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(diào)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(zhì)機(jī)和微射流均質(zhì)機(jī)進(jìn)行液相粉碎達(dá)到粉碎目的。但普通的撞擊腔得到的物料顆粒還不夠細(xì)小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于液相法超微粉碎的撞擊腔，用于得到非常細(xì)小的物料顆粒。
本發(fā)明的技術(shù)方案為用于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(nèi)的孔道組成；一元副腔由副管體和副管體內(nèi)的孔道組成；其中主管體內(nèi)的孔道是由依次前后連接的主進(jìn)料管、主諧振管、主緩沖管、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；主諧振管直徑大于主進(jìn)料管和主緩沖管的直徑；主緩沖管與主撞擊管之間設(shè)置有堵塊，堵塊上下對稱開有細(xì)小的槽管形成主分流管；主射流管的直徑小于主突變管、主縮流管和主出料管的直徑；主突變管的直徑大于主縮流管的直徑；主縮流管的直徑小于主出料管的直徑；副管體內(nèi)的孔道是由依次前后連接的副進(jìn)料管、副諧振管、副緩沖管、副分流管、副撞擊管、副射流管、副擴(kuò)流管和副出料管組成；副諧振管直徑大于副進(jìn)料管和副緩沖管的直徑；副緩沖管與副撞擊管之間設(shè)置有堵塊，堵塊上下對稱開有細(xì)小的槽管形成副分流管；副射流管的直徑小于副擴(kuò)流管和副出料管的直徑；副擴(kuò)流管的直徑小于副出料管的直徑。
用于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(jìn)料管連接；一元主腔的主進(jìn)料管與外界連通；一元副腔的副出料管與外界連通。
用于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(jìn)料管連接；一元副腔的副進(jìn)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(gè)主諧振管，一元副腔只包括一個(gè)副諧振管。
工作原理先將初步破碎的物料懸浮于液體溶液中，依靠現(xiàn)有高壓設(shè)備產(chǎn)生高速液流。高速液流經(jīng)過諧振管產(chǎn)生諧振，液流噴射速度進(jìn)一步提高，兩股高速液流在緩沖管內(nèi)稍做緩沖，又急速的被壓迫進(jìn)入直徑細(xì)小的分流管中形成兩股高速液流并在撞擊管中劇烈碰撞。工作過程中產(chǎn)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(shí)溫升和瞬時(shí)壓降等一系列作用，從而將懸浮液中的物料顆粒進(jìn)一步破碎。
懸濁液在高壓泵作用下進(jìn)入用于液相法超微粉碎的撞擊腔的進(jìn)料管，在用于液相法超微粉碎的撞擊腔中有圓柱形空腔作為諧振管，這有利于產(chǎn)生自振脈沖射流，流體的擾動頻度與腔室固有頻率相匹配對，激勵(lì)流體共振，產(chǎn)生大幅值、高頻率的波動壓力。流體被分成兩股高速液流后，由于其強(qiáng)大的縱向速度差造成巨大的剪切作用。當(dāng)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(chǎn)生巨大的撞擊能量。流體中的固體顆粒之間強(qiáng)烈相撞。同時(shí)，由于流場相撞產(chǎn)生巨大的壓力降，在撞擊區(qū)會形成強(qiáng)烈的渦旋作用。流體出現(xiàn)強(qiáng)烈橫向方向的撞擊和摩擦，流體中的顆粒經(jīng)垂直撞擊后又經(jīng)歷橫向撞擊和摩擦。隨著均質(zhì)機(jī)柱塞泵輸出功率增加，流體獲得越大的動量進(jìn)行撞擊。除垂直方向和橫向方向的作用外，其它各個(gè)方向的渦旋作用都有程度不同的撞擊與摩擦。流體相撞后產(chǎn)生巨大的壓力降，當(dāng)壓力低于液體的蒸氣壓時(shí)出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象。當(dāng)隨著氣穴作用的時(shí)間和強(qiáng)度的增大，氣蝕產(chǎn)生的威力也是不容置疑的，那它巨大能量則更多轉(zhuǎn)嫁在周圍流場中，從而對流場產(chǎn)生比高壓閥式均質(zhì)機(jī)閥芯中流場更大的破壞作用。
對于用于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(dú)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(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用一元主腔或一元副腔的組合，特別是細(xì)小的雙股分流管、細(xì)小的副射流管等結(jié)構(gòu)，讓高速液流劇烈碰撞。工作過程中產(chǎn)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(shí)溫升和瞬時(shí)壓降等一系列作用，從而將懸浮液中的固體物料進(jìn)一步破碎得到細(xì)小碎片。相對而言，為了得到50-200nmm的細(xì)小碎片，只需要一個(gè)主諧振管的一元主腔，一個(gè)副諧振管的一元副腔。
當(dāng)然為了得到更細(xì)小的碎片，也可以采用二個(gè)主諧振管的二元主腔，二個(gè)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(xì)小碎片情況下，不再需要采用二元主腔或二元副腔。


圖1為本發(fā)明一元主腔的主出料管9a和一元副腔的副進(jìn)料管1b連接的雙腔組合的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一元副腔的副出料管9b和一元主腔的主進(jìn)料管1a連接的雙腔組合的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記主進(jìn)料管1a、主諧振管2a、主緩沖管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(jìn)料管1b、副諧振管2b、副緩沖管3b、副分流管4b、副撞擊管5b、副射流管6b、副擴(kuò)流管10b、副出料管9b。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1用于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(nèi)的孔道組成；一元副腔由副管體和副管體內(nèi)的孔道組成；其中主管體內(nèi)的孔道是由依次前后連接的主進(jìn)料管1a、主諧振管2a、主緩沖管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直徑大于主進(jìn)料管1a和主緩沖管3a的直徑；主緩沖管3a與主撞擊管5a之間設(shè)置有堵塊，堵塊上下對稱開有細(xì)小的槽管形成主分流管4a；主射流管6a的直徑小于主突變管7a、主縮流管8a和主出料管9a的直徑；主突變管7a的直徑大于主縮流管8a的直徑；主縮流管8a的直徑小于主出料管9a的直徑；副管體內(nèi)的孔道是由依次前后連接的副進(jìn)料管1b、副諧振管2b、副緩沖管3b、副分流管4b、副撞擊管5b、副射流管6b、副擴(kuò)流管10b和副出料管9b組成；副諧振管2b直徑大于副進(jìn)料管1b和副緩沖管3b的直徑；副緩沖管3b與副撞擊管5b之間設(shè)置有堵塊，堵塊上下對稱開有細(xì)小的槽管形成副分流管4b；副射流管6b的直徑小于副擴(kuò)流管10b和副出料管9b的直徑；副擴(kuò)流管10b的直徑小于副出料管9b的直徑。
實(shí)施例2用于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(jìn)料管1b連接；一元主腔的主進(jìn)料管1a與外界連通；一元副腔的副出料管9b與外界連通。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例3用于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(jìn)料管1a連接；一元副腔的副進(jìn)料管1b與外界連通；一元主腔的主出料管9a與外界連通。其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例4下面以膳食纖維的液相超微化實(shí)施案例作進(jìn)一步描述以酶法制備的豆渣纖維懸濁液為試樣樣品，以美國Microfluidic公司生產(chǎn)的Microfluidizer M-110EH為主體設(shè)備，用于液相超微粉碎的撞擊腔主副腔串聯(lián)，副腔在前主腔在后，以不同的次數(shù)處理豆渣纖維懸濁液。將以一定濃度的處理前后樣品在XS-402型熒光三目顯微鏡下，放大400倍，對其顆粒大小、形貌等特征進(jìn)行測量和觀察發(fā)現(xiàn)顆粒大小從處理前的50-58um左右降至處理后的20-35.5um左右(實(shí)際上的顆粒大小要除以400倍)，并且組織更薄，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(jīng)幾次處理后的樣品粒度峰值前移，主峰從處理前的10-20Knm前移至處理一次后的5-10Knm、處理二次后的500nm-1Knm、處理三次后的50-200nmm等。由于豆渣纖維懸濁液經(jīng)細(xì)化和均一化后其流變性會發(fā)生變化，出現(xiàn)粘度升高現(xiàn)象，應(yīng)用美國的BROOKFIELD DV-III+型流變儀檢測其結(jié)果為表觀粘度從60-70cp上升至處理一次后的100-110cp和處理二次后的110-125cp，這可進(jìn)一步證明其超微化的效果。
如果采用副腔在前、主腔在后的方式處理時(shí)一元副腔的副進(jìn)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后，再經(jīng)一元主腔的主出料管9a釋放出來。
如果采用高壓閥式均質(zhì)機(jī)作為主體設(shè)備反復(fù)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(xì)小的碎片。
其余同實(shí)施例3。
實(shí)施例5下面以膳食纖維的液相超微化實(shí)施案例作進(jìn)一步描述用于液相超微粉碎的撞擊腔主副腔串聯(lián)，主腔在前副腔在后，以不同的次數(shù)處理豆渣纖維懸濁液。
采用主腔在前副腔在后的方式處理時(shí)一元主腔的主進(jìn)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后，再經(jīng)一元副腔的副出料管9b釋放出來。
其余操作與實(shí)施例4相同；實(shí)驗(yàn)效果與實(shí)施例4類似。
權(quán)利要求
1.用于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(nèi)的孔道組成；一元副腔由副管體和副管體內(nèi)的孔道組成；其特征在于主管體內(nèi)的孔道是由依次前后連接的主進(jìn)料管(1a)、主諧振管(2a)、主緩沖管(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)直徑大于主進(jìn)料管(1a)和主緩沖管(3a)的直徑；主緩沖管(3a)與主撞擊管(5a)之間設(shè)置有堵塊，堵塊上下對稱開有細(xì)小的槽管形成主分流管(4a)；主射流管(6a)的直徑小于主突變管(7a)、主縮流管(8a)和主出料管(9a)的直徑；主突變管(7a)的直徑大于主縮流管(8a)的直徑；主縮流管(8a)的直徑小于主出料管(9a)的直徑。副管體內(nèi)的孔道是由依次前后連接的副進(jìn)料管(1b)、副諧振管(2b)、副緩沖管(3b)、副分流管(4b)、副撞擊管(5b)、副射流管(6b)、副擴(kuò)流管(10b)和副出料管(9b)組成。副諧振管(2b)直徑大于副進(jìn)料管(1b)和副緩沖管(3b)的直徑；副緩沖管(3b)與副撞擊管(5b)之間設(shè)置有堵塊，堵塊上下對稱開有細(xì)小的槽管形成副分流管(4b)；副射流管(6b)的直徑小于副擴(kuò)流管(10b)和副出料管(9b)的直徑；副擴(kuò)流管(10b)的直徑小于副出料管(9b)的直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于液相法超微粉碎的撞擊腔，其特征在于一元主腔的主出料管(9a)與一元副腔的副進(jìn)料管(1b)連接；一元主腔的主進(jìn)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(jù)權(quán)利要求1所述的用于液相法超微粉碎的撞擊腔，其特征在于一元副腔的副出料管(9b)與一元主腔的主進(jìn)料管(1a)連接；一元副腔的副進(jìn)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(fā)明涉及用于液相法超微粉碎的撞擊腔，本發(fā)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(nèi)的孔道組成；一元副腔由副管體和副管體內(nèi)的孔道組成；其中主管體內(nèi)的孔道是由依次前后連接的主進(jìn)料管、主諧振管、主緩沖管、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(nèi)的孔道是由依次前后連接的副進(jìn)料管、副諧振管、副緩沖管、副分流管、副撞擊管、副射流管、副擴(kuò)流管和副出料管組成。本發(fā)明采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(xì)小的雙股分流管、細(xì)小的副射流管等結(jié)構(gòu)，讓高速液流劇烈碰撞。能將懸浮液中的固體物料進(jìn)一步破碎得到細(xì)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(yōu)先權(quán)日2006年4月24日
發(fā)明者涂宗財(cái), 劉成梅, 劉偉, 阮榕生, 梁瑞紅 申請人:南昌大學(xué)