超聲波提取機由于其本身具有結(jié)構(gòu)精致,操作起來非常方法,使用效率高且提取質(zhì)量好,可選擇頻率廣等優(yōu)勢在醫(yī)學、各種化工業(yè)、實驗室受到廣泛的應用。
在空化發(fā)生時液體中的微小氣泡核在高強度超聲波作用下發(fā)生振蕩、生長、收縮及崩潰等一系列動力學過程,同時在崩潰的極短時間內(nèi),在空化泡周圍產(chǎn)生高溫、高壓,強烈沖擊波和時速400kmöh以上的微射流,對固體表面的剝離、凹蝕和粉碎作用創(chuàng)造了新的活性表面,這種界面效應使傳質(zhì)表面積增大??栈瘯r產(chǎn)生的湍動效應使固液界面中傳質(zhì)邊界層變薄,導致界面層中溶質(zhì)的濃度梯度減少速度大大高于其他方法??栈a(chǎn)生的微擾效應使固液傳質(zhì)過程的微孔擴散得以強化,使得渦流擴散加強,加快提取過程。超聲頻率增高,
超聲波提取機提取時間延長,超聲場產(chǎn)生的聚能效應導致提取液溫度升高。湍流效應、微擾效應、界面效應和聚能效應與超聲場的頻率、功率及體系的溫度等有關(guān)。在天然產(chǎn)物提取過程中,細胞的破壁、溶質(zhì)的擴散和平衡速度等與單位面積超聲功率相關(guān),而且均會對提取效率和回收率產(chǎn)生影響,因此一般選用低頻大功率超聲。
雖然超聲波提取機在實驗室小量樣品制備中效果很好并且已經(jīng)廣泛應用,特別是在分析樣品的處理中,其快速、的特點已被廣泛認同,但超聲場的范圍和強度限制了每次處理的物料量,缺乏有效的工程放大手段和方法限制了其在大規(guī)模生產(chǎn)中的應用。
超聲波提取機工藝設計的目的是要保證使設計的設備能滿足生產(chǎn)工藝的要求。工藝設計應力求使設備技術(shù)上先進、可靠。
1、在進行
超聲波提取機的工藝設計時首先要明確設備的設計任務與條件,主要包括:進出物料的組成、物理和化學特性及有關(guān)數(shù)據(jù)、操作壓力、溫度、溶媒的特性和用量、提取物的質(zhì)量要求、生產(chǎn)中負荷的波動等。同時要分析掌握目前的發(fā)展狀況,綜合考慮技術(shù)的先進性、可靠性、生產(chǎn)成本及運行操作、設備的維護、能源消耗等因素,選擇合理的設備形式和結(jié)構(gòu)。
2、對于中藥提取設備還應重點考慮設備的防漏、防爆、防腐蝕及環(huán)境污染等問題。在方案確定時,要優(yōu)先考慮標準系列。
3、設備的工藝計算主要包括設備的物料衡算、能量衡算、設備特性尺寸計算及流動阻力計算等。
4、物料衡算的目的是要求出設備原料各組分的質(zhì)量、各組分的成分比例、各組分的體積等,這些數(shù)據(jù)是確定設備特性尺寸的依據(jù)。
5、能量衡算主要是在物料衡算的基礎上進行的。其目的是確定設備在完成各操作單元過程中所需的熱量。
6、設備的特性尺寸主要包括設備的容積、主要形狀尺寸(直徑、長、寬、高等)、傳熱面積等。
7、通過原料衡算確定的設備尺寸還包括:原料進出口尺寸、各接管尺寸等。中藥提取設備機械結(jié)構(gòu)設計是在設備形式和主要尺寸已確定的基礎上,根據(jù)設備的常用結(jié)構(gòu),參照相關(guān)標準和規(guī)范,具體詳細設計各個零部件的結(jié)構(gòu)尺寸;選擇各種構(gòu)件的材料;計算零部件的強度;各接口方位及連接形式設計;提出設備制造技術(shù)要求與規(guī)范。