專利名稱：用于分離、凈化、促進(jìn)相互作用并且改善燃燒的方法和設(shè)備的制作方法
用于分離、凈化、促進(jìn)相互作用并且改善燃燒的方法和設(shè)備
本申請是發(fā)明名稱為“用于分離、凈化、促進(jìn)相互作用并且改善燃燒的方法和設(shè)備”、國際申請日為2008年10月10日、國家申請?zhí)枮?00880120052.5的專利申請的分案申請。
相關(guān)申請的交叉引用
本申請基于2007年10月10日提交的美國非臨時(shí)申請序列號(hào)N0.11/973，692，并要求該臨時(shí)申請的優(yōu)先權(quán)，該申請通過引用結(jié)合于此。技術(shù)領(lǐng)域
本申請總體涉及一種用于分離、凈化、促進(jìn)相互作用并且改善燃燒的方法和設(shè)備，更具體地涉及一種用于將流體介質(zhì)中的相結(jié)合成分分離、凈化流體、促進(jìn)兩個(gè)或多個(gè)成分之間的相互作用并且改善液體燃料中的燃燒的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
長期以來，需要快速地分離相結(jié)合的成分同時(shí)不會(huì)損害單個(gè)成分。需要分離的相結(jié)合成分的實(shí)例包括顆粒成分、純產(chǎn)品中的污染物，固體生命體中的汁，生物體中的淀粉和蛋白質(zhì)。尤其地，玉米是一種需要在不損害成分的情況下分離為單獨(dú)成分的谷物。玉米胚乳富含淀粉和蛋白質(zhì)，二者作為分離的成分都是有價(jià)值的。
分離或研磨玉米的典型過程包括在溫水和二氧化硫中發(fā)酵(浸潰)谷粒大約35至50小時(shí)。發(fā)酵過程能夠軟化玉米從而通過機(jī)械過程更容易地進(jìn)行分離，但是該發(fā)酵過程也會(huì)損害玉米的組分。玉米仁的成分其中的一些一般溶解或懸浮在酸性水中，隨后被扔掉。扔掉這些成分對于玉米研磨商來說會(huì)損失利潤。另外，在研磨過程的結(jié)束，由于發(fā)酵過程，玉米需要充分的干燥。
在發(fā)酵之后，去胚器通過玉米與去胚器之間的研磨、單個(gè)玉米粒之間的研磨以及玉米與去胚器之間的碰撞而分離胚芽、粒殼和胚乳。傳統(tǒng)的去胚器會(huì)頻繁地使得胚芽斷裂并且不會(huì)不斷地使得胚芽與胚乳完全分離。傳統(tǒng)的去胚器也不分離胚乳中的蛋白質(zhì)與淀粉。因此，典型的玉米研磨過程是相對昂貴、耗時(shí)和低效的。
凈化流體以移除微生物的過程一般使用下述方法其中的一個(gè)進(jìn)行:通過化學(xué)處理、紫外線光處理或逆向滲透而進(jìn)行的蒸餾、過濾、蒸煮、消毒。但是，所有這些過程都具有缺點(diǎn)，包括:成本、時(shí)間、尺寸、是否有效性和效率低下。巴氏消毒法是一種用于殺死流體諸如果汁和牛奶中的微生物的凈化過程。巴氏消毒法通過加熱流體一段預(yù)定量的時(shí)間而殺死微生物。但是，巴氏消毒法并不會(huì)殺死流體中的所有微生物，因?yàn)檫@樣需要加熱會(huì)改變流體的味道。
促進(jìn)兩種或多種成分之間的相互作用對于促進(jìn)成分之間的相互作用來說是理想的。成分之間的相互作用一般使用攪拌器或混合器來實(shí)現(xiàn)，它們轉(zhuǎn)動(dòng)葉片穿過各個(gè)組分和/或振動(dòng)各個(gè)組分。
改善液體燃料的燃燒對于改善效率以及降低有害于環(huán)境的廢物排放來說是理想的。燃燒液體燃料一般通過霧化該燃料從而最大化其表面面積而得以改善。用于改善燃燒的一種傳統(tǒng)方法是利用具有能夠霧化燃料的噴嘴的燃料噴射器。發(fā)明內(nèi)容
這里要求保護(hù)的發(fā)明是一種用于分離、凈化、促進(jìn)相互作用并且改善燃燒的方法和設(shè)備。用于分離、凈化、促進(jìn)相互作用并且改善燃燒的設(shè)備包括具有內(nèi)部腔的外殼、腔中的轉(zhuǎn)子、延伸自轉(zhuǎn)子的多個(gè)凸起、與轉(zhuǎn)子連接的軸以及用于旋轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子的原動(dòng)機(jī)(primemover)。該外殼具有允許流體進(jìn)入和離開該腔的入口和出口。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子以足以使得腔中的流體產(chǎn)生空化作用并且使得流體經(jīng)受離心力的速度旋轉(zhuǎn)?？栈⒀心ズ碗x心與撞擊力優(yōu)選地促成于分離流體中的相結(jié)合成分、殺死流體中的無益生物體、促進(jìn)流體中的兩個(gè)或多個(gè)成分之間的相互作用，和/或改善液體燃料的燃燒，上述效果都是希望得到的。
分離相結(jié)合成分的方法包括將相結(jié)合的成分放入流體介質(zhì)并且在流體中引發(fā)空化作用(cavitation)從而分離相結(jié)合的成分的步驟。所述分離方法可用于任何類型的相結(jié)合成分，快速，具有低動(dòng)力需求并且能夠以相對低廉的設(shè)備實(shí)現(xiàn)。
凈化流體的方法包括促進(jìn)流體中的空化作用從而殺死流體中的無益微生物。該凈化方法殺死無益微生物,而不改變流體的口味以及其他的理想生物化學(xué)特性。
促進(jìn)兩個(gè)或多個(gè)成分之間的相互作用的方法包括將各個(gè)成分放到流體介質(zhì)中并且使得各個(gè)成分經(jīng)受空化作用從而促進(jìn)相互作用。在優(yōu)選實(shí)施例中，各個(gè)成分也可經(jīng)受離心力、研磨和撞擊從而促進(jìn)相互作用。
改善流體燃料的燃燒的方法包括引發(fā)流體中的空化作用從而蒸發(fā)液體燃料。經(jīng)蒸發(fā)的燃料在燃燒室中比在液體對應(yīng)腔中能夠燃燒得更加完全。
本發(fā)明的其他方面以及優(yōu)勢和新穎特征將部分地闡述在隨后的說明書中，部分地在研究下述說明書時(shí)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員變得清楚明了，或者可從本發(fā)明的實(shí)踐中得到。本發(fā)明的目的和優(yōu)勢可借助所附的權(quán)利要求中具體指出的方法和組合來實(shí)現(xiàn)和獲得。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的透視圖2是圖1的設(shè)備的前視圖，其中的一部分剖開；
圖3是圖1的設(shè)備的分解透視圖4是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的備選實(shí)施例的局部橫截面剖視圖，示出具有凸起的外殼;
圖5是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的備選實(shí)施例的局部橫截面剖視圖，示出轉(zhuǎn)子和反轉(zhuǎn)子；
圖6是具有C形凸起的轉(zhuǎn)子的一部分的透視圖7是具有J形凸起的轉(zhuǎn)子的一部分的透視圖8是具有布置為弧形的齒狀突起的轉(zhuǎn)子的一部分的透視圖9是具有旋轉(zhuǎn)凸起的轉(zhuǎn)子的一部分的透視圖10是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的備選實(shí)施例的前視圖，示出與外殼出口連接的旋液分離器；
圖1lA是根據(jù)本發(fā)明的分離方法的流程圖1lB是圖1lA的流程圖的延續(xù)；
圖12是根據(jù)本發(fā)明的凈化方法的流程圖13是根據(jù)本發(fā)明的促進(jìn)相互作用的方法的流程圖14根據(jù)本發(fā)明的改善燃燒的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
圖1-3示出設(shè)備10，適于分離流體介質(zhì)中的相結(jié)合的成分，凈化流體，促進(jìn)流體介質(zhì)中的兩個(gè)或多個(gè)成分之間的相互作用，以及改善液體燃料的燃燒。圖2示出分離相結(jié)合成分的設(shè)備。所示的相結(jié)合的成分是玉米粒12的胚乳、胚芽和粒殼。雖然圖2示出能夠分離玉米的設(shè)備10，但是任何相結(jié)合的成分可通過該設(shè)備分離開。此外，雖然圖2示出作為分離器的設(shè)備，但是該設(shè)備也能夠凈化流體、促進(jìn)兩個(gè)或多個(gè)成分之間的相互作用，并且改善液體燃料的燃燒。圖1-3示出的設(shè)備具有外殼14、軸16、圓形轉(zhuǎn)子18、延伸自轉(zhuǎn)子18的凸起20以及與軸16連接的馬達(dá)22。
圖2和3示出外殼14具有第一端壁24、第二端壁26和側(cè)壁28，限定內(nèi)部空化腔30。圖1-3示出的外殼14具有第一端壁24中的入口 32，適于允許流體和成分進(jìn)入腔30，側(cè)壁28中的出口 34，適于允許流體和成分離開腔30。入口 32可與包含成分、流體或二者的漏斗(未示出)連接。圖3示出第二端壁26中的軸開口 36。軸16穿過軸開口 36伸入腔30。圖1-3示出延伸自側(cè)壁28的凸緣38。圖3示出凸緣38中的開口 40，其與第二端壁26中的開口 42對齊。圖1示出螺栓44，固緊第二端壁26和凸緣38。密封件(未示出)優(yōu)選地設(shè)置在凸緣38與第二端壁26之間，以及密封件46，圖3所示，設(shè)置在軸16與第二端壁26之間，從而防止流體從腔30泄漏出。
圖2示出腔30中與軸16連接的轉(zhuǎn)子18。轉(zhuǎn)子18具有面對入口 32的前表面48。圓柱凸起20從前表面48朝向入口 32延伸。所有的凸起20距離轉(zhuǎn)子18中心是等距，并且相鄰于前表面48的外周邊緣。鄰近凸起20之間的間隔確定各成分保持在腔30中的時(shí)間的長度。相比較于間隔較遠(yuǎn)的凸起，相隔較近的凸起共同將各成分保持在腔中更長的時(shí)間段。各成分保持在腔中的時(shí)間越長，各成分將分離或相互作用的可能性更大，不論哪種都是優(yōu)選的。優(yōu)選地，凸起所間隔的距離需要足以將各成分保持在外殼或腔中，直到各成分分離或相互作用。圖2示出間隔一定距離的相鄰?fù)蛊?0，該距離足以將玉米粒12保持在腔30中，直到胚芽、粒殼和胚乳分離開。優(yōu)選地，相鄰?fù)蛊?0之間的空間大概為6至12毫米。凸起之間的間隔也會(huì)影響成分與凸起之間的撞擊數(shù)。成分與凸起之間更多的撞擊會(huì)隨著凸起間隔得更近而產(chǎn)生。因此，如果想要較少的撞擊，那么凸起之間的距離應(yīng)當(dāng)增加。雖然示出的圓柱形凸起20安裝為距離轉(zhuǎn)子中心等距離，所以以任何圖案安裝在轉(zhuǎn)子上的任何類型的凸起都處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
圖2示出流體介質(zhì)中的玉米粒12的胚乳、胚芽和粒殼。如圖1和3所示的轉(zhuǎn)子22以足以使得在流體中產(chǎn)生空化作用的速度旋轉(zhuǎn)軸16和轉(zhuǎn)子18。胚乳、胚芽和粒殼通過形成在流體中的空化氣泡的快速產(chǎn)生和破裂、流體與玉米成分之間的研磨、玉米成分之間的研磨、玉米成分與凸起20之間的撞擊和離心力的組合作用而分離開。在分離之前，谷物通過凸起20保持在外殼14中。雖然谷物由凸起20保持，但是流體高速流經(jīng)谷物，使得流體在玉米表面上研磨。玉米粒12也相對于轉(zhuǎn)子19旋轉(zhuǎn)，使得玉米粒之間產(chǎn)生研磨。每個(gè)玉米粒12也碰撞凸起20。所有這些因素貢獻(xiàn)于將谷物12分離成其各個(gè)成分。圖2示出離開出口 32的已分離的成分50。雖然圖2示出玉米的分離，但是任何類型的相結(jié)合成分可采用設(shè)備10分離開，該設(shè)備也可用于凈化流體，促進(jìn)流體介質(zhì)中的兩個(gè)或多個(gè)組分之間的相互作用，并且改善液體燃料的燃燒。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備110的備選實(shí)施例。設(shè)備110基本上與上述結(jié)合圖1-3所述的設(shè)備10相同，除了設(shè)備110具有從外殼116的第一端壁114朝向轉(zhuǎn)子118延伸的凸起112。三個(gè)環(huán)狀排的凸起112延伸自第一端壁114。相鄰排之間存在間隙120。轉(zhuǎn)子118具有四排凸起122，它們以一距離與轉(zhuǎn)子中心間隔開，使得這些排對齊間隙120。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備210的另一備選實(shí)施例。設(shè)備210基本上與上述參照圖1-3所述的設(shè)備10相同，除了設(shè)備210具有管212和內(nèi)腔216內(nèi)部與管212連接的反轉(zhuǎn)子214。反轉(zhuǎn)子214的前表面面對轉(zhuǎn)子218的前表面。管212容納在入口 220中并且延伸進(jìn)入腔216。三個(gè)環(huán)形排的凸起222從反轉(zhuǎn)子214的前表面處朝向轉(zhuǎn)子218延伸。相鄰的排之間存在間隙224。轉(zhuǎn)子218具有四排凸起226，與轉(zhuǎn)子中心間隔一定距離，使得這些排對齊間隙224。密封件228定位在管212與入口 220之間，從而防止流體從腔216泄漏出。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)，諸如帶，可與腔216外部的管212連接，從而旋轉(zhuǎn)該管212和反轉(zhuǎn)子214。雖然設(shè)備110和210示出在圖4和5中并且具有環(huán)形排的凸起，但是外殼上的排、轉(zhuǎn)子和反轉(zhuǎn)子可具有允許轉(zhuǎn)子在外殼中旋轉(zhuǎn)的任何構(gòu)造。
圖6-9示出可使用在結(jié)合圖1-5所述的設(shè)備10、110和210的任何一個(gè)中的凸起的實(shí)例。圖6示出具有C形上部輪廓的凸起310。凸起是中空的并且在轉(zhuǎn)子上布置成兩排。C形凸起310優(yōu)選地使用在需要在流體中引入高度空化作用的時(shí)候。圖7示出具有J形側(cè)部輪廓的凸起312。J形凸起312定位成相鄰于轉(zhuǎn)子的前表面的外周邊緣附近。圖8示出間隔開的四排齒狀凸起314。這些排定位成偏移的關(guān)系，使得凸起314形成徑向彎曲的形狀。圖9示出旋轉(zhuǎn)凸起316。凸起316具有自由端318和可旋轉(zhuǎn)地安裝在轉(zhuǎn)子的前表面上的固定端320。固定端320具有開口，該開口容納延伸自該轉(zhuǎn)子的銷322。這里描述的發(fā)明并不局限于任何特定類型的凸起，或者任何特定形狀的凸起。這里所示出的所有的凸起和形狀都僅僅是示例性的。
圖10示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備410的備選實(shí)施例。設(shè)備410基本上與參照圖1_5所示的實(shí)施例描述的設(shè)備10、110和210相同，除了外殼414的出口 412連接至旋液分離器416，或者離心機(jī)。旋液分離器416具有倒垂錐形的整體形狀，圓柱體從錐形的基部向上延伸。旋液分離器416具有上部出口 418、底部出口 420和與外殼出口 412連接的入口 422。入口 422定位在旋液分離器416的上部附近。
在操作中，圖1-3所示的設(shè)備10的馬達(dá)22開啟。入口 32接收流體、未凈化流體中的相結(jié)合的成分、流體或液體燃料中的兩個(gè)或多個(gè)成分。流體、未凈化流體中的相結(jié)合的成分、流體中或者液體燃料中的兩個(gè)或多個(gè)成分進(jìn)入腔30。馬達(dá)22旋轉(zhuǎn)軸16和轉(zhuǎn)子18，旋轉(zhuǎn)速度足以隨著凸起移動(dòng)穿過流體而使得流體在腔30中產(chǎn)生空化作用。軸的旋轉(zhuǎn)速度優(yōu)選地處于500至10000轉(zhuǎn)/分鐘之間。
隨著凸起移動(dòng)穿過流體，流體由于凸起20后面的流體壓力降低而空化。當(dāng)凸起20后面的流體壓力降低至低于流體的蒸汽壓力時(shí)，流體從液態(tài)空化變?yōu)闅鈶B(tài)。由于空化作用，多個(gè)氣泡形成在流體中。這些氣泡從低壓形成區(qū)移動(dòng)到具有更高流體壓力的腔30的區(qū)域。當(dāng)進(jìn)入具有大于流體的蒸汽壓力的流體壓力的區(qū)域時(shí)，氣體氣泡破裂。氣體氣泡的這一產(chǎn)生和破裂或者內(nèi)爆會(huì)在腔30中產(chǎn)生超聲波。超聲波的能量已經(jīng)在外殼14的外部被測量，在大約40dB至大約60dB之間，采用商標(biāo)為Vibrotipt的公知空化破裂測量裝置。超聲波是分離流體介質(zhì)中的相結(jié)合成分、通過殺死流體中的無益有機(jī)體而凈化流體、促進(jìn)兩個(gè)或多個(gè)成分之間的相互作用以及通過蒸發(fā)液體燃料改善液體燃料燃燒中的主要因素。
腔30中的額外力貢獻(xiàn)于分離流體介質(zhì)中的相結(jié)合成分、凈化流體、促進(jìn)流體介質(zhì)中兩個(gè)或多個(gè)成分之間的相互作用以及改善液體燃料的燃燒。這些力包括源自于流體中的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子18的離心力、流體與成分之間的研磨、成分之間的研磨、以及成分與凸起20之間的撞擊。這些因素的組合效果貢獻(xiàn)于分離流體中的相結(jié)合成分、凈化流體、促進(jìn)流體中的兩個(gè)或多個(gè)成分之間的相互作用并且改善液體燃料的燃燒。所分離的成分和流體、凈化的液體、相互作用的成分和流體或者液體燃料通過出口 34離開腔30。
圖4所示的設(shè)備110采用與上述圖1-3所示的設(shè)備10相同的方式操作。圖5所示的設(shè)備10以與圖1-3所示的設(shè)備10基本上相同的方式操作，除了設(shè)備210具有旋轉(zhuǎn)管212和反轉(zhuǎn)子214。與管212連接的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)旋轉(zhuǎn)管212和反轉(zhuǎn)子214。管212和反轉(zhuǎn)子214優(yōu)選地沿與轉(zhuǎn)子218的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)，但是其處于本發(fā)明的轉(zhuǎn)子218和反轉(zhuǎn)子214以相同方向旋轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)。所述成分和流體穿過管212進(jìn)入腔216。
圖10所不的設(shè)備具有外殼414,該外殼的轉(zhuǎn)子以與圖1-5所述的設(shè)備10、110和210中的任何一個(gè)相同的方式操作。但是，在流體和成分離開出口 412之后，它們進(jìn)入旋液分離器416中。離開出口 412和進(jìn)入旋液分離器416的流體和成分圍繞旋液分離器416的內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)。所進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)使得流體和成分經(jīng)受離心力，該離心力根據(jù)密度區(qū)分各個(gè)成分。較重的成分向外朝向旋液分離器416的內(nèi)壁移動(dòng)并且旋轉(zhuǎn)沿壁部向下到底部出口 420。較輕的成分朝向旋液分離器416的中心軸線移動(dòng)并且穿過上部出口 418離開。因此，旋液分離器416以不同的密度區(qū)分各個(gè)組分。旋液分離器416尤其良好地適合于將氣體與液體區(qū)分開?？稍谏喜砍隹?418引入輕微的真空從而使得較輕的成分穿過上部出口 418離開。
圖1lA和IlB示出分離相結(jié)合的成分的方法。如果必要，那么在分離過程的開始期間，相結(jié)合成分在510被剝離，在512被清洗和/或在514被擠壓，如圖1lA所示。相結(jié)合的成分然后設(shè)置在流體介質(zhì)中并且發(fā)送到第一分離器516。第一分離器516具有空化腔518、流體研磨器520、成分研磨器522、離心機(jī)524和撞擊器526。該分離器可具有如上述設(shè)備10、110和210中的任何一個(gè)那樣的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)理解，相同的結(jié)構(gòu)可同時(shí)執(zhí)行步驟518-526。
在空化腔518中，空化作用如上文結(jié)合圖1-3所示的設(shè)備10所述而被引發(fā)在流體中。由流體中的空化泡的產(chǎn)生和破裂造成的超聲波是分離相結(jié)合的成分的一個(gè)因素。分離器516中的其他步驟也是分離相結(jié)合的成分的因素。流體研磨器520引起流體與相結(jié)合成分之間的研磨，成分研磨器522引發(fā)相結(jié)合的成分之間的研磨從而分離各個(gè)成分。相結(jié)合的成分之間的研磨可以是單獨(dú)成分之間的研磨，或者可以是相結(jié)合的成分的分離單元之間的研磨。離心機(jī)524使得相結(jié)合的成分經(jīng)受離心力，撞擊器526使得相結(jié)合的成分經(jīng)受撞擊力從而分離所述成分。在分離之后，各個(gè)成分位于整個(gè)流體介質(zhì)中。
已分離的成分離開分離器516并且到達(dá)將相對大的固態(tài)成分與流體介質(zhì)區(qū)分開的液態(tài)-固態(tài)區(qū)分器528。精細(xì)粒度的固態(tài)成分與流體形成懸浮液，并且不被液態(tài)-固態(tài)區(qū)分器528而從流體區(qū)分開。液態(tài)-固態(tài)區(qū)分器528可以是篩子或者任何其他適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，用于將固體從液體區(qū)分開。從流體介質(zhì)區(qū)分開的固態(tài)成分由干燥器530干燥，該干燥器也具有進(jìn)一步分離固態(tài)成分的能力。固態(tài)成分然后在研磨機(jī)532中被磨碎至理想尺寸?？蛇x擇地，離開液態(tài)-固態(tài)區(qū)分器528的固態(tài)成分位于流體介質(zhì)中，并且發(fā)送到分離器534，在那里進(jìn)行與分離器516相同的步驟。分離器534進(jìn)一步以入上文參照分離器516所述的方式分離該固態(tài)成分。流體和已分離的固態(tài)成分到達(dá)液態(tài)-固態(tài)分配器536，在那里，相對大的固態(tài)成分與從流體區(qū)分開并且發(fā)送至收集器538。精細(xì)粒度的固態(tài)成分與流體形成懸浮液，并且不通過液態(tài)-固態(tài)分配器536而從流體區(qū)分開。離開液態(tài)-固態(tài)區(qū)分器528和536的精細(xì)顆粒的液態(tài)和固態(tài)成分的懸浮物組合在分離器540。
分離器540執(zhí)行與分離器516相同的步驟，并且進(jìn)一步分離流體中的相結(jié)合成分。離開分離器540的流體和成分流入執(zhí)行與分離器516相同的步驟的分離器542。分離器542進(jìn)一步分離流體中的相結(jié)合成分。離開分離器542的流體和成分流入離心機(jī)544，該離心機(jī)可具有如同參照圖10所述的旋液分離器的結(jié)構(gòu)。離心機(jī)544使得流體和成分經(jīng)受離心力從而根據(jù)密度區(qū)分各個(gè)成分。離開離心機(jī)544的較重的成分到達(dá)分離器546，同時(shí)離開離心機(jī)544的較輕的成分到達(dá)收集器548。在離開分離器546之后，較重的成分進(jìn)入離心機(jī)550，該離心機(jī)550再次根據(jù)密度區(qū)分所述成分。離開離心機(jī)550的較重成分到達(dá)干燥器552，同時(shí)較輕的成分到達(dá)收集器548。較重或較輕成分其中的任一個(gè)可經(jīng)進(jìn)一步地處理從而獲得理想的終端產(chǎn)品。
如果所得到的較重成分是淀粉或糖，那么代替進(jìn)入干燥器552，它們可經(jīng)受圖1lB所示的備選過程從而將淀粉或糖轉(zhuǎn)換為乙醇。對于乙醇的生產(chǎn)來說，如圖1lA所示，離開離心機(jī)550的淀粉遵循路徑B從而在工作臺(tái)554經(jīng)受水解作用，或者液化作用，如圖1IB所示。如圖1lA所示，離開離心機(jī)550的糖遵循路徑A從而在工作臺(tái)558經(jīng)受發(fā)酵作用，如圖1lB所示。對于淀粉來說，在工作臺(tái)554，其被加熱并且與酶相結(jié)合從而促進(jìn)水解作用。經(jīng)過水解的淀粉然后與酶結(jié)合，并且在工作臺(tái)556經(jīng)受糖化作用，在那里，經(jīng)水解的淀粉轉(zhuǎn)化為糖漿。工作臺(tái)554處的水解作用和工作臺(tái)556處的糖化作用的每個(gè)可通過圖1-5所示的設(shè)備10、110和210其中的任何一個(gè)，根據(jù)圖13所示的以及結(jié)合圖13如下所述的促進(jìn)相互作用的方法執(zhí)行。
離開工作臺(tái)556的糖漿與酵母結(jié)合并且在工作臺(tái)558經(jīng)受發(fā)酵作用(糖離開離心機(jī)550的步驟開始)。糖漿的發(fā)酵作用產(chǎn)生液體乙醇。換熱器(未示出)可與執(zhí)行發(fā)酵步驟558的設(shè)備相結(jié)合從而從該設(shè)備移除熱量。在發(fā)酵之后，液體乙醇到達(dá)液態(tài)-固態(tài)分配器560。液體乙醇中保留的固體與乙醇區(qū)分開并且在步驟562經(jīng)受酶處理從而水化和糖化固體，將它們轉(zhuǎn)換為糖漿。該糖然后在工作臺(tái)558經(jīng)受發(fā)酵作用。步驟562可采用與步驟554和556基本上類似的方式執(zhí)行。
離開液態(tài)-固態(tài)分配器560的液體乙醇在分離器564開始一個(gè)蒸餾過程，其具有與分離器516基本上相同的結(jié)構(gòu)。加熱器(未示出)可與分離器564連接從而加熱該流體。優(yōu)選地，加熱器將液體乙醇加熱至大概80攝氏度。液態(tài)乙醇可在進(jìn)入分離器564之前通過經(jīng)過浸潰在由太陽能加熱的水中的銅線圈而被加熱。分離器564在液態(tài)乙醇中弓丨起空化作用。在液態(tài)乙醇中快速地產(chǎn)生和破裂空化泡可將其轉(zhuǎn)換為乙醇蒸汽，但是，一些液體可與乙醇蒸汽離開分離器564。留下的液體可以是液體乙醇和/或在先前步驟中添加的不能轉(zhuǎn)換為乙醇的液體。液體和乙醇蒸汽離開分離器564并且到達(dá)離心機(jī)566，其可具有類似圖10所示的旋液分離器的結(jié)構(gòu)。離心機(jī)566使得液體和乙醇蒸汽經(jīng)受離心力，將乙醇蒸汽與液體區(qū)分開。離開離心機(jī)566的液體被收集器572收集，在那里它們被扔掉或者送出從而經(jīng)受第二次蒸餾過程，從而恢復(fù)液體中的任何其他乙醇。離開離心機(jī)566的乙醇蒸汽到達(dá)凝結(jié)器568，該凝結(jié)器將蒸汽凝結(jié)為液體。該液體乙醇被收集器570收集。
由圖1lA和IlB所示的過程分離的相結(jié)合成分可以是固體、液體、氣體或這三種的任意組合。對于分離固體來說，固體在流體介質(zhì)中的百分?jǐn)?shù)優(yōu)選為體積占大約10-40%。該分離過程可通過改變流體介質(zhì)中的固體的百分?jǐn)?shù)而被影響。流體介質(zhì)中更高百分比的固體導(dǎo)致固體成分之間的研磨的增加，但是減小凸起與成分之間的撞擊的數(shù)量。流體介質(zhì)中的固體的百分?jǐn)?shù)降低會(huì)導(dǎo)致固體成分之間的研磨降低，凸起與成分之間的撞擊數(shù)量增加。固體在流體介質(zhì)中的體積的百分比可以按照需要變化，從而優(yōu)化地分離正被分離的成分的類型。
可能影響圖1lA和IB所示的分離過程的其他外界因素包括流體介質(zhì)或成分的pH水平、粘性和溫度。隨著PH水平從中性移動(dòng)到酸性或堿性，潛在的氫允許更大程度的原子活動(dòng)，這可使分離加速。分離器中產(chǎn)生的力(空化作用、流體研磨、成分研磨、離心力和撞擊)通過促進(jìn)流體介質(zhì)與相結(jié)合的成分之間的接觸而促進(jìn)原子活動(dòng)。通過限制空化氣泡的形成、破裂和移動(dòng)，流體介質(zhì)的粘度的增加可減小流體中的空化作用。通過降低液體的分子的吸引并由此增加流體介質(zhì)的蒸汽壓力，溫度的上升增加了流體中的空化作用的影響。當(dāng)流體介質(zhì)的蒸汽壓力增加時(shí)，由于需要較少地減小壓力從而將流體壓力減小到所增加的蒸汽壓力以下，空化氣泡更頻繁地形成。
圖1lA和IlB所示的分離方法可用于分離玉米粒的相結(jié)合的成分，S卩，胚乳、粒殼和胚芽。如果需要的話，玉米在剝離機(jī)510中被剝離，在沖洗機(jī)512中被沖洗，在壓碎機(jī)514中被壓碎，然后將其發(fā)送至分離器516。分離器516通過上述方法分離胚乳、胚芽和粒殼。胚乳具有精細(xì)的粒度，因此在分離之后與液體形成懸浮物。優(yōu)選地，進(jìn)入分離器516的流體和玉米粒的混合物包含體積上占大約10至20%的玉米粒。分離器516優(yōu)選地具有如同圖1-3所示的設(shè)備10的結(jié)構(gòu)。對于玉米分離，轉(zhuǎn)子優(yōu)選地具有一排凸起。該排的直徑優(yōu)選地為大約124毫米，凸起的直徑為大約9.5毫米。優(yōu)選地，凸起的高度為大約15毫米，轉(zhuǎn)子的厚度為大約10毫米。在凸起之間具有大約10毫米的距離。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子以大約2500至4500轉(zhuǎn)/分鐘之間的速度旋轉(zhuǎn)，在最優(yōu)選實(shí)施例中，以3600轉(zhuǎn)/分的速度。分離胚乳、胚芽和粒殼的過程在大約2分鐘內(nèi)進(jìn)行。同樣，沒有必要在分離之前如同其處于傳統(tǒng)分離過程中那樣將玉米粒浸潰在水或酸性溶液中。
對于根據(jù)圖1lA和IlB所示的方法對玉米進(jìn)行分離，分離器516可由多個(gè)連接到一起的分離器替換，每個(gè)分離器具有類似于設(shè)備10的結(jié)構(gòu)。在這一結(jié)構(gòu)中，序列中的每個(gè)隨后分離器具有凸起之間的逐漸降低的距離。可存在八個(gè)連接的分離器代替分離器516，凸起之間的距離逐漸地從10毫米減小到7.5毫米。
在分離胚乳、胚芽和粒殼之后，液體-固體區(qū)分器528將胚芽和粒殼從流體和胚乳懸浮液分離開。胚芽和粒殼到達(dá)干燥器530，其優(yōu)選為氣動(dòng)類型60攝氏度熱空氣干燥系統(tǒng)，具有將粒殼從胚芽分離開的能力。粒殼和胚芽然后可在研磨器532被分離地研磨從而滿足市場要求。流體和胚乳懸浮液到達(dá)分離器540。
分離器540在流體以及胚乳懸浮液中引發(fā)空化作用從而將淀粉和蛋白質(zhì)從胚芽細(xì)胞分離開。優(yōu)選地，分離器540具有類似于設(shè)備10的結(jié)構(gòu)，除了其轉(zhuǎn)子具有兩排凸起。分離器542和546的每個(gè)分離的淀粉和相結(jié)合的蛋白質(zhì)。離心機(jī)544和550將已分離的淀粉和蛋白質(zhì)分開。離心機(jī)優(yōu)選地具有與圖10所示的旋液分離器相同的結(jié)構(gòu)。離心機(jī)544和550使得分離開的淀粉和蛋白質(zhì)經(jīng)受區(qū)分淀粉和蛋白質(zhì)的離心力。比蛋白質(zhì)重的淀粉圍繞離心機(jī)544和550的內(nèi)壁行進(jìn)，并且在離心機(jī)的底部隨著流體離開。蛋白質(zhì)通過離心機(jī)544和550的上部離開并且到達(dá)收集器548。
在離開離心機(jī)550之后，淀粉可到達(dá)干燥器552，或者其可根據(jù)上述的以及如圖1lB所示的步驟經(jīng)水合作用、糖化作用、發(fā)酵和蒸餾，從而產(chǎn)生乙醇。這里描述的玉米分離過程比任何傳統(tǒng)的玉米乙醇生產(chǎn)過程恢復(fù)多20%的乙醇，因?yàn)榈矸蹧]有通過在分離之前浸潰玉米粒而受到損害。此外，各個(gè)成分保持它們原始的特征，因?yàn)樗鼈儧]有在分離之前沒有研磨機(jī)或去胚器壓碎。
圖1lA所示的分離的方法也可用于產(chǎn)生玉米粥(corn atole)。玉米放在水中，并且發(fā)送通過分離器516，該分離器分離胚芽、粒殼和胚乳。液態(tài)-固態(tài)區(qū)分器528將胚芽和粒殼從流體和胚乳懸浮液區(qū)分開。胚芽和粒殼到達(dá)干燥器530和研磨器532。胚乳被消化和干燥，產(chǎn)生玉米粥粉。根據(jù)傳統(tǒng)方法產(chǎn)生的玉米粥包含硫磺，因?yàn)橛衩捉⒃诹蚧侨芤褐?。根?jù)這里所述的方法產(chǎn)生的玉米粥不包含硫磺，因?yàn)橛衩讻]有浸潰在硫磺溶液中。因此，相比較于根據(jù)傳統(tǒng)方法產(chǎn)生的玉米粥來說，根據(jù)本方法產(chǎn)生的玉米粥更健康，味道更好。
根據(jù)圖1lA所示的方法，也可分離咖啡豆。咖啡豆的相結(jié)合的成分是表皮、果肉、粘液、外殼和豆。用于分離咖啡豆的成分的傳統(tǒng)過程需要分離咖啡豆的果肉、使豆發(fā)酵從而松脫植物粘液、沖洗豆從而去掉粘液、使豆干燥并且去掉豆的外殼從而移除咖啡豆的外殼。一般需要I至7天來執(zhí)行這些步驟。圖1lA所示的方法的分離器516在僅7至10秒內(nèi)分離咖啡豆的成分。另外，在咖啡豆根據(jù)圖1IA所示的方法被分離之后，咖啡豆需要較少的時(shí)間干燥，因?yàn)槠浔葌鹘y(tǒng)過程暴露至水的時(shí)間要少。本方法也可生產(chǎn)出較高質(zhì)量的咖啡豆，因?yàn)樗鼈儧]有經(jīng)受去皮研磨機(jī)的壓碎操作，也沒有經(jīng)受典型的發(fā)酵過程。用于處理咖啡的當(dāng)前方法的花費(fèi)由于效率的增加會(huì)比傳統(tǒng)方法少大約30%。
優(yōu)選地，對于咖啡的分離，將流體混合入咖啡豆形成咖啡豆的體積占15至22%。優(yōu)選地，第一分離器是圖1-3所示的設(shè)備，具有如下所述的轉(zhuǎn)子，凸起之間的距離比最長的咖啡豆大了大約50%，從而確保沒有豆受到損害。多個(gè)不同的轉(zhuǎn)子足以根據(jù)圖1lA所示的方法實(shí)現(xiàn)咖啡分離。一種類型的轉(zhuǎn)子具有三排凸起，每排具有相應(yīng)的20厘米、30厘米和40厘米的直徑。凸起是圓柱形的，直徑為大約10毫米。凸起之間的距離從第一排的大約15毫米減小至第三排的大約10毫米。第二類型的轉(zhuǎn)子具有19個(gè)圓柱形凸起，每個(gè)的直徑為大約.375英寸。凸起相鄰于轉(zhuǎn)子的外周邊緣，轉(zhuǎn)子直徑大約124毫米。凸起之間的距離為大約9毫米。第三種類型的轉(zhuǎn)子具有21個(gè)圓柱形凸起，每個(gè)凸起的直徑為大約.375英寸。凸起相鄰于直徑大約124毫米的轉(zhuǎn)子的外周邊緣。凸起之間的距離為大約7.5毫米。第四種類型的轉(zhuǎn)子具有C形上部輪廓的20個(gè)凸起，如圖6所示，每個(gè)凸起具有大約9.5毫米的直徑。凸起相鄰于直徑為大約124毫米的轉(zhuǎn)子的外周邊緣。凸起之間的距離為大約7.5毫米。第五種類型的轉(zhuǎn)子具有14個(gè)凸起，具有C形的上部輪廓，如圖6所示，每個(gè)具有大約.5英寸的直徑。凸起相鄰于直徑為大約124毫米的轉(zhuǎn)子的外周邊緣。凸起之間的距離為大約16毫米。第六種類型的轉(zhuǎn)子具有20個(gè)錐形凸起，每個(gè)的基部直徑為大約12毫米，冠部直徑為大約4毫米。凸起相鄰于具有大約125毫米的直徑的轉(zhuǎn)子的外周邊緣。第七種類型的轉(zhuǎn)子具有24個(gè)錐形凸起，每個(gè)的基部直徑為大約9.5毫米，冠部直徑為大約4毫米。凸起相鄰于具有大約124毫米的直徑的轉(zhuǎn)子的外周邊緣。
在咖啡豆的豆、漿、粘液、皮和外殼由分離器516分離，豆通過區(qū)分器而從漿、粘液、皮和外殼區(qū)分出來。區(qū)分器可以是篩子，或者一系列的篩子，設(shè)計(jì)成根據(jù)尺寸區(qū)分各個(gè)成分。咖啡豆然后被干燥、分級(jí)和封裝進(jìn)行運(yùn)輸。漿、粘液、皮和外殼被發(fā)送至另一分離器，優(yōu)選地具有與圖1-3所示的設(shè)備10相同的結(jié)構(gòu)。所分離的成分然后到達(dá)區(qū)分器，該區(qū)分器將漿和粘液從皮和外殼區(qū)分出來。漿和粘液可被發(fā)酵從而生產(chǎn)乙醇，如上文參照圖1lB所述的，或者用于生產(chǎn)甲烷氣。外殼和皮優(yōu)選地經(jīng)受抽取過程，從成分中抽取保健物質(zhì)和/或纖維。
圖1lA和IlB所示的方法也可用于分離木薯根的淀粉和細(xì)胞。木薯根優(yōu)選地在剝皮機(jī)510處被剝皮，在沖洗機(jī)512處被沖洗，在壓碎機(jī)514處被壓碎，然后放到水中。水與壓碎木薯根的比值為體積上木薯根占大約25至35%。木薯根發(fā)送穿過分離器516，該分離器516優(yōu)選地具有類似于圖1-3所示的設(shè)備10的結(jié)構(gòu)。在分離器516之后，從固體木薯生物體中分離的淀粉與水形成懸浮液。固體木薯生物體、水和淀粉到達(dá)液態(tài)-固態(tài)區(qū)分器528，其中，淀粉和水懸浮液區(qū)分自固體木薯生物體。淀粉和水懸浮液到達(dá)分離器540。固體木薯生物體放到水中，到達(dá)分離器534從而進(jìn)行進(jìn)一步的分離淀粉和固體木薯生物體。液體-固體區(qū)分器536從固體木薯生物體區(qū)分離開分離器534的淀粉和水懸浮液。固體木薯生物體到達(dá)收集器538，淀粉和水懸浮液到達(dá)分離器540，在那里，其結(jié)合來自于區(qū)分器528的淀粉和水懸浮液。從分離器540，該過程如上面分離玉米所述的方式繼續(xù)進(jìn)行。優(yōu)選地，分離器具有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的凸起的直徑為大約9.5毫米，凸起之間的距離為大約10毫米。對于分離木薯根來說，任何的分離器也可具有雙排轉(zhuǎn)子以及反轉(zhuǎn)子，用于改善根的折斷。
圖1lA和IlB所示的方法可用于從甘蔗汁分離甘蔗。用于從甘蔗中恢復(fù)甘蔗汁的傳統(tǒng)過程包括壓碎或滾壓甘蔗來從甘蔗中抽取汁。然后，甘蔗被扔掉或循環(huán)利用，甘蔗中留下的甘蔗汁損失掉。圖1lA和IlB所示的方法從固態(tài)甘蔗獲取重量比大約9.5%的甘蔗汁，固態(tài)甘蔗在傳統(tǒng)甘蔗汁抽取過程之后被扔掉。
根據(jù)圖1lA所示的分離方法，首先，甘蔗在壓碎機(jī)514處被壓碎，壓碎期間抽取的任何甘蔗汁被收集。然后，已壓碎的甘蔗放到水中并被送過分離器516，分離器516的結(jié)構(gòu)可以類似于圖1-3所示的設(shè)備10。優(yōu)選地，水和甘蔗的混合物中甘蔗的體積占大約25-35%。分離器516經(jīng)由上述方式將甘蔗汁從甘蔗分離出來。液態(tài)-固態(tài)區(qū)分器528將固體甘蔗從水和甘蔗汁中區(qū)分出來。固體甘蔗再次放置入水中，并被送過分離器534，該分離器進(jìn)一步從甘蔗中分離甘蔗汁。液態(tài)-固態(tài)分離器536區(qū)分離開分離器534的甘蔗汁和甘蔗。固體甘蔗到達(dá)收集器538，在那里，其可用于聚合或者用在紙的生產(chǎn)中。甘蔗汁可處理成為結(jié)晶糖，或者其可被發(fā)酵并蒸餾以生產(chǎn)乙醇，如上文參照步驟558-572所述。制糖甜菜汁可從制糖甜菜中以與上述從甘蔗中分離甘蔗汁的相同方式分離出來。
圖1lA所示的方法也可用于從液體中分離氣體雜質(zhì)。例如，該方法可用于從液體燃料分離二氧化硫，或者其他氣體雜質(zhì)。二氧化硫是燃料中存在的化合物，其在燃燒時(shí)釋放入大氣，對健康和環(huán)境都有害。對于根據(jù)圖1lA所示的方法分離燃料和二氧化硫來說，包含二氧化硫的燃料直接地發(fā)送至與離心機(jī)連接的分離器，諸如542和544。優(yōu)選地，圖10所示的設(shè)備410用作分離二氧化硫和燃料。該分離器在液體燃料中引發(fā)空化作用?？栈饔脧?qiáng)化了二氧化硫氣體氣泡在燃料中的形成。離心機(jī)使得燃料經(jīng)受離心力，該離心力將二氧化硫氣體從液體燃料中區(qū)分出來。優(yōu)選地，二氧化硫氣體離開穿過離心機(jī)的上部，凈化的燃料離開穿過離心機(jī)的下部。氣體和燃料二者都可收集在收集器中。
圖1lA所示的方法也可用于從谷物中分離土壤和毒素。對于分離來說，由土壤和毒素覆蓋的谷物放到水中，發(fā)送過分離器516。分離器分離谷物、土壤和毒素。液態(tài)-固態(tài)區(qū)分器528從土壤和毒素中區(qū)分干凈的谷物，其余的仍然懸浮在水中。液態(tài)-固態(tài)區(qū)分器528可以是篩子。干凈的谷物在干燥器530中被干燥并且按照需要進(jìn)行處理。該方法可用于通過從污染物中分離水而使得廢水得以凈化。例如，該方法可用于從木薯淀粉處理廢水中分離生氰化合物。
圖1lA所示的方法也可用于分離蔬菜或動(dòng)物組織的任何成分。蔬菜或動(dòng)物組織經(jīng)處理和選擇，放到水中，送過分離器516從而分離組織成分。該組織成分然后優(yōu)選地采用任何方法區(qū)分、沖洗、干燥和封裝。
大豆也可根據(jù)圖1lA所示的方法進(jìn)行分離。這里描述的大豆分離方法極大地減小了傳統(tǒng)方法所需的步驟和設(shè)備的數(shù)量。大豆的相結(jié)合的成分是殼、胚芽和胚乳。大豆放到水中，送過分離器516。分離器516分離殼、胚芽和胚乳。液態(tài)-固態(tài)區(qū)分器528可以是篩子或一系列的篩子，其尺寸適于區(qū)分各個(gè)成分。該方法也可用于分離其他豆的相結(jié)合的成分，諸如高粱的谷物，從菠蘿纖維分離菠蘿汁，從馬鈴薯分離淀粉。
圖12示出根據(jù)本發(fā)明的凈化液體的方法。如果在液體中懸浮有固體，那么液體優(yōu)選地經(jīng)受步驟610-614的預(yù)處理方法。如果在液體中沒有懸浮固體，那么液體可以直接地到達(dá)空化腔616。根據(jù)預(yù)處理方法，液體到達(dá)旋液分離器610，有助于從固體區(qū)分液體，如上文參照圖10所示的設(shè)備所述。接下來，液體經(jīng)受化學(xué)處理612，優(yōu)選地包括添加凝結(jié)化合物，這些化合物粘合至液體中的沉淀物并且促使沉淀物沉積。沉積箱614保持液體一段時(shí)間，時(shí)間長短足以允許化學(xué)物和沉淀物沉積在該箱的底部。沉積箱614中的液體然后到達(dá)空化腔616，在該腔中，空化作用弓I發(fā)于液體中從而殺死液體中的無益有機(jī)體。無益的有機(jī)體通過形成在液體中的空化氣泡的快速產(chǎn)生和破裂而殺死?？栈?16可具有類似于上面結(jié)合圖1-5所述的任何一種設(shè)備10、110和210的結(jié)構(gòu)。空化作用可通過細(xì)胞溶解而殺死有機(jī)體。如果將被凈化的液體是水，那么通過空化作用產(chǎn)生的空化和高溫優(yōu)選地促進(jìn)水的臭氧化作用。臭氧殺死液體中的無益有機(jī)體。在液體中的無益有機(jī)體被殺死之后，液體在過濾器618處過濾,移除液體中存在的任何細(xì)小顆粒,然后液體離開管口 620。
優(yōu)選地，圖12所示的過程的空化腔具有類似于圖1-5所示的任何設(shè)備的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，使用在圖12的過程中的設(shè)備具有的凸起采用C形上部輪廓，如圖6所示，用于最大化液體中的空化作用。圖1-5所示的設(shè)備可安裝在家庭或辦公室中從而凈化從公共水管進(jìn)入建筑物的水。優(yōu)選地，安裝用于家庭或辦公室水凈化的設(shè)備將具有小于.5英寸的入口和大約.75英寸的出口。如圖1-5所示的設(shè)備也可安裝在水分配管線，從而凈化其中的水。使用圖12所示的方法凈化的液體可以是水、汁或任何其他需要凈化的液體。例如，這一凈化過程可代替或添加至巴氏消毒法從而凈化汁或牛奶。這里所述的凈化過程是有利的，因?yàn)橐后w沒有被加熱，因此，液體的味道不會(huì)改變。圖12所示的凈化過程也可用于凈化廢水。
圖12的凈化方法可用于凈化用于熱傳遞的液體。無益的有機(jī)體可在水或用于熱傳遞的其他液體中大量增加。理想地需要?dú)⑺肋@些無益的有機(jī)體從而防止個(gè)體之間的病可能接觸液體。當(dāng)液體用于加熱目的時(shí)，空化腔和離心機(jī)可從換熱器接收液體，凈化液體，然后將液體發(fā)送至鍋爐。液體然后從鍋爐到換熱器并且返回到空化腔。當(dāng)液體用于冷卻目的時(shí)，空化腔可從換熱器接收液體，凈化液體，然后將液體送到冷卻塔。液體然后從冷卻塔行進(jìn)到換熱器，并且返回到空化腔。液體凈化會(huì)通過提高液體的特定熱容量而增加熱傳遞過程的效率。
圖13示出根據(jù)本發(fā)明的促進(jìn)兩個(gè)或多個(gè)成分之間的相互作用的方法。這些成分放到液體介質(zhì)中并且送到相互作用促進(jìn)器710中。相互作用促進(jìn)器710具有空化腔712、流體研磨器714、成分研磨器716、離心機(jī)718和沖擊器720。相互作用促進(jìn)器可具有如同參照圖1-5如上所述的設(shè)備10、110和210的任何一個(gè)的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)理解，單一結(jié)構(gòu)可同時(shí)執(zhí)行步驟712-720?？栈?12在流體中引發(fā)空化作用從而促進(jìn)成分之間的相互作用。流體研磨器714引發(fā)流體與成分之間的研磨，成分研磨器716引發(fā)成分之間的研磨，從而促進(jìn)成分之間進(jìn)行相互作用。離心機(jī)718使得各個(gè)成分經(jīng)受離心力，促使各個(gè)成分之間的相互作用，沖擊器720使得各個(gè)成分經(jīng)受沖擊力從而促進(jìn)成分之間的相互作用。當(dāng)離開相互作用促進(jìn)器710時(shí)，相互作用的成分收集在收集器722中。相互作用的成分可以是固體、液體、氣體或者這些三種的任意組合。
圖13的方法可用于促進(jìn)任何的化學(xué)或物理反應(yīng)，諸如水解作用反應(yīng)。例如，該方法可用于促進(jìn)酶和淀粉的相互作用從而水解該淀粉。淀粉和酶放到流體介質(zhì)中并且送過相互作用促進(jìn)器710。產(chǎn)生在相互作用促進(jìn)器中的空化、研磨和其他力促使淀粉和酶相互作用，導(dǎo)致淀粉進(jìn)行水解。圖13的方法可進(jìn)一步用于促進(jìn)水解淀粉的糖化從而產(chǎn)生糖漿。水解淀粉和酶放到流體介質(zhì)中并且發(fā)送通過相互作用促進(jìn)器710，該促進(jìn)器促進(jìn)酶與水解淀粉之間的相互作用。產(chǎn)生在相互作用促進(jìn)器中的空化、研磨和其他力促進(jìn)水解淀粉和酶的相互作用從而產(chǎn)生糖漿。糖漿然后被收集到收集器722中。
圖13的方法也可用于堿溶液處理(nixtamalize)玉米。在典型的堿溶液處理過程中，玉米在堿溶液中進(jìn)行烹制，從而從玉米分離玉米皮并且在玉米胚乳中的淀粉進(jìn)行糊精化(dextrinize)。經(jīng)堿溶液處理的玉米更容易研磨成面粉,形成糊精化的淀粉更具有營養(yǎng)。為了根據(jù)本發(fā)明促進(jìn)相互作用而堿液處理玉米，將玉米放到堿溶液中，優(yōu)選地包括氧化鈣和水。玉米和堿溶液被加熱然后發(fā)送到相互作用促進(jìn)器710從而促進(jìn)玉米與堿溶液之間的相互作用。由于產(chǎn)生在促進(jìn)與堿溶液的相互作用的相互作用促進(jìn)器中的力的組合作用，玉米被堿溶液處理。玉米的成分也可通過如上參照分離玉米的方法所述的空化、研磨和離心以及撞擊力進(jìn)行分離。在離開相互作用促進(jìn)器710之后，玉米到達(dá)干燥器(未示出)。玉米可根據(jù)圖13所示的方法在大約5分鐘內(nèi)進(jìn)行堿溶液處理。使用傳統(tǒng)的方法，玉米的堿溶液處理需要大約12小時(shí)。
也可根據(jù)圖13所示的促進(jìn)相互作用的方法乳化、封裝和均化物質(zhì)。例如，該方法可用于從香蕉中生產(chǎn)香蕉濃果汁，從椰子中生產(chǎn)椰奶，從肉中生產(chǎn)肉湯。該方法可用于乳化水果汁、冰激凌、醬油、藥膏、化學(xué)膏和香腸用肉。該方法可用于在封裝前促進(jìn)牛奶、水果汁或水果漿與額外產(chǎn)品的相互作用。該方法也可用于加速由于兩個(gè)或多個(gè)成分相互作用而產(chǎn)生的化學(xué)或物理反應(yīng)。例如，該方法可用于加速將木材轉(zhuǎn)化為漿，用于相互作用的成分包括木材以及一個(gè)或多個(gè)化學(xué)物。
圖14示出用于通過蒸發(fā)液體燃料而改善液體燃料的燃燒的方法。蒸發(fā)液體燃料可改善燃燒，因?yàn)槿剂吓c空氣的比值在燃燒時(shí)814中被比較均勻地分布。為了根據(jù)本方法而蒸發(fā)燃料，將燃料發(fā)送通過空化腔810，由此在燃料中引發(fā)空化作用?？栈瘹馀菰谌剂现械目焖佼a(chǎn)生和破裂可蒸發(fā)該燃料。在離開空化腔810之后，一些液體燃料可以保留，因此離心機(jī)812使得蒸發(fā)和液體燃料的組合經(jīng)受離心力，將蒸發(fā)燃料與液體燃料區(qū)分開來。離心機(jī)812可具有與圖10所示的旋液分離器類似的結(jié)構(gòu)。蒸發(fā)的燃料與氧氣混合，然后在燃燒室814中燃燒，液體燃料循環(huán)回到空化腔810。圖1-10所示的任何設(shè)備可用于根據(jù)圖14所示的方法改善液體燃料的燃燒。
從上文可知，本發(fā)明能夠良好地實(shí)現(xiàn)上述所有結(jié)果和目的，以及其他優(yōu)勢，這些優(yōu)勢可以通過本發(fā)明而明顯的得出，也是本發(fā)明的內(nèi)在特點(diǎn)。
由于可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的許多可能的實(shí)施例，所以可以理解這里所述的或者附圖所示出的所有內(nèi)容都可理解為解釋性的，并不具有限制的意思。
雖然已經(jīng)示出并討論了特定實(shí)施例，但是當(dāng)然可作出各種改進(jìn)，并且本發(fā)明并不局限于這里所述的部件和步驟的特定形狀或結(jié)構(gòu)，除了這些限制已被包括在隨后的權(quán)利要求中。此外，可以理解，特定的特征和子組合都是有實(shí)用性的并且可在不使用其他特征和子組合的情況下采用。這是通過權(quán)利要求的范圍實(shí)現(xiàn)的并且處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于凈化液體的方法，所述方法包括在所述液體中引發(fā)空化作用從而殺死所述液體中的無益有機(jī)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述液體是水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述水中的空化氣泡的快速產(chǎn)生和破裂促使水發(fā)生臭氧化作用，其中，所述臭氧殺死水中的無益有機(jī)體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括使得所述液體經(jīng)受離心力從而從所述液體區(qū)分固體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括采用化學(xué)物處理液體從而引發(fā)沉淀物沉積在液體中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括從液體過濾沉淀物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述液體是汁。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述有機(jī)體通過細(xì)胞溶解而被殺死。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述液體在離開水管之前被凈化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述液體在水分配管中被凈化。
11.一種用于凈化液體的設(shè)備，包括: 外殼，所述外殼具有內(nèi)部腔、適于允許流體進(jìn)入所述腔的入口、軸開口和適于在所述液體被凈化之后允許液體離開所述腔的出口； 軸，穿過所述軸開口伸入至所述腔； 轉(zhuǎn)子，與所述腔中的所述軸相連接； 延伸自所述轉(zhuǎn)子的多個(gè)凸起；以及 用于以一速度旋轉(zhuǎn)所述軸和 轉(zhuǎn)子的原動(dòng)機(jī)，使得所述速度足以隨著所述凸起移動(dòng)穿過所述流體而導(dǎo)致所述腔中的流體產(chǎn)生空化作用，其中，所述液體中的無益有機(jī)體通過形成在所述流體中的空化氣泡的快速產(chǎn)生和破裂而被殺死。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述外殼具有第一和第二端壁以及限定所述腔的側(cè)壁，其中，所述入口處于所處第一端壁中，所述軸開口處于所述第二端壁中，所述出口處于所述側(cè)壁中，其中，所述轉(zhuǎn)子具有面向所述入口的前表面，所述多個(gè)凸起從所述轉(zhuǎn)子的所述前表面延伸朝向所述入口。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，還包括從所述第一端壁延伸朝向所述轉(zhuǎn)子的凸起。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，還包括: 由所述入口容納并且延伸入所述腔的管； 所述腔內(nèi)的與所述管連接的反轉(zhuǎn)子，所述反轉(zhuǎn)子的前表面面對所述轉(zhuǎn)子的所述前表面；以及 從所述反轉(zhuǎn)子的所述前表面朝向所述轉(zhuǎn)子延伸的凸起。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述凸起具有C形的上部輪廓。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述凸起具有J形的側(cè)部輪廓。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述凸起具有可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述轉(zhuǎn)子的所述前表面上的固定端和自由端。
18.一種促進(jìn)兩個(gè)或多個(gè)成分之間的相互作用的方法，包括: 將所述成分放到流體介質(zhì)中；以及在所述流體中引發(fā)空化作用從而促進(jìn)所述成分之間的相互作用。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括使得所述成分經(jīng)受離心力從而促進(jìn)所述成分之間的相互作用。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括引發(fā)所述流體與所述成分之間的研磨從而促進(jìn)所述成分之間的相互作用。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括引發(fā)所述成分之間的研磨從而促進(jìn)所述成分之間的相互作用。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括使得所述成分經(jīng)受撞擊力從而促進(jìn)所述成分之間的相互作用。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述相互作用包括水解反應(yīng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述成分包括淀粉和酶，所述水解反應(yīng)包括對淀粉的水解。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，還包括糖化所述水解淀粉形成糖漿，其中，所述糖化作用通過將所述水解淀粉和酶放到流體介質(zhì)中并且使得所述水解淀粉和酶經(jīng)受空化和研磨從而促進(jìn)所述水解淀粉與酶之間的相互作用而實(shí)現(xiàn)。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述成分包括玉米和堿，所述相互作用包括堿溶液處理(nixtamalization)。
27.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述成分包括固體和液體。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述成分包括液體和氣體。
29.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述成分包括固體和氣體。
30.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法 ，其中，所述相互作用是化學(xué)反應(yīng)。
31.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述相互作用是物理反應(yīng)。
32.一種用于促進(jìn)流體介質(zhì)中的兩個(gè)或多個(gè)成分之間的相互作用的設(shè)備，包括: 外殼，所述外殼具有內(nèi)部腔、適于允許流體和成分進(jìn)入所述腔的入口、軸開口和適于允許流體和成分離開所述腔的出口； 軸，穿過所述軸開口伸入至所述腔； 轉(zhuǎn)子，在所述腔中與所述軸相連接； 延伸自所述轉(zhuǎn)子的多個(gè)凸起；以及 用于以一速度旋轉(zhuǎn)所述軸和轉(zhuǎn)子的原動(dòng)機(jī)，使得所述速度足以隨著所述凸起移動(dòng)穿過所述流體而導(dǎo)致所述腔中的流體產(chǎn)生空化作用，其中，通過形成在所述液體中的空化氣泡的快速產(chǎn)生和破裂而在所述成分之間促進(jìn)相互作用。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中，所述原動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)所述軸和轉(zhuǎn)子的速度足以使得所述成分經(jīng)受促使所述兩個(gè)或多個(gè)成分之間的相互作用的離心力。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中，通過流體與成分之間的研磨、成分之間的研磨以及成分與凸起之間的撞擊的組合效果而在所述成分之間促進(jìn)相互作用。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中，所述凸起間隔一距離，足以將所述兩個(gè)或多個(gè)成分保持在所述外殼中直到所述成分之間進(jìn)行相互作用。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中，所述外殼具有第一和第二端壁以及限定所述腔的側(cè)壁，其中，所述入口處于所處第一端壁中，所述軸開口處于所述第二端壁中，所述出口處于所述側(cè)壁中，其中，所述轉(zhuǎn)子具有面向所述入口的前表面，所述多個(gè)凸起從所述轉(zhuǎn)子的所述前表面朝向所述入口延伸。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，還包括從所述第一端壁朝向所述轉(zhuǎn)子延伸的凸起。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，還包括: 由所述入口容納并且延伸入所述腔的管； 所述腔內(nèi)與所述管連接的反轉(zhuǎn)子，所述反轉(zhuǎn)子具有面對所述轉(zhuǎn)子的所述前表面的前表面；以及 從所述反轉(zhuǎn)子的所述前表面朝向所述轉(zhuǎn)子延伸的凸起。
39.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中，所述凸起具有J形的側(cè)部輪廓。
40.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中，所述凸起具有C形的上部輪廓。
41.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中，所述凸起具有可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述轉(zhuǎn)子的所述前表面上的固定端和自 由端。
全文摘要
一種用于分離相結(jié)合的成分(50)、凈化流體、促進(jìn)一個(gè)或多個(gè)成分(50)之間相互作用并且改善燃燒(10)的設(shè)備(10)和方法。該設(shè)備(10)包括外殼(14)、外殼(14)中的轉(zhuǎn)子(18)、延伸自轉(zhuǎn)子(18)的多個(gè)凸起(20)、與轉(zhuǎn)子(18)連接的箭頭(16)以及用于旋轉(zhuǎn)箭頭(16)的主發(fā)動(dòng)機(jī)；該外殼(14)中的流體隨著轉(zhuǎn)子(18)旋轉(zhuǎn)并且凸起(20)移動(dòng)穿過流體而產(chǎn)生空化作用；該空化作用使得流體中相結(jié)合的成分(50)分離、消除流體中的無益微生物，促進(jìn)流體中的各個(gè)成分的相互作用并且改善液體燃料的燃燒；流體和各個(gè)成分(50)也可經(jīng)受研磨和離心以及沖擊力，從而分離各個(gè)成分(50)、凈化流體、促進(jìn)各個(gè)成分(50)的相互作用并且改善燃燒。
文檔編號(hào)C13B10/00GK103170285SQ201310050009
公開日2013年6月26日 申請日期2008年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月10日
發(fā)明者費(fèi)爾南多.R.帕茲布里茲, 費(fèi)爾南多.R.帕茲阿爾卡扎 申請人:森特利工業(yè)公司