專利名稱：液體介質(zhì)超聲空化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體介質(zhì)及密度等于水的密度的介質(zhì)或其它液體(超過總質(zhì)量的65-70%)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，在各種不同經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中，超聲空化可通過以下工藝流程/1-6/得到提聞:-膠液化；-均質(zhì)和乳化；-混合；-分裂；-解聚實(shí)踐中，超聲空化涉及多組分介質(zhì)(乳液、懸浮液、水溶液和水系統(tǒng))的生產(chǎn)過程和水、牛奶及其它液體廣品的超聲波殺菌(防腐)等。超聲波反應(yīng)器中進(jìn)行的液體介質(zhì)處理方法可視為原型/I/。該方法包括通過桿反應(yīng)器在液體中產(chǎn)生超聲波，桿反應(yīng)器鄰端有一個聲波源，聲波源通常為壓電輻射器?？刹捎酶鞣N形式的桿反應(yīng)器且鄰接端可安裝多個壓電輻射器，但它們均注重底部鄰接端和側(cè)板/8/上桿的增亮振動。這是因為實(shí)踐中自距振動表面起幾厘米處對超空化區(qū)按粒徑進(jìn)行測量。因此，由于處理液體在輻射器的平鄰接端和平底之間形成聯(lián)合波，桿的鄰接端視為最有效區(qū)。因而應(yīng)注意的是，很難使鄰接端的直徑大于50-70_。桿柱面的輻射作用比振幅和柱面發(fā)散度要小得多。將柱體外壁反射的聲波考慮在內(nèi)，通過與輻射裝置鄰接端和柱體底部間的無威脅場進(jìn)行類比可估計實(shí)踐上處理液體介質(zhì)中不可能得到平面相干超聲駐波的最佳條件。介質(zhì)中傳輸和反射的超聲波的多路傳輸模式、無波的相干性及單頻上的能量集中使得實(shí)踐上主模中不可能得到分散相粒徑小于 1.0mkm、均勻性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不超過20%的乳液。因此，處理液體的體積會受到限制。液體介質(zhì)超聲空化處理的另一替代方法實(shí)施時轉(zhuǎn)子擺動。通過轉(zhuǎn)子脈動均質(zhì)機(jī)/2/實(shí)現(xiàn)。通過轉(zhuǎn)動系統(tǒng)定子-轉(zhuǎn)子使液體產(chǎn)生周期性的交替運(yùn)動，聲波作用照相機(jī)內(nèi)產(chǎn)生承載超聲波的空化效應(yīng)。這是在聲空化和水力空化之間臨時作出的選擇。目前，此類均質(zhì)機(jī)最受歡迎，設(shè)計簡單，且與超聲模擬裝置相比能以較低的成本處理大量的液體。符合要求的高速均質(zhì)器可得到主模中分散相粒徑為-1.5mkm、均勻性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格不超過12-15%的乳液。然而，由于機(jī)電系統(tǒng)較低的效率系數(shù)(達(dá)10%)將超聲波能量限制在1.5-2瓦/平方厘米，因此該方法也存在許多重要的限制因素，無法對粘性介質(zhì)進(jìn)行作用和處理靜態(tài)液體(體積定子-轉(zhuǎn)子)，及其它很多顯著的限制性。
最接近的等效方法是根據(jù)2010年9月8日申請?zhí)枮?010137176的專利申請和2011年3月22日俄羅斯知識產(chǎn)權(quán)專利和商標(biāo)局積極的決定制備化妝品乳液制劑的方法。處理液體介質(zhì)中聲波振幅的增亮通過矩形橫截面的槽系統(tǒng)較大各側(cè)的共振同相振動和槽內(nèi)波的疊加實(shí)現(xiàn)，從而使得內(nèi)測距離與槽較小側(cè)相等且是處理介質(zhì)中聲波波長四分之一的倍數(shù)。可將槽較大側(cè)共振頻率上的最大能量集中起來并在槽內(nèi)得到高強(qiáng)度的聲駐波。DERMANIKA公司進(jìn)行的一項研究表明處理過程中的分散主?？蔀?500納米或更少，乳液實(shí)踐中不包括粒徑尺寸1000納米(I微米)的分散相，乳液中乳化劑的比例比平時少二倍或三倍。因此，轉(zhuǎn)子脈動均質(zhì)機(jī)可得到分散相尺寸大于1000納米(I微米)且乳化劑比例/2/更多的乳液。2009年召開的XIV國際研究和實(shí)踐會議“化妝品制劑和原材料:安全和功效”對這一研究進(jìn)行了不完整報告，榮獲了第二名并獲得證書，同時專業(yè)雜志上也進(jìn)行了相關(guān)的公布。從而產(chǎn)品的質(zhì)量根據(jù)空化標(biāo)準(zhǔn)(空化閾值)[3，4]提高了最大效率運(yùn)行共振模，及物理化學(xué)、流體力學(xué)、熱交換和質(zhì)量交換綜合過程增強(qiáng)的最關(guān)鍵數(shù)字、產(chǎn)出品中提取的油相的最小粒徑和均質(zhì)性。該技術(shù)由化妝品制造商“非開放股份公司(僅有幾個股東的股份公司)實(shí)驗室EMANSI”實(shí)現(xiàn)商業(yè)規(guī)模的應(yīng)用。根據(jù)本工藝流程生產(chǎn)的最初產(chǎn)品是防聞到煙味的護(hù)手霜(適用于吸煙者，可保護(hù)手上的皮膚免受尼古丁和煙味的影響)，通過了所有的認(rèn)證試驗。2010年2月3日第77.01.12.915.Π.006156.02.10號《衛(wèi)生和醫(yī)療檢查協(xié)議》和“光譜”實(shí)驗室獨(dú)立試驗批準(zhǔn)的符合性(符合2009年12月22日第19號相應(yīng)的檢驗單的規(guī)定)聲明(審定證書號:R0SS RU.0001.21PSH50)。但該技術(shù)的應(yīng)用具有很多限制性，(如若用于處理置于液體介質(zhì)中的產(chǎn)品時會產(chǎn)生聲波)。實(shí)踐中，若要得到較高的強(qiáng)度，槽壁間的間隙寬度應(yīng)不大于半個波長。若介質(zhì)為水，則對應(yīng) 3.4cm的尺寸、22khz的頻率。另外，已多次注意到若液體用兩種不同的頻率進(jìn)行處理，空化效應(yīng)會增強(qiáng)。項目/7的第60頁表明，用兩種不同頻率(22-44khz)的超聲波同時沖擊的過程中，可以看到空化效應(yīng)顯著增強(qiáng)，且比各場不同半幀頻沖擊細(xì)行總和得到的強(qiáng)得多。試驗中，試驗者也得到了兩種頻率影響的實(shí)際結(jié)果和主要相關(guān)性，以得到不同的乳液(化妝品乳液、蛋黃醬和番茄醬等)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于有效提聞空化效應(yīng)對處理液體介質(zhì)的影響(聲波的能量和振幅及相關(guān)性)，同時限制超聲波源的能量。該目的通過以下方法實(shí)現(xiàn):用兩個或多個不同的頻率形成聲空化條件，同時機(jī)械振動系統(tǒng)-橫截面為矩形的槽制成串聯(lián)振膜的形狀，振膜具有不同頻率的振動基波，與槽同相相對產(chǎn)生振動形成駐波，反過來，形成與槽邊界間隙中膜振動頻率對應(yīng)的擬平面駐波。此處，槽間隙h可被四分之一波長除盡，在使用的頻率的處理液體介質(zhì)中退出:h= (k/4) * (C/f i)，k=l，2，3，...
其中:f1-槽膜駐波基波的頻率，單位:hz ；C-液體介質(zhì)中的聲速,單位:mps ;h_槽間隙，單位:m;槽邊緣的振幅要調(diào)節(jié)至最適于液體介質(zhì)的不同處理階段并超過聲空化閾值。所述方法中使用了采用不同頻率同時進(jìn)行液體處理的概念?？杉俣?3、7及其它/，高頻空化在液體中產(chǎn)生氣泡，在單個空化氣泡水平進(jìn)一步增大低頻下聲效應(yīng)。這通過最大數(shù)量的氣泡和各個氣泡的能量來實(shí)現(xiàn)。記載中膜，與板相比，不能承受高于其振動頻率的彎曲剛度。膜，與板相比，其振動頻率不取決于它的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。膜-板的特殊運(yùn)行模式取決于多個因素，如固定在邊緣的條件(張力)、彎曲、沖擊頻率等/11/。對于邊緣固定的矩形膜，固有振動頻率設(shè)置在固定笛卡兒坐標(biāo)系中后波傳播的解如下/9和10/:
權(quán)利要求
1.一種液體介質(zhì)超聲空化處理方法，包括超聲空化的逐步效應(yīng)，通過雙共振效應(yīng)和低機(jī)械系統(tǒng)-橫截面為矩形、膜交替形成的槽內(nèi)部產(chǎn)生駐波，其特征在于，在兩個或多個不同頻率上產(chǎn)生超聲空化模式，從而機(jī)械振動系統(tǒng)-橫截面為矩形的槽制成串聯(lián)振膜的形狀，振膜具有不同頻率的振動基波，與槽同相相對產(chǎn)生振動形成駐波，反過來，形成與槽邊界間隙中膜振動頻率對應(yīng)的擬平面駐波，此處，槽間隙h可被四分之一波長除盡，在使用的頻率的處理液體介質(zhì)中退出:h= (k/4) * (C/f i)，k=l，2，3,… 其中: f1-槽膜駐波基波的頻率，單位:hz ； C-液體介質(zhì)中的聲速，單位:mps ； h-槽間隙，單位:m ； 槽邊緣的振幅要調(diào)節(jié)至最適于液`體介質(zhì)的不同處理階段并超過聲空化閾值。
全文摘要
本發(fā)明涉及液體介質(zhì)的空化處理領(lǐng)域。聲空化模式能在兩個或多個不同頻率上同時形成，其中機(jī)械振動系統(tǒng)-橫截面為矩形的槽制成串聯(lián)振膜的形狀，振膜具有不同頻率的振動基波，與槽相對同相產(chǎn)生振動形成駐波，反過來，形成與槽邊界間隙中膜振動頻率對應(yīng)的擬平面駐波。槽間隙可被多個四分之一波長選定，在使用的頻率的處理液體介質(zhì)中退出。槽的振幅要調(diào)節(jié)至最適于液體介質(zhì)的不同處理階段的值。該方法可提高處理液體介質(zhì)和該介質(zhì)中主體部位的空化作用效率，且可限制超聲波發(fā)射器的能量。
文檔編號B01F11/02GK103118776SQ201180036945
公開日2013年5月22日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者安德烈·亞歷山大羅維奇·戈特洛夫, 葉夫格尼·耶夫格尼維奇·達(dá)德耶維奇, 馬拉特·姆尼洛維奇·杰尼耶塔林, 亞力克山大·西蒙諾維奇·西諾克京 申請人:安德烈·亞歷山大羅維奇·戈特洛夫, 葉夫格尼·耶夫格尼維奇·達(dá)德耶維奇, 馬拉特·姆尼洛維奇·杰尼耶塔林, 亞力克山大·西蒙諾維奇·西諾克京