專利名稱：具有對(duì)比成分的液體介質(zhì)的同步超聲空化處理方法
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(guò)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(guò)以下工藝流程I 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(guò)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(guò)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(gè)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(gè)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(dòng)。這是因?yàn)閷?shí)踐中自距振動(dòng)表面起幾厘米處對(duì)超空化區(qū)按粒徑進(jìn)行測(cè)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(guò)與輻射裝置鄰接端和柱體底部間的無(wú)威脅場(chǎng)進(jìn)行類比可估計(jì)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(wú)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(guò)20%的乳液。因此，處理液體的體積會(huì)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(shí)轉(zhuǎn)子擺動(dòng)。通過(guò)轉(zhuǎn)子脈動(dòng)均質(zhì)機(jī)/2/實(shí)現(xiàn)。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)定子-轉(zhuǎn)子使液體產(chǎn)生周期性的交替運(yùn)動(dòng)，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(shí)作出的選擇。目前，此類均質(zhì)機(jī)最受歡迎，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)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(guò)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(wú)法對(duì)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(qǐng)?zhí)枮?010137176的專利申請(qǐng)和2011年3月22日俄羅斯知識(shí)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(guò)矩形橫截面的槽系統(tǒng)較大各側(cè)的共振同相振動(dòng)和槽內(nèi)波的疊加實(shí)現(xiàn)，從而使得內(nèi)測(cè)距離與槽較小側(cè)相等且是處理介質(zhì)中聲波波長(zhǎng)四分之一的倍數(shù)?？蓪⒉圯^大側(cè)共振頻率上的最大能量集中起來(lái)并在槽內(nèi)得到高強(qiáng)度的聲駐波。DERMANIKA公司進(jìn)行的一項(xiàng)研究表明處理過(guò)程中的分散主?？蔀開(kāi)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(shí)少二倍或三倍。因此，轉(zhuǎn)子脈動(dòng)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(kāi)的XIV國(guó)際研究和實(shí)踐會(huì)議“化妝品制劑和原材料:安全和功效”對(duì)這一研究進(jìn)行了不完整報(bào)告，榮獲了第二名并獲得證書，同時(shí)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(guò)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(kāi)放股份公司(僅有幾個(gè)股東的股份公司)實(shí)驗(yàn)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(guò)了所有的認(rèn)證試驗(yàn)。2010年2月3日第77.01.12.915.Π.006156.02.10號(hào)《衛(wèi)生和醫(yī)療檢查協(xié)議》和“光譜”實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立試驗(yàn)批準(zhǔn)的符合性(符合2009年12月22日第19號(hào)相應(yīng)的檢驗(yàn)單的規(guī)定)聲明(審定證書號(hào):R0SS RU.0001.21PSH50)。但該技術(shù)的應(yīng)用具有很多限制性，如需要在一個(gè)槽內(nèi)對(duì)具有對(duì)比成分的液體介質(zhì)進(jìn)行同步空化處理或?qū)γ糠址€(wěn)態(tài)(駐波)體積的液體介質(zhì)進(jìn)行批量處理時(shí)。若產(chǎn)出時(shí)要得到最終產(chǎn)品，也不可能使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的槽-這種情況下，規(guī)定超聲波處理的總時(shí)間和保證處理液體的流動(dòng)缺少槽的線性長(zhǎng)度。由于液體介質(zhì)空化處理需要在規(guī)定溫度下進(jìn)行維護(hù)，因而存在較重要的阻礙。眾所周知，空化處理過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)高溫沉積，處理液體自動(dòng)加熱，因此要實(shí)現(xiàn)有效熱傳遞便成了一個(gè)較嚴(yán)重的問(wèn)題。很多情況下，整個(gè)液體處理時(shí)，最重要的是要保持規(guī)定的溫度條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于保證在規(guī)定的溫度條件對(duì)含對(duì)比成分的液體介質(zhì)進(jìn)行同步超
聲空化處理。該目的通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn):裝對(duì)比成分的處理液體介質(zhì)的盛裝裝置放在含液體的槽系統(tǒng)中，在通過(guò)直立位置處的盛裝裝置時(shí)產(chǎn)生駐波。盛裝裝置材料的聲阻抗率等于或近似于裝滿槽系統(tǒng)的液體的聲阻抗率或處理液體的阻抗。將通過(guò)盛裝裝置墻壁時(shí)的傳遞損耗考慮在內(nèi)，超聲共振的振幅大于正在處理的液體介質(zhì)的聲空化閾值。由于槽系統(tǒng)中存在液體，因此液體介質(zhì)處理的最佳溫度已給定，此處槽間隙h可被四分之一波長(zhǎng)除盡，在槽液體中退出:
h=(k/4)*(C/f), k=l, 2，3，...
其中:f1-槽壁駐波基波的頻率，單位:hz ；C-多相介質(zhì)中的聲速，單位:mps ；h-槽間隙，單位:m;所述方法中裝有處理液體的盛裝裝置可通過(guò)不同的方法制造而成-可為流動(dòng)槽(管子)或固定箱(槽)。


圖1為該主體方法實(shí)施例之一盛裝裝置效果圖；圖2為空化效應(yīng)前置于塑料玻璃器皿中的金屬薄片長(zhǎng)條；

圖3為空化效應(yīng)后置于塑料玻璃器皿中的金屬薄片長(zhǎng)條。
具體實(shí)施例方式圖1為該主體方法各種可能的實(shí)施例之一盛裝裝置效果圖。該槽可同時(shí)處理多達(dá)4種不同的成分，并能保證液體在槽內(nèi)流動(dòng)和保持盛裝裝置內(nèi)的規(guī)定溫度不變。處理液體放入容積為100毫升的普通聚乙烯玻璃器皿中。聚乙烯(硬度為0.92-0.94g/cm3，膨脹波的速度約為1900-1950m/c)聲阻抗與水的阻抗相差約16%，為實(shí)際計(jì)算超聲波傳遞過(guò)程中可能的損耗量，進(jìn)行經(jīng)典測(cè)試以說(shuō)明空化效應(yīng)對(duì)金屬薄片長(zhǎng)條的影響。圖2和圖3為空化效應(yīng)前后分別置于塑料玻璃器皿中的金屬薄片長(zhǎng)條。超聲波處理時(shí)間僅為60秒，槽壁的振動(dòng)頻率為24.65千赫茲，傳送到發(fā)送機(jī)的能量約為90瓦，是最大可能長(zhǎng)效作用能量的40%。盛裝處理液體的槽的寬度為6cm，與水中該頻率聲波的波長(zhǎng)相等。槽壁是尺寸為30 X 13厘米的膜。已知對(duì)于邊緣固定的矩形膜，固有振動(dòng)頻率設(shè)置在固定笛卡兒坐標(biāo)系中后波傳播的解由/9和10/給出:
權(quán)利要求
1.一種具有對(duì)比成分的液體介質(zhì)的同步超聲空化處理方法，通過(guò)將盛裝裝置置于實(shí)現(xiàn)共振聲空化的流動(dòng)機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)-槽中實(shí)現(xiàn)，其特征在于，任一種液體放入含有液體的槽系統(tǒng)中，在通過(guò)直立位置處的盛裝裝置時(shí)首先產(chǎn)生駐波；盛裝裝置材料的聲阻抗率等于或近似于裝滿槽系統(tǒng)的介質(zhì)液體的聲阻抗率或處理液體的阻抗；將通過(guò)盛裝裝置墻壁時(shí)的傳遞損失考慮在內(nèi)，超聲共振的振幅大于正在處理的液體介質(zhì)的聲空化閾值；由于槽系統(tǒng)中存在液體，因此液體介質(zhì)處理的最佳溫度已給定，其中槽間隙h可被四分之一波長(zhǎng)除盡，在槽液體中退出:h=(k/4)*(C/f)，k=l，2，3， 其中: f1-槽壁駐波基波的頻率，單位:hz ； C-多相介質(zhì)中的聲速,單位:mps ； h-槽間隙,單位 :m。
全文摘要
本發(fā)明涉及液體介質(zhì)及水或其它液相含量超過(guò)總質(zhì)量的65-70%的介質(zhì)的空化處理領(lǐng)域。由不同組分組成的液體介質(zhì)的同步超聲空化處理方法包括在定位槽系統(tǒng)中任何形式的液量時(shí)，包含的液體可產(chǎn)生平面聲駐波，聲駐波穿過(guò)正被處理液體，優(yōu)選垂直地穿過(guò)該位置，其中，產(chǎn)生液量的材料的比聲阻抗等于或接近槽系統(tǒng)正被處理的液體的比聲阻抗值，以及接近正在處理的液體介質(zhì)的阻抗，超聲共振幅度大于正在處理的液體介質(zhì)的聲空化處理閾值，這樣就將穿過(guò)液量邊界造成的損耗考慮在內(nèi)，在槽系統(tǒng)中液體的幫助下，形成最佳液體介質(zhì)處理溫度，槽系統(tǒng)邊界之間的寬度是槽液體中聲波長(zhǎng)的倍數(shù)。
文檔編號(hào)B01F11/02GK103140282SQ201180036948
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29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(qǐng)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