CN112591895A - 一种促进微生物反应过程的超声催化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声波领域，更具体的说是一种促进微生物反应过程的超声催化装置，包括转轴、圆形齿轮、高频振动浆、支撑架、扇形齿轮和超声波换能器，本发明可以实现设备在不同功率下长期稳定的运行。所述转轴转动连接在支撑架上，圆形齿轮的上端固定连接有圆形齿轮，转轴的上端设置有超声波换能器，转轴上从上至下固定连接有多个高频振动浆，扇形齿轮转动连接在支撑架的上侧，扇形齿轮与圆形齿轮啮合传动。所述促进微生物反应过程的超声催化装置还包括电机、圆周转杆、推拉杆和短柱，扇形齿轮的右端固定连接有短柱，支撑架上固定连接有电机，圆周转杆固定连接在电机的输出轴上，推拉杆的一端铰接在圆周转杆上。

Description

一种促进微生物反应过程的超声催化装置

技术领域

本发明涉及超声波领域，更具体的说是一种促进微生物反应过程的超声催化装置。

背景技术

由于发酵技术对环境的污染小、生产效率高，目前在轻工、化工和食品等领域利用发酵技术生产产品所占的比重已越来越大。随着发酵技术在轻化工和食品等行业应用的不断深入和拓展，对发酵技术本身的要求也越来越高。这里主要有两个问题：一是传统的发酵工艺已越来越难满足现代生物发酵工程的需要；二是目前对发酵过程参数的在线监测还缺乏有效的手段，这在一定程度上限制了人们对发酵过程特性的了解，也阻止了发酵技术的发展。近年来由于功率超声设备的普及和发展，超声波对发酵过程的影响正引起人们强烈的兴趣和高度的重视。研究表明，合适强度的超声波作用于发酵，可增加细胞膜的透性和选择性，促进酶的分泌，增强细胞的代谢过程，从而缩短发酵时间，改善生物反应条件，提高生物产品的质量和产量。其作用的强弱与超声波的频率及强度等有关。目前的研究仅限于实验阶段，将功率超声技术引入工业化生产时，则需要高效、可靠、稳定的高功率超声振动系统。现有技术中发酵装置的缺点是，酶的利用率低；发酵时间长；过程控制难并且现有的超声波发酵技术不能满足工业化生产需求。

超声波技术是一种简单而廉价的技术。它应用于生物技术，具有成本低、安全、操作简单、生物效应明显，以及污染小或无污染等一系列优点，是其它技术所不可取代的。低功率强度的超声可用于改善酶的催化活性、加速生物细胞的新陈代谢、提高生物活性物质的产量等方面，同时在高频震动的环境下，很难形成大的有机分子团，使有机质多以小分子的形式均匀分散，利于菌群的处理。如在食品发酵工业中，利用超声波可提高酶的活性，促进次生代谢物的释放；在利用生物修复土壤领域中，采用超声波技术可快速提高菌群活性和繁殖速度，大大提升有害物质的降解进程；在污水污泥处理生化反应池中加入超声波技术可大大提升生物活性，提高处理速度。然而，超声波技术应用于生物技术，仍是一个比较新的研究领域，不同强度的超声波具有不同的生物效应，其过程较难控制，将功率超声技术引入工业化生产时，则需要高效、可靠、稳定的高功率超声振动系统，现有技术不能满足工业化生产需求。

发明内容

本发明提供一种促进微生物反应过程的超声催化装置，其有益效果为本发明可以实现设备在不同功率下长期稳定的运行。

本发明涉及超声波领域，更具体的说是一种促进微生物反应过程的超声催化装置，包括转轴、圆形齿轮、高频振动浆、支撑架、扇形齿轮和超声波换能器，本发明可以实现设备在不同功率下长期稳定的运行。

所述转轴转动连接在支撑架上，圆形齿轮的上端固定连接有圆形齿轮，转轴的上端设置有超声波换能器，转轴上从上至下固定连接有多个高频振动浆，扇形齿轮转动连接在支撑架的上侧，扇形齿轮与圆形齿轮啮合传动。

所述促进微生物反应过程的超声催化装置还包括电机、圆周转杆、推拉杆和短柱，扇形齿轮的右端固定连接有短柱，支撑架上固定连接有电机，圆周转杆固定连接在电机的输出轴上，推拉杆的一端铰接在圆周转杆上，推拉杆的另一端铰接在短柱的右端。

所述促进微生物反应过程的超声催化装置还包括超声波控制电源，超声波控制电源通过导线连接在超声波换能器上。

所述电机为变频电机。

本发明一种促进微生物反应过程的超声催化装置的有益效果为：

本发明一种促进微生物反应过程的超声催化装置，本发明可以高效、可靠、稳定的高功率超声振动系统可满足工业化生产的需求；还可以通过合适的超声波作用于发酵，促进酶的分泌，增强细胞的代谢过程，从而缩短发酵时间，改善生物反应条件，提高酶的利用率，并提高生物产品的质量和产量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明一种促进微生物反应过程的超声催化装置的整体结构示意图一；

图2为本发明一种促进微生物反应过程的超声催化装置的整体结构示意图二。

图中：转轴1；圆形齿轮2；高频振动浆3；电机4；支撑架5；圆周转杆6；推拉杆7；短柱8；扇形齿轮9；超声波控制电源10；超声波换能器11。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

具体实施方式一：

下面结合图1-2说明本实施方式，本发明涉及超声波领域，更具体的说是一种促进微生物反应过程的超声催化装置，包括转轴1、圆形齿轮2、高频振动浆3、支撑架5、扇形齿轮9和超声波换能器11，本发明可以实现设备在不同功率下长期稳定的运行。

所述转轴1转动连接在支撑架5上，圆形齿轮2的上端固定连接有圆形齿轮2，转轴1的上端设置有超声波换能器11，转轴1上从上至下固定连接有多个高频振动浆3，扇形齿轮9转动连接在支撑架5的上侧，扇形齿轮9与圆形齿轮2啮合传动。

超声波换能器11采用全波长振动的结构形式，可以高效稳定的输出超声振动。高频振动浆3可以设置不同结构和不同长度，满足不同需要。高频振动浆3 可以根据发酵罐或发酵池的结构及容积单独设计调整尺寸，而超声波换能器11 则可保证不同结构尺寸的高频振动浆3都可以良好向外发出高频振动保证超声的均匀作用。

在发酵罐或发酵池的液体流经高频振动浆3时，高频的振动及附带的亚空化状态会提高发酵罐或发酵池内细菌及微生物的活性，提高细菌及微生物的代谢速度，从而提高发酵罐或发酵池内的化学反应速率，大幅的缩减整个发酵过程的时间，提高发酵的均匀性。

具体实施方式二：

下面结合图1-2说明本实施方式，所述促进微生物反应过程的超声催化装置还包括电机4、圆周转杆6、推拉杆7和短柱8，扇形齿轮9的右端固定连接有短柱8，支撑架5上固定连接有电机4，圆周转杆6固定连接在电机4的输出轴上，推拉杆7的一端铰接在圆周转杆6上，推拉杆7的另一端铰接在短柱8 的右端。

电机4带动圆周转杆6转动，圆周转杆6通过推拉杆7带动短柱8和扇形齿轮9正向逆向往复转动，进而实现一个摆动周期可调的机械运动，从而带动整个超声波换能器11与高频振动浆3在发酵罐或发酵池内进行摆动。

具体实施方式三：

下面结合图1-2说明本实施方式，所述促进微生物反应过程的超声催化装置还包括超声波控制电源10，超声波控制电源10通过导线连接在超声波换能器 11上。

超声波控制电源10可以自动精准的使换能器工作在最佳的状态，保证功率的稳定输出。超声波换能器11与超声波控制电源10可以稳定的输出一定强度的超声振动，作用在高频振动浆3上，从而激发耦合传振反应栅的高频振动。

具体实施方式四：

下面结合图1-2说明本实施方式，所述电机4为变频电机。

发酵罐或发酵池一般的体积、容积较大为保证超声作用的均匀性，需要使发酵罐或发酵池内的溶液有一定程度的流动性，电机4带动扇形齿轮9正向逆向往复转动，产生一个摆动周期可调的机械运动从而实现慢速的摆动运动既可以保证溶液的流动性，又不会像传统的搅拌一样削减超声的作用效果。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种促进微生物反应过程的超声催化装置，包括转轴(1)、圆形齿轮(2)、高频振动浆(3)、支撑架(5)、扇形齿轮(9)和超声波换能器(11)，其特征在于：所述转轴(1)转动连接在支撑架(5)上，圆形齿轮(2)的上端固定连接有圆形齿轮(2)，转轴(1)的上端设置有超声波换能器(11)，转轴(1)上从上至下固定连接有多个高频振动浆(3)，扇形齿轮(9)转动连接在支撑架(5)的上侧，扇形齿轮(9)与圆形齿轮(2)啮合传动。

2.根据权利要求1所述的一种促进微生物反应过程的超声催化装置，其特征在于：所述促进微生物反应过程的超声催化装置还包括电机(4)、圆周转杆(6)、推拉杆(7)和短柱(8)，扇形齿轮(9)的右端固定连接有短柱(8)，支撑架(5)上固定连接有电机(4)，圆周转杆(6)固定连接在电机(4)的输出轴上，推拉杆(7)的一端铰接在圆周转杆(6)上，推拉杆(7)的另一端铰接在短柱(8)的右端。

3.根据权利要求1所述的一种促进微生物反应过程的超声催化装置，其特征在于：所述促进微生物反应过程的超声催化装置还包括超声波控制电源(10)，超声波控制电源(10)通过导线连接在超声波换能器(11)上。

4.根据权利要求2所述的一种促进微生物反应过程的超声催化装置，其特征在于：所述电机(4)为变频电机。

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