CN209234889U - 一种溶液灭菌灭藻装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种溶液灭菌灭藻装置，包括灭菌灭藻单元与溶液均质输送单元；所述溶液输送单元包括进液喷管和设于所述进液喷管下方的蓄液槽，所述蓄液槽出口端设有中间加压泵，所述蓄液槽里设有粉末化磁种；所述灭菌灭藻单元包括高梯度磁场装置与高频电场装置；本实用新型提供的装置在高梯度磁场与高频率电场同时作用下，使磁种产生偏转和电子涡旋，瞬间改变溶液的渗透压和表面张力。磁种在磁场洛伦兹力的作用下形成微小的偏转冲击对细胞壁进行破坏。由于细胞壁内外组织液的渗透压差和电子涡旋的冲击，将细胞壁破坏，造成细胞内质液外流，从而达到杀死溶液中藻、菌的作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种灭菌装置，具体涉及一种可实现溶液灭菌、灭藻的装置。
背景技术
我们是生活于与微生物共存的空间，这些微生物既有的是有益的，它可帮助我们提高生活质量；也有有害的，它会危害食品安全和人类健康。对有益微生物我们要充分利用，扬长避短，如发酵食品的酱油、食醋、酒类、乳制品等溶液中的有益菌。对有害微生物如腐败菌、致病菌则必须利用一切手段给予歼灭，防止其生长繁殖。
灭菌是指用物理或化学方法将致所有致病和非致病的微生物以及细菌的芽孢全部杀灭失活，失活后的细菌将不再有繁殖能力。传统的溶液灭菌工艺有高温法、紫外射线法、膜过滤法、放射性辐射法等。高温灭菌过程的同时容易造成溶液性质的变化。例如鲜乳高温灭菌后会破坏乳液中的营养成分；啤酒巴氏灭菌后口感明显下降。紫外射线法采用紫外灯为射线源，但是不能用于不透明的溶液灭菌。膜过滤是目前比较新的灭菌工艺，它采用高压反渗透技术通过离子渗透和钻穿效应将细菌与溶液分离。经过大量应用说明，膜过滤灭菌工艺在实际应用中产生约1/5的浓液，这将大量的浪费原溶液而造成制作成本大幅提高。放射性灭菌，容易形成放射性的残留，日积月累可造成人体组织细胞的癌变。
有鉴于此，急需提供一种可实现液体灭菌、灭藻，在灭菌过程中不改变被处理溶液的任何物理、化学性质，保留被处理溶液的风味、口感和所有的化学结构组分，使用便捷的一种溶液灭菌灭藻装置。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供了一种溶液灭菌灭藻装置，包括：
用于将输入的溶液进行灭菌灭藻的灭菌灭藻单元与用于将溶液输入至所述灭菌灭藻单元的溶液输送单元；
所述溶液输送单元包括进液喷管和设于所述进液喷管下方的蓄液槽，所述蓄液槽出口端设有中间加压泵，所述蓄液槽里设有粉末化磁种；
所述灭菌灭藻单元包括高梯度磁场装置与高频电场装置；
所述高梯度磁场装置包括磁分离腔道圆筒，所述磁分离腔道圆筒的入水口与所述中间加压泵连接，所述磁分离腔道圆筒的出水口通过导管与缓冲水箱连接，所述缓冲水箱的出口端经一出口加压泵将溶液进行输出；
所述磁分离腔道圆筒的外壁设有轭铁外壳，所述轭铁外壳与所述磁分离腔道圆筒之间绕制电磁线圈，所述磁分离腔道圆筒的上、下端口分别通过上盖板与下盖板密闭形成密闭空间；所述磁分离腔道圆筒内设有纤维状钢毛；
所述高频电场装置包括竖直穿设于所述磁分离腔道圆筒中心的高频电场阴电极，所述高频电场阴电极通过高电压屏蔽线连接至大功率高频发生器，所述大功率高频发生器输出的阳极通过导线连接至所述轭铁外壳上。
在上述方案中，所述蓄液槽内设有超声介入均质装置，包括通过支架固定于所述蓄液槽中且从上至下依次连接设置的圆鼓、喇叭圆筒与声能作用环板；所述喇叭圆筒的小口端与所述圆鼓底面固定连接，所述喇叭圆筒大口朝下，所述声能作用环板环绕连接至所述喇叭圆筒的大口外圆边处，所述声能作用环板外边缘低于所述喇叭圆筒大口端。
在上述方案中，设于所述声能作用环板下方，且通过支撑架固定于所述蓄液槽底面的开口朝上的圆弧形回声壁。
在上述方案中，所述圆鼓轴心、喇叭圆筒轴心与回声壁圆心处于同一竖直方向。
在上述方案中，所述钢毛质量为所述磁分离腔道圆筒容量的5％。
在上述方案中，所述磁分离腔道圆筒的出水口通过导管连接反冲洗气泵，所述反冲洗气泵连接控制器，所述磁分离腔道圆筒内壁处设有压力检测装置，压力检测装置连接控制器，所述磁分离腔道圆筒的进水口通过导管还连接反冲洗液浓缩箱。
本实用新型提供的装置在高梯度磁场与高频率电场同时作用下，使磁种产生偏转和电子涡旋，瞬间改变溶液的渗透压和表面张力。磁种在磁场洛伦兹力的作用下形成微小的偏转冲击对细胞壁进行破坏。由于细胞壁内外组织液的渗透压差和电子涡旋的冲击，将细胞壁破坏，造成细胞内质液外流，从而达到杀死溶液中细菌的作用；
本装置具有处理效率高、容易实现自动化控制、设备寿命长、不用更换滤料、占地面积小等特点，且本装置，在灭菌过程中不改变被处理溶液的任何物理化学性质，完全保留被处理溶液的风味、口感和所有的化学结构组分，另外，在处理污水时，还可同时实现灭藻。
附图说明
图1为本实用新型提供的溶液灭菌装置结构示意图；
图2为本实用新型提供的溶液输送单元结构示意图；
图3为本实用新型提供的灭菌单元结构示意图；
图中标记说明如下：
1-灭菌灭藻单元；2-溶液输送单元；9-磁分离腔道圆筒；10-缓冲水箱；11-出口加压泵；12-钢毛；13-轭铁外壳；14-电磁线圈；15-反冲洗气泵；16-反冲洗液浓缩箱；17-上盖板；18-下盖板；26-高频电场阴电极；27-高电压屏蔽线；28-大功率高频发生器；21-进液喷管；22-蓄液槽；23-中间加压泵；24-支架；25-圆鼓；29-喇叭圆筒；30-声能作用环板。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和说明书附图对本实用新型做出详细的说明。
如图1所示，本实用新型提供了一种溶液灭菌灭藻装置，包括：
用于将输入的溶液进行灭菌、灭藻的灭菌灭藻单元1，灭菌灭藻单元1包括高梯度磁场装置与高频电场装置。
用于将溶液输入至灭菌单元1的溶液输送单元2。
溶液输送单元2包括进液喷管21和设于进液喷管21下方用于接储溶液的蓄液槽22，蓄液槽22出口端设有中间加压泵23并通过导管与灭菌单元1连接；蓄液槽22里设有粉末化磁种，进液喷管21与需要处理的溶液箱通过管道连接。
高梯度磁场装置包括磁分离腔道圆筒9，磁分离腔道圆筒9的入水口通过导管与中间加压泵23连接，磁分离腔道圆筒9的出水口通过导管将杀菌后的溶液导入至密闭的缓冲水箱10，缓冲水箱10出口端经一出口加压泵11将溶液进行输出。
磁分离腔道圆筒9的外壁设有轭铁外壳13，且轭铁外壳13与磁分离腔道圆筒9的外壁之间绕制电磁线圈14，磁分离腔道圆筒9的上、下端口分别通过上盖板17与下盖板18密闭形成密闭空间，本实施例上盖板17与下盖板18为法兰。
电磁线圈14由常规的整流电源提供直流电源；轭铁外壳13上、下两端分别通过螺丝与上盖板17、下盖板18可拆卸连接，轭铁外壳13由纯铁材料制成，轭铁外壳13即起到形成闭合磁路的作用，又起到屏蔽磁场漏磁的作用，同时又是高梯度磁分离磁体的骨架。
磁分离腔道圆筒9内填充纤维状钢毛12，钢毛12质量为磁分离腔道圆筒9容量的5％，钢毛12基质磁化强度高，锐边多，直径小，填装率低4％～6％，梯度可高达1000高斯/微米，是其它任何磁性滤料不能比拟的，采用钢毛基质的高梯度磁分离器可以分离一般磁分离器不能分离的磁化率低、体积小的弱磁性细颗粒物，还可隔离进入磁分离腔道圆筒9的藻类。此外，钢毛基质还具有一定的物理和化学稳定性，矫顽力小，捕集点多，通过性能好，是目前公认较好的高梯度磁场基质材料。
高频电场装置包括竖直穿设并固定于磁分离腔道圆筒9中心的高频电场阴电极26，高频电场阴电极26位于上盖板17的一端通过高电压屏蔽线27连接至大功率高频发生器28；大功率高频发生器28输出的阳极通过导线连接在轭铁外壳13上；大功率高频发生器28为高频电场装置的驱动电源。
灭菌灭藻单元1工作时接通电源，高梯度磁场装置中电磁线圈产生磁场，由轭铁和刚毛产生闭合磁路，磁路通过钢毛在磁分离腔道圆筒内产生高梯度磁场，均质磁种后的溶液通过磁分离腔道圆筒，在高梯度磁场与高频率电场同时作用下，使磁种产生偏转和电子涡旋，瞬间改变溶液的渗透压。磁种在磁场洛伦兹力的作用下形成微小的偏转冲击对细胞壁、藻类进行破坏。由于细胞壁内外组织液的渗透压差和电子涡旋的冲击，将细胞壁破坏，造成细胞内质液外流，从而达杀死溶液中细菌的作用。
灭菌灭藻单元1由高梯度磁场和高频电场协同作用，产生洛伦兹力和电子流涡旋；通电时，电磁线圈产生磁场，作用在纤维状钢毛中产生高梯度磁差，其梯度高达1000高斯/微米。高频电场装置是由高频电场阴电极26、高电压屏蔽线27以及大功率高频发生器28组成，当高梯度磁场和高频电场协同作用时，高频电场装置产生的阴极电子流可以起到以下作用：
1)阴极电子流强化磁种带电的极性强度，磁种被高梯度磁场作用形成微小高速的偏转；
2)阴极电子流改变溶液的离子等电点而造成溶液渗透压的瞬间变化。当处理的溶液过通高梯度磁场分离腔道圆筒时，溶液中的负电离子在高梯度磁场洛伦兹力的作用下发生偏转，同时在电子涡旋的双重作用下，溶液通过细胞壁的离子渗透效应向细胞壁内“运动”，从而造成细胞壁破裂，这也是导致细菌死亡的原因。理论上，溶液中颗粒物所受的磁力(F m)同磁场强度(H)、磁场梯度(dH/dx)和颗粒物的磁化率(x)、体积(V)等呈正相关系，因此，在磁场强度相同的情况下，磁场的梯度越高，其作用能力越强，相比于常规磁场，本实施例实现的高梯度磁场具有梯度差越高，分离能力越强，作用效果越好的规律。
磁分离腔道圆筒9的出水口通过导管连接反冲洗气泵15，反冲洗气泵15连接控制反冲洗气泵15工作的控制器的输出端，磁分离腔道圆筒9内壁处设有压力检测装置，压力检测装置反馈压力信号至控制器。磁分离腔道圆筒9的进水口通过导管还连接一密闭的反冲洗液浓缩箱16。这种结构的设计在于，本灭菌灭藻装置进行溶液杀菌一段时间后，由于钢毛12将溶液中的磁种、微小颗粒及藻截留在磁分离腔道圆筒9，当钢毛趋于饱和时，流入磁分离腔道圆筒9溶液将会变得更缓慢，溶液对磁分离腔道圆筒9液压力产生变化，当压力检测装置检测到压力等于预设值时，将信号反馈至的控制器，通过的控制器控制反冲洗气泵15工作，将磁种、微小颗粒及藻冲入反冲洗液浓缩箱16中，由于磁种密度较大，逐渐沉淀到反冲洗液浓缩箱16最底部，经过回收处理可重复使用。
上述压力检测装置采用型号为:pc-2n无塔水塔器全自动水箱压力罐供水专用的压力控制开关跳闸器。
控制器采用型号为：JQX-38F大功率380V大电流40A中间继电器用于控制反冲洗气泵的启动和停止。
启动反冲洗前先将中间加压泵23和出水加压泵11以及供电系统关闭，再启动反冲洗气泵15。
蓄液槽22内设有用于将待灭菌、灭藻的溶液中磁种均质的超声介入均质装置，包括通过支架24固定设置于蓄液槽22底面且从上至下依次连接的圆鼓25、开口朝下的喇叭圆筒29与声能作用环板30，设于声能作用环板30下方且通过支撑架固定于蓄液槽22内底面的回声壁31，回声壁31为开口朝上的圆弧形钢板，圆鼓25、开口朝下的喇叭圆筒29与声能作用环板30由不锈钢板制成；
进液喷管21设于圆鼓25圆心上方0.1m处，圆鼓25内部设有超声波发生器。
喇叭圆筒29的小口端与圆鼓25底面固定连接，喇叭圆筒29大口朝下，声能作用环板30环绕并焊接在喇叭圆筒29的大口外圆边处，声能作用环板30外边缘低于喇叭圆筒29大口端。
圆鼓25轴心、喇叭圆筒29轴心与回声壁31圆心处于同一竖直方向。蓄液槽22可以选择不锈钢槽或高纯石英槽。
超声介入均质装置的设计在于，由于进液喷管21设置在圆鼓25的上端并有0.1米以上的垂直距离，被处理的溶液通过冲击到圆鼓25的上表面时敲击圆鼓25产生声能作用于蓄液槽22中的溶液，同时圆鼓25产生的声能通过回声壁31收集并反射给喇叭圆筒29，再次将声能放大并传导作用于蓄液槽22中的溶液，这样使增加被处理溶液、溶解氧和磁种均质的作用。
流下的溶液击打在声能作用环板30边缘，形成的声能同样作用于蓄液槽22中的溶液使磁种均质在溶液中。
蓄液槽22中均质后的溶液由中间加压水泵23送入灭菌单元1中。
本实用新型提供的装置，具有处理效率高、容易实现自动化控制、设备寿命长、不用更换滤料、占地面积小等特点。最重要的是，介入式高梯度磁场高频电场溶液灭菌灭藻处理装置，在灭菌过程中不改变被处理溶液的任何物理化学性质，完全保留被处理溶液的风味、口感和所有的化学结构组分。相比于同等处理量的传统装备，高梯度磁场高频电场溶液灭菌灭藻处理装置占地面积仅是传统设备25％，这样可以节省大量的基建投资和房间采暖管理费用。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种溶液灭菌灭藻装置，其特征在于，包括：
用于将输入的溶液进行灭菌灭藻的灭菌灭藻单元与用于将溶液输入至所述灭菌灭藻单元的溶液输送单元；
所述溶液输送单元包括进液喷管和设于所述进液喷管下方的蓄液槽，所述蓄液槽出口端设有中间加压泵，所述蓄液槽里设有粉末化磁种；
所述灭菌灭藻单元包括高梯度磁场装置与高频电场装置；
所述高梯度磁场装置包括磁分离腔道圆筒，所述磁分离腔道圆筒的入水口与所述中间加压泵连接，所述磁分离腔道圆筒的出水口通过导管与缓冲水箱连；
所述磁分离腔道圆筒的外壁设有轭铁外壳，所述轭铁外壳与所述磁分离腔道圆筒之间绕制电磁线圈，所述磁分离腔道圆筒的上、下端口分别通过上盖板与下盖板密闭形成密闭空间；所述磁分离腔道圆筒内设有纤维状钢毛；
所述高频电场装置包括竖直穿设于所述磁分离腔道圆筒中心的高频电场阴电极，所述高频电场阴电极通过高电压屏蔽线连接至高频发生器，所述高频发生器输出的阳极通过导线连接至所述轭铁外壳上。
2.如权利要求1所述的溶液灭菌灭藻装置，其特征在于，所述
蓄液槽内设有超声介入均质装置，包括通过支架固定于所述蓄液槽中且从上至下依次连接设置的圆鼓、喇叭圆筒与声能作用环板；所述喇叭圆筒的小口端与所述圆鼓底面固定连接，所述喇叭圆筒大口朝下，所述声能作用环板环绕连接至所述喇叭圆筒的大口外圆边处，所述声能作用环板外边缘低于所述喇叭圆筒大口端。
3.如权利要求2所述的溶液灭菌灭藻装置，其特征在于，包括圆弧形回声壁，设于所述声能作用环板下方，开口朝上且通过支撑架固定于所述蓄液槽底面。
4.如权利要求3所述的溶液灭菌灭藻装置，其特征在于，所述圆鼓轴心、喇叭圆筒轴心与回声壁圆心处于同一竖直方向。
5.如权利要求1所述的溶液灭菌灭藻装置，其特征在于，所述钢毛质量为所述磁分离腔道圆筒容量的5％。
6.如权利要求1所述的溶液灭菌灭藻装置，其特征在于，所述磁分离腔道圆筒的出水口通过导管连接反冲洗气泵，所述反冲洗气泵连接控制器，所述磁分离腔道圆筒内壁处设有压力检测装置，压力检测装置连接控制器，所述磁分离腔道圆筒的进水口通过导管还连接反冲洗液浓缩箱。
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