TW202325379A - 連續式超音波原料處理系統 - Google Patents

Abstract

一種連續式超音波原料處理系統其係具有至少一超音波原料處理裝置。超音波原料處理裝置包含：漩風分離器用以承載欲萃混合原料，其底部圈繞出萃取物集中區，萃取物集中區連通有出料口；以及超音波處理器設置於萃取物集中區，用以於萃取物集中區產生反射型態或干涉型態之超音波震波。

Description

連續式超音波原料處理系統

本揭露是有關於一種原料處理技術，且特別是有關於一種連續式超音波原料處理系統。

在超音波原料處理設備中，因超音波本身的使用限制，市場上的設備應用僅停留在實驗與批次量產階段。目前的超音波原料處理設備中，較具實用性的設計為桶槽式設計與棒狀式設計。桶槽式設計係將超音波震動器貼設於裝有待處理之原料的桶槽的外側面上。而棒狀式設計係將棒狀的超音波震動器直接植入處理容器所裝載之待處理原料中。

目前，大多數的超音波原料處理設備設計係用以進行分段式製程。如此，這些超音波原料處理設備並無法有效率的連續生產，對產能造成不良影響。

因此，本揭露之一目的就是在提供一種連續式超音波原料處理系統，其超音波處理器設於漩風分離器之底部的萃取物集中區，藉此原料之超音波震盪處理的時間與處理程度可以時間或等量控制，且可大幅縮減原料處理時程，進而可有效提升生產效益。

本揭露之另一目的在於提供一種連續式超音波原料處理系統，其可直接線上添加原料與排除處理過之原料，且可整合管膜過濾器，而在不影響漩風分離器的運作下直接過濾超音波震盪處理後所取出之萃取物，因此可達到原料處理的連續性作業。

本揭露之又一目的在於提供一種連續式超音波原料處理系統，其透過漩風分離器控制原料分離的粗細比例，不僅可使管膜過濾器維持一定的過濾效率，並可延長管膜過濾器的清洗週期，而可降低維護成本。此外，管膜過濾器經逆洗後可繼續使用，耗材更換率低，降低處理成本。

本揭露之再一目的在於提供一種連續式超音波原料處理系統，其可串連或並連多個超音波原料處理裝置，並可使用不同離心程度之漩風分離器且搭配不同超音波震盪頻率，藉此可達到原料自動分級的效果。

根據本揭露之上述目的，提出一種連續式超音波原料處理系統其係具有至少一超音波原料處理裝置。超音波原料處理裝置包含：漩風分離器用以承載欲萃混合原料，其底部圈繞出萃取物集中區，萃取物集中區連通有出料口；以及超音波處理器設置於萃取物集中區，用以於萃取物集中區產生反射型態或干涉型態之超音波震波。

依據本揭露之一實施例，上述之超音波處理器為棒狀超音波頭，其伸入萃取物集中區，用以產生反射型態之超音波震波。

依據本揭露之一實施例，上述之超音波處理器為複數超音波件，其環繞萃取物集中區外周，用以產生干涉型態之超音波震波。

依據本揭露之一實施例，上述之漩風分離器連通有萃取液濾出口，其連接有管膜過濾器。

依據本揭露之一實施例，上述之漩風分離器連通有入料口以及物料循環出口。

依據本揭露之一實施例，上述之至少一超音波原料處理裝置包含第一組超音波原料處理裝置以及第二組超音波原料處理裝置，且第一組超音波原料處理裝置的物料循環出口連通第二組超音波原料處理裝置的入料口。

依據本揭露之一實施例，上述之第一組超音波原料處理裝置的漩風分離器之徑向尺寸大於第二組超音波原料處理處的漩風分離器之徑向尺寸。

依據本揭露之一實施例，上述之第一組超音波原料處理裝置的超音波處理器與第二組超音波原料處理裝置的超音波處理器之超音波頻率5kHz至120kHz。

依據本揭露之一實施例，上述之第一組超音波原料處理裝置的超音波處理器之超音波頻率小於第二組超音波原料處理處的超音波處理器之超音波頻率。

以下仔細討論本揭露的實施例。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論與揭示的實施例僅供說明，並非用以限定本揭露之範圍。本揭露的所有實施例揭露多種不同特徵，但這些特徵可依需求而單獨實施或結合實施。

此外，關於本文中所使用之「第一」、「第二」、…等，並非特別指次序或順位的意思，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

本揭露所敘述之二元件之間的空間關係不僅適用於圖式所繪示之方位，亦適用於圖式所未呈現之方位，例如倒置之方位。另外，本揭露所稱二個部件的「連接」、「電性連接」、或之類用語並非僅限制於此二者為直接的連接或電性連接，亦可視需求而包含間接的連接或電性連接。

請參照圖1與圖2，其係分別繪示依照本揭露之一實施方式的一種連續式超音波原料處理系統之超音波原料處理裝置的側視示意圖與透視示意圖。連續式超音波原料處理系統100可例如應用來進行液體萃取、粉體溶解、油水乳化、粉體分散等製程。在一些例子中，連續式超音波原料處理系統100具有至少一超音波原料處理裝置200。超音波原料處理裝置200主要可包含漩風分離器210以及超音波處理器220。

漩風分離器210用以承載欲萃混合原料250。漩風分離器210連通有入料口212。漩風分離器210具有內部空間212與入料口212互相連通。欲萃混合原料250可從入料口212進入內部空間214。欲萃混合原料250形式可根據連續式超音波原料處理系統100的不同應用而有所差異。舉例而言，當連續式超音波原料處理系統100應用於液體萃取時，欲萃混合原料250可包含萃取原料粉體與溶劑，例如水等。當連續式超音波原料處理系統100應用於油水乳化時，欲萃混合原料250可包含油與水。而當連續式超音波原料處理系統100應用於粉體分散時，欲萃混合原料250可包含粉體。

漩風分離器210可利用轉動所產生的離心力來分離內部空間214中之欲萃混合原料250。漩風分離器210可將欲萃混合原料250分離成第一部分原料以及第二部分原料。舉例而言，第一部分原料與第二部分原料為具有不同粒徑範圍的粉體，其中第一部分原料之粒徑大於第二部分原料之粒徑。在另一些例子中，第一部分原料與第二部分原料為具有不同比重範圍的粉體，其中第一部分原料之比重大於第二部分原料之比重。

漩風分離器210之底部216圈繞出萃取物集中區218。超音波處理器220可包含一或多個超音波件。萃取物集中區218可接收漩風分離器210從欲萃混合原料250中分離出來的第一部分原料。在一些示範例子中，漩風分離器210之平均徑向尺寸大於萃取物集中區218之徑向尺寸，以利第一部分原料之分離與收集。

超音波處理器220可用以對萃取物集中區218中之欲萃混合原料250的第一部分原料進行超音波震盪處理。在圖2所示之例子中，超音波處理器220包含單一個超音波件。此超音波件為棒狀超音波頭，其伸入萃取物集中區218，用以在萃取物集中區中218產生反射型態之超音波震波。在一些示範例子中，超音波處理器220之頻率為約5kHz至約120kHz。可根據原料處理需求，選用不同離心程度之漩風分離器210與可匹配之不同頻率的超音波處理器220。

請先參照圖3與圖4，其中圖3係繪示依照本揭露之一實施方式的一種超音波原料處理裝置之超音波處理器的震動示意圖，圖4係繪示圖3之超音波處理器對原料進行超音波震盪處理的示意圖。由於棒狀之超音波處理器220伸入萃取物集中區218中，因此超音波處理器220所產生之震盪由內而外傳播，再為漩風分離器210之底部216的內側面反射回來，而在萃取物集中區218中產生反射型態之超音波震波。藉此，可對萃取物集中區218中之欲萃混合原料250的第一部分原料進行來回震盪處理。

由於欲萃混合原料250之第一部分原料集中在萃取物集中區218中，且第一超音波處理器220伸入萃取物集中區218中，因此超音波處理器220可對第一部分原料進行更有效率的超音波震盪處理。而且，原料之超音波震盪處理的時間與處理程度可以時間或等量控制，進而可縮減原料的超音波震盪處理時程，提升生產效益。

本揭露可採不同於超音波處理器220型式的超音波處理器。請先參照圖5與圖6，其中圖5係繪示依照本揭露之一實施方式的另一種超音波原料處理裝置之超音波處理器的震動示意圖，圖6係繪示圖5之超音波處理器對原料進行超音波震盪處理的示意圖。超音波處理器220a為數個超音波件222。超音波件222之數量可依需求調整，亦可僅設置單一個超音波件222。這些超音波件222可為桶槽式超音波震盪器，且這些超音波件222可環繞萃取物集中區218外周，用以產生干涉型態之超音波震波。舉例而言，如圖5所示，這些超音波件222可以等間隔方式環設於萃取物集中區218外周。在其他例子中，這些超音波件222可以非等間隔方式設置。超音波處理器220a之頻率可為約5kHz至約120kHz。

由於超音波件222環繞於萃取物集中區218之外周，因此超音波件222所產生之震盪由外而內傳播，而在萃取物集中區218中產生干涉型態之超音波震波。藉此，可對萃取物集中區218中之第一部分原料進行超音波震盪處理。

請繼續參照圖1與圖2，萃取物集中區218連通有出料口230。可利用閥門(未繪示)來控制萃取物集中區218與出料口230之間的連通。萃取物集中區218與出料口230連通時，超音波震盪處理後之第一部分原料，可經由出料口230排出萃取物集中區218。

漩風分離器210亦連通有物料循環出口240，經處理後之原料與第二部分原料可經由物料循環出口240排出內部空間214。物料循環出口240可例如與萃取物集中區218彼此相對。在一些例子中，欲萃混合原料250之第二部分原料從物料循環出口240排出後，可透過管路(未繪示)經由入料口212，再次進入內部空間214。漩風分離器210可對再次進入內部空間214之第二部分原料與新加入之原料進行分離處理，藉此可達到連續式的超音波原料處理。

漩風分離器210更連通有萃取液濾出口270。萃取液濾出口270可例如與萃取物集中區218分別位於漩風分離器210的相對二端。漩風分離器210的轉動可帶動經超音波震盪處理後從欲萃混合原料250之第一部分原料中取出之萃取物，而將萃取物朝與萃取物集中區218相對的萃取液濾出口270輸送。萃取物可進一步經由與萃取液濾出口270而抽出。

在一些例子中，如圖2所示，連續式超音波原料處理系統100可選擇性地包含過濾器，例如管膜過濾器260。管膜過濾器260可過濾由漩風分離器210傳送從欲萃混合原料250之第一部分原料取出之萃取物。管膜過濾器260穿設於漩風分離器210中，且管膜過濾器260之內部通道與萃取液濾出口270連通。萃取物經管膜過濾器260過濾後，進入管膜過濾器260之內部通道，再從萃取液濾出口270抽出。管膜過濾器260之材料可採用聚偏二氟乙烯(PVDF)。

管膜過濾器260的孔隙尺寸一致，因此管膜過濾器260之過濾效率下降時，可對管膜過濾器260進行逆洗處理，以將卡在管膜過濾器260之孔隙中的物質沖洗出，來恢復管膜過濾器260的過濾性能。故，管膜過濾器260的採用可降低耗材更換率，將低原料處理成本。此外，管膜過濾器260的設置，可線上直接抽取過濾萃取物為成品，而可無需第二段原料處理製程。因此，可大幅度減少損耗，並可強化衛生。

本實施方式之連續式超音波原料處理系統100之全段管路可採密閉式管路，而具有容易清潔的優點。此外，無開放管路的設計亦可適合各種管路滅菌系統。

本揭露之連續式超音波原料處理系統可包含多個超音波原料處理裝置的串接或並連。請參照圖7，其係繪示依照本揭露之一實施方式的另一種連續式超音波原料處理系統的裝置示意圖。連續式超音波原料處理系統300包含互相串接之至少二組超音波原料處理裝置。在圖7所示之例子中，連續式超音波原料處理系統300包含如圖1所示之超音波原料處理裝置200以及超音波原料處理裝置400等二組處理裝置。超音波原料處理裝置400串接在超音波原料處理裝置200之上游。在其他例子中，連續式超音波原料處理系統300可包含一個超音波原料處理裝置200與數個超音波原料處理裝置400，其中這些超音波原料處理裝置400串接在超音波原料處理裝置200之上游。

類似於超音波原料處理裝置200，超音波原料處理裝置400主要可包含漩風分離器410以及超音波處理器420。漩風分離器410之架構大致與漩風分離器210之架構相同，同樣連通有入料口412，且漩風分離器410具有內部空間412與入料口412互相連通。漩風分離器210與410之間的差異在於漩風分離器410並未與萃取液濾出口直接連通。

漩風分離器410可利用轉動所產生的離心力，來將從入料口412置入內部空間414中之欲萃混合原料450分離成第一部分原料以及第二部分原料。漩風分離器410之底部416圈繞出萃取物集中區418。漩風分離器410之平均徑向尺寸可例如大於萃取物集中區418之徑向尺寸。

超音波處理器420可用以對萃取物集中區418中之欲萃混合原料450的第一部分原料進行超音波震盪處理。舉例而言，第二超音波處理器420可包含一棒狀超音波頭及/或至少一桶槽式超音波震盪器。棒狀超音波頭可伸入萃取物集中區418中，而桶槽式超音波震盪器可環繞萃取物集中區418外周。超音波處理器420之頻率可例如為約5kHz至約120kHz。同樣地，可選用不同離心程度之漩風分離器410與可匹配之不同頻率的超音波處理器420。

萃取物集中區418連通有出料口430。可利用閥門(未繪示)來控制萃取物集中區418與出料口430之間的連通。萃取物集中區418與出料口430連通時，超音波震盪處理後之第一部分原料，可經由出料口430排出萃取物集中區418。

漩風分離器410亦連通有物料循環出口440，經處理後之原料與第二部分原料可經由物料循環出口440排出內部空間414。物料循環出口440可例如與萃取物集中區418彼此相對。欲萃混合原料450之第二部分原料可經由物料循環出口440排出內部空間414。

連續式超音波原料處理系統300可進一步包含管路310。管路310連接超音波原料處理裝置400之物料循環出口440與超音波原料處理裝置200之入料口212。藉此，欲萃混合原料450之第二部分原料可經由管路310與入料口212而傳送至內部空間214中，來進行另一道原料分離處理與另一道超音波震盪處理。

在一些示範例子中，漩風分離器410之徑向尺寸大於漩風分離器210之徑向尺寸。藉此，漩風分離器210可分離出之原料粒徑較漩風分離器410所分離之原料粒徑小。此外，超音波處理器420之超音波頻率可例如小於第一超音波處理器220之超音波頻率。因此，超音波處理器220可進行較超音波處理器420強的超音波震盪處理。

由上述之實施方式可知，本揭露之一優點就是因為本揭露之連續式超音波原料處理系統的超音波處理器設於漩風分離器之下方，藉此原料之超音波震盪處理的時間與處理程度可以時間或等量控制，且可大幅縮減原料處理時程，進而可有效提升生產效益。

本揭露之另一優點就是因為本揭露之連續式超音波原料處理系統可直接線上添加原料與排除處理過之原料，且可整合管膜過濾器，而在不影響漩風分離器的運作下直接過濾超音波震盪處理後所取出之萃取物，因此可達到原料處理的連續性作業。

本揭露之又一優點就是因為本揭露之連續式超音波原料處理系統可透過漩風分離器控制原料分離的粗細比例，不僅可使管膜過濾器維持一定的過濾效率，並可延長管膜過濾器的清洗週期，而可降低維護成本。此外，管膜過濾器經逆洗後可繼續使用，耗材更換率低，降低處理成本。

本揭露之再一優點就是因為本揭露之連續式超音波原料處理系統可串連或並連多個超音波原料處理裝置，並可使用不同離心程度之漩風分離器且搭配不同超音波震盪頻率，藉此可達到原料自動分級的效果。

雖然本揭露已以實施例揭示如上，然其並非用以限定本揭露，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:連續式超音波原料處理系統 200:超音波原料處理裝置 210:漩風分離器 212:入料口 214:內部空間 216:底部 218:萃取物集中區 220:超音波處理器 220a:超音波處理器 222:超音波件 230:出料口 240:物料循環出口 250:欲萃混合原料 260:管膜過濾器 270:萃取液濾出口 300:連續式超音波原料處理系統 310:管路 400:超音波原料處理裝置 410:漩風分離器 412:入料口 414:內部空間 416:底部 418:萃取物集中區 420:超音波處理器 430:出料口 440:物料循環出口 450:欲萃混合原料

為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： ［圖1］係繪示依照本揭露之一實施方式的一種連續式超音波原料處理系統之超音波原料處理裝置的側視示意圖； ［圖2］係繪示依照本揭露之一實施方式的一種連續式超音波原料處理系統之超音波原料處理裝置的透視示意圖； ［圖3］係繪示依照本揭露之一實施方式的一種超音波原料處理裝置之超音波處理器的震動示意圖； ［圖4］係繪示圖3之超音波處理器對原料進行超音波震盪處理的示意圖； ［圖5］係繪示依照本揭露之一實施方式的另一種超音波原料處理裝置之超音波處理器的震動示意圖； ［圖6］係繪示圖5之超音波處理器對原料進行超音波震盪處理的示意圖；以及 ［圖7］係繪示依照本揭露之一實施方式的另一種連續式超音波原料處理系統的裝置示意圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:連續式超音波原料處理系統

200:超音波原料處理裝置

210:漩風分離器

212:入料口

214:內部空間

216:底部

218:萃取物集中區

220:超音波處理器

230:出料口

240:物料循環出口

250:欲萃混合原料

260:管膜過濾器

270:萃取液濾出口

Claims (9)

1. 一種連續式超音波原料處理系統，其係具有至少一超音波原料處理裝置，該超音波原料處理裝置包含： 一漩風分離器，用以承載欲萃混合原料，其底部圈繞出一萃取物集中區，該萃取物集中區連通有一出料口；以及 一超音波處理器，設置於該萃取物集中區，用以於該萃取物集中區產生一反射型態或一干涉型態之超音波震波。
2. 如請求項1所述之連續式超音波原料處理系統，其中該超音波處理器為一棒狀超音波頭，其伸入該萃取物集中區，用以產生該反射型態之超音波震波。
3. 如請求項1所述之連續式超音波原料處理系統，其中該超音波處理器為複數超音波件，其環繞該萃取物集中區外周，用以產生該干涉型態之超音波震波。
4. 如請求項1所述之連續式超音波原料處理系統，其中該漩風分離器連通有一萃取液濾出口，其連接有一管膜過濾器。
5. 如請求項1所述之連續式超音波原料處理系統，其中該漩風分離器連通有一入料口以及一物料循環出口。
6. 如請求項5所述之連續式超音波原料處理系統，其中該至少一超音波原料處理裝置包含一第一組超音波原料處理裝置以及一第二組超音波原料處理裝置，且該第一組超音波原料處理裝置的該物料循環出口連通該第二組超音波原料處理裝置的該入料口。
7. 如請求項6所述之連續式超音波原料處理系統，其中該第一組超音波原料處理裝置的該漩風分離器之徑向尺寸大於該第二組超音波原料處理處的該漩風分離器之徑向尺寸。
8. 如請求項7所述之連續式超音波原料處理系統，其中該第一組超音波原料處理裝置的該超音波處理器與該第二組超音波原料處理裝置的該超音波處理器之超音波頻率5kHz至120kHz。
9. 如請求項7所述之連續式超音波原料處理系統，其中該第一組超音波原料處理裝置的該超音波處理器之超音波頻率小於該第二組超音波原料處理處的該超音波處理器之超音波頻率。

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