[發明專利]一種用于生物細胞破壁的超聲波高能量密度珠磨機

有效

• 申請號: 201210009263.X
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN103203265A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 謝小飛
• 申請（專利權）人: 謝小飛
• 主分類號: B02C17/00
• 分類號: B02C17/00;B02C17/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于立式或臥式珠磨機領域，具體涉及一種用于生物細胞破壁的超聲波高能量密度珠磨機。

背景技術

現有用于生物細胞壁破碎的常用方法有三種：其一是利用珠磨機破碎；其二是利用超聲波技術破碎；其三是利用200公斤/cm2以上的高壓技術破碎（如高壓流體對撞）。現有應用于細胞破壁的多數是盤式或棒銷式珠磨機，由于其結構的原因，研磨腔內流體循環流動性差、分散、研磨強度低，致使破壁效率低，破壁率不足90%，要提高破壁率必須延長研磨時間，但研磨時間長時，物料易被乳化，細胞壁內的有用物質在后續作業中難以分離。另外，更為不利的缺點是，細胞破壁后，細胞內的飽和及不飽和脂肪粘附包裹在研磨珠、研磨腔筒體及攪拌轉子表面，由于表面的脂肪厚積，脂肪層的潤滑及彈性減震作用，會大大地減弱了磨珠之間，磨珠與轉子及缸筒之間的剪切及擠壓作用，使珠磨機的破壁效率大幅下降，機器工作半小時至一小時后必須清洗一次，而且清洗時間較長、清洗劑用量大，使得生產效率低、生產成本大。單純用超聲波技術破壁處理量小，要大量處理則需要很大功率，使用大功率破碎，由于能量分布不均勻，能量不足的區域，達不到破壁效果，或破壁率低；能量過大的區域，升溫過高，對細胞物質造成破壞，整體破壁有用物質可用率低。利用高壓技術破壁，設備成本高昂，使用及操作都必須很嚴謹、稍有疏忽或有泄漏及破裂情形，都會發生重大安全事故，危及操作者人身安全，有關企業均難以推廣使用。因此，發明一種應用超聲波技術作為輔助功能的高能量密度珠磨機，對應用生物細胞破壁工藝的企業有著重要的意義，并有廣泛的應用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于生物細胞破壁的超聲波高能量密度珠磨機，本發明含有一個用于細胞破碎的超聲發射頭、多個清洗用超聲波發射頭、若干個凸銷渦輪，還有出料缸蓋、料珠分離網、研磨腔筒體、入料缸蓋。

所述凸銷渦輪，每個渦輪的圓周上有若干圈均布的凸銷，凸銷在軸向上等距直線排列，兩排凸銷之間開一條斜槽與渦輪內圓連通形成渦流槽，渦流槽的條數和凸銷的排數相同。轉動的渦輪產生強大的離心力，驅使流體作徑向循環運動；渦輪上的凸銷產生很強的攪拌力，使流體作圓周循環流動。

所述用于細胞破碎的超聲波發射頭，裝在缸蓋的出料管上，所有排出的物料在出料通道里集中受超聲波的輻射，經過珠磨機仍未被破碎的少數細胞交織團聚體被超聲波分散，并把細胞擊破，大大提高了破壁率。

所述多個清洗用超聲波發射頭，均布裝在研磨缸的上方。這可以降低含細胞脂肪物料的粘度，清潔粘附在磨珠、研磨腔筒體和渦輪表面上的細胞脂肪。以恢復珠磨機的研磨效率，提高排料率也可縮短清洗機器時間，減少清洗劑用量、提高生產效率。

本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果：

1）由于本發明的凸銷渦輪有若干條渦流槽、轉動時產生強勁的離心力，驅使物料及珠磨機作高速的徑向循環運動及圓周運動。磨珠之間產生強大的剪切力及擠壓力使細胞更易破碎。

2）由于渦輪的凸銷使得渦輪的攪拌力大幅度增大，流體作圓周運動更強烈，磨珠與磨珠之間、磨珠與渦輪之間、磨珠與缸壁之間產生的剪切力及擠壓力更大，細胞更易被破碎。

3）有凸銷的圓周范圍，磨珠的速度較大，兩圈凸銷之間的范圍磨珠速度較低，兩個區域速度差的增大，磨珠間的剪切力也增大，破壁的效果更佳。

4）本發明綜合了渦輪式珠磨機及棒銷式珠磨機的優點，轉動時產生了一個更復雜、更強力的流場，能量密度更高、能量分布更均勻，實現短時間內處理量大，防止物料在研磨腔內長時間逗留而被乳化。

5）在出料管上裝一個破碎超聲發射頭，排出的物料在出料通道里受超聲頭的集中輻射，能量密度高，能量分布均勻。由于超聲波的空化作用-——超聲波在液體中傳播時，由于液體微粒的劇烈振動，會使液體內部產生許多小空洞，這些小空洞迅速脹大及閉合，使液體微粒之間產生猛烈的撞擊作用，可生產幾千至上萬個大氣壓的壓強，從而把細胞擊破。同時由于超聲波的活化、溶解及分散作用，使交織團聚的細胞團分散，并把細胞壁擊破，從而可提高其破碎率。另外，還可降低含細胞脂肪物料的粘度，提高排料率。

附圖說明

圖1是本發明的用于生物細胞破壁的超聲波高能量凸銷渦輪珠磨機的結構示意圖。圖中：1—破碎用超聲波發射頭、2—出料缸蓋、?3—料珠分離網、4—研磨缸體、5—清洗用超聲波發射頭、6—凸銷渦輪、7—入料缸蓋、8—渦輪凸銷、9—渦流槽。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合附圖對本發明作進一步地描述。