[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于微納米氧化性氣核的超聲波清洗殺菌裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810744721.1
• 申請(qǐng)日: 2018-07-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108714598A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張宗波;高田田;劉曉楊;王延奎;雷宇奇;趙佳偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類(lèi)號(hào): B08B3/12
• 分類(lèi)號(hào): B08B3/12;A61L2/025;A61L2/20;A61L2/24;A61L101/10;A61L101/38
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本發(fā)明提出了一種基于微納米氧化性氣核的超聲波強(qiáng)化清洗殺菌裝置，包括：滅菌清洗槽、超聲波系統(tǒng)、微納米氧化性氣核發(fā)生系統(tǒng)、進(jìn)出水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；其中，微納米氧化性氣核發(fā)生系統(tǒng)包括氧化性氣體供給模塊、其他氣體供給模塊、氣體濃度混合與控制模塊、微納米氣泡發(fā)生模塊；超聲波系統(tǒng)包括超聲波換能器和超聲波發(fā)生模塊，超聲波換能器粘貼在滅菌清洗槽底部，并通過(guò)電線與超聲波發(fā)生模塊連接；控制系統(tǒng)對(duì)超聲波系統(tǒng)、微納米氧化性氣核發(fā)生系統(tǒng)以及進(jìn)出水系統(tǒng)進(jìn)行控制。本發(fā)明有效結(jié)合了超聲波、氧化性氣體及微納米氣泡多種清洗殺菌作用，該裝置中微納米氣核為超聲空化作用提供了更多的氣泡核，有效降低了液體的空化閾值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率超聲波應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于微納米氧化性氣核的超聲波清洗殺菌裝置。

背景技術(shù)

超聲波清洗已廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，特別是對(duì)于一些表面比較復(fù)雜的工件，例如一些表面凹凸不平、有盲孔的機(jī)械零部件，再例如一些特別小而對(duì)清潔度有較高要求的產(chǎn)品，如：鐘表和精密機(jī)械的零件、電子元器件、電路板組件等，使用超聲波清洗能使這些工件或產(chǎn)品的清潔度達(dá)到很理想的效果。此外，超聲波也是一種有效的輔助滅菌方法，已經(jīng)成功用于廢水處理、飲用水消毒等領(lǐng)域，在液體食品滅菌中的應(yīng)用也有較多的應(yīng)用，如啤酒、橙汁、醬油等。

一般認(rèn)為，超聲波具有的清洗和殺菌效力主要由其產(chǎn)生的空化作用所引起的。超聲波處理過(guò)程中，當(dāng)高強(qiáng)度的超聲波在液體介質(zhì)中傳播時(shí)，產(chǎn)生縱波，從而產(chǎn)生交替壓縮和膨脹的區(qū)域，這些壓力改變的區(qū)域易引起空穴現(xiàn)象，并在介質(zhì)中形成微小氣泡核。微小氣泡核在絕熱收縮及崩潰的瞬間，會(huì)產(chǎn)生瞬間得到高溫高壓和微射流。空化泡潰滅的微射流不斷地沖擊物件表面，使物件的表面及縫隙中的污垢迅速剝落，從而達(dá)到物件表面凈化的目的。這種高溫高壓效應(yīng)，也會(huì)使液體中某些細(xì)菌和病毒中的蛋白失活，甚至使體積較小的一些微生物的細(xì)胞壁破損。然而，單一的超聲清洗滅菌存在作用范圍有限，清洗滅菌不徹底等問(wèn)題。

研究表明，在超聲清洗滅菌過(guò)程中，通入臭氧等氣體可有效提高清洗滅菌效果，但仍存在清洗滅菌效率低、不徹底、能量損耗大等問(wèn)題。目前，超聲設(shè)備中加入普通的臭氧等氣泡直徑一般在0.5mm～5mm，為毫米量級(jí)的大氣泡，在超聲場(chǎng)作用下，該類(lèi)氣泡以發(fā)生穩(wěn)態(tài)空化為主，氣泡在水中持續(xù)震蕩，阻礙了聲能量的傳播，同時(shí)，氣泡的振動(dòng)也會(huì)消耗聲能量。另一方面，超聲輻射下會(huì)增加氧化性氣泡上升的速度，氣泡上升在液體表面破裂，帶走了大量的聲能量。

因此，在超聲場(chǎng)中加入普通的氣泡會(huì)增加聲能損耗，削弱超聲空化效應(yīng)。此外，超聲波清洗時(shí)會(huì)使水溫升高，氣體在水體的溶解度降低，提高了液體的空化閾值。另外，超聲輻射下加速氣泡上升并在液體表面破滅逸散，導(dǎo)致滅菌氣泡在液體中的作用時(shí)間減少，在一定程度上削弱滅菌作用。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出一種基于微納米氧化性氣核的超聲波清洗殺菌裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種基于微納米氧化性氣核的超聲波強(qiáng)化清洗殺菌裝置，包括：滅菌清洗槽、超聲波系統(tǒng)、微納米氧化性氣核發(fā)生系統(tǒng)、進(jìn)出水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；

其中，微納米氧化性氣核發(fā)生系統(tǒng)包括氧化性氣體供給模塊、其他氣體供給模塊、氣體濃度混合與控制模塊、微納米氣泡發(fā)生模塊；

超聲波系統(tǒng)包括超聲波換能器和超聲波發(fā)生模塊，超聲波換能器粘貼在滅菌清洗槽底部，并通過(guò)電線與超聲波發(fā)生模塊連接；

氣體濃度混合與控制模塊的進(jìn)氣口與氧化性氣體供給模塊和其他氣體供給模塊的出氣口通過(guò)輸氣管相連接，氣體濃度混合與控制模塊將氧化性氣體與空氣或者其他氣體混合產(chǎn)生具有所需濃度的氧化性氣體流，氣體濃度混合與控制模塊的出氣口通過(guò)輸氣管與微納米氣泡發(fā)生模塊連接；