微波辐射-超声波耦合酶解反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种微波辐射

【技术实现步骤摘要】
微波辐射
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超声波耦合酶解反应器


[0001]本专利技术涉及淀粉质类原料处理的工业
，更具体的说是涉及一种微波辐射
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超声波耦合酶解反应器。

技术介绍

[0002]无论在发酵工业还是制糖工业中，淀粉液化过程是淀粉转糖的关键限速步骤。当前普遍采用的淀粉液化工艺，往往依据酶制剂生产商提供的通用化酶解条件，添加耐高温底物原料经120
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140℃喷射液化，并在90℃保持1
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3h。此过程存在淀粉粘度高搅拌困难，能耗高，易产生副产物，仪器设备要求苛刻等问题。因此，淀粉原料液化过程能耗成本比较高，约占整个生物炼制过程能量需求的30
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40％。
[0003]目前，通过超声波法、微波法等方法逐渐用于淀粉辅助改性，破坏淀粉晶体结构，提高了其对酶的敏感性。微波辐射加热技术不仅可以破坏淀粉质原料结构使内部结构变疏松，还可以打断淀粉颗粒中的链条直接降解淀粉，使其更容易降解。
[0004]超声波具有绿色节能、传质高效的特征，因具有改善传质与酶解效率传质效率提升源于空化效应，微小气泡(空化核)形成的机械效应受到广泛关注。超声波处理诱发生物质的高分子形态/超微结构发生变化，有利于提高酶的可及度和化学反应性能。常温条件下淀粉特殊的晶体结构很难被打开，仍然需要借助高温液化过程，使淀粉糊化进行酶解过程，仍然存在传统高温液化工艺固有缺陷。此外，超声波应用于淀粉质原料水解处理，其酶解过程多为割裂式的工艺——先进行超声波辅助处理，再进行酶解，缺乏深度耦合酶解方式，酶解效率提升有限。以上的湿热淀粉改性方法，因能耗高且缺乏其应用特性的全面解析，其工业化应用受到限制。
[0005]因此，如何提供一种利用微波法对淀粉质原料进行辅助改性，集成超声波法耦合酶解处理，实现整体工艺流程的耦合酶解反应器，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种微波辐射
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超声波耦合酶解反应器，旨在解决上述技术问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种微波辐射
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超声波耦合酶解反应器，其特征在于，包括矩形的反应壳体；所述反应壳体内壁水平固定有固定孔板，所述固定孔板将所述反应壳体的内腔分为上层的微波反应腔和下层的超声波反应腔；所述固定孔板表面均匀开设有多个第一通孔；
[0009]所述反应壳体的顶壁具有向所述微波反应腔内部送料的进料管；所述微波反应腔内部布置有固定在所述反应壳体侧壁的微波灯管；
[0010]所述反应壳体的底壁具有出料管；所述超声波反应腔内部上方具有支撑架，所述支撑架水平固定在所述反应壳体的内壁上；所述支撑架上安装有多个雾化喷头；所述反应壳体外侧固定有多个超声波反应器，所述超声波反应器的发射端对准所述反应壳体上安装
的玻璃片，所述玻璃片位于所述超声波反应腔内，且位于所述支撑架下方；所述超声波反应腔的底壁上盘绕有电加热盘管。
[0011]通过上述技术方案，本专利技术提供的耦合酶解反应器利用微波灯管对投入到微波反应腔的淀粉质原料进行预处理，有利于在液化水解时对淀粉晶体结构的打开，经过微波预处理后的原料进入超声波反应腔内喷射液化后，采用超声波辐射的方式配合加热混合搅拌处理，破坏酶活性，有利于酶活性激活和水解，利用超声波辐射利于对淀粉进行辅助改性的特点，进一步提高反应效果，本专利技术将整体反应流程一体耦合，反应效率高、且使用性能强。
[0012]优选的，在上述一种微波辐射
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超声波耦合酶解反应器中，所述微波反应腔内部上方水平布置有过滤网板；所述过滤网板的边沿与所述反应壳体的内侧壁固定，且位于所述微波灯管的上方；所述过滤网板的表面向所述固定孔板的方向凸出，使得其上表面向下凹陷；所述过滤网板的边沿顶面至少固定有一个震动电机。通过设置过滤网板使得送入的底物原料在震动电机的作用下逐渐落在固定孔板上，能够有效提高微波的处理效果，微波处理更均匀。
[0013]优选的，在上述一种微波辐射
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超声波耦合酶解反应器中，所述进料管包括进料支管和进料主管；所述进料支管的数量为多根，且多根所述进料支管竖向固定在所述反应壳体的顶壁外侧，多根所述进料支管的底端均与所述微波反应腔的内部连通，且对准所述过滤网板的凹陷面；所述进料主管与多根所述进料支管的顶端连通。通过设置多根进料支管能够使得底物原料均匀洒落在过滤网板上，进一步提高洒落的均匀度。
[0014]优选的，在上述一种微波辐射
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超声波耦合酶解反应器中，所述固定孔板一组平行边沿的下方固定有L型的滑槽板；两个所述滑槽板之间滑动连接有活动孔板；所述活动孔板与所述固定孔板贴合，且表面均匀开设有多个第二通孔，所述第二通孔能够与所述第一通孔重合；所述活动孔板在往复驱动机构的带动下沿着所述滑槽板往复运动。通过设置和固定孔板配合的活动孔板，在活动孔板不动时，第一通孔和第二通孔错位，底物原料在固定孔板上方进行微波处理，在处理完成前不会下落，当需要下落至超声波反应腔时，驱动活动孔板往复运动，即可实现底物原料的逐渐洒落，同时，固定孔板和活动孔板之间的摩擦震动能够加速底物原料的下落。
[0015]优选的，为了进一步提高隔热效果，固定孔板和活动孔板可以采用隔热材料制成。
[0016]优选的，在上述一种微波辐射
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超声波耦合酶解反应器中，所述往复驱动机构包括电机安装架、第一驱动电机、圆盘、第一连杆和第二连杆；所述电机安装架固定在所述反应壳体的外侧壁上；所述第一驱动电机固定在所述电机安装架上；所述圆盘的中心与所述第一驱动电机的动力输出轴端头固定连接；所述第一连杆一端与所述圆盘的表面边沿铰接；所述第二连杆一端与所述第一连杆的另一端铰接，所述第二连杆的另一端穿过所述反应壳体的侧壁与所述活动孔板的边沿固定连接，所述第二连杆与所述反应壳体的侧壁滑动连接。通过曲柄连杆结构能够快速实现对活动孔板的往复驱动，同时保证了反应壳体的密封效果。
[0017]优选的，在上述一种微波辐射
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超声波耦合酶解反应器中，所述支撑架为十字架结构，所述雾化喷头安装在所述支撑架各个支杆的两侧。能够提高喷射液化效果。
[0018]优选的，在上述一种微波辐射
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超声波耦合酶解反应器中，所述超声波反应腔内部还具有竖直布置的搅拌轴；所述搅拌轴的顶端与所述支撑架的中央转动连接；所述搅拌轴
的底端穿出所述反应壳体的底壁，与用于驱动所述搅拌轴转动的第二驱动电机的动力输出轴连接；所述搅拌轴上均匀布置有多个搅拌叶片。能够进行辅助搅拌作用。
[0019]优选的，在上述一种微波辐射
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超声波耦合酶解反应器中，所述超声波反应腔内部还具有供水管，所述供水管盘绕固定在所述反应壳体的内壁上，且绕过所述玻璃片。本专利技术在反应壳体内部设置供水管，供水管可以根据需求供应热水或冷水，供应热水时能够配合进行加热；供应冷水时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波辐射
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超声波耦合酶解反应器，其特征在于，包括矩形的反应壳体(1)；所述反应壳体(1)内壁水平固定有固定孔板(2)，所述固定孔板(2)将所述反应壳体(1)的内腔分为上层的微波反应腔(11)和下层的超声波反应腔(12)；所述固定孔板(2)表面均匀开设有多个第一通孔(21)；所述反应壳体(1)的顶壁具有向所述微波反应腔(11)内部送料的进料管(13)；所述微波反应腔(12)内部布置有固定在所述反应壳体(1)侧壁的微波灯管(111)；所述反应壳体(1)的底壁具有出料管(14)；所述超声波反应腔(12)内部上方具有支撑架(15)，所述支撑架(15)水平固定在所述反应壳体(1)的内壁上；所述支撑架(15)上安装有多个雾化喷头(121)；所述反应壳体(1)外侧固定有多个超声波反应器(122)，所述超声波反应器(122)的发射端对准所述反应壳体(1)上安装的玻璃片(123)，所述玻璃片(123)位于所述超声波反应腔(12)内，且位于所述支撑架(15)下方；所述超声波反应腔(12)的底壁上盘绕有电加热盘管(124)。2.根据权利要求1所述的一种微波辐射
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超声波耦合酶解反应器，其特征在于，所述微波反应腔(11)内部上方水平布置有过滤网板(112)；所述过滤网板(112)的边沿与所述反应壳体(1)的内侧壁固定，且位于所述微波灯管(111)的上方；所述过滤网板(112)的表面向所述固定孔板(2)的方向凸出，使得其上表面向下凹陷；所述过滤网板(112)的边沿顶面至少固定有一个震动电机(113)。3.根据权利要求2所述的一种微波辐射
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超声波耦合酶解反应器，其特征在于，所述进料管(13)包括进料支管(131)和进料主管(132)；所述进料支管(131)的数量为多根，且多根所述进料支管(131)竖向固定在所述反应壳体(1)的顶壁外侧，多根所述进料支管(131)的底端均与所述微波反应腔(11)的内部连通，且对准所述过滤网板(112)的凹陷面；所述进料主管(132)与多根所述进料支管(131)的顶端连通。4.根据权利要求1所述的一种微波辐射
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超声波耦合酶解反应器，其特征在于，所述固定孔板(2)一组平行边沿的下方固定有L型的滑槽板(22)；两个所述滑槽板(22)之间滑动连接有活动孔板(3)；所述活动孔板(3)与所述固定孔板(2)贴合，且表面均匀开设有多个第二通孔(31)，所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝石，张明霞，赵圣明，赵岩岩，李林波，杨天佑，钟之义，李光耀，范亮，谭凤玲，
申请(专利权)人：河南科技学院，
类型：发明
国别省市：