木质素超声波分离设备的制作方法

本实用新型涉及机械设备领域，具体是一种木质素超声波分离设备。

背景技术：

木质素是由苯丙烷单元通过醚键（-O-）和碳键（C-C）连接而成的具有天然芳香族高分子化合物。在植物纤维中，木质素含量仅次于纤维素和半纤维素，是第三大天然有机物，约占5-30%。人类对纤维素的研究已有几千年的历史，可是对木质素的研究却是从1930年开始，且发展较慢。木质素有很好的分散性、阻燃性、耐溶剂型、热稳定性，其分子具有多种活性官能团（芳香基、酚羟基、醇羟基、羰基、甲氧基、羧基和共轭双键等），在现代工业中有较高的利用价值；目前优质的木质素已被广泛应用，国际上已开发的木质素产品达200余种。

在我国，甘蔗渣是一种重要的农产品废弃资源，甘蔗渣是制糖的一种农产品废弃物，每生产出一吨的蔗糖就会产生约一吨的蔗渣。越来越多的国家特别是发达国家已经把农产品废弃物等可再生资源的转化利用列入社会经济可持续发展的重要战略，农产品废弃生物质的有效利用，已经成为当今人类可持续发展的重点之一。甘蔗渣中含有大量的纤维素、木质素、半纤维素等天然高分子物质。目前这些蔗渣除少量用于造纸外，绝大部分被烧掉或废弃，不仅造成资源浪费，还严重污染了环境。因此，如果能从甘蔗渣中分离出优质的木质素应用于工业生产，将会产生巨大的经济效益和生态效益。传统的分离方法有熬煮法、压滤法、化学法、溶剂浸提法和生物酶法等，由于熬煮法浪费能源，提取效率低；而压滤法也就是常常说的机械破碎法，因机械破碎法难以将细胞有效破碎，提取效率低；化学破碎方法易造成提取物结构的改变和活性降低或失活；溶剂浸提法影响提纯度；生物酶法成本高。因此，如何生产一种适合于从甘蔗渣中对木质素提取分离的设备技术，是一个亟待解决的技术难题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，提取效率高，质量稳定的木质素超声波分离设备，降低从甘蔗渣中分离木质素的生产成本，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本木质素超声波分离设备，包括高压气源和提取罐，其特征在于：所述提取罐与高压气源之间设有高压集成调节阀组，所述提取罐内腔还设有超声波振动源，所述超声波振动源的顶部设有对提取罐内腔的时间、功率以及频率参数测量的感应器，所述感应器连接有数显模块，所述数显模块连接有控制器，所述控制器与数显模块通过电连接，所述提取罐还连接有冷凝器，所述冷凝器的下方连接有冷却器，所述冷却器的出口端与提取罐连接。

以上所述数显模块包括时间控制模块、功率调节模块、显示器和频率调节模块，所述显示器分别与时间控制模块、功率调节模块以及频率调节模块电连接。

以上所述的感应器上设有传感器。数显模块通过感应器的传感器可以随时对提取罐内的各种参数传输到显示器上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.结构简单，提取效率高。本实用新型采用超声波分离方法从甘蔗渣中分离木质素，本分离设备利用超声波频率高和波长短的与一般声波所没有的特性，一是具有能流密度大，因能流密度与频率的平方成正比，故超声波的能流密度比一般声波大得多；二是方向性好：由于超声波的波长短，衍射效应不显著，可以近似地认为超声波沿直线传播，即传播的方向性好，容易得到定向而集中的超声波束,也可以被聚焦；三是穿透力强：超声波的穿透本领大，特别在甘蔗渣液中传播时，衰减很小，所以本实用新型的分离设备，利用超声波振动能产生强大的能量，给予甘蔗渣及溶质以很大的速度和加速度，使浸提剂和提取物不断震荡，形成空化效应，有助于甘蔗渣溶质扩散，加速甘蔗纤维中的有效成分进入溶剂，同时作用于甘蔗纤维组织，可高效粉碎细胞壁，从而释放出木质素，降低了从甘蔗渣中分离木质素的生产成本，大大提高分离的生产效率，本设备比传统的分离方法效率提高了两倍以上。

2.质量稳定，适应性广。本实用新型的木质素超声波分离设备，采用数显模块代替了传统的复杂的仪表，并与超声波提取罐配合，运用机械振动能量的传播，在液体中形成有效的搅动与流动，破坏介质的结构，粉碎液体中的颗粒，能达到普通低频机械搅动达不到的效果，使常温常压不能发生的化学反应在空化作用下发生反应，甚至使非常坚硬的固体被粉碎，通过时间控制模块、功率调节模块和频率调节模块进行自动控制一定的超声频率和强度，空化作用产生的极大压力造成生物细胞壁及整个生物体破裂，而且整个破碎过程在瞬间完成，同时超声波产生的振动作用加强了胞内物质的释放、扩散及溶解，被浸提的物质在被破碎瞬间生物活性保持不变，同时提高破碎速度和提取率，且通过显示器随时显示生产时具体的参数，以作实时的调整，大大降低了木质素的生产成本，具有提取率高，操作简便，能耗低，本设备不但适合从甘蔗渣中分离木质素，也适合用于对生物医药，食品，精细化工等各种固液的分离。

附图说明

图1是本实用新型的主视结构示意简图。

图2是数显模块6的结构示意简图。

图中零件名称及序号：

高压气源1、高压集成调节阀组2、提取罐3、感应器4、超声波振动源5、数显模块6、控制器7、冷凝器8、冷却器9。

数显模块：时间控制模块、功率调节模块、显示器、频率调节模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参看图1与图2所示，本实用新型提供一种技术方案：

本木质素超声波分离设备，包括高压气源1、高压集成调节阀组2、提取罐3、感应器4、超声波振动源5、数显模块6、控制器7、冷凝器8和冷却器9，所述提取罐3与高压气源1之间设有高压集成调节阀组2，所述提取罐3内腔还设有超声波振动源5，超声波振动源5的顶部设有对提取罐3内腔的时间、功率以及频率参数测量的感应器4，所述感应器4连接有数显模块6，所述数显模块6连接有控制器7，所述控制器7与数显模块6通过电连接，所述提取罐3还连接有冷凝器8，所述冷凝器8的下方连接有冷却器9，所述冷却器9的出口端与提取罐3连接；所述数显模块6包括时间控制模块、功率调节模块、显示器和频率调节模块，所述显示器分别与时间控制模块、功率调节模块以及频率调节模块电连接，所述的感应器4上设有传感器。数显模块6通过感应器4的传感器可以随时对提取罐3内的各种参数传输到显示器上。

本实用新型的工作原理为：

本设备是采用超声波从甘蔗渣中对木质素进行提取的分离技术。由于超声波是一种振动频率大于20000Hz的弹性波，在物质介质中的相互作用效应可分为热效应、空化效应和机械传质效应。超声波振动能产生强大的能量，给予媒质点以很大的速度和加速度，使浸提剂和提取物不断震荡，形成空化效应，有助于甘蔗渣溶质扩散，加速甘蔗纤维中的有效成分进入溶剂，同时作用于甘蔗纤维组织，可高效粉碎细胞壁，从而释放出木质素，提高木质素的提取率，超声波热效应是通过介质的微粒间和分界面上的摩擦以及介质的吸收等使超声能量转化为热能，提高介质和生物体的温度，从而有利于木质素的溶出；超声波的机械振动发生的位移、速度变化不大，但其加速度却相当大，能显著增大溶剂进入甘蔗纤维细胞的渗透性，从而强化木质素的萃取过程。本设备是利用超声波的空化效应、机械传质效应和热效应，以提高细胞内容物的穿透力和传输能力，增大物质分子运动频率和速度，提高有效成分的浸出率。与传统提取分离方法相比，如熬煮法、压滤法、化学法、溶剂浸提法和生物酶法等，超声提取法具有提取效率高、提取时间短、有效成分活性高等优点，将超声提取技术应用于从甘蔗渣中提取的木质素成分，无需加热、提取率高、速度快、提取物的结构未被破坏，而且能耗低、效率高、省时，具有广阔的应用前景和开发价值。本设备还在提取罐3内安装有感应器4，采用数显模块6通过感应器4的传感器可以随时对提取罐3内的各种参数传输到显示器上，操作简便快捷。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。