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感應(yīng)式磁電生化反應(yīng)系統(tǒng)及其應(yīng)用

文檔序號:8403390閱讀:467來源:國知局
感應(yīng)式磁電生化反應(yīng)系統(tǒng)及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明特別涉及一種多維度控制的感應(yīng)式磁電生化反應(yīng)系統(tǒng)及其應(yīng)用,例如在如 下領(lǐng)域的應(yīng)用,包括:天然高分子原料的輔助酸、酶水解和改性;天然產(chǎn)物的輔助萃取,誘 導(dǎo)影響生化反應(yīng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 生化反應(yīng)器是一種能為化學(xué)和生物反應(yīng)提供適宜反應(yīng)條件,并且在某一操作參數(shù) 下可將原料轉(zhuǎn)化成特定產(chǎn)品的系統(tǒng)裝備,應(yīng)用于化工、生物等輕工業(yè)部門。目前的液相反應(yīng) 器包括釜式反應(yīng)器、水熱合成反應(yīng)器、真空反應(yīng)器、光催化反應(yīng)器、微波化學(xué)反應(yīng)器、電化學(xué) 反應(yīng)器等。上述這些反應(yīng)器的可控操作條件包括溫度、壓力、真空度、攪拌速率、光源種類、 光源功率、微波功率、電極形態(tài)、電極面積、電壓強(qiáng)度等。然則,這些反應(yīng)器的控制參數(shù)較為 單一,無法有效的將磁場、電場、溫度有機(jī)的結(jié)合以實現(xiàn)對反應(yīng)體系的多維度控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種感應(yīng)式磁電生化反應(yīng)系統(tǒng),其操作參數(shù)豐富。
[0004] 本發(fā)明的另一目的在于提供所述感應(yīng)式磁電生化反應(yīng)系統(tǒng)的應(yīng)用。
[0005] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種生化反應(yīng)方法。
[0006] 為實現(xiàn)前述發(fā)明目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括:
[0007] -種感應(yīng)式磁電生化反應(yīng)系統(tǒng),包括:
[0008] 反應(yīng)單元,包括:
[0009] 反應(yīng)腔體,所述反應(yīng)腔體包括反應(yīng)物容器,且所述反應(yīng)腔體被置于一可旋轉(zhuǎn)的徑 向磁場內(nèi),
[0010] 初級線圈,繞制于一閉合鐵芯一側(cè),并與一控制單元連接,
[0011] 次級線圈,繞制于所述閉合鐵芯另一側(cè),所述次級線圈包括可供作為導(dǎo)體的反應(yīng) 溶液流通的絕緣管路,且所述絕緣管路的兩端與所述反應(yīng)物容器連通;
[0012] 旋轉(zhuǎn)磁場單元,用于產(chǎn)生所述可旋轉(zhuǎn)的徑向磁場;
[0013] 以及,控制單元,至少用以調(diào)整施加在所述初級線圈上的激勵電壓及信號種類。
[0014] 在一實施方案之中,所述控制單元包括函數(shù)信號發(fā)生器,所述函數(shù)信號發(fā)生器輸 出端與功率放大器輸入端相連,功率放大器輸出端與所述初級線圈連接。
[0015] 在一實施方案之中,所述函數(shù)信號發(fā)生器能夠發(fā)出頻率范圍在50~200Hz、電壓 幅寬范圍為10~20VP-P的交流信號,所述交流信號包括正弦波、三角波、鋸齒波、單向方 波、雙向方波或自定義函數(shù)信號。
[0016] 在一實施方案之中,所述功率放大器的功率為80~200VA,輸出交流電壓幅寬范 圍為200~400Vp-p,全功率頻寬為50~200Hz。
[0017] 在一實施方案之中,所述旋轉(zhuǎn)磁場單元包括:
[0018] 呈環(huán)形固定設(shè)置、且異極相對放置的兩塊瓦型永磁體,其中任一瓦型永磁體的弧 度均小于180° ;
[0019] 以及,用以驅(qū)使該兩塊瓦型永磁體轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
[0020] 優(yōu)選的,所述瓦型永磁體的中心磁感應(yīng)強(qiáng)度為2000~3000Gs。
[0021] 進(jìn)一步的,所述瓦型永磁體包括釹鐵硼磁鋼,但不限于此。
[0022] 在一實施方案之中,所述瓦型永磁體的弧度為170°。
[0023] 進(jìn)一步的,所述旋轉(zhuǎn)磁場單元還包括可拆解的鐵軛圓筒,所述兩塊瓦型永磁體呈 環(huán)形固定在所述鐵軛圓筒內(nèi)壁上,且所述鐵軛圓筒與驅(qū)動機(jī)構(gòu)傳動連接。
[0024] 在一實施方案之中,所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括由伺服電機(jī)控制器控制的伺服電機(jī),所述 伺服電機(jī)與所述鐵軛圓筒連接。
[0025] 較為優(yōu)選的,所述反應(yīng)單元還包括:
[0026] 溫控單元,用以將所述反應(yīng)物容器內(nèi)部的溫度控制于-20~KKTC。
[0027] 在一實施方案之中,所述溫控單元包括恒溫循環(huán)水浴,所述恒溫循環(huán)水浴與所述 反應(yīng)腔體上的夾套層的進(jìn)水口和出水口接通。
[0028] 在一實施方案之中,所述初級線圈為單股銅制線圈,且直徑為6~8mm,匝數(shù)為 20~26匝。
[0029] 在一實施方案之中,所述次級線圈包括玻璃彈簧支撐體,所述玻璃彈簧的內(nèi)徑為 2~3mm,匝數(shù)為10~13,總長為700~900mm。
[0030] 在一實施方案之中,所述閉合鐵芯優(yōu)選采用但不限于硅鋼材料,且工作頻率范圍 為 50 ~200Hz。
[0031] 在一實施方案之中,所述次級線圈采用玻璃彈簧作為反應(yīng)溶液導(dǎo)體的支撐物并與 所述反應(yīng)物容器的兩端相連接并形成聯(lián)通狀態(tài),同時所述反應(yīng)物容器上端設(shè)有主進(jìn)料口, 一側(cè)設(shè)有與所述玻璃彈簧垂直相連通的次進(jìn)料口,以及,所述反應(yīng)腔體上還設(shè)有可供不同 溫度的循環(huán)液體流動的玻璃夾套。
[0032] 一種生化反應(yīng)方法,其包括:
[0033] 提供前述的任一種感應(yīng)式磁電生化反應(yīng)系統(tǒng);
[0034] 將反應(yīng)溶液置入所述反應(yīng)單元,并以所述控制單元向所述初級線圈施加頻率為 50~200Hz,電壓幅寬范圍為200~400Vp-p和功率為80~200VA的各類交流激勵信號, 以及,使所述可旋轉(zhuǎn)的徑向磁場以〇. 1~50Hz的頻率旋轉(zhuǎn),且所述可旋轉(zhuǎn)的徑向磁場的中 心磁感應(yīng)強(qiáng)度為2000~3000Gs。
[0035] 優(yōu)選的,所述生化反應(yīng)方法還包括:在反應(yīng)開始前或反應(yīng)過程中,調(diào)整所述反應(yīng)物 容器的溫度至反應(yīng)所需溫度。
[0036] 進(jìn)一步的,所述生化反應(yīng)方法還包括:采用函數(shù)信號發(fā)生器發(fā)出頻率為50~ 200Hz、電壓幅寬為10~20Vp-p的正弦波、三角波、鋸齒波、單向方波、雙向方波或自定義函 數(shù)信號,然后使用功率為80~200VA、全功率頻寬為50~200Hz的功率放大器將所述信號 放大并使輸出的交流信號電壓幅寬為200~400Vp-p且以此激勵所述初級線圈。
[0037] 前述感應(yīng)式磁電生化反應(yīng)系統(tǒng)或前述生化反應(yīng)方法于天然高分子原料的輔助酸 水解、酶水解和改性,天然產(chǎn)物輔助萃取,誘導(dǎo)影響生化反應(yīng)的應(yīng)用。
[0038] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括:
[0039] (1)本發(fā)明中的感應(yīng)式磁電生化反應(yīng)系統(tǒng)操作條件更為豐富,包括信號種類、信號 電壓幅值、信號頻率、旋轉(zhuǎn)磁場強(qiáng)度、旋轉(zhuǎn)磁場頻率和溫度等;
[0040] (2)利用電磁感應(yīng)原理,通過產(chǎn)生感應(yīng)電壓而驅(qū)動反應(yīng)溶液體系中的帶電離子、帶 電化合物、帶電粒子、帶電蛋白質(zhì)或酶類等,并形成不同的傳導(dǎo)效果,再結(jié)合旋轉(zhuǎn)磁場的作 用,還可影響這些物質(zhì)在反應(yīng)體系中的擴(kuò)散速率,并對生化反應(yīng)進(jìn)行有效的影響和誘導(dǎo);
[0041] (3)重要的是,因為反應(yīng)溶液中的交變電場來源于感應(yīng)電壓,故無需采用通電的極 板或電極,可避免溶液體系中的電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。
【附圖說明】
[0042] 圖1是本發(fā)明一實施例中一種感應(yīng)式磁電生化反應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0043] 圖2是本發(fā)明一實施例中一種反應(yīng)腔體的剖視圖;
[0044] 圖3a-圖3c是本發(fā)明一實施例中相對的兩塊瓦型釹鐵硼磁鋼的主視圖、側(cè)視圖和 立體圖;
[0045] 圖4是本發(fā)明一實施例中一種旋轉(zhuǎn)磁場單元的分解結(jié)構(gòu)示意圖;
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