本发明专利技术公开了一种多级感应式连续流磁电加工装置及其应用。该加工装置包括：多级感应单元，其中每一级感应单元包括：闭合铁芯；初级线圈，绕制于该闭合铁芯一侧；次级线圈，绕制于该闭合铁芯另一侧并设于感应电压腔体内，该次级线圈包括可供作为料液流通的绝缘管路，该绝缘管路两端从所述感应电压腔体内露出并分别作为进料口和出料口；高频电源，与该多级感应单元中的初级线圈并联连接并向各初级线圈提供激励电压；以及，料液容器，与该多级感应单元中的绝缘管路串联而形成料液循环回路。本发明专利技术装置操作条件丰富，无电极或极板直接与料液接触，可避免离子极化和电化学反应，同时料液以流动方式进行多级连续加工，具有高效和快速的优点。
【技术实现步骤摘要】
一种多级感应式连续流磁电加工装置及其应用
本专利技术特别涉及一种基于交变感应电压的多级感应式连续流磁电加工装置及其应用，例如在食品加工、天然物质改性或提取等领域的应用。
技术介绍
食品和农产品原辅料加工装置实际上是一种能为天然有机高分子化合物的化学和生物反应提供适宜反应条件，并且在某一操作参数下可将原料转化成特定产品并改善其品质的系统装备，技术可广泛应用于化工、生物、食品和医药行业。电场在食品和农产品加工中的应用主要是高压脉冲电场装置，它可实现对液态食品中微生物的杀灭，以及对酶的钝化，另外还有大量有关功能性成分的高效提取和对组分影响的研究。高压脉冲电场技术的加工因素主要有电场强度、处理时间、脉冲频率、脉冲宽度、脉冲形状、样品流速、初始温度、电极形态等。但是该技术采用的是充电电极来处理样品，容易造成极板间的离子极化，以及电极材料物质的渗出。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的主要目的在于提供一种多级感应式连续流磁电加工装置及其应用。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：在一些实施例中提供了一种多级感应式连续流磁电加工装置，其包括：两级以上感应单元，其中每一级感应单元包括：一闭合铁芯，一初级线圈，绕制于所述闭合铁芯一侧，一次级线圈，绕制于所述闭合铁芯另一侧并设于一感应电压腔体内，所述次级线圈包括可供作为料液流通的绝缘管路，所述绝缘管路两端从所述感应电压腔体内露出并分别作为进料口和出料口；高频电源，与该两级以上感应单元中的初级线圈并联连接并向各初级线圈提供激励电压；以及，料液容器，与该两级以上感应单元中的绝缘管路串联而形成料液循环回路。在一些较为优选的实施例中，所述高频电源能够发出频率范围为20kHz～200kHz的正弦波或脉冲波，信号电压为0～10kV，输出功率为0～20kW，脉冲波占空比为5％～90％。在一些较为优选的实施例中，所述闭合铁芯采用由铁氧体材料组成的闭合铁芯，其工作频率范围为20kHz～200kHz。在一些较为优选的实施例中，绕制于同一闭合铁芯上的初级线圈与次级线圈的匝数之比为1～100：2～3。进一步的，所述初级线圈的材料至少选自铜，但不限于此。较为优选的，所述初级线圈的匝数为100～1000；进一步的，所述绝缘管路的材料至少选自玻璃弹簧，但不限于此。较为优选的，所述次级线圈的匝数为20～30。在一些较为优选的实施例中，所述加工装置还包括用以调整所述料液温度的温控单元。较为优选的，所述温控单元包括可供恒温循环溶液流通的恒温夹套层，所述恒温夹套层设于所述感应电压腔体内并包裹所述绝缘管路，并且所述恒温夹套层还经分布于所述感应电压腔体上的恒温循环浴进口和恒温循环浴出口与恒温循环浴连通。较为优选的，所述温控单元包括恒温浴，所述料液容器被置于所述恒温浴内。较为优选的，在所述料液循环回路内料液温度为-20～130℃。在一些较为优选的实施例中，至少一恒温循环浴与至少两个恒温夹套层串联设置形成一恒温循环回路。在一些较为优选的实施例中，所述感应电压腔体长度小于或等于500mm。在一些较为优选的实施例中，用以连通相邻两个感应单元内绝缘管路的硅胶管长度小于20cm。在一些较为优选的实施例中，所述加工装置还包括用于驱使料液体在所述料液循环回路内循环流动的装置。较为优选的，所述料液循环回路内料液的流速为50μL/s～500mL/s。较为优选的，所述高频电源的额定功率P0≥P1+P2+···+Pn，其中P1是第一级感应单元的输入功率，P2是第二级感应单元的输入功率，Pn是第n级感应单元的输入功率，Pn＝UP×IP＝(UP/ZP)×UP，其中，UP是高频电源输出电压，ZP是单级初级线圈在工作频率下的阻抗，IP是单级初级线圈电流，n即为所述加工装置的最大感应单元数。在一些实施例中还提供了所述多级感应式连续流磁电加工装置在天然高分子原料的高效水解和/或改性、天然产物辅助提取或改善液态食品品质中的应用。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：1.本专利技术多级感应式连续流磁电加工装置操作条件更为丰富，包括激励电压强度、激励信号种类、信号频率、加工温度、溶液流速，尤其因为料液溶液中的交变电压来源于感应的方法，故可不采用通电的极板或电极，即无电极或极板直接与料液接触，可避免电极或极板表面的离子极化和电化学反应，同时料液以流动方式进行多级连续加工，具有高效和快速的优点；2.本专利技术多级感应式连续流磁电加工装置操作简单、方便，大大节约了人力，提高了工作效率。附图说明图1是本专利技术一典型实施方案之中一种多级感应式连续流磁电加工装置的结构示意图；图2是本专利技术一典型实施方案之中一种多级感应式连续流磁电加工装置的感应电压腔体结构示意图；图3是本专利技术一典型实施方案之中一种多级感应式连续流磁电加工装置的感应单元结构示意图；图4是本专利技术一典型实施方案之中一种多级感应式连续流磁电加工装置的等效电路原理图。附图标记说明：100—加工装置链，101—高频电源，102—恒温循环浴，103—铁氧体闭合铁芯，104—初级线圈，105—硅胶管，106—泵，107—恒温浴锅，108—料液容器，200—感应电压腔体，201—玻璃弹簧，202—恒温夹套层，203—料液进口，204—料液出口，205—恒温循环浴进口，206—恒温循环浴出口，300—感应单元，400—装置加工等效电路图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利技术的一个方面涉及了一种多级感应式连续流磁电加工装置，其包括：两级以上感应单元，其中每一级感应单元包括：一闭合铁芯103，一初级线圈104，绕制于所述闭合铁芯103一侧，一次级线圈，绕制于所述闭合铁芯103另一侧并设于一感应电压腔体200内，所述次级线圈包括可供作为料液流通的绝缘管路，所述绝缘管路两端从所述感应电压腔体200内露出并分别作为进料口和出料口；高频电源101，与该两级以上感应单元中的初级线圈104并联连接并向各初级线圈104提供激励电压；以及，料液容器108，与该两级以上感应单元中的绝缘管路串联而形成料液循环回路。在所述多级感应式连续流磁电加工装置工作时，是以加工料液作为多个变压器次级线圈的导体且以绝缘管路作为支撑物。高频电源101发出的信号激励初级线圈104，则会在闭合铁芯103中生产相应变化规律的交变磁通。最终，在料液作为次级线圈导体的回路体系中生产交变感应电压，且料液在料液循环回路体系中保持循环流动并完成加工处理。更为具体的讲，本专利技术的原理大致如下：变压器属于电能-磁能-电能转换设备，对单相变压器的初级线圈(匝数Np)施加交变激励电压Up，则会在铁芯中生产相应变化规律的磁通，其数值正比于线圈匝数，该电磁感应原理来源于安培环路定律，即在磁场区域中，对选定磁场的任意闭合线积分等于穿过闭合路径所界定面的传导电流的代数和。同时，铁芯中的变化磁通会在次级线圈(匝数Ns)中生产同样变化规律的感应电压Es，它们的关系如下：Ep/Es＝Up/Us＝Np/Ns(1)由式(1)可知，E，U分别为感应电压和终端电压，N为线圈匝数。在激励电压及初、次级线圈匝数比固定的情况下，感应电压为定值。由于次级线圈中存在内部阻抗，次级电路中的感应电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多级感应式连续流磁电加工装置，其特征在于包括：两级以上感应单元，其中每一级感应单元包括：一闭合铁芯，一初级线圈，绕制于所述闭合铁芯一侧，一次级线圈，绕制于所述闭合铁芯另一侧并设于一感应电压腔体内，所述次级线圈包括可供作为料液流通的绝缘管路，所述绝缘管路两端从所述感应电压腔体内露出并分别作为进料口和出料口；高频电源，与该两级以上感应单元中的初级线圈并联连接并向各初级线圈提供激励电压；以及，料液容器，与该两级以上感应单元中的绝缘管路串联而形成料液循环回路。
【技术特征摘要】
1.一种多级感应式连续流磁电加工装置，其特征在于包括：两级以上感应单元，其中每一级感应单元包括：一闭合铁芯，一初级线圈，绕制于所述闭合铁芯一侧，一次级线圈，绕制于所述闭合铁芯另一侧并设于一感应电压腔体内，所述次级线圈包括可供作为料液流通的绝缘管路，所述绝缘管路两端从所述感应电压腔体内露出并分别作为进料口和出料口；高频电源，与该两级以上感应单元中的初级线圈并联连接并向各初级线圈提供激励电压，并且所述高频电源的额定功率P0≥P1+P2+…+Pn，其中P1是第一级感应单元的输入功率，P2是第二级感应单元的输入功率，Pn是第n级感应单元的输入功率，Pn＝UP×IP＝(UP/ZP)×UP，其中，UP是高频电源输出电压，ZP是单级初级线圈在工作频率下的阻抗，IP是单级初级线圈电流，n即为所述加工装置的最大感应单元数；料液容器，与该两级以上感应单元中的绝缘管路串联而形成料液循环回路；以及，用以调整所述料液温度的温控单元，包括可供恒温循环溶液流通的恒温夹套层，所述恒温夹套层设于所述感应电压腔体内并包裹所述绝缘管路，并且所述恒温夹套层还经分布于所述感应电压腔体上的恒温循环浴进口和恒温循环浴出口与恒温循环浴连通。2.根据权利要求1所述的多级感应式连续流磁电加工装置，其特征在于：所述高频电源能够发出频率范围为20kHz～200kHz的正弦波或脉冲波，信号电压为0～10kV，输出功率为0～20kW，脉冲波占空比为5％～90％。3.根据权利要求1所述的多级感应式连续流磁电加工装置，其特征在于：所述闭合铁芯采用由铁氧体材料组成的闭合铁芯，其工作频率范围为20kHz～200kHz。4.根据权利要求1所述的多...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨哪，徐学明，金亚美，吴凤凤，陈益胜，金征宇，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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