一種強化多糖高聚物改性的機械活化反應器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種強化多糖高聚物改性的機械活化反應器，外筒體為臥式結構，外筒體內部設有研磨內筒，減速機Ⅰ通過聯軸器與攪拌軸連接，攪拌軸穿過外筒體端蓋上的通孔插入到研磨內筒中，攪拌軸通過兩端的軸承座固定在外筒體的兩端；研磨內筒外設有夾套，外筒體上設有物料進出口，物料進出口與研磨內筒相通，研磨內筒中設有研磨球；攪拌軸上裝有槳葉和刮料螺帶，槳葉交錯安裝在攪拌軸上；刮料螺帶安裝在攪拌軸上。本發(fā)明設有槳葉和刮料螺帶，使得研磨內筒的研磨球可在槳葉和刮料螺帶的帶動下來回移動，增強了研磨球的擾動性，從而使物料反應更均勻，表面更新更快，有效縮短反應時間，降低了原料的損耗，提高了產品質量。
【專利說明】一種強化多糖高聚物改性的機械活化反應器

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種攪拌球磨機，具體地說，是一種強化多糖高聚物改性的機械活化反應器。

【背景技術】
[0002]多糖高聚物包括淀粉、木質纖維素、殼聚糖等，多糖高聚物一般都是結晶高聚物，由結晶區(qū)和無定形區(qū)組成，結晶區(qū)的結構特點是羥基在分子內或分子間形成氫鍵，構成高度結晶的結構，大多數反應試劑只能到達無定形區(qū)，而不能到達結晶區(qū)，因此要提高多糖結晶高聚物的改性與深加工效率就必須對它們進行活化處理。
[0003]機械活化(Mechanical Activat1n)是一門新興交叉邊緣技術，是指固體物質在摩擦、碰撞、沖擊、剪切等機械力作用下，使晶體結構及物化性能發(fā)生改變，使部分機械能轉變成物質的內能，從而引起固體的化學活性增加，它屬于機械(力)化學的范疇。自Peters發(fā)表第一篇有關“機械力化學”論文至今40多年的時間里，該技術已廣泛應用于制備超微及納米粉末、納米復合材料、彌散強化合金結構材料、金屬精煉、礦物和廢物處理、有機材料的合成等。
[0004]攪拌球磨機是一種常被用于例如在液相中粉碎或者分散固體的機械活化反應器，廣泛適用于生物、食品、化妝品、醫(yī)藥、陶瓷、材料及農藥等行業(yè)中。在該類機械活化反應器中，可以是固-固相反應，也可以是液-固相反應。在機械活化反應器的反應過程中，通過磨球、磨球與物料之間的相對運動，產生摩擦、碰撞、沖擊、剪切等機械力使多糖高聚物的活化與反應同時進行，一方面機械力的作用可使多糖高聚物的纖維束分裂、顆粒明顯細化，晶體結構受到破壞、結晶度下降，晶粒尺寸減小，氫鍵的能量提高，產生高活性羥基或因分子鏈斷裂而形成高活性的大自由基、有利于其進行改性反應；另一方面機械活化使物質內部產生大量的晶格畸變，部分機械能轉變?yōu)榛瘜W能儲存起來，使物質處于不穩(wěn)定的高能狀態(tài)，從而也使多糖尚聚物的反應活性提尚。
[0005]然而，傳統(tǒng)的攪拌球磨機在強化多糖高聚物改性方面仍存在著很多缺陷:
一是，因涉及對內部物料同時恒溫加熱控制，常設計為單獨內軸攪拌或單獨外筒的轉動，因此，傳統(tǒng)機械活化裝置存在動力消耗大，設備龐大及反應速度慢，產能低等缺陷。
[0006]二是，攪拌球磨機在運轉時，由于大量的研磨球之間的沖擊，在球磨過程中球與球之間、球與物料之間相互碰撞能產生熱量，可能會造成局部溫度升高，導致物料受熱不均勻，并容易在加溫過程中出現物料粘壁現象，原料損耗也較大，產品質量控制較難。
[0007]三是，對于多糖高聚物的固相反應中，由于固相反應不同于液相反應，其反應過程是固體與固體接觸，物料之間的混合與接觸不充分，物料間的能量交換受到限制，且各固相反應物的晶格是高度有序的，晶格分子的移動較困難，為此必須提高反應溫度。而固體物質除金屬外，大多是熱的不良導體，依靠常規(guī)的外加熱方式，即依靠在溫度梯度推動下的熱傳導形式向反應物分子提供反應和擴散速度所需的能量，則必須用很高的加熱溫度才能使反應達到具有實際意義的速度。但有機物常常是不能耐受高溫的，在高溫條件下易于分解、炭化等，所以長期以來固相合成大多局限于無機材料的高溫燒結，對多糖高聚物的高溫加熱必需解決高溫糊化粘壁現象，必需使物料與加熱體間時時處于表面更新狀態(tài)。


【發(fā)明內容】

[0008]為了克服現有技術的不足，本發(fā)明提供了一種物料反應均勻，原料損耗小，產品質量高，反應物料時時處于表面更新狀態(tài)的強化多糖高聚物改性的機械活化反應器。
[0009]為了實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案如下:
一種強化多糖高聚物改性的機械活化反應器，外筒體為臥式結構，外筒體內部設有研磨內筒，減速機I通過聯軸器與攪拌軸連接，攪拌軸穿過外筒體端蓋上的通孔插入到研磨內筒中，攪拌軸通過兩端的軸承座固定在外筒體的兩端；所述的研磨內筒外側設有夾套，外筒體上設有物料進出口，物料進出口與研磨內筒相通，研磨內筒中設有研磨球，所述的攪拌軸上裝有槳葉和刮料螺帶，所述的槳葉交錯安裝在攪拌軸上；所述的刮料螺帶安裝在攪拌軸上。
[0010]作為進一步改進，所述的刮料螺帶的最外端與研磨內筒的內壁間隔1-2_。
[0011]作為進一步改進，所述的外筒體與驅動裝置相連，所述的驅動裝置包括減速機II和安裝在外筒體上的齒輪組；所述的減速機通過與齒輪組嚙合相連控制外筒體的轉動。
[0012]作為進一步改進，所述的外筒體外圈設有托輪。
[0013]作為進一步改進，所述的夾套內設有加熱裝置及溫度控制器。
[0014]作為進一步改進，所述的加熱裝置包括加熱介質及加熱器。
[0015]優(yōu)選的，所述的加熱介質為導熱油或蒸汽；所述的加熱器為電加熱器。
[0016]作為進一步改進，所述的外筒體一端的端蓋上設有抽氣口。
[0017]優(yōu)選的，所述的研磨球為氧化鋁研磨球、氧化鋯研磨球、鋼球研磨球、陶瓷研磨球或碳化娃研磨球。
[0018]使用時，外筒體靠減速機II帶動作低速回轉運動(轉速10-30r/min)，攪拌軸帶槳葉和刮料螺帶在減速機I的作用下作反向高速轉動(轉速100-400 r/min),即外筒體和攪拌軸作反向轉動，研磨內筒中放置大量的研磨球，研磨球在槳葉和刮料螺帶的帶動下來回移動，使物料反應更均勻、表面更新更快，且在攪拌軸上設有的刮料螺帶最外端與研磨內筒的內壁間隔小，可對研磨內筒的內壁粘物料進行刮料清除，同時槳葉可對研磨球上粘結的物料進行清刮，根本解決加溫過程物料粘壁的現象；在轉動過程中通過溫度控制器監(jiān)控，通過流量調設閥或電動調設閥調節(jié)夾套內的加熱介質溫度或電加熱器電熱功率，從而對外筒體內的溫度進行恒溫控制。
[0019]與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下:
1、本發(fā)明在攪拌軸上設有槳葉和刮料螺帶，使得研磨內筒的研磨球可在槳葉和刮料螺帶的帶動下來回移動，增強了研磨球的擾動性，從而使物料反應更均勻，表面更新更快，有效縮短反應時間，且產品的取代均一性大大提高；攪拌軸上的刮料螺帶的最外端與研磨內筒的內壁間隔小，可研磨內筒壁上的粘壁物料進行刮料清除，同時槳葉可對研磨球上粘結的物料進行清刮，從而從根本上解決了反應過程中物料粘結的現象，降低了原料的損耗，提尚了廣品質量。
[0020]2、本發(fā)明的外筒體可作回轉運動，通過回轉運動產生離心力而實現超重力，適合多糖高聚物液-液或液-固多相的流動接觸，其相間傳遞面積和更新頻率比常規(guī)的重力場大得多，液體的表面張力作用的影響很小，提高了物料的反應效率。
[0021]3、本發(fā)明的外筒體和攪拌軸可作反向變速轉動，帶動研磨球產生強大摩擦、碰撞、沖擊和剪切力，有效破壞多糖高聚物密實的結構，從而強化改性反應；與此同時，外筒體和研磨內筒中的攪拌軸之間的相對運動，也產生了強大的離心力，使微觀混合和傳質、傳熱過程得到有力強化，使得物料反應更加充分。
[0022]4、本發(fā)明的外筒體在減速機II作用下作低速回轉運動，攪拌軸可以在很小的減速機動力帶動下作高速運轉，并帶動研磨內筒中的研磨球作高效運動，減少了設備的耗能，提高物料的攪拌速度，從而提高了單位設備的產能，有效提高設備的生產強度，且能通過自動控制系統(tǒng)，使操作更為簡便。
[0023]5、本發(fā)明的外筒體外圈設有托輪，減少了外筒體做周轉運動的損耗，提高使用壽命，并可以針對不同的物料和改性方法，通過托輪調整外筒體的傾斜度和轉速來控制物料在該反應器中的停留時間，即反應時間。
[0024]6、本發(fā)明通過溫度控制器對夾套內加熱裝置進行實時溫度監(jiān)控，從而進一步調節(jié)夾套中加熱介質的流量或加熱器的電熱功率及外筒體和攪拌軸的轉速，保證了研磨內筒內的溫度均勻和恒溫的反應環(huán)境，從而提高產品性能的穩(wěn)定性。
[0025]7、本發(fā)明的結構簡單合理，可實現自動化控制，可以通過控制反應時間和溫度、球料比、轉速等參數來精確控制多糖高聚物的改性程度，操作方便，產品質量高，適于推廣應用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的主視結構示意圖。
[0027]圖2為本發(fā)明的俯視結構示意圖。
[0028]附圖標識:
1-減速機I，2-攪拌軸，3-端蓋，4-抽氣口，5-外筒體，6-夾套，7-物料進出口，8-研磨內筒，9-槳葉，10-刮料螺帶，11-研磨球，12-溫度控制器，13-減速機II，14-齒輪組，15-托輪。

【具體實施方式】
[0029]下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0030]實施例1:
一種強化多糖高聚物改性的機械活化反應器，外筒體5為臥式結構，外筒體5內部設有研磨內筒8，減速機I I通過聯軸器與攪拌軸2連接，攪拌軸2穿過外筒體5端蓋3上的通孔插入到研磨內筒8中，攪拌軸2通過兩端的軸承座固定在外筒體5的兩端；所述的研磨內筒8外側設有裝有加熱裝置的夾套6，所述的加熱裝置包括加熱介質及加熱器，其中加熱介質為導熱油，加熱器為電加熱器。夾套6內設有溫度控制器12。外筒體5上方設有物料進出口 7，物料進出口 7與研磨內筒8相通，研磨內筒8中設有研磨球11，所述的外筒體5 —端的端蓋3上設有抽氣口 4，可將生產過程產生的廢氣抽出外筒體。攪拌軸2上裝有槳葉9和刮料螺帶10，所述的槳葉9交錯安裝在攪拌軸2上；所述的刮料螺帶10安裝在攪拌軸2上。刮料螺帶10的最外端與研磨內筒8的內壁間隔1mm。
[0031]使用時，攪拌軸2帶動槳葉9和刮料螺帶10在減速機I I的作用下作高速轉動(轉速100-400 r/min)，研磨內筒8中放置大量的研磨球11，研磨球11在槳葉9和刮料螺帶10的帶動下來回移動，使物料反應更均勻、表面更新更快，且在攪拌軸11上設有的刮料螺帶10，對研磨內筒8的內壁粘壁物料進行刮料清除，同時槳葉9可對運動中研磨球11上粘結的物料進行清刮，根本解決加溫過程物料粘壁的現象；在轉動過程中通過溫度控制器12監(jiān)控，通過流量調設閥或電動調設閥調節(jié)夾套6內的加熱介質的溫度或電加熱器的電熱功率，從而對外筒體5內的溫度進行恒溫控制。
[0032]實施例2:
與實施例1不同之處在于，安裝時，刮料螺帶10的最外端與研磨內筒8的內壁間隔2mm。外筒體5與驅動裝置相連，所述的驅動裝置包括減速機II 13和安裝在外筒體5上的齒輪組14 ;減速機II 13通過與齒輪組14嚙合相連控制外筒體5的轉動。所述的外筒體5外圈設有托輪15。夾套6內的加熱介質為蒸汽。外筒體5外圈設有托輪15，減少了外筒體5做周轉運動的損耗，提高使用壽命，并可以針對不同的物料和改性方法，通過托輪15調整外筒體5的傾斜度和轉速來控制物料在該反應器中的停留時間，即反應時間.使用時，外筒體5靠減速機II 13帶動作低速回轉運動(轉速30-50r/min)，攪拌軸2帶動槳葉9和刮料螺帶10在減速機I I的作用下作反向高速轉動(轉速100-400 r/min),即外筒體5和攪拌軸2作反向轉動，研磨內筒8中放置大量的研磨球11，研磨球11在槳葉9和刮料螺帶10的帶動下來回移動，使物料反應更均勻、表面更新更快，且在攪拌軸11上設有的刮料螺帶10，對研磨內筒8的內壁粘壁物料進行刮料清除，同時槳葉9可對運動中研磨球11上粘結的物料進行清刮，根本解決加溫過程物料粘壁的現象。
[0033]以上所述的研磨球11為氧化鋁研磨球、氧化鋯研磨球、鋼球研磨球、陶瓷研磨球或碳化娃研磨球，可根據物料的特性進行多樣選擇。
【權利要求】
1.一種強化多糖高聚物改性的機械活化反應器，外筒體(5)為臥式結構，外筒體(5)內部設有研磨內筒(8)，減速機I (I)通過聯軸器與攪拌軸(2)連接，攪拌軸(2)穿過外筒體(5 )端蓋(3 )上的通孔插入到研磨內筒(8 )中，攪拌軸(2 )通過兩端的軸承座固定在外筒體(5)的兩端；所述的研磨內筒(8)外側設有夾套(6)，外筒體(5)上設有物料進出口(7)，物料進出口(7)與研磨內筒(8)相通，研磨內筒(8)中設有研磨球(11)，其特征在于:所述的攪拌軸(2)上裝有槳葉(9)和刮料螺帶(10)，所述的槳葉(9)交錯安裝在攪拌軸(2)上；所述的刮料螺帶(10 )安裝在攪拌軸(2 )上。
2.根據權利要求1所述的強化多糖高聚物改性的機械活化反應器，其特征在于:所述的刮料螺帶(10)的最外端與研磨內筒(8)的內壁間隔1-2_。
3.根據權利要求1所述的強化多糖高聚物改性的機械活化反應器，其特征在于:所述的外筒體(5)與驅動裝置相連，所述的驅動裝置包括減速機II (13)和安裝在外筒體(5)上的齒輪組(14);所述的減速機通過與齒輪組(14)嚙合相連控制外筒體(5)的轉動。
4.根據權利要求3所述的強化多糖高聚物改性的機械活化反應器，其特征在于:所述的外筒體(5)外圈設有托輪(15)。
5.根據權利要求1-4任一所述的強化多糖高聚物改性的機械活化反應器，其特征在于:所述的夾套(6)內設有加熱裝置及溫度控制器(12)。
6.根據權利要求5所述的強化多糖高聚物改性的機械活化反應器，其特征在于:所述的加熱裝置包括加熱介質及加熱器。
7.根據權利要求6所述的強化多糖高聚物改性的機械活化反應器，其特征在于:所述的加熱介質為導熱油或蒸汽；所述的加熱器為電加熱器。
8.根據權利要求1所述的強化多糖高聚物改性的機械活化反應器，其特征在于:所述的外筒體(5) —端的端蓋(3)上設有抽氣口(4)。
9.根據權利要求1所述的強化多糖高聚物改性的機械活化反應器，其特征在于:所述的研磨球(11)為氧化鋁研磨球、氧化鋯研磨球、鋼球研磨球、陶瓷研磨球或碳化硅研磨球。
【文檔編號】B02C17/10GK104492557SQ201410786940
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月18日 優(yōu)先權日:2014年12月18日
【發(fā)明者】黃祖強, 岑忠儒, 張燕娟, 劉軍, 胡華宇, 馮振飛, 黃愛民, 楊梅, 覃宇奔, 覃杏珍, 朱園勤, 沈芳 申請人:廣西大學, 廣西五星化工集團有限公司