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发出辐射的陶瓷材料、含有这种陶瓷的设备以及它们的使用方法

阅读:397发布:2022-11-16

专利汇可以提供发出辐射的陶瓷材料、含有这种陶瓷的设备以及它们的使用方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及新型的陶瓷混合物及用于该陶瓷混合物的稳定剂混合物。陶瓷混合物含有稀土 氧 化铬。它其中混合有稳定剂组分;本发明还涉及上述陶瓷混合物的用途,该陶瓷混合物可用于对各种物品进行快速和有效地消毒或干燥的设备;本发明另外还涉及用红外 辐射 对材料进行处理的方法,以保持该材料的至少一种特性,该红外辐射是由上述陶瓷混合物产生的。,下面是发出辐射的陶瓷材料、含有这种陶瓷的设备以及它们的使用方法专利的具体信息内容。

1、一种陶瓷混合物,它具有改善的热、化学和物理特性,它包括稀土化铬和稳定剂混合物,该稳定剂混合物包括足够量的尖晶石和碱土铬酸盐从而可对稀土氧化铬起稳定作用。
2、根据权利要求1所述的陶瓷混合物,其特征在于按重量百分比计稳定剂混合物为陶瓷重量的0.5~35%左右。
3、根据权利要求1所述的陶瓷混合物,其特征在于所述的稳定剂混合物按重量百分比计为陶瓷混合物重量的5~15%左右。
4、根据权利要求1所述的陶瓷混合物,其特征在于碱土尖晶石为MgAl2O4。
5、根据权利要求4所述的陶瓷混合物,其特征在于碱土铬酸盐为CaCrO4、MgCrO4或SrCrO4。
6、根据权利要求1所述的陶瓷混合物,其特征在于稳定剂混合物还包括碱土锆酸盐或碱土铪酸盐。
7、根据权利要求6所述的陶瓷混合物,其特征在于碱土锆酸盐为CaZeO3。
8、根据权利要求1所述的陶瓷混合物,其特征在于所述的碱土尖晶石按重量百分比计为陶瓷混合物的0.5~10%左右,碱土铬酸盐按重量百分比计为陶瓷混合物的1~15%左右。
9、根据权利要求6所述的陶瓷混合物,其特征在于碱土锆酸盐或碱土铪酸盐按重量百分比计为陶瓷混合物的0.5~10%左右。
10、根据权利要求1所述的陶瓷混合物,其特征在于它还包括下述3种成分中的至少一种,(1)按重量百分比计为陶瓷混合物的0.5~5%左右的氧化锆或氧化铪,(2)按重量百分比计为陶瓷混合物的0.5~5%的铬酸钇、铬酸钪、铬酸镱或铬酸铽,(3)按重量百分比计为陶瓷混合物的0.1~1%左右的氧化铈、氧化镝、氧化镥或氧化铕。
11、根据权利要求1所述的陶瓷混合物,其特征在于所述的稀土氧化铬为铬酸镧、铬酸钕、铬酸钐或上述成分的混合物。
12、一种改善陶瓷混合物的热、化学、物理特性的稳定剂混合物,它包括足够量的碱土尖晶石和碱土铬酸盐从而可改善陶瓷混合物的热、化学、物理特性。
13、根据权利要求12所述的稳定剂混合物,其特征在于所述的碱土尖晶石为MgAl2O4。
14、根据权利要求12所述的稳定剂混合物,其特征在于所述的碱土铬酸盐为CaCrO4、MgCrO4或SrCrO4。
15、根据权利要求12所述的稳定剂混合物,其特征在于该混合物还包括碱土锆酸盐或碱土铪酸盐。
16、根据权利要求15述的稳定剂混合物,其特征在于所述的碱土锆酸盐为CaZrO3。
17、一种陶瓷混合物,它具有改善的热、化学、物理特性,它包括按重量百分比计10~28%左右的SiO2,按重量百分比计15~35%左右的Fe2O3,其余量主要为Cr2O3,另外还包括下述添加剂的一种或多种,按重量百分比计0.5~3.5%左右的Al2O3,按重量百分比计0.1~2%左右的CuO,按重量百分比计0.5~15%左右的CaO,按重量百分比计0.1~3%左右的MgO。
18、根据权利要求17述的陶瓷混合物,其特征在于作为添加剂的上述的Al2O3、CuO、CaO和MgO中的每一种成分,其用量为所述的其相应的用量。
19、根据权利要求18述的陶瓷混合物,其特征在于至少包括上述添加剂中的二种,其用量为所述的其相应的用量。
20、一种干燥或消毒物品的设备,它包括:
用于容纳待干燥或消毒物品的腔室;
在腔室内部提供能量的装置;
与腔室相连的第一陶瓷材料,它用来接纳和吸收上述提供能量的装置所提供的能量,并且发出具有一个或多个任选的波长的红外辐射,该陶瓷材料发出的红外辐射向物品从而对其进行干燥或消毒。
21、根据权利要求20述的设备,其特征在于上述提供能量的装置包括可提供能量的元件,该元件工作时与第一陶瓷材料相连从而第一陶瓷材料可接纳和吸收绝大部分上述元件发出的能量。
22、根据权利要求20述的设备,其特征在于第一陶瓷材料设置在靠近上述元件的至少一部分处,从而第一陶瓷材料可接纳和吸收绝大部分上述提供能量的装置所提供的能量。
23、根据权利要求20述的设备,其特征在于上述提供能量的装置包括多个可提供能量的元件,每个元件具有能量发出面,第一陶瓷材料在腔室内靠近每个元件的能量发出面的部分设置。
24、根据权利要求23述的设备,其特征在于上述陶瓷材料形成管状体,该管状体设在至少一个上述元件的周围并与该元件保持同心。
25、根据权利要求23述的设备,其特征在于上述陶瓷材料在每个上述元件周围形成同心管状体。
26、根据权利要求25述的设备,其特征在于该设备还包括支承待干燥或消毒物品的装置。
27、根据权利要求20述的设备,其特征在于该设备还包括与腔室相连的第二陶瓷材料,该第二陶瓷材料发出具有一个或多个任选的波长的红外辐射,该红外辐射波长与第一陶瓷材料发出的红外辐射波长不同,并且该红外辐射射向物品从而对其进行干燥或消毒。
28、根据权利要求27述的设备,其特征在于第二陶瓷材料与腔室相连的接纳和吸收来自第一陶瓷材料的红外辐射。
29、根据权利要求28述的设备,其特征在于第一陶瓷材料靠近提供能量的装置的至少一部分设置从而提供能量的装置所产生的能量的主要部分为第一陶瓷材料接纳和吸收,第二陶瓷材料靠近第一陶瓷材料的至少一部分设置,从而第一陶瓷材料所产生的红外辐射为第二陶瓷材料接纳和吸收。
30、根据权利要求29述的设备,其特征在于提供能量的装置包括多个可提供能量的元件,每个元件具有能量发出面,第一陶瓷材料靠近每个元件能量发出面的主要部分设置,第二陶瓷材料靠近第一陶瓷材料的主要部分设置。
31、根据权利要求30述的设备,其特征在于第一陶瓷材料至少在一个上述元件周围形成同心管状体,第二陶瓷材料围绕第一陶瓷材料形成同心管体。
32、根据权利要求30述的设备,其特征在于第一陶瓷材料在每个上述的周围形成同心管体,第二陶瓷材料围绕由第一陶瓷材料所形成的每一管状体形成同心管状体。
33、根据权利要求28述的设备,其特征在于该设备还包括支承待干燥或消毒物品的装置,所述的提供能量的装置包括多个可提供能量的元件,每个元件带有能量发出面,第一陶瓷材料在腔室内靠近每个元件的能量发出面的主要部分设置,第二陶瓷材料设置在腔室内以接纳绝大部分第一陶瓷材料产生的红外辐射。
34、根据权利要求33述的设备,其特征在于第一陶瓷材料为板状,它靠近可提供能量的元件设置,从而可接纳来自第一陶瓷材料的几乎所有红外辐射。
35、根据权利要求21述的设备,其特征在于可提供能量的元件包括玻璃管,该玻璃管内设置有卤素灯或高电阻螺旋线。
36、一种干燥或消毒物品的设备,它包括:
用于接纳待干燥或消毒物品的腔室;
该腔室内设有提供能量的装置;
第一陶瓷材料,它包括权利要求1所述混合物,该第一陶瓷材料与腔室相连以便接纳和吸收由提供能量装置所产生的能量,并且发出具有一个或多个任选的波长的红外辐射,该红外辐射射向物品从而对其进行干燥或消毒。
37、一种干燥或消毒物品的设备,它包括:
用于容纳待干燥或消毒物品的腔室;
在该腔室内设有提供能量的装置;
第一陶瓷材料,它包括权利要求10所述混合物,该第一陶瓷材料与腔室相连以便接纳和吸收由提供能量装置所产生的能量,并且发出具有一个或多个任选波长的红外辐射,该红外辐射射向物品从而对其进行干燥或消毒。
38、根据权利要求36所述的设备,其特征在于该设备还包括第二陶瓷材料,该第二陶瓷材料与腔室相连以便发出具有一个或多个任选的波长的红外辐射,该红外辐射波长与第一陶瓷材料所发生的红外辐射波长不同,该红外辐射射向物品以便对其进行干燥或消毒。
39、根据权利要求28所述的设备,其特征在于该设备还包括待干燥或消毒物品的支承装置,提供能源的装置包括多个可提供能源的元件,每个元件具有能量发出面,第一陶瓷材料在腔室内靠近每个元件能量发出面的主要部分设置,第二陶瓷材料设置在腔室内以便接受绝大部分从第一陶瓷材料发出的红外辐射。
40、一种干燥消毒物品的设备,它包括:
用于容纳待干燥或消毒物品的腔室;
在该腔室设有提供能量的装置;
第一陶瓷材料,它包括稀土氧化铬和稳定剂混合物,该稳定剂混合物包括足够量的碱土尖晶石和稀土铬酸盐从而可对稀土氧化铬成份起稳定作用,该第一陶瓷材料与腔室相连以便接纳和吸收来自提供能量装置的能源,并且发出具有一个或多个任选的波长的红外辐射,该红外辐射射向物品从而对其进行干燥或消毒;
第二陶瓷材料包括权利要求18所述的混合物,该第二陶瓷材料与腔室相连从而接纳和吸收来自第一陶瓷材料的红外辐射,并且发出具有一个或多个任选的波长的红外辐射,该红外辐射波长与第一陶瓷材料所发出的红外辐射波长不同,该红外辐射射向物品从而对其进行干燥或消毒。
41、一种用红外辐射对材料进行处理的保持该材料至少一个特性的方法,其步骤包括:
将含有稀土氧化铬的陶瓷混合物加热到足够温度以产生红外辐射;
将该红外辐射射向所述材料,经过足够的时间以保持该材料的至少一个特性。
42、根据权利要求41所述的方法,其特征在于所述陶瓷混合物是按照配方A、配方B、配方C、配方D、配方E、配方F中的至少一种配制而成。
43、根据权利要求42所述的方法,其特征在于所述材料为食品、塑料、植物品种、蚕蛹和蚕茧、生物活性化合物和酒中的至少一种。
44、根据权利要求43所述的方法,其特征在于所述的材料为蚕蛹和蚕茧,所述的陶瓷混合物是按配方C配制的。
45、根据权利要求44所述的方法,其特征在于将所述的陶瓷混合物加热到180~200℃。
46、根据权利要求43所述的方法,其特征在于所述材料为食品。
47、根据权利要求46所述的方法,其特征在于所述食品选自土豆、胡萝卜、洋葱和果。
48、根据权利要求47所述的方法,其特征在于所述的陶瓷混合物是按配方A配制成的。
49、根据权利要求48所述的方法,其特征在于将所述的陶瓷混合物加热到200~800℃。
50、根据权利要求43所述的方法,其特征在于所述的材料为塑料。
51、根据权利要求50所述的方法,其特征在于该塑料选自酰胺组。
52、根据权利要求51所述的方法,其特征在于所述的陶瓷混合物是按配方B或C配制成的。
53、根据权利要求52所述的方法,其特征在于将所述陶瓷混合物加热到300℃左右。
54、根据权利要求43所述的方法,其特征在于所述材料为植物品种。
55、根据权利要求54所述的方法,其特征在于所述植物品种选自籽、西红柿籽和胡椒籽。
56、根据权利要求55所述的方法,其特征在于所述陶瓷混合物是按配方A配制成的。
57、根据权利要求56所述的方法,其特征在于将所述陶瓷混合物加热到300~800℃左右。
58、根据权利要求43所述的方法,其特征在于所述材料为酒。
59、根据权利要求58所述的方法,其特征在于上述陶瓷混合物是按配方B和C配制成的。
60、根据权利要求59所述的方法,其特征在于将上述陶瓷混合物加热到180~300℃。
61、根据权利要求60所述的方法,其特征在于进行上述红外辐射以便使酒的温度达到55℃的最高值。
62、根据权利要求43所述的方法,其特征在于上述材料为生物活性化合物。
63、根据权利要求62所述的方法,其特征在于上述生物活性化合物选自磷脂酶D,磷脂酶D+,磷脂酶A2,胰蛋白酶,酚氧化酶
64、根据权利要求63所述的方法,其特征在于上述陶瓷混合物是按配方B和C配制成的。
65、根据权利要求64所述的方法,其特征在于将上述陶瓷混合物加热到180~300℃。
66、一种快速烘烤和烧制食品同时保持其香味的方法,其步骤包括:
设置封闭空间的处理区域,以便对食品进行红外辐射,该红外辐射是通过将按配方C制得的陶瓷混合物加热到600~800℃左右产生的;
对食品进行足够时间的红外辐射,以便加热至少对上述食品进行烹调或烘烤。
67、根据权利要求66所述的方法,其特征在于上述食品至少为面包生面团、土豆、肉中的一种。
68、根据权利要求67所述的方法,其特征在于所述的食品为面包生面团,对其进行红外辐射4~6分钟。
69、根据权利要求67所述的方法,其特征在于上述食品为牛肉,对其进行红外辐射4~6分钟。
70、根据权利要求69所述的方法,其特征在于上述食品为土豆,对其进行红外辐射3~5分钟。
71、一种通过使水蒸发和冷凝对该水进行脱盐的方法,其步骤包括:
将陶瓷混合物加热到500~800℃左右,以产生红外辐射,上述陶瓷混合物包括氧化铬或稀土氧化铬中的至少一种;
对水进行上述红外辐射使水蒸发;
将上述水蒸气冷凝以形成脱盐的水。
72、根据权利要求71所述的方法,其特征在于上述陶瓷混合物设置在水的上方。
73、根据权利要求72所述的方法,其特征在于上述陶瓷混合物是按照配方A或C中的至少一种配制成的。
74、根据权利要求73所述的方法,其特征在于在通过热交换器冷却的管中进行水蒸气的上述冷凝过程。
75、根据权利要求74所述的方法,其特征在于所述的热交换器也装有待进行红外辐射的水。
76、一种加速涂漆表面干燥过程的方法,其步骤包括:
将陶瓷混合物加热到足够温度,以产生红外辐射,上述陶瓷混合物包括氧化铬和氧化;
对涂漆表面进行红外辐射,以便涂漆干燥。
77、根据权利要求76所述的方法,其特征在于所述陶瓷混合物是由配方B或C中的至少一种配制成的。

说明书全文

发明涉及陶瓷材料及其它们的制造方法。本发明尤其涉及具有改进的稳定的热、化学和物理特性及耐热循环的耐火陶瓷材料,本发明还涉及上述陶瓷混合物的用途,该陶瓷混合物可用于对各种物品进行干燥或快速有效地消毒的设备,本发明还涉及用红外辐射处理物品的方法,该红外辐射是由这种能够至少保存物品的一个特性的陶瓷产生的。

分子式为RCrO3的陶瓷材料在现有技术中是公知的,其中R是稀土化物,如氧化钇。参见英国专利第3,475,352。尽管这些材料可以应用于导电性的应用,如电极,但是当受到高于1600℃的高温时,其化学稳定性很低,当温度高于1500℃时耐热循环性能也低,不能于高加热速率加热。这些都限制了这些材料在要求具有良好稳定的特性的领域中的应用。

对稀土氧化物陶瓷材料,就需要改进其稳定性,使其能用于导电性领域,以及高温环境。这些应用包括各种物品的干燥或消毒。

一种已知的消毒方法是使用红外辐射(IR)。例如,美国专利第4,774,415公开了一种对安装在一个渗析装置上的软管进行消毒的设备,这种消毒设备的一个缺点是对于物品中不合适接受红 外辐射的部分,辐射源不能对其进行充分消毒。如果增加消毒时间,以补偿不适合接收的部分,那么物品中被消毒的部分将过热,当过度接受辐射的物品是用金属和玻璃制成的时,该物品会由于过热而熔化,或由于生成了氧化膜而变色。

使用温度监测器和控制与操作的电子仪器进行自动温度调节也不能解决这一问题,因为这些物品经常具有不同的体积和质量,这些体积和质量与温度监测器恒定的、固定的体积和质量是相冲突的或不一致的。因此,本发明目的在于通过采用新型的陶瓷材料,来减少消毒时间,提高消毒效率,以克服上述缺点。

根据G.A.Slack的文章,题为“Advanced    Materials    for    Oplical    Windows”GE    Res.Rept.No.79CRDO71,1979年6月,人们已经知道通过使用一个由用富红柱石制成置换部件或屏产生的红外辐射,可以对食品进行干燥。这种方法的主要缺点是干燥效率低。因此,本发明另一目的在于通过合适的选择和使用本发明所公开的新的陶瓷材料,提高红外辐射干燥方法的效率。

本发明涉及新型的陶瓷混合物,该混合物具有改进的热特性、化学特性和物理特性。这些材料可用于要求加热速度快和具有良好稳定的特性的各种领域。例如,可以使用本发明的陶瓷材料产生一定波长的红外辐射。

根据本发明,可以提供一种具有令人惊奇的稳定的热、化学和物理特性的陶瓷混合物。陶瓷混合物由稀土氧化铬和新型的添加剂混合物制成,该添加剂混合物包括用于稳定稀土氧化铬的尖晶石,如:碱土铝酸盐类尖晶石、碱土铬酸盐,以及任选的碱土锆酸盐或碱土铪酸盐。优选的碱土尖晶石类是MgAl2O4、SiO∶Al2O3或CaO∶Al2O3 中的任一种,其中最好是MgAl2O4。碱土锆酸盐可以是CaZrO3,碱土铪酸盐可以是CaHfO3。优选的稳定剂混合物含量是以重量百分比计大约占陶瓷混合物的5~35%,最好占5~15%。

用在混合物中的碱土铬酸盐可以是铬酸镁、铬酸钇、铬酸钪、铬酸铽、或铬酸镱,其中最好是铬酸镁。本发明的稀土氧化铬陶瓷混合物至少含有下述成分中的一种,锆的氧化物或铪的氧化物,其含量占重量的大约0.5~5%,钇、钪、镱、或铽的铬酸盐,其含量大约占重量的0.5~5%,或铈、镝、镥或铕的氧化物,其含量大约占重量的0.1~1%。稀土氧化铬可以是铬酸镧、铬酸钕、铬酸钐或它们的混合物,其中最好是铬酸镧。

如上所述,本发明的陶瓷混合物中包括一种具有改进的热、化学和物理特性的稳定剂混合物,该稳定剂混合物包括足够量的碱土尖晶石和碱土铬酸盐,它们的混合物可使陶瓷混合物获得稳定的热、化学和物理特性。最好,碱土尖晶石是MgAl2O4,碱土铬酸盐是CaCrO4,MgCrO4或SrCrO4,稳定剂混合物进一步还包括碱土锆酸盐或碱土铪酸盐,如CaZrO3或CaHfO3。

本发明进一步还涉及含有石的混合物,它也具有令人惊奇的稳定的热、化学和物理特性,这些混合物可以含有SiO2,其含量占重量的10~28%,含量占15~35%的Fe2O3,混合物剩余量为Cr2O3。在这些含硅石的混合物中还包括一种或多种具有下列含量的下列化合物:含量大约占0.5~3.5%的Al2O3、含量大约占0.1~2%的CuO,含量大约占0.5~15%的CaO,含量大约占0.1~3%的MgO。在这些硅石混合物中,Al2O3、CuO、CaO和MgO可以以添加剂的形式,按上述量出现在硅石混合物中。此外, 至少两种及多则四种这些添加剂可以按上述含量出现在混合物中。

本发明的另一方面涉及对物品进行干燥或消毒的装置,该装置包括盛放待干燥或消毒物品的腔室,在室内提供能量的装置,以及与室相连的第一陶瓷材料,它用来接收和吸收来自提供能量的装置的能量,并且发出具有一个或多个选择性波长的红外辐射,其辐射射向上述物品,以便对它们干燥或消毒。

在这种设备中,提供能量的装置包括一个可提供能量的元件,它与第一陶瓷材料相连,使得由该元件产生的很大部分能量被第一陶瓷材料接纳和吸收。当将第一陶瓷材料放置在靠近至少可提供能量的元件的一部分时,由提供能量装置产生的相当大部分的能量被第一陶瓷材料所接纳和吸收。最好,提供能量装置包括多个可提供能量的元件,其每一个都具有能量散发表面,将第一陶瓷材料放置在室中靠近每一元件的一部分能量散发表面。第一陶瓷材料可以制成一个同心管,围绕着至少一个上述元件。如果需要,可以围绕着每一个上述元件,该装置还可以包含用于支撑待干燥或消毒物品的支撑装置。

为了获得最佳的工作状态,该设备进一步还包括与室相连的第二陶瓷材料,它用于发出具有一个或多个波长的红外辐射,该辐射可以与第一陶瓷材料部件发出的辐射相同或不同。这种辐射射向待干燥或消毒的物品,该第二陶瓷材料与室相连,用于接收和吸收来自第一陶瓷材料的红外辐射,将它放置在靠近第一陶瓷材料的至少一部分,使得从第一陶瓷材料发出的红外辐射的主要部分能被第二陶瓷材料所接纳和吸收。第二陶瓷材料应以围绕着第一陶瓷材料的同心管的形式靠近第一陶瓷材料大部分设置。第二陶瓷材料还可以制成平板的形式,它靠近可提供能量的元件放置,以接收几乎所有发自第一陶瓷材料的 红外辐射。

最好,可提供能量的元件包括置于玻璃管中的卤素灯或高电阻线圈,同时第一陶瓷材料包含如上所述的稀土氧化铬陶瓷混合物时,第二陶瓷材料包含如上所述的氧化铬混合物。

本发明进一步还涉及用红外辐射处理物品的方法,以保存该物品的至少一个特性。通常,将含有氧化铬或稀土氧化铬的陶瓷混合物加热到足够的温度,以产生红外辐射,对该物品进行上述红外辐射足够的时间,以保存该物品的至少一个特性。陶瓷混合物至少是下列所述配方A、B、C、D、E或下文中的一种配方。被处理的物品的范围很宽,包括:食品如土豆、胡萝卜、洋葱、以及果;塑料如聚酰胺;植物种子花籽、蕃茄籽和胡椒粒;蚕蛹以及茧;生物活性化合物如磷脂酶D,磷脂酶D+、磷脂酶A2、胰蛋白酶、以及酚氧化酶;和酒。

在处理蚕蛹和茧时,采用被加热到大约180~200℃的配方C。同样,用加热到200~800℃的配方A来处理食品;用加热到300℃的配方B或C处理塑料;用加热到300~800℃的配方A处理植物的种子;用加热到100~300℃的配方C和B来处理酒和生物活性化合物。

用本发明的方法产生的红外辐射还可以[通过使用配方C的陶瓷混合物,在大约600℃~800℃的温度下]迅速烘烤和烧制食品,如面包生面团、土豆、肉,同时可保存其美味。

下面结合附图对本发明干燥及消毒设备的最佳实施例,以及本发明的陶瓷产生的红外辐射其它用途的特征进行说明,这里:

图1是本发明的消毒或干燥设备的透视图;

图2是如图1所示的消毒设备的内室上部部分的图;

图3是在图1所示的设备中盛放待消毒物品的托架;

图4是图2所示的可提供能量的元件的局部横截面侧视图;

图5是带有陶瓷覆盖层的可提供能量的元件和图1所示的干燥设备中的物品支承网的示意图;

图6是支承网的顶视图,它支承着如图5所示的设备中待干燥的物品;

图7是图2所示的可提供能量的元件的局部横断面的侧视图;

图8~9是使用装有双层本发明的陶瓷混合物的设备进行干燥得到的干燥结果的图解说明图;

图10(a)和(b)是使用红外辐射干燥,排成各种层状的蚕茧和蛹的示意图;

图11表示的是如图10(a)和(b)所示的茧层的干燥速度;

图12表示的是用红外辐射干燥塑料的干燥速度;

图13表示的是用红外辐射对水进行脱盐的设备。

通常,本发明的改进的陶瓷材料由稀土氧化铬混合物和一种新型稳定剂化合物的混合物制成,该稳定剂混合物包括碱土铝酸盐尖晶石,如MgAl2O4,碱土铬酸盐如MgCrO4、以及任意含量的碱土锆酸盐如CaZrO3。这种奇特的添加剂混合物使得本发明的稀土氧化铬陶瓷混合物令人惊奇地具有改进的热、化学和物理特性。此外,这种奇特的稳定剂化合物的混合物使稀土氧化铬化合物能够以令人惊奇的加热迅速加热。

本发明提供了由一种由稀土氧化铬的混合物和新型的稳定剂化合物的混合物制成的导电性陶瓷混合物,该稀土氧化铬的分子式为 RCrO3,在分子式RCrO3中,R是镧、钕和钐中的一种,优选是镧或钕,其中最好的是镧。

稳定剂的混合物包括碱土尖晶石如MgAl2O4、SrO∶Al2O3或CaO∶Al2O3,其中以MgAl2O4为最佳;任选量的碱土锆酸盐或碱土铪酸盐,最好是CaZrO3或CaHfO3;碱土铬酸盐如MgCrO4、SrCrO4或CaCrO4,其中最好是MgCrO4。这种添加剂的混合物在稀土氧化铬陶瓷混合物中的含量大约占总重量的1~35%,其中最好大约占1.5~26%。本发明的稀土氧化铬陶瓷材料可以用下列通常组分表示:

配方A

组分    重量百分比

MgAl2O40.5~10

MgCrO41.0~15

CaZrO310以下

YCrO35以下

ZrO25以下

CeO21以下

LaCrO3余量

通常,本发明的氧化铬和硅石陶瓷混合物是用球形研磨部件来制备的,如在一塑料的线性回绕式研磨机中,用Teflon球对稀土氧化铬和稳定剂化合物进行研磨,以得到一种细小的粉末,将这些粉末熔化、研磨、干燥并挤压成成形部件,然后将成形的部件烧结以得到最终产品。这些材料的熔化是在一定的条件下完成的,该条件是使从配方粉末中损失的氧减少到最小程度。通常,可以在大约2500℃的 温度下使稀土氧化铬陶瓷混合物熔化。通常硅石基陶瓷混合物可以在大约1900℃的温度下熔化。最好,在大气中进行熔化,其中以在空气中熔化为最佳。

稀土氧化铬混合物的烧结是在氧化气氛中,在高达大约1700℃的温度下进行的,最好在大约1600℃的温度下烧结大约12小时。硅石基混合物也要在氧化气氛中进行,温度高达大约1800℃,最好在大约1500℃的温度下烧结12小时。在这种温度下,在氧化气氛中合适的烧结炉是采用LaCrO3加热部件的烧结炉。经过烧结后,得到的物品在氧化气氛中在大约1500℃的高温下继续加热一段时间,以测定其热、物理和学特性如挤压强度。这些样品还要在大约1600℃的温度下加热大约20小时,以测量其重量减轻量。另有一些样品还要通电,以测定其电阻率

这些样品还要用来测量加热本发明的陶瓷混合物的最大加热速度。样品的最大加热速度就是出现表面裂纹或内部熔融和内部出现裂痕时的加热速度。这些特性的测量结果见表1-11。上述特性结果表明本发明的陶瓷材料可用于主要要保证加热速度快和特性稳定的多个应用领域。比如该材料可用于低温干燥和消毒的领域。其它领域还可以包括高温加热元件,半导体热电偶、测温仪等。

由于本发明陶瓷混合物的特性得到了改善,因此该混合物适合制造如干燥器、消毒器这样的设备,在该设备中,上述特性可使工作状态达到最佳。如上所述,为了避免对消毒物品产生过热或在其上形成氧化物,要对整个物品进行适合的均匀红外辐射。因为物品如医疗器械(注射器、解剖刀、牙钻头等)、餐具(叉、刀、勺、盘、杯等)、食品加工用装置、修饰人体(头发、指甲、牙、眼等)的器具等具有 不同的形状、并且构成材料也不同。这样用于对物品消毒的红外辐射在不致对物品中较小的表面或物品中由对红外辐射具有较小抵抗性的材料制成的部分产生过热或损坏的情况下,其强度要足够大以便对制品的较大表面进行消毒。

如上所述,人们从已有技术可知陶瓷屏用作转换部件,该部件可降低红外辐射的强度以减轻它对待消毒制品的作用。为了解决上述问题,本发明包括第一转换屏,该屏由按上所述的配方A得到的含碱土氧化铬陶瓷材料制成,该屏位于辐射源与待消毒物品之间,第二转换屏,它相对第一转换屏设置而用作从第一转换屏发出的红外辐射的反射器,该第二转换屏由具有下述混合物的陶瓷材料制成:

配方B

组分    重量百分比

SiO210~28

Fe2O315~35

CaO    15以下

Al2O33.5以下

MgO    3以下

CuO    2以下

Cr2O3余量

图1~4中给出了消毒设备100。该设备100包括内腔室,该腔室可通过110而进入其内,其内放有待消毒的物品。在该物品的前部的适合部位设有辐射源,如需要还有腔室温度及LED显示器130的适合的控制器120。

在图2和3所示,在腔室中设有盘140,它用支承待消毒的物 品。在腔室的上部设有多个可供能量的元件150。该元件可以为卤素灯或加热螺旋线160,该线由高电阻材料制成,该元件设在陶瓷、石英玻璃和/或金属管170内。

为了提高消毒效率和减少消毒的时间,上述元件150最好与管同心设置,该管由第一陶瓷材料180制成,该材料可接纳和吸收来自元件150的能量,并可进行具有一个或多个波长的红外辐射,该辐射直接射向待消毒的物品。上述材料180最好为按配方A配制的陶瓷材料。另外放在元件150上面的屏190由第二陶瓷材料制成,该第二陶瓷材料最好按配方B配制成,上述放在元件150上的屏190用来接纳和吸收来自第一陶瓷材料的红外辐射,并且发出具有一种或多种波长的红外辐射,而该屏190发出的红外辐射与第一陶瓷材料发出的不同。该第二陶瓷材料位于腔室内从而它可对待消毒的物品直接进行红外辐射。

本发明的陶瓷混合物也特别适合用于干燥设备。该干燥设备具有多种应用领域,如食品、塑料、陶瓷、木制品、砖、皮革、盘、容器、药品的生产以及需要在保持所干燥的物品的主要特点条件下进行快速、有效和大量地干燥的其它领域。

图5~7给出了一种干燥设备,该设备包括干燥室,该设备与图1中的消毒设备的外观类似。在上述干燥室内设有网210,它用来支承待干燥的物品220。最好该网由具有适合尺寸的不锈丝网制成,上述网格尺寸刚好可使待干燥物品保持在网上面。如果需要,可在干燥室中设置多个上述的网。整个干燥室设有多个可提供能量的元件230,如图5和7所示。该元件为卤素灯或加热螺旋线240,该线由高电阻材料制成,该元件置于陶瓷、石英玻璃和/或金属管 250内。在干燥室内设有转换屏或层,它紧靠可提供能量的元件230设置以便接纳和吸收红外辐射,并且发出红外辐射,上述辐射具有一个或多个波长,上述的转换屏或层由下述混合物制成,该混合物包括富铝红柱石或另一硅铝酸盐以及按配方A配制的混合料,该混合料按重量百分比计算为混合物的0.5~4%。

在另一实施例中,可在上述的可提供能量的元件外面设置二个陶瓷材料层,第一层260由如按配方B配制的陶瓷材料制成,它覆盖在元件玻璃管的外面,第二层270由如按配方A配制的陶瓷材料制成,它覆盖在另一层260上。用于上述覆盖层的优选陶瓷混合物在下边的实施例给出。

虽然上面描述的设备为特别优选的实施例,但是可以想到,在上述第一和第二陶瓷材料所发出的红外辐射的主要部分用于辐照待干燥或消毒的物品的条件下,该领域普通技术人员可以根据需要改变室的尺寸、可提供能量的元件以及第一和第二陶瓷材料的具体结构。另外上述装置可按连续方式使用,其中可提供能量的元件设置在传送带或可移动的支承件上,该传送带或支承件携带待消毒的物品通过和离开辐射区。

实施例

下面结合下列实施例,对本发明作进一步描述,这些实施例是对本发明的说明,而不是对本发明的限制。

实施例2~10显示出本发明的陶瓷混合物与已有技术陶瓷混合物(如实施例1)作比较具有意想不到的结果。

实施例1(对照)

具有下列重量百分比组分的陶瓷混合物按下列配方配制,该重量 百分比组分不属于本发明的混合物的百分比范围。

组分    重量百分比

LaCrO398.55

MgCrO40.5

MgAl2O40.3

YCrO30.3

ZrO20.3

CeO20.05

CaZrO30.03

将这些组分混合在一起,在一塑料的线性回绕式研磨机中,用Teflon球进行研磨,将得到的粉末干燥,熔融,再研磨,然后将其挤压成中部尺寸为50×6×6mm,端部尺寸为50×6×12mm的样品,以用来测量陶瓷的最大加热速度,用尺寸为40×4×4mm的样品来测量电阻率,用直径为15mm,高为15mm的样品来测量重量减轻量,以及挤压强度。每一个样品都要在烧结炉中,用LaCrO3加热部件,在空气中在大约1600℃的温度下烧结12小时,所生成的经烧结后的物质在大约1500℃的温度下加热60小时,以测量在该温度下的挤压强度,或在大约1600℃的温度下加热大约20小时,以测量重量减轻量。

对测量最大加热速率的样品以变化的速率进行加热,对这些样品的横截面进行检验,以识别表面裂纹和内部熔化,以5K/min速度加热过的样品被发现具有良好的状况,以10K/min速度加热过的样品显示出裂纹,如表1所示,对照性实施例1的特性列于第1栏中,其特性比列于表1中第6栏的美国专利第3,475,352所公开 的陶瓷的特性差。

实施例2

按对照实施例1的步骤进行,只是陶瓷混合物采用对应于表1中第二栏的组分,所得到的产物其特性令人惊奇地高于表1中第6栏美国专利第3,475,352号产品的特性。

实施例3

除陶瓷混合物的组分含量对应于表1中第3栏以外,其余按照对照实施例1的步骤进行,如表1所示,所生成的样品的特性令人惊奇地比美国专利第3,475,352产品的特性要好,这说明,在大约1500℃下,经过大约60个小时的加热,抗压强度只减少了4.2MPa。此外,最大加热速度比美国专利第3,475,352公开的最大加热速度大5倍。

实施例4

除陶瓷混合物的组分含量对应于表1中第4栏以外,其余按照对照实施例1的步骤进行,如表1所示,除电阻率以外,所生成样品的其它特性均比美国专利第3,475,352产品的特性要好。

实施例5

除陶瓷混合物的组分含量对应于表1中第5栏以外,其余按照对照实施例1的步骤进行,这个样品的电阻率增加的如此令人惊奇地大,以致于该样吕不能被加热来测量最大加热速率。

实施例6

除采用表2和3中第1-5栏的混合物以外,其余按照对照实施例1的步骤进行,在表2的混合物中,MgAl2O4的最小百分含量是表3中所采用的MgAl2O4的最大含量,从表2和3中的数据可以看 出,表1和2的第2~5栏列出的特性均超过了美国专利第3,475,352中的特性。

实施例7

除采用表4和5中第1-5栏所表示的混合物以外,其余按照对照实施例1的步骤进行,在表4的混合物中,YCrO3的最小含量采用的是表5中所采用的YCrO3的最大含量,如表4和5所示,从第2~5栏看出,本发明的混合物其特性均高于美国专利第3,475,352号中的特性。

实施例8

除采用表6和7中第1~5栏所表示的混合物以外,其余按照对照实施例1的步骤进行,在表6的混合物中,MgCr2O4的最小含量采用表7中所采用的MgCr2O4的最大含量,如表6和7所示,在第2~5栏列出的本发明的混合物的特性均高于美国专利第3,475,352号中的特性。

实施例9

除采用表8和9中第1~5栏所表示的混合物以外,其余按照实施例1中的步骤进行,在表8的混合物中,CeO2的最小含量采用表9中所采用的CeO2的最大含量,如表8和9所示,在第2~5栏列出的本发明的混合物的特性均高于美国专利第3,475,352号中所列的特性。

实施例10

除采用表10和11中所列出的混合物以外,其余按照实施例1中的步骤进行,在表10的混合物中,CaZrO3的最小含量采用表11中所采用的CaZrO3的最大含量,如表10和11中第2~5栏所示, 实施例10的本发明的混合物的特性高于美国专利第3,475,352号中所列出的特性。

上述本发明的实施例表明,本发明在重量减轻值方面令人惊奇地比已有技术减少了3倍多。另外,在大约1500℃温度下加热大约60个小时之后,在压力下的抗压强度的变化幅度令人惊奇地减小了9折。此外,本发明的抗压强度接近增加了1.5倍,最大加热速度增加了5折。

表1:组分的重量百分比%

组分和参数

1 2 3 4 5 63

MgAl2O40.3 0.5 3.0 10.0 12.0

YCrO30.3 0.5 1.5 3.0 4.0

MgCr2O40.5 1.0 10.0 15.0 20.0

CeO20.05 0.1 0.5 1.0 2.0

ZrO20.3 0.5 3.0 5.0 6.0

CaZRO30.03 0.05 0.3 0.5 0.6

LaCrO3BALANCE

重量减少,    1.2    0.5    0.2    0.3    1.0    0.55-0.6

%

电阻率    292.1    116.0    7.7    873.4    2213.4    50-4800

(Ohm-cm)

σPa172.6 96.3 144.1 120.1 115.6 96-135

σPa218.4 71.4 140.3 33.2 26.2 10.2-16.1

最大加    5    15    50    20    -    10

热速度

K/min

1.室温抗压强度

2.1500℃下60小时辐射后的抗压强度

3.美国专利US    3,475,352的参数

表2:组分和    组分的重量百分比%

平均参数    1    2    3    4    5    6

MgAl2O40.5 0.5 0.5 0.5 0.5

YCrO30.3 0.5 1.5 3.0 4.0

MgCr2O40.5 1.0 10.0 15.0 20.0

CeO20.05 0.1 0.5 1.0 2.0

ZrO20.3 0.5 3.0 5.0 6.0

CaZRO30.03 0.05 0.3 0.5 0.6

LaCrO3BALANCE

重量减少%    1.0    0.5    0.2    0.3    1.0    0.55-0.6

电阻率    304.8    116.0    7.4    672.3    1995.9    50-4800

(Ohm-cm)

σPa174.2 96.3 136.2 118.1 110.4 96-135

σPa218.7 71.4 130.5 33.1 25.1 10.2-16.1

最大加

热速度    5    15    50    20    -    10

K/min

1.室温抗压强度

2.1500℃下60小时辐射后的抗压强度

3.美国专利US    3,475,352的参数

表3:组分和    组分的重量百分比%

平均参数    1    2    3    4    5    6

MgAl2O410.0 10.0 10.0 10.0 10.0

YCrO30.3 0.5 1.5 3.0 4.0

MgCr2O40.5 1.0 10.0 15.0 20.0

CeO20.05 0.1 0.5 1.0 2.0

ZrO20.3 0.5 3.0 5.0 6.0

CaZRO30.03 0.05 0.3 0.5 0.6

LaCrO3BALANCE

重量减少%    1.2    0.5    0.2    0.3    1.0    0.55-0.6

电阻率    490.3    399.7    55.2    837.4    1857.8    50-4800

(Ohm-cm)

σPa1112.6 98.8 152.8 120.1 103.2 96-135

σPa229.6 81.4 143.2 33.2 38.6 10.2-16.1

最大加

热速度    5    15    50    20    -    10

K/min

1.室温抗压强度

2.1500℃下60小时辐射后的抗压强度

3.美国专利US    3,475,352的参数

表4:组分和    组分的重量百分比%

平均参数    1    2    3    4    5    6

MgAl2O40.3 0.5 3.0 10.0 12.0

YCrO30.5 0.5 0.5 0.5 0.5

MgCr2O40.5 1.0 10.0 15.0 20.0

CeO20.05 0.1 0.5 1.0 2.0

ZrO20.3 0.5 3.0 5.0 6.0

CaZRO30.03 0.05 0.3 0.5 0.6

LaCrO3BALANCE

重量减少%    1.2    0.5    0.2    0.3    1.0    0.55-0.6

电阻率    270.5    116.0    35.1    819.5    2035.7    50-4800

(Ohm-cm)

σPa172.6 96.3 144.1 120.1 115.6 96-135

σPa218.4 71.4 140.3 33.2 26.2 10.2-16.1

最大加

热速度    5    15    50    20    -    10

K/min

1.室温抗压强度

2.1500℃下60小时辐射后的抗压强度

3.美国专利US    3,475,352的参数

表5:组分和    组分的重量百分比%

平均参数    1    2    3    4    5    6

MgAl2O40.3 0.5 3.0 10.0 12.0

YCrO33.0 3.0 3.0 3.0 3.0

MgCr2O40.5 1.0 10.0 15.0 20.0

CeO20.05 0.1 0.5 1.0 2.0

ZrO20.3 0.5 3.0 5.0 6.0

CaZRO30.03 0.05 0.3 0.5 0.6

LaCrO3BALANCE

重量减少%    1.2    0.5    0.2    0.3    1.0    0.55-0.6

电阻率    353.8    220.3    25.    873.4    2213.4    50-4800

(Ohm-cm)

σPa182.7 93.7 121.2 120.1 125.8 96-135

σPa219.9 62.8 87.3 33.2 28.7 10.2-16.1

最大加

热速度    5    15    40    20    -    10

K/min

1.室温抗压强度

2.1500℃下60小时辐射后的抗压强度

3.美国专利US    3,475,352的参数

表6:组分和    组分的重量百分比%

平均参数    1    2    3    4    5    6

MgAl2O40.3 0.5 3.0 10.0 12.0

YCrO30.3 0.5 1.5 3.0 4.0

MgCr2O41.0 1.0 1.0 1.0 1.0

CeO20.05 0.1 0.5 1.0 2.0

ZrO20.3 0.5 3.0 5.0 6.0

CaZRO30.03 0.05 0.3 0.5 0.6

LaCrO3BALANCE

重量减少%    1.2    0.5    0.2    0.3    1.0    0.55-0.6

电阻率    188.5    116.0    18.0    867.1    2055.7    50-4800

(Ohm-cm)

σPa192.5 96.3 117.8 102.3 98.7 96-135

σPa237.4 51.4 60.3 21.1 13.1 10.2-16.1

最大加

热速度    5    15    40    20    -    10

K/min

1.室温抗压强度

2.1500℃下60小时辐射后的抗压强度

3.美国专利US    3,475,352的参数

表7:组分和    组分的重量百分比%

平均参数    1    2    3    4    5    6

MgAl2O40.3 0.5 3.0 10.0 12.0

YCrO30.3 0.5 1.5 3.0 4.0

MgCr2O415.0 15.0 15.0 15.0 15.0

CeO20.05 0.1 0.5 1.0 2.0

ZrO20.3 0.5 3.0 5.0 6.0

CaZRO30.03 0.05 0.3 0.5 0.6

LaCrO3BALANCE

重量减少%    1.2    0.5    0.2    0.3    1.0    0.55-0.6

电阻率    282.0    199.0    22.1    873.4    2076.5    50-4800

(Ohm-cm)

σPa187.3 96.3 98.1 120.1 105.3 96-135

σPa281.2 90.6 90.3 33.2 25.1 10.2-16.1

最大加

热速度    5    15    30    20    -    10

K/min

1.室温抗压强度

2.1500℃下60小时辐射后的抗压强度

3.美国专利US    3,475,352的参数

表8:组分和    组分的重量百分比%

平均参数    1    2    3    4    5    6

MgAl2O40.3 0.5 3.0 10.0 12.0

YCrO30.3 0.5 1.5 3.0 4.0

MgCr2O40.5 1.0 10.0 15.0 20.0

CeO20.1 0.1 0.1 0.1 0.1

ZrO20.3 0.5 3.0 5.0 6.0

CaZRO30.03 0.05 0.3 0.5 0.6

LaCrO3BALANCE

重量减少%    1.2    0.5    0.2    0.3    1.0    0.55-0.6

电阻率    297.0    116.0    8.1    862.1    2098.9    50-4800

(Ohm-cm)

σPa172.1 96.3 144.0 120.3 115.0 96-135

σPa218.4 71.4 140.3 33.2 26.2 10.2-16.1

最大加

热速度    10    15    40    20    -    10

K/min

1.室温抗压强度

2.1500℃下60小时辐射后的抗压强度

3.美国专利US    3,475,352的参数

表9:组分和    组分的重量百分比%

平均参数    1    2    3    4    5    6

MgAl2O40.3 0.5 3.0 10.0 12.0

YCrO30.3 0.5 1.5 3.0 4.0

MgCr2O40.5 1.0 10.0 15.0 20.0

CeO21.0 1.0 1.0 1.0 1.0

ZrO20.3 0.5 3.0 5.0 6.0

CaZRO30.03 0.05 0.3 0.5 0.6

LaCrO3BALANCE

重量减少%    1.2    0.5    0.2    0.3    1.0    0.55-0.6

电阻率    288.0    110.2    10.6    873.4    2398.1    50-4800

(Ohm-cm)

σPa171.9 89.3 134.5 120.1 107.6 96-135

σPa216.7 67.5 112.4 33.2 21.5 10.2-16.1

最大加

热速度    5    15    40    20    -    10

K/min

1.室温抗压强度

2.1500℃下60小时辐射后的抗压强度

3.美国专利US    3,475,352的参数

表10:组分和    组分的重量百分比%

平均参数    1    2    3    4    5    6

MgAl2O40.3 0.5 3.0 10.0 12.0

YCrO30.3 0.5 1.5 3.0 4.0

MgCr2O40.5 1.0 10.0 15.0 20.0

CeO20.05 0.1 0.5 1.0 2.0

ZrO20.3 0.5 3.0 5.0 6.0

CaZRO30.05 0.05 0.05 0.05 0.05

LaCrO3BALANCE

重量减少%    0.9    0.5    0.3    0.4    1.0    0.55-0.6

电阻率    348.0    116.0    6.6    717.8    1857.0    50-4800

(Ohm-cm)

σPa192.6 96.3 123.1 103.3 89.8 96-135

σPa221.3 71.4 101.6 36.9 32.2 10.2-16.1

最大加

热速度    5    15    50    20    -    10

K/min

1.室温抗压强度

2.1500℃下60小时辐射后的抗压强度

3.美国专利US    3,475,352的参数

表11:组分和    组分的重量百分比%

平均参数    1    2    3    4    5    6

MgAl2O40.3 0.5 3.0 10.0 12.0

YCrO30.3 0.5 1.5 3.0 4.0

MgCr2O40.5 1.0 10.0 15.0 20.0

CeO20.05 0.1 0.5 1.0 2.0

ZrO20.3 0.5 3.0 5.0 6.0

CaZRO30.5 0.5 0.5 0.5 0.5

LaCrO3BALANCE

重量减少%    0.3    0.3    0.2    0.3    1.0    0.55-0.6

电阻率    396.0    275.1    54.0    873.4    1985.0    50-4800

(Ohm-cm)

σPa196.6 112.3 152.1 120.1 109.7 96-135

σPa216.2 61.2 121.4 33.2 30.2 10.2-16.1

最大加

热速度    5    15    30    20    -    10

K/min

1.室温抗压强度

2.1500℃下60小时辐射后的抗压强度

3.美国专利US    3,475,352的参数

下面的实施例描述了本发明的陶瓷混合物在如上所述的消毒设备中的应用。

实施例11

将需要消毒的医疗器械放入一体积为310×175×100mm的容器中,作为红外线辐射源,使用4个卤素灯,将它们均匀排列在容器的上部。此外,将一层用配方A的陶瓷材料覆盖在灯上。

灯泡上面,放置采用配方为B的陶瓷材料制成的屏,接通电源之后,转换层被加热,经过1~1.5分钟之后,转变层的温度由于在大约600℃的水平上热量平衡而呈现稳定,用这种方式,通过红外辐射对医疗器械进行处理。

随后进行消毒结果的测试,将各种医疗器械,如注射器和针头、划痕器、解剖刀和钳子放入本发明的消毒设备中,在125℃的温度下,分别对其进行红外辐射1、2、3、5、10和15分钟,对每一时间期限的每一器械作九种测试,结果发现每一种器械都得到适当地消毒了,没有细菌或病毒的迹象。

在同样的时间期限和温度下,用同样的部件用同样的程度的红外辐射作第二轮试验,再一次对每一时间期限内的每一器械作方式不同的测试,试验表明,本发明提出的消毒方法具有很高的效率和可靠性。再次发现每一器械都得到适当地消毒,通过BOPGA方法没有发现有抗原、HB或肝炎B的迹象。

为了比较,使用已有技术的消毒设备,该消毒设备不带有陶瓷屏,按上述方式对所测试的72件器械进行消毒,当时这些器械通过进行适当的红外辐射而消毒时,其时间超过15分钟,许多注射器会有裂纹,一些金属器械由于其局部过热而变色。

下面的实施例描述了本发明的陶瓷混合物在如上所述的干燥设备中的应用。

实施例12

需要干燥的物品,根据它的类型进行准备工作,如蔬菜和水果要经过冲洗,清除腐烂的部分,如果需要还要切割,然后放上如上所述的干燥设备的室中,对其进行红外辐射,此处,由初始源的辐射作用产生的红外辐射进入采用配方B的陶瓷材料屏或转换层中,作为初始辐射源,可以使用上述的可提供能量的元件。

干燥过程是持续进行的,直到产品质量的减少停止。在干燥过程中,产品的细胞组织是受到保护的不会被损坏和/或改变。这样就会保存被干燥产品的多数主要特性和特征,如它的营养特性或特征,包括颜色味道、气味、等等。在干燥的同时,这些产品也被消毒。

当把干燥后的产品放到水中时,大约15~25分钟后,它会重新吸收失去的水份,恢复最初的形状和状况,如体积、重量、味道、气味等等。

为了对不同的材料进行比较分析,我们研制出了一种实验设备,它具有几个辐射源,这些辐射源放置在底部,在辐射源的上面放置一个用200mm不锈钢制成的网状物,被干燥的物品放在网状物上。

将胡萝卜切成禾杆形状,尺寸大约为5×5×60mm,使其受到辐射能量密度(用电能表示)为3Kn/m2的辐射,采用下列元件来比较上述产品的干燥结果:

(1)一在石英玻璃试管上镍铬合金导线制成的传统的热感应圈;

(2)一涂覆一层富铝红柱石的感应圈;

(3)一涂覆一层根据本发明的一个实施例的陶瓷材料的热感应圈;

(4)一涂覆一层根据本发明的另一个实施例的陶瓷材料的热感应圈;

(5)一涂覆有两层根据本发明的再一个实施例的陶瓷材料的热感应圈;

元件(3)的陶瓷层包括下列组分:

配方C

组分    重量百分比

Fe2O328

SiO217

CaO    5.5

Al2O32.5

MgO    2

CuO    0.3

Cr2O344.7

元件(4)的陶瓷层含有重量百分比为1%的表1中配方2的陶瓷材料,及99%的富铝红柱石(“配方D”),而元件(5)的陶瓷层包括具有配方C的陶瓷混合物的第一层,接着是具有配方D的陶瓷材料的第二层。

将粒径大约为1微米的各种混合物,用刷子与粘结剂一起涂敷在元件的表面,粘结剂由聚乙烯醇和/或液态玻璃配成。然后将元件放到干燥设备中进行测试,其结果如图8所示。

根据所给出的数据,用两种陶瓷混合物(元件(5))覆盖辐射 源时得到了最大干燥速度,在这种情况下,经过大约40分钟后,被干燥的物品的重量接近恒定。经过大约75分钟后,元件(4)也可使产品干燥。这些元件与传统的IR干燥设备相比,干燥效率更高。

此外,还可以用下列元件来比较这些产品的干燥结果:

(6)一涂覆有一层根据本发明的一个实施例的陶瓷材料的热感应圈;

(7)一涂覆有一层富铝红柱石的热感应圈;

(8)一涂覆有一层根据本发明的另一个实施例的陶瓷材料的热感应圈;

(9)一涂覆有两层根据本发明的再一个实施例的陶瓷材料的热感应圈。

元件(6)的陶瓷层包括下列组分:

配方E

组分    重量百分比

Fe2O335

SiO228

CaO    15

Al2O33.5

MgO    3

CuO    2

Cr2O313.5

元件(8)的陶瓷层含有重量百分比为1%的表11中配方4的陶瓷材料,以及99%的富铝红柱石(“配方F”),而元件(9)的陶瓷层包括具有配方E的陶瓷混合物的第一层,紧接着是具有配方 F的陶瓷材料的第二层。

将粒径大约为1微米的各种配方,按如上所述的方式涂到元件上,然后将这些元件放入干燥设备中进行测试,其结果如图9所示。

又可以看出,最大干燥速度被覆盖着两层陶瓷混合物的辐射器(元件(9))得到,经过大约40分钟后,被干燥的物品的重量接近恒定。元件(8)经过大约75分钟后可使物品干燥,这些元件与传统的干燥设备相比,干燥效率更高。

此外,干燥的胡萝卜的独立试验表明,本发明具有很高的感官特性,与用先前已知的方法干燥过的胡萝卜相比,能最大限度地保护胡萝卜的特性和特征,包括它们的营养价值和一般/整个外观。

根据本发明的陶瓷材料产生的红外辐射,可以在很宽的范围内应用,如进一步应用于丝绸加工,生物物质的保藏、热塑物质的干燥、食物保藏、种子保存、烘烤食品、烹调食品、酒的陈化、水的脱盐和涂敷层如颜料的干燥。这些应用下面将要描述。

丝绸加工

根据本发明生成的红外辐射可以用于茧丝生产设备以及生物技术工业中,在丝绸加工中,公知的方法是通过升华作用干燥活的蚕蛹和蚕茧,只要保护它们原来的样子,升华可以使蚕茧具有满意的特性,尽管如此,这种方法也没有广泛被接受,这是因为其费用太高,以致于不能应用于工业规模。

工业上采用的干燥蚕蛹和茧的方法是对流加热,见Sh.Yuldashev    et    al.,“Efficiency    of    moistening    the    heat    carrier    in    cocoon    driers”.Report    3.Comparative    testing    of    cocoon    driers.“Sholk(silk)”,#3,P.19,1990。然而这种方法使 蛹具有不良特性,实际上它不能用于生物技术工业中。对活的蛹和活的茧的干燥也不能采用真空超高频微波来进行。然而这种方法也太昂贵,目前还没有发现它广泛用于工业领域。

然而,采用根据本发明产生的红外辐射对蚕蛹和茧进行干燥,令人惊奇地轻易地就改进了它们的特性,和茧退解的速度,以及得到了原始丝绸材料。采用本发明的红外辐射进行干燥还可以保持蛹和茧的原状,从而该蛹可以用于生物技术和其它领域。

通常,根据本发明对茧进行处理可以通过对活的茧进行红外(IR)辐射来实现,上述红外辐射是由上述陶瓷混合物A和B产生的,下面进一步用下列非限制性的实施例进行详细说明。

实施例13

将活的蚕茧放在一丝网托架上,使它们在垂直方向重叠成两层,如图10(a)所示,对这些茧进行红外辐射,该红外辐射是由一陶瓷转换屏产生的,该陶瓷转换屏由1%的混合物A和99%的富铝红柱石组成的混合物而制成。在自然对流而没有温度控制的条件下,用陶瓷屏产生的红外辐射对茧进行照射,产生红外辐射陶瓷屏的温度是180~200℃,处理时间如图11所示,从这些茧得到的根据该实施例干燥的丝的特性如表12所示。

实施例14

如图10(b)所示,将活的蚕茧放置在铁丝网托架上,分别成“一层”和在垂直方向上三层重叠的层,对茧进行如用实施例13产生的红外辐射,然后,采用强制通风,使得茧的温度不超过50℃±0.5℃。

用由混合物A和B(富铝红柱石)制成的陶瓷屏产生的红外辐射 进行干燥的结果如图11所示,由此可见,“单层”茧的干燥比三层重叠在一起的顶层要快得多,重叠干燥的中间层和底层干燥得最慢,通风可明显地加速干燥过程。

得到的茧可以退解成丝,根据本发明这一实施例干燥的茧,制出丝的特性如表12所示,从表12可以看到,与传统的超高频干燥和对该加热干燥相比较,本发明对茧的干燥增加了生丝的产量,减少了废物总量,降低了丝线的不连续程度(它有助于增加连续退解的丝线的长度),增加了茧退解的程度和速度,以及每个茧的丝线的总长度。

茧的退解用一个由“Shin Masuzawa Co.,Ltd.”制造的机器来测量。该机器用来分别解开茧,在B.YS.Kahimov等人的“A Study of the Properties of Cocoons Dried in an UHF Field in Cocoon Dryers,Electronika TKSH-50,Report 3,Effect of Processing Parameters in the Cocoon Drier Electronika TKSH-50,on the Technological Properties of Cocoons”SHOLK(SILK)N3,pp.21~23,1985一文中描述了这种机器的详细情况。为比较起见,表12中给出了在120℃的温度下,用传统的对流加热干燥后的茧以85m/min的退解速分解茧4-8小时,平均线的断头率为每个茧1.8。用超高频法干燥的茧,以同样的速度退解时,平均线的断头率为0.75。然而,令人惊奇的是用本发明的方法干燥后的茧,以240m/min的速度退解时,平均线的断头率只有0.8。

还要测定根据上述方法干燥后的茧的生物活性,为了测定生物活性,我们测定了几个发酵活性,对于该活性人们已通过蚕对其进行了研究,并且它们有不同的耐热性。这些发酵活性包括磷脂酶A2,以 及在特定的合成醚基层(BASE和ATEE)上测量的胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶抑制素。

表13和14列出了对蚕蛹各个样品进行发酵测试的结果,从这些表中可以看到,采用上述对流加热干燥方法干燥后的茧得到的蛹具有最低的磷脂酶A2活性,参见Sh.Yuldashev,I.Z.Burnashev,U.Baturov,A.Karimov,E.Tajiyev.“Efficiency of moistening the heat carrier in cocoon driers”.Reprt 3.Comparative testing of cocoon driers.“SHOLK(silk)”,#3,P.19,1990。然而,用本发明产生的红外辐射干燥所得到的结果接近于采用非常昂贵的升华干燥的结果。同样,如表14所示,采用本发明的方法进行干燥,可以使蛹甚至保持蚕的通常低的分解蛋白活度,如胰蛋白酶型活度和胰凝乳蛋白酶型活度,这些活性得以保留很显然是由于在这些酶的培育中使用了根据本发明干燥的蛹而使初使胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的活性迅速增加的结果。用根据本发明干燥后的蛹的提取物进行处理可以观察到具有相似的其它酶、类脂物和维他命活性和稳定性。

*本表给出的是90个茧(对超高频干燥)和60个茧(对本发明的红外辐射)三次连续运行的平均值。

1.120℃,时间=4~8小时;

2.B.Ys.Khaimov,等人“在茧干燥机‘Elektronika Tksh-50’中用超高频场干燥茧的特性研究”,报告3,在茧干燥机‘Elektronika Tksh-50’中工艺参数对茧技术特性的影响,“Sholk(Silk)”,#3,21~23(1985)。

下面要证明用本发明的陶瓷混合物产生的红外辐射对蚕蛹和茧进行干燥可以在蛹中保存生理活性化合物,从而可以扩大蛹的提取物在生物技术、食品加工、药品制造、以及弹药生产领域中的可能的应用范围。然而,本发明提供了一种简单的干燥方法,它可以在很多的干燥设备中使用,并具有很高的环境安全性。

表13PH值范围 9.0 10.0 11.0 10.0(没有CaCl2)

干燥方法及活性

1.经过升华干燥后    17.3    32.5    17.5    35.0

的磷脂酶的活性

2.经过对流加热干燥后    5.3    11.2    4.8    13.1

的磷脂酶的活性*

3.经过UHF干燥后    9.7    18.8    7.5    20.0

的磷脂酶的活性*

4.经过本发明红外干燥    15.0    28.2    13.4    31.6

后的磷脂酶的活性*

*用在G.H.De Haas等人的“Biochem.et biophys.acta”,1968,159,P.118中描述的电位滴定法测量磷脂酶活性,磷脂酶活性用mmol/min×1%的蛹样品溶液ml数来表示。

表14蛋白酶的 蛹样品在水中 在水中酶为 蛋白酶活性1

合成基质 1.0%的溶液 0.1%的溶液2UHF3IR

BAEE 0.1ml - 0.00 0.304

BAEE - 0.1ml的tr 1.80 1.805

BAEE 0.01ml 0.1ml的tr 1.60 1.505

BAEE 0.05ml 0.1ml的tr 0.96 0.825

BAEE 0.1ml 0.1ml的tr 0.73 0.535

BAEE 0.3ml 0.1ml的tr 0.00 0.005

ATEE 0.1ml - 0.00 0.546

ATEE - 0.1ml的ctr 3.4 3.407

ATEE 0.1ml 0.1ml的ctr 0.7 0.567

ATEE 0.3ml 0.1ml的ctr 0.36 0.007

1.用由“Radiometer”,Denmark生产的自动滴定器,通过电位滴定来测量蛋白酶的活性。用相对值来表示活性,例如在恒定测试条件下的动态曲线的斜率。参见N.R.Dzhanbaeva等人的“Investigatton of Menolytical Elements of Cotton Seeds”Chemistry of Natural Compounds N2,PP.222-228,1972。

2.规定:tr-胰蛋白酶,ctr-胰凝乳蛋白酶。

3.B.Ys.Khaimov,A.Abdullayev,G.I.Arkhipova,M.Ya.Bakirov.“在茧干燥机‘Elektronika Tksh-50’中用超高频场 干燥茧的特性研究”,报告3,在茧干燥机‘Elektronika    Tksh-50’中工艺参数对茧技术特性的影响,“Sholk(silk)”,#3,21~23(1985)。

4.胰蛋白酶状活性的比较。

5.胰蛋白酶活性抑制素的比较。

6.胰凝乳蛋白酶状活性的比较。

7.胰蛋白酶活性抑制素的比较。

生物材料的保藏

如上所述,本发明通常可以应用到生物技术领域,更具体地说,本发明可以用于生物制品的浓缩、干燥以及消毒方法中,本发明还可以应用于农业、轻工业领域,如纺织、食品、微生物、药品和弹药工业,以及废产品和污水的处理与消毒过程中。

采用过滤法、沉淀法、色谱法、电泳法和膜技术各种方法进行液体浓缩、提纯、生物组织的均匀化均属公知技术,参见G.E.Bagley,D.F.Ollis,Biockemical    Engineering    Fundamentals    1989,Moskwa,MIR,V2,P255~345。所有这些方法都有局限性,在浓缩生物材料方面,不能彻底浓缩。此外,由于含有多余的水份,所以最终产品只能贮存有限的时间。

已知的升华法可以使这些产品具有很少的或不含有多余的水。然而,升华法要求深度冷冻,这将分解要被干燥的生物材料的细胞结构。升华法对于在工业规模干燥一种不太贵的原材料来说费用太高。此外,升华法需要的时间比较长,必须批量地进行。

也可以采用带真空的超高频干燥或强制通气对生物制品进行浓缩 和干燥,但该方法也很昂贵,不能应用在工业中,此外,用这种方法制备出的产品损失了大量芳香油类,一些生理活性物质会失去自然属性。

然而,令人惊奇的是本发明能够对生物制品进行浓缩、干燥和同时进行消毒,而不破坏生物活性物质的生理活性,这些生物活性物质如酶、维他命、荷尔蒙、易被氧化的化合物、芳香油,及其类似物。

根据本发明,对液态、破碎状或糊状的生物制品或其一部分进行波长范围为2~9mcm的红外辐射,该红外辐射是由混合物C和B制成的两层陶瓷转化屏产生的,在双层屏中,混合物C在里层,它直接被一个电热元件加热。混合物制成双层屏的外层,它靠近被处理的材料。该屏被加热到180℃~300℃,以产生红外辐射。由两层陶瓷屏产生的红外辐射的波长范围可使生物材料中的水最大限度地吸收红外辐射,而使生理活性和生物材料的其他有机化合物最小限度地吸收红外辐射。

此外,还可以选择红外辐射的波长,以便赶走和除去生物材料中的水分子。所有干燥作用比现有技术能量效率高得多,因为在现有技术的方法中,一部分能量用来加热生物体本身而被耗费掉,这部分能量倾向于破坏生物材料的生理活性。

实施例15

对整个生物制品或其部分,以及用农业产品制成的组合物进行红外辐射,该红外辐射如上所述是由混合物C和B制成的双层陶瓷屏产生的。上述物品包括圆白菜(10~50mm长的碎片);红胡萝卜(碎片);桑树叶(Worus    alba);整个辣根植物(辣根属植物);蜜蜂花属和罗勒属植物。将它们的绿色部分切成长度为10~50mm 的片,然后制成供蚕食用的糊状的人造食品,将这些食品制成颗粒状,放在塑料盘上。用红外辐射处理的材料还有蚕成虫、蚕蛹、和蚕茧(中国桑蚕)、猪的胰脏(切碎的)、酵母、固定在硅胶中的磷脂酶D-参见SH.R.Madjarov,N.Sadicova,“Phospholipase    D    from    Soybean-the    preparation    for    Hydrolysis    and    Synthesis    of    phospholipid(Russ)Catalysis    and    Catalyfical    Process    Chen-pharm    productions,”All    Union    Conference    1989.FAN    Tashkent    V2.将上述所有的样品放在铁丝网托架上,在Petri板或一薄塑料盘中,对糊状的样品(如蚕的人工食品和固定的磷脂酶D)进行干燥。在干燥器中用红外辐射进行干燥。同时强制通风,使得温度保持在50℃。

实施例16

同实施例15,对各种液态的生物材料进行浓缩和干燥。这些材料包括健康的蚕成虫及得有肝褐色斑病(hapatic)的蚕成虫中的血淋巴;木素木霉真菌未分离的培养液(参见G.Tashpulatov    KH    Gelatova,T.Abdullae,M.Mipsaraasikova,“Trichoderma    Liquoram    19    Cellutase(Russ)in    Cellutases    of    the    Microorganisms,”Nayka,Moskwa,1981,P114-128),该培养液包括含有真菌本身的纤维素酶的复合体;由Ladyzhino生化工厂生产的碱性蛋白酶B.枯草杆菌的浓度为0.5%的水溶液;由“spofe”(捷克斯洛伐克)生产的从牛胰脏提取的胰蛋白酶的浓度为0.1%的水溶液;Tashkent缫丝厂排出的废水。将上述材料的试样液(浓度为0.1~1%的水溶液)放入渗析管,该管由“Serva”(德国)生产,其直径为6mm,长度为350mm。将该管 的底端塞住,在该管的顶端插入含有上述生物材料溶液的送料漏斗。在控制渗析管的中部放置温度计。对该管进行需要波长(2~9mcm)的红外辐射,同时进行人工通风以使流动的空气温度保持在40~50℃。管内的温度为18~22℃,溶液的浓缩率为每8分钟1ml。当上述生物材料处于液态时,要使其浓缩至理想程度,利用将液体通过渗析管和空心管送回罐中,从而使该过程循环进行。

针对糊状人工食物进行上述材料的干燥动力特性测试,上述食物是供蚕食用的,它是通过将干燥的饲料混合体进行搅拌而制得,该混合体包括桑叶末、黄豆粉,可作为黄豆粉的部分替代物的棉籽粉,蚕蛹,丝交蛋白粉,小球藻属粉及含水维生素B,维生素B与水的比例为1∶2。(参见SH.R.Madjarov,N.M.Khalmoviraev,U.N.Nosirillave,N.K.Ababakirov    et    al.Nitrions    for    silkworms    breeding/89年1月3日批准的第1475568号苏联专利)。上述糊状食物可制成各种形式如各种尺寸的颗粒和片。将该食物放置到薄的塑料板上,如图9A所示,放入容器(Petri板)中的颗粒和片要干燥8个小时。放置在塑料板上的糊状食物颗粒和片要干燥5个小时,当食物铺放的层厚不超过2.5cm时,上述食物的颗粒(和片)干燥的非常快。

人工食物的营养值可由随着蚕成虫年龄的增长其重量增长的速度来判断。上述食物中的其它生物物质的活性可通过食物的发酵活性来判断。在这里之所以采用发酵活性是因为由发酵造成的腐烂,如变质的起始温度为30℃。

生物物质如上述人工食物的酵素生物活性是按下述方式确定的:借助BAEE和ATEE的合成物质,利用电势滴定法对分解蛋白活 性进行测定。通过将着色的物质OC-31中的颜色分泌出来,利用分光光度分析法对cellulosolytical的活性进行测定。参见Lyalikov,《Physical    and    Chemical    Methods    of    Analysis》,1978年4月。通过使邻苯二酚氧化,利用公知的极普法对酚氧化酶活性进行测定;借助谷酰胺的氧化率利用极普法对酵母的生物氧化度进行测定;根据卵磷脂的水解率测定磷脂酶D的活性;根据G.H.DeMaas,N.M.Postema,W.Neuweuhuizen,L.L.M.Van    Deahen    Biochem和Biophys.ACTA    sets    1968V158m    P    118-126中所描述的方法测定磷脂酶A2的活性。

在表15中所给出的数据为食用上述方法所制备的人工食物的蚕成虫(tetrahybrid-3)的重量增加值。如果要控制重量,则可使用新鲜的桑叶作为食物。参见第1475568号苏联专利。另外我们还测试了使用桑叶末的效果,使用胖的被去掉的蚕蛹末以及从蒸气设备获得的cericine末的效果。上述蚕蛹末及cericine末可用作人工食物的蛋白添加剂并可作为相应量的低脂肪的豆粉替代物。然而可在所有食物中加入桑叶末,因为桑叶具有诱铒作用,并且含有蚕喜欢吃的和促进噬菌体增长的物质。

根据图15,可以将采用费用相当高的升华方法和本发明方法得到的结果与采用新桑叶的对照型方法得到的结果相比较。对于用微波干燥的食品制成人工食物,其对应的蚕重量增加值相当小。另外作为丝生产过程中的副产品所产生的cericine及低脂肪蚕蛹末包含与蚕蛹所分泌的几乎相同的氨基酸和其它生理活性物质。因此上述粉末可作用生物增长剂。

关于上述试验中的其它生物材料特性分析,可以将酵素活性与新 的(未干燥)材料的活性进行比较。比如在工厂试样均浆中,可根据经红外辐射干燥的材料得出下列磷脂酶的活性(units/g),关于此内容可参见SH.R.Madjarov,N.M.Khalmoviraev,U.N.Nosirillaev,N.K.Abubakirov et al.,Nitrions for Silkworms Breeding/第1475568号苏联专利。下面给出在对各种试样进行干燥之前/之后该各种试样的成分及磷脂酶D的活性:卷心菜3.20/3.05;胡萝卜4.00/3.86;桑叶1.50/1.62;从豆粉获得的硅胶磷脂酶D+42/38。下面还给出用红外辐射过的各种材料及磷脂酶A2(units/g)的活性:猪胰脏末0.50/0.46;该胰脏经过内生蛋白酶的活化(参见G.H.DeMaas,N.M.Postema,W.Neuweuhuizen,L.L.M.Van Deahen Biochem,et Biophys,ACTA 1968V158m P118~126);蚕蛹0.20/0.18;BAEE的浓度为0.1%的水溶液中的由SOPFA化合物(捷克斯洛伐克公司)制得的胰蛋白酶8.0/7.6,蛋白酶B微料0.72/0.70,该活性值单位为units/mg;在培养的液态Trichoderma liquorium中的一般性纤维素活性0.05/0.05,该活性值单位为units of D490/hour mg;从蚕血淋巴制得的酚氧化酶0.30/0.25,该活性值单位为units tan α/mg;蚕成虫0.09/0.085;蚕蛹0.11/0.40;酵母的生物氧化度37/32(其活性值单位为浓度为0.5%的悬浮液中Tanα/ml)。

表15干燥方法及食物成分    各年龄组蚕成虫的平均重量(克)

2    3    4    5

升华

1桑叶末    0.0205    0.089    0.280    0.72

2低脂肪蚕蛹末5%*0.0190 0.090 0.282 0.78

3丝生产水蒸气中的    0.0202    0.087    0.273    0.75

cericine末2%*

4对照型-标准食物(新桑叶)    0.0195    0.083    0.265    0.73

UHF

1干燥的桑叶末    0.0163    0.67    0.205    0.58

2低脂肪蚕蛹末5%*0.0158 0.59 0.196 0.53

按本发明进行的红外辐射

1干燥的桑叶末    0.0192    0.085    0.273    0.73

2低脂肪蚕蛹末5%*0.0195 0.087 0.276 0.72

3cericine末2%*0.0197 0.020 0.270 0.70

4对照型-标准食物(新桑叶)    0.0190    0.085    0.260    0.68

*表示加(按重量百分比计)等量的低脂肪豆粉。

从上述有关发酵的数据,可惊奇地发现在根据本发明进行干燥的过程中,生物物质的特性几乎全部都保存下来。另外,在废液产物及污水的处理过程中浓缩的及干燥的生物液体也都几乎保持了生物物质的所有特性。

从上述数据我们还可以发现本发明的红外辐射干燥方法还具有另一优点,即可同时对食物进行消毒。这样就可使食物贮藏更长的时间而不腐烂。比如,用本发明方法干燥的人工食物在吸入蒸馏水之后对环境中的微生物具有更强的抵抗性。如果按本发明方法干燥的材料所制备的人工食物放在15℃的温度下密封包装贮存,则该人工食物可保存15~70天不变质。这样,该干燥的食物所贮存的时间比用常规的在120℃温度下干燥4~8小时的热交流方法干燥后食物贮存时间长2倍多。

利用本发明方法干燥的食物,如辣根粉末,蜂花属粉末、罗勒属粉末,经器官感觉分析表明其原有的芳香特性几乎保持不变。在这里应特别提到蜂花属在用已有技术的干燥方法过程中会很快失去其芳香特性。

根据上面所述,本发明的生物材料的浓缩和干燥方法与已有技术相比,其优点在于,干燥和浓缩效率高,并且同时具有消毒作用;该方法的工艺过程简单;能耗低;可保持生理活性物质的特性而不损失生物物质及醚油;可与现有的生物技术方法结合使用。

塑性材料的干燥

本发明另一个优点在于,它还可用来对塑性材料进行干燥。公知的塑性材料的干燥方法是:将塑性材料放入炉中,该炉灶温度为120℃,直至去除全部水份。但是上述公知方法需耗时12小时以 上。

另外,人们还知道如果对干燥的材料进行红外辐射,该辐射是由富铝红柱石制成的转换屏发出,则可加速干燥过程,并可改善干燥的塑料制品的特性。参见苏联发明证书第366833号MKU01425/00    AO1C    1/00-analog。但是上述公知方法的缺点在于干燥效率差。

然而当采用本发明的方法时,如果使用加有按重量百分比计0.5~4.0%的混合物C的富铝红柱石作为转换屏则可提高上述的干燥效率。作为替换方式,上述的转换屏也可由1%的混合物A及99%的富铝红柱石制成。另外,加热器也可覆盖含有混合物C的陶瓷转换屏。

为了说明采用本发明对塑性材料进行干燥的过程,可将酰胺放入干燥体(炉灶)中,用红外辐射对其进行处理,该红外辐射是由热源能引导到一个陶瓷转换屏上所形成的。使用放入陶瓷、玻璃、石英玻璃和金属管中的螺旋线加热元件或加热卤素灯将上述陶瓷转换屏加热到足够的温度以使其产生红外辐射。连续进行上述干燥过程直至被处理的材料的质量减轻量为零。

实施例17

为了进行比较试验,采用了一种装置,该装置包括普通的电热镍铬合金辐射器,该辐射器置于不锈钢制成的网的底部,该网与辐射器的间距为200mm、待干燥的物品放在网上。

我们进行了比较试验以比较下述三种情况的加热效果。第一种情况是采用位于石英玻璃管中的镍铬合金线,上述石英玻璃管外面覆盖有如上所述的一层加热到300℃的富铝红柱石;第二种情况是采用 位于石英玻璃管中的螺旋镍铬合金线,该石英玻璃管外覆盖有前述的加热到300℃的混合物B;第三种情况是采用位于石英玻璃管中的螺旋镍铬合金线,该石英玻璃管外覆盖有前述的加热到300℃的混合物C,上述试验结果如图12所示。

如图12所示,尽管在开始阶段使用混合物B的情况具有较高的干燥率,但是最大的干燥率是出现在使用混合物C的转换层的情况中。对于使用混合物C作为转换层的情况,其整个干燥时间为160分钟;对于使用混合物B的情况,其整个干燥时间为200分钟;对于使用富铝红柱石的情况,其没有实现完全干燥。

食品的保存

本发明还可用于保存食品,已有技术中的食品保存方法是:将食品放入气密室中,同时将该室移入恒定磁场中,上述气密室充有臭氧-Aeron的气体混合物。该已有技术的方法的缺点是处理工艺复杂,保存时间短,因为该方法不能对处理的水果进行消毒。然而利用本发明方法对水果进行红外辐射可更加有效地对该水果进行贮存和保藏。

上述优点可按下述方式实现,即对食品如水果进行可见光辐射,其光波波长范围为730~750nm;然后用红外辐射对其进行处理,该红外辐射是由陶瓷转换屏产生的。根据已有技术可知激光、氖灯等类似装置产生的光波波长为730~750nm。

用730~750nm的可见光辐射及红外辐射对水果进行处理可延缓水果品质的降低,从而可使水果在相当长的时间内保持其主要营养成份。在这里可以使用外面覆盖有陶瓷转换屏的电热加热器和/或卤素灯。

实施例18

用波长为750nm的可见光辐射对土豆处理1分钟,该辐射强度为100W/m2,之后对其进行红外辐射,该红外辐射是由加热到200~800℃的由混合物A制成的陶瓷转换屏产生的。该红外辐射的强度为2~6kw/m2,持续时间为1分钟。在处理后的六个月期间内进行的观察表明,土豆没有变质、发芽,并保持其所有的原有的营养特性。(未用红外辐射)对照型试样在两个月后便发芽,并且其中的一部分(约50%)变质。

实施例19

该实施例中除胡萝卜要进行处理之外,其它情况均与实施例16中的相同。在处理后的六个月内所作的观察表明,胡萝卜没有变质、发芽,并保持其所有原有营养特性。(未用红外辐射)对照型试样在两个月后便发芽,并且其中的一部分(30%)变质。

实施例20

在该实施例中,除对洋葱进行处理这一情况之外,其它情况均与实施例16和17中的相同。在处理后六个月内所作的观察表明,洋葱没有变质、发芽,并保持其所有原有营养特性。(未用红外辐射)对照型试样在三个月后使发芽,并且其中的一部分(20%)变质。

植物种子的保存

除了前面所述的应用领域以外,本发明方法还可用来在种植前对种子进行处理。已有的对种子的处理方法是在种植前对种子进行聚合的太阳光照射。参见Abstracts    of    reports    to    the    6th    All    union    Conference    of    Photoenergetics    of    Plants,pp.168~169,Lvov,1980。然而采用上述的太阳光照射并不能将会使种子腐烂 的微生物全部杀死。

采用本发明方法对种子处理可提高种子对病害的抵抗力。本发明还可促使种子更好地生长从而可增加产量。上述显著的优点可采用下述方式实现,即将上述已有的用太阳光对种子照射改为用波长范围为630~680nm的可见光波辐射对种子处理,该辐射强度为0.05~140W/cm2,辐射时间为1~200秒,接着用陶瓷屏产生的红外辐射对种子进行处理。作为公知的技术手段,上述可见光辐射的光波波长及强度可由激光、氖灯、滤波器等装置产生。

用作产生红外辐射的转换屏的陶瓷混合物由混合物A构成。可采用卤素灯光强度为2-6Kw/m2对陶瓷混合物加热一分钟以产生用来处理种子的红外辐射。处理种子时,可将其放在盘子上,对其进行波长范围为630~680nm的可见光辐射,其辐射强度为0.05~140W/cm2,辐射时间为1~200秒。之后对种子进行红外辐射,该辐射由陶瓷转换屏产生。

实施例21

对棉花种子进行波长为660nm的可见光波辐射,该辐射强度为0.05W/cm2,辐射时间为200秒。同时对该种子进行红外辐射,该辐射强度为2~6Kw/m2,辐射时间为30~90秒,该红外辐射由加热到300~800℃的陶瓷混合物A产生。处理过的种子中有99.8%发芽。未经红外辐射的种仅有96%的发芽。经观察可知由本实施例中的经过处理过的种子发芽而生长起来的植物具有病害如根黑腐病和rizoklonioz的抵抗性。与此相对比,未象本实施例那样经过红外辐射的种子有6%种植后得了根黑瘤病,有4%种植后得了rizoklonioz。

实施例22

对西红柿种子进行波长为630nm的可见光辐射,该辐射强度为140W/cm2,辐射时间为1秒,然后进行红外辐射,该红外辐射由加热到300~800℃混合物A制成的陶瓷转换屏产生。该处理过的种子发芽率为99.3%;对于仅受可见光辐射的种子,其发芽率为93%。未对受红外辐射的种子及其种植后生长的植物的病害情况进行观察。未象本实施例那样用红外辐射的种子,其种植后生长的植物有32%发生了病害。

实施例23

对胡椒种子进行波长680nm的可见光辐射,该辐射强度为40W/cm3,辐射时间为3秒,然后进行红外辐射,该红外辐射由加热到300~800℃的混合物A制成的陶瓷转换屏产生。该处理过的种子发芽率为99.4%;与此相比,仅受可见光辐射的种子发芽率为89%。未对受红外辐射的种子种植后生长的植物病害情况进行观察。用富铝红柱石制成的转换屏产生的红外辐射的种子,其种植后生长的植物有23%发生了病害。上述实施例表明本发明的处理方法效率高、稳定性强、工艺简单。

食品的烘烤及烧制

本发明的陶瓷材料所产生的红外辐射还可用焙烧和烘烤食品。已有的焙烤食品的方法的缺点在于由于会蒸发大量的水而会使最终产品的特点很差。另外上述已有方法能耗高,持续时间长。在焙烧土豆片时还有耗费大量油的缺点。因为在油中炸土豆片是在高温下进行的,故可产生致癌物及其它物质。然而使用本发明产生的红外辐射则可消除上述缺点。

使用红外辐射的焙烧方法与已有的上述方法的区别在于红外辐射可用于干燥。第一,每单位面积的陶瓷转换面所产生的红外辐射强度至少比用于干燥的方法高4倍。第二,上述采用本发明的焙烧和烘烤是在密封体中进行的,从而食品中的水份不会从密封体损失掉。采用红外辐射对食品进行的焙烧及烧制采用混合物C制成的陶瓷屏。该屏可发出波长处于远红外区的红外辐射。将该屏加热到600~800℃可产生红外辐射。波长处于上述红外波谱的光波辐射具有很强的穿透能力。

实施例24

将1公斤的作面包用的生面团放入盘,然后将其放入带有混合物C制成的红外辐射器的密封炉中。该红外辐射器可通过在电热加热器外面设置一层混合物C的陶瓷而制成。使该电热加热器通电以将混合物C的温度提高到700℃从而产生红外辐射。上述过程持续4~6分钟。

由于蒸发的作用上述食品的重量减轻量为5.5~6%。而对于设有一般的电热加热器的烘烤炉,其食品的重量减轻量为28%。采用本发明烘烤1公斤干的面包的能耗为0.06KWH,而对于普通的方法,其能耗为0.23KWH。采用本发明的烘烤时间比采用普通传热方法少6~10倍。

实施例25

将1公斤的牛肉切成3.5cm的并将其插在棍上放入带有红外辐射器的炉中,该辐射器与实施例22一样也是通过在电热式加热器外面设置一层混合物C的陶瓷而制成。按实施例22所述方式对该辐射器加热,焙烧牛肉的时间为4~6分钟。由于水份的蒸发,牛肉 的重量减轻量为2.5~3%。对于普通的电热式加热器,其对应的牛肉重量减轻量为26~30%。焙烧1公斤的牛肉的能耗为0.07KWH,对于普通的电热式加热器其对应的能耗是0.32KWH。利用本发明方法进行焙烧的时间比普通方法少4~7倍。另外利用本发明所制备的面包和肉在外观上也比普通方法的好。另外利用本发明所制备的产品的其它器官感觉特征也比采用普通方法好。

实施例26

将用于制作小片土豆的厚度为5mm的1公斤土豆片放入盘中,之后放入带有红外辐射器的炉中,该红外辐射器与实施例22中所描述的一样,该红外辐射器与加热方式也与实施例22中所描述的一样。焙烧土豆片的时间为3~5分钟。由于水分蒸发,土豆片重量减轻量为5~8%。如果将土豆片制成法式炸土豆条,那么可获得同样的效果。

使用本发明时无需油,本发明方法可以保持食物的营养特性以及口感、外观和香味

加速酒的陈化过程

根据本发明所产生的红外辐射还可用于加速酒的发酵及陈化过程,这样与一般性贮藏式陈化方法相比本发明的方法可在相当短的时间内获得所需的味道。

可使用电加热辐射器来加速酒的陈化过程,该辐射器为加热到180~300℃的双层陶瓷式转换屏。上述转换屏所产生的红外辐射按下述方式进行,即对每2公升的酒辐射2分钟,这样酒的温度不会超过55℃。上述双层转换屏由混合物C和B制成,其中内层为混合物C,靠近内层的外层为混合物B。

按上述方式进行了红外辐射2天以后,对如果按一般方式需要贮藏2年的该处理过的酒的特性进行器官感觉分析。该器官感觉分析表明,酒的颜色变黄,改善了酒的色泽(绿酒),粘度降低(粘质酒),改善了口感和味道。除了上述优点之外,按照本发明进行的红外辐射处理还可大大地减少疾病的滋生。另外,还可消灭病源因子,并且可将过量的含铁化合物和物质转化成沉淀物。

水的脱盐

根据本发明产生红外辐射的方法的另一项用途是用来快速和有效地使水脱盐。水的一般性脱盐方法,如蒸馏法具有许多缺点,该缺点包括能耗高,时间长。而根据本发明产生的红外辐射的脱盐方法则可避免上述缺点。

利用红外辐射进行脱盐的方法可以这样进行,即将陶瓷转换屏设置在电热式加热元件表面,上述陶瓷由混合物A或C制成,将水放在带涂层的加热元件下面,并对其进行红外辐射,该辐射是通过将上述陶瓷转换屏加热到500~800℃的方式产生的。

适合于应用本发明的红外辐射以使水脱盐的装置如图13所示。该装置10包括盛水用的密封罐15。水通过红外辐射加热,该红外辐射由红外辐射器25产生,该辐射器25由电热式加热元件构成,该元件带有陶瓷转换屏。在上述辐射器25上方设置反射器30,该反射器30具体可由阻热反射性金属如铝制成,这样就可将红外辐射向下反射到罐15中的水表面17上。供水导热交换器35设置在出口管40上。螺旋式交换器35设有入口36,该入口36用来接受来自水源的(未示明)待脱盐的水,另外交换器35还设有出口38, 该出口38用来将供应的水排到罐15中。

在操作时,可通过交换器35将待脱盐的水供应到罐15中,进入罐15中的水的流量应大致与红外辐射所产生水蒸汽的量相等,这样就可使罐15中的水几乎保持不变。所产生的水蒸汽上升并通过与交换器35相连的出口管40。通过交换器35进入罐15中的水流将出口管40冷却,从而将罐15中所产生的水蒸汽冷凝,并使该冷凝后脱盐的水排到接收罐45中。

如上所述,通过交换器进入罐15中的来自水源的水流可将出口管40冷却,从而将水蒸汽冷凝。与此同时,上述供应的水流也被水蒸汽加热,从而使进入罐15中的水进行了预热。其结果是由于待脱盐的水被预热,从而节省了能源。另外,本发明的红外辐射可将水表面17气化,而不是象已有技术那样将整个水体加热,这样使能源效率得以提高。

加速油漆表面干燥过程

以利用本发明陶瓷材料所产生的红外辐射的方式进行干燥还可用于油漆涂层的场合,如汽车行业。以本发明所产生的红外辐射的方式进行干燥,特别适用于涂层材料和喷漆涂料的干燥,上述喷漆涂料可用作汽车的罩面,从而可提高表面的光泽度。

在已有技术中,使用卤素灯产生的辐射和对流热对漆如汽车罩面漆进行干燥,则需要更长的时间,并且汽车的罩面光泽度不高。上述缺点导致下述结果,即利用上述已有方法所进行的干燥会形成这样的干燥表面层,该表面层会妨碍将溶剂从漆表面内层去除。然而使用本发明的红外辐射方法进行辐射可穿透油漆从而将油漆基层(通常是金属)加热,这样可避免形成干燥的表面层,这样就可更迅速地将油漆 干燥。另外,与已有技术中的普通干燥方法相比,本发明的红外辐射干燥还可提高油漆涂层和基层的粘结强度,从而使油漆表面的反射性能和光泽度得以提高。

可以知道,利用卤素灯对汽车的金属表面上的涂层材料进行干燥,所需时间为2个小时,该卤素灯在涂层材料的表面上产生80℃的温度。与此相对照,利用本发明的红外辐射方式对上述涂层材料的表面进行干燥的时间仅为2分钟,该辐射是由双层陶瓷转换屏产生的,该转换屏具体可由卤素灯加热到600℃,该转换屏由混合物C和B制成。因此与利用卤素灯进行干燥的已有方法相比,采用本发明的干燥时间大大缩短,从而节省了能源。另外,由于油漆与基层之间的粘结强度至少比已有技术方法的多2倍,从而形成的表面质量很高。油漆与下面的基层的粘结强度可按下述方式测定,取2块金属板,一块涂上漆,另一块涂上胶,将它们相互按一定压力压靠在一起,相对涂漆的板转动涂胶的板,同时保持上述压力不变,测出转动涂胶的板以便破坏另一块板的漆面所需要的力。器官感觉分析表明,用本发明形成的罩面的反射性能及均匀程度均优于用已有技术所形成的罩面。

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