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概括 Summary

本文介绍了Mazzei Injector,这是一项利用文丘里效应高效混合液体和气体的创新设备,符合蓝色经济原则。由Angelo Mazzei开发,该注入器利用加压水产生真空,将肥料、空气或其他物质混合到灌溉系统中,无需额外泵。这一技术降低了能耗并提高了效率,例如“无犁耕作”技术,用空气混合灌溉取代耕地。Mazzei的技术已扩展到多个领域,从食品加工消毒到控制入侵物种,利用水流能量生成臭氧,不排放温室气体。Mazzei Injector Corporation拥有14项专利,产品销往100个国家。这一平台技术体现了蓝色经济的核心原则,即高效利用现有资源,为企业家提供跨行业可持续解决方案的创新机会。

This article introduces the Mazzei Injector, an innovative device that applies the Venturi Effect to efficiently mix liquids and gases, aligned with the Blue Economy principles. Developed by Angelo Mazzei, the injector uses pressurized water to create a vacuum, enabling the blending of fertilizers, air, or other substances into irrigation systems without additional pumps. This reduces energy consumption and improves efficiency, as seen in the "plow without a plow" technique, which replaces land tilling with air-mixed irrigation. Mazzei’s technology has expanded into diverse applications, from disinfecting food processing to controlling invasive species, leveraging the energy from water flow to produce ozone without releasing greenhouse gases. With 14 patents, Mazzei Injector Corporation has become a global leader, selling devices in 100 countries. This platform technology exemplifies the Blue Economy’s core principle of using existing resources efficiently, offering entrepreneurs opportunities to create sustainable solutions across industries.

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Case 69: Contents | 案例内容

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市场

2010年全球工业混合设备及配套服务市场规模达1200亿美元。

液体、流体、固体及气体的混合需求遍及多个关键行业:食品加工、塑料及复合材料、蜡烛与蜡制品、烟草产品、化妆品及个人护理、玻璃、水泥、陶瓷、金属、油墨、涂料、饮料、纸浆与造纸、能源、水处理、制药、矿产、石油天然气及农业领域。美国约有150家制造商,欧洲则有350家,主要厂商已向印度和中国市场扩张。

尽管过去三年资本支出增长缓慢,直至近期才恢复至2008年前水平,但维护及零部件收入预计已在2011年弥补了亏损。该领域多家龙头企业为百年家族企业,包括:查尔斯·罗斯父子公司(Charles Ross & Son Company)(纽约,1842年创立)、珀塞尔集团(Possehl GmbH)(德国吕贝克,1847年创立,后收购1848年成立于康涅狄格州的法雷尔集团)、费城混合解决方案公司(Philadelphia Mixing Solutions)(美国,1909年创立)以及IKA Works GmbH(德国,1910年创立)。

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创新

混合工艺的核心挑战在于实现完美分布所需的时间。这催生了大量研发工作,旨在建立能精确预测微量成分大规模混合的数学模型。

传统混合过程需消耗大量能源与空间。而涡流技术(参见案例1)仅需数分钟即可完成活性成分混合(传统方法需45分钟),使同等设备产能提升十倍,仅依靠几何诱导的旋流运动即可节省空间与能耗。20世纪初保罗·沙茨(Paul Schatz)开发的橄榄体(oloid)几何结构,通过旋转运动将氧气混入水中,相比强制曝气节能达80%,其原理是通过水气界面的波动而非机械力实现混合。由于传统认知中混合速度与分布精度呈反比,研究重点应转向突破这一基本法则——这正是蓝色经济推动商业向可持续与高盈利转型的路径之一。

安杰洛·马泽伊(Angelo Mazzei)虽于1968年获加州州立大学弗雷斯诺分校汽车工业技术学位,却在其叔父的万亩蔬菜农场中掌握了灌溉施肥技术精髓。他为提高液态肥与灌溉水的混合效率展开实验。当加州渡槽建成后,加压灌溉水的输送给液肥添加带来挑战。1974年,他将汽车排气文丘里管的原理应用于加压流体混合装置。文丘里效应是一种射流现象:当出口横截面缩小时水流速度增加(如同用手指压住花园水管提升喷射距离的原理)。在担任约翰迪尔拖拉机销售员期间,安杰洛不断完善其注入混合系统,最终于1978年获得首项专利。

马泽伊注入器(Mazzei Injector)的工作原理:加压水进入狭窄入口时被导向注入室,流速增加导致压力下降。为避免圆柱形管道产生的阻力,理想管道应采用接近涡流概念的锥形设计(参见案例1和68)。通过吸入口,液体、流体和气体无需泵送即可与水混合,混合体随后可加压注入主管道——这与汽车尾管应用文丘里原理异曲同工:内燃机排出的高压废气进入大腔体降压后,再经管道排入大气。汽车行业经验由此成功移植至农业领域。

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第一笔资金流

安杰洛的首个商业应用实现了加压水与液态肥料/养分的混合,并将混合物直接输送至灌溉系统。运用相同原理将空气混入灌溉水,可提高溶解氧含量——这成为促进植物生长的天然刺激素,由此催生出"无犁耕作"的新型灌溉技术。农民们发现,相比翻耕土地,将空气混入加压灌溉水能达到相同效果,且能耗显著降低。

安杰洛与妻子玛丽最初在自家车库创业,七年后在加州贝克斯菲尔德成立马泽伊注入器公司(Mazzei Injector Corporation)。这家保持家族控股的企业,凭借不断增长的专利组合实现内生性扩张。这项源自汽车排气管的技术,通过应用18世纪意大利物理学家乔瓦尼·巴蒂斯塔·文丘里(Giovanni Batista Venturi)发现的物理定律,开创出令人瞩目的细分市场。实际上,安杰洛的发明是一项平台技术,可应用于数十个领域——真正的挑战在于如何选择最具潜力的应用方向。

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机遇

运用物理学原理产生的效果可通过透明数学模型直接预测。基于这种逻辑的创新技术,正是蓝色经济理念下催生新型商业模式的首选方案。

马泽伊公司持续生产设备,并将其核心技术拓展至数十种应用领域,始终遵循相同基本原理。如今马泽伊设备已销往全球100个国家,其注入器通过完美混合溶解臭氧,用于控制微生物污染、食品加工消毒及入侵物种防治。

在另一项智慧应用中,马泽伊注入混合装置利用水流自身能量,从水中产生臭氧并回混至原水流。该设备能脱除所有未溶解气泡,整个流程以水为原料,既不释放温室气体也不消耗额外电力——这种"就地取材"(利用水流动能和水中提取的消毒用氧)正是蓝色经济的核心原则。该技术性能堪比水力驱动的氯分解系统(参见案例42)。

目前马泽伊已拥有14项专利。这项基于几何形态的纯数学公式应用范围涵盖:阻燃剂混合系统、利用自来水压力产生真空的水流吸气器、油漆喷雾器、灭火喷嘴、葡萄酒醒酒器、水族过滤系统、自动泳池清洁机、压缩空气吸尘器、烟气洗涤塔、喷砂机、潜水调节器及氧疗面罩等。这项技术显然才刚刚开始渗透日常生活。马泽伊集团致力于持续充实研发管线,这正是亟需创业者运用该技术平台为社会创造有效解决方案的领域。

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