Устройство для гомогенизации

Изобретение относится к устройствам для получения гомогенных жидкостей и может быть использовано в пищевой промышленности для гомогенизации молочных продуктов. Устройство включает плунжерный блок, всасывающий и нагнетательный коллекторы, гомогенизирующую головку с входными и выходными отверстиями и манометр. Устройство дополнительно снабжено трубопроводом, соединяющим всасывающий коллектор и выходную кольцевую щель гомогенизирующей головки. Гомогенизирующая головка, выполненная в виде вихревой трубы с одним или несколькими входными эжекторами, расположенными тангенциально к цилиндрической поверхности камеры, для создания свободного вихря, имеет два выхода, расположенных на противоположных торцах камеры. Один - в виде отверстия, а второй - в виде кольцевой щели, через которую отводится недогомогенизированный продукт. Выходное отверстие расположено на ближнем к входу торце камеры, а выходная кольцевая щель расположена на дальнем от входа торце камеры и образована клапаном и корпусом камеры, причем она регулируется натяжением пружины. Применение данного устройства позволяет повысить эффективность процесса гомогенизации при давлениях от 5 до 20 МПа, улучшить качество продукта и увеличить производительность. 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для получения гомогенных жидкостей и может быть использовано в пищевой промышленности для гомогенизации молочных продуктов.

В любом гомогенизирующем устройстве образуются зоны сверхнизкого давления, в которых происходит вскипание жидкости с явлениями кавитации, где и осуществляется гомогенизация продукта. Чем выше давление продукта на входе в гомогенизирующую головку, тем ниже давление в зоне кавитации, следовательно, интенсивнее протекает процесс гомогенизации [1, 2].

Известно устройство, включающее корпус и клапан цилиндрической формы с подводящим и отводящим патрубками [3].

Однако применение данного устройства не позволяет достигнуть желаемого эффекта гомогенизации, вследствие перекрытия клапаном зоны гомогенизации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, включающее плунжерный блок, нагнетательный и всасывающий коллекторы, гомогенизирующую головку с входным и выходным отверстиями и манометр [4].

Однако при использовании данного устройства достигается незначительное улучшение эффективности процесса гомогенизации при давлениях выше 6 МПа [5], причем качество готового продукта ухудшается из-за попадания в него части недогомогенизированного продукта.

Техническим результатом является повышение эффективности процесса гомогенизации при давлении от 5 до 20 МПа, улучшение качества продукта и увеличение производительности.

Технический результат достигается тем, что устройство, включающее плунжерный блок, всасывающий и нагнетательный коллекторы, гомогенизирующую головку в виде цилиндрической камеры и манометр, согласно изобретению снабжено трубопроводом, соединяющим всасывающий коллектор и выходную щель гомогенизирующей головки. Гомогенизирующая головка, выполненная в виде вихревой трубы с одним или несколькими входными эжекторами, расположенными тангенциально к цилиндрической поверхности камеры, для создания свободного вихря, имеет два выхода, расположенных на противоположных торцах камеры. Один - в виде отверстия, а второй - в виде кольцевой щели. Выходное отверстие расположено на ближнем к входу торце камеры, а выходная кольцевая щель расположена на дальнем от входа торце камеры и образована клапаном и корпусом камеры, причем она регулируется натяжением пружины.

Кроме того, входных отверстий с эжекторами может быть от 1 до n.

Изобретение поясняется описанием и приложенными к нему чертежами. На фиг.1 представлена схема устройства, на фиг.2, 3 - продольный и поперечный разрезы гомогенизирующей головки.

Устройство для гомогенизации жидкостей содержит плунжерный блок 1, трубопровод 2, всасывающий коллектор 3, нагнетательный коллектор 4, гомогенизирующую головку 5 и контрольный манометр 6. Гомогенизирующая головка (фиг.2) выполнена в виде вихревой трубы и состоит из корпуса 11, камеры 12, клапана 13, пружины 16, натяжение которой регулируется прижимной гайкой 17. Входные сопла 8 (фиг.3) расположены тангенциально по отношению к цилиндрической поверхности вихревой трубы 11. Выходное отверстие 9 расположено в центре плоского торца камеры 14, который примыкает к входным отверстиям 15.

Устройство работает следующим образом. Гомогенизируемая жидкость через всасывающий коллектор 3 поступает в плунжерный блок 1. Сжатая насосом жидкость попадает в нагнетательный коллектор 4, а затем в гомогенизирующую головку 5. Подача продукта в гомогенизирующую головку осуществляется под давлением через эжекторы 8, расположенные тангенциально по отношению к цилиндрической стенке камеры 11, благодаря чему создается свободный вихрь с зоной сверхнизкого давления в центральной его части. Центральный поток образует зону кавитации, где и осуществляется гомогенизация. При кавитации жидкость переходит в парообразное состояние, образуя пузырьки, разрушение которых является причиной раздробления жировых шариков. Эжекторы 8 позволяют резко увеличить скорость на входе в вихревую камеру, в результате максимально снижается давление в центральной части вихря, где и осуществляется процесс гомогенизации.

Центральная часть вихря примыкает к выходному отверстию, исключая выход недогомогенизированного продукта, за счет чего происходит увеличение производительности. В вихревой камере свободный вихрь расслаивается на два потока: центральный I, в котором происходит гомогенизация, и пристенный II, который отводится через кольцевую щель 10, за счет чего повышается качество гомогенизации. Оптимальный режим работы достигается регулировкой зазора в кольцевой щели 10 изменением натяжения пружины 16 с помощью прижимной гайки 17. Манометр 6 фиксирует оптимальное давление на входе в гомогенизирующую головку.

Устройство может быть встроено в существующее промышленное оборудование для производства гомогенизированных молочных продуктов без существенного переоборудования, а также может быть применено в любой другой отрасли, решающей аналогичные задачи.

Изготовление устройства не требует значительных материальных затрат и разработки новых технологий.

Источники информации

1. Кацнельсон М.У., Мухин А.А., Никаноров Э.В. и др. Экспериментальные исследования характера распределения давления в гомогенизирующей головке с цилиндрическим клапаном. // Труды ВНИЭКИ ПРОДМАШ. - М. - 1981. - №57. - С.66-74.

2. Ткаченко А.Н. Кавитационные техника и технологии. - Киев.: Техника, 2001. - 426с.

3. Патент №1337007, кл. А 01 J 1/16, 1987.

4. Патент №2138158, кл. А 01 J 11/16, В 01 F 3/08,1999.

5. Грановский В.Я., Филатов Ю.И. Сравнительная оценка диспергирующих устройств, применяемых в молочной промышленности. // Сборник научных трудов. М.: ГУ ВНИМИ. - 1999. - С.83-91.

Устройство для гомогенизации жидкостей, включающее плунжерный блок, нагнетательный и всасывающий коллекторы, гомогенизирующую головку в виде цилиндрической камеры с двумя расположенными тангенциально входными отверстиями и выходным отверстием в центральной части торца и манометр, отличающееся тем, что гомогенизирующая головка имеет два выхода, расположенных на противоположных торцах камеры, один в виде отверстия, а второй в виде кольцевой щели, выходное отверстие расположено на ближнем к выходу торце камеры, а выходная кольцевая щель расположена на дальнем от входа торце камеры, образована клапаном и корпусом камеры и имеет возможность регулирования при помощи пружины.