Изобретение предназначено для получения коллойдно-монодисперсных систем в химической, нефтехимической, пищевой, микробиологической, фармацевтической, косметической и других отраслях промышленности. Гомогенизатор содержит приемную и сливную емкости, насос с приводом, соединительные трубопроводы и гомогенизирующую головку с вихревой камерой. Гомогенизирующая головка снабжена дросселирующим узлом, гидроакустическими соплами, резонансными камерами. Вихревая камера расположена соосно между гидроакустическими соплами, направленными во взаимно противоположные стороны. Дросселирующий узел снабжен конусом, выполненным с возможностью осевого перемещения. Эффект заключается в улучшении качества конечного продукта за счет интенсификации процесса воздействия гидроакустической энергии, разделения потока в вихревой камере и дополнительной обработке продукта в резонансных колерах, работающих в автоколебательном режиме и улучшающих амплитудно-частотную характеристику генерируемых волн. Кроме того, исключается кавитационный износ элементов гомогенизирующей головки. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к пищевой, микробиологической, химической, нефтехимической, фармацевтической, косметической и другим отраслям промышленности и может быть использовано для получения коллоидно-монодисперсных систем. Аналогом изобретения является гомогенизатор для жидких продуктов, включающий приемную и сливную емкости, насос с приводом и гомогенизирующую (см. а.с. СССР N 793507, кл. A 01 J 11/16,; B 01 F 3/00, 1976). Недостатком аналога является низкое качество гомогенизации жидких продуктов из-за отсутствия волнового воздействия на обрабатываемые продукты. Наиболее близким по сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является гомогенизатор для многокомпонентных жидких продуктов, включающий приемную и сливную емкости, насос с приводом и гомогенизирующую головку, состоящую из двух конических вихревых камер с падающими тангенциальными каналами и соплами, расположенными одно против другого. Между соплами вихревых камер выполнена кольцевая камера с тангенциальным выходным патрубком (а.с. СССР N 1839613, кл. B 01 F 3/00, 1990). Недостатком прототипа является неудовлетворительное качество гомогенизации конечного продукта из-за слабого волнового воздействия на обрабатываемую среду и кавитационный износ внутренней поверхности вихревых камер. Цель изобретения - повышение долговечности устройства и качество конечного продукта за счет интенсификации воздействия волновой энергии на обрабатываемую среду. Поставленная цель достигается тем, что гомогенизатор, содержащий приемную и сливную емкости, насос с приводом, соединительные трубопроводы и гомогенизирующую головку с вихревой камерой, снабженной тангенциальным входным и центральным выходным каналами, гомогенизирующая головка снабжена дросселирующим узлом, гидроакустическими соплами, резонансными камерами, а вихревая камера расположена соосно между гидроакустическими соплами, направленными во взаимно противоположные стороны и сообщенными с резонансными камерами, причем торцевая поверхность гидроакустического сопла выполнена закругленной по радиусу. Кроме того, дросселирующий узел снабжен конусом, выполненным с возможностью осевого перемещения. В предложенном гомогенизаторе дросселирующий узел служит для регулирования давления в гомогенизирующей головке. От величины создаваемого противодавления зависят геометрические размеры ядра разрежения в кавитационной зоне и энергия схлопования кавитационных пузырьков. Кроме того, регулируя давлением, процесс гомогенизации можно вывести на резонансный режим работы, при котором будут минимальные энергозатраты. Вихревые камеры при определенных соотношениях геометрических размеров являются мощными гидродинамическими излучателями волн с широким спектром частот. Снабжение вихревой камеры гидроакустическими соплами обусловлено тем, что при уменьшении диаметра канала на выходе из вихревой камеры увеличивается частота вращения жидкого продукта пропорционально соотношению диаметров вихревой камеры и гидроакустического сопла и соответственно увеличивается частота излучения гидроакустических волн. Гидроакустические сопла служат для формирования амплитудно-частотной характеристики генерируемых волн, которая зависит, в основном, от соотношения диаметра и длины выходного канала гидроакустического сопла. Выполнение торцевой поверхности гидроакустического сопла закругленной по радиусу обусловлено необходимостью создания и увеличения разрежения путем резкого расширения вращательного потока на выходе из гидроакустического сопла, а разряжение способствует раннему возникновению кавитации. Резонансные камеры служат для усиления амплитуды генерируемых гидроакустических волн в резонансном режиме. Конус, расположенный в дросселирующем узле, служит для дросселирования проходного канала и регулирования давления в гомогенизирующей головке. На фиг. 1 изображена принципиальная схема гомогенизатора, на фиг. 2 изображен общий вид гомогенизирующей головки в разрезе, на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2. Гомогенизатор включает (см. фиг. 1) приемную емкость 1, насос с приводом 2, гомогенизирующую головку 3, сливную емкость 4. Приемная емкость 1 соединена с приемным патрубком 5 насоса 2. Нагнетательная линия 6 насоса 2 соединена с входным патрубком гомогенизирующей головки 3. Выходной патрубок 7 соединен со сливной емкостью 4. Гомогенизирующая головка 3 включает вихревую камеру 8 с тангенциальным входным каналом 9. Вихревая камера 8 расположена соосно между двумя гидроакустическими соплами 10. Торцевая поверхность 11 гидроакустических сопл выполнена закругленной по радиусу. Гидроакустические сопла 10 сообщаются с резонансными камерами 12. Выходные каналы 13 из резонансных камер сообщены с дросселирующим узлом 14. Дросселирующий узел 14 снабжен конусом 15, который выполнен с возможностью осевого перемещения при помощи винта 16. Гомогенизатор работает следующим образом. Многокомпонентный жидкий продукт (далее - продукт) из приемной емкости 1 через приемный патрубок 5 насосом через нагревательную линию 6 подается в гомогенизирующую головку 3 (см. фиг. 1). Продукт через нагнетательный трубопровод 6 по тангенциальному каналу 9 поступает в вихревую камеру 8. В вихревой камере 8 жидкий продукт приобретает частоту вращения (в пределах 210 3 ... 310 3 с -1). При этом по оси вихревой камеры 8 образуется ядро разрежения, которое способствует возникновению гидроакустических волн. Далее, вращательно-волновой поток жидкого продукта разделяется на два потока и поступает в гидроакустическое сопло 10, где частота вращения продукта возрастает пропорционально соотношению диаметров вихревой камеры и гидроакустического сопла и доходит до 510 3 ...610 3 с -1 . При этом в канале и на выходе из сопла 10 образуется кавитационное ядро и высокочастотные гидроакустические волны. На выходе из гидроакустического сопла 10 продукт направляется в радиально-тангенциальном направлении и поступает в резонансные камеры 12, как показано на фиг. 2. Из резонансных камер 12 продукт по каналам 13 поступает в дросселирующий узел 14, далее по патрубку 7 в сливную емкость 4. В процессе прохождения продукта через гидроакустическое сопло генерируются высокочастотные гидроакустические волны с частотой до 210 4 Гц. Создание противодавления в гомогенизирующей головке дросселирующим узлом способствует усилению энергии схлопования кавитационного ядра и увеличению амплитуды генерируемых волн. Это, в свою очередь, приводит к активации многофазного продукта, к возникновению различных нелинейных эффектов гидроакустической и гидродинамической кавитации и повышению степени гомогенизации обрабатываемого продукта. Таким образом, использование гомогенизирующей головки с вихревой камерой, снабженной гидроакустическими соплами, резонансными камерами и дросселирующим узлом, позволяет повысить степень гомогенизации продукта и износостойкость гомогенизирующей головки. Кроме того, гомогенизирующая головка имеет простую конструкцию по сравнению с существующими, технологична в изготовлении, обладает высокой надежностью и работоспособностью, малой энергоемкостью.
Формула изобретения
1. Гомогенизатор, содержащий приемную и сливную емкости, насос с приводом, соединительные трубопроводы и гомогенизирующую головку с вихревой камерой, снабженной тангенциальным входным и центральным выходным каналами, отличающийся тем, что гомогенизирующая головка снабжена дросселирующим узлом, гидроакустическими соплами, резонансными камерами, а вихревая камера расположена соосно между гидроакустическими соплами, направленными во взаимно противоположные стороны и сообщенными с резонансными камерами, причем торцевая поверхность гидроакустического сопла выполнена закругленной по радиусу. 2. Гомогенизатор по п. 1, отличающийся тем, что дросселирующий узел снабжен конусом, выполненным с возможностью осевого перемещения.
Похожие патенты:
Изобретение относится к устройствам для аэрации жидкости, в частности к пневматической аэрации, и может быть использовано для насыщения кислородом с целью очистки загрязненных природных водоемов, бытовых и сточных вод, аквариумов, а также в любых устройствах для перемешивания и насыщения жидкостей газами
И готовка станет легче
Если Вы любите создавать в домашних условиях кетчуп, сок с мякотью, майонез, сливки, овощное пюре, соусы, коктейли, - то отличной «палочкой-выручалочкой», облегчающей Ваш труд и оптимизирующей технологический процесс готовки, может стать гомогенизатор.
Именно он отлично измельчит продукты, обеспечив качественное смешение и однородность структуры.
Безусловно, данную работу можно проводить и при помощи миксера (либо даже венчика). Но в этом случае сложно осуществлять полноценный контроль размера частиц и однородности получаемого продукта.
Поэтому, домашние кетчупы, майонезы, соки, - не смотря на натуральность, - часто уступают по вкусовым и эстетическим качествам тем продуктам, которые производят промышленным способом.
Домашние гомогенизаторы не так распространены в быту, как в промышленности и в заведениях общественного питания, но всё-таки тот, кто хочет добиться от блюд безупречности, видит в гомогенизаторах огромное подспорье.
Но как выбрать оптимальную модель гомогенизатора для дома?
Планетарные и погружные гомогенизаторы
Кухни заведений общественного питания могут себе позволить иметь два типа гомогенизаторов: планетарные и погружные. Для домашней же кухни два прибора - перебор. Приходится выбирать что-то одно.
Как показывает практика, наиболее универсальными можно назвать погружные гомогенизаторы.
Режим работы
Наиболее простые модели работают только в импульсном режиме. В принципе, если Вы готовите на небольшое количество персон, да к тому же и редко, а так же для Вас не принципиально важно идеальное и тщательное смешивание компонентов (например, потому что Вы работаете исключительно с однородными фракциями), то такого режима вполне достаточно.
Но всё же более добросовестным и трудолюбивым «характером» отличаются вовсе не эти модели, а гомогенизаторы, имеющие два режима: импульсный и «турбо».
Брызгам нет!
Если Вы не хотите, чтобы Ваша кухня была «одарена» брызгами, то лучше всего приобрести модель, имеющую специальную антиразбрызгивающую форму насадки.
Кроме того, очень выручит регулятор скорости. При «глубинных» работах скорость можно увеличить (дабы спорилась работа), а при «наружных» - снизить.
При этом также горячо приветствуется наличие у гомогенизатора специального вариатора, обеспечивающего мягкость перестройки темпа вращения рабочей насадки.
«Дружелюбие» к разным продуктам
Впрочем, регулятор скорости, безусловно, важен не только для гарантии аккуратности работ, но и как средство корректного «сотрудничества» гомогенизатора с разными продуктами. Ведь одни из них более мягкие, другие - жёсткие.
Для домашнего использования при этом вполне хватит гомогенизатора, ориентированного на диапазон скорости 1 500 - 2500 об/мин. Более же скоростные гомогенизаторы - представители профессиональных линий.
Тандем формы прибора и материала ручки
Одним из серьёзных моментов, который может отпугнуть от покупки погружного гомогенизатора является то, что его не всегда удобно держать в руках.
Впрочем, если производитель действительно всерьёз задумывается об эргономике, то он, во-первых, «ваяет» форму, анатомически «чувствующую» руку, а, во-вторых, принципиальное значение уделяет «наряду» ручки. Если ручка прорезинена, то это огромный бонус в «копилку» успеха!
Вентиляционные отверстия
При покупке гомогенизатора не стоит игнорировать то, как на конструкции расположены вентиляционные отверстия. Лучше всего, если они расположены в верхней части техники. В этом случае минимизируется риск того, что во взбиваемую смесь будут попадать лишние потоки воздуха.
Так же важно, чтобы вентиляционные отверстия были защищены от попадания в них взбиваемой смеси. Этот аспект ни в коем случае не стоит игнорировать при покупке кухонной техники.
Материал
В качестве материала насадок гомогенизатора приветствуется нержавеющая сталь. А корпус опять-таки лучше выбрать или стальной, или произведенный из композитных материалов. А вот стандартный пластик достаточно быстро выходит из строя. Ведь прибор по роду своей деятельности ведёт интенсивную динамичную «жизнь». И не стоит забывать, что это же Вам, к примеру, не «тихоня»-чайник!
Покупка
Гомогенизаторы - относительно новый в нашей стране вид бытовой техники. Так же не стоит забывать, что сейчас многие домашние гомогенизаторы представляют собой насадку в виде «цветка» на погружной блендер: она не всегда работает идеально, но с ней у Вас есть выбор - покупать гомогенизатор отдельно или «в составе» блендера.
Надёжных и добротных гомогенизаторов Вашей кухне, а Вашему столу вкусных и интересных блюд!
Кисломолочные продукты играют важную роль в питании людей, особенно детей, лиц пожилого возраста и больных. Диетические свойства кисломолочных продуктов заключаются, прежде всего, в том, что они улучшают обмен веществ, стимулируют выделение желудочного сока и возбуждают аппетит. Наличие в их составе микроорганизмов, способных приживаться в кишечнике и подавлять гнилостную микрофлору, приводит к торможению гнилостных процессов и прекращению образования ядовитых продуктов распада белка, поступающих в кровь человека.
Немаловажной стадией при выработке кисломолочных продуктов является механическое воздействие на исходное сырье, т.е. гомогенизация. Она не только предотвращает отстаивание жира, но и способствует получению качественных кисломолочных продуктов с улучшенными консистенцией и вкусовыми свойствами, повышению его усвояемости организмом и более полному использованию содержащихся в нем жира и витаминов.
Химическая, пищевая, строительная и многие другие отрасли промышленности немыслимы без использования разнообразных суспензий, эмульсий и коллоидных растворов, которые помогает готовить .
В качестве примера можно упомянуть смазочные машиностроительные эмульсии, топливные эмульсии, модифицированный полимерами битум, а так же широкий спектр пищевых жировых эмульсий, всевозможные гели, кремы, пасты – список поистине бесконечен. Для получения качественных гомогенных многокомпонентных смесей и коллоидных растворов на предприятиях устанавливают специальные линии смешивания, в состав которых обязательно входят устройства для диспергирования – тончайшего измельчения твердых или жидких компонентов.
Если перед производственниками стоит задача дробления исключительно жидкой фракции и равномерного ее распределения в жидкой основе (дисперсной среде), или требуется суспензия с небольшим объемом твердой фазы – в качестве рабочего агрегата используют гомогенизатор. Стойкость эмульсий к расслоению определяется в первую очередь размером дисперсной фазы. Например, в стабильной водно-жировой эмульсии, размер капель жира не должен превышать 5 микрон. И современные центробежные (роторные) гомогенизаторы легко обеспечивают данное условие. Роторный гомогенизатор применяется также при необходимости уменьшения размеров капель готовой эмульсии до 1-2 микрон – так называемая вторичная гомогенизация.
Роторный и клапанный гомогенизатор
Если недавно наиболее распространенным типом гомогенизаторов были , то в настоящее время предпочтение отдается центробежным (роторным) гомогенизаторам , что обусловлено их органическими преимуществами: небольшой массой, компактными размерами, низким энергопотреблением и простой конструкцией, а следовательно – высокой надежностью.
В зависимости от модели, скорость вращения ротора гомогенизатора варьируется от 2000 до 18000 об/мин. Возникающие при этом интенсивные завихрения и микрокавитационные процессы гарантированно обеспечивают достижение заданной однородности смеси и ее стабильность.
Если технологическим процессом предусматривается изготовление суспензии с большим содержанием твердой фазы (до 40%) или необходимо получить высокоустойчивую эмульсию, либо тонкую суспензию – прибегают к процессу смешивания твердых и жидких веществ в коллоидной мельнице (диспергаторе). Коллоидная мельница позволяет не только интенсивно перемешивать частицы и капли в суспензии или густой эмульсии, но и дополнительно дробит твердую фракцию суспензии (капли эмульсии) до размера 1-2 микрона, производя чрезвычайно качественные суспензии и эмульсии.
Гомогенизатор коллоидная мельница
Конструктивно напоминают роторные (центробежные) гомогенизаторы. Измельчение твердой фракции в коллоидной мельнице происходит, так называемым, мокрым способом. Основным рабочим органом коллоидной мельницы, как и гомогенизатора, является пара рабочих дисков, снабженных выступами сложной формы. Один из дисков выступает в роли статора, другой – ротора. При этом линейная скорость поверхности вращающегося диска может достигать 125 м/с, что обеспечивает интенсивные турбулентные и ударно-кавитационные процессы в междисковом пространстве, способствующие эффективному измельчению дисперсной фазы и ее равномерному распределению в дисперсной среде.
Практика показала, что на сегодняшний день, коллоидные мельницы способны обеспечить высочайшую степень диспергирования и эмульгирования, удовлетворяющую требованиям подавляющего большинства промышленных технологических процессов.
Гомогенизатор А1-ОГМ предназначен для дробления и равномерного распределения жировых шариков в молоке и жидких молочных продуктах, а также смесях дли мороженого. Применяются на предприятиях молочной промышленности в различных технологических линиях для обработки молока и производства молочных продуктов (сметаны, сливок, кефира, питьевого молока и др.). Габаритный чертеж представлен на рисунке 5.
Рисунок 5 -Габаритный чертеж гомогенизатора А1-ОГМ
1--станина; 2--предохранительный клапан; 3--манометрическая головка; 4--плунжерный блок; 5--манометр системы смазки; 6--амперметр; 7--гомогенизирующая головка
Техническая характеристика гомогенизатора отражена в таблице 2.
Таблица 2 - Техническая характеристика гомогенизатора А1-ОГМ
Гомогенизатор состоит из следующих основных узлов: кривошипно-шатунного механизма с системой смазки и охлаждения, плунжерного блока с гомогенизирующей и манометрической головками и предохранительным клапаном, станины с приводом. Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя с помощью клиноременной передачи (рис. 6).
Рисунок 6 - Общий вид гомогенизатора А1-ОГМ:
1--станина; 2--сливная пробка; 3--маслоуказатель; 4--кривошипно-шатунный механизм; 5--шатун; 6--вкладыш; 7--палец; 8--ползун; 9--плунжер; 10--гомогенизирующая головка; 11--плунжерный блок; 12--змеевик; 13--электродвигатель; 14--плита; 15--устройство для натяжения ремней; 16--опора; 17--шкив ведущий; 18--шкив ведомый; 19--коленчатый вал; 20--клиновой ремень; 21--маслонасос
Кривошипно-шатунный механизм гомогенизатора предназначен для преобразования вращательного движения, передаваемого клиноременной передачей от электродвигателя, в возвратно-поступательное движение плунжеров, которые посредством манжетных уплотнений входят в рабочие камеры плунжерного блока и, совершая всасывающие и нагнетательные ходы, создают в нем необходимое давление гомогенизирующей жидкости.
Гомогенизатор имеет принудительную систему смазки наиболее нагруженных трущихся пар, которая применяется в сочетании с разбрызгиванием масла внутри корпуса, что увеличивает теплоотдачу. Охлаждение масла у этих гомогенизаторов производится водопроводной водой посредством змеевика, охлаждающего устройства, уложенного на дне корпуса, а плунжеры охлаждаются водопроводной водой, попадающей на них через отверстия в трубе.
К корпусу кривошипно-шатунного механизма при помощи двух шпилек крепится плунжерный блок, который предназначен для всасывания продукта из подающей магистрали и нагнетания его под высоким давлением в гомогенизирующую головку. К торцовой плоскости плунжерного блока крепится гомогенизирующая головка, предназначенная для выполнения двухступенчатой гомогенизации продукта за счет прохода его под высоким давлением через щель между клапаном и седлом клапана в каждой ступени.
Гомогенизирующая головка представляет собой две одноступенчатые головки аналогичной конструкции, соединенные вместе и связанные каналом, позволяющим продукту переходить последовательно от первой ступени ко второй. Каждая из ступеней двухступенчатой гомогенизирующей головки состоит из корпуса, клапана, седла клапана и нажимного устройства, включающего стакан, шток, пружину и нажимной винт с рукояткой.
Регулировка давления гомогенизации производится вращением винтов. При установлении режима гомогенизации продукта на первой ступени устанавливают 3/4 необходимого давления гомогенизации, а затем на второй ступени вращением нажимного винта повышают давление до рабочего.
Станина представляет собой сварную конструкцию из швеллеров, обшитых листовой сталью. На верхней плоскости станины устанавливается кривошипно-шатунный механизм. Внутри станины на двух кронштейнах шарнирно крепится плита, на которой устанавливается электродвигатель. С другой стороны плита поддерживается винтами, регулирующими натяжение клиновых ремней. Верхняя часть станины закрыта кожухом, предназначенным для ограждения механизмов от повреждений и придания гомогенизатору необходимой эстетической формы.
Молоко или молочный продукт подается при помощи насоса во всасывающий канал плунжерного блока. Из рабочей полости блока продукт под давлением подается через нагнетательный канал в гомогенизирующую головку и с большой скоростью проходит через кольцевой зазор, образующийся между притертыми поверхностями гомогенизирующего клапана и его седла. При этом происходит диспергирование жировой фазы продукта.
В дальнейшем продукт из гомогенизирующей головки направляется по трубопроводу на дальнейшую обработку или хранение ; ; ; .
