СПОСОБ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1995 года по МПК B01F13/08 

Изобретение относится к способам, использующим энергию бегущего электромагнитного поля для процессов смешения, измельчения, эмульгирования, диспергирования и др. Наиболее эффективно может быть использовано в микробиологической, химико-фармацевтической, парфюмерной, пищевой и др. отраслях промышленности.

Известны способы обработки материалов, реализуемые в камере с ферромагнитными частицами, помещенной внутри индуктора вращающегося магнитного поля переменно чередующегося направления [1].

Известен также способ обработки материалов в электромагнитном поле путем воздействия на материал ферромагнитных частиц, взаимодействующих с бегущими электромагнитными полями [2]. Данное решение является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному. По известному способу подлежащие обработке материалы поступают в камеру с ферромагнитными частицами, которые приходят во вращательное движение вокруг осей, перпендикулярных направлениям движения магнитных полей.

Основными недостатками известных способов являются низкая эффективность обработки материала, поскольку существуют так называемые застойные зоны - зоны скопления материала, который не подвергается обработке. И как результат отмеченного недостатка - невысокое качество продукта и большая продолжительность процесса переработки материала.

Целью изобретения является повышение эффективности обработки материала, улучшение качества готового продукта, уменьшение времени обработки.

С этой целью воздействие на материал осуществляют посредством ферромагнитных частиц, взаимодействующих с бегущими электромагнитными полями, расположенными под углом друг к другу. Предпочтительным является угол в интервале 30-150^о или 210-330^о. Снижение величины угла (меньше 30^о) или увеличение (больше 330^о) ведет к появлению эффекта "выталкивания", когда ферромагнитные частицы, перемещаясь вдоль направления движения параллельных магнитных полей, стремятся покинуть область действия этих полей. При этом вращательное движение феpромагнитных частиц отсутствует и материал не обрабатывается.

Увеличение угла (больше 150^о), равно как и снижение (меньше 210^о), приводит к образованию результирующего магнитного поля эллиптической конфигурации с двумя составляющими, используемого в известном способе.

Схематическое изображение обмотки индукторов с направлениями движения создаваемых ими магнитных полей представлено на фиг.1-4. Схема на фиг.1 с параллельными встречно направленными полями Н и Н₁ соответствует известному способу ( α= 180^о) или при одинаковой направленности ( α= 360^о) полей Н и Н₁ приводит к линейному перемещению ферромагнитных частиц из зоны обработки. Схемы на фиг.2,3,4 соответствуют различным вариантам расположения обмоток с соответствующими углами наклона направления движения магнитных полей, создаваемых каждой обмоткой. Реализация способа по изобретению приводит к созданию результирующего магнитного поля сложной конфигурации с тремя составляющими и очень малой по величине силой, прижимающей ферромагнитные частицы к поверхности индуктора, создающего электромагнитное поле. В известных устройствах за счет значительной величины этой силы плотность ферромагнитных частиц у поверхности индуктора велика, что ведет к образованию застойных зон и неэффективности обработки материала. Уменьшение силы, прижимающей частицы, обеспечивается снижением градиента результирующего магнитного поля, что достигается взаимодействием бегущих электромагнитных полей, расположенных под углом друг к другу.

Устройство для реализации способа показано на фиг.5 и представляет собой рабочую камеру 1, выполненную из немагнитного материала, заполненную ферромагнитными частицами 2 и размещенную между обмотками двухстороннего индуктора 3, создающего бегущие электромагнитные поля. Камера 1 имеет подводящий 4 и отводящий 5 патрубки. Внутри камеры 1 размещена съемная решетка 6. Обмотки индуктора 3 размещены под углом друг к другу. Способ осуществляется следующим образом.

Подлежащие обработке материалы поступают в рабочую камеру 1, под воздействием бегущих магнитных полей каждой из сторон индуктора 3 ферромагнитные частицы начинают перемещаться параллельно направлению движения этих полей. В результате взаимодействия бегущих магнитных полей, расположенных под углом друг к другу, а также соударений друг с другом и со стенками рабочей камеры 1 ферромагнитные частицы приобретают сложное хаотическое движение, заполняя при этом весь объем камеры, вследствие чего происходит интенсивное измельчение и перемешивание обрабатываемого материала.

В случае осуществления процесса измельчения для классификации обработанного материала в камере 1 устанавливают съемную решетку 6.

П р и м е р 1 осуществления способа. Осуществляли измельчение различных материалов (дендробациллина, красителей, пудры, пекарских дрожжей) в периодическом и непрерывном режимах. Размеры камеры - V_к = 130 см³; масса ФМЧ 30 г; размер 0,25х5,0 и 0,50х7,5 мм, материал сталь 65Г, напряженность бегущего электромагнитного поля 64 кА˙м^-1.

Результаты испытаний сведены в табл.1.

П р и м е р 2. Осуществляли дезинтеграцию дрожжевых клеток с экстракцией белка в щелочи.

Размеры камеры - V_к =150 см³; масса ФМЧ G 20 г; материал сталь 65Г; размеры 0,25х5,0 мм; напряженность поля 64 кА˙м^-1.

Результаты испытаний сведены в табл.2.

П р и м е р 3. Осуществлялось получение эмульсий на основе раствора Хенкса. Требования эмульсии: вязкость от 100 до 110 сСт; медианный диаметр шариков ( δ₅₀) от 2 до 5 мкм; степень расслоения до 1,0%. Напряженность магнитного поля 64 кА˙м^-1. Размеры ФМЧ: d_o - 0,25 мм, l_o - 5,00 мм. Размеры камеры - V_к = 130 см³; масса ФМЧ 20 г; материал сталь 65Г.

Данные сведены в табл.3.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить эффективность обработки материалов и снизить время их обработки (увеличивается производительность), улучшить качество готового продукта (увеличение дисперсности при измельчении сухих материалов и получении эмульсии, повышение выхода белка при дезинтеграции дрожжей). Указанное подтверждается представленными в таблицах результатами экспериментов.

Использование: процессы смешения, измельчения, эмульгирования, диспергирования и др. Сущность изобретения: воздействие на материал с размещенными в нем ферромагнитными частицами осуществляют бегущими электромагнитными полями, взаимодействующими под углом друг к другу. 5 ил., 3 табл.

СПОСОБ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ в электромагнитном поле путем воздействия на ферромагнитные частицы, размещенные в материале, бегущих электромагнитных полей, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обработки, воздействие осуществляют бегущими электромагнитными полями, взаимодействующими под углом друг к другу.