УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОМОГЕНИЗАЦИИ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 1999 года по МПК A01J11/16 B01F3/08 

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

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для гомогенизации жидкостей, включающее плунжерный блок, гомогенизирующую головку, всасывающий и нагнетательный коллекторы, рабочую камеру, манометр и привод, содержащий кривошипно-шатунный механизм. (Авт.св. N 599773, Б.И.N 12, 1978 г.).

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и энергоемкость.

Техническим результатом является упрощение конструкции гомогенизатора и снижение энергозатрат при его работе.

Технический результат достигается тем, что устройство, включающее плунжерный блок, всасывающий и нагнетательный коллекторы, гомогенизирующую головку и манометр, согласно изобретению дополнительно снабжено регулятором потока жидкости и трубопроводом, соединяющим всасывающий и нагнетательный коллекторы, при этом трубопровод соединен со всасывающим коллектором под углами α и β в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Величина углов 0 < α < 45, а 10 < β < 45. Гомогенизирующая головка выполнена в виде цилиндрической камеры с входным отверстием, расположенным тангенциально к цилиндрической поверхности камеры (для создания вихревых потоков в камере), и выходным отверстием, расположенным в торце камеры, а площадь сечения входного отверстия соотносится с площадью выходного отверстия как 2 : 3.

Кроме того, количество входных и выходных отверстий в гомогенизирующей головке может быть от 1 до n.

Вход регулятора потока жидкости соединен с трубопроводом, соединяющим нагнетательный коллектор, а выход - с трубопроводом, соединяющим всасывающий коллектор. При этом выход регулятора потока жидкости соединен с всасывающим коллектором под углами α и β. α - угол наклона в проекции на вертикальную плоскость, а β - угол проекции на горизонтальную плоскость. Регулятор позволяет изменять давление на входе в гомогенизирующую головку, и следовательно, количество протекающего через нее продукта. Он выполнен в виде вентиля. В предлагаемом устройстве лимитированы размеры проходных сечений гомогенизирующей головки: площадь сечения входного отверстия меньше площади выходного отверстия, а площадь сечения выходного отверстия меньше площади сечения самой камеры. Такое соотношение размеров сечений участков для протекания жидкости в головке обеспечивает оптимальный перепад давления как на входном, так и на выходном отверстиях, при этом на выходе каждого из отверстий происходит гомогенизация дисперсной фазы. Следовательно входное отверстие головки является первой ступенью гомогенизации, а выходное отверстие головки служит второй ступенью гомогенизации.

Экспериментальными исследованиями установлено, что оптимальное соотношение площадей сечений входного и выходного отверстий равно отношению 2 : 3. Это соответствует падению давления жидкости на первой ступени гомогенизации на 70%, а также установлено, что углы соединения выхода регулятора потока жидкости со всасывающим коллектором находятся в диапазонах 0 < α < 45, а 10 < β < 45. Такие углы позволяют организовать спиральный поток во всасывающем коллекторе, который ускоряет запуск устройства и выход его на рабочий режим.

Изобретение поясняется описанием и приложенными к нему чертежами.

На фиг. 1 представлена схема устройства, на фиг.2 - продольный и поперечный разрезы гомогенизирующей головки с одним входным и одним выходным отверстием, на фиг. 3 - головка с двумя отверстиями на входе и выходе.

Устройство для гомогенизации жидкостей содержит плунжерный блок 1, трубопровод 2, всасывающий коллектор 3, нагнетательный коллектор 4, гомогенизирующую головку 5, регулятор потока жидкости 6 и контрольный манометр 7. α и β - углы соединения выхода регулятора потока жидкости по трубопроводу со всасывающим коллектором в проекции соответственно на вертикальную и горизонтальную плоскости.

Гомогенизирующая головка с одним входным и одним выходным отверстием (фиг. 2) состоит из двух деталей: корпуса 8 и крышки 9. Крышка заглушает находящуюся в корпусе цилиндрическую вихревую камеру 10, в которую ведет входное отверстие 11. Оно выполнено в стенке камеры под крышкой и расположено тангенциально к цилиндрической поверхности 12 камеры. В торце камеры по ее оси находится выходное отверстие 13. Цилиндрическая поверхность 12 и выходное отверстие сопряжены конической поверхностью 14.

Конструкция гомогенизирующей головки с двумя входными и двумя выходными отверстиями (фиг.3) аналогична описанной выше, и их одинаковым элементам даны такие же цифровые обозначения как на фиг. 2. Такую же конструкцию может иметь гомогенизирующая головка с большим числом входных и выходных отверстий.

Устройство работает следующим образом. Гомогенизируемая жидкость через всасывающий коллектор 3 поступает в плунжерный блок 1. Сжатая насосом жидкость попадает в нагнетательный коллектор 4, где разделяется на две части, как показано на фиг.1 стрелками. Одна часть направляется в регулятор потока 6, установленный в трубопроводе 2 и далее под углами α и β возвращается во всасывающий коллектор. Другая часть идет в гомогенизирующую головку 5. Изменением проходного сечения регулятора перераспределяют потоки жидкости, добиваясь оптимального давления на входе в головку. Процесс регулировки контролируется по манометру 7.

Гомогенизируемый продукт (фиг. 2) под давлением через входное отверстие 11 впрыскивается в камеру 10, где давление резко падает. При этом происходит измельчение жировой фазы - первая ступень гомогенизации. Благодаря тангенциальному расположению входного отверстия поток жидкости в камере закручивается, а в сужающейся конической части ускоряется и через осевое выходное отверстие 13 вытекает из головки в магистраль, продолжающую технологическую линию обработки, или в резервуар гомогенизированного продукта. При прохождении жидкости через отверстие 13 сбрасывается остаточное давление и идет измельчение гроздеобразований жировой фазы - вторая ступень гомогенизации. Прошедшая через регулятор часть жидкости соединяется с основным потоком во всасывающем коллекторе и возвращается в плунжерный блок насоса. Производительность насоса должна лишь немногим превышать производительность гомогенизирующей головки, тогда поток через регулятор незначителен, давление на выходе регулятора практически равно давлению во всасывающем коллекторе 3 и никаких дополнительных устройств (типа обратного клапана) во всасывающем коллекторе не требуется.

Рабочий процесс в устройстве, где головка имеет несколько входных и выходных отверстий, ничем не отличается от описанного выше.

Таким образом, гомогенизирующая головка в предлагаемом устройстве выполняет функции двухступенчатого гомогенизатора и обеспечивает высокое качество конечного продукта при упрощении конструкции и уменьшении затрат электроэнергии.

Устройство может быть встроено в существующие промышленные технологические линии для изготовления молочных продуктов без из существенного переоборудования, а также может быть применено в любой другой отрасли, решающей аналогичные задачи.

Изготовление устройства не требует разработки новых материалов или новых технологий.

Изобретение относится к устройствам для получения гомогенных жидкостей и может быть использовано в пищевой промышленности для гомогенизации молочных продуктов. Устройство включает плунжерный блок, нагнетательный и всасывающий коллекторы, гомогенизирующую головку с входным и выходным отверстиями и манометр. Устройство дополнительно снабжено регулятором потока жидкости и трубопроводом, соединяющим всасывающий и нагнетательный коллекторы. Трубопровод соединен со всасывающим коллектором под углами к вертикальной и к горизонтальной плоскостям. Величина этих углов равна 0 < α < 45 и 10 < β < 45. Входное отверстие гомогенизирующей головки расположено тангенциально, а выходное - в торце камеры. Площадь сечения входного отверстия и выходного отверстия соотносится как 2 : 3. Кроме того, входных и выходных отверстий в гомогенизирующей головке может быть от 1 до n. Изобретение позволяет упростить конструкцию гомогенизатора и снизить энергозатраты при его работе. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для гомогенизации жидкостей, включающее пдунжерный блок, нагнетательный и всасывающий коллекторы, гомогенизирующую головку с входным и выходным отверстиями и манометр, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено регулятором потока жидкости и трубопроводом, соединяющим всасывающий и нагнетательный коллекторы, при этом трубопровод соединен со всасывающим коллектором под углами α и β к вертикальной и горизонтальной плоскостям, величина этих углов 0<α<45 и 10<β<45, а гомогенизирующая головка выполнена в виде камеры с входным отвесстием, расположенным тангенциально и выходным отверстием, расположенным в торце камеры, площадь сечения входного отверстия и выходного отверстия соотносится как 2:3. 2. Устройство для гомогенизации жидкостей по п.1, отличающееся тем, что гомогенизирующая головка выполнена с количеством входных и выходных отверстий от 1 до n.