ДОЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ СМЕШИВАНИЯ НЕПРЕРЫВНО ТЕКУЩЕЙ ОСНОВНОЙ ЖИДКОСТИ С ОДНОЙ ИЛИ БОЛЕЕ ДОЗИРОВАННО ДОБАВЛЯЕМЫМИ ВТОРОСТЕПЕННЫМИ ЖИДКОСТЯМИ Российский патент 2002 года по МПК B01F5/04 B01F15/04 A61M5/168 

Изобретение относится к дозирующему устройству или смешивающему устройству для смешивания при непрерывном процессе текущей основной жидкости с одной или более добавляемыми второстепенными жидкостями для получения текущей жидкой смеси при постоянном однородном отношении смешения смешиваемых жидкостей. Такое устройство для смешивания известно из публикации WO 91/16138. Перерабатывающая промышленность и медицинская технология особенно нуждаются в дозирующих устройствах, посредством которых два или более компонентов в жидком состоянии непрерывно смешиваются друг с другом в условиях, которые дают постоянное отношение смешения, т.е. включаются одинаковые количества компонентов в процессе непрерывного смешивания. Устройство и способ по этому изобретению особенно применимы в случаях, когда один или несколько компонентов, так называемых второстепенных компонентов, должны примешиваться к текущему основному компоненту, и где количество вторичных компонентов в отношении объема мало по сравнению с количеством основного компонента в окончательной смеси. В некоторых случаях желательно добавлять таким образом ферменты, подкрашивающие вещества, витамины и т.п. В количестве текущей жидкости содержание добавляемых веществ, так называемых второстепенных компонентов, может быть настолько низким, как 0,05-1% текущего основного компонента. Путем использования изобретенного способа возможно получить при одинаковом и постоянном отношении смешения поток жидкости, которая может далее упаковываться при одинаковом содержании добавок во всех упаковках. Примером такого процесса, является, например, получение безлактозного стерильного молока, когда необработанное стерилизованное и содержащее лактозу молоко непрерывно смешивается с некоторым количеством простерилизованной фильтрованием лактазы перед упаковкой, причем соотношение содержащего лактозу молока/лактазы находится в интервале 5-10000, и необходимо одинаковое отношение смешивания во всех упаковках, которые изготавливаются непрерывно. В некоторых других случаях в качестве добавки необходимы более высокие количества второстепенной жидкости, например, при подкрашивании и улучшении вкуса и запаха пищевых продуктов.

Дозирующее оборудование для смешиваемых потоков жидкостей с разным отношением потоков известно, но такое оборудование по существу предназначено для получения постоянного отношения смешивания путем того, что объединенным потокам дают объединиться и проводят в петлю, т.е. некоторая часть потока отводится из основного трубопровода и возвращается в точку потока в трубопроводе, которая находится далее по ходу потока. Смешанная жидкость или ее части будут таким образом циркулировать несколько раз через петлю для получения хорошего смешивания, когда петля окончательно пройдена. Данное изобретение, которое действует без смешивающей петли, значительно проще по его технической конструкции и дает возможность большего приспособления в отношении количества и типа добавок, и, кроме всего прочего, его более легко адаптировать к использованию разных смешиваемых компонентов. Дозирующее устройство по этому изобретению, предпочтительно, адаптируется для использования в пищевой промышленности, но может также использоваться в медицинской промышленности для непрерывного смешивания компонентов в жидком состоянии.

Воплощение этого изобретения будет описано ниже со ссылками на сопровождающее схематическое изображение, на котором фиг. 1 иллюстрирует дозирующее устройство, фиг. 2 иллюстрирует специальное устройство с множеством иглоподобных сопл для подачи второстепенной жидкости, и на фиг. 3 показан гибкий пластиковый сосуд (мешок) для хранения простерилизованной второстепенной жидкости. Как упомянуто выше, описываемое устройство включает средства для смешивания с большой точностью в отношении объема первой жидкости, здесь называемой основной жидкостью, со второй жидкостью, здесь называемой второстепенной жидкостью, причем отношение смешения таково, что существует очень большое различие между конкретными объемами смешиваемых жидкостей. Как указано выше, при многих процессах в медицинской промышленности, но также в связи с другими процессами, например подкрашивания жидкости, или добавления, например, ферментов или улучшающих вкус и запах веществ к жидкости, существует необходимость добавления небольшого количества второстепенной жидкости к существенно большему количеству основной жидкости. При непрерывном процессе смешивания наиболее важно, чтобы отношение смешивания, несмотря на различия в объеме между смешиваемыми жидкостями, являлось постоянным и контролируемым все время в течение процесса так, что, например, содержание улучшающего вкус и запах вещества или фермента в получаемой смешанной жидкости не будет меняться.

Аппарат, показанный на фиг. 1, состоит из трубопровода 26 для основной жидкости, причем количество проходящей основной жидкости контролируется с помощью измерителя потока 22, который регистрирует количество проходящей основной жидкости и который с помощью регулятора 20 регулирует скорость перистальтического насоса 21. В показанном случае второстепенная жидкость забирается из пластикового мешка 19, содержащего, в этом случае, простерилизованную второстепенную жидкость 28. Второстепенная жидкость 28 проходит через трубопровод 27 в перистальтический насос 21, управляемый регулятором 20, который представлен известным типом, состоящим из вращаемого цилиндрического корпуса 29, который по периферической окружности несет вращающиеся цилиндры 30, которые, как показано в этом случае, расположены диаметрально противоположно друг другу в цилиндрическом корпусе 29, и эти вращающиеся цилиндры выступают наружу от периферии вращаемого корпуса 29. По меньшей мере часть 27' трубопровода 27 сделана из эластичного материала, например резины или пластика, и эта часть 27' трубопровода 27 вмонтирована в трубочку 31 насоса 21.

Во время вращения цилиндрического тела 29 эластичный трубопровод 27' сжимается вращающимися цилиндрами 30, причем жидкость, содержащаяся в трубопроводе 27' между вращающимися цилиндрами 30, продавливается вперед вращающимися цилиндрами 30 в направлении вращения цилиндрического корпуса 29 и таким образом прокачивается дальше. Так как размеры трубки 27' известны и скорость вращения цилиндрического корпуса 29 регулируется, количество прокачиваемой жидкости в трубопроводе 27 может очень точно регулироваться и может поддерживаться весьма постоянный поток. Чтобы было возможно остановить насос 21 и процесс смешивания, если поток в трубопроводе 27 прерывается, вблизи конечной точки трубопровода 27 вмонтировано устройство контроля потока 23. Второстепенная жидкость 28, подаваемая как описано выше, добавляется в основную жидкость с помощью специально установленной впускной камеры 25, которая показана в деталях на фиг. 2. Впускная камера 25, которая соединена с трубопроводом 26 для основной жидкости, снабжена соединяющим фланцем 32, который находится в положении, где трубопровод 26 в показанном случае делает поворот, и в изгибе трубопровода имеет проводящий поток жидкости лабиринт 31 для направления потока основной жидкости во впускную камеру 25. Впускная камера 25 снабжена соединяющим фланцем 33, который подогнан к фланцу трубопровода 32, и который снабжен уплотнителями 34, тесно соединенными друг с другом. Впускная камера 25 имеет также полости 35, которые могут поддерживаться стерильными с помощью стерилизующего средства, например пара или стерилизующей жидкости, подаваемых через трубопровод 10. Проходящий пар или жидкость стерилизует полости 35 и все объекты, которые присутствуют или могут присутствовать в полостях 35. Кроме того, впускная камера 25 имеет одну или более полостей 14, которые приспособлены для приема (помещения) инъекционных игл или шприцеподобных канюль, имеющих подкожные иглы 12, и соедины с трубопроводом 27.

Как показано на фиг. 2, впускная камера 25 может быть снабжена несколькими полостями 14 для установки подкожных игл, которые примыкая к указанному соединению 36, прикрепляются к впускной камере 25 с помощью прикрепляющего кольца 37, кольца О типа.

Иглоподобное сопло 12 таким образом может смещаться (заменяться) и двигаться в камере 14 путем смещения соединения 36 с помощью соединяющего кольца 37. Эта часть впускной камеры 25, которая соединяет трубопровод для основной жидкости 26, имеет герметизирующую стенку 38, сделанную из резины (каучука) или резиноподобного материала, который может легко протыкаться соплом 12 и который после извлечения сопла 12 в полость 14 путем самозатягивания сцепляется вокруг отверстия, проделанного канюлей 14 в герметизирующей стенке 38. Таким образом, сопло 12, когда оно помещено в полость 14, может быть простерилизовано, и может быть сделано так, что оно сохранит свою стерильность, проходя через герметизирующую стенку 38 в трубопровод 26 для подачи в точно предопределенной дозе второстепенной жидкости 28 в текущую основную жидкость. Сопло 12 может также втягиваться обратно в полость 14 без нарушения стерильности. Как показано, соединение 36 с соплом 12, 13 обеспечивается с помощью фланца 39. После введения сопла 12, 13 в трубопровод 26 сопло 12, 13 может быть закреплено в положении введения удерживающим фланцем 40, который вталкивается над фланцем 39, причем положение сопла 12 и соединенной детали 36 фиксируется. Чтобы достичь хорошего смешивания основной жидкости и второстепенной жидкости или второстепенных жидкостей, трубопровод 26' для смешиваемых жидкостей снабжен камерой для смешивания 24, имеющей поверхности, отклоняющие поток жидкости, для достижения в турбулентном потоке гомогенного смешения соединяемых жидкостей. На фиг. 3 показан пример вышеописанного мешка 19 для второстепенной жидкости, и как видно, мешок снабжен двумя трубопроводами 27, 3, причем трубопровод 3 образует подающий трубопровод, а трубопровод 27, как описано выше, образует отводящий трубопровод для второстепенной жидкости. Конечно емкость для второстепенной жидкости 19 не обязательно является пластиковым мешком, но может быть более трехмерно устойчивым сосудом, изготовленным из пластика или металла, и для этого изобретения нет необходимости в том, чтобы подаваемая второстепенная жидкость или, для этого случая, основная жидкость были стерильными жидкостями.

Нужно добавить, что в случаях, когда нужно добавить несколько второстепенных жидкостей, не только впускная камера должна быть снабжена несколькими камерами и соплами для второстепенных жидкостей 28, но также для каждой второстепенной жидкости 28 требуется своя собственная емкость для хранения 19, свой собственный насос 21 и свой собственный регулятор 20, если только второстепенные жидкости по своей природе не являются такими, что даже в емкости для хранения могут смешиваться в общую "смесь второстепенных жидкостей".

Каждая емкость 19 снабжена падающим трубопроводом 3 и отводящим трубопроводом 27, приспособленными для отдельного открытия и закрытия. Дозирующее устройство может быть снабжено одним или более стерильными фильтрами 41, установленными в трубопроводе или трубопроводах 27 между емкостью для второстепенной жидкости 19 и соплом 12 для подачи второстепенной жидкости в основную жидкость. Впускная камера с рядом положений для сопел может быть практична для использования ввиду того, что она делает возможным останавливать процесс без замены емкости с второстепенной жидкостью 19 на другую, когда первая емкость опустошается. Такую "быструю замену" емкости с второстепенной жидкостью 19 возможно выполнить, если впускная камера 25 снабжена несколькими полостями таким образом, который описан выше.

Было обнаружено, что устройство по данному изобретению дает в результате постоянное, очень точное соотношение смешения также и во время длительной непрерывной операции, даже если объемное отношение при смешивании жидкостей является чрезвычайно неравным.

Как упоминалось, возможно смешивать в непрерывно асептических условиях стерильные жидкости, и также легко во время операции смешивания, если желательно, регулировать соотношение смешивания с очень большой точностью.

Группа изобретений предназначена для смешивания непрерывно текущей основной жидкости с одной или более добавляемыми дозированно в малом количестве второстепенными жидкостями. Второстепенные жидкости накачивают из емкости для хранения с помощью циркуляционного насоса и подают в основную жидкость с помощью иглоподобного сопла или сопел, которые вводят через резиноподобную перегородку, установленную в напорном трубопроводе, по которому проходит основная жидкость. Достигается получение текущей жидкой смеси при постоянном одинаковом отношении смешения жидкостей. 2 с. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Дозирующее устройство для смешивания в непрерывном процессе текущей основной жидкости с одной или более добавляемых второстепенных жидкостей (28) в существенно меньшем количестве, 0,05-1% от текущей основной жидкости для получения текущей жидкой смеси при постоянном одинаковом отношении смешения смешиваемых жидкостей, отличающееся тем, что имеет напорный трубопровод (26), по которому протекает основная жидкость, камеру для смешивания (24), вмонтированную в напорный трубопровод или соединенную с ним последовательно, один или более насосов (21) для непрерывной подачи второстепенной жидкости (28) из емкости для хранения (19) второстепенной жидкости в одно или более узких сопел (12), выполненных с возможностью введения в напорный трубопровод, причем сопла (12) выполнены в виде одной или более иглоподобных трубочек, выполненных с возможностью введения в напорный трубопровод (26) через проникаемую эластичную часть стенки, которая герметично установлена в перфорированную часть стенки, выполненную в напорном трубопроводе. 2. Дозирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что сопла (12) для подачи второстепенной жидкости (28) установлены с возможностью введения в поток основной жидкости параллельно его направлению. 3. Дозирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что сопла (12) для подачи второстепенной жидкости (28) выполнены подобными инъекционным иглам, имеющим предпочтительно косо срезанную заостренную выходную часть и входные отверстия, к кромкам которых прикреплены соединяющие средства для сообщения сопел (12) с трубками или трубопроводами (27) для подачи второстепенной жидкости (28). 4. Дозирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что емкость для хранения или емкости для хранения (19), содержащие второстепенную жидкость (28), выполнены предпочтительно в виде простерилизованных мешков или непластичных контейнеров, изготовленных из упругой пластмассы или металла, и содержимое этих емкостей (19) предпочтительно состоит из стерильной жидкости. 5. Дозирующее устройство по п. 4, отличающееся тем, что каждая емкость (19) снабжена подающим трубопроводом (3) и отводящим трубопроводом (27), приспособленными для отдельного закрытия и открытия. 6. Дозирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что насос или насосы (21) для подачи второстепенной жидкости (28) предпочтительно выполнены в виде перистальтических насосов с бесконечно изменяемой регулировкой производительности насоса. 7. Дозирующее устройство по п. 1 или 6, отличающееся тем, что имеет расходомер (22) для измерения потока текущей основной жидкости в напорном трубопроводе (26) и регулятор (20), управляемый расходомером (22), для регулирования скорости вращения цилиндров (30) и цилиндрического корпуса (29) и продавливания потока жидкости из перистальтического насоса или насосов (21) так, что одна или более из указанных второстепенных жидкостей (28) смешиваются с текущей основной жидкостью регулируемым образом и в контролируемом количестве. 8. Дозирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено одним или более стерильными фильтрами (41), установленными в трубопроводе или трубопроводах (27) между емкостью для второстепенной жидкости (19) и соплом (12) для подачи второстепенной жидкости в основную жидкость. 9. Дозирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что камера для смешивания (24) имеет множество отклоняющих частей, расположенных в напорном трубопроводе (26) и приспособленных для изменения направления потока для частичных количеств основной жидкости и подаваемых второстепенных жидкостей в целях создания турбулентного потока и получения гомогенного смешения подаваемых жидкостей. 10. Дозирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что эластичная и проникаемая часть стенки в напорном трубопроводе имеет полость, через которую может протекать стерилизующая жидкость, причем она выполнена так, что стерилизующая жидкость, по меньшей мере, во время введения иглоподобных сопел окружает или обтекает части иглоподобных сопел, которые установлены с возможностью введения через указанную часть стенки. 11. Дозирующее устройство по п. 3 или 10, отличающееся тем, что впускная камера (25) иглоподобного сопла или сопел (12, 13) содержит фланей (33), имеющий полость или полости (14) для заполнения или протекания стерилизующей жидкости, полость или полости имеют перегородку (38), выполненную из проникаемого материала, предпочтительно, резины, каучука или резиноподобного материала, причем иглоподобное сопло или сопла (12, 13) перед протыканием перегородки (38) установлены с возможностью окружения или обмывания стерильной жидкостью для стерилизации игольной части, вводимой в напорный трубопровод (26). 12. Дозирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что средства соединения (25) для подачи второстепенной жидкости (28) содержит фланей (33), который связан с напорным трубопроводом (26) и приспособлен для иглоподобных сопел (12, 13), причем фланец имеет, по меньшей мере, две полости (14), приспособленных для поддержки и придания продольного направления положению сопел (12, 13), и каждое иглоподобное сопло (12, 13) скользяще укреплено в полостях (14), которые герметично прикреплены к полости (35), так что внутренняя часть полостей (14) в их продольном выступе, каждая, открыта у эластичной и проникаемой перегородки (38), предпочтительно сделанной из резиноподобного материала, при этом перегородка (38) отделяет полости (35) от внутренней части напорного трубопровода (26), а иглоподобные сопла (12, 13) выполнены с возможностью отдельной работы в их полостях (14) таким образом, что независимо друг от друга они могут двигаться в продольном направлении сопел (12, 13) и проникать сквозь эластичную перегородку (38) с целью помещения острого конца иглоподобного сопла в напорный трубопровод (26) в целях подачи второстепенной жидкости или жидкостей (28) в основную жидкость. 13. Способ смешивания непрерывно текущей основной жидкости с одной или более дозированно добавленными второстепенными жидкостями (28) из емкости для хранения (19), которые подают насосом в текущую основную жидкость и смешивают с ней с получением гомогенной жидкой смеси, отличающийся тем, что второстепенная жидкость или второстепенные жидкости (28) накачивают из емкости для хранения (19) с помощью циркуляционного насоса (21), и второстепенные жидкости (28) подают в основную жидкость с помощью иглоподобного сопла (12, 13), которое вводят через эластичную резиноподобную перегородку (38) напорного трубопровода (26), по которому проходит основная жидкость. 14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что основная жидкость проходит, предпочтительно, при постоянной скорости потока. 15. Способ по п. 13, отличается тем, что основной жидкостью является пищевой или медицинский продукт, а второстепенной или второстепенными жидкостями (28), например, - фермент, улучшающий вкус и запах веществ, подкрашивающие вещества, витамины, бактериальные или медицинские продукты. 16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что основная жидкость является пастеризованной или стерилизованной.