Устройство для ультразвуковой обработки жидкостей и/или суспензий
DEVICE FOR ULTRASONIC TREATMENT OF LIQUIDS AND / OR SUSPENSIONS

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к устройствам для ультразвуковой обработки жидкостей и/или суспензий с целью их эмульгирования и/или диспергирования.
Известен универсальный гидродинамический гомогенизирующий диспергатор, содержащий цилиндрический корпус с рабочей камерой и по крайней мере два средства обеспечения ультразвуковой обработки, установленные последовательно друг за другом соответственно в зоне подвода и в зоне отвода обрабатываемого потока, каждое из которых выполнено в виде цилиндрического распределителя с установленным внутри него рассекателем и излучателя с серповидными лопатками, имеющими форму части Архимедовой спирали и образующими спиралевидные каналы, при этом серповидные лопатки выполнены полыми из гранул с открытой пористостью (RU 2248252 С1, 20.03.2005).
Известно ультразвуковое устройство для получения суспензий и эмульсий, содержащее корпус, патрубок подачи перегретого пара и соосно размещенные в корпусе сопло, вкладыш с винтовой нарезкой и осевым отверстием и вихревую камеру, при этом, с целью повышения надежности в работе и интенсификации процесса диспергирования, сопло закреплено в осевом отверстии вкладыша, а патрубок подачи перегретого пара установлен коаксиально внутри сопла (SU 827139 А1, 07.05.1981).
Известно ультразвуковое устройство для обработки жидкости, содержащее цилиндрический корпус и ряд последовательно установленных струйных ультразвуковых излучателей с входными соплами, ограниченными лопатками, выполненными по форме спирали Архимеда, при этом каждый струйный ультразвуковой излучатель состыкован с кавитатором в виде диффузора с кольцевым завихрителем, снабженным тангенциальными окнами, которые сообщены с входными соплами упомянутых ультразвуковых излучателей, причем во внутренней полости кавитатора смонтирован рассеиватель потока жидкости, а рассеиватель потока выполнен в виде конуса, вершина которого направлена навстречу движущемуся потоку жидкости (RU 32005 U1, 10.09.2003).
Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является гидроциклон-диспергатор, состоящий из цилиндрического корпуса с тангенциальным вводом компонентов, переходящего в нижней части в конус, с целью совмещения непрерывных процессов разделения и диспергирования наружная цилиндрическая поверхность корпуса снабжена кольцевым магнитострикционным излучателем (SU 182112 А1, 25.05.1966).
Недостатками указанных устройств являются невозможность регулирования частоты излучения ультразвука, а следовательно, невозможность подбора наиболее эффективного энергетического уровня процессов эмульгирования и/или диспергирования и физико-механических преобразований.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности процесса эмульгирования и/или диспергирования.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в разработке устройства, позволяющего воздействовать на жидкость и/или суспензии для интенсификации физико-химических преобразований и повышения эффективности технологических процессов, таких как эмульгирование и/или диспергирование жировых или твердых частиц.
Для достижения указанного технического результата предложено устройство для ультразвуковой обработки жидкостей и/или суспензий, состоящее из корпуса, выполненного в виде конусной воронки с гладкими стенками, в верхней части которого тангенциально по касательной к окружности верхнего сечения встроен входной патрубок, в нижней части корпус переходит в цилиндр, на поверхности которого расположены отверстия, торец цилиндра снабжен выступом с резьбой, на который наворачивается цилиндрическая головка, выполненная в виде колпачка, при этом юбка колпачка выполнена таким образом, что при наворачивании колпачка на резьбовой выступ цилиндра происходит регулировка величины закрывания и/или открывания отверстий на цилиндрической части конуса.
На фиг. 1 представлена схема устройства.
Устройство для ультразвуковой обработки жидкостей и суспензий состоит из:
1 - патрубок для подачи жидкости в конусную воронку;
2 - резьбовое соединение колпачка с цилиндрической оконечностью конуса;
3 - отверстия на цилиндрической поверхности;
4 - торец цилиндра, снабженный выступом с резьбой;
5 - цилиндрическая головка, выполненная в виде колпачка;
6 - корпус.
Устройство для ультразвуковой обработки жидкостей и/или суспензий работает следующим образом.
В корпус (6), выполненный в виде конусной воронки с углом наклона наружных стенок 12-15°С относительно вертикальной оси, через входной патрубок (1), расположенный тангенциально по касательной к окружности верхнего сечения, под давлением 10-30 кПа и со скоростью 5-7 м/с, образуя в воронке вихревое движение с ускорением к сужающейся части конуса, вводят обрабатываемую жидкость, например молоко. При этом предварительно при помощи цилиндрической головки (5), выполненной в виде колпачка, регулируют величину щелевидных отверстий (3), расположенных на цилиндрической поверхности конуса, частично открывая и/или закрывая отверстия так, чтобы размер отверстий (d=2-5 мм) обеспечивал наибольший эффект при обработке жидкости. После прохождения сужающейся части конуса обрабатываемая жидкость поступает в цилиндрическую часть корпуса (2) и истекает через образованные отверстия (3). В процессе прохождения жидкости через зону истечения из щелевидных отверстий в ней генерируются колебания давления с частотой, соответствующей ультразвуковым колебаниям 20- 3 тыс. Гц, тем самым осуществляя обработку жидкости за счет использования энергии акустического резонансного возбуждения потока жидкости, возникающей за счет генерации управляемого кавитационного процесса, усиливаемого высокими скоростями и резкими перепадами в отверстиях.
Предложенное устройство обеспечивает высокоэффективную обработку жидкостей и/или суспензий, ультразвуковым воздействием, осуществляя тем самым процесс эмульгирования и/или диспергирования жировых или твердых частиц.