АППАРАТ ДЛЯ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ СПИРТОСОДЕРЖАЩИХ ЖИДКОСТЕЙ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к устройствам для перемешивания спиртосодержащих жидкостей и может найти применение в ликероводочной, фармацевтической, медицинской, пищевой, химической и других отраслях промышленности.
Известен аппарат для перемешивания спиртосодержащих жидкостей, содержащий емкость с входными и сливным патрубками и с установленной внутри емкости мешалкой пропеллерного типа [Бачурин П.Я., Смирнов В.А. Технология ликеро-водочного производства. - М.: Пищевая промышленность, 1975 - С.84, рис.16].
Данный аппарат не может обеспечить высокую однородность спиртосодержащих жидкостей.
Наиболее близким к заявляемому аппарату является аппарат для циркуляционного перемешивания спиртосодержащих жидкостей, содержащий емкость, первый запорный вентиль, через который вход аппарата подключен к первому входному патрубку емкости, циркуляционный насос, второй запорный вентиль, через который вход циркуляционного насоса подключен к сливному патрубку емкости, третий запорный вентиль, через который выход аппарата подключен к выходу циркуляционного насоса и четвертый запорный вентиль, вход которого подключен к выходу циркуляционного насоса [Приготовление сортировок в потоке: Обзор, информ. - Серия 24. Спирт, и лик.-вод. промышленность., Выпуск 7. - М.: Центр, науч.-исслед. ин-т и тех.-эконом. исслед. пищевой промышленности. - 1984. - С.2.].
Данный аппарат также не может обеспечить высокую однородность спиртосодержащих жидкостей.
В основу полезной модели положена задача создания аппарата для перемешивания спиртосодержащих жидкостей, обеспечивающего их высокую однородность.
Решение поставленной задачи в части, относящейся к первому варианту выполнения устройства, достигается тем, что аппарат для циркуляционного перемешивания спиртосодержащих жидкостей, содержащий емкость, соединенную с рециркуляционным контуром, включающим насос, вход которого через запорный вентиль подключен к выходному патрубку емкости, снабжен струйно-кавитационным гомогенизатором, входящим в состав рециркуляционного контура, при этом патрубок ввода спиртосодержащей жидкости струйно-кавитационного гомогенизатора через запорный вентиль подключен к выходу насоса, а патрубок вывода спиртосодержащей жидкости струйно-кавитационного гомогенизатора подключен к входному патрубку емкости.
Струйно-кавитационный гомогенизатор может быть выполнен в виде цилиндрического корпуса с патрубками ввода и вывода спиртосодержащей жидкости и размещенными в корпусе по ходу движения спиртосодержащей жидкости насадкой с сопловыми каналами и смесительной камерой с диспергатором, установленным на внутренней боковой поверхности смесительной камеры и выполненным в виде замкнутого профилированного кольца, торец которого скошен со стороны насадки.
Диспергатор может быть закреплен на расстоянии 10-20 калибров соплового канала от насадки.
Торец диспергатора может быть скошен по ходу движения спиртосодержащей жидкости.
Торец диспергатора может быть скошен под углом больше 90° относительно направления движения спиртосодержащей жидкости.
Скос торца диспергатора может быть выполнен профильным.
Решение поставленной задачи в части, относящейся ко второму варианту выполнения устройства, достигается тем, что аппарат для
циркуляционного перемешивания спиртосодержащих жидкостей, содержащий емкость, соединенную с рециркуляционным контуром, включающим насос, вход которого через запорный вентиль подключен к выходному патрубку емкости, снабжен второй емкостью и струйно-кавитационным гомогенизатором, входящим в состав рециркуляционного контура, при этом вход насоса через запорные вентили подключен к выходному патрубку каждой из емкостей, выход насоса подключен к патрубку ввода спиртосодержащей жидкости струйно-кавитационного гомогенизатора, а патрубок вывода спиртосодержащей жидкости струйно-кавитационного гомогенизатора через запорные вентили подключен к входному патрубку каждой из емкостей.
Струйно-кавитационный гомогенизатор может быть выполнен в виде цилиндрического корпуса с патрубками ввода и вывода спиртосодержащей жидкости и размещенными в корпусе по ходу движения спиртосодержащей жидкости насадкой с сопловыми каналами и смесительной камерой с диспергатором, установленном на внутренней боковой поверхности смесительной камеры и выполненным в виде замкнутого профилированного кольца, торец которого скошен со стороны насадки.
Диспергатор может быть закреплен на расстоянии 10-20 калибров соплового канала от насадки.
Торец диспергатора может быть скошен по ходу движения спиртосодержащей жидкости.
Торец диспергатора может быть скошен под углом больше 90° относительно направления движения спиртосодержащей жидкости.
Скос торца диспергатора может быть выполнен профильным.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема аппарата для циркуляционного перемешивания спиртосодержащих жидкостей по первому варианту выполнения; на фиг.2 -
аппарат во втором варианте выполнения; на фиг.3 - схема струйно-кавитационного гомогенизатора.
В первом варианте выполнения аппарат для циркуляционного перемешивания спиртосодержащих жидкостей содержит емкость 1, первый запорный вентиль 2, через который в емкость 1 подается подвергаемая перемешиванию спиртосодержащая жидкость, насос 3, вход которого через второй запорный вентиль 4 подключен к выходному патрубку емкости 1, третий запорный вентиль 5, через который осуществляют выход обработанной спиртосодержащей жидкости, подключен к выходу насоса 3, четвертый запорный вентиль 6, вход которого подключен к выходу насоса 3, а также струйно-кавитационный гомогенизатор 7, патрубок ввода 12 которого подключен к выходу четвертого запорного вентиля 6, а патрубок вывода - к второму входному патрубку емкости 1.
Во втором варианте выполнения аппарат для циркуляционного перемешивания спиртосодержащей жидкости содержит первую емкость 1, первый запорный вентиль 2, через который в емкость 1 подается подвергаемая перемешиванию спиртосодержащая жидкость, насос 3, вход которого через второй запорный вентиль 4 подключен к выходному патрубку емкости 1, третий запорный вентиль 5, через который осуществляют выход обработанной спиртосодержащей жидкости, четвертый запорный вентиль 6, через который вход насоса 3 подключен к выходному патрубку второй емкости 8, струйно-кавитационный гомогенизатор 7, патрубок ввода 12 которого подключен к выходу насоса 3, выходной патрубок второй емкости 8 подключен также к входу третьего запорного вентиля 5, пятый 9 и шестой 10 запорные вентили, через которые выход струйно-кавитационного гомогенизатора 7 подключен к второму входному патрубку первой емкости 1 и к входному патрубку второй емкости 8 соответственно.
Струйно-кавитационный гомогенизатор выполнен в виде цилиндрического корпуса 11 с патрубком ввода 12 и конфузорным патрубком вывода 13 спиртосодержащей жидкости и размещенными в
корпусе 11 по ходу движения спиртосодержащей жидкости насадкой 14 с сопловыми каналами 15 и смесительной камерой 16 с диспергатором, установленном на внутренней боковой поверхности смесительной камеры 16 и выполненным в виде замкнутого профилированного кольца 17, торец 18 которого скошен со стороны насадки 14. Корпус 11 снабжен конфузором 19 и горловиной 20.
Диспергатор 17 закреплен на расстоянии 10-20 калибров соплового канала 15 от насадки 14, а торец 18 диспергатора 17 скошен по ходу движения спиртосодержащей жидкости. При этом торец 18 диспергатора 17 скошен под углом больше 90° относительно направления движения спиртосодержащей жидкости, а скос торца 18 диспергатора 17 выполнен профильным.
Аппарат для циркуляционного перемешивания спиртосодержащих жидкостей в первом варианте выполнения работает следующим образом.
В начальный момент времени все запорные вентили 2, 4, 5, 6 закрыты, насос 3 выключен, а емкость 1 пуста.
Открывают первый вентиль 1 и через него подают в емкость 1 спиртосодержащую жидкость, подлежащую перемешиванию. После заполнения спиртосодержащей жидкостью емкости 1 запорный вентиль 2 закрывают.
Открывают второй и четвертый вентили 4 и 6 и включают насос 3. В результате этого через рециркуляционный контур, образованный последовательно соединенными вторым вентилем 4, насосом 3, четвертым вентилем 6 и струйно-кавитационным гомогенизатором 7, спиртосодержащая жидкость через выходной патрубок емкости 1 забирается из ее нижней части и подается в ее верхнюю часть, подвергаясь при этом гомогенизации в струйно-кавитационном режиме в струйно-кавитационном гомогенизаторе 7.
Высокая однородность спиртосодержащей жидкости обеспечивается за счет ее многократной обработки в режиме струйно-кавитационной
гомогенизации в струйно-кавитационном гомогенизаторе 7, который работает следующим образом.
Спиртосодержащая жидкость, подлежащая гомогенизации в струйно-кавитационном режиме, подается на патрубок ввода 12 и проходит насадку 14, где распределяется сопловыми каналами 15 на автономные струи. В струйном режиме Спиртосодержащая жидкость поступает в смесительную камеру 16 и подается на диспергатор 17. Место расположение диспергатора 17 выбирается с одной стороны из условия сохранения струйного режима течения спиртосодержащей жидкости на всем протяжении вплоть до контакта с диспергатором 17 и одновременно к моменту контакта с диспергатором 17 струи должны находиться в начальной стадии распада из-за наличия в них волновых возмущений. Опыт эксплуатации струйно-кавитационного гомогенизатора 7 выявил оптимальное расстояние размещения диспергатора 17 от насадки 14 в пределах 10-20 калибров соплового канала 15. Скошенный торец 18 диспергатора 17 изменяет направление течения периферийных струй спиртосодержащей жидкости и обеспечивает их внедрение в центральную область потока. В результате, взаимодействие между собой струй с различным углом течения и различной осевой составляющей скорости приводит к скольжению струй между собой, что инициирует отрыв пограничных структур в струях, их перемешивание и диспергирование спиртосодержащей жидкости в целом. В каждом конкретном случае, в зависимости от исходных данных и состава спиртосодержащей жидкости, выбирается свой угол скоса торца 18, который может быть скошен как по ходу, так и под углом больше 90° относительно направления движения спиртосодержащей жидкости и может быть спрофилирован с требуемой ориентацией среза скоса.
После диспергатора 17 образуется двухфазная смесь, состоящая из глубоко гомогенизированной по конденсированной компоненте спиртосодержащей жидкости и насыщенного пара. Образованная смесь проходит систему конфузор 19, горловина 20, диффузорный патрубок вывода
13 и при этом паро-капельный поток инвертируется в жидкостно-пузырьковый поток с высокой концентрацией паровых пузырьков. Конденсация паровых пузырьков в конце горловины 20 и далее в диффузорном патрубке вывода 13 сопровождается в фазе схлопывания пузырьков интенсивным кавитационным воздействием на окружающую спиртосодержащую жидкость. Возникающее при этом интенсивное воздействие акустического давления (порядка 3000 атм.) и температуры (порядка 800°К) включает тонкие механизмы преобразования структуры и гомогенизации на молекулярном уровне.
Таким образом, осуществление процесса гомогенизации в струйно-кавитационном режиме позволяет обеспечить высокую степень однородности спиртосодержащей жидкости.
После достижения требуемой степени однородности спиртосодержащей жидкости в емкости 1 закрывают четвертый вентиль 6, открывают третий вентиль 5 и осуществляют слив перемешанной спиртосодержащей жидкости требуемой однородности из емкости 1 по технологическому назначению.
Аппарат для циркуляционного перемешивания спиртосодержащих жидкостей во втором варианте выполнения работает следующим образом.
В начальный момент времени все запорные вентили 2, 4, 5, 6, 9 и 10 закрыты, насос 3 выключен, а первая 1 и вторая 2 емкости пусты.
Открывают первый вентиль 1 и через него подают в первую емкость 1 спиртосодержащую жидкость, подлежащую перемешиванию. После заполнения спиртосодержащей жидкости первой емкости 1 запорный вентиль 2 закрывают.
Открывают второй и шестой вентили 4 и 10 и включают насос 3. В результате этого через первую часть рециркуляционного контура, образованную последовательно соединенными вторым вентилем 4, насосом 3, струйно-кавитационным гомогенизатором 7 и шестым вентилем 10 спиртосодержащая жидкость через выходной патрубок емкости 1 забирается
из ее нижней части и подается через входной патрубок второй емкости 8 ее в верхнюю часть, подвергаясь при этом гомогенизации в струйно-кавитационном режиме в струйно-кавитационном гомогенизаторе 7.
После опорожнения первой емкости 1 и, соответственно, заполнения второй емкости 8 выключают насос 3 и закрывают второй 4 и шестой 10 вентили.
Далее открывают четвертый 6 и пятый 9 вентили и снова включают насос 3. В результате этого через вторую часть рециркуляционного контура, образованную последовательно соединенными второй емкостью 8, четвертым вентилем 6, насосом 3, струйно-кавитационным гомогенизатором 7 и пятым вентилем 9, спиртосодержащая жидкость через выходной патрубок второй емкости 8 забирается из ее нижней части и подается через второй входной патрубок первой емкости 1 в ее верхнюю часть, снова подвергаясь при этом гомогенизации в струйно-кавитационном режиме в струйно-кавитационном гомогенизаторе 7.
После опорожнения второй емкости 8 и, соответственно, нового заполнения первой емкости 1 выключают насос 3 и закрывают четвертый 6 и пятый 9 вентили.
Далее цикл работы устройства повторяется.
После достижения требуемой степени однородности спиртосо держащей жидкости в емкости 1 выключают насос 3, закрывают вентили 9 и 10 и при открытых вентилях 4, 5 и 6 осуществляют слив глубоко гомогенизированной спиртосодержащей жидкости по технологическому назначению.
Таким образом, во втором варианте выполнения устройства, спиртосодержащая жидкость при ее перемещении по рециркуляционному контуру от выходного патрубка первой емкости 1 до ее второго входного патрубка, дважды подвергается гомогенизации в струйно-кавитационном режиме.
При этом струйно-кавитационный гомогенизатор 7 работает в режиме полностью идентичном режиму, описанному выше для устройства по первому варианту.
Таким образом, предлагаемые варианты аппарата для циркуляционного перемешивания спиртосодержащих жидкостей позволяют получать спиртосодержащие жидкости повышенной однородности.
Как показали проведенные исследования, указанный технический результат достигается только при взаимосвязанном использовании всей совокупности существенных признаков заявляемого объекта.