Гомогенизатор-диспергатор

Авторы патента:

Федосейкин Александр Александрович (RU)

Гомогенизатор-диспергатор предназначен для приготовления высоко диспергированных, гомогенизированных, жидких, мало и средне вязких эмульсий и суспензий, многокомпонентных составов из трудно смешиваемых и нерастворимых жидкостей в пищевой, косметической, фармацевтической, химической и других промышленностях. Может применяться для восстановления сухого молока, приготовления кетчупов, соусов, йогуртов, майонезов, сгущенного молока и других, аналогичных по вязкости, продуктов. Техническим результатом заявленной полезной модели является устройство, которое обеспечивает качественное перемешивание и диспергирование рабочей среды при малых габаритах устройства.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что гомогенизатор-диспергатор, состоящий из корпуса, представляющего собой камеру цилиндрической формы, имеющую два патрубка - всасывающий и нагнетательный, причем корпус герметично закреплен к опорному фланцу, а герметичность соединения обеспечена уплотнительной прокладкой по периметру корпуса и торцевым уплотнением в месте входа вала электродвигателя в корпус, в центре корпуса на валу, с помощью штифта закреплено рабочее колесо, диспергатор выполнен в виде замкнутой профилированной кольцевой решетки, отличающийся тем, что на рабочем колесе установлены лопасти, выполненные с возможностью отбрасывания рабочей смеси на периферию камеры в зону диспергатора, где установлены по ходу смеси соответственно: подвижная профилированная решетка, затем стационарная профилированная решетка, причем расстояние между стационарной и вращающейся решетками конструктивно минимизировано до в пределах 1 мм ±0,5 мм.

Гомогенизатор-диспергатор предназначен для приготовления высоко диспергированных, гомогенизированных, жидких, мало и средне вязких эмульсий и суспензий, многокомпонентных составов из трудно смешиваемых и нерастворимых жидкостей в пищевой, косметической, фармацевтической, химической и других промышленностях. Может применяться для восстановления сухого молока, приготовления кетчупов, соусов, йогуртов, майонезов, сгущенного молока и других, аналогичных по вязкости, продуктов.

Известен смеситель-гомогенизатор, содержащий цилиндрический корпус с патрубками входа и выхода рабочей среды и размещенные в корпусе по ходу движения рабочей среды сопловую насадку и смесительную камеру [1].

Недостатком указанного смесителя-гомогенизатора является усложненность технологического оборудования и процесса смешения в целом.

Ближайшим аналогом изобретения является смеситель-гомогенизатор, содержащий цилиндрический корпус с патрубками входа и выхода рабочей среды и размещенные в корпусе по ходу движения рабочей среды насадку с сопловыми каналами и смесительную камеру с диспергатором [2].

Диспергатор в известном смесителе-гомогенизаторе выполнен в виде профилированной пластины и установлен по оси смесительной камеры.

Недостатком указанного технического решения является недостаточно полное смешение рабочей среды из-за низкой степени диспергирования.

Известны гомогенизатор-диспергаторы GYDROMIX [3, 4]. Гомогенизатор позволяет одновременно производить диспергирование, гомогенизирование и перекачивание продукта с повышением давления на выходе. Специальная конструкция гомогенизатора (две рабочие камеры), специальная геометрия корпуса (с отсутствием "мертвых зон") и вращающихся рабочих частей обеспечивает высокую производительность. Содержит защитный кожух. Гомогенизатор обладает высокой производительностью, позволяет получать высокостабильные эмульсии и суспензии/ обеспечивает степень гомогенизации 80%, размер частиц до 2 мкм. Может быть встроен в уже существующие линии.

Известны гомогенизатор-диспергаторы серии YUMIX [5]. Предназначены для многокомпонентного гомогенизирования нерастворимых сред с целью получения эмульсий и суспензий в пищевой, косметической, фармацевтической, химической и других промышленностях, в т.ч. для особо вязких продуктов. Все части гомогенизатора, контактирующие с продуктом, изготовлены из высококачественной пищевой нержавеющей стали AISI 304, AISI 316. Установлено торцевое уплотнение, имеющее увеличенный ресурс и исключающее потери продукта. Возможность исполнения гомогенизатора, с "рубашкой" охлаждения (нагрева). Возможна плавная регулировка степени гомогенизации и производительности. Компактность, возможность вертикального расположения. Более высокая степень защиты от потерь через уплотнения: крышка гомогенизатора отделена от крышки двигателя. Имеет возможность подключения к однофазной или трехфазной сети. Принцип работы. Перекачиваемая гомогенизатором среда подводится к всасывающему патрубку и отводится из напорного патрубка под воздействием подпирающего давления. Крупнозернистые частицы смеси, подлежащие гомогенизации, попадают на крыльчатку агрегата, затем, получив ускорение, попадают на гомогенизирующий узел. В гомогенизирующем узле происходит их раздробление между вращающимся и стационарным калибровочными цилиндрическими ножами ротора и статора. Вращающийся и стационарный калибровочные ножи исполнены в виде колец с отверстиями. Попадающие на гомогенизирующий узел частицы (например, жировые шарики) выдавливаются крыльчаткой под воздействием давления, созданного центробежной силой, и проходят через отверстия. Так как частота вращения крыльчатки и одного из колец 3000 об/мин., происходит постепенное срезание (раздробление) подвижной частью кольцевого ножа (каждым отверстием вращающейся части) жировых шариков по мере их продвижения. Может быть доукомплектован преобразователем частоты вращения, установка которого позволяет добиться увеличения скорости вращения до 10000 об/ мин.

Недостатком прототипов является то, что благодаря широкой сфере их применения они настроены на обработку различных по вязкости смесей. Это обеспечивается использованием в зоне гомогенизирующего узла калибровочными ножами. Однако при узкоспециализированной сфере применения для приготовления высоко диспергированных, гомогенизированных, жидких, мало и средне вязких эмульсий и суспензий, многокомпонентных составов из трудно смешиваемых и нерастворимых жидкостей на выходе не обеспечивается однородность смеси (без комков крупнозернистых частиц). Объясняется это тем, что раздробление происходит однократное - в одном направлении, поскольку поток жидкости однонаправленный (по принципу мясорубки).

Наиболее близким решением является смеситель-гомогенизатор [6], содержащий цилиндрический корпус с патрубками входа и выхода рабочей среды и размещенные в корпусе по ходу движения рабочей среды насадку с сопловыми каналами и смесительную камеру с диспергатором, отличающийся тем, что диспергатор установлен на внутренней боковой поверхности смесительной камеры на расстоянии 10-20 калибров соплового канала от насадки и выполнен в виде замкнутого профилированного кольца, торец которого скошен со стороны насадки.

Данное устройство обеспечивает более качественное перемешивание и диспергирование рабочей среды в целом. Недостатком конструкции такого устройства является слишком большие габариты гомогенизатора по длине, поскольку принцип действия по возврату потока жидкости основан на выбросе струй для которых нужно пространство.

Техническим результатом заявленной полезной модели является устройство, которое обеспечивает качественное перемешивание и диспергирование рабочей среды при малых габаритах устройства.

Полезная модель поясняется чертежом Фиг.1, где 1 - Патрубок нагнетательный, 2 - Хомут, 3 - Патрубок всасывающий, 4 - Корпус, 5 - Опорный фланец, 6 - Болт заземления, 7 - Основание, 8 - Электродвигатель, 9 - Кожух, 10 - Прокладка уплотнительная, 11 -Уплотнение торцевое, 12 - Рабочее колесо, 13 - Штифт, 14 - Решетка стационарная, 15 - Решетка подвижная.

Гомогенизатор (см. Фиг.1) состоит из корпуса 4, рабочего колеса 12, решетки стационарной 14, опорного фланца 5, основания 7, электродвигателя 8, всасывающего патрубка 3, нагнетательного патрубка 1, хомута 2. Корпус представляет собой камеру цилиндрической формы, имеющую два патрубка - всасывающий 3 и нагнетательный 1. Корпус герметично, с помощью стяжного хомута 2, крепится к опорному фланцу 5. Герметичность обеспечивается уплотнительной прокладкой 10 по периметру корпуса и торцевым уплотнением 11 в месте входа вала электродвигателя 8 в корпус 4. Электродвигатель 8 защищен кожухом 9. В центре корпуса на валу, с помощью штифта 13, крепится рабочее колесо 12. Решетка подвижная 15 соединена с лопастями рабочего колеса с помощью сварки.

Принцип работы гомогенизатора на примере растворения порошкообразного вещества в жидкости состоит в следующем. Конгломераты частиц порошка вместе с жидкостью поступают в рабочую камеру гомогенизатора через всасывающий патрубок 3 и за счет вращения лопастей рабочего колеса 12 отбрасываются на периферию камеры, частично проходя через отверстия сначала подвижной 15, а затем стационарной решетки 14. Качественный эффект гомогенизации достигается (в данном примере - однородное распределение частиц порошка в объеме перекачиваемой жидкости) за счет того, что значительное количество (от 70 до 80%) частиц порошка отражается решетками обратно внутрь рабочей камеры и затем вновь отбрасывается лопатками на решетки. Многократная циркуляция среды в зоне лопаток и решетки позволяет более эффективно вести перемешивание и диспергирование рабочей среды. Для эффективного дробления постоянно присутствующих в порошке (и/или образующихся при первичном растворении порошкообразного вещества в жидкости) конгломератов частиц расстояние между стационарной и вращающейся решетками конструктивно минимизировано до 1 мм ±0,5 мм.

Давление на выходе нагнетательного патрубка 1 гомогенизатора достигается за счет центробежной силы, сообщаемой гомогенизированному продукту лопастями рабочего колеса 12, а производительность гомогенизатора зависит от ширины лопастей рабочего колеса.

Малые габариты устройства обеспечены тем, что процесс диспергации и гомогенизации смеси ориентирован на периферию камеры. В результате не требуется изготавливать длинный по габаритам корпус.

Источники информации:

1. Патент RU2091144

2. Патент DE2634496

3. http://agro-mash.boom.ru/gomog_GUDROMIX.htm

4. http://www.npoagregat.ru/equipment/g40.php

5. http://www.npoagregat.ru/equipment/gl0.php

6. Патент RU2314149

1. Гомогенизатор-диспергатор, состоящий из корпуса, представляющего собой камеру цилиндрической формы, имеющую два патрубка - всасывающий и нагнетательный, причем корпус герметично закреплен к опорному фланцу, а герметичность соединения обеспечена уплотнительной прокладкой по периметру корпуса и торцевым уплотнением в месте входа вала электродвигателя в корпус, в центре корпуса на валу с помощью штифта закреплено рабочее колесо, диспергатор выполнен в виде замкнутой профилированной кольцевой решетки, отличающийся тем, что на рабочем колесе установлены лопасти, выполненные с возможностью отбрасывания рабочей смеси на периферию камеры в зону диспергатора, где установлены по ходу смеси соответственно подвижная профилированная решетка, затем стационарная профилированная решетка, причем расстояние между стационарной и вращающейся решетками конструктивно минимизировано до 1 мм ± 0,5 мм.

2. Гомогенизатор-диспергатор по п.1, отличающийся тем, что решетка подвижная соединена с лопастями рабочего колеса с помощью сварки.

3. Гомогенизатор-диспергатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что электродвигатель может быть защищен кожухом.