Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для обработки пищевых жидких сред

Изобретение относится к устройствам, интенсифицирующим физико-химические процессы, протекающие в жидкой среде, а именно ускорение химических реакций, процессов экстракции, эмульгирования и диспергирования, и может быть использовано в химической, нефтяной, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен гидродинамический пластинчатый излучатель, содержащий конус, сопло и вибрирующий элемент, при этом с целью повышения интенсивности излучения, сопло выполнено в виде мембраны с прямоугольной щелью в центре, укрепленной на торце корпуса и снабженной устройством для изменения собственной резонансной частоты, а вибрирующий элемент заключен в резонансную камеру (SU 21 1903 А1, 19.11.1968).

Известен диспергатор, содержащий сопло, соединительную трубу, стакан с размещенным в нем пластинчатым вибратором, при этом с целью повышения производительности и эффективности, вибратор выполнен в виде, по крайней мере, двух упругих пластин, установленных параллельно друг другу, причем торцевая часть пластин, обращенная к соплу, выполнена с односторонними скосами по толщине и по ширине (SU 797751 А1, 23.01.1981).

Известен гидродинамический преобразователь, содержащий корпус с соплом, патрубок подачи рабочей жидкости, установленную на корпусе стойку и закрепленную на ней резонансную пластину, при этом с целью повышения давления рабочей жидкости за счет гидравлического удара, он снабжен затвором, имеющим привод, устанавливаемый в корпусе перпендикулярно потоку рабочей жидкости, и образующим с корпусом запорную камеру, распределительной камерой, установленной на корпусе и соединяющей патрубок с запорной камерой (SU 1131553 А, 30.12.1984).

Известен гидродинамический диспергатор, содержащий два плоских подводящих сопла, две резонансные пластины и отводящий патрубок, причем каждая резонансная пластина верхним концом жестко консольно закреплена над каждым соплом, а нижний, свободный, ее конец выполнен заостренным, при этом пластины закреплены параллельно друг другу на расстоянии, равном трехкратной ширине пластины (RU 163806 U1, 10.08.2016).

Известен гидродинамический генератор акустических колебаний ультразвукового диапазона, включающий полый корпус с входным и выходным отверстиями и размещенное внутри него препятствие для потока жидкости, при этом корпус выполнен в виде конусно-цилиндрической трубы, препятствие представляет собой систему, состоящую из последовательно соединенных плохо обтекаемого тела, стержня и диска, установленных соосно с трубой, при этом центральный цилиндрический участок трубы имеет величину диаметра поперечного сечения больше, чем величина диаметра периферийных цилиндрических участков, а центральный и периферийные участки соединены между собой коническими участками трубы, кроме того, расстояние от диска до выходного отверстия для выпуска жидкости из трубы выбрано из диапазона L=1,2-2,0 Д₁, где Д₁ - диаметр диска, соотношение диаметров диска Д₁ и центральной цилиндрической части трубы Д₂ выбирают из диапазона 0,6-0,95, соответственно (RU 2325959 С2, 10.06.2008).

Основным недостатком известных устройств являются относительно небольшая пропускная способность обрабатываемой воды до 10 м³/час.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание высокоэффективного устройства для обработки пищевых жидких средств.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в увеличение производительности устройства и повышения качества обработки пищевых жидких сред.

Для достижения указанного технического результата предложено устройство для обработки пищевых жидких сред, содержащее корпус с патрубком подачи пищевой жидкой среды и патрубком отвода пищевой жидкой среды, внутри которого расположена реакционная камера, объем которой с двух сторон ограничен боковыми стенками корпуса, а с двух других сторон плоскими поверхностями, находящимися в контакте с магнитострикционными и/или пьезомагнитными излучателями ультразвуковых колебаний, расположенные друг против друга и соединенные с генератором ультразвука, при этом патрубок подачи пищевой жидкой среды, разделен, по меньшей мере, на две части, в каждой из которых размещен пластинчатый гидродинамический излучатель.

На фиг. 1 представлена схема устройства.

Устройство для обработки пищевых жидких сред содержит:

1 - корпус;

2 - патрубок подачи обрабатываемой жидкой среды;

3 - пластинчатый гидродинамический излучатель;

4 - точки крепления (узлы колебаний) гидродинамического излучателя;

5 - магнитострикционный или пьезомагнитный излучатель ультразвуковых колебаний;

6, 9 - боковые стенки корпуса;

7 - патрубок отвода обрабатываемой жидкой среды;

8 - реакционная камера.

Устройство для обработки пищевых жидких сред работает следующим образом.

В корпус устройства, через патрубок подачи разделенный, по меньшей мере, на две части, подают поток пищевой жидкой среды (например, молоко). При этом, патрубок подачи по ходу движения жидкой среды постепенно сужается и на выходе его сечение представляет собой прямоугольное щелевое сопло, через которое вытекающая с большой скоростью обрабатываемая жидкая среда натекает на гидродинамический излучатель, выполненный в виде плоской пластины с заостренным в сторону струи концом, и закрепленной в узлах колебаний. При натекании на плоский гидродинамический излучатель потока жидкой среды в нем возбуждаются изгибные колебания, в результате этого в обрабатываемой жидкой среде возникает кавитация. Таким образом, весь объем жидкости до поступления в реакционную камеру заполняется кавернами, в связи с этим, резко снижает порог возбуждения кавитации в обрабатываемой жидкой среде и значительно увеличивает зону распространения кавитации. Далее, жидкая среда с кавернами поступает в реакционную камеру и подвергается воздействию ультразвуковых колебаний, которые излучают магнитострикционные и/или пьезомагнитные излучателями, находящимися в контакте с плоскими поверхностями, которые расположены напротив друг друга и соединенные с генератором ультразвука. Обработанная жидкая среда удаляется из устройства через патрубок.

Испытания устройства показали, что после ультразвуковой обработки молока количество жировых шариков размером менее 2 мкм в устройстве по прототипу составило 58%, а в заявленном устройстве для обработки жидких сред - 62%).

Таким образом, производительность предложенного устройства для обработки жидких сред выше в 2,4 раза, чем у прототипа, также улучшено и качество обработки молока.