Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ СРЕД

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим обеззараживание жидкостей посредством воздействия ультразвукового излучения, и может быть использовано для стерилизации жидких продуктов различного происхождения, в частности питьевой воды, молока, соков, напитков, и других аналогичных целей.

Потребность населения в достаточном количестве питьевой воды и других жидких продуктов необходимого качества всегда остается жизненно важной.

Применяемые в настоящее время технологии и установки для обработки жидких сред далеко не всегда обеспечивают необходимую степень их очистки и обеззараживания.

Известно устройство /См. Авторское свидетельство СССР 701670, B 01 D 51/08, 1979 г./ для очистки жидкости посредством воздействия ультразвукового излучения; содержащее камеру, ультразвуковые преобразователи в которой расположены на противоположных стенках камеры на расстоянии друг от друга, равном половине длины стоячей волны, около патрубков для входа и выхода жидкости и на крышке камеры по ее центру напротив патрубка для удаления примесей и на расстоянии одной четверти длины стоячей волны от него.

Недостатками этого устройства являются слабая гомогенизация и низкая степень стерилизации обрабатываемой жидкости из-за невысокого времени экспозиции в акустическом поле стоячей ультразвуковой волны при обработке в одной камере.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является стерилизатор жидких продуктов /См. Патент РФ 2125393, A 23 L 2/48, 1999г./, содержащий секционированный корпус с расположенным в одной из секций источником ультразвуковых колебаний. В результате обработки получают стерильный продукт.

Недостаточная степень стерилизации в известном устройстве обусловлена возникновением застойных зон и невысокой гомогенизацией жидкой среды по мере ее прохождения через секции, при этом эффективность преобразования кинетической энергии струи в энергию ультразвуковых колебаний невысока. Кроме того, известное устройство представляет собой сложную конструкцию с высокими энергозатратами в процессе ее эксплуатации.

В основу изобретения поставлена задача создания многофункционального устройства для обработки жидких сред любого состава упрощенной конструкции с невысокими энергозатратами.

Технический эффект от использования предложенного устройства заключается в повышении степени обеззараживания жидких сред при одновременном снижении энергозатрат.

Поставленная задача решается, а технический эффект достигается за счет того, что в устройстве для обработки жидких сред, содержащем секционированный корпус, количество секций четное, и по меньшей мере - две, каждая секция снабжена источником ультразвуковых излучений, патрубками подвода и отвода обрабатываемой жидкой среды, расположенными перпендикулярно друг другу и соединяющими секции между собой, при этом расстояния между источниками ультразвуковых излучений и стенками секций, а также между источниками ультразвуковых излучений всех секций кратны длине полуволны ультразвука.

На чертеже приведено схематичное изображение устройства, состоящего из четырех секций.

Устройство для обработки жидких сред содержит корпус 1, состоящий из четного количества секций 2 (на чертеже - 4 секции). Каждая из секций 2 снабжена патрубками подвода 3 и отвода 4 обрабатываемой жидкой среды и источником ультразвукового излучения 5. Патрубки подвода 3 и отвода 4 обрабатываемой жидкой среды расположены перпендикулярно друг другу и соединяют секции 2 корпуса 1 между собой, при этом патрубок отвода 4 обрабатываемой жидкой среды предыдущей секции соединен с патрубком подвода 3 следующей секции по ходу движения обрабатываемой жидкой среды и так далее. Расстояния между источниками ультразвуковых излучений и стенками секций, а также между источниками ультразвуковых излучений всех секций кратны длине полуволны ультразвука.

Устройство для обработки жидких сред работает следующим образом.

Обрабатываемую жидкую среду через патрубок подвода обрабатываемой жидкой среды 3 подают в первую секцию 2, где жидкую среду подвергают обработке ультразвуковым излучением посредством источника ультразвуковых излучений 5. Обработанную жидкую среду через патрубок отвода 4 первой секции под углом 90^o к направлению подачи обрабатываемой жидкой среды в первую секцию подают в патрубок подвода обрабатываемой жидкой среды 3 второй секции. Во второй секции жидкую среду также подвергают обработке ультразвуковым излучением посредством источника ультразвуковых излучений 5 и так далее. Внутри корпуса 1 источниками ультразвуковых излучений 5, расположенными в каждой из соединенных между собой секций 2, создается общий резонатор с единым акустическим полем, вызывающим объемное образование парогазовых каверн и пульсирующих вихрей, приводящих к разрыву цепей белков, жиров и углеводов, повреждению оболочек микроорганизмов и разрушению их на клеточном уровне. При этом происходит инактивация патогенной микрофлоры и деструкция макромолекул и агломератов. По мере прохождения обрабатываемой жидкой среды через секции 2 корпуса 1 она многократно меняет направление потока, что способствует ее перемешиванию и гомогенизации. Прохождение обрабатываемой жидкой среды через несколько секций с единым акустическим полем позволяет создать время экспозиции, необходимое и достаточное для обеззараживания жидкой среды. Четное количество секций обработки позволяет исключить возникновение застойных зон акустического поля, воздействующего на обрабатываемую жидкую среду. Наличие в устройстве двух или более секций зависит от состава жидкой среды, подвергаемой обработке.

Выполнение устройства с расстояниями между источниками ультразвуковых излучений 5 и стенками секций 2, а также между источниками ультразвуковых излучений 5 всех секций 2, кратными длине полуволны ультразвука, позволяет ультразвуковому полю воздействовать на весь объем жидкой среды в течение всего времени ее протекания через корпус 1.

Устройство может быть использовано, например, при обработке молока и молочных продуктов в качестве средства для их стерилизации и пастеризации с целью увеличения срока их хранения. При этом на выходе устройства получают молочный продукт без склонности к скисанию и без патогенной микрофлоры при одновременном сохранении вкусовых характеристик исходного обрабатываемого продукта.

Опыты, проведенные на сыром молоке при потоке 500 литров в час через устройство, легко передвигаемое руками, с ультразвуковыми излучателями мощностью 300 ватт, показали, что при хранении обработанного продукта при температуре 8^oС он даже через 32 дня все еще был пригоден для использования.

Простота конструкции, небольшие габариты и низкие энергозатраты позволяют использовать устройство непосредственно в местах производства питьевой воды, молока, сока и других жидких сред.