DK152260B - Fremgangsmaade til kontinuerlig homogenisering eller emulgering af vaesker og ultralydapparat til udoevelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

DK 152260 B

i

Opfindelsen angår en fremgangsmåde og et ultralydapparat til kontinuerlig homogenisering eller emulgering af væsker, hvor væsken i et ultralydkammer underkastes en kinematisk-mekanisk behandling og i en kontinuerlig strøm ledes hen forbi en eller 5 flere ultralydgeneratorflader .

Fra beskrivelsen til svensk patent nr. 225.122 kendes et apparat af denne art, hvori den indstrømmende væske opdeles i delstrømme, som bringes til at strømme gennem et stort antal små 1Q hulrum og accelereres hen mod en arbejdsspalte, hvor bearbejdningen finder sted ved skæring, knusning og interparti kulær rivning, hvorefter de små partikler presses ind gennem et stort antal lydbehandlingskamre, hvori de foruden lydbehandlingen i fremføringsretningen også udsættes for lydsvingninger j5 i tværretningen. Et sådant apparat har en relativt kompliceret opbygning, kræver et stort energiforbrug og er som følge af de små hulrum vanskeligt at rense, hvilket er en væsentlig ulempe, især når apparatet skal anvendes til homogenisering af mælk eller til behandling af andre fødevarer.

20

Fra beskrivelsen til britisk patent nr. 1.437.286 kendes et apparat af langt enklere konstruktion, hvori væsken, f.eks. mælk, der skal homogeniseres, simpelt hen gennem et T-rør pumpes hen forbi en ultralydgeneratorflade. Dette apparat er ganske vist let at rense, men selv med et stort energiforbrug til 25 frembringelse af ultralyd og med en lille gennemstrømmende væskemængde fås ikke med sikkerhed et produkt med tilstrækkelig god kvalitet, dvs. med en praktisk taget perfekt sønderdeling, og ensartet fordeling af komponenterne i væskeblandingen, der homogeniseres eller emulgeres. En effektiv ultralydbehandling 30 sker kun i det grænselag af væsken, som strømmer forbi ultralydgeneratorf 1aden. I lidt længere afstand fra denne flade sker ingen nævneværdig emulgering, og ultralyden i sig selv virker ikke opblandende eller æltende og fremmer således ikke oprivningen af f.eks. vanddråberne i brændstofolie. Da de væ-35 skemængder, som pumpes forbi ultralydgeneratorfladen i lidt større afstand, ikke har nogen mulighed for at blive ført tilbage og komme i nærmere kontakt med fladen, kan der med dette 2

DK 152260B

kendte apparat derfor kun fås en mangelfuld homogenisering eller emulgering og en utilstrækkelig blanding til, at der kan opnås en ensartet fordeling af komponenterne i væsken, selv ved et relativt stort energiforbrug og en beskeden mængde gen-S nemstrømmende væske.

Ved opfindelsen er anvist en fremgangsmåde, ved hvilken man i et realtivt lille apparat af simpel og billig konstruktion, som er let at renholde, med et lille energiforbrug effektivt kan behandle en stor gennemstrømmende væskemængde pr. tidsenhed .

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at en ubehandlet f1erkomponent-væskebland ing kontinuerligt fra en eller flere tilledninger 1 edes direkte ind i et ultra!ydkam-15 mer og i et kontrolleret strømningsmønster i et tyndt strømningslag føres hen over ultralydgeneratorfladen - henholdsvis fladerne under stadig opblanding af den således behandlede væskestrøm i den øvrige del af væsken i kammeret, samtidig med at homogeniseret/emulgeret væske ledes ud af kammeret efter at 20 have passeret hen forbi en ultralydgeneratorflade.

Opfindelsen udnytter det forhold, at ultralydhomogeniseringen sker spontant på selve ultralydgeneratorfladerne, da ultralydintensiteten her er højst, hvorved man med kraftig omrøring af 25 væsken i ultralydkammeret opnår et stort væskeskift på ultralydgeneratorf 1 aderne og dermed en ganske betydelig forøgelse af homogeniseringshastigheden med en forhåndenværende given ultralydenergi. Opblandingen af de behandlede væskestrømme i den øvrige væske giver ikke blot en meget ensartet fordeling 30 af komponenterne i væsken, men medvirker desuden effektivt til oprivning af de enkelte dråber og fremmer derved homogeniserings- eller emulgeringsprocessen også i de dele af væsken, som befinder sig længere borte fra ultralydgeneratorfladen.

Med et relativt lille energiforbrug kan opnås en kraftig omrø-35 ring og dermed en hurtig behandling af væsken, således at der i et relativt lille ultralydkammer effektivt kan behandles en stor gennemstrømmende væskemængde pr. tidsenhed. Ved at væskestrømmen bringes til at strømme hen over en af ultralydgenera-\ 3

DK 152260B

torfladerne, umiddelbart inden den forlader ultralydkammeret, sikres, at væsken, der forlader kammeret, altid er perfekt homogeniseret, og at uhomogeniseret væske, der kontinuerligt strømmer ind i ultralydkammeret, ikke suges ud igen, inden den 5 er homogeniseret.

Ul tralydsapparatet ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at ultralydkammeret indeholder mindst én mekanisk omrører såsom en propel, skrue eller lamel, der er således indrettet og an-1Q bragt, at den leder den gennem en eller flere tilledninger i kammeret indstrømmende væske i et tyndt strømningslag hen over ultralydgeneratorfladen henholdsvis -fladerne under stadig opblanding af den således behandlede væskestrøm i den øvrige del af ultralydkammeret, og at en eller flere udløbskanaler udmun-der i ultralydkammerets væg i en plan eller krum flade, som i hovedsagen indeholder en ultralydgeneratorf1ade, der regnet i strømningsretningen for det nævnte tynde strømningslag ligger umiddelbart foran for udløbskanalen.

Med omrøreren kan der med et relativt ringe energiforbrug 20 fremkaldes en kraftig omrøring eller æltning og en kontrolleret strømning af væske lag langs ultralydgeneratorfladerne, hvorved der i et ultralydkammer med et lille volumen kan opnås en effektiv homogenisering eller emulgering af en stor gennem- strømmende væskemængde pr. tidsenhed. Forsøg har således vist, 25 at der i et ultralydkammer med et volumen af størrelsesordenen 1/3 liter kan emulgeres en fyringsoliemængde af størrelsesordenen 500 1/h ved et så ringe energiforbrug som ca. 120-150 watt til frembringelse af ultralyd og ca. 100-150 watt til drift af omrøreren.

30

En udførelsesform for ultralydsapparatet ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at ultralydkammeret er rotationssymmetrisk om en centerakse, og enhver snitfigur, der fremkommer ved skæring mellem ultralydkammeret, og et plan, der indeholder cen-35 teraksen, er konveks, dvs. at snitfiguren ikke på noget tidspunkt har et krumningsradiuscenter, der ligger uden for ultralydkammeret .

4

DK 152260B

Udformningen af ultralydkammeret tager først og fremmest sigte på, at omrøringen i kammeret er så effektiv som muligt og med mindst muligt energiforbrug, og at alle dele af væsken kommer i berøring med ultralydgeneratorfladerne. Ved at give kammeret 5 en cirkulær og konveks form opnås, at ingen dele af væsken kan stå stille i ultralydkammeret, når omrøreren arbejder.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor 10 fig. 1 viser en udførelsesform for ultralydapparatet ifølge opfindelsen set i lodret snit, fig. 2 samme i snit eftertlinien AA i fig. 1 og 15 fig. 3-5 andre udførelsesformer for ultralydapparatet.

Det viste ultralydkammer 1 er halvkugleformet med plan endebund 9. På sidstnævnte er ultralydgeneratorer 4 monteret, således at ultralydgeneratorfladen 6 er i kontakt med væsken i 20 ultralydkammeret 1. Indersiden af ultralydkammeret 1 er rotationssymmetrisk om centeraksen 7, og samtidig udgør ethvert snit af ultralydkammeret, hvis plan indeholder centeraksen 7, en konveks figur, dvs. en figur der ikke på noget tidspunkt buer udaf, væk fra centeraksen 7. Væsken, der skal ultralydbe-25 handles i ultralydkammeret 1, tilføres gennem en tilledning 2, hvis centerakse er sammenfaldende med centeraksen 7. En mekanisk omrører 5, der er vist udformet som en skrue og ligeledes er coaxial med centeraksen 7, cirkulerer væsken ned mod ultralydgeneratorf laden 6 og op langs med siderne af ultralydkamme-30 ret 1, som vist ved pilen 8. Den kraftige omrøring af væsken som sker i ultralydkammeret 1, sikrer et stort væskeskifte på ultralydgeneratorfladen 6, hvilket er en forudsætning for en høj homogeniseringshastighed. Den homogeniserede væske ledes bort gennem en udløbskanal 3, hvis åbningstværsnit i ultralyd-3 5 kammeret ligger i samme plan, som ultralydgeneratorfladerne og set i strømningsretningen, sidder monteret efter en af ultralydgeneratorf! aderne.

Claims (3)

1. Fremgangsmåde til kontinuerlig homogen i sering eller emulgering af væske, hvor væsken i et ultralydkammer underkastes en kinematisk-mekanisk behandling og i en kontinuerlig strøm le- 20 des hen forbi en eller flere ultralydgeneratorf1 ader, kendetegnet ved, at en ubehandlet flerkomponent-væske-blanding kontinuerligt fra en eller flere tilledninger ledes direkte ind i et ultralydkammer og i et kontrolleret strømningsmønster i et tyndt strømningslag føres hen over ultralyd-25 generatorfladen - henholdsvis fladerne under stadig opblanding af den således behandlede væskestrøm i den øvrige del af væsken i kammeret, samtidig med at homogeniseret/emulgeret væske ledes ud af kammeret efter at have passeret hen forbi en ultralydgene ratorf 1ade. 30

2. Ultralydsapparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 og med et ultralydkammer (1), hvori væsken underkastes en kinematisk-mekanisk behandling og i en kontinuerlig strøm ledes hen forbi en eller flere ultralydgeneratorf1 ader (4), 35 kendetegnet ved, at ultralydkammeret indeholder mindst én mekanisk omrører (5), såsom en propel, skrue eller lamel, der er således indrettet og anbragt, at den leder den gennem en eller flere tilledninger (2) i kammeret indstrømmen- DK 152260B de væske i et tyndt strømningslag hen over ultralydgenera-torfladen (6) henholdsvis -fladerne under stadig opblanding af den således behandlede væskestrøm i den øvrige del af væsken i ultralydkammeret, og at en eller flere udløbskanaler (3) ud-5 munder i ultralydkammerets (1) væg i en plan eller krum flade, som i hovedsagen indeholder en ultralydgeneratorflade (6), der regnet i strømningsretningen for det nævnte tynde strømningslag ligger umiddelbart foran for udløbskanalen (3).

3. Ultralydsapparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at ultralydkammeret (1) er rotationssymmetrisk om en centerakse (7), og enhver snitfigur, der fremkommer ved skæring mellem ultralydkammeret (1), og et plan, der indeholder centeraksen (7), er konveks, dvs. at snitfiguren ikke på noget tidspunkt har et krumningsradiuscenter, der ligger uden for ultralydkammeret (1). 20 25 30 35