EP2281626A2 - Method and device for emulsifying liquids - Google Patents

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Publication number
EP2281626A2
EP2281626A2 EP10008083A EP10008083A EP2281626A2 EP 2281626 A2 EP2281626 A2 EP 2281626A2 EP 10008083 A EP10008083 A EP 10008083A EP 10008083 A EP10008083 A EP 10008083A EP 2281626 A2 EP2281626 A2 EP 2281626A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
liquids
emulsion
recirculation
tank
emulsion reactor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10008083A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP2281626A3 (en
Inventor
Alfred Schott
Martin Ruess
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cannon Deutschland GmbH
Original Assignee
Cannon Deutschland GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Cannon Deutschland GmbH filed Critical Cannon Deutschland GmbH
Publication of EP2281626A2 publication Critical patent/EP2281626A2/en
Publication of EP2281626A3 publication Critical patent/EP2281626A3/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/41Emulsifying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/70Pre-treatment of the materials to be mixed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/70Pre-treatment of the materials to be mixed
    • B01F23/711Heating materials, e.g. melting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • B01F25/23Mixing by intersecting jets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/80Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed
    • B01F35/83Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed by controlling the ratio of two or more flows, e.g. using flow sensing or flow controlling devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/80Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed
    • B01F35/83Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed by controlling the ratio of two or more flows, e.g. using flow sensing or flow controlling devices
    • B01F35/834Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed by controlling the ratio of two or more flows, e.g. using flow sensing or flow controlling devices the flow of substances to be mixed circulating in a closed circuit, e.g. from a container through valve, driving means, metering means or dispensing means, e.g. 3-way valve, and back to the container
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01F2215/00Auxiliary or complementary information in relation with mixing
    • B01F2215/04Technical information in relation with mixing
    • B01F2215/0413Numerical information
    • B01F2215/0436Operational information
    • B01F2215/0468Numerical pressure values

Definitions

  • the invention relates to a device for the emulsification of at least two liquids, comprising an emulsion reactor having an outlet for removing the emulsion resulting from the mixing of the liquids, and in which a plurality of nozzles are arranged for injecting substantially at a common collision point. wherein each nozzle is associated with a respective supply line and a pump, each of which pumps a liquid from an associated tank through the supply line into the emulsion reactor. It further relates to a process for the emulsification of liquids in which at least two liquids from a respective tank are passed through associated pumps via associated supply lines in an emulsion reactor.
  • An emulsion is usually understood to mean a finely divided mixture of two liquids. One of the two liquids forms small droplets which are distributed in the other liquid. Emulsions are disperse systems, which means that the two liquids do not or hardly dissolve into one another. For this reason, emulsions usually have a limited lifespan. Emulsions are usually milky liquids, examples of which are milk and mayonnaise, as well as cosmetics, such as creams.
  • emulsions Various methods and devices for the preparation of emulsions are known. In this case, either the raw phases of the two liquids mixed together, or it is used a crude emulsion, wherein for the production of the finished emulsion, the droplet sizes of the liquids already present in it are reduced and the mixture is homogenized as a whole.
  • An emulsion can be prepared, for example, by placing the liquids in a common vessel and then vigorously stirring them together using suitable mixers. In this way, for example, pastes, creams or lotions can be produced.
  • high-pressure homogenizers can be used.
  • the fluid is passed through a comparatively thin homogenization gap, with its speed increasing many times over. Then it bounces on a housing. The change in the velocity of the fluid leads to shear forces and the impact of the fluid on the housing to an impact stress.
  • an emulsion can also be produced by spraying two liquids on one another through nozzles and thus colliding with one another at high speeds.
  • a device is for example from the EP 1 165 224 B1 known.
  • two liquid media are injected in a reactor space to a common point of collision, to maintain the gas atmosphere in the reactor space, the introduction of a gas or liquid is provided, which can also serve to cool the resulting products.
  • Emulsions can be stabilized by so-called surfactants or emulsifiers. For other reasons as well, it may be useful to include further components or additives in the emulsion. For example, scented oils can influence the odor perception of the emulsion.
  • the properties of the emulsion are strongly influenced by the size distribution of the particles.
  • the particle size should be Do not fall short of nanometers. In the case of ointments, particle sizes below one nanometer are desirable. The smaller the particle size, the faster and more directly the product enters the skin.
  • Known emulsifiers in which the liquids are present in raw form usually have a throughput of up to 50 liters per hour.
  • the rejects are relatively large, and the amounts of emulsion to be produced can not be accurately adjusted.
  • Conventional emulsifying systems are also often associated with high maintenance and financial expense.
  • the invention is therefore based on the object to provide a very compact and easy-to-maintain emulsifier, which provides a high throughput of high quality emulsion with minimal waste. Furthermore, a method for emulsifying liquids is to be given, which has these properties.
  • this object is achieved according to the invention in that for each liquid a recirculation line leads from the emulsion reactor into the respective tank, and in that the emulsion reactor has a switching element which in a recirculation state transfers the respective liquid from its supply line via the respective nozzle redirects its recirculation line, while in a take-off state releases the collision point.
  • the connection between supply line and recirculation line is interrupted.
  • the invention is based on the recognition that emulsions can be produced in a particularly advantageous manner by countercurrent injection, in which the two liquids acting as the main components of the emulsion are sprayed through nozzles onto a common point of collision.
  • This collision point is preferably located in a reaction space or emulsion reactor.
  • the violent collision of the two liquids together and their subsequent reaction creates favorable conditions for the formation of an emulsion due to the resulting particle size distributions.
  • they are passed from tanks through supply lines by means of pumps in the nozzles.
  • the invention is based on the consideration that optimally optimized conditions should prevail in the injection of the two liquids in order to produce a high-quality emulsion.
  • the pressures and temperatures of the liquids and the emulsion reactor should have the emulsion particularly favorable values.
  • An injection process under non-optimal conditions leads to an emulsion of low quality or in extreme cases to rejects. In both cases this entails the loss of raw materials and associated additional costs as well as additional time and additional operating costs of the emulsifying plant.
  • the liquids are passed from the respective tank through a feed line into the emulsion reactor and from there through a recirculation line back into the tank. For the liquids, this creates a circulation or a recirculation through the emulsion reactor, which enables such settings.
  • the pressures and temperatures which are advantageous for the production of the emulsion and, if appropriate, other properties of the liquids can be adjusted.
  • a thermal equilibrium can be established between the liquids and the emulsion reactor.
  • the pump flow rates can be adjusted such that the desired mixing ratio of the liquids is present for the emulsion to be produced.
  • a switching element in the emulsion reactor is used to switch over from the recirculation mode of the two liquids into a removal mode.
  • the liquids are sprayed on each other and the emulsion is thereby produced.
  • the emulsion produced can then be taken from an outlet of the emulsion reactor.
  • the switching element can be switched back from the removal operation to the recirculation mode.
  • a bypass valve is provided between the respective tank and the emulsion reactor in the respective supply line, to which a bypass line is connected, which leads directly or via a portion of the recirculation line in the respective tank.
  • the bypass valve in a bypass position directs the liquid withdrawn from the tank through the bypass line bypassing the emulsion reactor back into the tank, while it passes in a passage position, the liquid through the supply line in the emulsion reactor.
  • a further circulation mode is provided, in which the two liquids are circulated separately from one another, bypassing the emulsion reactor.
  • This circulation phase provides, for example, the possibility to heat the liquids to suitable temperatures or to heat or cool them.
  • the pump flow rates can be adjusted to result in the desired mixing ratio of the liquids.
  • the bypass valve can be set to the passage position, in which it directs the liquids through the respective supply lines in the emulsion reactor.
  • This circulation phase also referred to as low-pressure recirculation can, then preferably follows the recirculation phase of the two liquids through the emulsion reactor.
  • this recirculation phase which can also be referred to as the high-pressure recirculation phase, the desired pressures can now also be set since the liquids are conducted from the supply lines into the recirculation lines through the respective nozzles. The emulsion can then be produced when switching to the withdrawal mode or into the operating phase.
  • An additional shear of the liquids or the reaction product can be achieved by an adjustable throttle is provided in the emulsion reactor.
  • the mixed product of the liquids so bounces against the throttle before it leaves the emulsion reactor through the outlet. Due to the shear forces, the mixed product can be supplied with additional energy in this way.
  • temperature control devices are provided on the respective supply lines and / or recirculation lines.
  • the production of the emulsion is not limited to temperatures that are dictated by the ambient temperature or the temperature of the tanks.
  • the liquids can be heated to temperatures which are particularly advantageous for the preparation of the emulsion.
  • the liquids in particular if they have reached too high a temperature during the high-pressure recirculation phase, if necessary, also be cooled. Due to the circulation principle of the liquids, the temperature control devices are advantageously designed according to the principle of continuous heating.
  • the tempering are designed as a heat exchanger. They are the primary side of the respective liquid and flows through the secondary side of a heating or cooling medium. Since the respective liquids circulate, the continuous flow principle is particularly suitable for the temperature control of the liquids. The liquids are thereby heated or cooled when passing through the supply lines and / or the recirculation lines, and are returned to the tank in this condition. This type of temperature control is more effective and energetically more favorable than to temper the liquids in the respective tank. In addition, it is ensured that the respective liquid has the desired temperature on its way to the emulsion reactor.
  • the respective tempering is advantageously designed to temper the liquids to temperatures between 20 ° C and 75 ° C. This temperature range is particularly suitable for the production of emulsions in the food and health sector and for cosmetics.
  • additional liquids also called additives
  • at least one additional tank for an additive with an associated pump is preferably provided, with a feed line which opens into the emulsion reactor or into one of the supply lines for the liquids to be emulsified, and a valve with a return line connected thereto to the tank.
  • the nozzles are designed as pinhole.
  • the pinhole diaphragms have a diameter of 0.6 to 6 mm.
  • the nozzles comprise a needle displaceable in a conical housing for admission pressure adjustment of the respective liquid into the emulsion reactor.
  • the needle in the housing By moving the needle in the housing, the cross section through which the liquid is injected into the emulsion reactor can be changed in a simple manner. This also allows you to adjust the desired pressure of the liquid.
  • the pressure over the cross section of the pinhole or on the position of the needle is controlled.
  • These designs of nozzles are static in nature in that the nozzle does not respond to the liquid flow. Flow peaks of the liquids, for example, are not compensated, so that in this case the liquid can accumulate in front of the nozzle.
  • the needle of the nozzle is therefore connected to a spring for dynamic entry pressure adjustment.
  • the pressure setting takes place, as in the variants described above, in the high-pressure recirculation mode.
  • the pressure exerted by the spring on the needle pressure and the pressure of the incoming through the supply line liquid are in equilibrium.
  • the spring thus reacts to flow fluctuations of the liquid.
  • the pressure of the respective liquid is kept substantially constant in this way, and pressure peaks can be compensated.
  • the nozzles and the associated pumps are preferably designed for pressures between 25 and 200 bar, in particular substantially 100 bar. These low compared to alternative methods pressures can be realized mainly by the structure of the nozzle, in particular by the size of the cross section through which the liquid enters the emulsion reactor. This allows production of the emulsion of up to 15 tonnes per hour.
  • the said pressures prevail in the supply lines between the nozzle in the emulsion reactor and the pump associated with the supply line. In the corresponding recirculation line, which leads from the emulsion reactor back into the tank, usually much lower pressures of a few bar prevail.
  • the liquids to be emulsified can be present in raw material form.
  • the operator of this device thus requires no pre-or raw emulsion.
  • the liquids to be emulsified are advantageously provided in respective storage containers, which are connected upstream of the respective tank. From the respective reservoir leads a supply line to the tank, and with an associated pump If necessary, the respective liquid can be pumped from the reservoir into the tank.
  • exactly two nozzles are provided, through which, in the operating state or in the withdrawal mode, two liquids are sprayed on one another substantially frontally.
  • An extension to three or more nozzles for the emulsification of three or more liquids is conceivable.
  • the above object is achieved according to the invention in that the liquids are tempered and that a recirculation mode is provided in which the liquids without mixing from the respective supply lines through nozzles in the emulsion reactor and further through recirculation back into the tank are directed, and in that a removal mode is provided, in which the liquids are injected through the nozzles in the emulsion reactor substantially to a common point of collision, wherein the resulting emulsion as mixed product is removed.
  • a bypass mode in which the liquids from the respective supply lines are passed back to the respective tank via bypass lines before reaching the emulsion reactor.
  • the liquids can be heated or cooled to the desired temperatures.
  • an emulsion is changed from the recirculation mode to the removal mode when predetermined pressures, predetermined temperatures of the liquids or of the emulsion reactor and / or predetermined pump throughput rates are reached.
  • the liquids are tempered during their passage through the supply lines and / or the recirculation lines.
  • the switching between the recirculation mode and the withdrawal mode is advantageously carried out by moving one or more switching elements in the emulsion reactor.
  • a mode is created by leading from the emulsion reactor recirculation lines and a switching element in the emulsion reactor, which can deflect the liquids without mixing from the supply lines via the nozzles in the recirculation, in which for the production the emulsion required or optimized conditions in terms of temperature, pressure, and possibly other parameters can be adjusted.
  • the switching element integrated in the emulsion reactor rapid and substantially loss-free switching can take place between this recirculation mode and the operating phase or the withdrawal mode. As a result, the committee is kept as small as possible.
  • a further circulation or circulation mode can be created in which the emulsion reactor is bypassed.
  • This mode may precede the recirculation mode in which the liquids pass through the emulsion reactor. It can be used, for example, for heating the liquids.
  • the device 2 for emulsifying liquids allows the preparation of an emulsion consisting mainly of two fluid constituents.
  • the two liquids are present in crude form in the tanks 6. They are pumped via associated pumps 10 through supply lines 14 into the emulsion reactor 18.
  • heat exchangers 22 are provided along the supply lines.
  • the liquids are sprayed on each other in the emulsion reactor 18 according to the principle of countercurrent injection. In this example, the injection of the liquids takes place essentially frontally on one another.
  • the liquids exit from the nozzles 24 (not shown) in a substantially conical shape. The liquids react with each other in this way, and can then be taken from an outlet 25 of the emulsion reactor.
  • the device 2 has recirculation lines 26.
  • the respective liquid can thus be supplied via the supply line 14 and the nozzle 24 (see also FIG Fig. 3 ) by the emulsion reactor 18 and continue over the recirculation line 26 back into the tank. As a result, a cycle is given for each liquid.
  • the switching of the device 2 of the recirculation mode in which the two liquids are separated from each other and without mixing from the tank 6 via the supply line 14 through the emulsion reactor 18 and the recirculation line 26 back into the tank, and the removal mode or the Operating phase in which the liquids are injected through the nozzles 24 to each other, is done by a in the Fig. 1 Not shown switching element 28 in the emulsion reactor 18, whose principle of operation below with reference to Fig. 3 is explained.
  • the switching element 28 can thus essentially assume two states. In the recirculation state, the two liquids are passed through the emulsion reactor 18 without mixing. In the removal state, the two liquids are sprayed on each other, which leads to the formation of the emulsion.
  • the heat exchangers 22 are designed for a temperature control, that is, a heating or cooling, the liquids in the temperature range between 20 ° C and 75 ° C.
  • the recirculation mode in which the liquids are passed through the emulsion reactor 18 without mutual mixing, may be referred to as a high pressure recirculation mode because in this mode the pressures required to prepare the emulsion can be adjusted.
  • all other parameters for the preparation of the emulsion can be adjusted. These include the temperatures of the liquids as well as the discharge rates or pump throughputs of the pumps 10. By the pump throughput capacities, the mixing ratio of the two main components, such as fat and water, can be adjusted in the emulsion.
  • the device 2 still allows a further type of recirculation in which the emulsion reactor 18 is completely bypassed.
  • This also as low-pressure recirculation designated mode is achieved in that in the respective supply line 14, a bypass valve 30 is installed.
  • the bypass valve 30 is designed as a changeover valve. It can essentially assume two different states. In its passage position (the bypass valve 30 is closed), the respective liquid is substantially simply passed through the valve and thus further fed into the emulsion reactor 18.
  • a bypass line 34 is connected, via which in the bypass position (the bypass valve 30 is open) of the bypass valve 30, the liquid is passed into the recirculation line 26 and then further back into the tank 6.
  • the bypass line opens into the recirculation line 26 via a T-shaped line piece. For hydrodynamic reasons, it is ensured that the liquid does not flow into the emulsion reactor 18 via the recirculation line.
  • this low-pressure recirculation mode a circulation of the liquid is created, in which it is heated by the flow principle with the aid of the heat exchanger 22.
  • This mode can be maintained, for example, until the liquids required for emulsification have reached the desired temperature.
  • the valve is then switched from the bypass position to the through position, the liquid can circulate through the emulsion reactor 18 in the high pressure recirculation mode.
  • all important parameters such as pressure, temperature and pump flow rates are set, which typically takes 15 minutes, can be activated by the switching element 28, the removal mode or the operating phase in which the two liquids are sprayed on each other to form an emulsion. This switching can be done in very short times of a few milliseconds.
  • the device 2 is preferably operated such that the low-pressure recirculation mode, the high-pressure recirculation mode, and the operating mode or the unloading mode are sequentially timed in this order to make a "weft" emulsion. If the fluids are already warmed to the correct temperature, the low pressure recirculation mode can be skipped for subsequent shots. Circulation modes can be used to achieve optimized emulsion production conditions as all adjustable parameters can be set to desired values prior to each shot.
  • the device 2 or the method for emulsifying liquids also make it possible with the help of the recirculation modes to create recipes or recipes for new emulsions and thus also new products. It can be in a shot always a small amount of emulsion, for example, a kilogram, prepared and examined for its properties. Thereupon, the parameters of the liquids and / or additives, for example the mixing ratios, pressures and temperatures, can be readjusted and a new sample can be produced. Thus, test series with different parameters can be run without great expenditure of material, whereby the parameter values optimized for producing the emulsion can be empirically "condensed" out of the measurement results.
  • the emulsion In many applications of emulsions, it is desirable or required that the emulsion not only contain two ingredients, essentially a water phase and a fat phase. To stabilize the emulsion, to increase its potency, for example in health products, to enrich the emulsion with fragrance oils or similar substances or for other technical reasons, the product should often contain other ingredients. These additional ingredients are also referred to as additives.
  • the admixture of up to two additives is in the device 2 according to Fig. 1 allows, wherein the device 2 is designed to be scalable in terms of the number of admixable additives.
  • the additives are stored in additive tanks 40 for this purpose. With the aid of additive pumps 44, the additives can be passed into the emulsion reactor 18 via additive feed lines 48.
  • a cycle or a recirculation is provided in which the additives are passed through additive recirculation lines 52 without mixing with the other liquids back into the additive tank 40.
  • the additive lines 48, 52 may be installed for this purpose, an additive valve 56 through which the respective additive can be passed through a connected line back into the additive tank 40.
  • the additives recirculation cycles can be provided, which correspond to those of the two main components of the emulsion to be created.
  • thermocontrol devices preferably heat exchangers, may be attached to the additive supply lines or additive recirculation lines, equivalent to the circuits of the major components of the emulsion. A slight warming can also be done directly over the respective pump body. In the most general case all components of the emulsion are heatable.
  • the admixture of the respective additive to the emulsion can take place in two different ways.
  • the additive can be introduced directly into one of the two supply lines via an introduction piece 58. It is introduced under a pressure which is increased by 10 bar relative to the pressure of the supply line.
  • This type of admixture is preferably for components that are difficult to mix with other liquids.
  • shearing of the additive liquid occurs twice in quick succession, which has a favorable effect on the particle distribution in the finished emulsion.
  • the additive can also be injected directly into the emulsion reactor 18 via an inlet piece 59 and a nozzle 24 adjoining it (not shown).
  • the nozzles 24 may be configured as static nozzles, such as pinhole or needle valves.
  • a needle narrowing the cross-section in a conical housing is connected to a spring.
  • pressure of the liquid and spring pressure are in equilibrium. Pressure peaks are compensated automatically in this embodiment by a temporary enlargement of the cross section (against the action of the spring force).
  • the tanks 6 are for thermal insulation against the environment advantageously equipped with a thermal insulation layer, in particular in the form of a double sheath.
  • the device 2 for the emulsification of liquids is in Fig. 2 shown in a second preferred embodiment.
  • This embodiment effectively includes an extension of the in Fig. 1 shown device 2, which contains substantially in addition the components that are necessary for a complete production process.
  • the with the device 2 off Fig. 1 common components are inside the dashed box.
  • the supply lines 14 and the recirculation lines 26 are shown partially overlaid.
  • the illustrated device 2 additionally comprises reservoir 60, in which the liquids are present as raw materials or in their raw form. These reservoirs 60 are accordingly interchangeable and easy to assemble.
  • supply pumps 64 By means of supply pumps 64, the liquids located in the storage containers 60 are pumped into the tanks 6 as required.
  • the reservoirs 60 are usually maintained at a predetermined temperature, which does not have to correspond to the temperature required to produce the emulsion.
  • the desired temperature for emulsification as shown above, be adjusted by means of the heat exchanger 22.
  • These are advantageously one or more temperature sensors on or in the emulsion reactor 18th placed, over which the temperatures of the respective liquids can be measured. Via a temperature control unit (not shown) connected to the temperature sensors and the heating apparatuses or with actuators of the heat exchangers 22, the desired temperatures of the liquids can then be adjusted.
  • the direction of flow of the liquids from the tanks 6 into the emulsion reactor 18 is indicated by the arrows 65.
  • the admixture of up to two additives from additive tanks 40 is provided.
  • the emulsion produced in the withdrawal mode can be taken from the emulsion reactor 18 from the outlet 25. It is then passed through the withdrawal line 68 through a removal heat exchanger 72 in the emulsion tank 76. Through the removal heat exchanger 72, the emulsion can be brought to a suitable temperature before being filled into the emulsion container 76. Once the appropriate amount of emulsion is made, the emulsion container 76 can be released from the withdrawal conduit 68. The filled in the emulsion container 76 emulsion can be supplied in this way their intended use.
  • Fig. 3 schematically shows the operation of the switching element 28 in the emulsion reactor 18 for two liquids to be mixed together.
  • the housing of the emulsion reactor 18 and other details are omitted for clarity in this illustration.
  • emulsion reactor 18 for example, a mixing head is suitable.
  • the supply lines 14 and the recirculation lines 26 are - at least in their mouth region in the emulsion reactor 18 - preferably arranged side by side, so that the Fig. 2 a plan view of the lines 14, 26 and the switching element 28 corresponds.
  • the switching element 28 comprises a switching body 80 and two diverter channels 84 integrated into the switching body. Each of the diverter channels 84 is each associated with one of the two liquids. The distance between the openings 86 of the respective bypass channel 84 corresponds to the distance between the incoming on either side of the emulsion reactor in the feed line 14 and the associated recirculation line 26.
  • Emulsionsreaktor brick is attached to each supply line 14, a nozzle 24 for injecting the liquid in the emulsion reactor 18 ,
  • the switching element 28 can be moved in the direction of movement 88 back and forth between two different positions. This movement, for example, electromagnetically by current-energized switching coils (not shown) or the like can be initiated.
  • the switching element 28 releases the collision point K.
  • the liquids shoot in the direction of injection 92 at the common collision point K.
  • the emulsion can be removed from the outlet 25 of the emulsion reactor 18.
  • the removal amount of the emulsion can be limited by a throttle 96 shown schematically here, if necessary.
  • the outlet 25 is here stored spatially below the collision point K.
  • the switching element 28 In its second state, the recirculation state, the switching element 28 is positioned such that the openings 86 of the bypass channels 84 are respectively brought into coincidence with the outlets or inlets of the supply lines 14 or the nozzles 24 and the recirculation lines 26.
  • the connection between the openings 86 of the diversion channel 84 and the respective lines is designed such that the liquid is conducted essentially loss-free from the supply line 14 and the nozzle 24 via the bypass channel 84 into the recirculation line 26.
  • the transitions between Umleitkanal 84 and the lines 14, 26 must be configured correspondingly dense.
  • the essential purpose of the switching element 28 is the mixture-free recirculation of the liquids through the emulsion reactor 18 back into the respective tank 6.
  • the liquid is passed through the respective nozzle 24 before being diverted by the switching element 28 into the recirculation line 26.
  • This allows the construction and precise regulation of the pressure required for the "shot" (removal) between pump and nozzle. Since switching between the high-pressure recirculation mode and the withdrawal mode can take place in a few milliseconds, it is ensured that the conditions prevailing during the shot are essentially those which existed shortly before the circulation.
  • the switching element 28 may for example consist of a rod or a piston, which is guided between the lines 14, 26, and in which longitudinal grooves are recessed on two opposite sides, via which the respective liquids can be diverted.
  • the rod or piston may be located in a cylindrical housing in which it can be mechanically reciprocated between the two positions.
  • a realization with a rotatable switching body is conceivable.
  • the same functionality can also be achieved by a plurality of switching elements, for example, one for each liquid.
  • a plurality of switching elements for example, one for each liquid.
  • emulsion reactor housing is constructed such that the emulsion bounces off the housing after the collision of the liquids at the collision point K and flows into the outlet 25.
  • the collision point K is to be understood here as the essentially central point of the collision; in fact, the cones directed in the opposite direction into the mixing space collide with each other usually in an expanded one Spatial region in the emulsion reactor 18. If required, additional liquids can be injected into the emulsion reactor 18 and accelerated to the collision point K.

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Abstract

The device (2) has multiple injectors (24) formed in an emulsion reactor (18) injecting the liquids on a common collision point (K). Each injector is connected to a guide line (14) and a pump (10). The pump pumps the liquids from a tank (6) to the reactor via the guide line. A recirculation line (26) guides the liquids from the reactor to the tank. The reactor has a switch redirecting the liquids from the guide line into the recirculation line by the injectors during a recirculation condition and releasing the collision point in the discharge condition. An independent claim is also included for a method for emulsifying liquids.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Emulgierung von mindestens zwei Flüssigkeiten, mit einem Emulsionsreaktor, der einen Auslass zur Entnahme der bei der Mischung der Flüssigkeiten entstehenden Emulsion aufweist, und in dem eine Mehrzahl von zum Einspritzen auf im Wesentlichen einen gemeinsamen Kollisionspunkt ausgerichteten Düsen vorgesehen ist, wobei jeder Düse jeweils eine Zufuhrleitung und eine Pumpe zugeordnet ist, die jeweils eine Flüssigkeit aus einem zugeordneten Tank durch die Zufuhrleitung in den Emulsionsreaktor pumpt. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zur Emulgierung von Flüssigkeiten, bei dem wenigstens zwei Flüssigkeiten aus jeweils einem Tank durch zugeordnete Pumpen über zugeordnete Zufuhrleitungen in einen Emulsionsreaktor geleitet werden.The invention relates to a device for the emulsification of at least two liquids, comprising an emulsion reactor having an outlet for removing the emulsion resulting from the mixing of the liquids, and in which a plurality of nozzles are arranged for injecting substantially at a common collision point. wherein each nozzle is associated with a respective supply line and a pump, each of which pumps a liquid from an associated tank through the supply line into the emulsion reactor. It further relates to a process for the emulsification of liquids in which at least two liquids from a respective tank are passed through associated pumps via associated supply lines in an emulsion reactor.

Unter einer Emulsion versteht man gewöhnlichenroeise ein fein verteiltes Gemisch zweier Flüssigkeiten. Dabei bildet eine der beiden Flüssigkeiten kleine Tröpfchen, die in der anderen Flüssigkeit verteilt sind. Emulsionen sind disperse Systeme, das heißt, dass sich die beiden Flüssigkeiten nicht oder kaum ineinander lösen. Aus diesem Grund haben Emulsionen in der Regel eine begrenzte Lebensdauer. Emulsionen sind in der Regel milchige Flüssigkeiten, Beispiele dafür sind Milch und Mayonnaise, sowie Kosmetika, beispielsweise Cremes.An emulsion is usually understood to mean a finely divided mixture of two liquids. One of the two liquids forms small droplets which are distributed in the other liquid. Emulsions are disperse systems, which means that the two liquids do not or hardly dissolve into one another. For this reason, emulsions usually have a limited lifespan. Emulsions are usually milky liquids, examples of which are milk and mayonnaise, as well as cosmetics, such as creams.

Bei der Herstellung einer Emulsion werden zwei Flüssigkeiten, die normalerweise nicht mischen, miteinander vermischt. Diese Vermischung wird dadurch erreicht, dass kleine Tröpfchen einer der beiden Flüssigkeiten, die auch disperse Phase genannt wird, in der anderen Flüssigkeit, die auch kontinuierliche Phase genannt wird, fein und möglichst homogen verteilt werden.When making an emulsion, two liquids that do not normally mix are mixed together. This mixing is achieved by small droplets of one of the two liquids, which is also called disperse phase, in the other liquid, which is also called continuous phase, are finely and homogeneously distributed.

Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Emulsionen bekannt. Dabei werden entweder die Rohphasen der beiden Flüssigkeiten miteinander vermischt, oder es wird eine Rohemulsion verwendet, wobei zur Herstellung der fertigen Emulsion die Tröpfchengrößen der in ihr bereits vorliegenden Flüssigkeiten verkleinert werden und das Gemisch insgesamt homogenisiert wird. Eine Emulsion kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass die Flüssigkeiten in ein gemeinsames Gefäß gegeben werden und dann durch geeignete Mixer stark miteinander verrührt werden. Auf diese Weise können beispielsweise Pasten, Cremes oder Lotionen hergestellt werden.Various methods and devices for the preparation of emulsions are known. In this case, either the raw phases of the two liquids mixed together, or it is used a crude emulsion, wherein for the production of the finished emulsion, the droplet sizes of the liquids already present in it are reduced and the mixture is homogenized as a whole. An emulsion can be prepared, for example, by placing the liquids in a common vessel and then vigorously stirring them together using suitable mixers. In this way, for example, pastes, creams or lotions can be produced.

Alternativ dazu können Hochdruckhomogenisatoren eingesetzt werden. Dabei wird das Fluid durch einen vergleichsweise dünnen Homogenisierungsspalt geleitet, wobei sich seine Geschwindigkeit um ein Vielfaches erhöht. Anschließend prallt es auf ein Gehäuse. Die Änderung der Geschwindigkeit des Fluides führt zu Scherkräften und das Aufprallen des Fluides am Gehäuse zu einer Prallbeanspruchung.Alternatively, high-pressure homogenizers can be used. In this case, the fluid is passed through a comparatively thin homogenization gap, with its speed increasing many times over. Then it bounces on a housing. The change in the velocity of the fluid leads to shear forces and the impact of the fluid on the housing to an impact stress.

Eine Emulsion kann weiterhin auch dadurch hergestellt werden, dass zwei Flüssigkeiten durch Düsen aufeinander gespritzt werden und auf diese Weise mit hohen Geschwindigkeiten miteinander kollidieren. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der EP 1 165 224 B1 bekannt. Dabei werden zwei flüssige Medien in einem Reaktorraum auf einen gemeinsamen Kollisionspunkt gespritzt, wobei zur Aufrechterhaltung der Gasatmosphäre im Reaktorraum die Einleitung eines Gases oder einer Flüssigkeit vorgesehen ist, die auch zur Kühlung der entstehenden Produkte dienen kann.Furthermore, an emulsion can also be produced by spraying two liquids on one another through nozzles and thus colliding with one another at high speeds. Such a device is for example from the EP 1 165 224 B1 known. In this case, two liquid media are injected in a reactor space to a common point of collision, to maintain the gas atmosphere in the reactor space, the introduction of a gas or liquid is provided, which can also serve to cool the resulting products.

Emulsionen können durch so genannte Tenside bzw. Emulgatoren stabilisiert werden. Auch aus anderen Gründen kann es nützlich sein, weitere Komponenten bzw. Additive in die Emulsion mit eingehen zu lassen. Beispielsweise können Duftöle die geruchliche Wahrnehmung der Emulsion beeinflussen.Emulsions can be stabilized by so-called surfactants or emulsifiers. For other reasons as well, it may be useful to include further components or additives in the emulsion. For example, scented oils can influence the odor perception of the emulsion.

Die Eigenschaften der Emulsion werden stark durch die Größenverteilung der Partikel beeinflusst. Bei Hautcremes beispielsweise sollte die Partikelgröße einen Nanometer nicht unterschreiten. Bei Salben wiederrum sind Partikelgrößen unter einem Nanometer wünschenswert. Je kleiner die Partikelgröße ist, desto schneller und direkter geht das Produkt in die Haut ein.The properties of the emulsion are strongly influenced by the size distribution of the particles. For skin creams, for example, the particle size should be Do not fall short of nanometers. In the case of ointments, particle sizes below one nanometer are desirable. The smaller the particle size, the faster and more directly the product enters the skin.

Bekannte Emulgieranlagen, bei denen die Flüssigkeiten in Rohform vorliegen, weisen gewöhnlich einen Durchsatz von bis zu 50 Liter pro Stunde auf. Zudem ist der Ausschuss relativ groß, und die zu produzierenden Mengen an Emulsion können nicht genau eingestellt werden. Herkömmliche Emulgieranlagen sind zudem oft mit hohem wartungstechnischem und finanziellem Aufwand verbunden.Known emulsifiers in which the liquids are present in raw form, usually have a throughput of up to 50 liters per hour. In addition, the rejects are relatively large, and the amounts of emulsion to be produced can not be accurately adjusted. Conventional emulsifying systems are also often associated with high maintenance and financial expense.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine möglichst kompakte und einfach zu wartende Emulgiervorrichtung bereitzustellen, die bei minimalem Ausschuss einen hohen Durchsatz von hochwertiger Emulsion bereit stellt. Weiterhin soll ein Verfahren zur Emulgierung von Flüssigkeiten angegeben werden, das diese Eigenschaften aufweist.The invention is therefore based on the object to provide a very compact and easy-to-maintain emulsifier, which provides a high throughput of high quality emulsion with minimal waste. Furthermore, a method for emulsifying liquids is to be given, which has these properties.

In Bezug auf die Vorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass für jede Flüssigkeit eine Rezirkulationsleitung aus dem Emulsionsreaktor in den jeweiligen Tank führt, und dass der Emulsionsreaktor ein Umschaltelement aufweist, welches in einem Rezirkulationszustand die jeweilige Flüssigkeit aus ihrer Zufuhrleitung über die jeweilige Düse in ihre Rezirkulationsleitung umleitet, während es in einem Entnahmezustand den Kollisionspunkt frei gibt. Dabei ist im Entnahmezustand die Verbindung zwischen Zufuhrleitung und Rezirkulationsleitung unterbrochen.With regard to the device, this object is achieved according to the invention in that for each liquid a recirculation line leads from the emulsion reactor into the respective tank, and in that the emulsion reactor has a switching element which in a recirculation state transfers the respective liquid from its supply line via the respective nozzle redirects its recirculation line, while in a take-off state releases the collision point. In the removal state, the connection between supply line and recirculation line is interrupted.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung baut auf der Erkenntnis auf, dass sich Emulsionen in besonders vorteilhafter Weise durch Gegenstrominjektion herstellen lassen, bei der die beiden als Hauptkomponenten der Emulsion fungierenden Flüssigkeiten durch Düsen auf einen gemeinsamen Kollisionspunkt gespritzt werden. Dieser Kollisionspunkt befindet sich dabei vorzugsweise in einem Reaktionsraum bzw. Emulsionsreaktor. Durch die heftige Kollision der beiden Flüssigkeiten miteinander und durch ihre anschließende Reaktion werden aufgrund der resultierenden Partikelgrößenverteilungen günstige Bedingungen zur Bildung einer Emulsion geschaffen. Um die beiden Flüssigkeiten zur Kollision zu bringen, werden diese aus Tanks durch Zufuhrleitungen mit Hilfe von Pumpen in die Düsen geleitet.The invention is based on the recognition that emulsions can be produced in a particularly advantageous manner by countercurrent injection, in which the two liquids acting as the main components of the emulsion are sprayed through nozzles onto a common point of collision. This collision point is preferably located in a reaction space or emulsion reactor. The violent collision of the two liquids together and their subsequent reaction creates favorable conditions for the formation of an emulsion due to the resulting particle size distributions. To bring the two liquids to collision, they are passed from tanks through supply lines by means of pumps in the nozzles.

Davon ausgehend beruht die Erfindung auf der Überlegung, dass zur Herstellung einer qualitativ hochwertigen Emulsion bei der Einspritzung der beiden Flüssigkeiten möglichst optimierte Bedingungen herrschen sollten. Insbesondere sollten die Drücke und die Temperaturen der Flüssigkeiten und des Emulsionsreaktors die Emulsion besonders begünstigende Werte haben. Ein Einspritzvorgang unter nicht optimalen Bedingungen führt zu einer Emulsion von geringer Qualität bzw. im Extremfall zu Ausschuss. Dies beinhaltet in beiden Fällen den Verlust an Rohstoffen und damit verbundene zusätzliche Kosten sowie zusätzlichen Zeitaufwand und zusätzliche Betriebskosten der Emulgieranlage.On the basis of this, the invention is based on the consideration that optimally optimized conditions should prevail in the injection of the two liquids in order to produce a high-quality emulsion. In particular, the pressures and temperatures of the liquids and the emulsion reactor should have the emulsion particularly favorable values. An injection process under non-optimal conditions leads to an emulsion of low quality or in extreme cases to rejects. In both cases this entails the loss of raw materials and associated additional costs as well as additional time and additional operating costs of the emulsifying plant.

Wie sich nunmehr herausgestellt hat, lassen sich im Emulsionsreaktor optimierte Bedingungen für die Herstellung der Emulsion herstellen und gleichzeitig der Ausschuss auf ein Minimum reduzieren, indem die Flüssigkeiten eine gewisse Zeit lang vor der eigentlichen Gegenstrominjektion ohne Vermischung jeweils durch den Emulsionsreaktor geführt werden. Die Flüssigkeiten werden aus dem jeweiligen Tank durch eine Zufuhrleitung in den Emulsionsreaktor geleitet und von dort durch eine Rezirkulationsleitung zurück in den Tank geleitet. Für die Flüssigkeiten entsteht dadurch ein Kreislauf bzw. eine Rezirkulation durch den Emulsionsreaktor, die solche Einstellungen ermöglicht. Während dieser Rezirkulation der beiden Flüssigkeiten durch den Emulsionsreaktor können die für die Herstellung der Emulsion vorteilhaften Drücke und Temperaturen und gegebenenfalls andere Eigenschaften der Flüssigkeiten eingestellt werden. Darüber hinaus kann sich ein thermisches Gleichgewicht zwischen den Flüssigkeiten und dem Emulsionsreaktor einstellen. Die Pumpendurchsatzleistungen können derart adjustiert werden, dass für die zu produzierende Emulsion das gewünschte Mischungsverhältnis der Flüssigkeiten vorliegt.As has now been found, can be prepared in the emulsion reactor optimized conditions for the preparation of the emulsion and at the same time reduce the Committee to a minimum by the liquids are guided for a certain time before the actual countercurrent injection without mixing in each case through the emulsion reactor. The liquids are passed from the respective tank through a feed line into the emulsion reactor and from there through a recirculation line back into the tank. For the liquids, this creates a circulation or a recirculation through the emulsion reactor, which enables such settings. During this recirculation of the two liquids through the emulsion reactor, the pressures and temperatures which are advantageous for the production of the emulsion and, if appropriate, other properties of the liquids can be adjusted. In addition, a thermal equilibrium can be established between the liquids and the emulsion reactor. The pump flow rates can be adjusted such that the desired mixing ratio of the liquids is present for the emulsion to be produced.

Wenn die optimalen Produktionsbedingungen hergestellt sind, wird erfindungsgemäß durch ein Umschaltelement im Emulsionsreaktor von dem Rezirkulationsmodus der beiden Flüssigkeiten in einen Entnahmemodus umgeschaltet. Hierbei werden die Flüssigkeiten aufeinander gespritzt und die Emulsion wird dadurch hergestellt. Die hergestellte Emulsion kann dann einem Auslass des Emulsionsreaktors entnommen werden. Wenn die gewünschte Menge an Emulsion hergestellt ist, kann durch das Umschaltelement von dem Entnahmebetrieb wieder in den Rezirkulationsbetrieb umgeschaltet werden.According to the invention, when the optimum production conditions have been established, a switching element in the emulsion reactor is used to switch over from the recirculation mode of the two liquids into a removal mode. Here, the liquids are sprayed on each other and the emulsion is thereby produced. The emulsion produced can then be taken from an outlet of the emulsion reactor. When the desired amount of emulsion is produced, the switching element can be switched back from the removal operation to the recirculation mode.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist zwischen dem jeweiligen Tank und dem Emulsionsreaktor in der jeweiligen Zufuhrleitung ein Bypassventil vorgesehen, an das eine Bypassleitung angeschlossen ist, die direkt oder über einen Abschnitt der Rezirkulationsleitung in den jeweiligen Tank führt. Dabei leitet das Bypassventil in einer Bypassstellung die aus dem Tank entnommene Flüssigkeit durch die Bypassleitung unter Umgehung des Emulsionsreaktors zurück in den Tank, während es in einer Durchgangsstellung die Flüssigkeit durch die Zufuhrleitung in den Emulsionsreaktor leitet. Auf diese Weise ist gewissermaßen ein weiterer Zirkulationsmodus bereitgestellt, bei dem die beiden Flüssigkeiten getrennt voneinander unter Umgehung des Emulsionsreaktors zirkuliert werden. Diese Zirkulationsphase stellt beispielsweise die Möglichkeit bereit, die Flüssigkeiten auf geeignete Temperaturen aufzuwärmen bzw. zu erhitzen oder auch abzukühlen. Zudem können die Pumpendurchsatzleistungen adjustiert werden, um zu dem gewünschten Mischungsverhältnis der Flüssigkeiten zu führen.In a preferred embodiment of the device, a bypass valve is provided between the respective tank and the emulsion reactor in the respective supply line, to which a bypass line is connected, which leads directly or via a portion of the recirculation line in the respective tank. In this case, the bypass valve in a bypass position directs the liquid withdrawn from the tank through the bypass line bypassing the emulsion reactor back into the tank, while it passes in a passage position, the liquid through the supply line in the emulsion reactor. In this way, to a certain extent, a further circulation mode is provided, in which the two liquids are circulated separately from one another, bypassing the emulsion reactor. This circulation phase provides, for example, the possibility to heat the liquids to suitable temperatures or to heat or cool them. In addition, the pump flow rates can be adjusted to result in the desired mixing ratio of the liquids.

Nach Erreichen der gewünschten Temperaturen und/oder anderer Parameter kann das Bypassventil auf die Durchgangsstellung gestellt werden, bei der es die Flüssigkeiten durch die jeweiligen Zufuhrleitungen in den Emulsionsreaktor leitet. Dieser Zirkulationsphase, die auch als Niederdruck-Rezirkulation bezeichnet werden kann, folgt dann vorzugsweise die Rezirkulationsphase der beiden Flüssigkeiten durch den Emulsionsreaktor. In dieser Rezirkulationsphase, die auch als Hochdruck-Rezirkulationsphase bezeichnet werden kann, können nun auch die gewünschten Drücke eingestellt werden, da die Flüssigkeiten von den Zufuhrleitungen in die Rezirkulationsleitungen durch die jeweiligen Düsen geleitet werden. Die Emulsion kann dann beim Umschalten in den Entnahmemodus bzw. in die Betriebsphase hergestellt werden.After reaching the desired temperatures and / or other parameters, the bypass valve can be set to the passage position, in which it directs the liquids through the respective supply lines in the emulsion reactor. This circulation phase, also referred to as low-pressure recirculation can, then preferably follows the recirculation phase of the two liquids through the emulsion reactor. In this recirculation phase, which can also be referred to as the high-pressure recirculation phase, the desired pressures can now also be set since the liquids are conducted from the supply lines into the recirculation lines through the respective nozzles. The emulsion can then be produced when switching to the withdrawal mode or into the operating phase.

Eine zusätzliche Scherung der Flüssigkeiten bzw. des Reaktionsproduktes kann erreicht werden, indem im Emulsionsreaktor eine einstellbare Drossel vorgesehen ist. Das Mischprodukt der Flüssigkeiten prallt so, bevor es den Emulsionsreaktor durch den Auslass verlässt, gegen die Drossel. Aufgrund der Scherkräfte kann dem Mischprodukt auf diese Weise zusätzliche Energie zugeführt werden.An additional shear of the liquids or the reaction product can be achieved by an adjustable throttle is provided in the emulsion reactor. The mixed product of the liquids so bounces against the throttle before it leaves the emulsion reactor through the outlet. Due to the shear forces, the mixed product can be supplied with additional energy in this way.

Vorteilhafterweise sind an den jeweiligen Zufuhrleitungen und/oder Rezirkulationsleitungen Temperiervorrichtungen vorgesehen. Dadurch ist die Herstellung der Emulsion nicht auf Temperaturen beschränkt, die durch die Umgebungstemperatur oder die Temperatur der Tanks vorgegeben sind. Beispielsweise können die Flüssigkeiten auf Temperaturen, die für die Herstellung der Emulsion besonders vorteilhaft sind, erwärmt werden. Andererseits können die Flüssigkeiten, insbesondere wenn sie während der Hochdruck-Rezirkulationsphase eine zu hohe Temperatur erreicht haben, im Bedarfsfall auch gekühlt werden. Aufgrund des Zirkulationsprinzips der Flüssigkeiten sind die Temperiervorrichtungen vorteilhafterweise nach dem Prinzip der Durchlauferhitzung ausgebildet.Advantageously, temperature control devices are provided on the respective supply lines and / or recirculation lines. As a result, the production of the emulsion is not limited to temperatures that are dictated by the ambient temperature or the temperature of the tanks. For example, the liquids can be heated to temperatures which are particularly advantageous for the preparation of the emulsion. On the other hand, the liquids, in particular if they have reached too high a temperature during the high-pressure recirculation phase, if necessary, also be cooled. Due to the circulation principle of the liquids, the temperature control devices are advantageously designed according to the principle of continuous heating.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Temperiervorrichtungen als Wärmetauscher ausgestaltet. Sie werden dabei primärseitig von der jeweiligen Flüssigkeit und sekundärseitig von einem Heiz- oder Kühlmedium durchflossen. Da die jeweiligen Flüssigkeiten zirkulieren, eignet sich zur Temperierung der Flüssigkeiten besonders das Durchlaufprinzip. Die Flüssigkeiten werden dabei beim Durchlaufen der Zufuhrleitungen und/oder der Rezirkulationsleitungen erhitzt bzw. gekühlt, und werden in diesem Zustand wieder zurück in den Tank geführt. Diese Art der Temperierung ist effektiver und energetisch günstiger, als die Flüssigkeiten im jeweiligen Tank zu temperieren. Zudem wird sichergestellt, dass die jeweilige Flüssigkeit auf ihrem Weg zum Emulsionsreaktor die gewünschte Temperatur hat.In an advantageous embodiment, the tempering are designed as a heat exchanger. They are the primary side of the respective liquid and flows through the secondary side of a heating or cooling medium. Since the respective liquids circulate, the continuous flow principle is particularly suitable for the temperature control of the liquids. The liquids are thereby heated or cooled when passing through the supply lines and / or the recirculation lines, and are returned to the tank in this condition. This type of temperature control is more effective and energetically more favorable than to temper the liquids in the respective tank. In addition, it is ensured that the respective liquid has the desired temperature on its way to the emulsion reactor.

Die jeweilige Temperiervorrichtung ist vorteilhafterweise ausgelegt, die Flüssigkeiten auf Temperaturen zwischen 20°C und 75°C zu temperieren. Dieser Temperaturbereich ist in besonderem Maße zur Herstellung von Emulsionen im Nahrungsmittelbereich und Gesundheitsbereich sowie für Kosmetika geeignet.The respective tempering is advantageously designed to temper the liquids to temperatures between 20 ° C and 75 ° C. This temperature range is particularly suitable for the production of emulsions in the food and health sector and for cosmetics.

Aus verschiedenen Gründen kann es wünschenswert sein, zusätzliche Flüssigkeiten bzw. Stoffe, auch Additive genannt, zur Bildung oder Unterstützung der Emulsion heranzuziehen. Dazu ist vorzugsweise wenigstens ein zusätzlicher Tank für ein Additiv mit zugeordneter Pumpe vorgesehen, mit einer Zuführungsleitung, die in den Emulsionsreaktor oder in eine der Zufuhrleitungen für die zu emulgierenden Flüssigkeiten mündet, und einem Ventil mit einer daran angeschlossenen Rückführungsleitung zum Tank.For various reasons, it may be desirable to use additional liquids, also called additives, to form or aid the emulsion. For this purpose, at least one additional tank for an additive with an associated pump is preferably provided, with a feed line which opens into the emulsion reactor or into one of the supply lines for the liquids to be emulsified, and a valve with a return line connected thereto to the tank.

Vorzugsweise sind die Düsen als Lochblenden ausgestaltet. Auf diese Weise wird durch eine baulich einfache und wartungsarme Konstruktion eine Querschnittsverengung der in den Emulsionsreaktor strömenden Flüssigkeit erreicht. Vorteilhafterweise weisen die Lochblenden einen Durchmesser von 0,6 bis 6 mm auf.Preferably, the nozzles are designed as pinhole. In this way, a cross-sectional constriction of the liquid flowing into the emulsion reactor is achieved by a structurally simple and low-maintenance construction. Advantageously, the pinhole diaphragms have a diameter of 0.6 to 6 mm.

Vorteilhafterweise umfassen die Düsen eine in einem kegelförmigen Gehäuse verschiebbare Nadel zur Eintrittsdruckeinstellung der jeweiligen Flüssigkeit in den Emulsionsreaktor. Durch ein Verschieben der Nadel im Gehäuse kann der Querschnitt, durch den die Flüssigkeit in den Emulsionsreaktor eingespritzt wird, auf einfache Weise verändert werden. Dadurch lässt sich auch der gewünschte Druck der Flüssigkeit justieren.Advantageously, the nozzles comprise a needle displaceable in a conical housing for admission pressure adjustment of the respective liquid into the emulsion reactor. By moving the needle in the housing, the cross section through which the liquid is injected into the emulsion reactor can be changed in a simple manner. This also allows you to adjust the desired pressure of the liquid.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen der Düsen wird der Druck über den Querschnitt der Lochblende bzw. über die Position der Nadel geregelt. Diese Ausgestaltungen der Düsen sind statischer Natur in der Hinsicht, dass die Düse nicht auf den Flüssigkeitsstrom reagiert. Strömungsspitzen der Flüssigkeiten beispielsweise werden nicht kompensiert, so dass sich in diesem Fall die Flüssigkeit vor der Düse stauen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Nadel der Düse deshalb mit einer Feder zur dynamischen Eintrittsdruckeinstellung verbunden ist. Die Druckeinstellung findet dabei, wie bei den oben beschriebenen Varianten, im Hochdruck-Rezirkulationsmodus statt. Der durch die Feder auf die Nadel ausgeübte Druck und der Druck der durch die Zufuhrleitung einströmenden Flüssigkeit befinden sich dabei im Gleichgewicht. Die Feder reagiert somit auf Strömungsschwankungen der Flüssigkeit. Der Druck der jeweiligen Flüssigkeit wird auf diese Weise im Wesentlichen konstant gehalten, und Druckspitzen können ausgeglichen werden.In the embodiments of the nozzles described above, the pressure over the cross section of the pinhole or on the position of the needle is controlled. These designs of nozzles are static in nature in that the nozzle does not respond to the liquid flow. Flow peaks of the liquids, for example, are not compensated, so that in this case the liquid can accumulate in front of the nozzle. In a preferred embodiment, the needle of the nozzle is therefore connected to a spring for dynamic entry pressure adjustment. The pressure setting takes place, as in the variants described above, in the high-pressure recirculation mode. The pressure exerted by the spring on the needle pressure and the pressure of the incoming through the supply line liquid are in equilibrium. The spring thus reacts to flow fluctuations of the liquid. The pressure of the respective liquid is kept substantially constant in this way, and pressure peaks can be compensated.

Die Düsen und die zugeordneten Pumpen sind vorzugsweise für Drücke zwischen 25 und 200 bar, insbesondere im Wesentlichen 100 bar, ausgelegt. Diese im Vergleich zu alternativen Verfahren geringen Drücke lassen sich vor allem durch die Struktur der Düsen, insbesondere durch die Größe des Querschnitts, durch den die Flüssigkeit in den Emulsionsreaktor eintritt, realisieren. Dadurch werden Produktionsmengen der Emulsion von bis zu 15 Tonnen pro Stunde ermöglicht. Die genannten Drücke herrschen in den Zufuhrleitungen zwischen der Düse im Emulsionsreaktor und der der Zufuhrleitung zugeordneten Pumpe. In der entsprechenden Rezirkulationsleitung, die von dem Emulsionsreaktor zurück in den Tank führt, herrschen gewöhnlich deutlich geringere Drücke von wenigen bar.The nozzles and the associated pumps are preferably designed for pressures between 25 and 200 bar, in particular substantially 100 bar. These low compared to alternative methods pressures can be realized mainly by the structure of the nozzle, in particular by the size of the cross section through which the liquid enters the emulsion reactor. This allows production of the emulsion of up to 15 tonnes per hour. The said pressures prevail in the supply lines between the nozzle in the emulsion reactor and the pump associated with the supply line. In the corresponding recirculation line, which leads from the emulsion reactor back into the tank, usually much lower pressures of a few bar prevail.

Zur Herstellung von Emulsionen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die zu emulgierenden Flüssigkeiten in Rohstoffform vorliegen. Der Betreiber dieser Vorrichtung benötigt also keine Vor- bzw. Rohemulsion. Die zu emulgierenden Flüssigkeiten werden dabei vorteilhafterweise in jeweiligen Vorratsbehältern bereitgestellt, die dem jeweiligen Tank vorgeschaltet sind. Von dem jeweiligen Vorratsbehälter führt eine Zuleitung zu dem Tank, und mit einer zugeordneten Pumpe kann im Bedarfsfall die jeweilige Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter in den Tank gepumpt werden.For the preparation of emulsions with the device according to the invention, the liquids to be emulsified can be present in raw material form. The operator of this device thus requires no pre-or raw emulsion. The liquids to be emulsified are advantageously provided in respective storage containers, which are connected upstream of the respective tank. From the respective reservoir leads a supply line to the tank, and with an associated pump If necessary, the respective liquid can be pumped from the reservoir into the tank.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind genau zwei Düsen vorgesehen, durch die im Betriebszustand bzw. im Entnahmemodus zwei Flüssigkeiten im Wesentlichen frontal aufeinander gespritzt werden. Eine Erweiterung auf drei oder mehr Düsen zur Emulgierung von drei oder mehr Flüssigkeiten ist denkbar.In a preferred embodiment, exactly two nozzles are provided, through which, in the operating state or in the withdrawal mode, two liquids are sprayed on one another substantially frontally. An extension to three or more nozzles for the emulsification of three or more liquids is conceivable.

In Bezug auf das Verfahren wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Flüssigkeiten temperiert werden, und dass ein Rezirkulationsmodus vorgesehen ist, bei dem die Flüssigkeiten ohne Vermischung aus den jeweiligen Zufuhrleitungen durch Düsen in den Emulsionsreaktor und weiter durch Rezirkulationsleitungen zurück in den Tank geleitet werden, und dass ein Entnahmemodus vorgesehen ist, bei dem die Flüssigkeiten durch die Düsen im Emulsionsreaktor im Wesentlichen auf einen gemeinsamen Kollisionspunkt gespritzt werden, wobei die als Mischprodukt entstehende Emulsion entnommen wird.With regard to the method, the above object is achieved according to the invention in that the liquids are tempered and that a recirculation mode is provided in which the liquids without mixing from the respective supply lines through nozzles in the emulsion reactor and further through recirculation back into the tank are directed, and in that a removal mode is provided, in which the liquids are injected through the nozzles in the emulsion reactor substantially to a common point of collision, wherein the resulting emulsion as mixed product is removed.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist ein Bypassmodus vorgesehen, bei dem die Flüssigkeiten aus den jeweiligen Zufuhrleitungen vor Erreichen des Emulsionsreaktors über Bypassleitungen in den jeweiligen Tank zurück geleitet werden. In diesem Bypassmodus können die Flüssigkeiten auf die gewünschten Temperaturen erhitzt bzw. abgekühlt werden.In a preferred embodiment of the method, a bypass mode is provided, in which the liquids from the respective supply lines are passed back to the respective tank via bypass lines before reaching the emulsion reactor. In this bypass mode, the liquids can be heated or cooled to the desired temperatures.

In Abhängigkeit von den die Emulsion bildenden Flüssigkeiten und speziellen Eigenschaften der Emulsion, wie beispielsweise der Partikelgrößenverteilung, sollten zur Herstellung der Emulsion besonders günstige Drücke und Temperaturen gewählt werden. Vorteilhafterweise wird daher zur Erstellung einer Emulsion von dem Rezirkulationsmodus in den Entnahmemodus gewechselt, wenn vorgegebene Drücke, vorgegebene Temperaturen der Flüssigkeiten bzw. des Emulsionsreaktors und/oder vorgegebene Pumpendurchsatzleistungen erreicht sind. Vorteilhafterweise werden die Flüssigkeiten bei deren Durchlauf durch die Zufuhrleitungen und/oder die Rezirkulationsleitungen temperiert.Depending on the emulsion forming liquids and special properties of the emulsion, such as the particle size distribution, particularly favorable pressures and temperatures should be selected for the preparation of the emulsion. Advantageously, therefore, an emulsion is changed from the recirculation mode to the removal mode when predetermined pressures, predetermined temperatures of the liquids or of the emulsion reactor and / or predetermined pump throughput rates are reached. Advantageously, the liquids are tempered during their passage through the supply lines and / or the recirculation lines.

Die Umschaltung zwischen den Rezirkulationsmodus und dem Entnahmemodus geschieht vorteilhafterweise durch Bewegung eines oder mehrerer Umschaltelemente im Emulsionsreaktor.The switching between the recirculation mode and the withdrawal mode is advantageously carried out by moving one or more switching elements in the emulsion reactor.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch aus dem Emulsionsreaktor führende Rezirkulationsleitungen und ein Umschaltelement im Emulsionsreaktor, das die Flüssigkeiten ohne Vermischung aus den Zufuhrleitungen über die Düsen in die Rezirkulationsleitungen umlenken kann, ein Modus geschaffen wird, im dem die zur Herstellung der Emulsion benötigten bzw. optimierten Bedingungen hinsichtlich Temperatur, Druck, und möglicherweise anderer Parameter eingestellt werden können. Durch das im Emulsionsreaktor integrierte Umschaltelement kann eine schnelle und im Wesentlichen verlustfreie Umschaltung zwischen diesem Rezirkulationsmodus und der Betriebsphase bzw. dem Entnahmemodus geschehen. Dadurch wird der Ausschuss möglichst klein gehalten. Durch in die Zufuhrleitungen integrierte Bypassventile mit daran angeschlossenen Bypassleitungen kann ein weiterer Kreislauf bzw. Zirkulationsmodus geschaffen werden, bei dem der Emulsionsreaktor umgangen wird. Dieser Modus kann dem Rezirkulationsmodus, bei dem die Flüssigkeiten durch den Emulsionsreaktor laufen, vorausgehen. Er kann beispielsweise zur Erhitzung der Flüssigkeiten verwendet werden.The advantages achieved by the invention are, in particular, that a mode is created by leading from the emulsion reactor recirculation lines and a switching element in the emulsion reactor, which can deflect the liquids without mixing from the supply lines via the nozzles in the recirculation, in which for the production the emulsion required or optimized conditions in terms of temperature, pressure, and possibly other parameters can be adjusted. By means of the switching element integrated in the emulsion reactor, rapid and substantially loss-free switching can take place between this recirculation mode and the operating phase or the withdrawal mode. As a result, the committee is kept as small as possible. By integrated in the supply lines by-pass valves with bypass lines connected thereto, a further circulation or circulation mode can be created in which the emulsion reactor is bypassed. This mode may precede the recirculation mode in which the liquids pass through the emulsion reactor. It can be used, for example, for heating the liquids.

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Ansicht:

Fig. 1
Eine Vorrichtung zur Emulgierung von Flüssigkeiten mit zwei Tanks, die die zu emulgierenden Flüssigkeiten beinhalten, zugeordneten Pumpen, Wärmetauschern und Zufuhrleitungen, die zu einem Emul- sionsreaktor führen, daran angeschlossenen Rezirkulationsleitungen, und Bypassleitungen und -ventilen, und zwei weiteren Tanks für Additive in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2
eine Vorrichtung zur Emulgierung von Flüssigkeiten in einer zweiten, erweiterten Ausführungsform, und
Fig. 3
das Wirkungsprinzip eines Umschaltelementes in einem Emulsionsreaktor der Vorrichtung in Draufsicht (das Emulsionsreak- torgehäuse ist der besseren Übersicht halber weggelassen).
Various embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. In it show in a highly schematic view:
Fig. 1
A device for the emulsification of liquids with two tanks containing the liquids to be emulsified, associated pumps, heat exchangers and supply lines leading to emulsification sion reactor, connected recirculation lines, and bypass lines and valves, and two further tanks for additives in a first embodiment,
Fig. 2
a device for emulsifying liquids in a second, extended embodiment, and
Fig. 3
the principle of action of a switching element in an emulsion reactor of the device in plan view (the emulsion reactor is Torgehäuse for better clarity omitted).

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 2 zur Emulgierung von Flüssigkeiten erlaubt die Herstellung einer Emulsion, die hauptsächlich aus zwei fluiden Bestandteilen besteht. Die beiden Flüssigkeiten liegen in Rohform in den Tanks 6 vor. Sie werden über zugeordnete Pumpen 10 durch Zufuhrleitungen 14 in den Emulsionsreaktor 18 gepumpt. Zur Erhitzung der Flüssigkeiten sind entlang der Zufuhrleitungen 14 Wärmetauscher 22 vorgesehen. Die Flüssigkeiten werden im Emulsionsreaktor 18 nach dem Prinzip der Gegenstrominjektion aufeinander gespritzt. Die Einspritzung der Flüssigkeiten erfolgt dabei in diesem Beispiel im Wesentlichen frontal aufeinander. Im Emulsionsreaktor treten die Flüssigkeiten dabei aus den Düsen 24 (nicht eingezeichnet) im Wesentlichen kegelförmig aus. Die Flüssigkeiten reagieren auf diese Art miteinander, und können dann einem Auslass 25 des Emulsionsreaktors entnommen werden.In the Fig. 1 The device 2 for emulsifying liquids allows the preparation of an emulsion consisting mainly of two fluid constituents. The two liquids are present in crude form in the tanks 6. They are pumped via associated pumps 10 through supply lines 14 into the emulsion reactor 18. To heat the liquids 14 heat exchangers 22 are provided along the supply lines. The liquids are sprayed on each other in the emulsion reactor 18 according to the principle of countercurrent injection. In this example, the injection of the liquids takes place essentially frontally on one another. In the emulsion reactor, the liquids exit from the nozzles 24 (not shown) in a substantially conical shape. The liquids react with each other in this way, and can then be taken from an outlet 25 of the emulsion reactor.

Für die Herstellung einer qualitativ hochwertigen Emulsion ist es wichtig, dass dafür geeignete Drücke und Temperaturen vorherrschen. Eine Herstellung der Emulsion bei ungünstigen Drücken und Temperaturen führt zu einem qualitativ minderwertigen Produkt oder zu Ausschuss. Um eine präzise Einstellung von Druck und Temperatur zu ermöglichen, besitzt die Vorrichtung 2 deshalb Rezirkulationsleitungen 26. In einem Rezirkulationsmodus kann so die jeweilige Flüssigkeit über die Zufuhrleitung 14 und die Düse 24 (siehe auch Fig. 3) durch den Emulsionsreaktor 18 und weiter über die Rezirkulationsleitung 26 zurück in den Tank geführt werden. Dadurch ist für jede Flüssigkeit jeweils ein Kreislauf gegeben. Die Umschaltung der Vorrichtung 2 von dem Rezirkulationsmodus, bei dem die beiden Flüssigkeiten getrennt voneinander und ohne Vermischung aus dem Tank 6 über die Zufuhrleitung 14 durch den Emulsionsreaktor 18 und über die Rezirkulationsleitung 26 wieder zurück in den Tank geleitet werden, und dem Entnahmemodus bzw. der Betriebsphase, in der die Flüssigkeiten durch die Düsen 24 aufeinander gespritzt werden, geschieht durch ein in der Fig. 1 nicht dargestelltes Umschaltelement 28 im Emulsionsreaktor 18, dessen Funktionsprinzip weiter unten anhand von Fig. 3 erläutert wird.For the production of a high quality emulsion, it is important that suitable pressures and temperatures prevail. Preparation of the emulsion at unfavorable pressures and temperatures results in a poor quality product or broke. In order to allow a precise adjustment of pressure and temperature, therefore, the device 2 has recirculation lines 26. In a recirculation mode, the respective liquid can thus be supplied via the supply line 14 and the nozzle 24 (see also FIG Fig. 3 ) by the emulsion reactor 18 and continue over the recirculation line 26 back into the tank. As a result, a cycle is given for each liquid. The switching of the device 2 of the recirculation mode, in which the two liquids are separated from each other and without mixing from the tank 6 via the supply line 14 through the emulsion reactor 18 and the recirculation line 26 back into the tank, and the removal mode or the Operating phase in which the liquids are injected through the nozzles 24 to each other, is done by a in the Fig. 1 Not shown switching element 28 in the emulsion reactor 18, whose principle of operation below with reference to Fig. 3 is explained.

Das Umschaltelement 28 kann folglich im Wesentlichen zwei Zustände einnehmen. Im Rezirkulationszustand werden die beiden Flüssigkeiten durch den Emulsionsreaktor 18 ohne Vermischung geleitet. Im Entnahmezustand werden die beiden Flüssigkeiten aufeinander gespritzt, was zur Bildung der Emulsion führt.The switching element 28 can thus essentially assume two states. In the recirculation state, the two liquids are passed through the emulsion reactor 18 without mixing. In the removal state, the two liquids are sprayed on each other, which leads to the formation of the emulsion.

Die Wärmetauscher 22 sind zu einer Temperierung, also einer Erwärmung oder Abkühlung, der Flüssigkeiten im Temperaturbereich zwischen 20°C und 75°C ausgelegt. Der Rezirkulationsmodus, bei dem die Flüssigkeiten durch den Emulsionsreaktor 18 ohne gegenseitige Vermischung geleitet werden, kann als Hochdruck-Rezirkulationsmodus bezeichnet werden, weil in diesem Modus die zur Herstellung der Emulsion erforderlichen Drücke eingestellt werden können. Zudem können auch alle weiteren Parameter zur Erstellung der Emulsion eingestellt werden. Dazu gehören die Temperaturen der Flüssigkeiten sowie die Austragsleistungen bzw. Pumpendurchsatzleistungen der Pumpen 10. Durch die Pumpendurchsatzleistungen kann das Mischungsverhältnis der beiden hauptsächlichen Komponenten, beispielsweise Fett und Wasser, in der Emulsion eingestellt werden.The heat exchangers 22 are designed for a temperature control, that is, a heating or cooling, the liquids in the temperature range between 20 ° C and 75 ° C. The recirculation mode, in which the liquids are passed through the emulsion reactor 18 without mutual mixing, may be referred to as a high pressure recirculation mode because in this mode the pressures required to prepare the emulsion can be adjusted. In addition, all other parameters for the preparation of the emulsion can be adjusted. These include the temperatures of the liquids as well as the discharge rates or pump throughputs of the pumps 10. By the pump throughput capacities, the mixing ratio of the two main components, such as fat and water, can be adjusted in the emulsion.

Die Vorrichtung 2 erlaubt noch eine weitere Art von Rezirkulation, bei der der Emulsionsreaktor 18 vollständig umgangen wird. Dieser auch als Niederdruck-Rezirkulation bezeichnete Modus wird dadurch erreicht, dass in die jeweilige Zufuhrleitung 14 ein Bypassventil 30 eingebaut ist. Das Bypassventil 30 ist dabei als Umschaltventil ausgebildet. Es kann im Wesentlichen zwei verschiedene Zustände einnehmen. In seiner Durchgangsstellung (das Bypassventil 30 ist geschlossen) wird die jeweilige Flüssigkeit im Wesentlichen einfach durch das Ventil hindurch geleitet und somit weiter in den Emulsionsreaktor 18 geführt. An das Ventil ist eine Bypassleitung 34 angeschlossen, über die in der Bypassstellung (das Bypassventil 30 ist offen) des Bypassventils 30 die Flüssigkeit in die Rezirkulationsleitung 26 und dann weiter zurück in den Tank 6 geleitet wird. In der hier gezeigten Ausführungsform mündet die Bypassleitung über ein T-förmiges Leitungsstück in die Rezirkulationsleitung 26. Dabei ist aus hydrodynamischen Gründen sichergestellt, dass die Flüssigkeit nicht über die Rezirkulationsleitung in den Emulsionsreaktor 18 fließt.The device 2 still allows a further type of recirculation in which the emulsion reactor 18 is completely bypassed. This also as low-pressure recirculation designated mode is achieved in that in the respective supply line 14, a bypass valve 30 is installed. The bypass valve 30 is designed as a changeover valve. It can essentially assume two different states. In its passage position (the bypass valve 30 is closed), the respective liquid is substantially simply passed through the valve and thus further fed into the emulsion reactor 18. To the valve, a bypass line 34 is connected, via which in the bypass position (the bypass valve 30 is open) of the bypass valve 30, the liquid is passed into the recirculation line 26 and then further back into the tank 6. In the embodiment shown here, the bypass line opens into the recirculation line 26 via a T-shaped line piece. For hydrodynamic reasons, it is ensured that the liquid does not flow into the emulsion reactor 18 via the recirculation line.

In diesem Niederdruck-Rezirkulationsmodus ist ein Umlauf der Flüssigkeit geschaffen, bei dem sie nach dem Durchlaufprinzip mit Hilfe des Wärmetauschers 22 erhitzt wird. Dieser Modus kann beispielsweise solange aufrecht erhalten werden, bis die zur Emulgierung benötigten Flüssigkeiten die gewünschte Temperatur erreicht haben. Wird das Ventil dann von der Bypassstellung in die Durchgangstellung umgeschaltet, kann die Flüssigkeit im Hochdruck-Rezirkulationsmodus durch den Emulsionsreaktor 18 zirkulieren. Sofern dann alle wichtigen Parameter, wie beispielsweise Druck, Temperatur und Pumpenfördermengen, eingestellt sind, was typischerweise 15 Minuten dauert, kann durch das Umschaltelement 28 der Entnahmemodus bzw. die Betriebsphase aktiviert werden, in der die beiden Flüssigkeiten zur Bildung einer Emulsion aufeinander gespritzt werden. Diese Umschaltung kann in sehr kurzen Zeiten von wenigen Millisekunden geschehen.In this low-pressure recirculation mode, a circulation of the liquid is created, in which it is heated by the flow principle with the aid of the heat exchanger 22. This mode can be maintained, for example, until the liquids required for emulsification have reached the desired temperature. If the valve is then switched from the bypass position to the through position, the liquid can circulate through the emulsion reactor 18 in the high pressure recirculation mode. If then all important parameters, such as pressure, temperature and pump flow rates are set, which typically takes 15 minutes, can be activated by the switching element 28, the removal mode or the operating phase in which the two liquids are sprayed on each other to form an emulsion. This switching can be done in very short times of a few milliseconds.

Die Vorrichtung 2 wird vorzugsweise derart betrieben, dass der Niederdruck-Rezirkulationsmodus, der Hochdruck-Rezirkulationsmodus, und der Betriebsmodus bzw. der Entnahmemodus in dieser Reihenfolge zeitlich nacheinander gefahren werden, um einen "Schuss" Emulsion herzustellen. Sind die Flüssigkeiten bereits auf die richtige Temperatur erwärmt, kann der Niederdruck-Rezirkulationsmodus für folgende Schüsse ausgelassen werden. Durch die Zirkulationsmodi können optimierte Bedingungen für die Herstellung der Emulsion erreicht werden, da alle einstellbaren Parameter vor dem jeweiligen Schuss auf gewünschte Werte eingestellt werden können.The device 2 is preferably operated such that the low-pressure recirculation mode, the high-pressure recirculation mode, and the operating mode or the unloading mode are sequentially timed in this order to make a "weft" emulsion. If the fluids are already warmed to the correct temperature, the low pressure recirculation mode can be skipped for subsequent shots. Circulation modes can be used to achieve optimized emulsion production conditions as all adjustable parameters can be set to desired values prior to each shot.

Die Vorrichtung 2 bzw. das Verfahren zur Emulgierung von Flüssigkeiten ermöglichen zudem mit Hilfe der Rezirkulationsmodi die Neuerstellung von Rezepturen bzw. Rezepten für neue Emulsionen und damit auch neue Produkte. Es kann in einem Schuss immer eine geringe Menge an Emulsion, beispielsweise ein Kilogramm, hergestellt und auf seine Eigenschaften untersucht werden. Daraufhin können die Parameter der Flüssigkeiten und/oder Additive, beispielsweise die Mischungsverhältnisse, Drücke und Temperaturen, neu justiert werden und eine neue Probe kann hergestellt werden. So lassen sich ohne großen Materialaufwand Testreihen mit jeweils unterschiedlichen Parametern fahren, wobei die zur Herstellung der Emulsion optimierten Parameterwerte empirisch aus den Messergebnissen heraus "kondensiert" werden können.The device 2 or the method for emulsifying liquids also make it possible with the help of the recirculation modes to create recipes or recipes for new emulsions and thus also new products. It can be in a shot always a small amount of emulsion, for example, a kilogram, prepared and examined for its properties. Thereupon, the parameters of the liquids and / or additives, for example the mixing ratios, pressures and temperatures, can be readjusted and a new sample can be produced. Thus, test series with different parameters can be run without great expenditure of material, whereby the parameter values optimized for producing the emulsion can be empirically "condensed" out of the measurement results.

In vielen Anwendungsbereichen von Emulsionen ist es wünschenswert bzw. erforderlich, dass die Emulsion nicht nur zwei Bestandteile, im Wesentlichen eine Wasserphase und eine Fettphase, enthält. Zur Stabilisierung der Emulsion, zur Erhöhung ihrer Wirkungskraft beispielsweise bei gesundheitlichen Produkten, zur Anreicherung der Emulsion mit Duftölen oder ähnlichen Substanzen oder aus anderen produkttechnischen Gründen soll die Emulsion oft weitere Bestandteile enthalten. Diese zusätzlichen Bestandteile werden auch als Additive bezeichnet. Die Zumischung von bis zu zwei Additiven wird in der Vorrichtung 2 gemäß Fig. 1 ermöglicht, wobei die Vorrichtung 2 hinsichtlich der Anzahl der beimischbaren Additive skalierbar ausgelegt ist. Die Additive sind dazu in Additiv-Tanks 40 gespeichert. Mit Hilfe von Additiv-Pumpen 44 können die Additive über Additiv-Zufuhrleitungen 48 in den Emulsionsreaktor 18 geleitet werden. Auch für die Additive ist vorteilhafterweise ein Kreislauf bzw. eine Rezirkulation vorgesehen, bei der die Additive über Additiv-Rezirkulationsleitungen 52 ohne Vermischung mit den anderen Flüssigkeiten wieder in den Additiv-Tank 40 geleitet werden. In die Additiv-Leitungen 48, 52 kann zu diesem Zweck auch ein Additiv-Ventil 56 eingebaut sein, durch das das jeweilige Additiv durch eine angeschlossene Leitung zurück in den Additiv-Tank 40 geleitet werden kann. Für die Additive können Rezirkulationskreisläufe vorgesehen sein, die denen der beiden hauptsächlichen Komponenten der zu erstellenden Emulsion entsprechen.In many applications of emulsions, it is desirable or required that the emulsion not only contain two ingredients, essentially a water phase and a fat phase. To stabilize the emulsion, to increase its potency, for example in health products, to enrich the emulsion with fragrance oils or similar substances or for other technical reasons, the product should often contain other ingredients. These additional ingredients are also referred to as additives. The admixture of up to two additives is in the device 2 according to Fig. 1 allows, wherein the device 2 is designed to be scalable in terms of the number of admixable additives. The additives are stored in additive tanks 40 for this purpose. With the aid of additive pumps 44, the additives can be passed into the emulsion reactor 18 via additive feed lines 48. Also for the additives is Advantageously, a cycle or a recirculation is provided in which the additives are passed through additive recirculation lines 52 without mixing with the other liquids back into the additive tank 40. In the additive lines 48, 52 may be installed for this purpose, an additive valve 56 through which the respective additive can be passed through a connected line back into the additive tank 40. For the additives recirculation cycles can be provided, which correspond to those of the two main components of the emulsion to be created.

Da der Mengenbeitrag eines Additivs zur Emulsion oftmals weniger als 1 Prozent beträgt, kann auf eine Temperierung des Additivs in der Praxis oft verzichtet werden. Wird eine Erwärmung oder eine Abkühlung gewünscht bzw. ist sie erforderlich, können äquivalent zu den Kreisläufen der Hauptkomponenten der Emulsion Temperiervorrichtungen, bevorzugt Wärmetauscher, an den Additiv-Zufuhrleitungen oder Additiv-Rezirkulationsleitungen angebracht werden. Eine geringe Erwärmung kann auch direkt über den jeweiligen Pumpenkörper erfolgen. Im allgemeinsten Fall sind alle Komponenten der Emulsion temperierbar.Since the quantitative contribution of an additive to the emulsion is often less than 1 percent, it is often possible to dispense with a temperature control of the additive in practice. If heating or cooling is desired or required, temperature control devices, preferably heat exchangers, may be attached to the additive supply lines or additive recirculation lines, equivalent to the circuits of the major components of the emulsion. A slight warming can also be done directly over the respective pump body. In the most general case all components of the emulsion are heatable.

Die Beimischung des jeweiligen Additivs zur Emulsion kann auf zwei verschiedene Arten erfolgen. Einerseits kann das Additiv direkt in eine der beiden Zufuhrleitungen über ein Einleitungsstück 58 eingeleitet werden. Es wird dabei unter einem Druck eingeleitet, der gegenüber dem Druck der Zufuhrleitung um beispielsweise 10 bar erhöht ist. Diese Art der Beimischung erfolgt vorzugsweise bei Komponenten, die sich nur schwer mit anderen Flüssigkeiten vermischen lassen. Durch die Injektion in den Flüssigkeitsstrom und die nachfolgende Eindüsung treten zweimal kurz hintereinander Scherungen der Additiv-Flüssigkeit auf, was sich auf die Partikelverteilung in der fertigen Emulsion begünstigend auswirkt. Anderseits kann das Additiv auch direkt über ein Eintrittsstück 59 und eine daran sich anschließende Düse 24 (nicht eingezeichnet) in den Emulsionsreaktor 18 eingespritzt werden.The admixture of the respective additive to the emulsion can take place in two different ways. On the one hand, the additive can be introduced directly into one of the two supply lines via an introduction piece 58. It is introduced under a pressure which is increased by 10 bar relative to the pressure of the supply line. This type of admixture is preferably for components that are difficult to mix with other liquids. As a result of the injection into the liquid stream and the subsequent injection, shearing of the additive liquid occurs twice in quick succession, which has a favorable effect on the particle distribution in the finished emulsion. On the other hand, the additive can also be injected directly into the emulsion reactor 18 via an inlet piece 59 and a nozzle 24 adjoining it (not shown).

Die Düsen 24 können als statische Düsen ausgestaltet sein, beispielsweise als Lochblenden oder Nadelventile. In einer dynamischen Ausgestaltung der Düsen 24 ist eine den Querschnitt in einem kegelförmigen Gehäuse verengende Nadel mit einer Feder verbunden. Im Gleichgewichtszustand bei Umlauf der Flüssigkeit sind Druck der Flüssigkeit und Federdruck im Gleichgewicht. Druckspitzen werden in dieser Ausgestaltung automatisch durch eine zeitweilige Vergrößerung des Querschnitts (entgegen der Wirkung der Federkraft) ausgeglichen.The nozzles 24 may be configured as static nozzles, such as pinhole or needle valves. In a dynamic embodiment of the nozzles 24, a needle narrowing the cross-section in a conical housing is connected to a spring. In the equilibrium state with circulation of the liquid, pressure of the liquid and spring pressure are in equilibrium. Pressure peaks are compensated automatically in this embodiment by a temporary enlargement of the cross section (against the action of the spring force).

Die Tanks 6 sind zur wärmetechnischen Isolierung gegenüber der Umgebung vorteilhafterweise mit einer Wärmeisolationsschicht, insbesondere in Form eines Doppelmantels, ausgestattet.The tanks 6 are for thermal insulation against the environment advantageously equipped with a thermal insulation layer, in particular in the form of a double sheath.

Die Vorrichtung 2 zur Emulgierung von Flüssigkeiten ist in Fig. 2 in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Diese Ausführungsform beinhaltet gewissermaßen eine Erweiterung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung 2, die im Wesentlichen zusätzlich die Komponenten enthält, die für einen vollständigen Produktionsablauf notwendig sind. Die mit der Vorrichtung 2 aus Fig. 1 gemeinsamen Komponenten befinden sich innerhalb des gestrichelten Kastens. Abweichend von der Darstellung in Fig. 1 sind in Fig. 2 die Zufuhrleitungen 14 und die Rezirkulationsleitungen 26 zum Teil überlagert gezeichnet. Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung 2 umfasst zusätzlich Vorratsbehälter 60, in denen die Flüssigkeiten als Rohstoffe bzw. in ihrer Rohform vorliegen. Diese Vorratsbehälter 60 sind dementsprechend austauschbar und möglichst einfach zu montieren. Durch Vorratspumpen 64 werden die sich in den Vorratsbehältern 60 befindenden Flüssigkeiten nach Bedarf in die Tanks 6 gepumpt.The device 2 for the emulsification of liquids is in Fig. 2 shown in a second preferred embodiment. This embodiment effectively includes an extension of the in Fig. 1 shown device 2, which contains substantially in addition the components that are necessary for a complete production process. The with the device 2 off Fig. 1 common components are inside the dashed box. Deviating from the illustration in Fig. 1 are in Fig. 2 the supply lines 14 and the recirculation lines 26 are shown partially overlaid. In the Fig. 2 illustrated device 2 additionally comprises reservoir 60, in which the liquids are present as raw materials or in their raw form. These reservoirs 60 are accordingly interchangeable and easy to assemble. By means of supply pumps 64, the liquids located in the storage containers 60 are pumped into the tanks 6 as required.

Die Vorratsbehälter 60 werden gewöhnlich auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten, die nicht der zur Herstellung der Emulsion benötigten Temperatur entsprechen muss. Die zur Emulgierung gewünschte Temperatur kann, wie oben dargestellt, mit Hilfe der Wärmetauscher 22 eingestellt werden. Dazu sind vorteilhafterweise ein oder mehrere Temperaturfühler an oder im Emulsionsreaktor 18 platziert, über den die Temperaturen der jeweiligen Flüssigkeiten gemessen werden können. Über eine mit den Temperaturfühlern und den Heizapparaturen bzw. mit Stellgliedern der Wärmetauscher 22 verbundene Temperaturregeleinheit (nicht dargestellt) können dann die gewünschten Temperaturen der Flüssigkeiten eingeregelt werden. Die Strömungsrichtung der Flüssigkeiten von den Tanks 6 in den Emulsionsreaktor 18 ist durch die Pfeile 65 angedeutet.The reservoirs 60 are usually maintained at a predetermined temperature, which does not have to correspond to the temperature required to produce the emulsion. The desired temperature for emulsification, as shown above, be adjusted by means of the heat exchanger 22. These are advantageously one or more temperature sensors on or in the emulsion reactor 18th placed, over which the temperatures of the respective liquids can be measured. Via a temperature control unit (not shown) connected to the temperature sensors and the heating apparatuses or with actuators of the heat exchangers 22, the desired temperatures of the liquids can then be adjusted. The direction of flow of the liquids from the tanks 6 into the emulsion reactor 18 is indicated by the arrows 65.

Bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 2 ist wieder die Beimischung von bis zu zwei Additiven aus Additiv-Tanks 40 vorgesehen. Die im Entnahmemodus produzierte Emulsion kann den Emulsionsreaktor 18 aus dem Auslass 25 entnommen werden. Sie wird dann über die Entnahmeleitung 68 durch einen Entnahmewärmetauscher 72 in den Emulsionsbehälter 76 geleitet. Durch den Entnahmewärmetauscher 72 kann die Emulsion vor ihrer Abfüllung in den Emulsionsbehälter 76 auf eine geeignete Temperatur gebracht werden. Sobald die bedarfsgerechte Menge an Emulsion hergestellt ist, kann der Emulsionsbehälter 76 von der Entnahmeleitung 68 gelöst werden. Die in dem Emulsionsbehälter 76 abgefüllte Emulsion kann auf diese Weise ihrem Bestimmungszweck zugeführt werden.When in the Fig. 2 illustrated embodiment of the device 2 is again the admixture of up to two additives from additive tanks 40 is provided. The emulsion produced in the withdrawal mode can be taken from the emulsion reactor 18 from the outlet 25. It is then passed through the withdrawal line 68 through a removal heat exchanger 72 in the emulsion tank 76. Through the removal heat exchanger 72, the emulsion can be brought to a suitable temperature before being filled into the emulsion container 76. Once the appropriate amount of emulsion is made, the emulsion container 76 can be released from the withdrawal conduit 68. The filled in the emulsion container 76 emulsion can be supplied in this way their intended use.

In Fig. 3 ist schematisch die Funktionsweise des Umschaltelementes 28 im Emulsionsreaktor 18 für zwei miteinander zu vermischende Flüssigkeiten dargestellt. Das Gehäuse des Emulsionsreaktors 18 sowie weitere Details sind übersichtlichkeitshalber in dieser Darstellung weggelassen. Als Emulsionsreaktor 18 eignet sich beispielsweise ein Mischkopf. Die Zufuhrleitungen 14 und die Rezirkulationsleitungen 26 sind - jedenfalls in ihrem Mündungsbereich in den Emulsionsreaktor 18 - vorzugsweise nebeneinander angeordnet, so dass die Fig. 2 einer Draufsicht auf die Leitungen 14, 26 und das Umschaltelement 28 entspricht.In Fig. 3 schematically shows the operation of the switching element 28 in the emulsion reactor 18 for two liquids to be mixed together. The housing of the emulsion reactor 18 and other details are omitted for clarity in this illustration. As emulsion reactor 18, for example, a mixing head is suitable. The supply lines 14 and the recirculation lines 26 are - at least in their mouth region in the emulsion reactor 18 - preferably arranged side by side, so that the Fig. 2 a plan view of the lines 14, 26 and the switching element 28 corresponds.

Das Umschaltelement 28 umfasst einen Umschaltkörper 80 sowie zwei in den in den Umschaltkörper integrierte Umleitkanäle 84. Jeder der Umleitkanäle 84 ist jeweils einer der beiden Flüssigkeiten zugeordnet. Der Abstand der Öffnungen 86 des jeweiligen Umleitkanals 84 entspricht dabei dem Abstand zwischen der auf jeder der beiden Seiten in den Emulsionsreaktor eingehenden Zufuhrleitung 14 und der zugehörigen Rezirkulationsleitung 26. Emulsionsreaktorseitig ist an jeder Zufuhrleitung 14 eine Düse 24 zum Einspritzen der Flüssigkeit in den Emulsionsreaktor 18 angebracht. Das Umschaltelement 28 kann in Bewegungsrichtung 88 hin und her zwischen zwei verschiedenen Positionen bewegt werden. Diese Bewegung kann beispielsweise elektromagnetisch durch strombeaufschlagte Schaltspulen (nicht dargestellt) oder dergleichen initiiert werden.The switching element 28 comprises a switching body 80 and two diverter channels 84 integrated into the switching body. Each of the diverter channels 84 is each associated with one of the two liquids. The distance between the openings 86 of the respective bypass channel 84 corresponds to the distance between the incoming on either side of the emulsion reactor in the feed line 14 and the associated recirculation line 26. Emulsionsreaktorseitig is attached to each supply line 14, a nozzle 24 for injecting the liquid in the emulsion reactor 18 , The switching element 28 can be moved in the direction of movement 88 back and forth between two different positions. This movement, for example, electromagnetically by current-energized switching coils (not shown) or the like can be initiated.

In dem in Fig. 3 gezeigten Entnahmezustand gibt das Umschaltelement 28 den Kollisionspunkt K frei. Die Flüssigkeiten schießen in Einspritzrichtung 92 auf den gemeinsamen Kollisionspunkt K. Die Emulsion kann dem Auslass 25 des Emulsionsreaktors 18 entnommen werden. Die Entnahmemenge der Emulsion kann durch eine hier schematisch dargestellte Drossel 96 im Bedarfsfall begrenzt werden. Der Auslass 25 ist hierbei räumlich unterhalb des Kollisionspunktes K gelagert.In the in Fig. 3 shown removal state, the switching element 28 releases the collision point K. The liquids shoot in the direction of injection 92 at the common collision point K. The emulsion can be removed from the outlet 25 of the emulsion reactor 18. The removal amount of the emulsion can be limited by a throttle 96 shown schematically here, if necessary. The outlet 25 is here stored spatially below the collision point K.

In seinem zweiten Zustand, dem Rezirkulationszustand, ist das Umschaltelement 28 derart positioniert, dass die Öffnungen 86 der Umleitkanäle 84 jeweils mit den Aus- bzw. Eingängen der Zufuhrleitungen 14 bzw. der Düsen 24 und der Rezirkulationsleitungen 26 in Deckung gebracht sind. Die Verbindung zwischen den Öffnungen 86 des Umleitkanals 84 und den jeweiligen Leitungen ist so ausgestaltet, dass die Flüssigkeit im Wesentlichen verlustfrei von der Zufuhrleitung 14 und der Düse 24 über den Umleitkanal 84 in die Rezirkulationsleitung 26 geleitet wird. Die Übergänge zwischen Umleitkanal 84 und den Leitungen 14, 26 müssen entsprechend dicht ausgestaltet sein. Der wesentliche Zweck des Umschaltelementes 28 ist die vermischungsfreie Rezirkulation der Flüssigkeiten durch den Emulsionsreaktor 18 zurück in den jeweiligen Tank 6.In its second state, the recirculation state, the switching element 28 is positioned such that the openings 86 of the bypass channels 84 are respectively brought into coincidence with the outlets or inlets of the supply lines 14 or the nozzles 24 and the recirculation lines 26. The connection between the openings 86 of the diversion channel 84 and the respective lines is designed such that the liquid is conducted essentially loss-free from the supply line 14 and the nozzle 24 via the bypass channel 84 into the recirculation line 26. The transitions between Umleitkanal 84 and the lines 14, 26 must be configured correspondingly dense. The essential purpose of the switching element 28 is the mixture-free recirculation of the liquids through the emulsion reactor 18 back into the respective tank 6.

Auch im Hochdruck-Rezirkulationsmodus wird die Flüssigkeit durch die jeweilige Düse 24 geleitet, bevor sie durch das Umschaltelement 28 in die Rezirkulationsleitung 26 umgeleitet wird. Dadurch wird der Aufbau und die präzise Einregelung des für den "Schuss" (Entnahme) gewünschten Druckes zwischen Pumpe und Düse ermöglicht. Da das Umschalten zwischen Hochdruck-Rezirkulationsmodus und Entnahmemodus in wenigen Millisekunden geschehen kann, wird sichergestellt, dass beim Schuss im Wesentlichen die Bedingungen vorliegen, die kurz davor während der Zirkulation vorlagen.Also in the high pressure recirculation mode, the liquid is passed through the respective nozzle 24 before being diverted by the switching element 28 into the recirculation line 26. This allows the construction and precise regulation of the pressure required for the "shot" (removal) between pump and nozzle. Since switching between the high-pressure recirculation mode and the withdrawal mode can take place in a few milliseconds, it is ensured that the conditions prevailing during the shot are essentially those which existed shortly before the circulation.

Gemäß Fig. 3 ist diese Funktionalität durch zwei in den Umschaltkörper 80 integrierte Umleitkanäle 84 realisiert. Es sind natürlich auch andere Realisierungen denkbar. Das Umschaltelement 28 kann beispielsweise aus einer Stange oder einem Kolben bestehen, der zwischen die Leitungen 14, 26 geführt wird, und in dem auf zwei gegenüberliegenden Seiten Längsnuten eingelassen sind, über die die jeweiligen Flüssigkeiten umgeleitet werden können. Die Stange bzw. der Kolben kann sich in einem zylinderförmigen Gehäuse befinden, in dem er maschinell zwischen den beiden Stellungen hin- und her bewegt werden kann. Alternativ ist auch eine Realisierung mit einem drehbaren Umschaltkörper denkbar.According to Fig. 3 this functionality is realized by two Umleitkanäle 84 integrated in the Umschaltkörper 80. Of course, other realizations are conceivable. The switching element 28 may for example consist of a rod or a piston, which is guided between the lines 14, 26, and in which longitudinal grooves are recessed on two opposite sides, via which the respective liquids can be diverted. The rod or piston may be located in a cylindrical housing in which it can be mechanically reciprocated between the two positions. Alternatively, a realization with a rotatable switching body is conceivable.

Die gleiche Funktionalität kann auch durch mehrere Umschaltelemente, beispielsweise je eins für die jeweilige Flüssigkeit, erreicht werden. Von dem Rezirkulationsmodus wird in den Entnahmemodus vorteilhafterweise dann umgeschaltet, wenn die zur Herstellung der Emulsion benötigten Bedingungen vorliegen.The same functionality can also be achieved by a plurality of switching elements, for example, one for each liquid. Of the recirculation mode is advantageously switched to the withdrawal mode then when the conditions required to prepare the emulsion are present.

Das in Fig. 3 nicht eingezeichnete Emulsionsreaktorgehäuse ist derart konstruiert, dass die Emulsion nach der Kollision der Flüssigkeiten im Kollisionspunkt K von dem Gehäuse abprallt und in den Auslass 25 fließt. Der Kollisionspunkt K ist hier als im Wesentlichen zentraler Punkt der Kollision zu verstehen; tatsächlich kollidieren die in der Art gegeneinander gerichteter Kegelstrahlen in den Mischraum eingedüsten Flüssigkeiten miteinander in der Regel in einem ausgedehnten Raumbereich im Emulsionsreaktor 18. Bei Bedarf können weitere Flüssigkeiten in den Emulsionsreaktor 18 eingedüst und auf den Kollisionspunkt K beschleunigt werden.This in Fig. 3 Not shown emulsion reactor housing is constructed such that the emulsion bounces off the housing after the collision of the liquids at the collision point K and flows into the outlet 25. The collision point K is to be understood here as the essentially central point of the collision; in fact, the cones directed in the opposite direction into the mixing space collide with each other usually in an expanded one Spatial region in the emulsion reactor 18. If required, additional liquids can be injected into the emulsion reactor 18 and accelerated to the collision point K.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Vorrichtungcontraption
66
Tanktank
1010
Pumpepump
1414
Zufuhrleitungsupply line
1818
Emulsionsreaktoremulsion reactor
2222
Wärmetauscherheat exchangers
2424
Düsejet
2525
Auslassoutlet
2626
Rezirkulationsleitungrecirculation
2828
Umschaltelementswitching
3030
Bypassventilbypass valve
3434
Bypassleitungbypass line
4040
Additiv-TankAdditive tank
4444
Additiv-PumpeAdditive Pump
4848
Additiv-ZufuhrleitungAdditive supply line
5252
Additiv-RezirkulationsleitungAdditive recirculation line
5656
Additiv-VentilAdditive valve
5858
EinleitungsstückIntroduction piece
5959
Eintrittsstückadmission piece
6060
Vorratsbehälterreservoir
6464
Vorratspumpestock pump
6565
Pfeilarrow
6868
Entnahmeleitungwithdrawal line
7272
EntnahmewärmetauscherBleed heat exchanger
7676
Emulsionsbehälteremulsion tank
8080
Umschaltkörpertransfer body
8484
Umleitkanalbypass channel
8686
Öffnungopening
8888
Bewegungsrichtungmovement direction
9292
EinspritzrichtungInjection direction
9696
Drosselthrottle
KK
Kollisionspunktcollision point

Claims (15)

Vorrichtung (2) zur Emulgierung von mindestens zwei Flüssigkeiten, mit einem Emulsionsreaktor (18), der einen Auslass (25) zur Entnahme der bei der Mischung der Flüssigkeiten entstehenden Emulsion aufweist, und in dem eine Mehrzahl von zum Einspritzen auf im Wesentlichen einen gemeinsamen Kollisionspunkt (K) ausgerichteten Düsen (24) vorgesehen ist, wobei jeder Düse (24) jeweils eine Zufuhrleitung (14) und eine Pumpe (10) zugeordnet ist, die jeweils eine Flüssigkeit aus einem zugeordneten Tank (6) durch die Zufuhrleitung (14) in den Emulsionsreaktor (18) pumpt, dadurch gekennzeichnet,
dass für jede Flüssigkeit eine Rezirkulationsleitung (26) aus dem Emulsionsreaktor (18) in den jeweiligen Tank (6) führt, und dass der Emulsionsreaktor (18) ein Umschaltelement (28) aufweist, welches in einem Rezirkulationszustand die jeweilige Flüssigkeit aus ihrer Zufuhrleitung (14) über die jeweilige Düse (24) in ihre Rezirkulationsleitung (26) umleitet, während es in einem Entnahmezustand den Kollisionspunkt (K) freigibt.
A device (2) for emulsifying at least two liquids, comprising an emulsion reactor (18) having an outlet (25) for removing the emulsion resulting from the mixing of the liquids, and in which a plurality of for injection to substantially a common point of collision (K) aligned nozzles (24) is provided, each nozzle (24) is associated with a respective supply line (14) and a pump (10), each of a liquid from an associated tank (6) through the supply line (14) in pumps the emulsion reactor (18), characterized
in that a recirculation line (26) leads from the emulsion reactor (18) into the respective tank (6) for each liquid, and that the emulsion reactor (18) has a switching element (28) which, in a recirculation state, removes the respective liquid from its supply line (14 ) redirects via the respective nozzle (24) into its recirculation line (26) while releasing the collision point (K) in a removal state.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei zwischen dem jeweiligen Tank (6) und dem Emulsionsreaktor (18) in der jeweiligen Zufuhrleitung (14) ein Bypassventil (30) vorgesehen ist, an das eine Bypassleitung (34) angeschlossen ist, die direkt oder über einen Abschnitt der Rezirkulationsleitung (26) in den jeweiligen Tank (6) führt, und wobei das Bypassventil (30) im Betriebszustand in einer Bypassstellung die aus dem Tank (6) entnommene Flüssigkeit durch die Bypassleitung (34) unter Umgehung des Emulsionsreaktors (18) zurück in den Tank (6) leitet, während es in einer Durchgangsstellung die Flüssigkeit durch die Zufuhrleitung (14) in den Emulsionsreaktor (18) leitet.Device (2) according to claim 1, wherein between the respective tank (6) and the emulsion reactor (18) in the respective supply line (14), a bypass valve (30) is provided, to which a bypass line (34) is connected directly or via a section of the recirculation line (26) leads into the respective tank (6), and wherein the bypass valve (30) in the bypass mode (B ) returns to the tank (6) while it is in one Through position, the liquid passes through the supply line (14) in the emulsion reactor (18). Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Emulsionsreaktor (18) eine einstellbare Drossel (96) zur zusätzlichen Scherung des Mischprodukts der Flüssigkeiten vorgesehen ist.Device (2) according to claim 1 or 2, wherein in the emulsion reactor (18) an adjustable throttle (96) is provided for additional shear of the mixed product of the liquids. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wenigstens ein zusätzlicher Tank (6) für ein Additiv mit zugeordneter Pumpe (44) vorgesehen ist, mit einer Zuführungsleitung (48), die in den Emulsionsreaktor (18) oder in eine der Zufuhrleitungen (14) mündet, und einem Ventil (56) mit einer daran angeschlossenen Rückführungsleitung (52) zum Tank.Device (2) according to one of claims 1 to 3, wherein at least one additional tank (6) for an additive with associated pump (44) is provided, with a feed line (48) in the emulsion reactor (18) or in one of the Supply lines (14) opens, and a valve (56) with an attached return line (52) to the tank. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Düsen (24) als Lochblenden ausgestaltet sind.Device (2) according to one of claims 1 to 4, wherein the nozzles (24) are designed as pinhole. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Düsen (24) eine in einem kegelförmigen Gehäuse verschiebbare Nadel zur Eintrittsdruckeinstellung der jeweiligen Flüssigkeit in den Emulsionsreaktor (18) umfassen.Apparatus (2) according to any one of claims 1 to 4, wherein the nozzles (24) comprise a needle displaceable in a conical housing for inlet pressure adjustment of the respective liquid into the emulsion reactor (18). Vorrichtung (2) nach Anspruch 6, wobei die Nadel mit einer Feder zur dynamischen Eintrittsdruckeinstellung verbunden ist.The device (2) of claim 6, wherein the needle is connected to a spring for dynamic entry pressure adjustment. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Düsen (24) und die zugeordneten Pumpen (10) für Drücke zwischen 25 und 200 bar, insbesondere im Wesentlichen 100 bar, ausgelegt sind.Device (2) according to one of claims 1 to 7, wherein the nozzles (24) and the associated pumps (10) for pressures between 25 and 200 bar, in particular substantially 100 bar, are designed. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei dem jeweiligen Tank (6) ein Vorratsbehälter (60) vorgeschaltet ist, mit einer Zuleitung zu dem Tank (6) und einer zugeordneten Pumpe (64), die im Bedarfsfall die jeweilige Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter (60) in den Tank (6) pumpt.Device (2) according to one of claims 1 to 8, wherein the respective tank (6) is preceded by a reservoir (60), with a supply line to the tank (6) and an associated pump (64), which, if necessary, the respective liquid from the reservoir (60) in the tank (6) pumps. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei genau zwei Düsen (24) vorgesehen sind, durch die im Betriebszustand zwei Flüssigkeiten im Wesentlichen frontal aufeinander gespritzt werden.Device (2) according to any one of claims 1 to 9, wherein exactly two nozzles (24) are provided, are sprayed by the two liquid in the operating state substantially frontal to each other. Verfahren zur Emulgierung von Flüssigkeiten, bei dem wenigstens zwei Flüssigkeiten aus jeweils einem Tank (6) durch zugeordnete Pumpen (10) über zugeordnete Zufuhrleitungen (14) in einen Emulsionsreaktor (18) geleitet werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Flüssigkeiten temperiert werden, und dass ein Rezirkulationsmodus vorgesehen ist, bei dem die Flüssigkeiten ohne Vermischung aus den jeweiligen Zufuhrleitungen (14) durch Düsen (24) in den Emulsionsreaktor (18) und weiter durch Rezirkulationsleitungen (26) zurück in den Tank (6) geleitet werden, und dass ein Entnahmemodus vorgesehen ist, bei dem die Flüssigkeiten durch die Düsen (24) im Emulsionsreaktor (18) im Wesentlichen auf einen gemeinsamen Kollisionspunkt (K) gespritzt werden, wobei die als Mischprodukt entstehende Emulsion entnommen wird.
Process for the emulsification of liquids, in which at least two liquids from a respective tank (6) are passed through associated pumps (10) via associated supply lines (14) into an emulsion reactor (18),
characterized,
that the liquids are tempered, and that a recirculation mode is provided in which the liquids without mixing from the respective supply lines (14) through nozzles (24) in the emulsion reactor (18) and further through recirculation lines (26) back into the tank (6 ), and in that a removal mode is provided, in which the liquids are sprayed through the nozzles (24) in the emulsion reactor (18) substantially to a common collision point (K), wherein the emulsion formed as a mixed product is removed.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei ein Bypassmodus vorgesehen ist, bei dem die Flüssigkeiten aus den jeweiligen Zufuhrleitungen (14) vor Erreichen des Emulsionsreaktors (18) über Bypassleitungen (34) in den jeweiligen Tank (6) zurückgeleitet werden.The method of claim 11, wherein a bypass mode is provided, in which the liquids from the respective supply lines (14) are returned before reaching the emulsion reactor (18) via bypass lines (34) in the respective tank (6). Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei zur Erstellung einer Emulsion von dem Rezirkulationsmodus in den Entnahmemodus gewechselt wird, wenn vorgegebene Drücke, vorgegebene Temperaturen der Flüssigkeiten und/oder des Emulsionsreaktors und/oder vorgegebene Pumpendurchsatzleistungen erreicht sind.The method of claim 11 or 12, wherein is changed to produce an emulsion of the recirculation mode in the removal mode when predetermined pressures, predetermined temperatures of the liquids and / or the emulsion reactor and / or predetermined pump flow rates are reached. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Flüssigkeiten bei deren Durchlauf durch die Zufuhrleitungen (14) und/oder die Rezirkulationsleitungen (26) temperiert werden.Method according to one of claims 11 to 13, wherein the liquids during their passage through the supply lines (14) and / or the recirculation lines (26) are tempered. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei zwischen dem Rezirkulationsmodus und dem Entnahmemodus durch Bewegung eines oder mehrerer Umschaltelemente (28) im Emulsionsreaktor umgeschaltet wird.A method according to any one of claims 11 to 14, wherein switching between the recirculation mode and the extraction mode by movement of one or more switching elements (28) in the emulsion reactor.
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