RU2188797C1

RU2188797C1 - Device for treatment of liquid media

Info

Publication number: RU2188797C1
Application number: RU2001127950A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Ульянов
Original assignee: Ульянов Андрей Николаевич
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2002-09-10

Abstract

FIELD: decontamination of liquids by ultrasonic radiation; sterilization of various liquid products, such as drinking water, milk, juices, drinks. SUBSTANCE: proposed device has sectionalized housing with even number of sections (at least two sections). Each section is provided with ultrasonic radiation source, branch pipes for supply and discharge of medium to be treated which are located perpendicularly relative to each other interconnecting the sections. Distances between ultrasonic radiation sources and walls of sections, as well as between ultrasonic radiation sources of all sections are multiple of length of ultrasound half-wave. EFFECT: enhanced efficiency of decontamination at reduced power requirements. 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим обеззараживание жидкостей посредством воздействия ультразвукового излучения, и может быть использовано для стерилизации жидких продуктов различного происхождения, в частности питьевой воды, молока, соков, напитков, и других аналогичных целей. The invention relates to devices that ensure the disinfection of liquids by exposure to ultrasonic radiation, and can be used to sterilize liquid products of various origins, in particular drinking water, milk, juices, drinks, and other similar purposes.

Потребность населения в достаточном количестве питьевой воды и других жидких продуктов необходимого качества всегда остается жизненно важной. The need of the population for an adequate amount of drinking water and other liquid products of the required quality always remains vital.

Применяемые в настоящее время технологии и установки для обработки жидких сред далеко не всегда обеспечивают необходимую степень их очистки и обеззараживания. Currently used technologies and installations for processing liquid media do not always provide the necessary degree of their cleaning and disinfection.

Известно устройство /См. Авторское свидетельство СССР 701670, B 01 D 51/08, 1979 г./ для очистки жидкости посредством воздействия ультразвукового излучения; содержащее камеру, ультразвуковые преобразователи в которой расположены на противоположных стенках камеры на расстоянии друг от друга, равном половине длины стоячей волны, около патрубков для входа и выхода жидкости и на крышке камеры по ее центру напротив патрубка для удаления примесей и на расстоянии одной четверти длины стоячей волны от него. Known device / See USSR author's certificate 701670, B 01 D 51/08, 1979 / for cleaning liquids by means of ultrasonic radiation; containing a chamber, ultrasonic transducers in which are located on opposite walls of the chamber at a distance from each other equal to half the length of the standing wave, near the nozzles for liquid inlet and outlet, and on the chamber cover in its center opposite the nozzle to remove impurities and at a distance of one quarter of the length of the standing waves from him.

Недостатками этого устройства являются слабая гомогенизация и низкая степень стерилизации обрабатываемой жидкости из-за невысокого времени экспозиции в акустическом поле стоячей ультразвуковой волны при обработке в одной камере. The disadvantages of this device are poor homogenization and a low degree of sterilization of the treated fluid due to the low exposure time in the acoustic field of a standing ultrasonic wave when processed in one chamber.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является стерилизатор жидких продуктов /См. Патент РФ 2125393, A 23 L 2/48, 1999г./, содержащий секционированный корпус с расположенным в одной из секций источником ультразвуковых колебаний. В результате обработки получают стерильный продукт. Closest to the technical nature of the proposed is a sterilizer of liquid products / See RF patent 2125393, A 23 L 2/48, 1999 /, comprising a sectioned housing with a source of ultrasonic vibrations located in one of the sections. As a result of processing, a sterile product is obtained.

Недостаточная степень стерилизации в известном устройстве обусловлена возникновением застойных зон и невысокой гомогенизацией жидкой среды по мере ее прохождения через секции, при этом эффективность преобразования кинетической энергии струи в энергию ультразвуковых колебаний невысока. Кроме того, известное устройство представляет собой сложную конструкцию с высокими энергозатратами в процессе ее эксплуатации. The insufficient degree of sterilization in the known device is due to the occurrence of stagnant zones and the low homogenization of the liquid medium as it passes through the sections, while the efficiency of converting the kinetic energy of the jet into the energy of ultrasonic vibrations is low. In addition, the known device is a complex structure with high energy consumption during its operation.

В основу изобретения поставлена задача создания многофункционального устройства для обработки жидких сред любого состава упрощенной конструкции с невысокими энергозатратами. The basis of the invention is the task of creating a multifunctional device for processing liquid media of any composition of a simplified design with low energy consumption.

Технический эффект от использования предложенного устройства заключается в повышении степени обеззараживания жидких сред при одновременном снижении энергозатрат. The technical effect of using the proposed device is to increase the degree of disinfection of liquid media while reducing energy consumption.

Поставленная задача решается, а технический эффект достигается за счет того, что в устройстве для обработки жидких сред, содержащем секционированный корпус, количество секций четное, и по меньшей мере - две, каждая секция снабжена источником ультразвуковых излучений, патрубками подвода и отвода обрабатываемой жидкой среды, расположенными перпендикулярно друг другу и соединяющими секции между собой, при этом расстояния между источниками ультразвуковых излучений и стенками секций, а также между источниками ультразвуковых излучений всех секций кратны длине полуволны ультразвука. The problem is solved, and the technical effect is achieved due to the fact that in the device for processing liquid media containing a partitioned body, the number of sections is even, and at least two, each section is equipped with a source of ultrasonic radiation, nozzles for supplying and discharging the processed liquid medium, perpendicular to each other and connecting the sections to each other, while the distances between the sources of ultrasonic radiation and the walls of the sections, as well as between the sources of ultrasonic radiation of all sections are multiples of the length of the half-wave of ultrasound.

На чертеже приведено схематичное изображение устройства, состоящего из четырех секций. The drawing shows a schematic illustration of a device consisting of four sections.

Устройство для обработки жидких сред содержит корпус 1, состоящий из четного количества секций 2 (на чертеже - 4 секции). Каждая из секций 2 снабжена патрубками подвода 3 и отвода 4 обрабатываемой жидкой среды и источником ультразвукового излучения 5. Патрубки подвода 3 и отвода 4 обрабатываемой жидкой среды расположены перпендикулярно друг другу и соединяют секции 2 корпуса 1 между собой, при этом патрубок отвода 4 обрабатываемой жидкой среды предыдущей секции соединен с патрубком подвода 3 следующей секции по ходу движения обрабатываемой жидкой среды и так далее. Расстояния между источниками ультразвуковых излучений и стенками секций, а также между источниками ультразвуковых излучений всех секций кратны длине полуволны ультразвука. A device for processing liquid media contains a housing 1, consisting of an even number of sections 2 (4 sections in the drawing). Each of the sections 2 is equipped with nozzles for supplying 3 and outlet 4 of the processed liquid medium and an ultrasonic radiation source 5. The nozzles for supplying 3 and outlet 4 of the treated liquid medium are perpendicular to each other and connect sections 2 of the housing 1 to each other, while the branching pipe 4 of the processed liquid medium the previous section is connected to the supply pipe 3 of the next section in the direction of the processed liquid medium and so on. The distances between the sources of ultrasonic radiation and the walls of the sections, as well as between the sources of ultrasonic radiation of all sections are multiples of the length of the half-wave of ultrasound.

Устройство для обработки жидких сред работает следующим образом. A device for processing liquid media works as follows.

Обрабатываемую жидкую среду через патрубок подвода обрабатываемой жидкой среды 3 подают в первую секцию 2, где жидкую среду подвергают обработке ультразвуковым излучением посредством источника ультразвуковых излучений 5. Обработанную жидкую среду через патрубок отвода 4 первой секции под углом 90^o к направлению подачи обрабатываемой жидкой среды в первую секцию подают в патрубок подвода обрабатываемой жидкой среды 3 второй секции. Во второй секции жидкую среду также подвергают обработке ультразвуковым излучением посредством источника ультразвуковых излучений 5 и так далее. Внутри корпуса 1 источниками ультразвуковых излучений 5, расположенными в каждой из соединенных между собой секций 2, создается общий резонатор с единым акустическим полем, вызывающим объемное образование парогазовых каверн и пульсирующих вихрей, приводящих к разрыву цепей белков, жиров и углеводов, повреждению оболочек микроорганизмов и разрушению их на клеточном уровне. При этом происходит инактивация патогенной микрофлоры и деструкция макромолекул и агломератов. По мере прохождения обрабатываемой жидкой среды через секции 2 корпуса 1 она многократно меняет направление потока, что способствует ее перемешиванию и гомогенизации. Прохождение обрабатываемой жидкой среды через несколько секций с единым акустическим полем позволяет создать время экспозиции, необходимое и достаточное для обеззараживания жидкой среды. Четное количество секций обработки позволяет исключить возникновение застойных зон акустического поля, воздействующего на обрабатываемую жидкую среду. Наличие в устройстве двух или более секций зависит от состава жидкой среды, подвергаемой обработке.The processed liquid medium through the pipe for supplying the processed liquid medium 3 is fed into the first section 2, where the liquid medium is subjected to ultrasonic treatment by means of an ultrasonic radiation source 5. The processed liquid medium through the pipe 4 of the first section at an angle of 90 ^° to the direction of supply of the processed liquid medium to the first the section is fed into the pipe for supplying the processed liquid medium 3 of the second section. In the second section, the liquid medium is also subjected to ultrasonic treatment by means of a source of ultrasonic radiation 5 and so on. Inside the housing 1, ultrasonic radiation sources 5, located in each of the sections 2 connected to each other, create a common resonator with a single acoustic field, causing volumetric formation of vapor-gas caverns and pulsating vortices, leading to breaking of the chains of proteins, fats and carbohydrates, damage to the membranes of microorganisms and destruction them at the cellular level. In this case, inactivation of pathogenic microflora and destruction of macromolecules and agglomerates occur. As the processed fluid passes through sections 2 of the housing 1, it repeatedly changes the flow direction, which contributes to its mixing and homogenization. The passage of the processed liquid medium through several sections with a single acoustic field allows you to create the exposure time necessary and sufficient for disinfection of the liquid medium. An even number of processing sections eliminates the occurrence of stagnant zones of the acoustic field, affecting the processed liquid medium. The presence in the device of two or more sections depends on the composition of the liquid medium being treated.

Выполнение устройства с расстояниями между источниками ультразвуковых излучений 5 и стенками секций 2, а также между источниками ультразвуковых излучений 5 всех секций 2, кратными длине полуволны ультразвука, позволяет ультразвуковому полю воздействовать на весь объем жидкой среды в течение всего времени ее протекания через корпус 1. The implementation of the device with the distances between the sources of ultrasonic radiation 5 and the walls of the sections 2, as well as between the sources of ultrasonic radiation 5 of all sections 2, which are multiples of the half-wave length of the ultrasound, allows the ultrasonic field to affect the entire volume of the liquid medium during the entire time of its passage through the housing 1.

Устройство может быть использовано, например, при обработке молока и молочных продуктов в качестве средства для их стерилизации и пастеризации с целью увеличения срока их хранения. При этом на выходе устройства получают молочный продукт без склонности к скисанию и без патогенной микрофлоры при одновременном сохранении вкусовых характеристик исходного обрабатываемого продукта. The device can be used, for example, in the processing of milk and dairy products as a means for their sterilization and pasteurization in order to increase their shelf life. At the same time, at the device output, a dairy product is obtained without a tendency to sour and without pathogenic microflora while maintaining the taste characteristics of the original processed product.

Опыты, проведенные на сыром молоке при потоке 500 литров в час через устройство, легко передвигаемое руками, с ультразвуковыми излучателями мощностью 300 ватт, показали, что при хранении обработанного продукта при температуре 8^oС он даже через 32 дня все еще был пригоден для использования.The experiments carried out on raw milk at a flow of 500 liters per hour through a device easily moved by hand with ultrasonic emitters with a power of 300 watts showed that, even after 32 days, the processed product was stored at a temperature of 8 ^o C and was still suitable for use.

Простота конструкции, небольшие габариты и низкие энергозатраты позволяют использовать устройство непосредственно в местах производства питьевой воды, молока, сока и других жидких сред. The simplicity of design, small dimensions and low energy consumption allow the device to be used directly in places of production of drinking water, milk, juice and other liquid media.

Claims

A device for processing liquid media containing a partitioned casing, characterized in that the number of sections is even and at least two, each section is equipped with a source of ultrasonic radiation, nozzles for supplying and discharging the processed liquid medium located perpendicular to each other and connecting the sections to each other, the distances between the sources of ultrasonic radiation and the walls of the sections, as well as between the sources of ultrasonic radiation of all sections are multiples of the half-wave length of ultrasound.