RU2461415C1

RU2461415C1 - Method of emulsification and device to this end

Info

Publication number: RU2461415C1
Application number: RU2011111629/05A
Authority: RU
Inventors: Владимир Георгиевич Куленко (RU); Владимир Георгиевич Куленко; Александр Владимирович Куленко (RU); Александр Владимирович Куленко; Георгий Владимирович Куленко (RU); Георгий Владимирович Куленко; Евгения Александровна Фиалкова (RU); Евгения Александровна Фиалкова
Original assignee: Владимир Георгиевич Куленко; Александр Владимирович Куленко; Георгий Владимирович Куленко; Евгения Александровна Фиалкова
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-09-20

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to food and chemical industries, particularly, to making fine emulsions in systems consisting of immiscible components, for example, water phase and oil. Proposed device comprises outer and several iner coaxial vortex chambers whereto fed are emulsion components to be mixed. Tangential feed of dispersing medium in inner vortex chambers creates vortex flow with wide localised axially symmetric cavitation zone. Axial feed of fine-jet flow into central, most intensive cavitation zone, facilitates its destruction and rules out slipping by said zones. Multiple ingress of dispersed fluid in cavitation zone of several serial vortex chambers increases degree of dispersity.

EFFECT: eliminated low-low zones, reduced inlet pressure, hence, power saving.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к пищевой и химической промышленности, а именно к приготовлению тонкодисперсных эмульсий в системах, состоящих из взаимно нерастворимых компонентов, например, водной фазы, являющейся непрерывной средой эмульсии и масла, распределенного внутри нее в виде микроскопических капель и являющегося дисперсной фазой. Для стабилизации эмульсии может быть применен эмульгатор - твердый порошкообразный или жидкий, имеющий дифильные свойства и располагающийся на границе раздела фаз [1].The invention relates to the food and chemical industries, namely to the preparation of finely dispersed emulsions in systems consisting of mutually insoluble components, for example, the aqueous phase, which is a continuous medium of the emulsion and oil, distributed inside it in the form of microscopic droplets and which is a dispersed phase. To stabilize the emulsion, an emulsifier can be used - solid powder or liquid, having diphilic properties and located at the phase boundary [1].

Изобретение может быть использовано в пищевой промышленности для приготовления эмульсионных пищевых продуктов, например майонеза, для приготовления различных композиций для производства продуктов питания, включающих водную фазу, смешанную с растительными, молочными и животными жирами, в хлебопечении в качестве жирсодержащих ингредиентов хлеба или в качестве смазок для хлебопекарного инвентаря, а также изобретение может быть использовано в других отраслях промышленности.The invention can be used in the food industry for the preparation of emulsion food products, for example mayonnaise, for the preparation of various compositions for the production of food products, including the aqueous phase mixed with vegetable, dairy and animal fats, in bread baking as fat-containing ingredients of bread or as lubricants for baking equipment, as well as the invention can be used in other industries.

Известны способы эмульгирования путем интенсивного механического воздействия, перемешивания компонентов, действием ультразвука и кавитации [1-5].Known methods of emulsification by intensive mechanical action, mixing of the components, the action of ultrasound and cavitation [1-5].

Известны устройства для эмульгирования, которые предполагают интенсивное механическое воздействие и перемешивание компонентов эмульсии [6], или пропускание их через зону кавитации или воздействие ультразвуком [7], или эжектирование дисперсной фазы в струю дисперсионной среды [8].Known devices for emulsification, which involve intensive mechanical action and mixing of the components of the emulsion [6], or passing them through the cavitation zone or exposure to ultrasound [7], or ejection of the dispersed phase into a stream of dispersion medium [8].

Недостатком этих устройств является наличие слабопроточных полостей, потери энергии в этих полостях, малые зоны кавитации и проскальзывание диспергируемой среды мимо этих зон из-за пульсации этих зон по причине отсутствия специальной организации потока, а также необходимость создания высоких давлений на входе в устройство.The disadvantage of these devices is the presence of low-flow cavities, energy losses in these cavities, small cavitation zones and the dispersible medium slipping past these zones due to the pulsation of these zones due to the lack of special flow organization, as well as the need to create high pressures at the device inlet.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству и реализуемому с помощью этого устройства способу является вихревой гидродинамический эмульгатор, имеющий корпус с входными и выходными патрубками и размещенным в нем завихрителем [9].The closest analogue to the proposed device and implemented using this device is a vortex hydrodynamic emulsifier having a housing with inlet and outlet nozzles and a swirl placed in it [9].

Недостатком этого устройства является наличие перфорированной диафрагмы, в отверстиях которой возникают дополнительные потери давления. Кроме того, малая и слабовыраженная зона кавитации и высокая вероятность проскальзывания продукта мимо этих зон снижает эффект эмульгирования и качество конечного продукта.The disadvantage of this device is the presence of a perforated diaphragm, in the openings of which additional pressure losses occur. In addition, a small and weakly expressed cavitation zone and a high probability of product slipping past these zones reduces the emulsification effect and the quality of the final product.

Задачей данного изобретения является интенсификация процесса эмульгирования.The objective of the invention is the intensification of the emulsification process.

Технический результат - повышение дисперсности и устойчивости эмульсии.The technical result is an increase in the dispersion and stability of the emulsion.

Указанный технический результат достигается за счет использования устройства для эмульгирования, которое содержит цилиндрический корпус с соосно расположенным патрубком подачи диспергируемой среды, тангенциально расположенным патрубком подачи дисперсионной среды, выходной патрубок для отвода эмульсии, расположенную коаксиально корпусу вихревую камеру смешения, разделенную посредством, по меньшей мере, одной перегородки на секции, сообщающиеся друг с другом посредством сопла, выполненного на перегородке, при этом каждая из секций вихревой камеры смешения сообщается с объемом корпуса посредством, по меньшей мере, одного тангенциально расположенного патрубка.The specified technical result is achieved through the use of an emulsification device, which contains a cylindrical body with a coaxially arranged nozzle for supplying a dispersible medium, a tangentially located nozzle for supplying a dispersion medium, an outlet pipe for removing the emulsion, a vortex mixing chamber located coaxially to the body, separated by at least one partition into sections, communicating with each other by means of a nozzle made on the partition, with each of the sections ihrevoy mixing chamber communicates with the volume of the housing by means of at least one tangentially-disposed nozzle.

Также технический результат достигается за счет осуществления способа эмульгирования, например, жира в воде, который заключается в том, что подают диспергируемую среду в вихревую камеру смешения через соосно расположенный в корпусе патрубок, подводят дисперсионную среду через тангенциально расположенный в корпусе патрубок с организацией вихревого потока с интенсивной зоной кавитации в приосевой области корпуса, который поступает через тангенциально расположенные патрубки в последовательно расположенные секции вихревой камеры смешения, при этом вихревой поток сначала диспергирют с диспергируемой средой в первой секции с образованием эмульсии, после чего полученная эмульсия последовательно перетекает в нижерасположенные секции, в которых происходит ее диспергирование с подводимым к каждой секции вихревым потоком дисперсионной среды, затем из последней секции осуществляют отвод готовой эмульсии через выходной патрубок.Also, the technical result is achieved by implementing the method of emulsification, for example, fat in water, which consists in supplying a dispersible medium to the vortex mixing chamber through a nozzle coaxially located in the housing, and introducing a dispersion medium through the nozzle tangentially located in the housing with the organization of the vortex flow with intensive cavitation zone in the axial region of the housing, which enters through the tangentially located nozzles in the sequentially located sections of the vortex chamber then the vortex flow is first dispersed with a dispersible medium in the first section to form an emulsion, after which the resulting emulsion flows sequentially into the downstream sections in which it is dispersed with the vortex flow of the dispersion medium supplied to each section, then the finished section is drained emulsions through the outlet pipe.

Далее изобретение поясняется ссылками на фиг.1, на которой представлен разрез устройства для эмульгирования, которое включает патрубок 1 подачи диспергируемой жидкости, тангенциально расположенный относительно корпуса патрубок 2 подвода дисперсионной среды, коаксиально расположенную цилиндрическую вихревую камеру смешения 3 с крышкой 4, систему тангенциально расположенных патрубков 5-12 подачи дисперсионной среды в секции 13-16 вихревой камеры смешения 3, выполненные в перегородках 21 вихревой камеры смешения сопло 17 подачи диспергируемой жидкости в первую секцию, сопла 18-20 подачи промежуточной эмульсии в нижерасположенные секции вихревой камеры смешения 3, сопло выхода готовой эмульсии 24, при этом вихревая камера смешения закрыта крышкой 22.The invention is further explained with reference to figure 1, which shows a section of an emulsification device, which includes a dispersible fluid supply pipe 1, a dispersion medium supply pipe 2 tangentially located relative to the housing, a coaxially located cylindrical vortex mixing chamber 3 with a cover 4, a system of tangentially located pipes 5-12 of the dispersion medium supply in sections 13-16 of the vortex mixing chamber 3, made in the partitions 21 of the vortex mixing chamber, the nozzle 17 of the dispersible feed liquid in the first section, nozzles 18-20 for supplying an intermediate emulsion to the lower sections of the vortex mixing chamber 3, the outlet nozzle of the finished emulsion 24, while the vortex mixing chamber is closed by a lid 22.

Устройство работает следующим образом. Подача диспергируемой жидкости осуществляется через осевой патрубок 1. Дисперсионная среда подается через патрубок 2. Патрубок 2 подачи дисперсионной среды расположен тангенциально по отношению к цилиндрическому корпусу 3 с крышкой 4. За счет тангенциальной подачи дисперсионная среда в корпусе 3 приобретает вращательное движение, создавая напор на входе в систему патрубков 5-12. Через тангенциальные сопла 5-12 дисперсная среда поступает в соответствующие секции камеры смешения 13-16, создавая в них вихревые потоки и смешиваясь с дисперсионной средой или с концентрированной эмульсией, поступающей из предыдущей секции через соответствующие осевые сопла 17-20. Таким образом, в каждой камере смешения происходит подмешивание дисперсионной среды к эмульсии, полученной в предыдущей камере, и дополнительное диспергирование эмульсии. По мере перемещения эмульсии по камерам смешения, ее концентрация уменьшается, а степень дисперсности повышается. Количество патрубков подачи дисперсной среды в каждую из секций может варьироваться от 1 до n, что определяется расходом дисперсной среды и концентрацией получаемой эмульсии. Количество секций вихревой камеры, которые являются камерами смешения, определяется необходимой степенью эмульгирования и также может варьироваться в любых пределах от 1 до m (на чертеже показан пример выполнения устройства с четырьмя секциями). Первая по ходу движения эмульсии секция 13 образована перегородкой 21 и крышкой 22. В нее через тангенциальные сопла 5, 6 подается дисперсионная среда, которая приобретает вращательное движение, создавая в приосевой части зону кавитации 23, куда через осевое сопло 17 засасывается, или подается принудительно диспергируемая жидкость и где происходит ее интенсивное дробление и смешение с дисперсионной средой. Первая секция 13 является первой ступенью эмульгирования, где образуется эмульсия высокой концентрации. Вторая 14, третья 15 и четвертая 16 секции работают аналогичным образом, отличаясь лишь тем, что в них по осевым соплам 18, 19, 20 подается не диспергируемая жидкость, а эмульсия, образованная в предыдущей камере. При прохождении через зону кавитации каждой следующей камеры дисперсность эмульсии повышается, а концентрация снижается, т.к. в каждой следующей камере происходит дополнительное подмешивание дисперсионной среды так, что на выходе 24 она приобретает требуемую концентрацию и дисперсность.The device operates as follows. The dispersible fluid is supplied through the axial nozzle 1. The dispersion medium is fed through the nozzle 2. The dispersion medium nozzle 2 is located tangentially with respect to the cylindrical body 3 with the cover 4. Due to the tangential feed, the dispersion medium in the housing 3 acquires a rotational movement, creating a pressure at the inlet in the pipe system 5-12. Through the tangential nozzles 5-12, the dispersed medium enters the corresponding sections of the mixing chamber 13-16, creating vortex flows in them and mixing with the dispersion medium or with concentrated emulsion coming from the previous section through the corresponding axial nozzles 17-20. Thus, in each mixing chamber, the dispersion medium is mixed with the emulsion obtained in the previous chamber, and the emulsion is further dispersed. As the emulsion moves through the mixing chambers, its concentration decreases, and the degree of dispersion increases. The number of nozzles for feeding the dispersed medium into each of the sections can vary from 1 to n, which is determined by the consumption of the dispersed medium and the concentration of the resulting emulsion. The number of sections of the vortex chamber, which are mixing chambers, is determined by the required degree of emulsification and can also vary in any range from 1 to m (the drawing shows an example of a device with four sections). The first section 13 in the direction of movement of the emulsion is formed by a partition 21 and a cover 22. A dispersion medium is supplied into it through tangential nozzles 5, 6, which acquires a rotational motion, creating a cavitation zone 23 in the axial part, where it is sucked in or forcedly dispersed through the axial nozzle 17 liquid and where it is intensively crushed and mixed with a dispersion medium. The first section 13 is the first stage of emulsification, where an emulsion of high concentration is formed. The second 14, third 15 and fourth 16 sections work in a similar way, differing only in that they do not receive dispersible liquid through the axial nozzles 18, 19, 20, but an emulsion formed in the previous chamber. When passing through the cavitation zone of each subsequent chamber, the dispersion of the emulsion increases and the concentration decreases, because in each subsequent chamber, additional mixing of the dispersion medium takes place so that at outlet 24 it acquires the required concentration and dispersion.

В предлагаемом устройстве тангенциальная подача дисперсионной среды во внутренние вихревые камеры создает вихревой поток с обширной локализованной осесимметричной зоной кавитации. Осевая подача тонкоструйного потока диспергируемой жидкости, или эмульсии в центральную, наиболее интенсивную область кавитации, способствуют его разрушению и исключает проскальзывание его мимо этих зон. Благодаря многократному попаданию диспергируемой жидкости, а затем эмульсии в зоны кавитации нескольких последовательно расположенных секций вихревой камеры смешения повышается степень ее дисперсности. Такая эффективная организация процесса эмульгирования позволяет снизить давление на входе в устройство и, соответственно, снизить расход энергии. Организация осесимметричного вихревого потока в камере, повторяющей форму потока, исключает образование слабопроточных полостей, исключая дополнительные потери энергии.In the proposed device, the tangential flow of the dispersion medium into the internal vortex chambers creates a vortex flow with an extensive localized axisymmetric zone of cavitation. The axial flow of a fine-stream dispersed liquid, or emulsion, into the central, most intense region of cavitation, contributes to its destruction and eliminates its slipping past these zones. Due to the repeated ingress of dispersible liquid, and then the emulsion into the cavitation zones of several successively arranged sections of the vortex mixing chamber, the degree of dispersion thereof increases. Such an effective organization of the emulsification process can reduce the pressure at the inlet to the device and, accordingly, reduce energy consumption. Organization of an axisymmetric vortex flow in a chamber repeating the shape of the flow eliminates the formation of low-flow cavities, eliminating additional energy losses.

В предлагаемом способе эмульгирования используется описанное выше вихревое устройство, в котором максимально расширена, локализована и интенсифицирована область кавитации. Процесс кавитации сопровождается выделением большого количества энергии, которая разрушает дисперсную среду. Интенсивность кавитации возрастает в радиальном направлении в сторону оси, поэтому осевая подача тонкой струи диспергируемой жидкости обеспечивает получение наиболее мелкодисперсной эмульсии. Кроме того, многоступенчатое эмульгирование обеспечивает многократное попадание эмульсии в зону кавитации.In the proposed emulsification method, the vortex device described above is used, in which the cavitation region is maximally expanded, localized and intensified. The cavitation process is accompanied by the release of a large amount of energy, which destroys the dispersed medium. The cavitation intensity increases in the radial direction towards the axis, therefore, the axial supply of a thin stream of dispersible liquid provides the finest dispersed emulsion. In addition, multi-stage emulsification ensures that the emulsion enters the cavitation zone repeatedly.

Способ эмульгирования осуществляется следующим образом. Дисперсионная среда с температурой от 20 до 80°С за счет тангенциальной подачи образует несколько параллельных осесимметричных вихревых потоков, сообщающихся между собой вдоль оси. В приосевой зоне 23 этих вихревых потоков образуются зоны интенсивной кавитации. Размер зоны кавитации определяется скоростью потока дисперсионной среды на входе в вихревую камеру. Скорость потока дисперсионной среды на входе в вихревую камеру определяется по формуле Эйлера:

, где p_ВХ и p_ВЫХ - давления на входе в вихревую камеру и на выходе из нее; ρ - плотность жидкости [кг/м³]. Попадая в вихревую трубу, поток дисперсионной среды перемещается от периферии к оси камеры, причем каждый слой жидкости приобретает вращательное движение относительно оси трубы со скоростью, обратно пропорциональной радиусу r расположения слоя:

[10]. Из приведенной зависимости скорость на любом радиусе вихревого потока можно определить по формуле:

, где r_ВХ - радиус расположения водного отверстия. Из закона сохранения энергии следует, что с увеличением скорости потока давление в нем падает. Минимальное давление в потоке не может иметь величину, меньшую 0 МПа. Следовательно, максимальное значение окружной скорости не может быть больше

. Такая скорость достигается на радиусе

. Но при давлении 3 кПа вода кипит при 20°С и при этой температуре начинается процесс кавитации. Если дисперсионная среда подается в вихревую камеру с температурой 80°, то вскипание жидкости, или кавитация, начинается при давлении p_к=5 кПа. Таким образом, в центральной части вихревой камеры образуется зона кавитации 23 (фиг.1), ограниченная областью давлений р_к=5÷3 кПа.The emulsification method is as follows. The dispersion medium with a temperature of 20 to 80 ° C due to the tangential feed forms several parallel axisymmetric vortex flows communicating with each other along the axis. In the near-axis zone of 23 of these vortex flows, zones of intense cavitation are formed. The size of the cavitation zone is determined by the flow rate of the dispersion medium at the entrance to the vortex chamber. The flow velocity of the dispersion medium at the entrance to the vortex chamber is determined by the Euler formula:

, where p _IN and p _OUT - pressure at the inlet to the vortex chamber and at the exit from it; ρ is the density of the liquid [kg / m ³ ]. Once in a vortex tube, the dispersion medium flows from the periphery to the axis of the chamber, and each liquid layer acquires a rotational motion relative to the axis of the pipe at a speed inversely proportional to the radius r of the layer:

[10]. From the above dependence, the velocity at any radius of the vortex flow can be determined by the formula:

where r _BX is the radius of the water hole. It follows from the law of conservation of energy that with an increase in the flow velocity, the pressure in it decreases. The minimum pressure in the stream cannot have a value less than 0 MPa. Therefore, the maximum value of the peripheral speed cannot be greater than

. This speed is achieved at a radius

. But at a pressure of 3 kPa, water boils at 20 ° C and at this temperature the cavitation process begins. If the dispersion medium is fed into the vortex chamber with a temperature of 80 °, then the boiling of the liquid, or cavitation, begins at a pressure p _k = 5 kPa. Thus, in the central part of the vortex chamber, a cavitation zone 23 is formed (Fig. 1), limited by the pressure range p _k = 5 ÷ 3 kPa.

Радиус кавитационного ядра определяется по формуле:

Область кавитации оказывается охваченной зоной интенсивного парообразования и наблюдается визуально вблизи центральной части вихревой камеры. Чем выше температура жидкости, тем больше радиус зоны кавитации.The radius of the cavitation core is determined by the formula:

The cavitation region is covered by a zone of intense vaporization and is observed visually near the central part of the vortex chamber. The higher the temperature of the liquid, the greater the radius of the cavitation zone.

Диспергируемая жидкость с температурой от 20 до 80°С подается по осевому соплу в виде тонкой струи в зону кавитации первого вихревого потока, где происходит ее интенсивное разрушение и смешение с дисперсной средой с образованием высококонцентрированной грубодисперсной эмульсии. Далее эта высококонцентрированная грубодисперсная эмульсия поступает в зону кавитации следующего вихревого потока дисперсной среды, перемешивается с ним, при этом повышается ее дисперсность и снижается концентрация. Последующие прохождения эмульсией очередных вихревых потоков аналогичны изложенному выше. Каждый из следующих параллельных вихревых потоков является очередной ступенью эмульгирования, интенсифицируя процесс. В каждой следующей ступени происходит повышение дисперсности эмульсии и снижение ее концентрации. При этом оптимальная организация потока в виде вихря исключает образование застойных зон и снижает энергопотребление, а обширная локализованная зона кавитации с подачей дисперсной среды непосредственно в эту зону исключает проскальзывание ее мимо этой зоны, давая, в конечном счете, сокращение энергозатрат. Таким образом, достигается высокая степень дисперсности эмульсии и, как следствие, повышение ее устойчивости.A dispersible liquid with a temperature of 20 to 80 ° C is fed through an axial nozzle in the form of a thin jet into the cavitation zone of the first vortex flow, where it is intensively destroyed and mixed with a dispersed medium to form a highly concentrated coarse emulsion. Then this highly concentrated coarse dispersed emulsion enters the cavitation zone of the next vortex flow of the dispersed medium, mixes with it, while its dispersion increases and the concentration decreases. Subsequent passage of the emulsion of the next vortex flows are similar to those described above. Each of the following parallel vortex flows is another stage of emulsification, intensifying the process. In each next step, an increase in the dispersion of the emulsion and a decrease in its concentration occur. At the same time, the optimal organization of the flow in the form of a vortex eliminates the formation of stagnant zones and reduces energy consumption, and an extensive localized cavitation zone with the supply of dispersed medium directly into this zone eliminates its slipping past this zone, ultimately reducing energy costs. Thus, a high degree of dispersion of the emulsion is achieved and, as a consequence, an increase in its stability.

Таким образом, заявленный технический результат достигается в результате осуществления способа, который включает диспергирование жировой фазы в зонах кавитации за счет организации нескольких параллельных осесимметричных вихревых потоков дисперсионной среды с интенсивной зоной кавитации в приосевой области, сообщающихся вдоль осевой зоны, через которые последовательно проходит сначала диспергируемая жидкость, а затем образованная из нее в этих ступенях эмульсия, степень дисперсности которой повышается, а концентрация по прохождению каждой ступени уменьшается за счет подмешивания на каждой ступени дисперсионной среды, образующей соответствующий вихревой поток.Thus, the claimed technical result is achieved as a result of the implementation of the method, which involves dispersing the fat phase in the cavitation zones by organizing several parallel axisymmetric vortex flows of the dispersion medium with an intense cavitation zone in the axial region, communicating along the axial zone through which the dispersed liquid first passes sequentially and then the emulsion formed from it in these steps, the degree of dispersion of which increases, and the concentration is passed through w each stage is reduced by the mixing in each stage of the dispersing medium forming respective vortical flow.

Пример 1. Процесс изготовления 15%-ной эмульсии подсолнечного масла в воде включает смешение 85 кг воды и 15 кг масла при температуре 50°С с применением заявленного устройства. Через патрубок подачи дисперсионной среды под давлением 0,3 МПа в устройство поступает вода. Давление кавитации или вскипания водной фазы при температуре 50°С составляет 4 кПа. Подача подсолнечного масла с температурой 50°С осуществляется через патрубок входа диспергируемой жидкости - самовсасыванием. На выходе из сопел подачи дисперсионной среды в секции вихревой камеры смешения радиусом r_ВХ=0,1 м потенциальная энергия потока, определяемая давлением р_ВХ, преобразуется в кинетическую энергию. Полагая, что на выходе из устройства давление атмосферное, можно определить скорость его вихревого движения на входе в камеру:Example 1. The manufacturing process of a 15% emulsion of sunflower oil in water involves mixing 85 kg of water and 15 kg of oil at a temperature of 50 ° C using the inventive device. Through the nozzle supply of the dispersion medium under a pressure of 0.3 MPa, water enters the device. The pressure of cavitation or boiling of the aqueous phase at a temperature of 50 ° C is 4 kPa. The supply of sunflower oil with a temperature of 50 ° C is carried out through the nozzle of the inlet of the dispersible liquid - self-priming. At the exit from the nozzles for feeding the dispersion medium into the sections of the vortex mixing chamber with a radius r _ВХ = 0.1 m, the potential energy of the flow, determined by pressure p _ВХ , is converted into kinetic energy. Assuming that the pressure at the outlet of the device is atmospheric, you can determine the speed of its vortex movement at the entrance to the chamber:

. Перемещаясь к оси вихревой камеры, поток ускоряется. Явления кавитации начинаются на радиусе:

. Moving to the axis of the vortex chamber, the flow accelerates. Cavitation phenomena begin at a radius of:

Радиус кавитационного ядра для вихревого устройства диаметром 0,1 м составляет 0,08 м. Эксперименты показали, что средний размер частиц дисперсной фазы в эмульсии в результате обработки на вихревом устройстве составил 3 мкм.

The radius of the cavitation core for a vortex device with a diameter of 0.1 m is 0.08 m. The experiments showed that the average particle size of the dispersed phase in the emulsion as a result of processing on the vortex device was 3 μm.

Пример 2. Процесс изготовления 50%-ной эмульсии подсолнечного масла в воде включает смешение 50 кг воды и 50 кг масла при температуре 50°С с применением заявленного устройства. Через патрубок подачи дисперсионной среды под давлением 0,3 МПа в устройство поступает вода. Давление кавитации или вскипания водной фазы при температуре 50°С составляет 4 кПа. Подача подсолнечного масла с температурой 50°С осуществляется через патрубок входа диспергируемой жидкости - самовсасыванием. На выходе из сопел подачи дисперсионной среды в секции вихревой камеры смешения радиусом r_В=0,1 м потенциальная энергия потока, определяемая давлением р_С, преобразуется в кинетическую энергию. Поток приобретает скорость вихревого движения ν_ÂÕ=20 м/с.Example 2. The manufacturing process of a 50% emulsion of sunflower oil in water involves mixing 50 kg of water and 50 kg of oil at a temperature of 50 ° C using the inventive device. Through the nozzle supply of the dispersion medium under a pressure of 0.3 MPa, water enters the device. The pressure of cavitation or boiling of the aqueous phase at a temperature of 50 ° C is 4 kPa. The supply of sunflower oil with a temperature of 50 ° C is carried out through the nozzle of the inlet of the dispersible liquid - self-priming. At the exit from the nozzles of the dispersion medium supply to the sections of the vortex mixing chamber with a radius r _B = 0.1 m, the potential energy of the flow, determined by pressure p _C , is converted into kinetic energy. The flow acquires a vortex motion velocity ν _ÕÕ = 20 m / s.

Эксперименты показали, что средний размер частиц дисперсной фазы в эмульсии в результате обработки на вихревом устройстве составил 3,2 мкм. Эмульсия сохраняла свои свойства в течение месяца.The experiments showed that the average particle size of the dispersed phase in the emulsion as a result of processing on a vortex device was 3.2 μm. The emulsion retained its properties for a month.

Источники информацииInformation sources

1. Патент №2136356, МПК: B01F 3/08, B01F 5/16, 1999.1. Patent No. 2136356, IPC: B01F 3/08, B01F 5/16, 1999.

2. Авт. св. СССР № 1236287, кл. F27B 21/00, 1986.2. Auth. St. USSR No. 1236287, class F27B 21/00, 1986.

3. Патент США № 4915509, МПК: B01J 19/18; В 1988.3. US patent No. 4915509, IPC: B01J 19/18; In 1988.

4. Патент России № 2081691, МПК: B01F 7/00, 1997.4. Patent of Russia No. 2081691, IPC: B01F 7/00, 1997.

5. Патент России № 2172207, МПК: B01F 3/08, B01F 11/02, 2001.5. Patent of Russia No. 2172207, IPC: B01F 3/08, B01F 11/02, 2001.

6. Ткаченко А.Н. Кавитационные техника и технологии. - Киев: изд-во "Техника"; 2001 - 462 с.6. Tkachenko A.N. Cavitation techniques and technology. - Kiev: publishing house "Technique"; 2001 - 462 p.

7. Патент России N 2361658, МПК: B01J.7. Patent of Russia N 2361658, IPC: B01J.

8. А.С. №1151283, кл. B01F 5/04, 1983.8. A.S. No. 1151283, cl. B01F 5/04, 1983.

9. Патент РФ №2091144, кл. B01F 5/00, 1994.9. RF patent No. 2091144, cl. B01F 5/00, 1994.

10. Васильев О.Ф. Основы механики винтовых и циркуляционных потоков. - М.: Гос. энергетическое издательство, 1958. - 142 с.10. Vasiliev O.F. Fundamentals of the mechanics of helical and circulating flows. - M .: State. Energy Publishing House, 1958. - 142 p.

Claims

1. Device for emulsification, characterized in that it contains a cylindrical body with a coaxially disposed nozzle for supplying a dispersible medium, a tangentially located nozzle for supplying a dispersion medium, an outlet nozzle for removing the emulsion, a vortex mixing chamber located coaxially to the housing, separated by at least one partition on sections communicating with each other by means of a nozzle made on the partition, wherein each of the sections of the vortex mixing chamber communicates with a volume of corpus through at least one tangentially located pipe.

2. The emulsification method, characterized in that the dispersible medium is fed into the vortex mixing chamber through a nozzle coaxially located in the housing; the dispersion medium is fed through a nozzle tangentially located in the housing with the organization of a vortex flow with an intensive cavitation zone in the axial region of the housing, which flows through the tangentially located nozzles in successive sections of the vortex mixing chamber, while the vortex flow is first dispersed with a dispersible medium in the first section and to form an emulsion, after which the resulting emulsion flows sequentially in the downstream section in which there is with its dispersion applied to each section vortex flow of the dispersion medium, and then the last section of the final emulsion is retracted through the outlet.