RU2613863C2 - Сонотрод и устройство для уменьшения и устранения пенообразования в жидких продуктах - Google Patents

Сонотрод и устройство для уменьшения и устранения пенообразования в жидких продуктах Download PDF

Info

Publication number
RU2613863C2
RU2613863C2 RU2014122485A RU2014122485A RU2613863C2 RU 2613863 C2 RU2613863 C2 RU 2613863C2 RU 2014122485 A RU2014122485 A RU 2014122485A RU 2014122485 A RU2014122485 A RU 2014122485A RU 2613863 C2 RU2613863 C2 RU 2613863C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sonotrode
front surface
microns
foam
ultrasonic
Prior art date
Application number
RU2014122485A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014122485A (ru
Inventor
Альберт БЮТТИКЕР
Хольгер КЕЛЛЕР
Даррен БЕЙТС
Original Assignee
Тельсоник Холдинг Аг
Кавинтус Солюшенс Пти Лтд
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тельсоник Холдинг Аг, Кавинтус Солюшенс Пти Лтд filed Critical Тельсоник Холдинг Аг
Publication of RU2014122485A publication Critical patent/RU2014122485A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2613863C2 publication Critical patent/RU2613863C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B3/00Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B3/04Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency involving focusing or reflecting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0073Degasification of liquids by a method not covered by groups B01D19/0005 - B01D19/0042
    • B01D19/0078Degasification of liquids by a method not covered by groups B01D19/0005 - B01D19/0042 by vibration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/02Foam dispersion or prevention
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L5/00Preparation or treatment of foods or foodstuffs, in general; Food or foodstuffs obtained thereby; Materials therefor
    • A23L5/30Physical treatment, e.g. electrical or magnetic means, wave energy or irradiation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67CCLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • General Preparation And Processing Of Foods (AREA)
  • Non-Alcoholic Beverages (AREA)
  • Distillation Of Fermentation Liquor, Processing Of Alcohols, Vinegar And Beer (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

Сонотрод (10) и устройство (20) хотя бы с одним сонотродом (10) для генерирования ультразвукового поля в промышленных производственных процессах, таких как химические, пищевые, нефтяные, фармацевтические и связанные с напитками или добычей процессы для уменьшения и устранения пенообразования в жидких продуктах, причем сонотод имеет корпус компактной формы в виде единой детали, причем сонотрод (10) имеет главную корпусную деталь (1) с соединителем для подсоединения к высокочастотному генератору и имеет переднюю поверхность (2), от которой ультразвуковое поле направляется на заданную точку или область обеспениваемого продукта (3), причем главная корпусная деталь (1) имеет форму компактного бруска и передняя поверхность (2) имеет вогнутую форму по отношению к поверхности продукта, так что ультразвуковое поле фокусируется и направляется на определенную область пены обрабатываемого продукта (3) в концентрированном виде по сравнению с несфокусированным ультразвуком. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

[0001] Настоящее изобретение относится к сонотроду для генерирования ультразвукового поля в промышленных производственных процессах, таких как химические процессы или процессы, связанные с пищевым производством, в которых жидкий продукт подвергается обработке, в процессе которой образуется вспенивание на верхней поверхности продукта. Это изобретение также относится к устройству, содержащему один или более таких сонотродов для обеспенивания.
[0002] В разных областях промышленности образование пены продуктом обработки является неотъемлемой проблемой. Например, в отрасли производства напитков, главным образом газированных напитков, таких как кола и пиво, но также и негазированных напитков, таких как фруктовые соки и т.п., во время производственного процесса, а также во время розлива продукта в бутылки и подобную тару существует проблема образования продуктом большого количества пены. Образование пены часто приводит к нежелательной потере продукта, а также большой проблемой таких производств является загрязнение тары, в которую разливается продукт. Во время процесса розлива образование слишком большого количества пены приводит к проблемам с укупоркой тары, и, более того, процесс на линии розлива значительно замедляется из-за пены на поверхности продукта. Однако образование пены жидкими продуктами является проблемой и в других областях промышленности. Примерами таких отраслей являются химическая, нефтяная, фармацевтическая и добывающая промышленности. Пена может образовываться в баках, открытых сосудах, или в таре, или бутылках, в которые разливается продукт. Из-за пены существует также проблема, связанная с вместимостью/объемом сосудов и с последующим процессным оборудованием, таким как насосы, гомогенизаторы, пастеризаторы, линии розлива и фильтрующее оборудование.
[0003] В известном уровне техники общепринятые технологии, используемые для уменьшения или для предотвращения образования слишком большого количества пены, в течение нескольких лет подразумевали использование противопенных химикатов. Однако в пищевой промышленности использование химикатов невозможно, а в других отраслях промышленности использование таких химикатов для уменьшения пенообразования достаточно затратно. Также химикаты могут изменять характеристики жидкого продукта, подвергаемого обработке на производственной линии.
[0004] Кроме того, в существующем уровне техники были предложены механические отделители пены для ограничения пенообразования, например, при розливе пива или колы в бутылки. Дальнейшим развитием решений такого типа проблем являются противопенные устройства, использующие ультразвуковые волны для разрушения пены на поверхности жидкого продукта. В патенте WO 2004/024317 А1, к примеру, раскрыто ультразвуковое устройство для устранения пенообразования в большой таре. Это известное устройство использует круглые резонаторы тарельчатой формы, установленные на вращающемся устройстве и имеющие возможность изменения угла расположения рабочей поверхности пластин резонатора этого устройства по отношению к продукту. Посредством изменения угла расположения резонаторов тарельчатой формы и вращения двух устройств ультразвуковое поле фокусируется на определенной точке на поверхности сосуда с продуктом. Эта система имеет достаточно большую конструкцию и сложно применима в существующих линиях розлива без существенных модификаций. Более того, это известное ультразвуковое устройство требует сложных способов управления созданием ультразвукового поля и постоянным изменением угла излучения сфокусированного ультразвукового поля.
[0005] В патенте WO 2007/118285 А1 раскрыта система ультразвукового преобразователя с сонотродом, имеющим основную корпусную часть и поверхность для воздействия на жидкость на ее торце. Поверхность воздействия на пену у этого сонотрода имеет множество рогообразных углублений. Благодаря большому количеству углублений может излучаться более интенсивное ультразвуковое поле. Однако этот тип устройства для ультразвукового воздействия также имеет недостатки в виде невозможности устранить пенообразование в определенных прикладных задачах, например в линиях для розлива напитков в бутылки или другую тару.
[0006] В свете указанных выше недостатков решений существующего уровня техники задачей настоящего изобретения является предоставить сонотрод и ультразвуковое устройство с хотя бы одним сонотродом, которые более эффективны и более гибки в отношении применения на существующих производственных линиях и в отношении уменьшения и устранения пенообразования в различных производственных процессах.
[0007] Эта задача решается сонотродом с признаками п. 1 и устройством для генерирования ультразвукового поля в соответствии с признаками п. 11. Предпочтительные исполнения и характеристики изобретения раскрыты в соответствующих зависимых пунктах.
[0008] Сонотрод в соответствии с изобретением, как заявлено в п. 1, имеет главную корпусную часть с соединителем для подсоединения сонотрода к высокочастотному генератору и имеет переднюю поверхность, от которой ультразвуковое поле направляется в нужную точку или область продукта или на верхнюю часть обеспениваемого продукта. Сонотрод в соответствии с изобретением характеризуется тем, что главная корпусная часть имеет форму компактного бруска, а передняя поверхность является вогнутой по отношению к поверхности продукта, так что ультразвуковое поле фокусируется и направляется в определенную область пены обрабатываемого продукта более концентрированно по сравнению с несфокусированным ультразвуком. Вследствие вогнутой формы передней поверхности ультразвуковое поле более сконцентрировано по сравнению с плоской или выгнутой передней поверхностью. Углубление на передней поверхности в соответствии с изобретением имеет такую форму, чтобы достичь большего эффекта обеспенивания жидкого продукта. Вогнутая передняя поверхность сонотрода в соответствии с изобретением может иметь в частности форму скругленной канавки или канала с оптимизированной кривизной поверхности. Ультразвуковая частота высокой амплитуды, которая подается в сонотрод с помощью соединителя, эффективно передается имеющей форму бруска главной корпусной частью в вогнутую переднюю поверхность таким образом, чтобы эффективно устранить или уменьшить пенообразование в ходе обработки жидкого продукта.
[0009] В соответствии с предпочтительной формой реализации изобретения сонотрод имеет высокую выходную мощность, в частности выходную мощность ультразвука в воздухе от 1 до 10000 ватт, от 2 до 1000 ватт, предпочтительно от 5 до 800 ватт, более предпочтительно от 10 до 700 ватт, и еще более предпочтительно от 20 до 600 ватт.
[0010] В соответствии с предпочтительной формой реализации изобретения сонотрод имеет высокий амплитудный коэффициент, в частности амплитуду ультразвука с расстоянием между пиками от 1 до 150 микрон, предпочтительно от 5 до 140 микрон, более предпочтительно от 10 до 120 микрон, и еще более предпочтительно от 30 до 120 микрон. В ходе протяженных исследований авторы установили, что в таких диапазонах высокого амплитудного коэффициента возможно высокоэффективное устранение и уменьшение пены. Неожиданно эти высокочастотные коэффициенты оказались наиболее эффективными в целях обеспенивания жидких продуктов.
[0011] В соответствии с более предпочтительной формой реализации изобретения главная корпусная часть прямоугольной брусоподобной формы имеет утонение со стороны передней поверхности, которая увеличена по сравнению с утонением. Это означает, что сонотрод в верхней области имеет брусоподобную часть компактной формы с соединителем для подсоединения к высокочастотному генератору. Однако в нижней части, т.е. части, ближней к передней поверхности, которая необходима для направления ультразвукового поля на пену продукта, имеется область уменьшенного диаметра, так что сонотрод в поперечном сечении имеет древовидную форму. Эта форма наиболее эффективна для создания высокочастотного ультразвукового поля при компактной и - на первый взгляд - достаточно простой форме сонотрода. Установлено, что увеличенная часть передней поверхности при уменьшенном диаметре части между брусоподобной корпусной частью и передней поверхностью превосходна для передачи большого объема высокочастотного ультразвукового излучения на обрабатываемый продукт. Вследствие этого посредством такого типа сонотрода в соответствии с изобретением существенно увеличивается эффект обеспенивания.
[0012] В соответствии с более предпочтительной формой реализации изобретения между главной корпусной частью и передней поверхностью сонотрода, генерирующей фокусированное ультразвуковое поле высокой амплитуды, имеется поперечное сужение с продольными скругленными углублениями вдоль продольной оси L вогнутой передней поверхности, имеющей продольную ось L, приблизительно перпендикулярную продольной оси S самого сонотрода.
[0013] В соответствии с более предпочтительной формой реализации изобретения устройство сонотрода улучшает согласование полных сопротивлений с воздухом и как результат улучшает эффективность выхода ультразвуковой энергии и глубину проникания через воздух с энергией, достаточной для опадания пены на следующих расстояниях от поверхности излучения передней поверхности сонотрода: от 0,1 до 1000 мм, предпочтительно от 0,2 до 500 мм, более предпочтительно от 1 мм до 250 мм и наиболее предпочтительно от 10 мм до 100 мм.
[0014] В соответствии с более предпочтительной формой реализации изобретения устройство сонотрода имеет такую форму и размер, что оно может быть встроено в трубу, открытый желоб, закрытый или открытый бак, сосуд, тару (из стали, пластика, стекла, металла), содержащую/содержащий текучий материал пены, или пены и жидкости, или пены, жидкости и твердых частиц, и ультразвук, таким образом, что энергия, излучаемая с поверхности сонотрода или вогнутой передней поверхности, разрушает проходящую пену.
[0015] В соответствии с более предпочтительной формой реализации изобретения передняя поверхность сонотрода имеет прямоугольную форму со скругленной вогнутостью в продольном направлении L.
[0016] В соответствии с более предпочтительной формой реализации изобретения сонотрод имеет вогнутость на передней поверхности, образованную сегментом окружности с радиусом r от r=2 см до r=∞.
[0017] Сонотрод в соответствии с изобретением предпочтительно изготавливается из металлических материалов, таких как сталь (нержавеющая сталь), алюминий, никель, титан, или из сплавов этого типа материалов. Наилучшие результаты по обеспениванию были достигнуты с сонотродом, изготовленным из материала с высоким пределом прочности на растяжение (например, титанового сплава).
[0018] В соответствии с более предпочтительной формой реализации изобретения форма и конструкция брусоподобного сонотрода такова, что интенсивность ультразвука находится в пределах от 10 до 200 дБ, предпочтительно от 50 до 190 дБ, более предпочтительно от 70 до 180 дБ и наиболее предпочтительно от 100 до 175 дБ. Эти значения интенсивности ультразвука показали очень хорошие результаты по обеспениванию очень различных жидких продуктов, таких как напитки (кола, диетическая кола, диетические газированные фруктовые напитки, газированные фруктовые напитки на основе сахара, негазированные фруктовые напитки, имбирное пиво, напитки из корнеплодов, молочные продукты, молочно-фруктовые напитки, пиво, все газированные напитки, негазированные напитки, растворы брожения, жидкости на основе молочного белка, жидкости на основе соевого белка, жидкости на основе сывороточного белка, жидкости на основе масла и т.д.), а также химические и фармацевтические продукты.
[0019] В соответствии с более предпочтительным признаком сонотрода в соответствии с изобретением брусоподобная главная часть корпуса имеет круглый центральный соединитель для подсоединения к ультразвуковому генератору. Вследствие этого конструктивного решения брусоподобный элемент сонотрода имеет на своей верхней поверхности дискообразную центральную соединительную часть, которая оказалась очень эффективной для подачи и распределения ультразвукового поля высокой амплитуды от высокочастотного генератора к передней поверхности, которая излучает высокочастотный ультразвук на поверхность обрабатываемого продукта.
[0020] Настоящее изобретение раскрывает также устройство для обеспенивания жидких продуктов в промышленных производственных процессах, таких как химические, фармацевтические или относящиеся к напиткам, в соответствии с признаками п. 11, которое состоит из ультразвукового генератора, преобразователя с устройством охлаждения и хотя бы одного высокочастотного кабеля для подсоединения одного или более сонотрода к генератору. В соответствии с изобретением устройство отличается тем, что оно оснащено по меньшей мере одним сонотродом с высоким амплитудным коэффициентом в форме бруска в соответствии с хотя бы одним из предшествующих пп. 1-10.
[0021] В соответствии с предпочтительной формой реализации устройство имеет два сонотрода, установленных на общем "материнском" сонотроде так, что обе продольные оси L передних поверхностей по существу параллельны одна другой. За счет этого эффект обеспенивания увеличивается и за то же время может быть обработана большая область продукта.
[0022] В соответствии с еще одним признаком обеспенивающего устройства в соответствии с изобретением сонотроды устанавливаются с передними поверхностями вдоль направления движения на линии производства обрабатываемого продукта. Это означает, что продольные оси передних поверхностей имеют то же направление, что и движение продукта или бутылок на производственной линии. Благодаря этому излучается достаточно длинное ультразвуковое поле.
[0023] В качестве альтернативы сонотроды могут устанавливаться с передними поверхностями, расположенными под углом к направлению движения на линии производства обрабатываемого продукта. Предпочтительным углом между продольной осью L и направлением производственного процесса может быть α=90° или более предпочтительно α=45°. При таком продольном воздействии ультразвукового поля на поверхность продукта в некоторых определенных применениях обработка оказалась неожиданно более эффективной.
[0024] Дальнейшие преимущества, признаки и формы реализации раскрыты в последующем детальном описании некоторых исполнений изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
[0025] Фиг. 1 - аксонометрический вид первого примера реализации изобретенного сонотрода.
[0026] Фиг. 2a - аксонометрический вид примера реализации сонотродного устройства в соответствии с изобретением с двумя сонотродами, установленными в одну линию с производственным процессом.
[0027] Фиг. 2b - аксонометрический вид примера реализации сонотродного устройства в соответствии с изобретением с двумя сонотродами, установленными под углом к производственному процессу.
[0028] Фиг. 2c - аксонометрический вид дальнейшего примера реализации сонотродного устройства в соответствии с изобретением с двумя сонотродами, установленными под углом 90 градусов к производственному процессу.
[0029] На Фиг. 1 показан вид в аксонометрии первого примера реализации сонотрода в соответствии с изобретением. Сонотрод 10 в целом состоит из двух различных частей: во-первых, на верхней стороне находится главная корпусная часть 1, а во-вторых, в нижней части, которая также является частью, направленной в сторону обрабатываемого продукта, находится передняя поверхность 2, которая в соответствии с изобретением имеет вогнутость в направлении продукта (нижняя часть на Фиг. 1). Здесь главная корпусная часть 1 имеет прямоугольную или квадратную форму компактного брусоподобного элемента 40. На верхнем торце главной корпусной части 1 сонотрод 10 в соответствии с этим примером реализации имеет круглый центральный соединитель, который имеет форму диска, изготовленного из того же материала и являющегося единым целым с сонотродом 10. В этом примере реализации верхние грани главной корпусной части слегка скруглены, а с продольных граней снята фаска. В нижней половине сонотрода 10 имеется утонение 41, поперечное сечение которого имеет Y-образную форму со скругленными продольными углублениями и которое увеличивается к нижнему торцу сонотрода 10 с целью образования прямоугольной передней поверхности 2 с вогнутостью 21 в направлении обрабатываемого продукта. Вогнутость 21 имеет продольную ось L, которая перпендикулярна к общей продольной оси S сонотрода 10 и его главной корпусной части 1.
[0030] Соединение вогнутой передней поверхности 2 с главной корпусной частью 1 через утонение 41 приводит к отличной передаче ультразвуковых частот с высоким амплитудным коэффициентом от ультразвукового генератора к передней поверхности 2, с которой ультразвуковое поле должно излучаться сфокусированно на пену продукта, которая образуется, например, на верхней поверхности жидкого продукта в производственном сосуде.
[0031] Вогнутость передней поверхности 2 предпочтительно образована с радиусом r=2 см или более. Фокусировка ультразвукового поля, таким образом, оптимизируется с точки зрения задачи обеспенивания жидких продуктов. Вогнутая форма передней поверхности 2 создает более сфокусированный и тем самым более сконцентрированный ультразвук. Это увеличивает эффект предотвращения пенообразования. В соответствии с предпочтительным исполнением изобретенного сонотрода он имеет большой амплитудный коэффициент, в частности амплитуду ультразвука с расстоянием между пиками от 1 до 150 микрон, предпочтительно от 5 до 140 микрон, более предпочтительно от 10 до 120 микрон и более предпочтительно от 30 до 120 микрон. Эти значения являются наилучшими для устранения пены в большинстве жидких продуктов, в частности таких напитков, как кола или пиво.
[0032] Форма и конструкция сонотрода (10) в соответствии с изобретением таковы, что интенсивность ультразвука находится в пределах приблизительно от 10 до 200 дБ, предпочтительно от 50 до 190 дБ, более предпочтительно от 70 до 180 дБ и наиболее предпочтительно от 100 до 175 дБ. В этих пределах интенсивности сонотрод 10 дает наилучшие результаты и пенообразование предотвращается.
[0033] На Фиг. 2a, 2b и 2c показаны три различных примера реализации сонотродного устройства в соответствии с изобретением с двумя совмещенными сонотродами. Эти устройства 20 имеют каждое по два сонотрода 10, установленных на общем материнском сонотроде 4 или на общей базе. Материнский сонотрод 4 подсоединен к высокочастотному кабелю и ультразвуковому генератору (не показан) и передает частоту непосредственно на оба сонотрода 10. Эти сонотроды 10, по существу, имеют одинаковую форму и обладают такими же характеристиками, что и форма реализации, описанная в соответствии с Фиг. 1.
[0034] Материнский сонотрод 4 в примерах реализации (Фиг. 2a, 2b и 2c) является прямоугольным элементом в виде бруска с I-образным поперечным сечением, т.е. увеличенными торцевыми частями и уменьшенным диаметром в срединной части. Срединная часть материнского сонотрода 4 здесь имеет два продольных сквозных отверстия с целью уменьшения веса и для улучшения передачи ультразвука к двум сонотродам 10. Таким образом, оба сонотрода 10 приводятся в действие одинаковым увеличенным объемом ультразвука.
[0035] На Фиг. 2a показан пример реализации, в котором продольная ось L сонотродов 10 расположена вдоль или параллельно направлению движения на линии производства обрабатываемого продукта (ср. стрелки на Фиг. 2a).
[0036] На Фиг. 2b похожее ультразвуковое устройство 20 показано с тем отличием, что два параллельных сонотрода 10 установлены не вдоль направления движения продукта 3, а повернуты на угол приблизительно 45° (угол α=45°). В некоторых областях применения такая установка приводит к гораздо лучшим результатам.
[0037] Дальнейший пример реализации в соответствии с Фиг. 2c показывает оба сонотрода 10 повернутыми на угол в 90° по отношению к направлению движения продукта 3 или бутылок. За счет этого ширина сконцентрированного ультразвукового поля увеличивается. Количество сонотродов может быть увеличено и может быть больше двух. Более того, форма сонотродов 10 и материнского сонотрода 4 может быть изменена, если при этом передние поверхности 2 сонотродов 10 сохраняют вогнутость, увеличивающую эффект фокусировки, как указано в приложенной формуле.
[0038] Продукт 3 или жидкость, обеспениваемые сонотродом 10 или устройством 20 в соответствии с изобретением, может находиться в сосуде, таре и т.д. (на Фиг. 2a, 2b и 2c показаны только схематически). Или продукт разливается на линии розлива в отдельные бутылки или подобное. Изобретенный сонотрод и устройство особенно подходят для обоих применений благодаря новой конструкции сонотрода и высокофокусированному ультразвуковому полю. Таким образом, гибкость и вариативность областей применения сильно расширяется на очень разные промышленные производственные процессы, связанные с пенообразующими жидкостями.

Claims (14)

1. Сонотрод (10) для генерирования ультразвукового поля в промышленных производственных процессах, таких как химические, пищевые, нефтяные, фармацевтические, процессы, связанные с напитками и добычей, для уменьшения и предотвращения пенообразования в жидких продуктах, причем корпус сонотрода выполнен в виде единой детали, имеющей компактную форму, причем сонотрод (10) имеет главную корпусную часть (1) с соединителем для подсоединения к высокочастотному генератору и с передней поверхностью (2), от которой ультразвуковое поле направляется на желаемую точку или область обеспениваемого продукта (3), отличающийся тем, что главная корпусная деталь (1) имеет форму компактного бруска и передняя поверхность (2) имеет вогнутую форму по отношению к поверхности продукта, так что ультразвуковое поле фокусируется и направляется на определенную область пены обрабатываемого продукта (3) в концентрированной форме, по сравнению с нефокусированным ультразвуком, и тем, что указанная главная корпусная часть (1) имеет прямоугольную брусоподобную форму (40) с утонением (41) со стороны передней поверхности (2), которая увеличена по сравнению с утонением.
2. Сонотрод (10) по п. 1, отличающийся тем, что имеет высокий амплитудный коэффициент ультразвука, в частности амплитуду ультразвука с расстоянием между пиками от 1 до 150 микрон, предпочтительно от 5 до 140 микрон, более предпочтительно от 10 до 120 микрон и более предпочтительно от 30 до 120 микрон.
3. Сонотрод (10) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что между главной корпусной частью (1) и передней поверхностью (2) для генерирования фокусированного ультразвукового поля имеется поперечное сужение со скругленными углублениями вдоль продольной оси (L) передней поверхности (2), причем ось (L) приблизительно перпендикулярна продольной оси (S) сонотрода (10).
4. Сонотрод (10) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что передняя поверхность (2) имеет прямоугольную форму со скругленной вогнутостью (21) в направлении продольной оси (L).
5. Сонотрод (10) по п. 3, отличающийся тем, что вогнутость (21) передней поверхности (2) образована сегментом окружности с радиусом r=2 см или более.
6. Сонотрод (10) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что изготовлен из стали, алюминия, никеля, титана или сплавов этих материалов.
7. Сонотрод (10) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что главная корпусная часть (1) и передняя поверхность (2) являются одним целым и выполнены из одного и того же материала, в частности титана или сплава, содержащего титан.
8. Сонотрод (10) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что его форма и конструкция таковы, что интенсивность ультразвука находится в пределах от 10 до 200 дБ, предпочтительно от 50 до 190 дБ, более предпочтительно от 70 до 180 дБ и наиболее предпочтительно от 100 до 175 дБ.
9. Сонотрод (10) по п. 1 или 2, отличающийся тем, что брусоподобная главная корпусная часть (1) имеет круглый центральный соединитель (5) для подсоединения к ультразвуковому генератору.
10. Устройство (20) для обеспенивания жидких продуктов в промышленных производственных процессах, таких как химические, фармацевтические или связанные с напитками процессы, содержащее ультразвуковой генератор, преобразователь с устройством охлаждения, хотя бы один высокочастотный кабель для подсоединения сонотрода/сонотродов (10) к ультразвуковому генератору, отличающееся тем, что указанное устройство имеет по меньшей мере один брусоподобный сонотрод (10) с высоким амплитудным коэффициентом по любому из пп. 1-9.
11. Устройство (20) по п. 10, отличающееся тем, что содержит средства создания ультразвука с высоким амплитудным коэффициентом, предпочтительно с амплитудой ультразвука с расстоянием между пиками от 1 до 150 микрон, предпочтительно от 5 до 140 микрон, более предпочтительно от 10 до 120 микрон и более предпочтительно от 30 до 120 микрон.
12. Устройство (20) по п. 10 или 11, отличающееся тем, что имеет по меньшей мере два сонотрода (10), установленные на общем материнском сонотроде (4), так что обе продольные оси (L) передних поверхностей (2) параллельны одна другой, причем оба ультразвуковых поля объединены в области обрабатываемого продукта (3) с целью увеличения эффекта обеспенивания.
13. Устройство (20) по п. 10 или 11, отличающееся тем, что сонотрод/сонотроды (10) установлен/установлены на расстоянии от обрабатываемого продукта (3) так, что излучающая поверхность передней поверхности (2) сонотрода/сонотродов (10) находится на расстоянии от 0,1 мм до 1000 мм, предпочтительно от 0,2 мм до 500 мм, более предпочтительно от 1 мм до 250 мм и наиболее предпочтительно от 10 мм до 100 мм.
14. Устройство (20) по п. 10 или 11, отличающееся тем, что по меньшей мере один сонотрод (10) имеет такие форму и размер, что он может быть встроен в трубу, открытый желоб, закрытый или открытый бак, сосуд, тару и т.п., содержащие текучий материал пены, или пены и жидкости, или пены, жидкости и твердые частицы таким образом, что ультразвуковая энергия, излучаемая с передней поверхности (2) сонотрода/сонотродов (10), будет непосредственно разрушать проходящую пену.
RU2014122485A 2011-11-14 2012-11-13 Сонотрод и устройство для уменьшения и устранения пенообразования в жидких продуктах RU2613863C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11189063.8 2011-11-14
EP11189063.8A EP2591864B1 (en) 2011-11-14 2011-11-14 Sonotrode and device for reducing and eliminating foaming of liquid products
PCT/EP2012/072458 WO2013072296A1 (en) 2011-11-14 2012-11-13 Sonotrode and device for reducing and eliminating foaming of liquid products

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014122485A RU2014122485A (ru) 2015-12-27
RU2613863C2 true RU2613863C2 (ru) 2017-03-21

Family

ID=47146424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014122485A RU2613863C2 (ru) 2011-11-14 2012-11-13 Сонотрод и устройство для уменьшения и устранения пенообразования в жидких продуктах

Country Status (12)

Country Link
US (1) US8758492B2 (ru)
EP (1) EP2591864B1 (ru)
JP (1) JP6012745B2 (ru)
KR (1) KR102067297B1 (ru)
CN (1) CN104203594B (ru)
AU (1) AU2012338949B2 (ru)
BR (1) BR112014010894B1 (ru)
ES (1) ES2515366T3 (ru)
PL (1) PL2591864T3 (ru)
RU (1) RU2613863C2 (ru)
WO (1) WO2013072296A1 (ru)
ZA (1) ZA201404295B (ru)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013211627A1 (de) * 2013-06-20 2014-12-24 Robert Bosch Gmbh Elektroakustischer Wandler
FI125193B (en) * 2013-09-26 2015-06-30 Lamican Oy Ultrasonic Defoamer for Aseptic Liquid Packaging Machine and Aseptic Liquid Packaging Machine
MX2016016211A (es) * 2014-06-09 2017-08-10 Branson Ultrasonics Corp Bocina ultrasónica de bloques con área superficial grande y alta anchura de banda.
US9901848B2 (en) 2014-10-15 2018-02-27 Xerox Corporation Fluid stabilizer disc
CN104585122A (zh) * 2014-12-30 2015-05-06 浙江海洋学院 泡沫去除装置
DE102015106343A1 (de) * 2015-04-24 2016-10-27 Weber Ultrasonics Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Entgraten von Bauteilen mittels Ultraschall
CN105079923A (zh) * 2015-09-16 2015-11-25 苏州市力得医疗器械设备厂 一种气泡去除装置及其应用
JP6663194B2 (ja) * 2015-09-16 2020-03-11 サッポロビール株式会社 ビールテイスト飲料、ビールテイスト飲料の製造方法、及びビールテイスト飲料の香気改善方法
DE102016110540B4 (de) * 2016-06-08 2022-01-20 Krones Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zum Inspizieren von Behältnissen
CN106426978B (zh) * 2016-10-31 2018-06-12 北京金风科创风电设备有限公司 磁极防护层柔性模塑成型工艺及成型系统
DE102017117078B4 (de) * 2017-07-28 2019-06-13 Schunk Sonosystems Gmbh Sonotrode sowie Verfahren zur Beeinflussung des Schwingungsverhaltens einer Sonotrode
GB201812759D0 (en) * 2018-08-06 2018-09-19 Bubble Tech Gmbh Apparatus, system and methods for emitting acoustic energy
US20200071645A1 (en) * 2018-08-29 2020-03-05 Meyer Sound Laboratories, Incorporated Apparatus and method for modifying a responsive liquid held in a liquid container having resonant frequencies in the audio frequency range
DE102019104387A1 (de) * 2019-02-21 2020-08-27 Krones Ag Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von befüllten Behältnissen
DE102019104379A1 (de) 2019-02-21 2020-08-27 Krones Ag Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von befüllten Behältnissen
CN118304678B (zh) * 2024-06-07 2024-08-16 大连玖珑智控节能技术有限公司 一种消沫盘及除沫反应釜

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08192123A (ja) * 1994-11-14 1996-07-30 Matsumura Sekiyu Kenkyusho:Kk 超音波洗浄機
US20010032511A1 (en) * 2000-04-20 2001-10-25 Nihon Kohden Corporation Three-dimensional ultrasonic scan probe
WO2007118285A1 (en) * 2006-04-19 2007-10-25 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Ultrasonic transducer systems

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2926955C2 (de) * 1979-07-04 1984-09-20 Jagenberg-Werke AG, 4000 Düsseldorf Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung von Schaum über dem Spiegel einer Flüssigkeit, insbesondere über flüssigem Füllgut, z.B. Milch
US4339247A (en) * 1981-04-27 1982-07-13 Battelle Development Corporation Acoustic degasification of pressurized liquids
JPH0538919Y2 (ru) * 1988-03-31 1993-10-01
JPH07291395A (ja) * 1994-04-27 1995-11-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 容器ヘッドスペースの泡消去装置
ES2212896B1 (es) 2002-09-13 2005-10-01 Consejo Sup. Invest. Cientificas Procedimiento y sistema ultrasonico de desespumacion mediante emisorescon placa vibrante escalonada.
JP2005161164A (ja) * 2003-12-01 2005-06-23 Fuji Photo Film Co Ltd 塗布液の脱泡方法及び脱泡装置
JP4442383B2 (ja) * 2004-10-12 2010-03-31 国立大学法人 東京大学 超音波洗浄装置
CA2616686C (en) * 2005-07-27 2013-01-22 Consejo Superior De Investigaciones Cientificas Macrosonic generator for the air-based industrial defoaming of liquids
US20090137941A1 (en) * 2007-06-06 2009-05-28 Luna Innovations Incorporation Method and apparatus for acoustically enhanced removal of bubbles from a fluid
US8128730B2 (en) * 2008-05-08 2012-03-06 New Sonic Technologies, LLC Defoaming sonotrode system
CN201840913U (zh) * 2010-11-11 2011-05-25 广东生益科技股份有限公司 消泡稳压装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08192123A (ja) * 1994-11-14 1996-07-30 Matsumura Sekiyu Kenkyusho:Kk 超音波洗浄機
US20010032511A1 (en) * 2000-04-20 2001-10-25 Nihon Kohden Corporation Three-dimensional ultrasonic scan probe
WO2007118285A1 (en) * 2006-04-19 2007-10-25 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Ultrasonic transducer systems

Also Published As

Publication number Publication date
PL2591864T3 (pl) 2014-12-31
KR20140099901A (ko) 2014-08-13
AU2012338949A8 (en) 2014-08-28
ZA201404295B (en) 2015-12-23
US8758492B2 (en) 2014-06-24
WO2013072296A1 (en) 2013-05-23
US20140000460A1 (en) 2014-01-02
AU2012338949A1 (en) 2014-06-05
CN104203594A (zh) 2014-12-10
JP6012745B2 (ja) 2016-10-25
NZ626168A (en) 2015-10-30
AU2012338949B2 (en) 2016-11-17
BR112014010894A2 (pt) 2017-05-09
KR102067297B1 (ko) 2020-01-16
EP2591864A1 (en) 2013-05-15
RU2014122485A (ru) 2015-12-27
ES2515366T3 (es) 2014-10-29
BR112014010894B1 (pt) 2021-05-25
CN104203594B (zh) 2017-03-01
EP2591864B1 (en) 2014-07-16
JP2014534067A (ja) 2014-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2613863C2 (ru) Сонотрод и устройство для уменьшения и устранения пенообразования в жидких продуктах
EP2429699B1 (en) Density modification
US20110278153A1 (en) Viscosity reduction
AU2009276288B8 (en) Viscosity reduction
JP2006504416A (ja) 野菜類を超音波エネルギーで処理する方法
CA2692273A1 (en) High capacity ultrasonic reactor system
Kerboua et al. Mechanical technologies: ultrasound and cavitation in food processing
NZ626168B2 (en) Sonotrode and device for reducing and eliminating foaming of liquid products
US8763927B2 (en) Ultrasonic transducer systems
WO2010081192A1 (en) Heat transfer
EP3829737A1 (en) Apparatus, system and methods for emitting acoustic energy with circular concave head
RU2188797C1 (ru) Устройство для обработки жидких сред
JP2022525598A (ja) 液体の非侵襲混合
Raju et al. ULTRASONIC TECHNOLOGY FOR FOOD INDUSTRY