UA106521U

UA106521U - Homogenizer head

Info

Publication number: UA106521U
Application number: UAU201511243U
Authority: UA
Inventors: Кирило Олегович Самойчук; Григорій Вікторович Дейниченко; Валентина Олександрівна Султанова; Федір Юхимович Ялпачик
Original assignee: Таврійський Державний Агротехнологічний Університет
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2016-04-25

Abstract

Головка гомогенізатора містить сідло, клапан, притискний механізм, центральний канал, з'єднаний з ідентичними каналами, розташованими співвісно один навпроти одного, що утворюють зону зіткнення двох протилежно направлених потоків емульсії. При цьому у клапані та сідлі виконані канали (вікна) для виходу потоку емульсії після зіткнення через зазор між внутрішніми поверхнями клапана і сідла.The head of the homogenizer contains a saddle, a valve, a clamping mechanism, a central channel connected to identical channels arranged coaxially opposite to each other, forming a contact zone of two oppositely directed emulsion flows. At the same time in the valve and the saddle channels (windows) for the output of the emulsion stream after collision through the gap between the inner surfaces of the valve and the saddle.

Description

Корисна модель належить до пристроїв для гомогенізації емульсій і може бути використана в харчовій, переробній, зокрема молокопереробній, а також фармацевтичній, хімічній, парфумерній, косметичній та інших галузях промисловості, де використовується емульгування, диспергування і гомогенізація.The useful model belongs to devices for homogenizing emulsions and can be used in food, processing, in particular milk processing, as well as pharmaceutical, chemical, perfumery, cosmetic and other industries where emulsification, dispersion and homogenization are used.

Відома головка гомогенізатора, що містить сідло, клапан та притискний механізм, клапан якого при подачі емульсії під тиском до 25 МПа піднімається та утворює з сідлом кільцеву щілину (Нужин Е.В. Гомогенизация и гомогенизаторь. Монография. / Е.В. Нужин, А.К.The head of the homogenizer is known, which contains a seat, a valve and a pressure mechanism, the valve of which rises when the emulsion is fed under a pressure of up to 25 MPa and forms an annular gap with the seat (E.V. Nuzhin Homogenization and homogenizer. Monograph. / E.V. Nuzhin, A .K.

Гладушняк. - Одесса: Печатньй дом, 2007. - 264 с.|.Hladushniak - Odesa: Printing House, 2007. - 264 p.|.

Емульсія, що піддається диспергуванню, подається до головки гомогенізатора під високим тиском під клапан, долає опір пружини, проходить у щілині між сідлом та клапаном, де утворюється високий градієнт швидкості потоку, завдяки чому відбувається "просковзування" дисперсної частки відносно дисперсійної фази емульсії (утворюється різниця швидкостей між дисперсною часткою та дисперсійною фазою), що призводить до руйнування дисперсної частки, тобто гомогенізації.The dispersible emulsion is fed to the head of the homogenizer under high pressure under the valve, overcomes the resistance of the spring, passes in the gap between the seat and the valve, where a high gradient of flow velocity is formed, thanks to which the dispersed particle "slips" relative to the dispersed phase of the emulsion (a difference velocities between the dispersed particle and the dispersed phase), which leads to the destruction of the dispersed particle, that is, homogenization.

Недоліком відомого пристрою є високі витрати енергії на створення необхідного тиску гомогенізації, який забезпечував би високий градієнт швидкості потоку у клапанній щілині, необхідний для руйнування дисперсної частки.The disadvantage of the known device is the high energy consumption to create the necessary homogenization pressure, which would provide a high flow rate gradient in the valve gap, necessary for the destruction of the dispersed particle.

Як найближчий аналог вибрана головка гомогенізатора, що містить сідло, клапан та притискний механізм, в якій виконаний центральний канал, який з'єднаний з ідентичними кільцевими каналами, розташованими співвісно один навпроти одного, що утворюють зону зіткнення двох протилежно направлених кільцевих потоків емульсії. (Пат. Мо 98488 Україна,As the closest analogue, the homogenizer head containing a seat, a valve and a clamping mechanism was selected, in which a central channel is made, which is connected to identical ring channels located coaxially opposite each other, which form a collision zone of two oppositely directed annular flows of emulsion. (Pat. Mo 98488 Ukraine,

МКИ" АО1) 11/00. Головка гомогенізатора / Самойчук К.О., Султанова В.О., Ялпачик Ф.Ю. - Мо и201412958; заявл. 03.12.2014; опубл. 27.04.2015. Бюл. Мов |.MKY" AO1) 11/00. Homogenizer head / Samoychuk K.O., Sultanova V.O., Yalpachik F.Yu. - Mo i201412958; application. 03.12.2014; publ. 27.04.2015. Byul. Mov |.

Потік початкової емульсії під тиском надходить у центральний канал, де розділяється на два протилежно направлені потоки та, проходячи по кільцевих каналах клапана і сідла, спрямовується до щілини, де відбувається зіткнення потоків емульсії, завдяки чому утворюється різниця швидкостей між дисперсною часткою та дисперсійною фазою, яка необхідна для руйнування дисперсної частки. Після зіткнення двох протилежно направлених потоків емульсія проходить у щілині між сідлом та клапаном, де утворюється високий градієнт швидкості потоку іThe flow of the initial emulsion under pressure enters the central channel, where it is divided into two oppositely directed flows and, passing through the annular channels of the valve and the seat, is directed to the gap, where the emulsion flows collide, due to which a velocity difference between the dispersed particle and the dispersed phase is formed, which necessary for the destruction of the dispersed particle. After the collision of two oppositely directed flows, the emulsion passes in the gap between the seat and the valve, where a high flow velocity gradient is formed and

Зо відбувається остаточна гомогенізація емульсії.The final homogenization of the emulsion takes place.

Недоліком відомого пристрою є гомогенізація в зазорі лише між зовнішніми кільцевими поверхнями клапана і сідла. В зазорі між внутрішніми кільцевими поверхнями клапана і сідла існує застійна зона, утворена внаслідок неможливості відведення продукту з тороподібної порожнини гомогенізуючої головки (між внутрішніми поверхнями клапана, сідла та зовнішньою поверхнею центрального канала). Наявність застійної зони знижує якість диспергування емульсії, а неможливість відведення емульсії після зіткнення потоків через внутрішню поверхню кільцевої щілини призводить до зниження продуктивності гомогенізатора.The disadvantage of the known device is homogenization in the gap only between the outer annular surfaces of the valve and the seat. In the gap between the inner annular surfaces of the valve and the seat, there is a stagnant zone formed due to the impossibility of removing the product from the toroidal cavity of the homogenizing head (between the inner surfaces of the valve, the seat and the outer surface of the central channel). The presence of a stagnation zone reduces the quality of dispersion of the emulsion, and the impossibility of removing the emulsion after the collision of flows through the inner surface of the annular gap leads to a decrease in the productivity of the homogenizer.

В основу корисної моделі поставлена задачу удосконалення головки гомогенізатора, що утворює співвісні канали, які формують зону зіткнення двох протилежно направлених потоків емульсії, шляхом виконання каналів (вікон) для відведення потоків емульсії після зіткнення через зазор між внутрішніми поверхнями клапана і сідла.The useful model is based on the task of improving the head of the homogenizer, which forms coaxial channels that form the collision zone of two oppositely directed emulsion flows, by making channels (windows) for diverting the emulsion flows after the collision through the gap between the inner surfaces of the valve and the seat.

Поставлена задача вирішується тим, що в голівці гомогенізатора, що містить сідло, клапан, притискний механізм, центральний канал, з'єднаний з ідентичними каналами, розташованими співвісно один навпроти одного, що утворюють зону зіткнення двох протилежно направлених потоків емульсії, згідно з корисною моделлю, у клапані та сідлі виконані канали (вікна) для виходу потоку емульсії після зіткнення через зазор між внутрішніми поверхнями клапана і сідла.The task is solved by the fact that in the head of the homogenizer, which contains a seat, a valve, a pressure mechanism, a central channel connected to identical channels located coaxially opposite each other, which form a collision zone of two oppositely directed emulsion flows, according to a useful model, channels (windows) are made in the valve and the seat for the exit of the emulsion flow after the collision through the gap between the inner surfaces of the valve and the seat.

Виконання каналів (вікон) різної форми у клапані та (або) сідлі, дозволяють вільно виходити емульсії після зіткнення як з зовнішньої так і з внутрішньої частини зазору між клапаном та сідлом, що приблизно в два рази підвищує продуктивність гомогенізатора, (при рівній з найближчим аналогом довжині кільцевих каналів). Крім того, ууоеможливлюється виникнення застійної зони у внутрішній тороподібній порожнині гомогенізуючої головки (між внутрішніми поверхнями клапана, сідла та зовнішньою поверхнею центрального канала), що призводить до підвищення якості готової емульсії.The execution of channels (windows) of different shapes in the valve and (or) seat allow the emulsion to freely exit after the collision both from the outer and from the inner part of the gap between the valve and the seat, which approximately doubles the productivity of the homogenizer (when equal to the nearest analogue the length of the ring channels). In addition, the emergence of a stagnant zone in the inner toroidal cavity of the homogenizing head (between the inner surfaces of the valve, the seat and the outer surface of the central channel) is made possible, which leads to an increase in the quality of the finished emulsion.

Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображені можливі варіанти виконання головки гомогенізатора: на фіг. 1 з кільцевими секторальними каналами, з розрізом по А-А на фіг. 2, на фіг. З - з прямими каналами, з розрізом по А-А на фіг. 4, на фіг. 5 - з вікнами для відведення емульсії у клапані, з розрізом по А-А на фіг. 6, на фіг. 7 - з вікнами для відведення емульсії у сідлі, з розрізом по А-А на фіг. 8.The essence of the useful model is explained by the drawing, which shows possible versions of the homogenizer head: in fig. 1 with circular sectoral channels, with a section along A-A in fig. 2, in fig. C - with straight channels, with a section along A-A in fig. 4, in fig. 5 - with windows for draining the emulsion in the valve, with a section along AA in fig. 6, in fig. 7 - with windows for draining the emulsion in the saddle, with a section along AA in fig. 8.

Головка гомогенізатора (фіг. 1-8) містить канал подачі 1, центральний канал 2, притискний 60 механізм З, клапан 4, сідло 9, кільцеві канали клапана 5 та сідла 6, ущільнюючі кільця 7,The head of the homogenizer (Fig. 1-8) contains the supply channel 1, the central channel 2, the pressing mechanism 60 C, the valve 4, the seat 9, the annular channels of the valve 5 and the seats 6, sealing rings 7,

зовнішню 8 та внутрішню щілину між клапаном та сідлом 10 і може містити вікна для відведення емульсії в клапані 11 (фіг. 5-8).an external 8 and an internal gap between the valve and the seat 10 and may contain windows for draining the emulsion in the valve 11 (Fig. 5-8).

Головка гомогенізатора працює таким чином. Потік початкової грубодисперсної емульсії через канал подачі 1 (фіг. 1-8) під тиском надходить до центрального каналу 2, тисне на клапан 4 і, долаючи силу притискного механізму 3, підіймає його на певну висоту, в результаті чого утворюється щілина між сідлом 9 і клапаном 4. Після проходження центрального каналу 2 емульсія розділяється на два протилежно направлені потоки. При проходженні потоків емульсії через кільцеві канали клапана 5 і сідла 6 відбувається їх зіткнення та часткова гомогенізація, а саме взаємопроникнення дисперсних часток одного потоку у дисперсійну фазу іншого, завдяки чому утворюється різниця швидкостей між дисперсною часткою та дисперсійною фазою, необхідна для руйнування дисперсної частки. Після зіткнення двох протилежно направлених потоків емульсія розділяється і проходить через зовнішню 8 та внутрішню 10 кільцеву щілину між сідлом 9 та клапаном 4, де утворюється високий градієнт швидкості потоку, завдяки чому відбувається "просковзування" дисперсної частки відносно дисперсійної фази емульсії (утворюється різниця швидкостей між дисперсною часткою та дисперсійною фазою) і відбувається остаточна гомогенізація емульсії та відведення її з головки гомогенізатора.The homogenizer head works like this. The flow of the initial coarse emulsion through the supply channel 1 (Fig. 1-8) under pressure enters the central channel 2, presses on the valve 4 and, overcoming the force of the pressure mechanism 3, raises it to a certain height, as a result of which a gap is formed between the seat 9 and valve 4. After passing through the central channel 2, the emulsion is divided into two oppositely directed flows. When the emulsion flows pass through the annular channels of the valve 5 and the seat 6, their collision and partial homogenization takes place, that is, the interpenetration of the dispersed particles of one flow into the dispersed phase of the other, due to which a speed difference between the dispersed particle and the dispersed phase is formed, which is necessary for the destruction of the dispersed particle. After the collision of two oppositely directed flows, the emulsion is separated and passes through the outer 8 and inner 10 annular gap between the seat 9 and the valve 4, where a high gradient of flow velocity is formed, due to which the dispersed particle "slips" relative to the dispersed phase of the emulsion (the dispersion velocity difference between particle and dispersion phase) and the final homogenization of the emulsion and its removal from the head of the homogenizer takes place.

Відведення емульсії після проходження через кільцеву щілину 10 між внутрішніми поверхнями клапана і сідла може відбуватись наприклад: - вбік через неповністю замкнуті у горизонтальній площині канали 5 і 6 (фіг. 1-4); - через вікна у клапані (фіг. 5, 6) та сідлі (фіг. 7, 8).Removal of the emulsion after passing through the annular gap 10 between the inner surfaces of the valve and the seat can occur, for example: - to the side through channels 5 and 6, which are not fully closed in the horizontal plane (Fig. 1-4); - through the windows in the valve (fig. 5, 6) and the seat (fig. 7, 8).

Використання запропонованої конструкції уюоеможливлює виникнення застійної зони, що підвищує якість гомогенізації, та збільшує площу кільцевої щілини відводу продукту, що підвищує продуктивність гомогенізатора.The use of the proposed design makes it possible to create a stagnation zone, which increases the quality of homogenization, and increases the area of the annular gap of the product outlet, which increases the productivity of the homogenizer.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. The head of the homogenizer containing a seat, a valve, a clamping mechanism, a central channel connected to identical channels located coaxially opposite each other, which form a collision zone of two oppositely directed emulsion flows, which differs from that in the valve and the seat channels (windows) are made for the exit of the emulsion flow after the collision through the gap between the inner surfaces of the valve and the seat.

2. The head according to claim 1, which differs in that the channels are made of ring-shaped channels.

3. Head according to claim 1, which differs in that the channels are made straight.

4. The head according to claim 1, which differs in that there are windows for draining the emulsion in the seat.

5. The head according to claim 1, which is characterized by the fact that windows are made for draining the emulsion in the valve. ro V I ikh what chaynu Zo kana hek A, she ny she. E Cl -i and ee | : | wife MAK szhknzhkzhyuu she MUKY Ki U Zah how de Kk tey y M I OV Z: I shi EM vaoteunn SM MOTHER

Fig. 1