Ультразвуковой диспергатор-смеситель

 

Использование: для приготовления эмульсионных гетерогенных продуктов, в частности, в пищевой промышленности. Сущность изобретения: диспергатор-смеситель содержит источник ультразвука, трансформатор упругих колебаний, выполненный с сообщающимися каналами подвода к рабочему торцу трансформатора упругих колебаний, на поверхности которого нарезаны пересекающиеся винтовые канавки, и по меньшей мере двумя для ввода каналами компонентов, сообщенными с винтовыми канавками. 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к конструкции смесительного устройства с одновременным дроблением твердой фазы в суспензии и может быть использовано в производстве эмульсионных гетерогенных пищевых продуктов.

Известен ультразвуковой диспергатор-смеситель, содержащий источник ультразвука, трансформатор упругих колебаний, выполненный с сообщающимися гладким каналом подвода к рабочему торцу трансформатора упругих колебаний и по меньшей мере двумя каналами для ввода компонентов.

Недостатком этого устройства является низкое качество смешения.

В предлагаемом ультразвуковом диспергаторе-смесителе, содержащем источник ультразвука, трансформатор упругих колебаний, выполненный с сообщающимися каналом подвода к рабочему торцу трансформатора упругих колебаний и по меньшей мере двумя каналами для ввода компонентов, согласно изобретению в канале подвода к рабочему торцу трансформатора упругих колебаний выполнены по количеству каналов для ввода компонентов сообщающиеся с ними и пересекающиеся винтовые канавки.

Это позволяет повысить качество смешения за счет предварительного перемешивания компонентов приготавливаемой смеси в канале трансформатора упругих колебаний до окончательного перемешивания в процессе распыления и диспергирования твердой фазы, а также дисперсность твердой фазы за счет ее измельчения при взаимодействии с винтовыми канавками.

Предпочтительными вариантами воплощения предлагаемого изобретения предусмотрены выполнение винтовых канавок с различным направлением нарезки, что увеличивает количество пересечений канавок и качество смешения, расположение каналов для ввода компонентов на линии нулевых смешений трансформатора упругих колебаний для исключения диссипации ультразвука в подводящих магистралях компонентов смеси, расположение упомянутых каналов под углом 45^о к продольной оси трансформатора упругих колебаний для минимизации разогрева компонентов смеси.

На чертеже изображен предлагаемый диспергатор-смеситель, продольный разрез.

Ультразвуковой диспергатор-смеситель содержит источник 1 ультразвука, трансформатор 2 упругих колебаний, выполненный с сообщающимися каналом 3 подвода к рабочему торцу трансформатора 2 упругих колебаний и по меньшей мере двумя каналами для ввода компонентов 4, расположенными (желательно) на линии нулевых смещений трансформатора 2 упругих колебаний и/или под углом 45^о к его продольной оси. На внутренней поверхности канала 3 выполнены по количеству каналов 4 пересекающиеся винтовые канавки 5, сообщенные с каналами 4 и выполненные (желательно) с различным направлением нарезки.

Диспергатор-смеситель работает следующим образом.

Компоненты смеси, например сливки и пюре клубники, подают по двум каналам 4 и винтовые канавки 5 канала 3, в которых компоненты перемещаются под действием сил инерции за счет упругой высокочастотной деформации трансформатора 2 при колебаниях с ультразвуковой частотой от источника 1 ультразвука и разрежения, возникающего у рабочего торца трансформатора 2 при его продольных колебаниях, к его рабочему торцу по канавкам 5, в зонах пересечения которых происходит предварительное смешение компонентов, а в остальных зонах дробление твердой фазы суспендированного компонента (в данном случае мякоти клубничного пюре) под действием кавитационных перепадов давления в жидкой среде (в данном случае сливок и сока клубничного пюре) и за счет взаимодействия со стенками канавки 5. При достижении рабочего торца трансформатора 2 упругих колебаний с него происходит распыление и окончательное перемешивание, измельчение твердой фазы и эмульгирование несмешиваемых жидкостей, качество которого тем выше, чем беспорядочнее получено распределение компонентов в канавках 5 в результате их взаимного пересечения, за счет снижения вероятности сонаправленного диспергирования частиц одного и того же продукта, что максимально обеспечивается противоположным направлением нарезки канавок 5 при прочих равных условиях.

Получаемые таким образом смеси обладают высоким качеством, гомогенностью. Полученные суспензии не расслаиваются благодаря более высокой (по сравнению с известным устройством) дисперсности твердой фазы, достигаемой увеличением времени взаимодействия с поверхностями, перпендикулярными направлению колебаний трансформатора 2. Полученные эмульсии также обладают высокой стойкостью к расслаиванию за счет предварительного перемешивания компонентов и повышения дисперсности эмульгируемой жидкости.

Расположение каналов 4 на линии двух нулевых смещений трансформатора 2 упругих колебаний исключает диссипацию ультразвука в подводящих магистралях компонентов приготавливаемой смеси за счет отсутствия их смещений.

Расположение каналов 4 под углом 45^о к продольной оси трансформатора упругих колебаний обеспечивает согласно экспериментальным данным минимальный диссипативный разогрев компонентов приготавливаемой смеси, что особенно важно при приготовлении купажных пищевых продуктов из пюре и соков с мякотью фруктового и овощного сырья, поскольку позволяет сохранить в неизменном виде термолабильные биологически активные и вкусо-ароматические вещества. Это позволяет использовать предлагаемое устройство в приготовлении купажных гетерогенных эмульсионных продуктов детского питания, таких как "Клубника со сливками".

Таким образом, предлагаемый диспергатор позволяет повысить качество смешения компонентов приготавливаемых смесей и дисперсность твердой фазы в гетерогенных эмульсионных продуктах.

Формула изобретения

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИСПЕРГАТОР-СМЕСИТЕЛЬ, содержащий источник ультразвука, трансформатор упругих колебаний, выполненный с сообщающимися каналом подвода к рабочему торцу трансформатора упругих колебаний и по меньшей мере двумя каналами для ввода компонентов, отличающийся тем, что в канале подвода к рабочему торцу трансформатора упругих колебаний выполнены по количеству каналов для ввода компонентов сообщающиеся с ними и пересекающиеся винтовые канавки.

2. Диспергатор-смеситель по п.1, отличающийся тем, что винтовые канавки выполнены с различным направлением нарезки.

3. Диспергатор-смеситель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что каналы для ввода компонентов расположены на линии нулевых смещений трансформатора упругих колебаний.

4. Диспергатор-смеситель по пп. 1 3, отличающийся тем, что каналы для ввода компонентов расположены под углом 45^o к продольной оси трансформатора упругих колебаний.

РИСУНКИ

Рисунок 1