RU2218491C2

RU2218491C2 - Fluid media hydrodynamic treatment device

Info

Publication number: RU2218491C2
Application number: RU2001126104/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Борисович Осипенко
Original assignee: Сергей Борисович Осипенко
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2003-12-10
Also published as: EA006420B1; EA200400389A1; WO2003027509A1

Abstract

FIELD: fluid medium treatment. SUBSTANCE: according to invention, flow turbulator outlet is tangentially connected to reservoir near one of its end faces, and recirculation and outlet branch pipes are furnished with shutoff and control members and are connected to said reservoir, respectively, in zone of collection of fraction enriched by dispersible material and in zone of collection of fraction of final product. Invention prevents untimely entrainment or settling of dispersible materials and increases stability of emulsions or suspensions to separation and spoiling in long storage. EFFECT: provision of high quality of fluid medium. 10 cl, 16 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции устройств с проточно-рециркуляционными контурами, которые предназначены для непрерывной гидродинамической обработки неоднородных по химическому составу текучих сред в условиях турбулентного течения и, в особенности, регулируемой гидродинамической кавитации. Такие устройства могут служить основой:
а) нагревателей-смесителей, которые предназначены:
для гомогенизации и пастеризации или стерилизации таких пищевых продуктов, как молоко, сливки, безалкогольные или слабоалкогольные прохладительные напитки, пиво и т.п.;
для приготовления и сопутствующей термической обработки (в частности, пастеризации или стерилизации) устойчивых дисперсий материалов, которые не растворимы в желаемых дисперсионных средах, например:
- таких водных суспензий пищевых продуктов, как соевое "молоко" и соусы на основе сои или овощные и фруктовые соки с мякотью,
- таких лекарственных форм, как текучие линименты и мази, или таких парфюмерных изделий, как текучие питательные кремы и т.п.;
- таких водных эмульсий антиадгезионных веществ, которые наносят на внутренние поверхности хлебопекарных форм, литейных форм и форм для изготовления бетонных, железобетонных и иных изделий,
- таких горючих материалов, как водомазутные эмульсии (предпочтительно непосредственно перед впрыском в топки паровых котлов или промышленных печей) и
б) кавитационных реакторов для термомеханохимической обработки вязких органических материалов, например для термомеханической деструкции отходов нефтепереработки, и
в) кавитационных аппаратов для суспендирования твердых материалов в текучих средах.The invention relates to the design of devices with flow-recirculation circuits, which are designed for continuous hydrodynamic processing of heterogeneous chemical composition of the fluid in a turbulent flow and, in particular, adjustable hydrodynamic cavitation. Such devices can serve as the basis for:
a) heater-mixers, which are designed:
for the homogenization and pasteurization or sterilization of foods such as milk, cream, soft or low alcohol soft drinks, beer, etc .;
for the preparation and concomitant heat treatment (in particular, pasteurization or sterilization) of stable dispersions of materials that are insoluble in the desired dispersion media, for example:
- such aqueous suspensions of food products as soya "milk" and soy-based sauces or vegetable and fruit juices with pulp,
- such dosage forms as flowing liniment and ointment, or perfumes such as fluid nutritional creams, etc .;
- such aqueous emulsions of release agents that are applied to the inner surfaces of baking molds, foundry molds and molds for the manufacture of concrete, reinforced concrete and other products,
- combustible materials such as water-oil emulsions (preferably immediately before injection into the furnaces of steam boilers or industrial furnaces) and
b) cavitation reactors for thermomechanochemical processing of viscous organic materials, for example for thermomechanical destruction of oil refinery waste, and
c) cavitation apparatus for suspending solid materials in fluids.

Здесь и далее применительно к изобретению обозначены:
а) термином "текучая среда" - такие преимущественно ньютоновские жидкости, как водные эмульсии типа молока и продуктов его переработки, низкоконцентрированные (обычно водные) суспензии твердых пищевых и иных материалов, которые изначально содержат или в которые дополнительно вводят примеси диспергируемых материалов (если речь идет о материалах, составляющих основной поток гидродинамически обрабатываемой текучей среды),
б) термином "гидродинамическая обработка" - диспергирование произвольных материалов в выбранной жидкой дисперсионной среде в условиях по меньшей мере турбулентного (а предпочтительно - кавитационного) течения до получения устойчивых эмульсий или суспензий и сопутствующая диспергированию термообработка получаемых дисперсий, в частности, пастеризация или стерилизация для подавления патогенной микрофлоры;
в) термином "диспергируемый материал" - по меньшей мере один такой жидкий или твердый материал, который вводят в проточно-рециркуляционный контур вместе с исходной текучей средой или дополнительно подают в поток текучей среды для получения, в частности пищевой, эмульсии или суспензии;
г) термином "целевой продукт" - жидкий или пастообразный материал, который представляет собою эмульсию и/или суспензию выбранного для диспергирования материала в выбранной дисперсионной среде (для пищевых материалов - обычно в воде или водном растворе, содержащем, например, такие добавки, как поваренная соль, сахар, витамины и т.д.);
д) термином "проточно-рециркуляционный контур" (устройства для гидродинамической обработки текучих сред) - набор гидравлически связанных функциональных узлов, который после запуска работает в режиме:
непрерывной подпитки свежей текучей средой и, при необходимости, диспергируемым материалом,
непрерывной рециркуляции части текучей среды, которая обогащена диспергируемым материалом, внутри контура и
непрерывного же безвозвратного отбора обработанной текучей среды на потребление;
е) термином "средство турбулизации" - по меньшей мере одно такое средство, которое:
способно прерывать ламинарное течение текучей среды или резко увеличивать начальную турбулентность такого течения,
выбрано из числа указанных далее механических и/или гидравлических средств и
размещено обычно вблизи выхода из нагнетательного патрубка насоса;
ж) термином "средство непрерывного фракционирования" - средство, способное непрерывно разделять гидродинамически обрабатываемую текучую среду на две фракции, одна из которых обогащена диспергируемым нерастворимым материалом;
з) термином "рециркуляционный патрубок" - трубопровод, который соединяет средство непрерывного фракционирования с входом в насос или в средство турбулизации и который оснащен подходящим запорно-регулирующим элементом;
и) термином "задорно-регулирующий элемент" - подходящий кран или вентиль с ручным или автоматическим управлением.Hereinafter, with reference to the invention, are indicated:
a) the term "fluid" - such mainly Newtonian liquids, such as aqueous emulsions such as milk and products of its processing, low-concentrated (usually aqueous) suspensions of solid food and other materials that initially contain or in which impurities of dispersible materials are added (if it is about the materials that make up the main flow of a hydrodynamically processed fluid),
b) the term "hydrodynamic treatment" - the dispersion of arbitrary materials in a selected liquid dispersion medium under conditions of at least turbulent (and preferably cavitation) flow to obtain stable emulsions or suspensions and the heat treatment of the resulting dispersions accompanying dispersion, in particular pasteurization or sterilization to suppress pathogenic microflora;
c) the term "dispersible material" is at least one such liquid or solid material that is introduced into the flow-recirculation loop together with the original fluid or is additionally fed into the fluid stream to obtain, in particular a food, emulsion or suspension;
d) the term "target product" is a liquid or paste-like material, which is an emulsion and / or suspension of the material selected for dispersion in the selected dispersion medium (for food materials - usually in water or an aqueous solution containing, for example, additives such as cookware salt, sugar, vitamins, etc.);
d) the term "flow-recirculation loop" (devices for hydrodynamic processing of fluids) is a set of hydraulically connected functional units, which, after starting, works in the mode
continuous feed with fresh fluid and, if necessary, dispersible material,
continuous recirculation of a portion of the fluid that is enriched in the dispersible material within the loop and
continuous irrevocable selection of the treated fluid for consumption;
e) the term "means of turbulization" - at least one such tool that:
able to interrupt the laminar flow of a fluid or dramatically increase the initial turbulence of such a flow,
selected from the following mechanical and / or hydraulic means and
usually located near the outlet of the pump discharge pipe;
g) the term "means of continuous fractionation" means a tool capable of continuously separating a hydrodynamically processed fluid into two fractions, one of which is enriched in a dispersible insoluble material;
h) the term "recirculation pipe" - a pipeline that connects the means of continuous fractionation with the inlet to the pump or into the means of turbulization and which is equipped with a suitable locking and regulating element;
i) the term "zadorno-regulatory element" - a suitable tap or valve with manual or automatic control.

Уровень техники
Специалистам в области гидравлики и гидротехники известно:
что турбулентное (с хаотичными траекториями частиц) течение текучей среды в закрытом канале всегда сопровождается тем более интенсивным преобразованием части кинетической энергии потока такой среды в теплоту и ее тем более интенсивным перемешиванием и гомогенизацией, чем выше фактическое число Рейнольдса в сравнении с критическим значением этого числа для определенной текучей среды;
что турбулентное течение может служить необходимой предпосылкой кавитации;
что кавитация возникает при нарушении сплошности жидкости из-за локальных падений давления ниже такого критического значения, которое практически равно давлению насыщенного пара этой жидкости при конкретной температуре, и
что спонтанно возникающие и нерегулируемые турбулентность и кавитация нежелательны и опасны.State of the art
Specialists in the field of hydraulics and hydraulic engineering know:
that turbulent (with chaotic particle trajectories) flow of a fluid in a closed channel is always accompanied by the more intensive conversion of a part of the kinetic energy of the flow of such a medium to heat and its more intensive mixing and homogenization, the higher the actual Reynolds number in comparison with the critical value of this number for specific fluid;
that a turbulent flow can serve as a necessary prerequisite for cavitation;
that cavitation occurs when the continuity of the liquid is violated due to local pressure drops below a critical value that is practically equal to the saturated vapor pressure of this liquid at a particular temperature, and
that spontaneous and unregulated turbulence and cavitation are undesirable and dangerous.

Именно в этом аспекте они описаны в энциклопедических справочниках (см., например, статьи "cavitation", "cavitation erosion", "cavitation noise" и "turbulence" в словаре McGrow-Hill, Dictionary of Scientific and Technical Terms, Second Edition). It is in this aspect that they are described in encyclopedic reference books (see, for example, the articles "cavitation", "cavitation erosion", "cavitation noise" and "turbulence" in the McGrow-Hill Dictionary, Dictionary of Scientific and Technical Terms, Second Edition).

Однако турбулентность и, тем более, кавитация, которые целенаправленно возбуждают и регулируют, практически полезны. However, turbulence and, especially, cavitation, which purposefully excite and regulate, are practically useful.

В частности, кавитацию в текучих средах возбуждают ультразвуком, амплитуду колебаний и плотность мощности которого можно плавно и точно регулировать (см. "Политехнический словарь" - М.: "Советская Энциклопедия", 1976, статья "Ультразвуковая обработка", с. 520). In particular, cavitation in fluids is excited by ultrasound, the amplitude of oscillations and the power density of which can be smoothly and precisely controlled (see "Polytechnical Dictionary" - M .: "Soviet Encyclopedia", 1976, article "Ultrasonic Processing", p. 520).

Однако в пищевой промышленности ультразвуковое диспергирование нерастворимых материалов в текучих средах и термообработку полученных гомогенных продуктов для подавления микрофлоры традиционно проводят раздельно (SU 438406 A; UA Patent 25035 С1). However, in the food industry, ultrasonic dispersion of insoluble materials in fluids and heat treatment of the obtained homogeneous products to suppress microflora are traditionally carried out separately (SU 438 406 A; UA Patent 25035 C1).

Очевидно, что при таком порядке обработки затраты на приобретение оборудования и производственных площадей и эксплуатационные расходы возрастают тем заметнее, чем выше производительность технологических линий и требования к стерильности получаемых продуктов. Действительно, выпуск продукции на многих предприятиях типа молочных или соковых заводов достигает десятков и даже сотен тонн в сутки. При такой производительности предпочтительно применять устройства с проточно-рециркуляционными контурами, ибо только в них могут непрерывно и одновременно протекать два процесса:
диспергирование нерастворимых материалов в текучих средах, включая, что очень важно, попутную гидромеханическую деструкцию микроорганизмов, и
окончательное термическое подавление микрофлоры при температурах, которые по меньшей мере не ухудшают вкусовые качества пищевых эмульсий или суспензий.Obviously, with this processing procedure, the cost of acquiring equipment and production facilities and operating costs increase all the more noticeably, the higher the productivity of the production lines and the sterility requirements of the products obtained. Indeed, the output at many enterprises such as dairy or juice plants reaches tens or even hundreds of tons per day. With this performance, it is preferable to use devices with flow-recirculation circuits, because only in them two processes can continuously and simultaneously proceed:
dispersing insoluble materials in fluids, including, which is very important, associated hydromechanical destruction of microorganisms, and
final thermal suppression of microflora at temperatures that at least do not impair the palatability of food emulsions or suspensions.

Примером может служить устройство, которое известно из описания и чертежей (особенно фиг. 8 и 9) публикации WO 98/42987 Международной заявки PCT/UA 97/00003. Оно имеет насос с приводом вращения и вертикальный отдельно стоящий проточный резервуар-теплоаккумулятор. В частности, этот резервуар подключен:
питающим и отводящим патрубками - соответственно к источнику холодной воды и к потребителям горячей воды;
придонной частью - к всасывающему патрубку насоса через рециркуляционный патрубок и
верхней частью - через средство возбуждения гидродинамической кавитации - к выходу из насоса.An example is a device that is known from the description and drawings (especially FIGS. 8 and 9) of publication WO 98/42987 of International application PCT / UA 97/00003. It has a pump with a rotation drive and a vertical freestanding flow-through reservoir-heat accumulator. In particular, this tank is connected:
supply and outlet pipes, respectively, to the source of cold water and to consumers of hot water;
bottom part - to the suction pipe of the pump through the recirculation pipe and
the upper part - through the means of exciting hydrodynamic cavitation - to the outlet of the pump.

Средством возбуждения гидродинамической кавитации служит напорный патрубок сравнительно большого диаметра с двумя существенно меньшими по диаметру симметричными байпасными патрубками для отбора части текучей среды из нагнетательного патрубка насоса и ее возврата в основной поток этой же среды в виде возмущающих струй. A means of exciting hydrodynamic cavitation is a pressure nozzle of a relatively large diameter with two symmetric bypass nozzles that are substantially smaller in diameter to select a part of the fluid from the pump discharge nozzle and return it to the main stream of the same medium in the form of disturbing jets.

Теоретически это устройство можно приспособить для нужд диспергирования и термообработки дисперсий. Однако вертикальное положение проточного резервуара и подключение к его верхней части выхода из средства возбуждения гидродинамической кавитации будут затруднять и диспергирование каких-либо материалов в жидкости, и эффективное разделение текучей среды на фракцию, которую подают на рециркуляцию, и достаточно гомогенизированную и термически обработанную фракцию, которую отбирают на потребление. Theoretically, this device can be adapted to the needs of dispersion and heat treatment of dispersions. However, the vertical position of the flow tank and the connection to its upper part of the outlet from the excitation means of hydrodynamic cavitation will make it difficult to disperse any materials in the liquid, and the effective separation of the fluid into a fraction that is fed to recirculation, and a sufficiently homogenized and thermally treated fraction that selected for consumption.

Поэтому непрерывные физико-химические процессы гидродинамической обработки текучих сред желательно проводить так, чтобы на рециркуляцию поступала по возможности лишь та фракция текучей среды, которая обогащена диспергируемым материалом. Therefore, it is desirable to carry out continuous physico-chemical processes of hydrodynamic processing of fluids so that, if possible, only that fraction of the fluid enriched in the dispersible material enters the recirculation process.

Этот принцип отчасти реализован в устройстве согласно RU Certificate for Utility Model 9572, которое наиболее близко к предлагаемому устройству по технической сущности. Известное устройство для гидродинамической обработки текучих сред имеет:
насос для непрерывной подачи текучей среды на обработку, который имеет всасывающий патрубок, в частности подключенный к источнику свежей текучей среды, и нагнетательный патрубок,
средство турбулизации потока гидродинамически обрабатываемой текучей среды, которое размещено в проточном канале на выходе из нагнетательного патрубка насоса и выполнено, в частности, в виде кавитационного сопла, и
средство непрерывного фракционирования потока турбулизованной текучей среды на фракцию, обогащенную диспергируемым материалом и подлежащую рециркуляции, и фракцию целевого продукта, отводимую на потребление.This principle is partially implemented in the device according to RU Certificate for Utility Model 9572, which is closest to the proposed device by technical nature. A known device for hydrodynamic processing of fluids has:
a pump for continuously supplying a processing fluid, which has a suction pipe, in particular connected to a source of fresh fluid, and a discharge pipe,
means for turbulizing the flow of a hydrodynamically processed fluid, which is located in the flow channel at the outlet of the discharge pipe of the pump and is made, in particular, in the form of a cavitation nozzle, and
means for continuously fractionating the turbulized fluid stream into a fraction enriched in the dispersible material and to be recycled, and a target product fraction allocated for consumption.

Это средство имеет вид симметричного относительно вертикальной плоскости расположенного над насосом проточного резервуара с наклонной перегородкой. Под перегородку открыто выходное отверстие кавитационного сопла. Полость под перегородкой связана со всасывающим патрубком насоса рециркуляционным патрубком, а полость над перегородкой подключена к отводящему патрубку. This tool has the form of a flow reservoir symmetrical about the vertical plane located above the pump with an inclined partition. The outlet opening of the cavitation nozzle is open under the partition. The cavity under the baffle is connected to the suction pipe of the pump by a recirculation pipe, and the cavity above the baffle is connected to the discharge pipe.

В описанном устройстве непрерывное разделение происходит в гравитационном поле Земли и основано на том, что относительно холодная (и потому более плотная) обрабатываемая текучая среда скапливается в придонной части резервуара, а относительно горячая (и потому менее плотная) обработанная текучая среда "всплывает" в верхнюю часть резервуара. In the described device, continuous separation occurs in the Earth’s gravitational field and is based on the fact that a relatively cold (and therefore denser) processed fluid accumulates in the bottom of the tank, and a relatively hot (and therefore less dense) processed fluid “floats” into the upper part of the tank.

Такое разделение достаточно для термообработки (пастеризации или стерилизации) жирного молока, которая сопровождается его гомогенизацией, ибо грубодисперсные частицы жира содержатся именно в относительно холодной части потока текучей среды. This separation is sufficient for heat treatment (pasteurization or sterilization) of fat milk, which is accompanied by its homogenization, because coarse particles of fat are contained in a relatively cold part of the fluid flow.

Однако в случаях, когда на первый план выходит именно диспергирование нерастворимых материалов в текучей среде, а термообработка полученной дисперсии становится сопутствующим процессом, гравитационное разделение неэффективно. Действительно, если плотность диспергируемого материала будет существенно меньше плотности дисперсионной среды, то он будет преждевременно уноситься из проточно-рециркуляционного контура. В противном случае придонная часть резервуара будет постепенно забиваться осадком такого материала. Это нежелательное явление особенно заметно при производстве такого продукта, как соевое молоко, и подобных ему суспензий. However, in cases when it is dispersion of insoluble materials in the fluid that comes to the fore, and heat treatment of the resulting dispersion becomes a concomitant process, gravitational separation is ineffective. Indeed, if the density of the dispersible material is significantly lower than the density of the dispersion medium, then it will be prematurely removed from the flow-recirculation loop. Otherwise, the bottom of the tank will gradually become clogged with sediment of such material. This undesirable phenomenon is especially noticeable in the production of a product such as soy milk, and similar suspensions.

Краткое изложение сущности изобретения
В основу изобретения положена задача путем усовершенствования средства непрерывного фракционирования и его взаимосвязей со средством турбулизации и насосом, создать такое устройство, в котором при гидродинамической обработке текучих сред:
во-первых, были бы практически исключены преждевременный унос диспергируемых материалов из проточно-рециркуляционного контура или их осаждение внутри такого контура и,
во-вторых, существенно повышалась бы стойкость полученных эмульсий или суспензий к расслаиванию и порче при длительном хранении.Summary of the invention
The basis of the invention is the task, by improving the means of continuous fractionation and its relationships with the means of turbulization and the pump, to create such a device in which during hydrodynamic processing of fluids:
firstly, premature entrainment of dispersible materials from the flow-recirculation circuit or their deposition inside such a circuit would be practically excluded and,
secondly, the resistance of the obtained emulsions or suspensions to delamination and spoilage during long-term storage would be substantially increased.

Поставленная задача решена тем, что в устройстве для гидродинамической обработки текучих сред, включающем:
насос для непрерывной подачи текучей среды на обработку, который имеет всасывающий и нагнетательный патрубки и связан с источником свежей текучей среды,
средство турбулизации потока обрабатываемой текучей среды, которое размещено в проточном канале на выходе из нагнетательного патрубка насоса,
средство непрерывного фракционирования потока турбулизованной текучей среды на фракцию, обогащенную диспергируемым материалом и подлежащую рециркуляции, и фракцию целевого продукта, отводимую на потребление, которое выполнено в виде проточного резервуара, подключено на выход средства турбулизации, связано рециркуляционным патрубком с всасывающим патрубком насоса и снабжено отводящим патрубком,
согласно изобретению
средство непрерывного фракционирования потока турбулизованной текучей среды выполнено в виде круглого в поперечном сечении резервуара,
выход средства турбулизации тангенциально подключен к этому резервуару вблизи одного из его торцов, а
рециркуляционный и отводящий патрубки оснащены запорно-регулирующими элементами и подключены к этому резервуару со стороны, противоположной стороне подключения средства турбулизации потока соответственно в зоне сбора фракции, обогащенной диспергируемым материалом, и в зоне сбора фракции целевого продукта.The problem is solved in that in a device for hydrodynamic processing of fluids, including:
a pump for the continuous supply of fluid to the processing, which has a suction and discharge nozzles and is connected to a source of fresh fluid,
means for turbulizing the flow of the processed fluid, which is located in the flow channel at the outlet of the discharge pipe of the pump,
means for continuously fractionating the turbulized fluid flow into a fraction enriched in dispersible material and to be recirculated, and a target product fraction withdrawn for consumption, which is made in the form of a flow tank, connected to the outlet of the turbulization means, connected by a recirculation pipe to the suction pipe of the pump and equipped with a discharge pipe ,
according to the invention
means for continuous fractionation of the turbulized fluid flow is made in the form of a tank round in cross section,
the output of the turbulization means is tangentially connected to this reservoir near one of its ends, and
the recirculation and outlet pipes are equipped with shut-off and control elements and are connected to this tank from the side opposite to the connection of the flow turbulence means respectively in the collection zone of the fraction enriched with the dispersible material and in the collection zone of the fraction of the target product.

Спиральное закручивание, которое достигается тангенциальной подачей турбулизованного потока текучей среды в круглый резервуар, существенно усиливает эффективность ее разделения на фракции. Действительно, в возникающем поле центробежных сил:
крупные частицы диспергируемых материалов, плотность которых меньше плотности дисперсионной среды, будут стремиться к геометрической оси круглого резервуара, а
крупные частицы диспергируемых материалов, плотность которых больше плотности дисперсионной среды, будут отбрасываться к боковой стенке круглого резервуара.The spiral twisting, which is achieved by tangential supply of a turbulized fluid flow into a round tank, significantly enhances the efficiency of its separation into fractions. Indeed, in the emerging field of centrifugal forces:
large particles of dispersible materials, whose density is less than the density of the dispersion medium, will tend to the geometric axis of the round tank, and
large particles of dispersible materials, the density of which is greater than the density of the dispersion medium, will be discarded to the side wall of the round tank.

Соответственно:
при гомогенизации и термообработке пищевых продуктов типа жирного молока фракцию, которая обогащена грубодисперсными частицами жира (и в которой обычно сконцентрирована существенная часть подлежащей уничтожению микрофлоры), отбирают на рециркуляцию вблизи геометрической оси круглого резервуара, а
при изготовлении, например соевого молока, в котором плотность твердого материала выше плотности воды, фракцию с высоким содержанием грубодисперсных частиц, которые обычно обсеменены микроорганизмами, отбирают на рециркуляцию вблизи боковой стенки круглого резервуара.Respectively:
during homogenization and heat treatment of food products such as fat milk, a fraction that is enriched in coarse particles of fat (and in which a substantial part of the microflora to be destroyed is usually concentrated) is selected for recycling near the geometric axis of the round tank, and
in the manufacture of, for example, soy milk, in which the density of the solid material is higher than the density of water, a fraction with a high content of coarse particles, which are usually seeded with microorganisms, is recirculated near the side wall of the round tank.

Таким образом исключаются преждевременный унос или осаждение диспергируемых материалов, существенно ускоряется подавление микрофлоры и обеспечивается существенное повышение стойкости полученных эмульсий или суспензий к расслаиванию и порче при длительном хранении. Thus, premature entrainment or precipitation of dispersible materials is eliminated, microflora suppression is significantly accelerated, and a substantial increase in the resistance of the resulting emulsions or suspensions to delamination and damage during long-term storage is ensured.

Первое дополнительное отличие состоит в том, что указанный круглый резервуар расположен горизонтально и имеет центральный рециркуляционный патрубок и тангенциальный отводящий патрубок. The first additional difference is that the said round tank is horizontal and has a central recirculation pipe and a tangential outlet pipe.

Второе дополнительное отличие состоит в том, что указанный круглый резервуар расположен вертикально и имеет центральный рециркуляционный патрубок и тангенциальный отводящий патрубок. The second additional difference is that the specified round tank is located vertically and has a central recirculation pipe and a tangential outlet pipe.

Два указанных частных варианта осуществления изобретения наиболее эффективны для гидродинамической обработки текучих сред типа жирных молочных продуктов с целью их гомогенизации и пастеризации. These two particular embodiments of the invention are most effective for the hydrodynamic treatment of fluids such as fatty dairy products with the aim of homogenizing and pasteurizing them.

Третье дополнительное отличие состоит в том, что указанный круглый резервуар расположен горизонтально и имеет тангенциальный рециркуляционный патрубок и центральный отводящий патрубок. A third additional difference is that said round tank is horizontal and has a tangential recirculation pipe and a central discharge pipe.

Четвертое дополнительное отличие состоит в том, что указанный круглый резервуар расположен горизонтально и имеет радиальный рециркуляционный патрубок и центральный отводящий патрубок. A fourth additional difference is that said round tank is horizontal and has a radial recirculation pipe and a central discharge pipe.

Пятое дополнительное отличие состоит в том, что указанный круглый резервуар расположен вертикально и имеет тангенциальный рециркуляционный патрубок и центральный отводящий патрубок. A fifth additional difference is that said round tank is vertically arranged and has a tangential recirculation pipe and a central discharge pipe.

Три указанных частных варианта осуществления изобретения наиболее эффективны для гидродинамической обработки текучих сред типа соков с мякотью с целью их гомогенизации и стерилизации и приемлемы в производстве соевого молока. These three particular embodiments of the invention are most effective for hydrodynamic processing of fluids such as juices with pulp with the aim of homogenizing and sterilizing them and are acceptable in the production of soy milk.

Шестое дополнительное отличие состоит в том, что:
а) указанный круглый резервуар снабжен:
круглой в поперечном сечении камерой термостатирования обработанной текучей среды, которая имеет центральные входное и выходное отверстия, расположена внутри круглого резервуара, сообщается с полостью этого резервуара через центральное входное отверстие и примыкает к той торцовой стенке этого резервуара, вблизи которой подключено средство турбулизации потока, и
дегазатором термостатированной текучей среды, который сообщается с камерой термостатирования через ее выходное отверстие, при этом
б) отводящий патрубок целевого продукта подключен к донной части указанного дегазатора, а верхняя часть этого дегазатора сообщается с атмосферой.A sixth additional difference is that:
a) the specified round tank is equipped with:
a circular cross-sectional chamber for temperature control of the treated fluid, which has a central inlet and outlet, is located inside a circular reservoir, communicates with the cavity of this reservoir through a central inlet and is adjacent to that end wall of this reservoir, near which the turbulence means is connected, and
a thermostatic fluid degasser that communicates with the thermostatic chamber through its outlet,
b) the outlet pipe of the target product is connected to the bottom of the specified degasser, and the upper part of this degasser communicates with the atmosphere.

Устройства этого типа особенно эффективны при гидродинамической обработке текучих сред типа жирных молочных продуктов с целью их дезодорирования и, в частности, удаления так называемых "кормовых" запахов или для сгущения целевого продукта. Devices of this type are particularly effective in the hydrodynamic treatment of fluids such as fatty dairy products in order to deodorize them and, in particular, to remove the so-called "feed" odors or to thicken the target product.

Седьмое и восьмое дополнительные отличия состоят, соответственно, в том, что указанные круглый резервуар, камера термостатирования и дегазатор расположены либо горизонтально, либо вертикально. The seventh and eighth additional differences consist, respectively, in that the said round tank, thermostatic chamber and the degasser are located either horizontally or vertically.

Естественно, что в обоих частных вариантах реализации изобретения рециркуляционный патрубок - в зависимости от плотности диспергируемого материала - может быть подключен к круглому резервуару как вблизи его геометрической оси, так и вблизи его боковой стенки. Naturally, in both particular embodiments of the invention, the recirculation pipe, depending on the density of the dispersible material, can be connected to a round tank both near its geometric axis and near its side wall.

Девятое дополнительное отличие состоит в том, что указанный круглый резервуар расположен вертикально, подключен в донной части к рециркуляционному патрубку и имеет встроенный циклон для термостатирования и дегазации обработанной среды, который снабжен в верхней части перфорированной перегородкой, при этом полость этого циклона подключена: над перфорированной перегородкой - к атмосфере, под перфорированной перегородкой - к нагнетательному патрубку насоса через собственное тангенциально ориентированное средство турбулизации, а в донной части - к отводящему патрубку. The ninth additional difference is that the specified round tank is located vertically, connected in the bottom to a recirculation pipe and has a built-in cyclone for thermostating and degassing of the treated medium, which is equipped with a perforated partition in the upper part, while the cavity of this cyclone is connected: above the perforated partition - to the atmosphere, under the perforated partition - to the discharge pipe of the pump through its own tangentially oriented means of turbulization, and to the the second part - to the outlet pipes.

Такое устройство наиболее пригодно для производства продуктов типа соевого молока или восстановления обычного молока из порошкообразного концентрата с целью их гомогенизации и термообработки и, кроме того, может быть использовано для сгущения указанных пищевых продуктов или для сгущения соков. Such a device is most suitable for the production of products such as soy milk or the recovery of ordinary milk from a powdered concentrate for the purpose of homogenization and heat treatment and, in addition, can be used to thicken these foods or to thicken juices.

Понятно, что при выборе конкретных форм выполнения устройств для гидродинамической обработки текучих сред возможны произвольные комбинации указанных дополнительных отличий с основным изобретательским замыслом и что описанные ниже предпочтительные примеры его воплощения никоим образом не ограничивают объем изобретения. It is clear that when choosing specific forms of devices for hydrodynamic processing of fluids, arbitrary combinations of these additional differences with the main inventive concept are possible, and that the preferred examples of its embodiment described below in no way limit the scope of the invention.

Краткое описание чертежей. A brief description of the drawings.

Далее сущность изобретения поясняется подробным описанием конструкции и работы предлагаемого устройства со ссылками на приложенные чертежи, где изображены на:
фиг. 1 - устройство с горизонтальным резервуаром, который имеет центральный рециркуляционный патрубок и тангенциальный отводящий патрубок (вид сбоку);
фиг.2 - то же, что на фиг.1 (вид спереди);
фиг.3 - устройство с вертикальным резервуаром, который имеет центральный рециркуляционный патрубок и тангенциальный отводящий патрубок (вид сбоку);
фиг.4 - то же, что на фиг.3 (вид сверху);
фиг. 5 - устройство с горизонтальным резервуаром, который имеет тангенциальный рециркуляционный патрубок и центральный отводящий патрубок (вид сбоку);
фиг.6 - то же, что на фиг.5 (вид спереди);
фиг. 7 - устройство с горизонтальным резервуаром, который имеет радиальный рециркуляционный патрубок и центральный отводящий патрубок (вид сбоку);
фиг.8 - то же, что на фиг.7 (вид спереди);
фиг. 9 - устройство с вертикальным резервуаром, который имеет тангенциальный рециркуляционный патрубок и центральный отводящий патрубок (вид сбоку);
фиг.10 - то же, что на фиг.9 (вид сверху);
фиг. 11 - устройство с горизонтальными резервуаром, камерой термостатирования и дегазатором (вид сбоку с вырывом по местоположению камеры термостатирования и дегазатора);
фиг.12 - то же, что на фиг.11 (вид сбоку с аналогичным вырывом);
фиг. 13 - устройство с вертикальными резервуаром, камерой термостатирования и дегазатором (вид сбоку с вырывом по местоположению камеры термостатирования и дегазатора);
фиг.14 - то же, что на фиг.13 (вид сверху);
фиг.15 - устройство с вертикальным резервуаром, который имеет встроенный циклон для термостатирования и дегазации (вид сбоку с вырывом по месту расположения камеры термостатирования и дегазатора);
фиг.16 - то же, что на фиг.15 (вид сверху).Further, the invention is illustrated by a detailed description of the design and operation of the proposed device with links to the attached drawings, which are shown in:
FIG. 1 - a device with a horizontal tank, which has a Central recirculation pipe and a tangential outlet pipe (side view);
figure 2 is the same as in figure 1 (front view);
figure 3 - device with a vertical tank, which has a Central recirculation pipe and a tangential outlet pipe (side view);
figure 4 is the same as in figure 3 (top view);
FIG. 5 is a device with a horizontal reservoir, which has a tangential recirculation pipe and a central discharge pipe (side view);
Fig.6 is the same as in Fig.5 (front view);
FIG. 7 - a device with a horizontal tank, which has a radial recirculation pipe and a central outlet pipe (side view);
Fig.8 is the same as in Fig.7 (front view);
FIG. 9 - a device with a vertical tank, which has a tangential recirculation pipe and a central outlet pipe (side view);
figure 10 is the same as in figure 9 (top view);
FIG. 11 is a device with a horizontal tank, a thermostatic chamber and a degasser (side view with a breakaway at the location of the thermostatic chamber and a degasser);
Fig.12 is the same as in Fig.11 (side view with a similar breakaway);
FIG. 13 - a device with a vertical tank, a thermostatic chamber and a degasser (side view with a breakaway at the location of the thermostatic chamber and a degasser);
Fig.14 is the same as in Fig.13 (top view);
Fig - device with a vertical tank, which has a built-in cyclone for thermostating and degassing (side view with a gap in place of the location of the thermostatic chamber and degasser);
Fig.16 is the same as in Fig.15 (top view).

Наилучшие воплощения изобретательского замысла
Устройство для гидродинамической обработки текучих сред может быть изготовлено в широком наборе конструктивных вариантов, которые различаются количеством функциональных узлов и деталей и/или их взаиморасположением в пространстве. Однако независимо от конструктивного выполнения все устройства согласно изобретению (см. фиг. 1-16) имеют последовательно расположенные в гидравлической цепи:
насос 1 для непрерывной подачи текучей среды на гидродинамическую обработку, имеющий не обозначенные особо всасывающий и нагнетательный патрубки и, обычно опосредованно, как указано далее, связанный с источником свежей текучей среды,
по меньшей мере одно средство 2 турбулизации потока обрабатываемой текучей среды, которое размещено на выходе из нагнетательного патрубка насоса 1 и
средство непрерывного фракционирования потока турбулизованной текучей среды на фракцию, обогащенную диспергируемым материалом и подлежащую рециркуляции, и фракцию целевого продукта, отводимую на потребление.The best embodiment of an inventive concept
A device for hydrodynamic processing of fluids can be manufactured in a wide range of design options, which differ in the number of functional units and parts and / or their relative position in space. However, regardless of the design, all devices according to the invention (see Fig. 1-16) are sequentially located in the hydraulic circuit:
a pump 1 for continuously supplying fluid to a hydrodynamic treatment, having not specifically designated suction and discharge nozzles and, usually indirectly, as indicated below, associated with a source of fresh fluid,
at least one means 2 for turbulizing the flow of the processed fluid, which is located at the outlet of the discharge pipe of the pump 1 and
means for continuously fractionating the turbulized fluid stream into a fraction enriched in the dispersible material and to be recycled, and a target product fraction allocated for consumption.

Это последнее средство имеет вид круглого в поперечном сечении проточного резервуара 3, к которому вблизи одного из его торцов тангенциально подключен выход средства 2 турбулизации. Резервуар 3 может быть расположен как горизонтально (см. фиг. 1, 5, 7 и 11), так и вертикально (см. фиг. 3, 9, 13 и 15). Вертикальное положение предпочтительно при ограниченности наличных производственных площадей. This last tool has the form of a circular flow tank 3 round in cross section, to which the outlet of turbulization means 2 is tangentially connected near one of its ends. The tank 3 can be located both horizontally (see Fig. 1, 5, 7 and 11), and vertically (see Fig. 3, 9, 13 and 15). The vertical position is preferable with limited available production space.

Со стороны, противоположной месту подключения средства 2, резервуар 3 имеет:
в зоне сбора фракции, обогащенной диспергируемым материалом, - рециркуляционный патрубок 4, который подключен к всасывающему патрубку насоса 1 или непосредственно служит таким патрубком, и
в зоне сбора фракции целевого продукта - отводящий патрубок 5 для подачи полученных дисперсий на разлив и укупорку или непосредственно на потребление.From the side opposite the connection point of the means 2, the tank 3 has:
in the collection zone of the fraction enriched in dispersible material, a recirculation pipe 4, which is connected to the suction pipe of the pump 1 or directly serves as such pipe, and
in the collection zone of the fraction of the target product - outlet pipe 5 for supplying the obtained dispersions for bottling and capping or directly for consumption.

Следует отметить, что независимо от оснащения устройства согласно изобретению дополнительными средствами воздействия на отбираемую фракцию текучей среды, зона сбора фракции, обогащенной диспергируемым материалом, обычно расположена:
либо вблизи геометрической оси резервуара 3, если плотность диспергируемого материала меньше плотности дисперсионной среды (поэтому на фиг. 1 и 2, 3 и 4 показано, что рециркуляционный патрубок 4 введен в центральную часть полости резервуара, а отводящий патрубок 5 подключен к стенке резервуара 3);
либо вблизи боковой стенки резервуара 3, если плотность диспергируемого материала больше плотности дисперсионной среды (поэтому на фиг. 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10 показано, что рециркуляционный патрубок 4 подключен к стенке, а отводящий патрубок 5 введен в центральную часть полости резервуара 3).It should be noted that regardless of the equipment of the device according to the invention with additional means of influencing the selected fraction of the fluid, the collection zone of the fraction enriched in the dispersible material is usually located:
or near the geometric axis of the tank 3, if the density of the dispersible material is less than the density of the dispersion medium (therefore, in Figs. 1 and 2, 3 and 4 it is shown that the recirculation pipe 4 is introduced into the central part of the cavity of the tank, and the discharge pipe 5 is connected to the wall of the tank 3) ;
or near the side wall of the tank 3, if the density of the dispersible material is higher than the density of the dispersion medium (therefore, Fig. 5 and 6, 7 and 8, 9 and 10 show that the recirculation pipe 4 is connected to the wall, and the discharge pipe 5 is introduced into the central part of the cavity reservoir 3).

Аналогично, на фиг.11-16 рециркуляционный патрубок 4 показан:
сплошными линиями - для случаев отбора текучей среды на рециркуляцию из периферийной части полости резервуара 3, и
штриховыми линиями как продолжением сплошных линий - для случаев отбора текучей среды на рециркуляцию из центральной части полости резервуара 3.Similarly, in FIGS. 11-16, the recirculation pipe 4 is shown:
solid lines - for cases of fluid selection for recirculation from the peripheral part of the cavity of the tank 3, and
dashed lines as a continuation of solid lines - for cases of fluid selection for recirculation from the central part of the reservoir cavity 3.

Питающий патрубок 6 для подачи свежей текучей среды на гидродинамическую обработку может быть подключен:
либо, как показано на чертежах, на вход средства 2 турбулизации, которое в этом случае работает как эжектор,
либо к тому же средству 2 турбулизации для подачи по меньшей мере одной возмущающей струи в основной поток рециркулирующей текучей среды (в этом случае патрубок 6 может быть снабжен средством разделения питающей струи на по меньшей мере две возмущающие струи, отверстия для ввода которых могут быть выполнены либо последовательно по потоку, либо концентрично, как это описано в упомянутой выше Международной публикации WO 98/42987),
либо к рециркуляционному патрубку 4 (желательно перед входом в насос 1 через такой запорно-регулирующий элемент, как трехходовой кран или вентиль).The supply pipe 6 for supplying fresh fluid to the hydrodynamic treatment can be connected:
or, as shown in the drawings, to the input of the turbulization means 2, which in this case works as an ejector,
or to the same turbulization means 2 for supplying at least one disturbing jet to the main flow of the recirculating fluid (in this case, the nozzle 6 may be provided with means for separating the supply jet into at least two disturbing jets, the entry openings of which can be made either sequentially downstream or concentric, as described in the aforementioned International Publication WO 98/42987),
or to the recirculation pipe 4 (preferably before entering the pump 1 through such a locking and regulating element as a three-way valve or valve).

Возможна и такая не показанная особо гидравлическая схема, в которой питающий патрубок 6 подключен к средству 2 турбулизации и к рециркуляционному патрубку 4 через трехходовой запорно-регулирующий элемент, который способен как перекрывать подачу свежей текучей среды в одном из направлений, так и плавно регулировать ее расход в обоих направлениях. Such a hydraulic circuit, not particularly shown, is also possible in which the supply pipe 6 is connected to the turbulization means 2 and to the recirculation pipe 4 through a three-way shut-off and control element, which is capable of both shutting off the flow of fresh fluid in one of the directions and smoothly regulating its flow rate in both directions.

Все указанные патрубки 4, 5 и 6 оснащены запорно-регулирующими элементами 7. Их конструкция может быть как одинаковой, так и различной. Эти элементы 7 специалисты могут выбрать из числа доступных на рынке кранов и/или вентилей. Естественно, что с использованием этих элементов 7 по правилам, которые известны специалистам, для оснащения любого из устройств согласно изобретению может быть построена и использована система автоматического управления гидродинамической обработкой выбранных текучих сред, которая включает общеизвестные средства измерения температуры текучей среды по меньшей мере на входе в круглый резервуар 3 и внутри него в зоне отбора обработанной текучей среды. All of these pipes 4, 5 and 6 are equipped with locking and regulating elements 7. Their design can be either the same or different. These elements 7 specialists can choose from among the cranes and / or valves available on the market. Naturally, using these elements 7 according to the rules that are known to specialists, for equipping any of the devices according to the invention, a system for automatically controlling the hydrodynamic processing of selected fluids can be constructed and used, which includes well-known means of measuring the temperature of a fluid at least at the inlet round tank 3 and inside it in the selection zone of the treated fluid.

Дополнительными средствами воздействия на фракцию текучей среды, отбираемую на вывод, могут служить:
а) камера 8 термостатирования обработанной текучей среды и сообщающийся с нею дегазатор 9 термостатированной текучей среды (см. фиг. 11 и 12, 13 и 14), или
б) циклон 10 для термостатирования и дегазации обработанной текучей среды (см. фиг.15 и 16).Additional means of influencing the fraction of the fluid selected at the output can serve as:
a) thermostatic chamber 8 of the treated fluid and the degasser 9 of thermostatic fluid in communication with it (see FIGS. 11 and 12, 13 and 14), or
b) a cyclone 10 for thermostating and degassing of the treated fluid (see Fig. 15 and 16).

В случаях (а) круглый резервуар 3 и камера 8 термостатирования, которая имеет центральные входные и выходные отверстия в торцевых стенках и, по желанию, не показанные на чертежах перфорационные отверстия в боковых стенках, могут быть расположены как горизонтально (фиг.11 и 12), так и вертикально (фиг. 13 и 14). Однако целесообразно, чтобы:
рециркуляционные патрубки 4 были подключены к стенке или к центральной зоне полости резервуара 3 вдали от центральных входных отверстий камер 8 термостатирования,
камеры 8 термостатирования имели в верхних частях горизонтальные перфорированные перегородки 11,
пространство над такими перегородками 11 сообщалось с атмосферой через патрубки 12 с запорно-регулирующими элементами 7, а
к придонным частям камер 8 были подключены отводящие патрубки 5 с запорно-регулирующими элементами 7.In cases (a), a round tank 3 and a thermostatic chamber 8, which has central inlet and outlet openings in the end walls and, if desired, perforations in the side walls are not shown in the drawings, can be arranged horizontally (Figs. 11 and 12) and vertically (Fig. 13 and 14). However, it is advisable that:
recirculation pipes 4 were connected to the wall or to the central zone of the cavity of the tank 3 away from the central inlet openings of thermostatic chambers 8,
the thermostatic chambers 8 had horizontal perforated partitions 11 in the upper parts,
the space above such partitions 11 was in communication with the atmosphere through nozzles 12 with locking and regulating elements 7, and
to the bottom parts of the chambers 8 were connected outlet pipes 5 with locking and regulating elements 7.

В случаях (6) круглый резервуар 3 и циклон 10 для термостатирования и дегазации обработанной текучей среды обычно расположены вертикально. Циклон 10 снабжен в верхней части горизонтальной перфорированной перегородкой 11. Полость этого циклона 10 подключена:
над перегородкой 11 через патрубок 12 с запорно-регулирующим элементом 7 - к атмосфере;
под перегородкой 11 через собственные патрубок-ответвитель 13 с запорно-регулирующим элементом 7 и тангенциально ориентированное средство 14 турбулизации - к нагнетательному патрубку насоса 1, а
в донной части - к отводящему патрубку 5.In cases (6), the round tank 3 and the cyclone 10 for thermostating and degassing of the treated fluid are usually arranged vertically. The cyclone 10 is provided in the upper part of the horizontal perforated partition 11. The cavity of this cyclone 10 is connected:
above the partition 11 through the pipe 12 with a locking-regulating element 7 - to the atmosphere;
under the partition 11 through its own branch pipe-coupler 13 with a locking-regulating element 7 and a tangentially oriented means of turbulence 14 - to the discharge pipe of the pump 1, and
in the bottom - to the outlet pipe 5.

Средство 2 турбулизации потока может быть выбрано из группы, состоящей из:
а) механических средств, в том числе:
либо в виде так называемых "плохо обтекаемых тел", которые жестко закреплены внутри каналов для прокачки текучих сред (см., например, UA Patents 8051 А и 17850 A, RU Patent 2131094 С1 и др.);
либо в виде генераторов ультразвуковых колебаний, звукопроводы которых должны быть акустически связаны со стенками каналов для прокачки текучих сред (см., например, SU 1628994 А1 и UA Patent 25035);
б) гидравлических (струйных) средств, например, в виде по меньшей мере одного отверстия в стенке канала для прокачивания основного потока текучей среды, которое открыто непосредственно в полость этого канала и служит для подачи возмущающей струи той же самой или иной по химическому составу текучей среды под углом к направлению основного потока, выбранным предпочтительно в интервале от -60 до +45, (см., например, фиг. 1-3, 5 и 6 и строки 06-38 на с. 10, с. 11 полностью, с. 12 до строки 37 включительно и строки 02-16 на с. 14 в публикации WO 98/42987 этого же изобретателя), и
в) комбинированных средств, например:
либо в виде имеющего центральное отверстие плохо обтекаемого тела, которое закреплено на полом кронштейне в осесимметричном канале для прокачивания основного потока текучей среды, и внешнего источника текучей среды для формирования возмущающей струи, которую подают через полый кронштейн и выпускают навстречу основному потоку через указанное центральное отверстие (см., например, книгу: Седов Л.И. "Механика сплошной среды", т. 2, Москва, 1976, с. 82),
либо в виде очевидной для специалистов комбинации по меньшей мере одного отверстия в стенке канала для подачи возмущающей струи и введенного в контакт с этой стенкой звукопровода от генератора ультразвуковых колебаний,
либо в виде также очевидной для специалистов комбинации по меньшей мере одного установленного внутри канала плохо обтекаемого тела и звукопровода от генератора ультразвуковых колебаний, введенного в контакт со стенкой этого канала.Means 2 turbulization flow can be selected from the group consisting of:
a) mechanical means, including:
or in the form of so-called "poorly streamlined bodies" that are rigidly fixed inside the channels for pumping fluids (see, for example, UA Patents 8051 A and 17850 A, RU Patent 2131094 C1, etc.);
or in the form of generators of ultrasonic vibrations, whose sound ducts must be acoustically connected to the walls of the channels for pumping fluids (see, for example, SU 1628994 A1 and UA Patent 25035);
b) hydraulic (jet) means, for example, in the form of at least one hole in the channel wall for pumping the main fluid flow, which is open directly into the cavity of this channel and serves to supply a disturbing jet of the same or different chemical composition of the fluid at an angle to the direction of the main flow, preferably selected in the range from -60 to +45, (see, for example, Figs. 1-3, 5 and 6 and lines 06-38 on p. 10, p. 11 in full, p. 12 to line 37 inclusive and lines 02-16 on page 14 in the publication WO 98/42987 of the same inventor) , and
c) combined means, for example:
or in the form of a poorly streamlined body having a central hole, which is mounted on a hollow bracket in an axisymmetric channel to pump the main fluid flow, and an external fluid source to form a disturbing stream, which is fed through the hollow bracket and is discharged towards the main flow through the specified central hole ( see, for example, the book: LI Sedov, “Continuum Mechanics,” vol. 2, Moscow, 1976, p. 82),
or in the form of a combination obvious to specialists of at least one hole in the channel wall for supplying a perturbing jet and a sound duct brought into contact with this wall from an ultrasonic oscillation generator,
or in the form of also a combination of at least one poorly streamlined body installed inside the channel and a sound duct from an ultrasonic oscillator brought into contact with the wall of this channel, which is also obvious to specialists.

В конкретных устройствах для гидродинамической обработки текучих сред целесообразно использовать:
желательно центробежные (хотя допустимы и иные роторные) механические насосы 1;
предпочтительно струйные (обычно из числа описанных в публикации WO 98/42987) и/или выполненные в виде плохо обтекаемых тел средства 2 и 14 турбулизации.In specific devices for hydrodynamic processing of fluids, it is advisable to use:
centrifugal (although other rotary) mechanical pumps are desirable 1;
preferably inkjet (usually from those described in WO 98/42987) and / or turbulization means 2 and 14 made in the form of poorly streamlined bodies.

И, наконец, патрубки 12 (см. фиг. 11-16) могут быть, при желании, связаны с атмосферой через не показанные на чертежах средства интенсификации отсоса типа хорошо известных специалистам и доступных на рынке вытяжных вентиляторов, водоструйных и подобных им по производительности вакуум-насосов. And finally, the nozzles 12 (see Fig. 11-16) can be, if desired, connected to the atmosphere through means of intensification of the suction type, which are not shown in the drawings, and are well-known to those skilled in the art and available in the market for exhaust fans, water-jet and similar vacuum performance fans - pumps.

Устройства, которые описаны выше, используют для гидродинамической обработки текучих сред следующим образом. The devices described above are used for hydrodynamic processing of fluids as follows.

При запуске описанного устройства независимо от конкретной формы воплощения изобретения вначале закрывают запорно-регулирующий элемент 7 на отводящем патрубке 5 (а для устройств согласно фиг. 11-16 - и на патрубке 12 для связи с атмосферой), включают насос 1, открывают запорно-регулирующий элемент 7 на питающем патрубке 6 и заполняют все полости устройства выбранной для обработки текучей средой. Затем запорно-регулирующий элемент 7 на питающем патрубке 6 временно закрывают и в режиме рециркуляции через насос 1, средство 2 турбулизации и круглый резервуар 3 доводят текучую среду до требуемой гомогенности и температуры в зоне ее отбора на вывод из устройства. When starting the described device, regardless of the specific form of embodiment of the invention, the shut-off-control element 7 on the outlet pipe 5 is first closed (and for the devices according to Figs. 11-16, also on the pipe 12 for communication with the atmosphere), the pump 1 is turned on, the shut-off-control is opened element 7 on the supply pipe 6 and fill all the cavities of the device selected for processing fluid. Then, the shut-off-regulating element 7 on the supply pipe 6 is temporarily closed and in the recirculation mode through the pump 1, the turbulization means 2 and the round tank 3 bring the fluid to the required homogeneity and temperature in the zone of its selection for withdrawal from the device.

Далее практически одновременно открывают запорно-регулирующие элементы 7 на питающем 6 и отводящем 5 патрубках так, чтобы подача свежей текучей среды в устройство и ее расход на отбор были сбалансированы, и, по меньшей мере периодически контролируя гомогенность и температуру отбираемой гидродинамически обработанной текучей среды, выводят устройство в стационарный режим (естественно, что в устройствах согласно фиг. 11-16 открывают и запорно-регулирующий элемент 7 на патрубке 12 для связи с атмосферой). Then, almost simultaneously, the locking and regulating elements 7 are opened on the supply pipe 6 and the outlet 5 so that the supply of fresh fluid to the device and its flow rate for sampling are balanced, and at least periodically controlling the homogeneity and temperature of the hydrodynamically treated fluid being sampled is withdrawn the device is in stationary mode (it is natural that in the devices according to Figs. 11-16, the locking and regulating element 7 on the pipe 12 is also opened for communication with the atmosphere).

Особенность работы устройства в любом из возможных частных вариантов осуществления изобретения состоит в том, что поток текучей среды, тангенциально выходя из средства 2 турбулизации внутрь круглого резервуара 3 и взаимодействуя с его стенками, не только нагревается вследствие преобразования части кинетической энергии потока в теплоту, но и закручивается в спираль (которая обозначена либо волнистой линией со стрелкой на нечетных, либо дугообразной линией со стрелкой на четных фигурах). A feature of the operation of the device in any of the possible particular embodiments of the invention is that the fluid flow tangentially exiting turbulization means 2 into the circular tank 3 and interacting with its walls not only heats up due to the conversion of part of the kinetic energy of the flow to heat, but also twists into a spiral (which is indicated either by a wavy line with an arrow on the odd, or an arcuate line with an arrow on the even figures).

При таком движении гидродинамически обрабатываемой текучей среды внутри круглого резервуара 3 не только выравнивается температурное поле, но и возникает поле центробежных сил. В нем при равенстве подачи свежей и отбора обработанной текучей среды в режиме авторегулирования происходит такое непрерывное фракционирование потока, при котором часть обрабатываемой текучей среды обогащается диспергируемым материалом и непрерывно поступает на рециркуляцию через патрубок 4 в насос 1 и далее сквозь средство 2 турбулизации вновь в круглый резервуар 3. With this movement of the hydrodynamically processed fluid inside the circular reservoir 3, not only the temperature field is leveled, but also a field of centrifugal forces arises. In it, when the supply of fresh and the selection of the treated fluid is equal in the autoregulation mode, there is a continuous fractionation of the flow in which a part of the processed fluid is enriched with dispersible material and continuously fed to recirculation through the pipe 4 to the pump 1 and then through the turbulization means 2 again to the round tank 3.

Действительно, как было указано выше, крупные частицы диспергируемых материалов, плотность которых меньше плотности дисперсионной среды, будут стремиться к геометрической оси круглого резервуара 3, а крупные частицы диспергируемых материалов, плотность которых больше плотности дисперсионной среды, будут отбрасываться к боковой стенке круглого резервуара 3. При этом практически каждая частица диспергируемого материала остается в проточно-рециркуляционном контуре до тех пор, пока ее размеры и масса станут настолько малы, что она в составе гомогенизированной и термически обработанной (пастеризованной или стерилизованной) текучей среды будет выведена в отводящий патрубок 5. Indeed, as mentioned above, large particles of dispersible materials, the density of which is less than the density of the dispersion medium, will tend to the geometric axis of the round tank 3, and large particles of dispersible materials, whose density is higher than the density of the dispersion medium, will be discarded to the side wall of the round tank 3. Moreover, almost every particle of the dispersible material remains in the flow-recirculation circuit until its size and mass become so small that it composes a homogenized and heat-treated (pasteurized or sterilized) fluid will be discharged into the outlet pipe 5.

Описанное выше фракционирование гидродинамически обрабатываемых текучих сред протекает в устройствах согласно фиг. 1-10 в полном объеме круглых резервуаров 3, а для устройств согласно фиг. 11-16 в той части объема этих резервуаров 3, которые не включают средства термостатирования и дегазации. The fractionation of hydrodynamically processed fluids described above takes place in the devices of FIG. 1-10 in full volume of round tanks 3, and for the devices according to FIG. 11-16 in that part of the volume of these tanks 3, which do not include means of thermostating and degassing.

Понятно, что при гидродинамической обработке в устройствах согласно фиг. 1-10 все примеси, которые содержатся в диспергируемых материалах и/или дисперсионных средах, остаются в целевых продуктах. It is understood that during hydrodynamic processing in the devices according to FIG. 1-10 all impurities that are contained in dispersible materials and / or dispersion media remain in the target products.

Устройства же согласно фиг.11-16 позволяют стабилизировать температуру отбираемых через отводящий патрубок 5 целевых продуктов, существенно дезодорировать их и, при необходимости, сгущать до пастообразного состояния. The devices according to Figs. 11-16 allow to stabilize the temperature of the target products taken through the outlet pipe 5, substantially deodorize them and, if necessary, thicken to a pasty state.

Так, гидродинамическая обработка текучих сред в устройствах согласно фиг. 11-14 предусматривает пропускание текучей среды через камеру 8 термостатирования и дегазатор 9. Естественно, что часть текучей среды, поступающая внутрь камер 8 термостатирования, успокаивается и некоторое время выдерживается в зоне максимальных температур, ибо именно по периферии такой камеры вследствие преобразования части кинетической энергии потока текучей среды, истекающей из средства 2 турбулизации, происходит выделение теплоты. Thus, the hydrodynamic treatment of fluids in the devices according to FIG. 11-14 provides for the passage of the fluid through the thermostatic chamber 8 and the degasser 9. Naturally, the part of the fluid entering the thermostat chambers 8 calms down and is kept in the zone of maximum temperatures for some time, because it is precisely on the periphery of such a chamber that part of the kinetic energy of the stream is converted a fluid flowing out from the turbulization means 2, heat is released.

Далее успокоенная и нагретая текучая среда поступает в дегазатор 9, где под влиянием связи с атмосферой через патрубок 12 из нее интенсивно выделяются летучие вещества и пары дисперсионной среды, которые свободно проходят сквозь отверстия в перфорированной перегородке 11. В частности, таким путем удается эффективно дезодорировать молочные продукты и соевое молоко. Then, the calmed and heated fluid enters the degasser 9, where under the influence of the atmosphere, volatile substances and vapors of the dispersion medium, which freely pass through the holes in the perforated partition 11, are intensively released through the nozzle 12, in particular, it is possible to effectively deodorize the milk products and soy milk.

В устройствах согласно фиг. 15-16 процессы термостатирования отбираемой текучей среды при высоких температурах и ее очистки от летучих примесей протекают более интенсивно в одном аппарате, а именно во встроенном в круглый резервуар 3 циклоне 10. В этот циклон 10 часть текучей среды, непрерывно отбираемую перед основным средством 2 турбулизации, подают через патрубок-ответвитель 13 и дополнительное средство 14 турбулизации, которое обычно настраивают на кавитационный режим. In the devices of FIG. 15-16, the processes of temperature control of the selected fluid at high temperatures and its purification from volatile impurities occur more intensively in one apparatus, namely, in cyclone 10 integrated into the round tank 3. In this cyclone 10, the part of the fluid continuously taken in front of the main turbulization means 2 , served through the branch pipe 13 and an additional means of turbulence 14, which is usually set to cavitation mode.

Кавитирующая часть текучей среды при выходе под перегородку 11 в верхнюю широкую часть циклона 10 дросселируется, что способствует обрыву кавитации и интенсивному выделению летучих примесей из жидкой дисперсионной среды и испарению этой среды. The cavitating part of the fluid at the outlet under the baffle 11 into the upper wide part of the cyclone 10 is throttled, which contributes to the breakdown of cavitation and the intensive release of volatile impurities from the liquid dispersion medium and the evaporation of this medium.

Таким образом удается добиться интенсивного сгущения целевого продукта, который отбирают из нижней части циклона 10 в отводящий патрубок 5. Thus, it is possible to achieve intensive thickening of the target product, which is taken from the bottom of the cyclone 10 into the outlet pipe 5.

Понятно, что приведенные примеры конструктивного осуществления изобретательского замысла и примеры технологических возможностей не исчерпывают все конкретные конструкции и все возможные аспекты промышленного применения устройства согласно изобретению и никоим образом не ограничивают объем прав изобретателя. It is clear that the above examples of the constructive implementation of the inventive concept and examples of technological capabilities do not exhaust all specific designs and all possible aspects of the industrial application of the device according to the invention and in no way limit the scope of rights of the inventor.

Промышленная применимость
Изобретение в любой из форм осуществления изобретательского замысла реализуемо промышленным путем с использованием обычных в машиностроении средств.Industrial applicability
An invention in any form of implementing an inventive concept is implemented industrially using conventional means in mechanical engineering.

Точное регулирование концентрации диспергируемых нерастворимых материалов в непрерывно отбираемой на рециркуляцию части текучей среды позволяет:
практически исключить преждевременный унос таких материалов из проточно-рециркуляционного контура или их оседание в таком контуре и
обеспечить получение стойких при хранении эмульсий и/или суспензий (в том числе дезодорированных и существенно сгущенных).Precise regulation of the concentration of dispersible insoluble materials in the continuously selected portion of the fluid for recycling allows:
practically eliminate the premature entrainment of such materials from the flow-recirculation circuit or their settling in such a circuit and
to ensure the receipt of storage-stable emulsions and / or suspensions (including deodorized and substantially condensed).

Claims

1. Device for hydrodynamic processing of fluids, including a pump for continuous supply of fluid to the processing, which has a suction and injection nozzles and is connected to a source of fresh fluid, means for turbulizing the flow of the processed fluid, which is placed in the flow channel at the outlet of the discharge nozzle a pump, means for continuously fractionating a turbulent fluid stream into a fraction enriched in a dispersible material and to be recycled, and a target fraction about the product diverted for consumption, which is made in the form of a circular flowing tank round in cross section, connected to the outlet of the turbulization means, connected by a recirculation pipe to the suction pipe of the pump and equipped with a discharge pipe, characterized in that the outlet of the flow turbulization means is tangentially connected to the specified flow tank near one of its ends, and the recirculation and outlet pipes are equipped with locking and regulating elements and are connected to this tank from the side false side connecting means respectively flow turbulence in the zone of collection of fractions enriched dispersible material, and in the zone of collection of the desired product fraction.

2. The device according to claim 1, characterized in that the said round tank is located horizontally and has a central recirculation pipe and a tangential outlet pipe.

3. The device according to claim 1, characterized in that the said round tank is located vertically and has a central recirculation pipe and a tangential outlet pipe.

4. The device according to claim 1, characterized in that the said round tank is located horizontally and has a tangential recirculation pipe and a central outlet pipe.

5. The device according to claim 1, characterized in that the said round tank is horizontal and has a radial recirculation pipe and a central outlet pipe.

6. The device according to claim 1, characterized in that the said round tank is located vertically and has a tangential recirculation pipe and a central outlet pipe.

7. The device according to claim 1, characterized in that the said round tank is equipped with a round cross-sectional chamber for temperature control of the treated fluid, which has central inlet and outlet openings, is located inside the round tank, communicates with the cavity of this tank through the central inlet and adjoins to the end wall of this tank, near which the means of turbulent flow are connected, and a thermostatted fluid degasser, which communicates with the temperature control chamber through its outlet, while the outlet pipe of the target product is connected to the bottom of the specified degasser, and the upper part of this degasser communicates with the atmosphere.

8. The device according to claim 7, characterized in that the said round tank, thermostatic chamber and the degasser are located horizontally.

9. The device according to claim 7, characterized in that the said round tank, thermostatic chamber and the degasser are located vertically.

10. The device according to claim 1, characterized in that the said round tank is located vertically, connected in the bottom to a recirculation pipe and has a built-in cyclone for thermostating and degassing of the treated medium, which is equipped with a perforated partition in the upper part, while the cavity of this cyclone is connected above the perforated baffle to the atmosphere, under the perforated baffle - to the discharge pipe of the pump through its own tangentially oriented means of turbulization, and in the bottom - to the outlet pipe.