Федеральное Агентство
Научных Организаций

Российская Академия Наук

Отделение энергетики, машиностроения
механики и процессов управления

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт машиноведения
им. А.А. Благонравова
Российской академии наук

  • русский
  • english
imash.ru » Научный центр нелинейной волновой механики и технологии » Научные достижения » Технологии получения и волновой обработки эмульсий суспензий и пен

Технологии  получения и волновой обработки эмульсий, суспензий и пен.

Действие известных современных аппаратов для   получения эмульсий, суспензий и пен основано на молекулярной диффузии и дополнительной передаче энергии рабочей среде  механическим, барботажным, газлифтным, циркуляционным, струйным, пульсационно-струйным, электромагнитным или магнитно-вихревым методами .
Большинство указанных методов хорошо изучены и эффективность их использования достигла своего максимального предела. 

Применение нелинейных волновых режимов движений  открывает новые возможности в получении высококачественных  однородных, обладающих высокой стабильностью и заданной дисперсностью эмульсий, суспензий и пен.
Действие этих машин основано на дополнительной передаче энергии рабочей среде за счет нелинейного внутреннего волнового резонанса, что является принципиально новым подходом и может быть реализовано, как в качестве самостоятельного метода, а так же совместно с известными методами  получения эмульсий, суспензий и пен. При этом, например, исключается необходимость в огромных скоростях вращения лопастных мешалок для создания необходимых градиентов скоростей – перемешивание выполняют силы волновой природы.

Проточные стенды являют собой мощный исследовательский инструмент в изучении волновых процессов,  эффектов и явлений, протекающих в “сердцах” данных стендов – в гидродинамических генераторах волн, а также изучения возможных путей приложений волновых технологий к конкретным  проблемам. Они являются в ряде случаев типовыми проточными волновыми машинами или волновыми узлами для реализации технологических процессов.

Рабочий узел этих стендов имеет в своем составе волновые гидродинамические движители различных типов, создающие вихри, волны и кавитационные области. В зависимости от параметров системы (геометрии, характеристик жидкости: вязкости, плотности, количества фаз среды, параметров давления: малое, среднее, высокое давление - 10÷50-350 атм.) могут создаваться различные режимы: волновое усиление фильтрационных процессов; режим смешения и гомогенизации; режим диспергирования и активации; режим коагуляции; режимы разделения и сепарации смесей жидкости (разной плотности) и газов.

 

 На практике эти машины предлагается, в частности, использовать в новом способе непрерывного получения пористых строительных материалов.

Волновые технологии смешивания позволяют получать высококачественные композиционные материалы. В этом направлении коллективом НЦ  НВМТ создана смесительная установка для высоковязких (10-2 ÷200 Па•с) сред. Полученная на одной из волновых установок полимерная армированная композиция показала прирост прочностных характеристик по сравнению с промышленным замешиванием.

Вид образца
Вид обработки
Прочность при растяжении при изгибе, МПа
Прочность при сжатии, МПа
Балка
Замешивание на волновом смесителе.
3,13
8,27
Балка
Ручное замешивание
2,34
5,68
Куб
Замешивание на волновом смесителе
-
5,39
Куб
Ручное замешивание
-
3,04

Наряду с увеличением прочностных характеристик, меняется структура материала (композиция уплотняется, минимизируются   усадочные деформации). Перспективным направлением внедрения волновых технологий является косметология и бытовая химия:

  • Получение высокостабильных (композиционных) высокооднородных наноструктурных гелей, пен, эмульсий, паст, суспензий.
  • Получение новых наноструктурированных материалов для косметологии на основе натуральных и синтетических слоистых минералов (суспензии на основе бетонитовых глин, гигиенические пластыри и салфетки на основе природных полимеров и др.).
  • Получение пастообразных сорбентов.
  • Получение соков и экстрактов из растительного сырья для нужд косметологии и бытовой химии.
  • Получение биоцидных экологически чистых дезинфицирующих препаратов.

Пример эффективности волновой технологии в получении косметического крема.

Волновой принцип смешивания хорошо подходит для пищевой промышленности.

Смешивание, обогащение воздухом оптимально подходит для получения бисквитного теста, получения кондитерских кремов и других вспененных продуктов. Волновые смесители-активаторы позволяют отказаться от крупногабаритных  и неудобных порционных смесителей применяемых в хлебопечении. Также они обеспечивают равномерное перемешивание различных сортов муки в линиях непрерывного  замешивания теста. Проточные волновые смесители-активаторы  легко встраиваются в технологию и позволяют решить эти проблемы намного изящнее и эффективнее.