Решение задачи ускоренного инновационного развития страны требует создания новых материалов и продуктов с улучшенными свойствами. Появление таких материалов и продуктов невозможно без проведения исследований, лабораторных опытов, отработки технологии и технического оснащения производств. Специалистами Инновационно-технического предприятия «Промбиофит» разработана и выпускается серия установок приготовления эмульсий и суспензий УПЭС, включающая в себя как малогабаритные лабораторные установки, так и оборудование для оснащения производственных цехов и выпуска готовой продукции. Установки УПЭС уже много лет успешно работают на многих химических, фармацевтических, косметических, и биотехнологических предприятиях стран Таможенного союза и обеспечивают выпуск как традиционной, так и уникальной по своим свойствам продукции. Для успешной коммерциализации результатов работы этих предприятий и реализации продукции в розничной торговле необходимо экономичное и эффективное производственное и упаковочное оборудование. Именно такое оборудование, способное в настоящее время заменить иностранные аналоги, разрабатывает и изготавливает предприятие ИТП «ПРОМБИОФИТ» – оборудование для приготовления, дозированного розлива жидких и пастообразных продуктов, укупорки и этикетирования различных видов тары. За вклад в развитие предпринимательства в Российской Федерации предприятию ИТП «ПРОМБИОФИТ» в 2015 году объявлена Благодарность Министром Экономического Развития РФ Алексеем Улюкаевым.

Лабораторные установки приготовления эмульсий и суспензий УПЭС предназначены для проведения исследовательских и учебных работ, отработки технологии приготовления новых продуктов или продуктов с улучшенными свойствами, выпуска опытных партий эмульсионных форм, суспензий, гелей и растворов. В основе работы установок лежит комбинированное физико-химическое воздействие на компоненты смеси посредством механического перемешивания, температурного воздействия и интенсивной кавитационной обработки.

Конструктивно лабораторные установки УПЭС (рис.1) выполнены в виде комплекса оборудования, включающего двустенную рабочую ёмкость вертикального типа с коническим дном, систему термостатирования, перемешивающее устройство рамного типа, роторно-пульсационный насос-гомогенизатор серии НГД, циркуляционный трубопроводный контур с запорной арматурой, загрузочным и разгрузочным устройствами. Все металлические части установки, контактирующие в процессе работы с приготавливаемым продуктом, выполнены из нержавеющей стали. Нагрев и поддержание необходимой температуры продукта осуществляется с помощью водяной «рубашки», которая охватывает боковую поверхность и днище рабочей емкости. Для управления тепловыми режимами приготовления продукта в пределах до 90°С внешние электронагреватель воды и электронасос объединены с водяной «рубашкой» рабочей ёмкости в замкнутый контур. Перемешивающее устройство предназначено для первичного смешения компонентов. Оно закреплено на съёмной крышке рабочей ёмкости и приводится во вращение шаговым электродвигателем с регулируемой частотой вращения. Электроника с микропроцессором обеспечивает возможность регулировки частоты вращения мешалки от 0 до 160 об/мин., а также визуальную индикацию на экране блока управления значений частоты вращения мешалки и температуры продукта в рабочей ёмкости.

Рисунок 1. Лабораторная установка приготовления эмульсий и суспензий УПЭС-0.01/0.55. 1 – рабочая ёмкость объёмом 10 л с водяной «рубашкой» и перемешивающим устройством, 2 – загрузочное устройство УЗГ-1 для введения компонентов смеси в поток продукта, 3 – устройство УПГ-1 подачи слаботекучих продуктов в насос-гомогенизатор, 4 – насос-гомогенизатор НГД-0.55, 5 – циркуляционный контур с разгрузочным устройством УРГ-2, 6 – циркуляционный контур системы нагрева «рубашки», 7 – пульт управления установкой, 8 – блоки ПЧ-1 регулировки частоты вращения электроприводов насоса-гомогенизатора и устройства УПГ-1.

Наиболее интенсивной обработке смесь компонентов подвергается в рабочих зазорах «ротор-статор» гомогенизирующей головки насоса-гомогенизатора НГД. По имеющимся данным исследователей, в областях этих зазоров при работе роторно-пульсационных насосов-гомогенизаторов происходит не только механическое измельчение и тонкое перемешивание компонентов, но также обрабатываемое вещество приобретает новые физико-химические и технические свойства. Смешивание-активация-диспергирование-гомогенизация-химизация – такие стадии воздействия на обрабатываемую смесь выделяют специалисты, работающие в области роторно-пульсационной техники. [«Сырьё и упаковка», №7(146)].

При работе установки УПЭС оператор через специальный лючок в крышке загружает в рабочую ёмкость компоненты смеси, соблюдая предусмотренную технологией процесса последовательность, устанавливает необходимые режимы поддержания температуры и перемешивания. Продолжительность циклической обработки смеси с помощью насоса-гомогенизатора определяется технологом по результатам анализа проб в процессе работы и составляет обычно 5–15 минут. Для введения в смесь сыпучих, труднорастворимых или флотирующих компонентов применяется специальное загрузочное устройство УЗГ-1, выполненное в виде воронки с дисковым затвором. В этом случае компоненты вводятся постепенно, небольшими порциями непосредственно в циркулирующий поток продукта.

При работе установки со слаботекучими жидкостями и «зависающими» (практически не текучими) пастами, гелями, эмульсиями, суспензиями и кремами в циркуляционный контур установки вводится устройство УПГ-1 подачи продукта в насос-гомогенизатор (рис. 2). Устройство УПГ-1 включает в себя импеллерный насос с элементами проточной части из нержавеющей стали, с гибким импеллером из неопрена. При работе на входе импеллерного насоса создается необходимое разрежение для всасывания продукта из рабочей ёмкости. Затем продукт, поступающий в рабочую камеру насоса, выталкивается из него с помощью импеллера и подается в гомогенизирующую головку насоса-гомогенизатора НГД. Производительность устройства УПГ-1 регулируется посредством изменения частоты вращения электропривода с помощью блока преобразователя частоты ПЧ-1.

Рисунок 2. Устройство УПГ-1 подачи слаботекучих жидкостей и «зависающих» (практически не текучих) паст, гелей, эмульсий, суспензий и кремов в рабочую камеру насоса-гомогенизатора НГД. Производительность устройства регулируется с помощью блока ПЧ-1 преобразователя частоты вращения двигателя.

Отбор проб в процессе работы и выгрузка готового продукта осуществляются с помощью разгрузочного устройства УРГ-2 при работающем насосе-гомогенизаторе НГД. При этом применение дополнительных насосов при отборе проб и выгрузке готового продукта не требуется.

Лабораторные установки УПЭС изготавливаются предприятием ИТП «Промбиофит» в модификациях УПЭС-0.01/0.05 и УПЭС-0.02/1.1 с полным объёмом рабочей ёмкости 10 и 20 литров, соответственно. Площадь, занимаемая одной установкой на лабораторном столе, – 120×70 cм, энергопотребление – не более 3.0 кВт. Эти установки успешно эксплуатируются в ряде исследовательских и учебных лабораторий, в том числе в системе Академии наук РФ, в Москве, Санкт-Петербурге, Ставрополе, Екатеринбурге, Курске, Новосибирске, Омске, Нижнем Новгороде, Красноярске, Первоуральске…

Установки серии УПЭС сконструированы с учетом возможности масштабирования технологических процессов при переходе к бóльшим объемам производства. Поэтому установки УПЭС, предназначенные для оснащения производственных цехов, имеют техническую оснастку и технологические возможности, аналогичные лабораторным. Производственные установки выпускаются с объёмом рабочей ёмкости 50, 100, 150, 300 или 600 литров и оснащаются насосами-гомогенизаторами серии НГД, соответствующей объёму рабочей ёмкости и производительности (рис. 3). При выборе модификации НГД необходимо учитывать, что при обработке вязких смесей производительность насоса-гомогенизатора уменьшается. Необходимые изменения в комплектации установки и в конструкции отдельных её узлов могут быть внесены при согласовании технического задания ( рис.4).

Рисунок 3. Напорные характеристики насосов-гомогенизаторов серии НГД (H – напор в метрах водяного столба, Q – подача в кубических метрах в час).

Рисунок 4. На участке сборки оборудования предприятия ИТП «ПРОМБИОФИТ»: подготовка к испытаниям установки УПЭС-0.6/7.5, предназначенной для оснащения производства минеральных удобрений.

В демонстрационном зале предприятия ИТП «ПРОМБИОФИТ» можно получить техническую консультацию и ознакомиться с работой оборудования для приготовления эмульсий и суспензий, а также полуавтоматов для розлива продукции, укупорки и этикетирования тары.