Vorrichtung und Verfahren zur Emulgierung von Flüssigkeiten

Abstract

 Eine Vorrichtung (2) zur Emulgierung von mindestens zwei Flüssigkeiten, mit einem Emulsionsreaktor (18), der einen Auslass (25) zur Entnahme der bei der Mischung der Flüssigkeiten entstehenden Emulsion aufweist, und in dem eine Mehrzahl von zum Einspritzen auf im Wesentlichen einen gemeinsamen Kollisionspunkt ausgerichteten Düsen vorgesehen ist, wobei jeder Düse (24) jeweils eine Zufuhrleitung (14) und eine Pumpe (10) zugeordnet ist, die jeweils eine Flüssigkeit aus einem zugeordneten Tank (6) durch die Zufuhrleitung (14) in den Emulsionsreaktor (18) pumpt, soll möglichst kompakt und einfach zu warten sein und bei minimalem Ausschuss einen hohen Durchsatz von hochwertiger Emulsion bereit stellen. Dazu führt für jede Flüssigkeit eine Rezirkulationsleitung (26) aus dem Emulsionsreaktor (18) in den jeweiligen Tank (6), und der Emulsionsreaktor (18) weist ein Umschaltelement auf, welches in einem Rezirkulationszustand die jeweilige Flüssigkeit aus ihrer Zufuhrleitung (14) über die jeweilige Düse (24) in ihre Rezirkulationsleitung (26) umleitet, während es in einem Entnahmezustand den Kollisionspunkt freigibt. Weiterhin soll ein Verfahren zur Emulgierung von Flüssigkeiten angegeben werden, bei dem wenigstens zwei Flüssigkeiten aus jeweils einem Tank (6) durch zugeordnete Pumpen (10) über zugeordnete Zufuhrleitungen (14) in einen Emulsionsreaktor (18) geleitet werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Emulgierung von mindestens zwei Flüssigkeiten, mit einem Emulsionsreaktor, der einen Auslass zur Entnahme der bei der Mischung der Flüssigkeiten entstehenden Emulsion aufweist, und in dem eine Mehrzahl von zum Einspritzen auf im Wesentlichen einen gemeinsamen Kollisionspunkt ausgerichteten Düsen vorgesehen ist, wobei jeder Düse jeweils eine Zufuhrleitung und eine Pumpe zugeordnet ist, die jeweils eine Flüssigkeit aus einem zugeordneten Tank durch die Zufuhrleitung in den Emulsionsreaktor pumpt. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zur Emulgierung von Flüssigkeiten, bei dem wenigstens zwei Flüssigkeiten aus jeweils einem Tank durch zugeordnete Pumpen über zugeordnete Zufuhrleitungen in einen Emulsionsreaktor geleitet werden.

[0002] Unter einer Emulsion versteht man gewöhnlichenroeise ein fein verteiltes Gemisch zweier Flüssigkeiten. Dabei bildet eine der beiden Flüssigkeiten kleine Tröpfchen, die in der anderen Flüssigkeit verteilt sind. Emulsionen sind disperse Systeme, das heißt, dass sich die beiden Flüssigkeiten nicht oder kaum ineinander lösen. Aus diesem Grund haben Emulsionen in der Regel eine begrenzte Lebensdauer. Emulsionen sind in der Regel milchige Flüssigkeiten, Beispiele dafür sind Milch und Mayonnaise, sowie Kosmetika, beispielsweise Cremes.

[0003] Bei der Herstellung einer Emulsion werden zwei Flüssigkeiten, die normalerweise nicht mischen, miteinander vermischt. Diese Vermischung wird dadurch erreicht, dass kleine Tröpfchen einer der beiden Flüssigkeiten, die auch disperse Phase genannt wird, in der anderen Flüssigkeit, die auch kontinuierliche Phase genannt wird, fein und möglichst homogen verteilt werden.

[0004] Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Emulsionen bekannt. Dabei werden entweder die Rohphasen der beiden Flüssigkeiten miteinander vermischt, oder es wird eine Rohemulsion verwendet, wobei zur Herstellung der fertigen Emulsion die Tröpfchengrößen der in ihr bereits vorliegenden Flüssigkeiten verkleinert werden und das Gemisch insgesamt homogenisiert wird. Eine Emulsion kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass die Flüssigkeiten in ein gemeinsames Gefäß gegeben werden und dann durch geeignete Mixer stark miteinander verrührt werden. Auf diese Weise können beispielsweise Pasten, Cremes oder Lotionen hergestellt werden.

[0005] Alternativ dazu können Hochdruckhomogenisatoren eingesetzt werden. Dabei wird das Fluid durch einen vergleichsweise dünnen Homogenisierungsspalt geleitet, wobei sich seine Geschwindigkeit um ein Vielfaches erhöht. Anschließend prallt es auf ein Gehäuse. Die Änderung der Geschwindigkeit des Fluides führt zu Scherkräften und das Aufprallen des Fluides am Gehäuse zu einer Prallbeanspruchung.

[0006] Eine Emulsion kann weiterhin auch dadurch hergestellt werden, dass zwei Flüssigkeiten durch Düsen aufeinander gespritzt werden und auf diese Weise mit hohen Geschwindigkeiten miteinander kollidieren. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der EP 1 165 224 B1 bekannt. Dabei werden zwei flüssige Medien in einem Reaktorraum auf einen gemeinsamen Kollisionspunkt gespritzt, wobei zur Aufrechterhaltung der Gasatmosphäre im Reaktorraum die Einleitung eines Gases oder einer Flüssigkeit vorgesehen ist, die auch zur Kühlung der entstehenden Produkte dienen kann.

[0007] Emulsionen können durch so genannte Tenside bzw. Emulgatoren stabilisiert werden. Auch aus anderen Gründen kann es nützlich sein, weitere Komponenten bzw. Additive in die Emulsion mit eingehen zu lassen. Beispielsweise können Duftöle die geruchliche Wahrnehmung der Emulsion beeinflussen.

[0008] Die Eigenschaften der Emulsion werden stark durch die Größenverteilung der Partikel beeinflusst. Bei Hautcremes beispielsweise sollte die Partikelgröße einen Nanometer nicht unterschreiten. Bei Salben wiederrum sind Partikelgrößen unter einem Nanometer wünschenswert. Je kleiner die Partikelgröße ist, desto schneller und direkter geht das Produkt in die Haut ein.

[0009] Bekannte Emulgieranlagen, bei denen die Flüssigkeiten in Rohform vorliegen, weisen gewöhnlich einen Durchsatz von bis zu 50 Liter pro Stunde auf. Zudem ist der Ausschuss relativ groß, und die zu produzierenden Mengen an Emulsion können nicht genau eingestellt werden. Herkömmliche Emulgieranlagen sind zudem oft mit hohem wartungstechnischem und finanziellem Aufwand verbunden.

[0010] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine möglichst kompakte und einfach zu wartende Emulgiervorrichtung bereitzustellen, die bei minimalem Ausschuss einen hohen Durchsatz von hochwertiger Emulsion bereit stellt. Weiterhin soll ein Verfahren zur Emulgierung von Flüssigkeiten angegeben werden, das diese Eigenschaften aufweist.

[0011] In Bezug auf die Vorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass für jede Flüssigkeit eine Rezirkulationsleitung aus dem Emulsionsreaktor in den jeweiligen Tank führt, und dass der Emulsionsreaktor ein Umschaltelement aufweist, welches in einem Rezirkulationszustand die jeweilige Flüssigkeit aus ihrer Zufuhrleitung über die jeweilige Düse in ihre Rezirkulationsleitung umleitet, während es in einem Entnahmezustand den Kollisionspunkt frei gibt. Dabei ist im Entnahmezustand die Verbindung zwischen Zufuhrleitung und Rezirkulationsleitung unterbrochen.

[0012] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0013] Die Erfindung baut auf der Erkenntnis auf, dass sich Emulsionen in besonders vorteilhafter Weise durch Gegenstrominjektion herstellen lassen, bei der die beiden als Hauptkomponenten der Emulsion fungierenden Flüssigkeiten durch Düsen auf einen gemeinsamen Kollisionspunkt gespritzt werden. Dieser Kollisionspunkt befindet sich dabei vorzugsweise in einem Reaktionsraum bzw. Emulsionsreaktor. Durch die heftige Kollision der beiden Flüssigkeiten miteinander und durch ihre anschließende Reaktion werden aufgrund der resultierenden Partikelgrößenverteilungen günstige Bedingungen zur Bildung einer Emulsion geschaffen. Um die beiden Flüssigkeiten zur Kollision zu bringen, werden diese aus Tanks durch Zufuhrleitungen mit Hilfe von Pumpen in die Düsen geleitet.

[0014] Davon ausgehend beruht die Erfindung auf der Überlegung, dass zur Herstellung einer qualitativ hochwertigen Emulsion bei der Einspritzung der beiden Flüssigkeiten möglichst optimierte Bedingungen herrschen sollten. Insbesondere sollten die Drücke und die Temperaturen der Flüssigkeiten und des Emulsionsreaktors die Emulsion besonders begünstigende Werte haben. Ein Einspritzvorgang unter nicht optimalen Bedingungen führt zu einer Emulsion von geringer Qualität bzw. im Extremfall zu Ausschuss. Dies beinhaltet in beiden Fällen den Verlust an Rohstoffen und damit verbundene zusätzliche Kosten sowie zusätzlichen Zeitaufwand und zusätzliche Betriebskosten der Emulgieranlage.

[0015] Wie sich nunmehr herausgestellt hat, lassen sich im Emulsionsreaktor optimierte Bedingungen für die Herstellung der Emulsion herstellen und gleichzeitig der Ausschuss auf ein Minimum reduzieren, indem die Flüssigkeiten eine gewisse Zeit lang vor der eigentlichen Gegenstrominjektion ohne Vermischung jeweils durch den Emulsionsreaktor geführt werden. Die Flüssigkeiten werden aus dem jeweiligen Tank durch eine Zufuhrleitung in den Emulsionsreaktor geleitet und von dort durch eine Rezirkulationsleitung zurück in den Tank geleitet. Für die Flüssigkeiten entsteht dadurch ein Kreislauf bzw. eine Rezirkulation durch den Emulsionsreaktor, die solche Einstellungen ermöglicht. Während dieser Rezirkulation der beiden Flüssigkeiten durch den Emulsionsreaktor können die für die Herstellung der Emulsion vorteilhaften Drücke und Temperaturen und gegebenenfalls andere Eigenschaften der Flüssigkeiten eingestellt werden. Darüber hinaus kann sich ein thermisches Gleichgewicht zwischen den Flüssigkeiten und dem Emulsionsreaktor einstellen. Die Pumpendurchsatzleistungen können derart adjustiert werden, dass für die zu produzierende Emulsion das gewünschte Mischungsverhältnis der Flüssigkeiten vorliegt.

[0016] Wenn die optimalen Produktionsbedingungen hergestellt sind, wird erfindungsgemäß durch ein Umschaltelement im Emulsionsreaktor von dem Rezirkulationsmodus der beiden Flüssigkeiten in einen Entnahmemodus umgeschaltet. Hierbei werden die Flüssigkeiten aufeinander gespritzt und die Emulsion wird dadurch hergestellt. Die hergestellte Emulsion kann dann einem Auslass des Emulsionsreaktors entnommen werden. Wenn die gewünschte Menge an Emulsion hergestellt ist, kann durch das Umschaltelement von dem Entnahmebetrieb wieder in den Rezirkulationsbetrieb umgeschaltet werden.

[0017] In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist zwischen dem jeweiligen Tank und dem Emulsionsreaktor in der jeweiligen Zufuhrleitung ein Bypassventil vorgesehen, an das eine Bypassleitung angeschlossen ist, die direkt oder über einen Abschnitt der Rezirkulationsleitung in den jeweiligen Tank führt. Dabei leitet das Bypassventil in einer Bypassstellung die aus dem Tank entnommene Flüssigkeit durch die Bypassleitung unter Umgehung des Emulsionsreaktors zurück in den Tank, während es in einer Durchgangsstellung die Flüssigkeit durch die Zufuhrleitung in den Emulsionsreaktor leitet. Auf diese Weise ist gewissermaßen ein weiterer Zirkulationsmodus bereitgestellt, bei dem die beiden Flüssigkeiten getrennt voneinander unter Umgehung des Emulsionsreaktors zirkuliert werden. Diese Zirkulationsphase stellt beispielsweise die Möglichkeit bereit, die Flüssigkeiten auf geeignete Temperaturen aufzuwärmen bzw. zu erhitzen oder auch abzukühlen. Zudem können die Pumpendurchsatzleistungen adjustiert werden, um zu dem gewünschten Mischungsverhältnis der Flüssigkeiten zu führen.

[0018] Nach Erreichen der gewünschten Temperaturen und/oder anderer Parameter kann das Bypassventil auf die Durchgangsstellung gestellt werden, bei der es die Flüssigkeiten durch die jeweiligen Zufuhrleitungen in den Emulsionsreaktor leitet. Dieser Zirkulationsphase, die auch als Niederdruck-Rezirkulation bezeichnet werden kann, folgt dann vorzugsweise die Rezirkulationsphase der beiden Flüssigkeiten durch den Emulsionsreaktor. In dieser Rezirkulationsphase, die auch als Hochdruck-Rezirkulationsphase bezeichnet werden kann, können nun auch die gewünschten Drücke eingestellt werden, da die Flüssigkeiten von den Zufuhrleitungen in die Rezirkulationsleitungen durch die jeweiligen Düsen geleitet werden. Die Emulsion kann dann beim Umschalten in den Entnahmemodus bzw. in die Betriebsphase hergestellt werden.

[0019] Eine zusätzliche Scherung der Flüssigkeiten bzw. des Reaktionsproduktes kann erreicht werden, indem im Emulsionsreaktor eine einstellbare Drossel vorgesehen ist. Das Mischprodukt der Flüssigkeiten prallt so, bevor es den Emulsionsreaktor durch den Auslass verlässt, gegen die Drossel. Aufgrund der Scherkräfte kann dem Mischprodukt auf diese Weise zusätzliche Energie zugeführt werden.

[0020] Vorteilhafterweise sind an den jeweiligen Zufuhrleitungen und/oder Rezirkulationsleitungen Temperiervorrichtungen vorgesehen. Dadurch ist die Herstellung der Emulsion nicht auf Temperaturen beschränkt, die durch die Umgebungstemperatur oder die Temperatur der Tanks vorgegeben sind. Beispielsweise können die Flüssigkeiten auf Temperaturen, die für die Herstellung der Emulsion besonders vorteilhaft sind, erwärmt werden. Andererseits können die Flüssigkeiten, insbesondere wenn sie während der Hochdruck-Rezirkulationsphase eine zu hohe Temperatur erreicht haben, im Bedarfsfall auch gekühlt werden. Aufgrund des Zirkulationsprinzips der Flüssigkeiten sind die Temperiervorrichtungen vorteilhafterweise nach dem Prinzip der Durchlauferhitzung ausgebildet.

[0021] In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Temperiervorrichtungen als Wärmetauscher ausgestaltet. Sie werden dabei primärseitig von der jeweiligen Flüssigkeit und sekundärseitig von einem Heiz- oder Kühlmedium durchflossen. Da die jeweiligen Flüssigkeiten zirkulieren, eignet sich zur Temperierung der Flüssigkeiten besonders das Durchlaufprinzip. Die Flüssigkeiten werden dabei beim Durchlaufen der Zufuhrleitungen und/oder der Rezirkulationsleitungen erhitzt bzw. gekühlt, und werden in diesem Zustand wieder zurück in den Tank geführt. Diese Art der Temperierung ist effektiver und energetisch günstiger, als die Flüssigkeiten im jeweiligen Tank zu temperieren. Zudem wird sichergestellt, dass die jeweilige Flüssigkeit auf ihrem Weg zum Emulsionsreaktor die gewünschte Temperatur hat.

[0022] Die jeweilige Temperiervorrichtung ist vorteilhafterweise ausgelegt, die Flüssigkeiten auf Temperaturen zwischen 20°C und 75°C zu temperieren. Dieser Temperaturbereich ist in besonderem Maße zur Herstellung von Emulsionen im Nahrungsmittelbereich und Gesundheitsbereich sowie für Kosmetika geeignet.

[0023] Aus verschiedenen Gründen kann es wünschenswert sein, zusätzliche Flüssigkeiten bzw. Stoffe, auch Additive genannt, zur Bildung oder Unterstützung der Emulsion heranzuziehen. Dazu ist vorzugsweise wenigstens ein zusätzlicher Tank für ein Additiv mit zugeordneter Pumpe vorgesehen, mit einer Zuführungsleitung, die in den Emulsionsreaktor oder in eine der Zufuhrleitungen für die zu emulgierenden Flüssigkeiten mündet, und einem Ventil mit einer daran angeschlossenen Rückführungsleitung zum Tank.

[0024] Vorzugsweise sind die Düsen als Lochblenden ausgestaltet. Auf diese Weise wird durch eine baulich einfache und wartungsarme Konstruktion eine Querschnittsverengung der in den Emulsionsreaktor strömenden Flüssigkeit erreicht. Vorteilhafterweise weisen die Lochblenden einen Durchmesser von 0,6 bis 6 mm auf.

[0025] Vorteilhafterweise umfassen die Düsen eine in einem kegelförmigen Gehäuse verschiebbare Nadel zur Eintrittsdruckeinstellung der jeweiligen Flüssigkeit in den Emulsionsreaktor. Durch ein Verschieben der Nadel im Gehäuse kann der Querschnitt, durch den die Flüssigkeit in den Emulsionsreaktor eingespritzt wird, auf einfache Weise verändert werden. Dadurch lässt sich auch der gewünschte Druck der Flüssigkeit justieren.

[0026] In den oben beschriebenen Ausführungsformen der Düsen wird der Druck über den Querschnitt der Lochblende bzw. über die Position der Nadel geregelt. Diese Ausgestaltungen der Düsen sind statischer Natur in der Hinsicht, dass die Düse nicht auf den Flüssigkeitsstrom reagiert. Strömungsspitzen der Flüssigkeiten beispielsweise werden nicht kompensiert, so dass sich in diesem Fall die Flüssigkeit vor der Düse stauen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Nadel der Düse deshalb mit einer Feder zur dynamischen Eintrittsdruckeinstellung verbunden ist. Die Druckeinstellung findet dabei, wie bei den oben beschriebenen Varianten, im Hochdruck-Rezirkulationsmodus statt. Der durch die Feder auf die Nadel ausgeübte Druck und der Druck der durch die Zufuhrleitung einströmenden Flüssigkeit befinden sich dabei im Gleichgewicht. Die Feder reagiert somit auf Strömungsschwankungen der Flüssigkeit. Der Druck der jeweiligen Flüssigkeit wird auf diese Weise im Wesentlichen konstant gehalten, und Druckspitzen können ausgeglichen werden.

[0027] Die Düsen und die zugeordneten Pumpen sind vorzugsweise für Drücke zwischen 25 und 200 bar, insbesondere im Wesentlichen 100 bar, ausgelegt. Diese im Vergleich zu alternativen Verfahren geringen Drücke lassen sich vor allem durch die Struktur der Düsen, insbesondere durch die Größe des Querschnitts, durch den die Flüssigkeit in den Emulsionsreaktor eintritt, realisieren. Dadurch werden Produktionsmengen der Emulsion von bis zu 15 Tonnen pro Stunde ermöglicht. Die genannten Drücke herrschen in den Zufuhrleitungen zwischen der Düse im Emulsionsreaktor und der der Zufuhrleitung zugeordneten Pumpe. In der entsprechenden Rezirkulationsleitung, die von dem Emulsionsreaktor zurück in den Tank führt, herrschen gewöhnlich deutlich geringere Drücke von wenigen bar.

[0028] Zur Herstellung von Emulsionen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die zu emulgierenden Flüssigkeiten in Rohstoffform vorliegen. Der Betreiber dieser Vorrichtung benötigt also keine Vor- bzw. Rohemulsion. Die zu emulgierenden Flüssigkeiten werden dabei vorteilhafterweise in jeweiligen Vorratsbehältern bereitgestellt, die dem jeweiligen Tank vorgeschaltet sind. Von dem jeweiligen Vorratsbehälter führt eine Zuleitung zu dem Tank, und mit einer zugeordneten Pumpe kann im Bedarfsfall die jeweilige Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter in den Tank gepumpt werden.

[0029] In einer bevorzugten Ausführungsform sind genau zwei Düsen vorgesehen, durch die im Betriebszustand bzw. im Entnahmemodus zwei Flüssigkeiten im Wesentlichen frontal aufeinander gespritzt werden. Eine Erweiterung auf drei oder mehr Düsen zur Emulgierung von drei oder mehr Flüssigkeiten ist denkbar.

[0030] In Bezug auf das Verfahren wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Flüssigkeiten temperiert werden, und dass ein Rezirkulationsmodus vorgesehen ist, bei dem die Flüssigkeiten ohne Vermischung aus den jeweiligen Zufuhrleitungen durch Düsen in den Emulsionsreaktor und weiter durch Rezirkulationsleitungen zurück in den Tank geleitet werden, und dass ein Entnahmemodus vorgesehen ist, bei dem die Flüssigkeiten durch die Düsen im Emulsionsreaktor im Wesentlichen auf einen gemeinsamen Kollisionspunkt gespritzt werden, wobei die als Mischprodukt entstehende Emulsion entnommen wird.

[0031] In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist ein Bypassmodus vorgesehen, bei dem die Flüssigkeiten aus den jeweiligen Zufuhrleitungen vor Erreichen des Emulsionsreaktors über Bypassleitungen in den jeweiligen Tank zurück geleitet werden. In diesem Bypassmodus können die Flüssigkeiten auf die gewünschten Temperaturen erhitzt bzw. abgekühlt werden.

[0032] In Abhängigkeit von den die Emulsion bildenden Flüssigkeiten und speziellen Eigenschaften der Emulsion, wie beispielsweise der Partikelgrößenverteilung, sollten zur Herstellung der Emulsion besonders günstige Drücke und Temperaturen gewählt werden. Vorteilhafterweise wird daher zur Erstellung einer Emulsion von dem Rezirkulationsmodus in den Entnahmemodus gewechselt, wenn vorgegebene Drücke, vorgegebene Temperaturen der Flüssigkeiten bzw. des Emulsionsreaktors und/oder vorgegebene Pumpendurchsatzleistungen erreicht sind. Vorteilhafterweise werden die Flüssigkeiten bei deren Durchlauf durch die Zufuhrleitungen und/oder die Rezirkulationsleitungen temperiert.

[0033] Die Umschaltung zwischen den Rezirkulationsmodus und dem Entnahmemodus geschieht vorteilhafterweise durch Bewegung eines oder mehrerer Umschaltelemente im Emulsionsreaktor.

[0034] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch aus dem Emulsionsreaktor führende Rezirkulationsleitungen und ein Umschaltelement im Emulsionsreaktor, das die Flüssigkeiten ohne Vermischung aus den Zufuhrleitungen über die Düsen in die Rezirkulationsleitungen umlenken kann, ein Modus geschaffen wird, im dem die zur Herstellung der Emulsion benötigten bzw. optimierten Bedingungen hinsichtlich Temperatur, Druck, und möglicherweise anderer Parameter eingestellt werden können. Durch das im Emulsionsreaktor integrierte Umschaltelement kann eine schnelle und im Wesentlichen verlustfreie Umschaltung zwischen diesem Rezirkulationsmodus und der Betriebsphase bzw. dem Entnahmemodus geschehen. Dadurch wird der Ausschuss möglichst klein gehalten. Durch in die Zufuhrleitungen integrierte Bypassventile mit daran angeschlossenen Bypassleitungen kann ein weiterer Kreislauf bzw. Zirkulationsmodus geschaffen werden, bei dem der Emulsionsreaktor umgangen wird. Dieser Modus kann dem Rezirkulationsmodus, bei dem die Flüssigkeiten durch den Emulsionsreaktor laufen, vorausgehen. Er kann beispielsweise zur Erhitzung der Flüssigkeiten verwendet werden.

[0035] Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Ansicht:

Fig. 1

Eine Vorrichtung zur Emulgierung von Flüssigkeiten mit zwei Tanks, die die zu emulgierenden Flüssigkeiten beinhalten, zugeordneten Pumpen, Wärmetauschern und Zufuhrleitungen, die zu einem Emul- sionsreaktor führen, daran angeschlossenen Rezirkulationsleitungen, und Bypassleitungen und -ventilen, und zwei weiteren Tanks für Additive in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2

eine Vorrichtung zur Emulgierung von Flüssigkeiten in einer zweiten, erweiterten Ausführungsform, und

Fig. 3

das Wirkungsprinzip eines Umschaltelementes in einem Emulsionsreaktor der Vorrichtung in Draufsicht (das Emulsionsreak- torgehäuse ist der besseren Übersicht halber weggelassen).

[0036] Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 2 zur Emulgierung von Flüssigkeiten erlaubt die Herstellung einer Emulsion, die hauptsächlich aus zwei fluiden Bestandteilen besteht. Die beiden Flüssigkeiten liegen in Rohform in den Tanks 6 vor. Sie werden über zugeordnete Pumpen 10 durch Zufuhrleitungen 14 in den Emulsionsreaktor 18 gepumpt. Zur Erhitzung der Flüssigkeiten sind entlang der Zufuhrleitungen 14 Wärmetauscher 22 vorgesehen. Die Flüssigkeiten werden im Emulsionsreaktor 18 nach dem Prinzip der Gegenstrominjektion aufeinander gespritzt. Die Einspritzung der Flüssigkeiten erfolgt dabei in diesem Beispiel im Wesentlichen frontal aufeinander. Im Emulsionsreaktor treten die Flüssigkeiten dabei aus den Düsen 24 (nicht eingezeichnet) im Wesentlichen kegelförmig aus. Die Flüssigkeiten reagieren auf diese Art miteinander, und können dann einem Auslass 25 des Emulsionsreaktors entnommen werden.

[0037] Für die Herstellung einer qualitativ hochwertigen Emulsion ist es wichtig, dass dafür geeignete Drücke und Temperaturen vorherrschen. Eine Herstellung der Emulsion bei ungünstigen Drücken und Temperaturen führt zu einem qualitativ minderwertigen Produkt oder zu Ausschuss. Um eine präzise Einstellung von Druck und Temperatur zu ermöglichen, besitzt die Vorrichtung 2 deshalb Rezirkulationsleitungen 26. In einem Rezirkulationsmodus kann so die jeweilige Flüssigkeit über die Zufuhrleitung 14 und die Düse 24 (siehe auch Fig. 3) durch den Emulsionsreaktor 18 und weiter über die Rezirkulationsleitung 26 zurück in den Tank geführt werden. Dadurch ist für jede Flüssigkeit jeweils ein Kreislauf gegeben. Die Umschaltung der Vorrichtung 2 von dem Rezirkulationsmodus, bei dem die beiden Flüssigkeiten getrennt voneinander und ohne Vermischung aus dem Tank 6 über die Zufuhrleitung 14 durch den Emulsionsreaktor 18 und über die Rezirkulationsleitung 26 wieder zurück in den Tank geleitet werden, und dem Entnahmemodus bzw. der Betriebsphase, in der die Flüssigkeiten durch die Düsen 24 aufeinander gespritzt werden, geschieht durch ein in der Fig. 1 nicht dargestelltes Umschaltelement 28 im Emulsionsreaktor 18, dessen Funktionsprinzip weiter unten anhand von Fig. 3 erläutert wird.

[0038] Das Umschaltelement 28 kann folglich im Wesentlichen zwei Zustände einnehmen. Im Rezirkulationszustand werden die beiden Flüssigkeiten durch den Emulsionsreaktor 18 ohne Vermischung geleitet. Im Entnahmezustand werden die beiden Flüssigkeiten aufeinander gespritzt, was zur Bildung der Emulsion führt.

[0039] Die Wärmetauscher 22 sind zu einer Temperierung, also einer Erwärmung oder Abkühlung, der Flüssigkeiten im Temperaturbereich zwischen 20°C und 75°C ausgelegt. Der Rezirkulationsmodus, bei dem die Flüssigkeiten durch den Emulsionsreaktor 18 ohne gegenseitige Vermischung geleitet werden, kann als Hochdruck-Rezirkulationsmodus bezeichnet werden, weil in diesem Modus die zur Herstellung der Emulsion erforderlichen Drücke eingestellt werden können. Zudem können auch alle weiteren Parameter zur Erstellung der Emulsion eingestellt werden. Dazu gehören die Temperaturen der Flüssigkeiten sowie die Austragsleistungen bzw. Pumpendurchsatzleistungen der Pumpen 10. Durch die Pumpendurchsatzleistungen kann das Mischungsverhältnis der beiden hauptsächlichen Komponenten, beispielsweise Fett und Wasser, in der Emulsion eingestellt werden.

[0040] Die Vorrichtung 2 erlaubt noch eine weitere Art von Rezirkulation, bei der der Emulsionsreaktor 18 vollständig umgangen wird. Dieser auch als Niederdruck-Rezirkulation bezeichnete Modus wird dadurch erreicht, dass in die jeweilige Zufuhrleitung 14 ein Bypassventil 30 eingebaut ist. Das Bypassventil 30 ist dabei als Umschaltventil ausgebildet. Es kann im Wesentlichen zwei verschiedene Zustände einnehmen. In seiner Durchgangsstellung (das Bypassventil 30 ist geschlossen) wird die jeweilige Flüssigkeit im Wesentlichen einfach durch das Ventil hindurch geleitet und somit weiter in den Emulsionsreaktor 18 geführt. An das Ventil ist eine Bypassleitung 34 angeschlossen, über die in der Bypassstellung (das Bypassventil 30 ist offen) des Bypassventils 30 die Flüssigkeit in die Rezirkulationsleitung 26 und dann weiter zurück in den Tank 6 geleitet wird. In der hier gezeigten Ausführungsform mündet die Bypassleitung über ein T-förmiges Leitungsstück in die Rezirkulationsleitung 26. Dabei ist aus hydrodynamischen Gründen sichergestellt, dass die Flüssigkeit nicht über die Rezirkulationsleitung in den Emulsionsreaktor 18 fließt.

[0041] In diesem Niederdruck-Rezirkulationsmodus ist ein Umlauf der Flüssigkeit geschaffen, bei dem sie nach dem Durchlaufprinzip mit Hilfe des Wärmetauschers 22 erhitzt wird. Dieser Modus kann beispielsweise solange aufrecht erhalten werden, bis die zur Emulgierung benötigten Flüssigkeiten die gewünschte Temperatur erreicht haben. Wird das Ventil dann von der Bypassstellung in die Durchgangstellung umgeschaltet, kann die Flüssigkeit im Hochdruck-Rezirkulationsmodus durch den Emulsionsreaktor 18 zirkulieren. Sofern dann alle wichtigen Parameter, wie beispielsweise Druck, Temperatur und Pumpenfördermengen, eingestellt sind, was typischerweise 15 Minuten dauert, kann durch das Umschaltelement 28 der Entnahmemodus bzw. die Betriebsphase aktiviert werden, in der die beiden Flüssigkeiten zur Bildung einer Emulsion aufeinander gespritzt werden. Diese Umschaltung kann in sehr kurzen Zeiten von wenigen Millisekunden geschehen.

[0042] Die Vorrichtung 2 wird vorzugsweise derart betrieben, dass der Niederdruck-Rezirkulationsmodus, der Hochdruck-Rezirkulationsmodus, und der Betriebsmodus bzw. der Entnahmemodus in dieser Reihenfolge zeitlich nacheinander gefahren werden, um einen "Schuss" Emulsion herzustellen. Sind die Flüssigkeiten bereits auf die richtige Temperatur erwärmt, kann der Niederdruck-Rezirkulationsmodus für folgende Schüsse ausgelassen werden. Durch die Zirkulationsmodi können optimierte Bedingungen für die Herstellung der Emulsion erreicht werden, da alle einstellbaren Parameter vor dem jeweiligen Schuss auf gewünschte Werte eingestellt werden können.

[0043] Die Vorrichtung 2 bzw. das Verfahren zur Emulgierung von Flüssigkeiten ermöglichen zudem mit Hilfe der Rezirkulationsmodi die Neuerstellung von Rezepturen bzw. Rezepten für neue Emulsionen und damit auch neue Produkte. Es kann in einem Schuss immer eine geringe Menge an Emulsion, beispielsweise ein Kilogramm, hergestellt und auf seine Eigenschaften untersucht werden. Daraufhin können die Parameter der Flüssigkeiten und/oder Additive, beispielsweise die Mischungsverhältnisse, Drücke und Temperaturen, neu justiert werden und eine neue Probe kann hergestellt werden. So lassen sich ohne großen Materialaufwand Testreihen mit jeweils unterschiedlichen Parametern fahren, wobei die zur Herstellung der Emulsion optimierten Parameterwerte empirisch aus den Messergebnissen heraus "kondensiert" werden können.

[0044] In vielen Anwendungsbereichen von Emulsionen ist es wünschenswert bzw. erforderlich, dass die Emulsion nicht nur zwei Bestandteile, im Wesentlichen eine Wasserphase und eine Fettphase, enthält. Zur Stabilisierung der Emulsion, zur Erhöhung ihrer Wirkungskraft beispielsweise bei gesundheitlichen Produkten, zur Anreicherung der Emulsion mit Duftölen oder ähnlichen Substanzen oder aus anderen produkttechnischen Gründen soll die Emulsion oft weitere Bestandteile enthalten. Diese zusätzlichen Bestandteile werden auch als Additive bezeichnet. Die Zumischung von bis zu zwei Additiven wird in der Vorrichtung 2 gemäß Fig. 1 ermöglicht, wobei die Vorrichtung 2 hinsichtlich der Anzahl der beimischbaren Additive skalierbar ausgelegt ist. Die Additive sind dazu in Additiv-Tanks 40 gespeichert. Mit Hilfe von Additiv-Pumpen 44 können die Additive über Additiv-Zufuhrleitungen 48 in den Emulsionsreaktor 18 geleitet werden. Auch für die Additive ist vorteilhafterweise ein Kreislauf bzw. eine Rezirkulation vorgesehen, bei der die Additive über Additiv-Rezirkulationsleitungen 52 ohne Vermischung mit den anderen Flüssigkeiten wieder in den Additiv-Tank 40 geleitet werden. In die Additiv-Leitungen 48, 52 kann zu diesem Zweck auch ein Additiv-Ventil 56 eingebaut sein, durch das das jeweilige Additiv durch eine angeschlossene Leitung zurück in den Additiv-Tank 40 geleitet werden kann. Für die Additive können Rezirkulationskreisläufe vorgesehen sein, die denen der beiden hauptsächlichen Komponenten der zu erstellenden Emulsion entsprechen.

[0045] Da der Mengenbeitrag eines Additivs zur Emulsion oftmals weniger als 1 Prozent beträgt, kann auf eine Temperierung des Additivs in der Praxis oft verzichtet werden. Wird eine Erwärmung oder eine Abkühlung gewünscht bzw. ist sie erforderlich, können äquivalent zu den Kreisläufen der Hauptkomponenten der Emulsion Temperiervorrichtungen, bevorzugt Wärmetauscher, an den Additiv-Zufuhrleitungen oder Additiv-Rezirkulationsleitungen angebracht werden. Eine geringe Erwärmung kann auch direkt über den jeweiligen Pumpenkörper erfolgen. Im allgemeinsten Fall sind alle Komponenten der Emulsion temperierbar.

[0046] Die Beimischung des jeweiligen Additivs zur Emulsion kann auf zwei verschiedene Arten erfolgen. Einerseits kann das Additiv direkt in eine der beiden Zufuhrleitungen über ein Einleitungsstück 58 eingeleitet werden. Es wird dabei unter einem Druck eingeleitet, der gegenüber dem Druck der Zufuhrleitung um beispielsweise 10 bar erhöht ist. Diese Art der Beimischung erfolgt vorzugsweise bei Komponenten, die sich nur schwer mit anderen Flüssigkeiten vermischen lassen. Durch die Injektion in den Flüssigkeitsstrom und die nachfolgende Eindüsung treten zweimal kurz hintereinander Scherungen der Additiv-Flüssigkeit auf, was sich auf die Partikelverteilung in der fertigen Emulsion begünstigend auswirkt. Anderseits kann das Additiv auch direkt über ein Eintrittsstück 59 und eine daran sich anschließende Düse 24 (nicht eingezeichnet) in den Emulsionsreaktor 18 eingespritzt werden.

[0047] Die Düsen 24 können als statische Düsen ausgestaltet sein, beispielsweise als Lochblenden oder Nadelventile. In einer dynamischen Ausgestaltung der Düsen 24 ist eine den Querschnitt in einem kegelförmigen Gehäuse verengende Nadel mit einer Feder verbunden. Im Gleichgewichtszustand bei Umlauf der Flüssigkeit sind Druck der Flüssigkeit und Federdruck im Gleichgewicht. Druckspitzen werden in dieser Ausgestaltung automatisch durch eine zeitweilige Vergrößerung des Querschnitts (entgegen der Wirkung der Federkraft) ausgeglichen.

[0048] Die Tanks 6 sind zur wärmetechnischen Isolierung gegenüber der Umgebung vorteilhafterweise mit einer Wärmeisolationsschicht, insbesondere in Form eines Doppelmantels, ausgestattet.

[0049] Die Vorrichtung 2 zur Emulgierung von Flüssigkeiten ist in Fig. 2 in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Diese Ausführungsform beinhaltet gewissermaßen eine Erweiterung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung 2, die im Wesentlichen zusätzlich die Komponenten enthält, die für einen vollständigen Produktionsablauf notwendig sind. Die mit der Vorrichtung 2 aus Fig. 1 gemeinsamen Komponenten befinden sich innerhalb des gestrichelten Kastens. Abweichend von der Darstellung in Fig. 1 sind in Fig. 2 die Zufuhrleitungen 14 und die Rezirkulationsleitungen 26 zum Teil überlagert gezeichnet. Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung 2 umfasst zusätzlich Vorratsbehälter 60, in denen die Flüssigkeiten als Rohstoffe bzw. in ihrer Rohform vorliegen. Diese Vorratsbehälter 60 sind dementsprechend austauschbar und möglichst einfach zu montieren. Durch Vorratspumpen 64 werden die sich in den Vorratsbehältern 60 befindenden Flüssigkeiten nach Bedarf in die Tanks 6 gepumpt.

[0050] Die Vorratsbehälter 60 werden gewöhnlich auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten, die nicht der zur Herstellung der Emulsion benötigten Temperatur entsprechen muss. Die zur Emulgierung gewünschte Temperatur kann, wie oben dargestellt, mit Hilfe der Wärmetauscher 22 eingestellt werden. Dazu sind vorteilhafterweise ein oder mehrere Temperaturfühler an oder im Emulsionsreaktor 18 platziert, über den die Temperaturen der jeweiligen Flüssigkeiten gemessen werden können. Über eine mit den Temperaturfühlern und den Heizapparaturen bzw. mit Stellgliedern der Wärmetauscher 22 verbundene Temperaturregeleinheit (nicht dargestellt) können dann die gewünschten Temperaturen der Flüssigkeiten eingeregelt werden. Die Strömungsrichtung der Flüssigkeiten von den Tanks 6 in den Emulsionsreaktor 18 ist durch die Pfeile 65 angedeutet.

[0051] Bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 2 ist wieder die Beimischung von bis zu zwei Additiven aus Additiv-Tanks 40 vorgesehen. Die im Entnahmemodus produzierte Emulsion kann den Emulsionsreaktor 18 aus dem Auslass 25 entnommen werden. Sie wird dann über die Entnahmeleitung 68 durch einen Entnahmewärmetauscher 72 in den Emulsionsbehälter 76 geleitet. Durch den Entnahmewärmetauscher 72 kann die Emulsion vor ihrer Abfüllung in den Emulsionsbehälter 76 auf eine geeignete Temperatur gebracht werden. Sobald die bedarfsgerechte Menge an Emulsion hergestellt ist, kann der Emulsionsbehälter 76 von der Entnahmeleitung 68 gelöst werden. Die in dem Emulsionsbehälter 76 abgefüllte Emulsion kann auf diese Weise ihrem Bestimmungszweck zugeführt werden.

[0052] In Fig. 3 ist schematisch die Funktionsweise des Umschaltelementes 28 im Emulsionsreaktor 18 für zwei miteinander zu vermischende Flüssigkeiten dargestellt. Das Gehäuse des Emulsionsreaktors 18 sowie weitere Details sind übersichtlichkeitshalber in dieser Darstellung weggelassen. Als Emulsionsreaktor 18 eignet sich beispielsweise ein Mischkopf. Die Zufuhrleitungen 14 und die Rezirkulationsleitungen 26 sind - jedenfalls in ihrem Mündungsbereich in den Emulsionsreaktor 18 - vorzugsweise nebeneinander angeordnet, so dass die Fig. 2 einer Draufsicht auf die Leitungen 14, 26 und das Umschaltelement 28 entspricht.

[0053] Das Umschaltelement 28 umfasst einen Umschaltkörper 80 sowie zwei in den in den Umschaltkörper integrierte Umleitkanäle 84. Jeder der Umleitkanäle 84 ist jeweils einer der beiden Flüssigkeiten zugeordnet. Der Abstand der Öffnungen 86 des jeweiligen Umleitkanals 84 entspricht dabei dem Abstand zwischen der auf jeder der beiden Seiten in den Emulsionsreaktor eingehenden Zufuhrleitung 14 und der zugehörigen Rezirkulationsleitung 26. Emulsionsreaktorseitig ist an jeder Zufuhrleitung 14 eine Düse 24 zum Einspritzen der Flüssigkeit in den Emulsionsreaktor 18 angebracht. Das Umschaltelement 28 kann in Bewegungsrichtung 88 hin und her zwischen zwei verschiedenen Positionen bewegt werden. Diese Bewegung kann beispielsweise elektromagnetisch durch strombeaufschlagte Schaltspulen (nicht dargestellt) oder dergleichen initiiert werden.

[0054] In dem in Fig. 3 gezeigten Entnahmezustand gibt das Umschaltelement 28 den Kollisionspunkt K frei. Die Flüssigkeiten schießen in Einspritzrichtung 92 auf den gemeinsamen Kollisionspunkt K. Die Emulsion kann dem Auslass 25 des Emulsionsreaktors 18 entnommen werden. Die Entnahmemenge der Emulsion kann durch eine hier schematisch dargestellte Drossel 96 im Bedarfsfall begrenzt werden. Der Auslass 25 ist hierbei räumlich unterhalb des Kollisionspunktes K gelagert.

[0055] In seinem zweiten Zustand, dem Rezirkulationszustand, ist das Umschaltelement 28 derart positioniert, dass die Öffnungen 86 der Umleitkanäle 84 jeweils mit den Aus- bzw. Eingängen der Zufuhrleitungen 14 bzw. der Düsen 24 und der Rezirkulationsleitungen 26 in Deckung gebracht sind. Die Verbindung zwischen den Öffnungen 86 des Umleitkanals 84 und den jeweiligen Leitungen ist so ausgestaltet, dass die Flüssigkeit im Wesentlichen verlustfrei von der Zufuhrleitung 14 und der Düse 24 über den Umleitkanal 84 in die Rezirkulationsleitung 26 geleitet wird. Die Übergänge zwischen Umleitkanal 84 und den Leitungen 14, 26 müssen entsprechend dicht ausgestaltet sein. Der wesentliche Zweck des Umschaltelementes 28 ist die vermischungsfreie Rezirkulation der Flüssigkeiten durch den Emulsionsreaktor 18 zurück in den jeweiligen Tank 6.

[0056] Auch im Hochdruck-Rezirkulationsmodus wird die Flüssigkeit durch die jeweilige Düse 24 geleitet, bevor sie durch das Umschaltelement 28 in die Rezirkulationsleitung 26 umgeleitet wird. Dadurch wird der Aufbau und die präzise Einregelung des für den "Schuss" (Entnahme) gewünschten Druckes zwischen Pumpe und Düse ermöglicht. Da das Umschalten zwischen Hochdruck-Rezirkulationsmodus und Entnahmemodus in wenigen Millisekunden geschehen kann, wird sichergestellt, dass beim Schuss im Wesentlichen die Bedingungen vorliegen, die kurz davor während der Zirkulation vorlagen.

[0057] Gemäß Fig. 3 ist diese Funktionalität durch zwei in den Umschaltkörper 80 integrierte Umleitkanäle 84 realisiert. Es sind natürlich auch andere Realisierungen denkbar. Das Umschaltelement 28 kann beispielsweise aus einer Stange oder einem Kolben bestehen, der zwischen die Leitungen 14, 26 geführt wird, und in dem auf zwei gegenüberliegenden Seiten Längsnuten eingelassen sind, über die die jeweiligen Flüssigkeiten umgeleitet werden können. Die Stange bzw. der Kolben kann sich in einem zylinderförmigen Gehäuse befinden, in dem er maschinell zwischen den beiden Stellungen hin- und her bewegt werden kann. Alternativ ist auch eine Realisierung mit einem drehbaren Umschaltkörper denkbar.

[0058] Die gleiche Funktionalität kann auch durch mehrere Umschaltelemente, beispielsweise je eins für die jeweilige Flüssigkeit, erreicht werden. Von dem Rezirkulationsmodus wird in den Entnahmemodus vorteilhafterweise dann umgeschaltet, wenn die zur Herstellung der Emulsion benötigten Bedingungen vorliegen.

[0059] Das in Fig. 3 nicht eingezeichnete Emulsionsreaktorgehäuse ist derart konstruiert, dass die Emulsion nach der Kollision der Flüssigkeiten im Kollisionspunkt K von dem Gehäuse abprallt und in den Auslass 25 fließt. Der Kollisionspunkt K ist hier als im Wesentlichen zentraler Punkt der Kollision zu verstehen; tatsächlich kollidieren die in der Art gegeneinander gerichteter Kegelstrahlen in den Mischraum eingedüsten Flüssigkeiten miteinander in der Regel in einem ausgedehnten Raumbereich im Emulsionsreaktor 18. Bei Bedarf können weitere Flüssigkeiten in den Emulsionsreaktor 18 eingedüst und auf den Kollisionspunkt K beschleunigt werden.

Bezugszeichenliste

[0060] 

2

Vorrichtung

6

Tank

10

Pumpe

14

Zufuhrleitung

18

Emulsionsreaktor

22

Wärmetauscher

24

Düse

25

Auslass

26

Rezirkulationsleitung

28

Umschaltelement

30

Bypassventil

34

Bypassleitung

40

Additiv-Tank

44

Additiv-Pumpe

48

Additiv-Zufuhrleitung

52

Additiv-Rezirkulationsleitung

56

Additiv-Ventil

58

Einleitungsstück

59

Eintrittsstück

60

Vorratsbehälter

64

Vorratspumpe

65

Pfeil

68

Entnahmeleitung

72

Entnahmewärmetauscher

76

Emulsionsbehälter

80

Umschaltkörper

84

Umleitkanal

86

Öffnung

88

Bewegungsrichtung

92

Einspritzrichtung

96

Drossel

K

Kollisionspunkt

Ansprüche

1. Vorrichtung (2) zur Emulgierung von mindestens zwei Flüssigkeiten, mit einem Emulsionsreaktor (18), der einen Auslass (25) zur Entnahme der bei der Mischung der Flüssigkeiten entstehenden Emulsion aufweist, und in dem eine Mehrzahl von zum Einspritzen auf im Wesentlichen einen gemeinsamen Kollisionspunkt (K) ausgerichteten Düsen (24) vorgesehen ist, wobei jeder Düse (24) jeweils eine Zufuhrleitung (14) und eine Pumpe (10) zugeordnet ist, die jeweils eine Flüssigkeit aus einem zugeordneten Tank (6) durch die Zufuhrleitung (14) in den Emulsionsreaktor (18) pumpt, dadurch gekennzeichnet,
dass für jede Flüssigkeit eine Rezirkulationsleitung (26) aus dem Emulsionsreaktor (18) in den jeweiligen Tank (6) führt, und dass der Emulsionsreaktor (18) ein Umschaltelement (28) aufweist, welches in einem Rezirkulationszustand die jeweilige Flüssigkeit aus ihrer Zufuhrleitung (14) über die jeweilige Düse (24) in ihre Rezirkulationsleitung (26) umleitet, während es in einem Entnahmezustand den Kollisionspunkt (K) freigibt.

2. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei zwischen dem jeweiligen Tank (6) und dem Emulsionsreaktor (18) in der jeweiligen Zufuhrleitung (14) ein Bypassventil (30) vorgesehen ist, an das eine Bypassleitung (34) angeschlossen ist, die direkt oder über einen Abschnitt der Rezirkulationsleitung (26) in den jeweiligen Tank (6) führt, und wobei das Bypassventil (30) im Betriebszustand in einer Bypassstellung die aus dem Tank (6) entnommene Flüssigkeit durch die Bypassleitung (34) unter Umgehung des Emulsionsreaktors (18) zurück in den Tank (6) leitet, während es in einer Durchgangsstellung die Flüssigkeit durch die Zufuhrleitung (14) in den Emulsionsreaktor (18) leitet.

3. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Emulsionsreaktor (18) eine einstellbare Drossel (96) zur zusätzlichen Scherung des Mischprodukts der Flüssigkeiten vorgesehen ist.

4. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wenigstens ein zusätzlicher Tank (6) für ein Additiv mit zugeordneter Pumpe (44) vorgesehen ist, mit einer Zuführungsleitung (48), die in den Emulsionsreaktor (18) oder in eine der Zufuhrleitungen (14) mündet, und einem Ventil (56) mit einer daran angeschlossenen Rückführungsleitung (52) zum Tank.

5. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Düsen (24) als Lochblenden ausgestaltet sind.

6. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Düsen (24) eine in einem kegelförmigen Gehäuse verschiebbare Nadel zur Eintrittsdruckeinstellung der jeweiligen Flüssigkeit in den Emulsionsreaktor (18) umfassen.

7. Vorrichtung (2) nach Anspruch 6, wobei die Nadel mit einer Feder zur dynamischen Eintrittsdruckeinstellung verbunden ist.

8. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Düsen (24) und die zugeordneten Pumpen (10) für Drücke zwischen 25 und 200 bar, insbesondere im Wesentlichen 100 bar, ausgelegt sind.

9. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei dem jeweiligen Tank (6) ein Vorratsbehälter (60) vorgeschaltet ist, mit einer Zuleitung zu dem Tank (6) und einer zugeordneten Pumpe (64), die im Bedarfsfall die jeweilige Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter (60) in den Tank (6) pumpt.

10. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei genau zwei Düsen (24) vorgesehen sind, durch die im Betriebszustand zwei Flüssigkeiten im Wesentlichen frontal aufeinander gespritzt werden.

11. Verfahren zur Emulgierung von Flüssigkeiten, bei dem wenigstens zwei Flüssigkeiten aus jeweils einem Tank (6) durch zugeordnete Pumpen (10) über zugeordnete Zufuhrleitungen (14) in einen Emulsionsreaktor (18) geleitet werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Flüssigkeiten temperiert werden, und dass ein Rezirkulationsmodus vorgesehen ist, bei dem die Flüssigkeiten ohne Vermischung aus den jeweiligen Zufuhrleitungen (14) durch Düsen (24) in den Emulsionsreaktor (18) und weiter durch Rezirkulationsleitungen (26) zurück in den Tank (6) geleitet werden, und dass ein Entnahmemodus vorgesehen ist, bei dem die Flüssigkeiten durch die Düsen (24) im Emulsionsreaktor (18) im Wesentlichen auf einen gemeinsamen Kollisionspunkt (K) gespritzt werden, wobei die als Mischprodukt entstehende Emulsion entnommen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei ein Bypassmodus vorgesehen ist, bei dem die Flüssigkeiten aus den jeweiligen Zufuhrleitungen (14) vor Erreichen des Emulsionsreaktors (18) über Bypassleitungen (34) in den jeweiligen Tank (6) zurückgeleitet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei zur Erstellung einer Emulsion von dem Rezirkulationsmodus in den Entnahmemodus gewechselt wird, wenn vorgegebene Drücke, vorgegebene Temperaturen der Flüssigkeiten und/oder des Emulsionsreaktors und/oder vorgegebene Pumpendurchsatzleistungen erreicht sind.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Flüssigkeiten bei deren Durchlauf durch die Zufuhrleitungen (14) und/oder die Rezirkulationsleitungen (26) temperiert werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei zwischen dem Rezirkulationsmodus und dem Entnahmemodus durch Bewegung eines oder mehrerer Umschaltelemente (28) im Emulsionsreaktor umgeschaltet wird.

Zeichnung