Способ производства концентрированных напитков и линия для его осуществления

 

Изобретение относится к пищевой промышленности. Целью изобретения является снижение энергозатрат. Исходное сырье сбраживают в емкостях для брожения 2, осветляют в резервуаре 7, снимают с осадка, смешивают в кристаллизаторе 9 с газообразной углекислотой, выделяющейся на стадии брожения при давлении и температуре, обеспечивающих образование газогидратов углекислоты. Образование газогидратов проводят вблизи верхней инвариантной точки системы: газообразная углекислота - напиток заданной концентрации при давлении, обеспечивающем движущую силу на гидратообразование 1-2°. В промывочной колонне 14 проводят фильтрацию и сгущение гидратной суспензии путем вытеснения жидкого напитка из межкристаллических пространств гидратной массы газообразной углекислотой, полученной после последующего разложения гидратов на воду и газообразную углекислоту. Отделенные от концентрированного напитка гидраты разлагают в плавителе 19 на воду и газообразную углекислоту при давлении на 0,1-0,3 МПа выше давления образования гидратов. Газообразную углекислоту возвращают на образование гидратов в процессе концентрирования, а воду, насыщенную углекислотой, выводят из цикла и используют для приготовления газированных освежающих напитков. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ((в(Я0 (ill 5

1 А1 (51) 5 С 12 С 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ AEHT СССР (21) 4272456/31-13 (22) 01.07.87 (46) 15.08.90. Бюл. Н - 30 (71) Одесский технологический институт холодильной промышленности (72) 3..А„ Бакум (53) 663.257.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1243762, кл. В 01 D 9/04, 1984, Кишковский З.Н., Мержаниан А.А.

Технология вина. M.: Пищевая промышленность, 1984, с. 109-154, 453-454. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ НАПИТКОВ И ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО .ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к пищевой промышленности. Целью изобретения является снижение энергозатрат. Исходное сырье сбраживают в емкостях 2 для брожения, осветляют в резервуаре 7, снимают с осадка, смешивают в кристаллизаторе 9 с газообразной углекислотой, выделяющейся на стадии брожения при давлении и температуре, обеспечивающих образование газогидратов yr2 . лекислоты. Образование газогидратов проводят вблизи. верхней инвариантной точки системы: газообразная углекислота — напиток заданной концентрации при давлении, обеспечивающем движущую

Ъ силу ыа гидратообразование 1-2 . В . промывочной колонне 14 "проводят фильтрацию и сгущение гидратной суспензии путем вытеснения жидкого напитка из межкристаллических пространств гидратной массы газообразной углекислотой, полученной после последующего разложения гидратов на воду и газообразную углекислоту. Отделенные от концентрированного напитка гидраты разлагают в плавителе 19 на воду и газообразную углекислоту при давлении на О, 1-0,3 МПа выше давления образования гидратов. Газообразную углекислоту возвранают на образование гидратов в процессе концентрирования, а воду, насыщенную углекислотой, выводят из цикла и используют для приготовления газированных освежающих напитков. Мб(бр

2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил. СЛ

1585321

Изобретение относится к пищевой промьпштенности.

Цель изобретения — снижение энергозатрат.

Предлагаемый способ осуществлян>т следунпцим образом.

Исходное сырье по известной технологии сбраживают, осветляют, снимают .с осадка. Затем напиток концентрируют 10 путем смешивания его с газообразной углекислотой, выделяющейся на стадии брожения, при давлении и температуре, обеспечивающих образование газогидратов углекислоты и перевода воды в твердую фазу, проводят предварительное сгущение гидратной суспензии фильтрацией напитка с последующими осушением гидратов путем вытеснения жидкого напитка из межкристаллических прост- 20 ранств гидратной массы газообразной углекислотой, полученной после последующего разложения гидратов на воду и газообразную углекислоту. Целесообразно образование газогидратов прово- 25 дить вблизи верхней инвариант»ой точки системь>: газообразная углекислота — напиток заданной концентрации при давлении, обеспечивающем движущ>ую силу на гидратообразование 1-2" . Отпе- 30 ленные от концентрированного напитка гидраты разлагают на воду и газообразную углекислоту при давлении на

О, 1-0,3 мПа вьппе давления образования гидратов, т.е. 3,7-3,8 мПа и темпера в 35 туре 283-284 К.

Газообразную углекислоту возвращают вновь на образование гидратов в процессе концентрирования, а воду, насьпценную углекислотой, выводят из 40 цикла и используют для приготовления газированных освежающих напитков. Потери углекислоты ввиду вывода ее с водой восполняют газообразной углекислотой, собранной на стадии брожения.

Пример 1. Технология производства вин включает следующие операции: брожение сока, осветление, снятие с осадка, купаж с доведением до кондиции, обработка купажа, фильтрация и разлив. При этом при производстве столовых виноградных вин с содержанием н готовом виде спирта естественного брожения менее 9-14 об.Z после осветления проводят концентрирование доведением его крепости до стандартной величины (до содержания спирта 9-14%).

Поэтому ви»оматериал крепостью менее

9-14 o6.% после фильтрации охлаждают до 275,5 К и при давлении 3,6 мПа, обеспечивающем движущую силу иа гидратообразование 1, смешивают с газообразной углекислотой, выделяющейся на стадии брожения сусла, которую обычно очищают, сжимают и накапливают перед выдачей потребителю. При смешении контактирующих реагентов (виноматериала и углекислоты) при вышеуказанных параметрах образуют гидраты углекислоты, повышая концентрацию виноматериала до заданной величины, т.е. до крепости 9-14 об.X Затем проводят предварительное сгущение гидратной суспензии фильтрацией жидкого виноматериала с последующим осушением гидратов путем вытеснения жидкого виноматериала из межкристаллических пространств гидратной массы газообразной углекислотой, полученной после последующего разложения гидратов на воду и газообразную углекислоту. Отделенные от концентрированного виноматериала гидраты разлагают на воду и газообразную углекислоту при давлении 3,7 мПа и 283 К. Газообразную углекислоту возвращают вновь на образование гидратов в процессе концентрирования, а воду, насыщенную углекислотой, выводят из цикла и используют для дальнейшей реал изации потребителю. Потери углекислоты ввиду вывода ее из цикла с водой восполняют газообразной углекислотой, собранной. после стадии брожения виноматериала.

Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1, только плавление ведут при давлении 3,9 мПа и

Г

284 К, а образование газогидратов при давлении, обеспечивающем движущую сиЪ лу на гидратообразование 2

На чертеже представлена схема линии для производства концентрированных напитков.

Технологическая линия состоит из дозирующего насоса t, емкости 2 для брожения, блока 3 очистки диоксида углерода, компрессора 4, сборника-накопителя 5 с трубопроводом 6 вывода углекислоты потребителю, резервуара

7 для осветления, »асоса 8, кристаллизатора 9, снабженного встроенным теплообменником 10 и перемеп>иванщим устройством 11 и соединенного трубопроводом с вентилем 12 со сборникомнакопителем 5, холодильной машины 13, промывочной колонны 14 и резервуара

5 15853

15 для готового напитка. В средней части промывочной колонны 14 установлена фильтрующая сетка 16 с ячейками размером 50-100 мкм и имеет карман

17. Верхняя часть промывочной колон5 ны 14 имеет скрепер с приводом 18, размещена в плавителе 19, отделенным от корпуса колонны теплоизоляцией

20 (либо воздушным зазором) и имеющим встроенный теплообменник 21. Кристаллизатор 9 через насос 22 соединен. с нижней частью колонны 14, карман 17 которой через вентиль 23 соединен с кристаллизатором 9, а через трубопровод с вентилем ?4 соединен с резервуаром 15. На трубопроводе с вентилем

24 установлен датчик ?5 концентрации, воздействующий на вентили 23 и 24.

Верхняя часть плавителя 19 соединена 20 трубопроводом с вентилем 26 с крис1таллизатором 9, а нижняя часть снабжена фильтрующей сеткой 27 и трубопроводом с вентилем 28 соединена с емкостью 29 для воды, которая через вен- 5 тиль 30, также как и резервуар 15 через вентиль 31, соединены со всасывающей стороной. компрессора 4.

Линия работает следующим образом.

Исходную смесь, содержащую специ- 30 ально подготовленные компоненты, подают дозирующим насосом 1 в одну из нескольких параллельно установленных емкостей 2 для брожения для проведения . процесса брожения. Выделяющуюся при брожении естественную углекислоту отводят в блок 3 очистки, где очищают по обычной известной схеме от органических примесей, затем компрессором

4 сжимают и направляют в сборник-нако-40 питель 5, откуда по трубопроводу 6 выводят потребителю, предварительно производя ее сжижение, либо закачивая в баллоны под высоким давлением. ЧастичНо насыщенный диоксидом углерода напиток, крепостью 12Х спирта естественного брожения, после завершения процесса брожения направляют в резервуар

7 на осветление, после чего подают насосом 8 под давлением 3,0 мПа в 50 кристаллизатор 9, где контактируют

его с углекислотой, подаваемой из сборника-накопителя 5. по трубопроводу с вентилем 12 и, перемешивая перемешивающим устройством 11, охлаждают . до 269 К (на 1-2 градуса ниже равно-. весной температуры образования гидра;тов углекислоты в напитке) при давлении, обеспечивающем движущую силу на

21 6 гидратообразование 1-2, в результате чего вначале проводят насьпцение напитка углекислотой, а затем образуют гидраты углекислоты, которые зарождаются и растут в объеме напитка. Теплоту охлаждения и образования гидратов отводят хладоносителем, прокачиваемым по теплообменнику 10: с помощью обыч-: ной холодильной машины 13. Так как каркас гидратов образуют молекулы воды, то концентрация напитка повьппается. Концентрированный напиток вместе с гидратами.углекислоты насосом 22 направляют в нижнюю часть промывочной колонны 14, в которой под действием перепада давлений по высоте суспензия (концентрированный напиток и гидраты углекислоты) движется вверх. В средней части колонны происходит осушение гидратов вследствии дренажа концентрированного напитка в.карман 17 через фильтрующую сетку 16, задерживающую гидраты. Часть напитка из кармана 17 рециркулирует по трубопроводу с вентилем 23 в кристаллизатор 9, а другую часть по трубопроводу с вентилем 24 подают в резервуар 15, где хранят до выдачи его потребителю. После отделения твердой фазы от напитка на линии вывода готового продукта установлен датчик 25 концентрации напитка, который при концентрации напитка ниже заданной величины дает команду на закрытие вентиля 24 и рециркуляцию всего напитка через вентиль

23 в кристаллизатор 9. Предварительно отделенные от напитка кристаллы газовых гидратов в составе смеси движутся вверх по колонне 14, В верхней части ее проводят выделение гидратов из смеси путем вытеснения напитка газообразной углекислотой, препятствуя попаданию его в плавитель !9. Отделенные от напитка кристаллы в верхней части колонны 14 срезают скрепером 18 и сбрасывают в плавитель 19, в котором их разлагают при 282-283 К и давлении 3,1-3,2 мПа на воду и газообразную углекислоту, рециркулирующую по трубопроводу с вентилем 26 в кристаллизатср 9. Воду по трубопроводу с вентилем 28 подают в емкость 29 для воды. Теплоту разложения гидратов под- водят через теплопередающую поверхность теплообменника 21. Газообразная углекислота создает газовый затвор, вытесняющий концентрированный напиток из газогидратной массы, под1585321 нимающейся вверх по колонне к скреперу, препятствуя заносу напитка в плавитель 19. Верхняя часть колонны теплоизолирована от плавитепя 19, чтобы уменьшить теплопритоки из накопитепя к ней и тем самым избежать местного разложения гидратов в колонне, так как это приводит к нарушению устойчивого режима работы.В плавителе 19 ус- 10 тановлен фильтр 27, который задержи. вает гидраты, препятствуя попаданию их в емкость 29 для воды, так как это ведет к повышенным потерям углекислоты, поскольку в резервуаре 15 и емкости 29 поддерживается давление хранения напитка и воды, которое гораздо ниже, чем в кармане 17 и плавителе 19, то при подаче жидкости в них выделяется часть растворенной углекислоты из напитка и воды, которую через вентили 30 и 31, для предотвращения потерь ее, направляют íà всасы— вание компрЕссора 4. Для сокращения расхода энергии, потребляемой холодильной машиной„ отводящей теплоту фазового перехода, необходимо стремиться проводить процесс образования твердой фазы вблизи верхней инвариантной точки системы напиток заданной 30 концентрации — углекислота, однако ля проведения процесса гидратообразования с технически приемлемой скоростью необходимо создать движущую силу в пределах 1-2 r, так как о уменьшение этой движущей силы ведет к повышению температуры проведения .процесса и соответственно к сокращению расхода энергии, потребляемой холодильной машиной, но скорость образо- 0 вания гидратов незначительна, а эго приводит к большим размерам кристаллизатора, а увеличение этой движущей силы свыше 2" помимо повышенных расходов энергии ведет и к образованию 15 большого количества мелких кристаллов, .что приводит к трудностям с отделением гидратов от напитка. Плавление от,деленных от напитка гидратов провоцят при давлении на О, 1-0,3 мПа выше дав- 50 ления образования гидратов. Необхоцимость выдерживать эти условия обусповлена тем, что поддержание давления плавления ниже заданной величины может затруднить возврат газообразной углекислоты вновь в кристаллизатор, превышение давления выше этого значения влечет за собой повышенные расходы энергии на перекачивание суспензии, выходящей и з крис талли за то ра °

Преимущество изобретения заключается в том, что применение его позволяет сократить емкости для хранения и транспортировки напитка (для примера, рассмотренного в описании, на 257), а также ввиду проведения процесса концентрирования напитка переводом растворителя в твердую фазу в объеме жидкости, практически не производя загрязнения пищевого продукта, при температуре выше криоскопической, позволяет существенно уменьшить движущую силу на теплопередачу, а все это приводит к сокращению энергозатрат, на наиболее энергоемкой стадии производства, увеличению доли полезно используемого объема концентратора, расходы энергии в холодильном цикле на стадии концентрирования сокращаются с 88,97 до 53,99 кДж на каждый кг растворителя, переведенного через твердую фазу и удаленного из напитка при концентрировании.

Формула изобретения

1. Способ производства концентрированных напитков, предусматриваюший сбраживание исходной смеси, осветление ее,, концентрирование напитка, очистку выделяющегося при сбраживании диоксида углерода и сжатие углекислоты, о тличающийс я тем,что,сцелью снижения энергозатрат, концентрирование осуществляют путем смешивания напитка с углекислотой в условиях образования газогидратов углекислоты и перевода воды в твердую фазу, фильтрации газогидратов, плавления их при давлении на 0,1-0,3 мПа выше. давления образования гидратов и вытеснения напитка из гидратной массы газообразной углекислотой, полученной при плавлении.

2.Способпоп.1,отличаюшийся тем, что образование газогидратов проводят вблизи верхней инвариантной точки системы газообразная углекислота — напиток заданной концентрации при давлении, обеспечивающем движущую силу на гидратообразование 1-2 ° о

3. Линия для производства концентрированных напитков, содержащая соединенные трубопроводами с вентилями до158532

Составитель Л. Пашинина

Техред Л. Олийнык Корректор С. Черни

Редактор Н.Киштулинец

Заказ 2303 Тираж 474 Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 зирующий насос, емкость для брожения, блок очистки диоксида углерода, компрессор, сборник"накопитель углекислоты, резервуар для осветления, кристалпизатор и резервуар для готового напитка, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергозатрат, она снабжена плавителем, емкостью для воды и промывочной колонной, соединен- 0 ной с кристаллизатором и резервуаром для готового напитка, при этом верх1 10 няя часть промывочной колонны размещена в плавителе и термоизолирована от последнего, верхний торец колонны расположен выше уровня заполнения плавителя смесью жидкой и твердой фаз,, кристаллиэатор сообщен со сборникомнакопителем углекислоты и верхней частью плавителя, соединенного с емкостью для воды, а компрессор - e резервуаром для готового напитка и ем- костью для воды.