Способ очистки напитков адсорбентом и установка для его осуществления

 

Использование: в пищевой промышленности для очистки напитков адсорбентом. Сущность изобретения: способ заключается в том, что осуществляют смешивание обрабатываемого напитка с адсорбентом в рабочей камере, тангенциальный ввод полученной смеси в тот же напиток с адсорбентом, отделение обработанного напитка от смеси с циркуляцией и вводом ее в рабочую камеру со скоростью, обеспечивающей поддержание адсорбента в псевдокипящем состоянии и осветление обработанного напитка. Из смеси обрабатываемого напитка с адсорбентом осуществляют отбор ее части, многократное смешивание ее с частью необработанного напитка под вакуумом, циркуляцию и ввод смеси в рабочую камеру ведут с соданием отстойной зоны обработанного напитка в верхней части рабочей камеры, а осветление осуществляют посредством отстаивания и газоотделения с последующей фильтрацией. Способ реализуется в установке, содержащей сборник необработанного напитка, рабочую камеру для смешивания напитка с адсорбентом с питательным и отводным патрубками и установленным в ней циркуляционным коллектором, сборник готового продукта, отстойник и вакуумный смеситель, сообщенный системой тангенциально подключенных к нему трубопроводов с циркуляционным коллектором и сборником необработанного напитка. Рабочая камера через насос сообщена с отстойником, а в верхней и нижней частях рабочей камеры соответственно под и над циркуляционным коллектором установлены фильтрующие элементы. 2 с.п. ф-лы, 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способу очистки напитков адсорбентом, и может быть применено для очистки ликероводочных изделий, спиртованных соков, морсов, вин и безалкогольных напитков, содержащих фенольные соединения и растворенный кислород.

Известны способы очистки напитков адсорбентом, в частности активированным углем, предусматривающие контактирование активированного угля с обрабатываемым напитком [1].

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ очистки напитков адсорбентов в две стадии, на первой из которых осуществляют ввод адсорбентов в обрабатываемый напиток, а на второй - окончательную очистку при тангенциальном вводе полученной смеси в тот же напиток с адсорбентом; отделение последнего от напитка с циркуляцией и вводом его в процесс очистки и удаление осветленного напитка.

Однако известный способ не обеспечивает стабильность напитка и при длительном хранении окисляется, что ведет к выпадению осадка и порче напитка.

Целью изобретения является увеличение стабильности готового продукта за счет очистки от фенольных соединений и предотвращения окислительных процессов.

Для этого в способе очистки напитка в две стадии, на первой из которых осуществляют ввод адсорбента в обрабатываемый напиток; а на второй - окончательную очистку при тангенциальном вводе полученной смеси в тот же напиток с адсорбентом, отделение последнего от напитка с циркуляцией и вводом его в процессе очистки и удаление осветленного напитка, отбирают часть напитка с адсорбентом, смешивают эту смесь с частью исходного напитка под вакуумом и осуществляют непрерывную циркуляцию в отбираемый напиток с адсорбентом со скоростью, обеспечивающей поддержание адсорбента в напитке в псевдокипящем состоянии, одновременно отделяют адсорбент от напитка и осветляют отделенный напиток фильтрацией.

Следует отметить, что указанная совокупность признаков является существенно новой и обеспечивает достижение поставленной цели.

Впервые в предлагаемом способе использовали многократное смешивание части напитка с адсорбентом и свежим напитком под вакуумом и непрерывной циркуляцией в отбираемый напиток под давлением со скоростью, обеспечивающей поддержание адсорбента в состоянии псевдокипения при интенсивности подпитки, не превышающей обновление объема обрабатываемого напитка свежим соком более чем на 17%. Этим достигается необходимый эффект - интенсификация процесса адсорбции фенольных соединений и выделение растворенного кислорода, что в конечном итоге ведет к повышению стабильности готового продукта, так как затормаживает окислительные процессы.

Подбор скоростей, обеспечивающих поддержание адсорбента в псевдокипящем состоянии и отделение его от напитка для предварительной выдержки перед фильтрацией, осуществляется гидродинамическим торможением потока напитка по вертикали путем отбора части напитка с адсорбентом, смешиванием этой смеси с частью исходного напитка в соотношении 6:1 под вакуумом при непрерывной циркуляции в отбираемый напиток с адсорбентом со скоростью, обеспечивающей поддержание адсорбента в напитке в псевдокипящем состоянии.

Известно, что в состав ликероводочных напитков входят настои, соки, морсы и другие полуфабрикаты, содержащие высокомолекулярные соединения. К таким соединениям относятся белки, пектины, конденсированные полифенольные соединения и т.д. обладающие высокой адсорбционной способностью и стремящиеся к агрегации частиц. В результате возникают помутнения, сопровождающиеся образованием осадков, снижающих стабильность напитков и их качество.

С целью удлинения продолжительности хранения напитка без образования осадка использовано свойство фенольных соединений к образованию водородных связей при взаимодействии с поливинилпирролидоном.

На стадии предварительной подработки при контактировании напитка с адсорбентом на его поверхности вследствие возникновения связей адсорбируется часть фенольных соединений, которые после отстаивания вместе с сорбентом удаляются из напитка фильтрацией.

Удаление растворенного кислорода из напитка осуществляется вакуумированием.

В результате проведенной обработки происходит некоторое понижение концентрации фенольных комплексов и растворенного кислорода, что приводит к замедлению окислительных процессов, предотвращает выпадение осадков и резко увеличивает стабильность.

Способ осуществляют следующим образом.

На первой стадии осуществляют ввод адсорбента в обрабатываемый напиток, а смесь отбирают и подают тангенциально в рабочую камеру, содержащую тот же напиток с адсорбентом. Начинают вторую стадию очистки, на которой отбирают часть напитка с адсорбентом из рабочей камеры, смешивают эту смесь с частью исходного напитка в соотношении 6:1 под вакуумом и непрерывно циркулируют в отбираемый напиток с адсорбентом со скоростью, обеспечивающей поддержание адсорбента в напитке в псевдокипящем состоянии. При этом происходит отделение напитка от адсорбента путем отбора смеси напитка с адсорбентом и осветление отделенного напитка фильтрацией после предварительной выдержки. После этого напиток выводят в сборник готовой продукции.

П р и м е р 1. Берут спиртованный яблочный сок крепостью 25% по объему с содержанием экстрактивных веществ 9,8 г/100 мл в количестве 28,0 дал и комплексообразующий сорбент в количестве 0,5 кг, полученный на основе N-винилперролидона, разрешенный к применению Минздравом СССР.

На первой стадии очистки в рабочую камеру аппарата заливают 28,0 дал яблочного сока и вводят 0,5 кг сорбента, перемешивают и выдерживают в активном контакте в течение 6 мин.

На второй стадии окончательную очистку осуществляют следующим образом. Из рабочей камеры отбирают со скоростью 720 дал/ч напиток с адсорбентом и вводят в смеситель, в который одновременно подают свежий напиток без адсорбента со скоростью 280 дал/ч. Напиток с адсорбентом пропускают через смеситель и затем со скоростью 1000 дал/ч возвращают тангенциально в рабочую камеру в исходный напиток с адсорбентом с цикличностью 36 1/ч. В процессе смешивания происходит деаэрация смеси под вакуумом, равным 40 кПа.

Скорость 1000 дал/ч способствует поддержанию сорбента в напитке в псевдокипящем состоянии с линейной скоростью 0,01 м/с. После смешивания деаэрированный напиток отстаивают в зоне над отбором напитка, фильтруют и удаляют из процесса на отстаивание, затем фильтруют на фильтре и подают в сборник готового продукта. Результаты приведены в табл.1.

П р и м е р 2. Выполняют по примеру 1, только в качестве исходного напитка используется напиток "Вишенка" крепостью 14%. Результаты приведены в табл.2.

П р и м е р 3. Выполняют по примеру 1, только в качестве исходного напитка используется водка, а в качестве адсорбента для сравнения - уголь БАУ-А. Результаты приведены в табл.3.

Высшие спирты снизились с 4 до 3 мг/дм³. По результатам хроматографического анализа П-3 извлекаются из сортировки альдегиды: пропионовый, уксусный, сложные эфиры: метилацетат, этилацетат, метанол.

Улучшение органолептических свойств связано с поглощением сорбентом П-3 из сортировки высших спиртов, альдегидов, сложных эфиров. Поглощение высших спиртов происходит за счет комплексообразования между электроотрицательными карбональным кислородом лактамного кольца и водородом гидроксил спирта. Альдегиды и сложные эфиры, сольватированные в водно-спиртовом растворе, вступают в комплексообразование с карбонильным кислородом лактамного кольца посредством водорода гидратной оболочки.

П р и м е р 4. Выполняют по примеру 1, только в качестве исходного напитка используется безалкогольный напиток - коктейль "Балтийский". Результаты приведены в табл.4.

Соотношение 6:1 обработанного и необработанного сока, напитка является оптимальным, так как вследствие этого соотношения изменяется режим обработки, что приводит к изменению физико-химических показателей. Если это соотношение будет меньше 6:1, например 4:1, то снижаются эффективность обработки сорбентом и целевой показатель (стабильность), при этом снижается отбор, ниже критического, фенольных соединений.

Если соотношение будет более 6:1, например 8:1, то происходит чрезмерная обработка сорбентом. Вследствие чего отбирается большее, чем необходимо, количество фенольных соединений, что приводит к изменению цветности, но не увеличивает продолжительность хранения.

Известна установка [2] для очистки напитков адсорбентом, содержащая сборник необработанного напитка, рабочую камеру для смешивания напитка с адсорбентом, имеющую питательные и отводные патрубки, циркуляционный коллектор, установленный в камере, и сборник готового продукта.

Однако обработка на данной установке не обеспечивает длительное хранение напитка и его деаэрацию, использование и регенерацию сорбента искусственного (органического) происхождения.

Целью изобретения является увеличение стабильности готового продукта за счет очистки от фенольных соединений и предотвращения окислительных процессов.

На фиг. 1 показана предлагаемая установка, общий вид; на фиг.2 - конструкция вакуумного смесителя.

Установка содержит сборник необработанного напитка 1, ротаметр 2 для измерения скорости подачи необработанного напитка, вентили 3 и 4 тонкой регулировки для изменения скорости подачи необработанного напитка и установления скорости отбора напитка по ротаметру 5, вакуумный смеситель 6, трехходовой кран 7, вакуумметр 8 для измерения давления в смесителе, центробежный насос 9, предназначенный для создания вакуума в смесителе и циркуляции потоков напитка в установке, запорный кран 10, тангенциальный патрубок 11 для подачи смеси напитка и адсорбента, фильтр 12, смесительную камеру 13, люк 14 для выгрузки адсорбента, отводной тангенциальный патрубок 15, циркуляционный коллектор 16, люк 17 для загрузки адсорбента, фильтр 18, трехходовой кран 19, отстойник 20, верхнее отборное устройство 21, нижнее отборное устройство 22, центробежный насос 23, фильтр-пресс 24 и сборник готового продукта 25.

Смеситель 6 (фиг. 2) содержит цилиндрическую внутреннюю обечайку 26, коническую верхнюю обечайку 27, коническую нижнюю обечайку 28 и тангенциальные патрубки 29 и 30.

Таким образом, предлагаемый способ и установка для его осуществления служат одной и той же цели и составляют единый изобретательский замысел. Для осуществления этого замысла установка снабжена вакуумным смесителем 6, подключенным тангенциально патрубками 15, 29 и 30 системы трубопроводов к циркуляционному коллектору 16 и сборнику 1 необработанного напитка, при этом рабочая камера 13 через насос 9 сообщена с отстойником 20 с образованием замкнутого контура 16-15-5-4-6-7-8-9-10-11-13-16, а в верхней и нижней частях рабочей камеры 13 соответственно под и над циркуляционным коллектором 16 установлены фильтры 12 и 18, подключенные к циркуляционному контуру.

Целесообразно применить вакуумный смеситель 6, выполненный в виде трех концентрично установленных обечаек 26, 27 и 28, внутренняя 26 из которых на входном и выходном участках снабжена перфорацией, а внешние обечайки 27 и 28 выполнены в виде двойного усеченного конуса и соединены цилиндром, к которому тангенциально подключены питательные патрубки 29 и 30.

Установка работает следующим образом.

Необработанный напиток из сборника 1 по трубопроводу через ротаметр 2, вентиль тонкой регулировки 3 и тангенциальный патрубок 29, а смесь напитка с адсорбентом из рабочей камеры 13 через циркуляционный коллектор 16, тангенциальный патрубок 15, ротаметр 5, вентиль тонкой регулировки 4 и тангенциальный патрубок 30 самотеком поступают в смеситель 6.

Полученная смесь напитка, сорбента и выделившегося вследствие вакуумирования воздуха через верхний и нижний патрубки смесителя 6 откачиваются насосом 9 и через вентиль 10 и патрубок 11 тангенциально вводится в цилиндрический завихритель камеры 13, приводя адсорбент в псевдокипящее состояние. Адсорбент, поднимающийся вместе с напитком вверх, через торообразный коллектор 16 возвращается в смеситель. Далее цикл повторяется. Разделение рабочей камеры 13 циркуляционным коллектором 16 образует две зоны с разными скоростями движения напитка по вертикали. Благодаря разнице скоростей над коллектором образуется отстойная зона, в которой вертикальная скорость движения напитка не обеспечивает витание частиц сорбента и они затормаживаются. Поступающий в верхнюю зону напиток вместе с частицами выделившегося воздуха, пройдя фильтр 18 и кран 19, поступают в отстойник 20, в котором завершается процесс осветления отстаиванием и газоотделения. После завершения процесса отстаивания напиток через верхнее отборное устройство 21 центробежным насосом 23 подается на фильтр-пресс 24 и в виде окончательно осветленного и отфильтрованного продукта накапливается в сборнике готового продукта 25. Следует отметить, что способ и установка служат для выполнения единой цели и составляют единый изобретательский замысел.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ НАПИТКОВ АДСОРБЕНТОМ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

1. Способ очистки напитков адсорбентом, заключающийся в том, что осуществляют смешивание обрабатываемого напитка с адсорбентом в рабочей камере, тангециальный ввод полученной смеси в тот же напиток с адсорбентом, отделение обработанного напитка от смеси с циркуляцией и вводом ее в рабочую камеру со скоростью, обеспечивающей поддержание адсорбента в псевдокипящем состоянии и осветление обработанного напитка, отличающийся тем, что из смеси обрабатываемого напитка с адсорбентом осуществляют отбор ее части, многократное смешивание ее с частью необработанного напитка под вакуумом, циркуляцию и ввод смеси в рабочую камеру ведут с созданием отстойной зоны обработанного напитка в верхней части рабочей камеры, а осветление осуществляют посредством отстаивания и газоотделения с последующей фильтрацией.

2. Установка для очистки напитков адсорбентом, содержащая сборник необработанного напитка, рабочую камеру для смешивания напитка с адсорбентом с питательным и отводным патрубками и установленным в ней циркуляционным коллектором и сборник готового продукта, отличающаяся тем, что она снабжена отстойником, вакуум-смесителем, сообщенным системой тангенциально подключенных к нему трубопроводов к циркуляционному коллектору и сборнику необработанного напитка, при этом рабочая камера через насос сообщена с отстойником, а в верхней и нижней частях рабочей камеры соответственно под и над циркуляционным коллектором установлены фильтрующие элементы.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что вакуум-смеситель выполнен в виде двух концентрично установленных обечаек, на концах внутренней из которых выполнена перфорация, а внешняя обечайка выполнена в виде двух усеченных конусов, соединенных большим основанием с цилиндром, к которому тангенциально подсоединены патрубки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4