Способ производства концентрированных напитков и линия для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИН ИХ 9) Би 51 201/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ П 1 НТ СССР ТЕТЫТИРМ ИЗОБРЕТЕНИ ОПИС ЕПЬСТВ АВТОРСКОМУ С нсти(21) 4272456/31-13(71) Одесский технологический и тут холодильной промышленности (72) Э.А Вакум(56) Авторское свидетельство СССР М 1243762, кл. В 01 Р 9/04, 1984,Кишковский З.Н., Мержаниан А.А.Технология вина. М.: Пищевая промышленность, 1984, с. 109-154, 453-454, (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КОНЦЕНТРИРО ВАННЫХ НАПИТКОВ И ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к пищевой промышленности, Целью изобретения яв ляется снижение энергозатрат. Исходное сырье сбраживают в емкостях 2 дл брожения, осветляют в резервуаре 7, снимают с осадка, смешивают в кристал лизаторе 9 с газообразной углекислотой, выделяющейся на стадии брожения при давлении и температуре, обеспечивающих образование газогидратов уг. лекислоты. 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 О, 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.50 Изобретение относится к пищевойпромышпенности.Цель изобретения - снижение энергозатрат.5Предлагаемый способ осуществляютследунпцим образом,Исходное сырье по известной технологии сбраживают, осветляют, снимают.с осадка. Затем напиток концентрируют 10путем смешивания его с газообразнойуглекислотой, выделяющейся на стадииброжения, при давлении и температуре,обеспечивающих образование газогидратов углекислоты и перевода воды втвердую Фазу, проводят предварительноесгущение гидратной суспензии фильтрацией напитка с последующими осушениемгидратов путем вытеснения жидкого напитка из межкристаллических пространств гидратной массы газообразнойуглекислотой, полученной после последующего разложения гидратов на водуи газообразную углекислоту. Целесообразно образование газогидратов проводить вблизи верхней инвариантной точки системы; газообразная углекислота - напиток заданной концентрации придавлении, обеспечивающем движущую силу на гидратообразование 1-2" . Отпеленные от концентрированного напиткагидраты разлагают на воду и газообразную углекислоту при давлении наО, 1-0,3 мПа вьппе давления образованиягидратов, т,е. 3,7-3,8 мПа и температуре 283-284 К,Газообразную углекислоту возвращают вновь на образование гидратов впроцессе концентрирования, а воду,насыщенную углекислотой, выводят из 40цикла и используют для приготовлениягазированных освежающих напитков. Потери углекислоты ввиду вывода ее сводой восполняют газообразной углекислотой, собранной на стадии брожения,П р и м е р 1, Технология производства вин включает следующие операции:брожение сока, осветление, снятие сосадка, купаж с доведением до кондиции, обработка купажа, Фильтрация иразлив. При этом при производстве столовых виноградных вин с содержанием нготовом виде спирта естественного брожения менее 9-14 об.Е после осветления проводят концентрирование доведением его крепости до стандартной величины (до содержания спирта 9-14%).Поэтому виноматериал крепостью менее 9-14 об,7 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.Е. 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 вино- материала 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.П р и м е р 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1, только плавление ведут при давлении 3,9 мПа иГ284 К, а образование газогидратов при давлении, обеспечивающем движущую силу на гидратообразование 2На чертеже представлена схема линии для производства концентрированных напитков.Технологическая линия состоит из дозирующего насоса 1, емкости 2 для брожения, блока 3 очистки диоксида углерода, компрессора 4, сборника-накопителя 5 с трубопроводом 6 вывода углекислоты потребителю, резервуара 7 для осветления, насоса 8, кристаллизатора 9, снабженного встроенным теплообменником 10 и перемешивакщим устройством 11 и соединенного трубопроводом с вентилем 12 со сборником- накопителем 5, холодильной машины 13, промывочной колонны 14 и резервуара5 15853 15 для готового напитка, В средней части промывочной колонны 14 установлена фильтрующая сетка 16 с ячейками размером 50-100 мкм и имеет карман17. Верхняя часть промывочной колон 5 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 трубопро вод с вентилем 24 соединен с резервуаром 15. На трубопроводе с вентилем 24 установлен датчик 25 концентрации, воздействующий на вентили 23 и 24. Верхняя часть плавителя 19 соединена 20 трубопроводом с вентилем 26 с кристаллизатором 9, а нижняя часть снабжена фильтрующей сеткой 27 и трубопроводом с вентилем 28 соединена с емкостью 29 для воды, которая через вентиль 30, также как и резервуар 15 через вентиль 31, соединены со всасывающей стороной. компрессора 4.Пиния работает следующим образом,Исходную смесь, содержащую специ 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-накопитель 5, откуда по трубопроводу 6 выводят потребителю, предварительно производя ее сжижение, либо закачивая в баллоны под высоким давлением. Частично насыщенный дноксидом углерода на питок, крепостью 127. 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 равновесной температуры образования гидра,тов углекислоты в напитке) при давлении, обеспечивающем движущую силу на 21 6гидратообразование 1-2 , в результате чего вначале проводят насыщение 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 обычной 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 кристзллизатор 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 19. 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 зат. - вор, вытесняющий концентрированный напиток из газогидратной массы, под 1585321нимающейся 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 местногоразложения гидратов в колонне, так как это приводит к нарушению устойчивого режима работы.В плавителе 19 ус тановлен фильтр 27, который задерживает гидраты, препятствуя попаданию их в емкость 29 для воды, так как это ведет к повышенным потерям углекислоты, поскольку в резервуаре 15 и ем кости 29 поддерживается давление хранения напитка и воды, которое гораздо ниже, чем в кармане 17 и плавителе 19, то при подаче жидкости в них вьщеляется часть растворенной углекислоты из напитка и воды, которую через вентили 30 и 31, для предотвращения потерь ее, направляют на 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, однаколя проведения процесса гидратообразования с технически приемлемой скоростью необходимо создать движущую силу в пределах 1-2 г, так какоуменьшение этой движущей силы ведет к повышению температуры проведения процесса и соответственно к сокращению расхода энергии, потребляемой холодильной машиной, но скорость образо 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 отделенных от напитка гидратов провоцят при давлении на О, 1-0,3 мПа выше дав 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 из кристаллизатора,Преимущество изобретения заключается в том, что применение его позволяет сократить емкости для хранения итранспортировки напитка (для примера,рассмотренного в описании, на 257),а также ввиду проведения процессаконцентрирования напитка переводомрастворителя в твердую фазу в объемежидкости, практически не производязагрязнения пищевого продукта, притемпературе выше криоскопической, позволяет существенно уменьшить движущуюсилу на теплопередачу, а все это приводит к сокращению энергозатрат, нанаиболее энергоемкой стадии производства, увеличению доли полезно используемого объема концентратора, расходыэнергии в холодильном цикле на стадииконцентрирования сокращаются с 88,97до 53,99 кДж на каждый кг растворителя, переведенного через твердую фазу и удаленного из напитка при концентрировании,Формула изобретения1. Способ производства концентрированных напитков, предусматриваюший сбраживание исходной смеси, осветление ее концентрирование напитка, очистку выделяющегося при сбраживании диоксида углерода и сжатие углекислоты, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 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. Способ по и. 1, отличающ и й с я тем, что образование газогидратов проводят вблизи верхней инвариантной точки системы газообразная углекислота - напиток заданной концентрации при давлении, обеспечивающем движущую силу на гидратообразование 1-2о3. Линия для производства концентрированных напитков, содержащая соединенные трубопроводами с вентилями до.ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, 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 готовогонапитка, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью снижения энергозатрат,она снабжена плавителем, емкостью дляводы и промывочной колонной, соединен- Оной с кристаллизатором и резервуаромдля готового напитка, при этом верх 1 1 Оняя часть промывочной колонны размещена в плавителе и термоизолирована отпоследнего, верхний торец колонны расположен выше уровня.заполнения планы"теля смесью жидкой и твердой фазкристаллиэатор сообщен со сборникомнакопителем углекислоты и верхнейчастью плавителя, соединенного с ем"костью для воды, а компрессор - с резервуаром для готового напитка и ем-костью для воды.