Способ экстрагирования плодово-ягодных выжимок и устройство для его осуществления

 

Применение: относится к консервной промышленности, а именно к способам и устройствам для экстрагирования плодовоягодных выжимок. Сущность изобретения: способ предусматривает экстракцию выжимок водой при соотношении выжимок и воды 1:3 в течение 60 - 70 мин до содержания сухих веа(еств в экстракте 8,0 - 13,0 и ультрафильтрацию через мембраны, которую ведут до содержания сухих веществ 13,0 - 19,7. Способ проводят на установке, содержащей связанные между собой трубопроводом для подвода экстракта батарею диффузоров и фильтр-пресс, состоящий из последовательно установленного ряда рамок и патрубков подвода и отвода экстракта . Каждая из рамок состоит из фильтрующих поверхностей и установленной между ними непроницаемой перегородки . Фильтр-пресс связан посредством рециркуляционного контура отвода воды с первым по ходу технологического процесса диффузором, патрубок отвода экстракта связан с пространствами между рамками, а рециркуляционный контур отвода воды соединен с пространствами между фильтрующими поверхностями и перегородками. Изобретение позволяет повысить качество конечного продукта . 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 7 ил. СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s А 23 2/00; С 12 6 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4711907/13 (22) 29,07.89 (46) 23.08,92. Бюл. ¹ 31 (71) Всесоюзный заочный институт пищевой промышленности (72) Y.M.Õóñàèíîâ, К.П.Лемаринье и

Т.В. Цы нская (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1496033, кл. А 23 L 2/00, 1987.

Леснов П.П., Фертман Г,И. Ароматизированные вина. — M,: Пищевая промышленность, 1978, с.80 (54) СПОСОБ ЗКСТРАГИРОВАНИЯ ПЛОДОВО-ЯГОДНЫХ ВЫЖИМОК И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Применение: относится к консервной промышленности; а именно к способам и устройствам для экстрагирования плодовоягодных выжимок, Сущность изобретения: способ предусматривает экстракцию выжимок водой при соотношении выжимок и воды 1;3 в течение 60 — 70 мин до содержания

Изобретение относится к консервной промышленности, а именно к способам производства соков из нетрадиционного Сырья", т.е позволяет извлекать из плодово-ягодй9м или овощных выжимок остающейся в них сок после прессования.

Известны способы увеличения выхода сока путем нагревания мезги до 70 — 72 С перед прессованием с добавлением 10% воды или обработки электрическим током плодов или ягод в целом или дробленом виде, так называемый электроплазмолиз., 5U,, 1755778 А1

2 сухих веществ в экстракте 8,0 — 13,0 и ультрафильтрацию через мембраны, которую ведут до содержания сухих веществ 13,0—

19,7, Способ проводят на установке, содержащей связанные между собой трубопроводом для подвода экстракта батарею диффузоров и фильтр-йресс, состоящий из последовательно установленного ряда рамок и патрубков подвода и отвода экстракта. Каждая из рамок состоит из фильтрующих поверхностей и установленной между ними непроницаемой перегородки. Фильтр-пресс связан посредством рециркуляционного контура отвода воды с первым по ходу технологического процесса диффузором, патрубок отвода экстракта связан с пространствами между рамками, а рециркуляционный контуротвода воды соединен с пространствами между фильтрующими поверхностями и перегородками. Изобретение позволяет повысить качество конечного продукта. 2 с. и t з.п. ф-лы, 2 табл., 7 ил, (л

Эти способы непригодны для полного извлечения остатков соков из выжимок, кроме того применение первого из них требует С© разжижения соков. а второй далеко небезопасен, Также известны способы частичного д, обезвоживания соков путем фильтрации через полупроницаемые мембраны, Однако их недостатком является малая производительность, позволяющая через один квадратный метр фильтрующей поверхности плоских полупроницаемых мембран максимально отделять не более 48 — 50 кг/ч

1755778

35 загрузочный бункер; 23 — поворотная муфта;

45 24 — питающий патрубок; 27 — решетка, влаги и еще меньше при использовании трубчатых.или поливолоконных мембран.

Более близкой к заявленной установке является конструкция устройства для экстрагирования плодово-ягодных выжимок, но она не позволяет повысить качество экстрагирования, .

Целью изобретения является практически полное извлечение остатков сока из плодово-ягодных или овощных выжимок, являющихся отходами прессования. Она достигается применением паточного двухступенчатого способа извлечения из выжимок остающегося сока и разработанной для его осуществления установкой.

Таким образом предлагаемое техническое решение может быть охарактеризовано следующей. совокупностью.

Способ экстрагирования плодово-ягодных выжимок, предусматривающий экстра- 2 кцию выжимок водой и ультрафильтрацию, через мембраны, отличающийся тем, что с целью улучшения качества, экстракцию ведут при соотношении выжимок и воды 1: 3 в течение 60- 70 мин до содержания сухих 2 веществ в экстракте 8,0 — 13,0 g„a ультрафильтрацию проводят до баадер>кайия сухих веществ 13,0 — 19,7 g,.

Установка для экстрагирования плодово-ягодных вы>кимок, содержащая связанную между собой трубопроводом для подвода экстракта батарею диффузоров и фильтр-прессов, состоящий из последовательно установленного ряда рамок и патрубков подвода и отвода экстракта, при этом каждая из >амок состоит из фильтрующих поверхностей и установленный между ними непроницаемой перегородки, отличающаяся тем, что, с целью повышения каче-: ства экстрагирования, фильтр-пресс связан 4 посредством рециркуляционного контура отвода йоды с первым rio ходу технологического..процесса диффузором, патрубок отвода экстракта связан с пространствами между рамками, а рециркуляционный контур отвода воды соединен с пространствами между фильтрующими поверхностями и перегородками,—:

Установка характеризуется также тем, что суммарная площадь фильтрующих по- 5 верхностей фильтр-пресса составляет от

17,4 до 20,4 м2.

Отличие предлагаемых способа и установки от прототипов заключается в комплексном использовании двух ранее не 5 связанных между собой процессов ступенчатой диффузии и ультрафильтрации на модернизированных фильтр-прессах с развертыванием в десятки раз рабочей поверхности полупроницаемых мембран, позволивших не толька отделять сок от выжимок, но и выйти на его исходную концентрацию, Совокупность существенных признаков изобретения заключается в том, что способ получения экстракта из выжимок предусматривает залив вижимок водой, 4-х кратную экстра кцию, фильтрование с получением 3-х фракций воды, осадка и экстракта, при этом воду используют путем рециркуляции на 1-ой ступени экстракции.

Указанная совокупность обеспечивает эффект за счет снижения себестоимости и улучшения качества готового продукта, Это позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение связано единым изобретательским замыслом.

Пример 1. На фиг. 1 показана схема . установки для экстрагирования соков из свежеотпрессованных выжимок и восстановления их плотности путем диффундирования и ультрафильтрации, где 1, 2, 3,.4— экстракционные аппараты; 5 -трубопровод для подачи питьевой воды в начале процесса экстракции и затем рециркулирующей воды из мембранных фильтров-прессов; 6— насос; 7 — верхние люки экстракторов; 8— нижние люки; 9- мембранные фильтр-прессы; 10 — трубопровод для отвода восстановленного сока; 11 — трубопроводы для отвода рециркулирующей воды в насос 6; 12, 13 — трубопроводы для подачи воды в экстракционные аппараты; 14 — трубопроводы для подачи экстракта сока из одного экстракциойного аппараТа в другой; 15- трубопровод для отвода экстракта в один из фильтр-прессов; 16, 17, 18,19 — краны;20 и 21 — выжимки . до и после экстрагирования.

На фиг.2 и 3 показана схема компоновки экстракционных аппаратов для экстрагирования соков (вид сбоку и в разрезе А-А сверху):

1,2, 3, 4 — экстракционные аппараты; 7 и 8— верхние и нижние люки экстракторов; 22—

На фиг.4 показана схема работы элементов модернизированного фильтр-пресса: 22 и 25 — передняя и задняя упорные плиты; 23- полупроницаемые мембраны; 24опорные плиты с приливами для ввода экстракта 26, отвода восстановленного сока 27 и вывода рециркулирующей воды 28 (см.фиг. 5 и фиг.6).

На фиг,7 показаны кривые повышения содержания сухих веществ в виноградном и яблочном соках„извлекаемых из разжиженных выжимок: 1 — виноградный сок из выжимок, отпрессованных на шнековом прессе;

2 — то же на гидравлическом прессе: 3—

1755778

6 яблочный сок из выжимок, опрессованных. прочным, давление выдерживал не более на гидравлическом прессе. 2,0 МПа, сок как в примере 4 выходил разКак показали испытания установки, ви- бавленным. ноградные выжимки из гидравлического П р и и е р 6. Все приемы выпол«ялись пресса в среднем содержат 22,5% сока и 5 всоответствииспримером1,носмесьсоков

11,4 j) сока после шнекового пресса. Яблоч- с водой после отделения выжимок и частичные выжимки содержат после гидравличе- ного концентрирования путем диффузии ского пресса в среднем 30,3% сока. пропускали через мембранный фильтр под

Возрастание концентрации соков при их давлением 0,19 МПа (т.е. ниже оптимальновыходе из экстракционных аппаратов и про- 10 го), при этом его производительность снизипускании через мембранный фильтр-пресс лась на 8 — 10%, диффузионные батареи приведены в табл.1 и показаны на фиг.7, "захлебывались" и непрерывный процесс

Рабочая поверхность каждой из пла- работы агрегата сбивался. При увеличестин фильтр-прессов (и соответственно нии давления мембрайной фильтрации мембран) равна 0,30- 0,34 м, их в фильтре 15 до 0,25 М Па (т.е. выше оптимального) не2

58 — 60, что обеспечивает общую поверх- прерывный процесс работы агрегата также ность фильтрации от 17,4 до 20,4 м и про- сбивался из-за недостатка поступающей

2 изводительность фильтра 0,8 — 1,0 м /ч при . смеси с водой из диффузионной батареи, з давлении 0,20 — 0,24 МПа, что достигается Пример 7. Все приемы выполнялись использованием фторопластовых мембран 20 в соответствии с примером 1, только качество передвижных пластин уменьшилось до

Полученный иэ выжимок сок необходи- 56 и 57 или увеличилось до 61 и 62 (т.е, ниже масразуже пускать в переработкуилисуль- и выше их оптимальйого количества), при фити ровать для посл едую щего этом в обоих случаях уменьшался или увелииспользования в консервной промышлен- 25 чивался расходотделяемой воды, что привоности в межсезонный период. дило к нарушениям оптимального режима

Пример 2. Все приемы выполнялись . работы предлагаемого агрегата. в соответствии с примером 1, но работали Пример 8. Все приемы выполнялись на 3-х экстракционных.аппаратах, для выхо- . в соответствии с примером 1, но резиновые да на нормальный режим работы потребо- 30 прокладки между пластинами фильтр-пресвалось вместо 60 — 70 мин, 90 мин санезаменяли,что велокполучениюсоком экстракции, т.е, процесс неоправданна за- постороннего привкуса медлился и мембранный фильтр-пресс ра- Пример 9. Все приемы выполнялись ботал с нагрузкой при сниженной .. в соответствии с примером 1, но полимерпроизводительности установки, что йсклю-: 35 ные прокладки устанавливали между плачило возможность переработки всего посту- стинами фильтр-пресса без их тщательной пающего сырья..:: . полировки, что приводило к просачивани1о

Пример 3. Все приемы выполнялись сока в отделяемую воду и его потерям. в соответствии с примером 1, но использо- Пример 10, Все приемы выполнялись ван 5-й экстракционный аппарат, однако 40 в соответствии с примером 1, но изменяли время активного диффундирования удалось величину оптимального давления в фильтрснизить во всей батарее только до 50 мин, а прессе или оптимальную рабочую поверхмембранный фильтр-пресс стал работать с ность фильтрации (путем увеличения или недогрузкой и. производственная площадь, уменьшения ширины полимерных проклазанимаемая установкой увеличилась на 45 док), что также неприемлемо, т.к. нарушало

20%, т,е. работа установки стала менее эф- оптимальный режим работы предлагаемого фективной, чем в примере 1. аппарата.

Пример 4, Все приемы выполнялись Пример 11. Как показали испытания .в Соответствии с примером 1, только пла- " установки (см.фиг.1) вместо шести-восьми стинчатый мембранный фильтр-пресс заме- 50 последовательно работающих зкстракцинен на аппарат с трубчатой, но давление в онных аппаратов в разработанном устройнем поднять не удалось выше 3,5 МПа, по- стве достаточно лишь четырех и двух скольку большего давления трубки не вы-, пойеременно работающих, модернизиродерживали, а производительность ванных нами фильтр-прессов, Экстракционсниэилась на 15 — 20% и сок выходил раз- 55 ная часть установки работает по замкнутому бавленным. . циклу, каждый из экстракционных аппараПример 5, Все примеры выполнялись тов попеременно является первым; вторым, всоответствии с примером 1, но пластинча- третьим и четвертым в общей батарее.. В тый мембранный фильтр-пресс замены на каждый из экСтракторов попеременно через поливолоконный, но он оказался еще менее верхний люк загружаются плодово-ягодные

1755778

8 или овощные выжимки и в каждый из них попеременно в нижнюю часть подается пищевая вода в начале процесса экстрагирования И затем в течение всего процесса ее смесь с рециркулирующей водой из мемб- 5 ранного фильтр-пресса. Также в каждый из экстракционных аппаратов поступает постепенно концентрирующийся водный экстракт сока, вытесненный из выжимок, затем поток смеси сока с остатком воды поступает 10 по трубопроводу 15 в фильтр-пресс 9 или 9, где разделяется на восстановленный сок, который по трубопроводу 10 отводится из фильтра, и рециркулирующую воду, которая по трубопроводу 11 возвращается к трубоп- 15 роводу 5 и насосом 6 перекачивается в перВый диффузионный аппарат, заполненный свежеотжатой выжимкой.

Пример12. На фиг.4,5и 6 приведена схема работы элементов модернизирован- 20 ного фильтр-пресса, сущность которой закл очается в подаче смеси с остатком воды

26 В зазор между крайней опорной стенкой

22. фильтр-пресса и мембраной 23. При прохождении смеси 26, вода из нее просачива- 25 ется через мембрану 23 и направляешься на рециркуляцию (см.фиг,1 поз 11) через канал между ней и опорной плитой 24, Каждая из опорных плит 24 соприкасается с двумя мембранами 23, которые располагаются с 30 обеих сторон плиты 24 и лишь последний канал 28 с одной стороны имеет мембрану, а с другой стороны Вторую опорную стенку

25. На фиг.5 показана собранная рабочая часть фильтр-пресса, включающая опорные 35 стенкй 22, опорные плиты 24, патрубок 26 для подачи в фильтр смеси извлеченных из выжимок остатков сока с пйтьевой водой, патрубок для отвода рециркулирующей воды и патрубок 28 для вывода отделенного 40 сока, На фиг.6 показана одна из опорных плит 24, Как видно из фиг.6 каждая из них вместо-двух имеет три втулки с прорезями, образую цймй каналы для подачи смеси воды с соком, подаваемые по патрубку 26, 45 отвода рециркулирующей воды по патрубку

27-и выводу из фильтра восстановленного сока по каналу 28. Таким образом, основной отличительной особенностью модернизированного фильтр-пресса являются не две, как 50 обычно, а три канала для подачи фильтруемой смеси и отвода фильтрата, в том числе кайал для отвода Восстановленного сока, что является йринципиально новым элементом технического решения. 55

Пример 13. Выполнены Определения сравнйтельных химических показателей виноградного и яблочного соков из свежеотпреСсованйых и разжиженных питьевой водой выжимок (в соотношении 1:1) в процессе экстрагирования из них сока и отделения остатков влаги в начале на диффузионной батарее из 4-х экстракторов, а затем попеременно на модернизированных фильтр-прессах, снаряженных полупроницаемыми мембранами. Полученные данные сведены в табл.2.

Пример 14. По данным, приведенным в табл.1 и 2,построен график зависимости (фиг.7) содержания сухих веществ в смеси с водой, проходящих через 1-й, 2-й, 3-й и 4-й экстракционные аппараты, с окончательным отделением сока от воды путем фильтрации через развернутую площадь мембран на модифицированных фильтр-прессах.

Сравнительное сопоставление полученных кривых зависимости изменений содержания сухих веществ в соковых экстрактах различной концентрации по отдельным стадиям технологического процесса извлечения соков и их остатков из разжиженных выжимок и приведенных в табл.2. комплексных физико-химических показателей (содержание сахара, кйслотности, полифенолов, витамина С и экстинкции) отличаются взаимозависимыми закономерностями, позВОляющими прогнозирОВать их изменения на любой технологической операции.

Использование предлагаемого способа и установки позволит из выжимок плодовоягодного и овощного сырья дополнительно получать от 11 до 22 виноградного и до

30Д яблочного соков, пропадающих в настоящее время и соответственно иметь от

160 до 190 руб, экономии на каждую тонну виноградного или яблочного сока, с учетом капитальных затрат Й амортизации расходов.

Формула изобретения

1. Способ экстрагирования плодовоягодных выжимок, предусматривающий экстра кцию выжимок водой и. ультрафильтрацию через мембраны, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества конечного продукта, экстракцию

Ведут при соотношении выжимок и воды 1;3 в течение 60 — 70 мин до содержания сухих веществ s экстракте 8,0- 13,0, а ультрафильтрацию проВодят до содержания сухих веществ 13,0 — 19,7, 2. УстройствО для экстрагирования пло- дово-ягодных Выжимок, содержащее связанные между собой трубопроводом для подвода экстракта батарею диффузоров и фильтр-пресс, состоящий из последовательно установленного ряда рамок и патрубков подвода и отвода экстракта, при этом каждая иэ рамок состоит из фильтрующих поВерхностей и установленной между ними

1755778 непроницаемой перегородки, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения качества экстрагирования, фильтр-пресс связан посредством рециркуляционйого контура отвода воды с первым по ходутехнологического процесса диффузором, патрубок отвода экстракта связан с пространствами между рамками, а рециркуСодержание сухих веществ в экстрактах на выходе из аппа атов, Экстракционные аппараты и мембранный фильтр-пресс из отпрессованных яблочных выжимок из отпрессованных виноградных выжимок на шнековом и ессе на ги авлическом и ессе

0,3

0,4

0,2

2,5

4,8 . 7,1

9,0

15,3

3,5

6,8

10,0

13,1

19,7

2,0

4,0

6,0

8,0

13,0

Твблица2 ж

Виды продукции

Показатели и их содержание

Оптическая плотность

a/c 1:1 ° 500 мн ж 500 нн мгlгг самара попифе- витамин С нопы кислосухие в- ва ты

Виноградный сок свежеотжатый на гидравлическон прессе (контропь) 21,6 197 0,43

130 3,0

0,78

Смесь сока с водой при выходе иэ первого экстрактора

0,13

0,25

0,36

0147

3,4

6,3 9,1

11,8

0,08

0,15

0,22

0,30

3 ° 6

6,9

10 ° О

12,9

0,5

Оь9

1 ° 4

1,8

То же иэ 2 зкстрактора

То же из 3 экстра«тора

To we иэ 4 экстрактора

120 2,7 0,72

Сок после отделения остатков влаги 19 8 18 I О 44

Виноградный сок сеежеотжатый на внековом прессе (контропь3 18,5 17,0

0,76

120 3,2

0,53

10 следы

25 О ° 6

40 1О

50 1,4

0,05

0,12

0,17

0,23

Смесь сока с водой при выходе иэ 1-го экстрактора .. 1,9 1,7 То же из 2 экстрактора 4,0 3,7То же из 3 экстрактора 5,9 5,4 То we из 4 экстрактора 7, 8 7, 3

О» 07

0,18 0,23

0331

80 2,3. Сок поспе отделения остатков влаги на мембранном фильтр-прессе

0,37

D,51

12,8 . 11,9

15 ° 5 12,2

Яблочный сок свежеотжатый на гидравлическом прессе

0,80

0 61 70 6 7

Смесь сока с водой при выходе из 1-го зкстрактора

D ° 12

0,25

0,36 0,47

1,0

2,1

2,5 2,0

48 38

7,0 5,5

9,1 7,2

Ео

0,09

0,19

То же иэ 2 экстра ктора

То же иэ 3 экстрактора

То же из 4 экстрактора

3,2

0,27

0,36

4,0

Сок после отделения остат.ков влаги иэ мембранного фильтр-пресса

15 2 11 9

0,77

6,5

0,59 а »1

Ввод питьевой и рециркулирующей воды

Экстрактор

2

4

Мембранный ильт -и есс ляционный контур отвода воды соединен с пространствами между фильтрующими rioверхностями и перегородками.

3, Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е5 с я тем, что суммарная площадь фильтрующих поверхностей фильтр-пресса cîñòàâëÿет от 17 4 до 20,4 м .

Таблица 1

1755778 с

1755778

1755778

3 <трдкциониьм отьа оаяи

Редактор . Н. Осинова

Заказ 3033 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина. 1О1

Составитель У. Хусаинов

Техред М.Моргентал

1 м9 игфамямР рыюе врФгг

Фиг. 7

Корректор Н. Слободяник