Способ производства концентрированных напитков и линия для его осуществления

 

СОК33 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 12 G 1/02

ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4876374/13

/ (22) 23.10.90 (46) 23.01.93. Бюл. % 3, (71)Одесский институт низкотемпературной техники и энергетики (72) Э,А.Бакум

I (56) Авторское свидетельство СССР

N.. 1585321, кл. С 12 G 1/02, 1987. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КОНЦЕНТ. РИРОВАННЫХ НАПИТКОВ И ЛИНИЯ ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение; в пищевой промышленности при производстве напитков, Сущность изобретения: способ производства концентрированных напитков предусматривает сбраживание исходной смеси, осветление ее, очистку выделяющегося при сбраживании диоксида углерода и сжатие углекислоты. концентрирование напитка путем смешивания его со сжатый диоксидом угле рода в условиях образования газогидратов углекислоты, отделение напитка от газогидратов, рециркуляцию его на образование гидратов и вывод потребителю, разложение газогидратов, отделенных от напитка, на воду и диоксид углерода. Газогидраты,отделенные от напитка, сжимают до давления, превышающего давление верхней инвериантной точки системы вода + диоксид углеИзобретение относится к пищевой промышленности, а именно к технологии производства напитков, преимущественно полученных сбраживанием смесей, Известен способ производства концентрированных напитков, предусматриваю„„БЦ„„1789550 А1 рода, и разлагают с образованием воды и жидкого диоксида углерода, выводимого потребителю, а напиток, рециркулирующий на образовании гидратов, сжимают до давления, превышающего давление гидратообразования. Линия для осуществления данного способа содержит соединенные трубопроводами с вентилями дозирующий насос, емкость для брожения, блок очистки диоксида углерода, компрессор, сборник-накопитель углекислоты, резервуар для осветления, кристаллизатор, промывочную колонну с емкостью для гидратной суспензии B верхней части, фильтрующей сеткой и карманом в средней части, установленный, вне корпуса промывочной колонны и сообщенный с емкостью для гидратной суспензии трубопроводами отвода воды и подвода гидратной суспензии плавитель, резервуар для готового напитка и емкость для воды. Карман промывочной колонны соединен с кристаллизатором трубопроводом рециркуляции напитка с йасосом, емкость"для гидратной суспензии сообщена трубопроводом подвода углекислоты с сборником-накопителем углекислоты,"Трубопроводы отвода воды и подвода углекислоты снабжены вентилями, а трубопровод подвода гидратной суспснзии снабжен насосом. 2 с.п. ф-лы, 1 ил, щий сбраживание исходной смеси, осветление ее, очистку выделяющейся при сбраживании углекислоты и сжатие ее, концентрирование напитка путем смешивания его со сжатым диоксидом углерода в условиях образования газогидратов угле1789550 кислоты, отделение напитка от газогидратов, рециркуляцию его на образование гидратов и вывод потребителю, разложение гаэогидратов, отделенных от напитка, на воду и диоксид углерода, а также линия для осуществления способа, содержащая соединена>ые трубопроводами с вентилями дозирующий насос. емкость для брожения, блок очистки диоксида углерода, компрессор, сборник-накопитель углекислоты, резервуар для осветления, кристаллизатор, промывочную колонну, плавитель, резервуар для готового напитка и емкость для воды, Недостатком известного технического решения являются большие расходы энергии, Цель изобретения — снижение энергозатрат, Указанная цель достигается тем, что-в способе производства концентрированных напитков, предусматривающем сбраживание исходной смеси, осветление ее, очистку выделяющегося при сбраживании диоксида углерода и сжатие углекислоты, концентрирование напитка путем смешивания его co сжатым диоксидом углерода в условиях об- разования газогидратов углекислоты, отделение напитка от гаэогидратов, рециркуляцию его на образование гидратов и вывод потребителю, разложение газогидратов, отделенных от напитка, на воду и диоксид углерода, газогидраты, отделенные от напитка, сжимают до давления, превышающего давление верхней инвариантной точки системы вода + диоксид углерода, и разлагают с образованием воды и жидкого диоксида углерода, выводимого потребителю. а напиток, рециркулирующий на образование гидратов, сжимают до давления, . превышающего давление гидратообразования, а у линий для производства концентрированных напитков, содержащей соединенные трубопроводами с вентилями дозирующий насос. емкость для брожения, блок очистки диоксида углерода, компрессор, сборник-накопитель углекислоты, резервуар для осветления, кристаллизатор, промывочную колонну с емкостью для гидратной суспенэии в верхней части, фильтрующей сеткой и карманом в средней части, плавитель, резервуар для готового напитка и емкость для воды, карман промывочной колонны соединен с кристаллизатором трубопроводом рециркуляции напитка, трубопровод рециркуляции напитка снабжен насосом, плавитель установлен вне корпуса промывочной колонны и сообщен с емкостью для гидратной суспензии трубопроводами отвода воды и подвода гидратной суспенэии, емкость для гидратной суспен10 эии сообщена трубопроводом подвода углекислоты со сборником-накопителем углекислоты, при этом трубопроводы отвода воды и подвода углекислоты снабжены вентилями, а трубопровод подвода гидратной суспензии снабжен насосом.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Исходное сырье по известной технологии сбраживают, осветляЮт, Снимают с осадка. Затем напиток концентрируют 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 последующим сгущением гидратов путем вытеснения жидкого напит20 ка иэ межкристаллических пространств гидратной массы газообразной углекислотой, а напиток после фильтрации его от гидратов рециркулируют на смешение с газообразной углекислотой, а также выводят потреби25 телю в качестве готового продукта.

Отделенные от концентрированного напитка гидраты сжимают до давления, превышающего давление в верхней инвариантной точке для системы вода + углекислота, и

З0 разлагают на воду и жидкую углекислоту, выводимую потребителем в сжиженном виде. Рециркулирующий после отделения от гидратов напиток смешивают с исходным напитком, подлежащим концентрирова35 ни:.о, и контактируют с новой порцией газообразной углекислоты, полученной после брожения исходных компонентов, предварительно очищенной и сжатой до давления гидратообразования, при параметрах гид40 ратообразования, образуют новую порцию гидратов с последующим отделением их от напитка, сжатием и разложением на воду и сжиженную углекислоту, т.е. повторяя весь цикл, описанный выше, Воду, насыщенную

45 углекислотой, выводят из цикла и используют для приготовления газированных освежающих напитков.

На чертеже схематично изображена линия для осуществления предлагаемого спо50 соба.

Линия для производства концентрированных напитков состоит из дозирующего насоса 1, емкости 2 для брожения, блока 3 очистки диоксида углерода. компрессора 4, 55 сборника-накопителя 5 с трубопроводом 6 вывода углекислоты потребителю, резервуара 7 для осветления, насоса 8, кристаллизатора 9, снабженного встроенным теплообменником 10 и перемешивающим устройством 11 и соединенного трубопрово1789550

20

55 дом, с имеющим вентиль 12, со сборникомнакопителем 5, а также холодильной машиной 13, промывочной колонны 14 и резервуара 15 для готового напитка, В средней части промывочной колонны 14 установлена фильтрующая сетка 16 и имеется карман 17. Верхняя часть промывочной колонны 14 со скрепером 18 и приводом 19 размещена в емкости гидратной суспензии

20, соединенной через насос 21 с плавителем 22, снабженным поддерживающей решеткой 23 и теплообменником 24.

Поддерживающая решетка может быть либо изготовлена из перфорированного металла с мелкими ячейками, препятствующими попаданию гидратов в нижнюю часть плавителя, либо сверху наполнена насадкой из колец Рашига. Нижняя часть плавителя 22 имеет патрубок с вентилем 25; трубопроводами с вентилями 26 и 27 она соединена соответственно с емкостью

20 гидратной суспензии и емкостью 28 для воды, которая через вентиль 29, так же, как и резервуар 15 через вентиль 30, соединена со всасывающей стороной компрессора 4.

Резервуар 15 через вентиль 31 соединен с карманом 17, который через насос 32 соединен с кристаллизатором 9, Кристаллизатор

9 трубопроводом с вентилем 33 соединен с нижней частью промывочной колонны 14.

Выход компрессора 4 через вентиль 34 соединен со сборником-накопителем 5, а через вентиль 35 — с входом в теплообменник 24, выход из которого соединен трубопроводом

36 со сборником-накопителем 5, На трубопроводе с вентилем 31 установлен датчик 37 концентрации, воздействующий на вентиль

31. Верхняя часть емкости 20 через вентиль

38 соединена со сборником-накопителем 5.

Скрепер 18 имеет лопасти 39.

Линия работает следующим образом (для примера рассмотрен случай концентрирования напитка крепостью 12 спирта естественного брожения, используемого, например, для приготовления вин), Исходную смесь, содержащую специально подготовленные компоненты, пода,от доэирующим насосом 1 в одну из нескольких параллельно установленных емкостей 2 для проведения процесса брожения. Выделяющуюся при брожении естественную уг- лекислоту отводят в блок 3 очистки, где очищают по обычной известной схеме от органических примесей, затем коспрессором 4 сжимают и направляют через вентиль

34 в сборник-накопитель 5, откуда по трубопроводу выводят потребителю в газообразном виде с последующим, при необходимости, сжижением либо сжатием и эакачиванием в емкости (не показаны). Частично насыц еннуй диоксидом углерода напиток крепостью < 12 спирта естественного брожения после завершения процесса брожения направляют в резервуар 7 на осветление, после чего подают насосом 8 под давлением 3,0 МПа в кристаллизатор 9, где контактируют его с углекислотой, подаваемой из сборника-накопителя 5 по трубопроводу с вентилем 12, и, перемешивая перемешивающим устройством 11, охлаждают до температуры 269 К (на 1-2 ниже равновесной температуры образования гидратов углекислоты в напитке) при давлении, обеспечивающем движущую силу на гидратообразование 1-2, в результате чего вначале проводят насыщение напитка углекислотой, а затем образуют гидраты гидраты углекислоты, которые зарождаются и растут в объеме напитка, Теплоту охлаждения и образования гидратов отводят хладоносителем, прокачиваемым по трубопроводу 10, с помощью обычной холодильной машины 13, Так как каркас гидратов образуют молекулы воды, то концентрация напитка повышается. Концентрированный напиток вместе с гидратами углекислоты через трубопровод с вентилем 33 направляют .в нижнюю часть промывочной колонны 14, в которой суспензия (концентрированный напиток и гидраты углекислоты) движется вверх, В средней части колонны происходит осушение гидратов вследствие дренажа концентрированного напитка в карман 17 через фильтрующую сетку 16. задерживающую гидраты. Часть напитка из кармана 17 рециркулируют насосоМ 32 в кристаллизатор 9, а другую па трубопроводу с вентилем 31 подают в резервуар 15, где хранят до выдачи его потребителю. После отделения твердой фазы от напитка, на линии вывода готового продукта, установлен датчик 37 контроля концентрации напитка, который при концентрации напитка ниже заданной величины дает команду на закрытие вентиля 31, и весь напиток рециркулируют насбсом 32 в кристаллизатор 9. Предварительно отделенные от напитка кристаллы газовых гидратов в составе смеси движутся вверх по колонне

14. Вверхней ее части выделяют гидраты из, смеси путем вытеснения напитка газообразной углекислотой, подаваемой из сборника-накопителя 5 через вентиль 38, препятствуя тем самым попаданию напитка в емкость 20. Отделенные от напитка кристаллы в верхней части колонны 14 срезают скрепером 18 и сбрасывают в емкость 20, в которой их перемешивают лопастями 39, закрепленными на скрепере 18, с водой, заполняющей накопитель 20 ниже верхнего

1789550 торца колонны 14, и насосом 21, повышающим давление от 2,8-2,9 до 4,6-4,7 МПа, подают в плавитель 22 над поддерживающей решеткой 23, Вода стекает в нижнюю часть плавителя, а гидраты задерживают поддер- 5 живающей решеткой 23 и разлагают при температуре 284-285 К и давлении 4,6-4,7

МПа на жидкую углекислоту и воду. Теплоту разложения гидратов подводят через теплопередающую поверхность теплообменника 10

24. В качестве источника теплотр служат горячие пары углекислоты после сжатия их компрессором 4. Воду по трубопроводу с вентилем 27 подают в емкость 28 для воды.

Рециркуляционную воду по трубопроводу с 15 вентилем 26 подают в емкость гидратной суспензии 20, в которой поддерживают постоянный уровень заполнения. Эта ридйркуляционная вода служит

Формула изобретения

1. Способ производства концентрированных напитков, предусматривающий сбраживание исходной смеси, осветление ее, очистку выделяющегося при сбражива- нии диоксида углерода и сжатие углекисло ты, концентрирование напитка путем смешивания его со сжатым диоксидом углерода в условиях образования газогидратов углекислоты, отделение напитка от гаэогидратов, рециркуляцию его на образование гидратов и вывод потребителю, разложение газогидратов, отделенных от напитка на водуидиоксидуглерода,отл ича ю щийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, газогидраты, отделенные от напитка, сжимают до давления, превышающего давление верхней инвариантной точки системы вода+ диоксид углерода, и разлагают с образованием воды и жидкого диоксида углерода, выводимого потребителю, а напиток, рециркулирующий на образование гидратов сжимают до давления, превышающего давление гидратообразования.

2. Линия для производства концентри- рованных напитков, содержащая соединенгидротранспортным средством для перемещения гидратов из емкости 20 в плавитель

22. Доля твердой фазы в суспенэии, перекачиваемой насосом 21, обычно составляет 1015 . Жидкую углекислоту отделяют от воды вследствие разности плотностей и через патрубок с вентилем 25 выводят потребителю. Часть растворенной углекислоты в напитке и воде, выделяющейся из жидкости при подаче в резервуар 15 и емкость 28, через вентили 30 и 29, для предотвращения потерь ее, направляют на всасывание компрессора 4, который сжимает и возвращает ее вновь в цикл.

Преимущество предлагаемого технического решения заключается в сокращении энергозатрат при производстве напитка и сжиженной углекислоты, которые получают в одном технологическом процессе. ные трубопроводами с вентилями доэирующий насос, емкость для брожения, блок очистки диоксида углерода, компрессор, сборник-накопитель углекислоты, резервуар для осветления, кристаллизатор, промывочную колонну с емкостью для гидратной суспензии в верхней части, фильтрующей сеткой и карманом в средней части, плавитель, резервуар для готового напитка и емкость для воды, карман промывочной колонны соединен с кристаллизатором тру- . бопроводом рециркуляции напитка, о т л ич а ю щ а я с я . тем, что; с целью снижения энергозатрат, трубопровод рециркуляции напитка снабжен насосом, плавитель установлен вне корпуса промывочной колонны и сообщен с емкостью для гидратной суспензии трубопроводами отвода воды и подвода гидратной суспензии, емкость для гидратной суспензии сообщена трубопроводом подвода углекислоты со сборникомнакопителем углекислоты, при этом трубопроводы отвода воды и подвода углекислоты снабжены вентилями, а трубопровод подвода гидратной суспензии снабжен насосом.

1789550

Составитель Э.Бакум

Техред М.Моргентал Корректор С.Патрушева

Редактор Г.Бельская

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 328 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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