СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГАЗИРОВАННЫХ НАПИТКОВ, СОКОВ ИЛИ ВИН Российский патент 1996 года по МПК A23L2/54 C12G1/06 

Изобретение относится к технологии пищевой промышленности и может быть использовано в производстве газированных напитков, соков или вин.

Известен способ производства газированных напитков, соков или вин, включающий подачу в слой жидкого продукта потока двуокиси углерода для растворения последней в жидком продукте при создании избыточного давления в двуокиси углерода [1]
Недостатком этого способа является экстенсивность растворения двуокиси углерода, что приводит к ее перерасходу.

Задачей изобретения является интенсификация растворения двуокиси углерода и сокращение ее расхода.

Поставленная задача решается тем, что в способе производства газированных напитков, соков или вин, включающем подачу в слой жидкого продукта потока двуокиси углерода для растворения последней в жидком продукте, согласно изобретению перед подачей в слой жидкого продукта поток двуокиси углерода закручивают таким образом, что шаг закрутки потока меньше толщины слоя жидкого продукта в направлении подачи по меньшей мере в 5 раз.

Это позволяет улучшит условия массообмена за счет ускорения обновления поверхности контакта фаз, что интенсифицирует растворение двуокиси углерода в жидком продукте.

В предпочтительном варианте предусмотрено использование в качестве жидкого продукта купажа ароматической эмульсии и раствора вкусовых веществ, при этом купажирование ингредиентов жидкого продукта осуществляют одновременно с подачей в его слой потока двуокиси углеpода.

Это позволяет упростить технологию приготовления газированных напитков за счет совмещения технологических операций без снижения качества купажирования и насыщения двуокисью углерода.

Другим предпочтительным вариантом предусмотрено создание слою жидкого продукта перемещения в непрерывном потоке.

Это увеличивает производительность способа и повышает стабильность качества газированного продукта, особенно купажного.

В этом случае целесообразно создание потоку жидкого продукта пленочного режима течения в поле центробежных сил.

Это позволяет увеличить скорость подачи потока двуокиси углерода, что интенсифицирует процесс ее растворения в жидком продукте за счет ускорения обновления поверхности массообмена при увеличении скорости относительного перемещения фаз и усиления турбулентности течения двуокиси углерода.

В этом случае желательно придание потоку двуокиси углерода сверхзвуковой скорости истечения и осуществление его подачи в направлении к оси вращения поля центробежных сил.

Это позволяет максимально ускорить процесс обновления поверхности массообмена, а также создать в слое жидкого продукта ультразвуковые колебания, дополнительно интенфицирующие массообмен.

Еще одним предпочтительным вариантом предусмотрено использование двуокиси углерода в жидкой фазе.

Это позволяет интенсифицировать массообмен за счет увеличения давления насыщения продукта двуокисью углерода, а также при создании перепада давления в потоке продукта генерировать в нем ультразвуковые колебания, наиболее энергоемкие при сверхзвуковой скорости истечения двуокиси углерода.

Последним предпочтительным вариантом предусмотрено осуществление подачи двуокиси углерода в пульсирующем режиме.

Это интенсифицирует процесс ее растворения в жидком продукте за счет создания пульсаций давления, особенно интенсивных при сверхзвуковой скорости истечения двуокиси углерода.

Способ реализуется следующим образом.

Предназначенный для газирования сок или виноматериал, или жидкие компоненты купажного напитка подают в стационарную емкость или пропускают в непрерывном потоке, предпочтительно при пленочном режиме течения в поле центробежных сил, через смесительную камеру. Одновременно в стационарную емкость или в проточную смесительную камеру подают закрученный поток, предпочтительно жидкой двуокиси углерода, шаг закрутки которого меньше толщины слоя продукта в направлении подачи по меньшей мере в 5 раз. Закрученный поток двуокиси углерода непосредственно на выходе из подающего канала или на некотором расстоянии от него распадается на отдельные капли или пузырьки в зависимости от исходного фазового состояния, в которых благодаря предварительной закрутке возникают тороидальные потоки, значительно ускоряющие процесс обновления поверхности контакта фаз. Одновременно происходит перемешивание жидкого продукта за счет возникновения в нем спутных потоков, что позволяет выровнять концентрацию двуокиси углерода по объему стационарной емкости или по сечению потока, то есть осуществлять массообмен в условиях стремления чисел Био к бесконечности или при граничных условиях первого рода.

Если жидким продуктом является купаж ароматической эмульсии с раствором вкусовых веществ, происходит полное перемешивание одновременно с насыщением двуокисью углерода. Это позволяет упростить технологию приготовления купажных напитков за счет совмещения операции купажирования с насыщением купажа двуокисью углерода.

При пульсирующем режиме подачи двуокиси углерода в слое жидкого продукта возникают ударные волны высокой амплитуды давления и низкой частоты, которые интенсифицируют процесс растворения двуокиси углерода в жидком продукте.

В случае использования двуокиси углерода в жидкой фазе интенсификация растворения происходит или за счет постепенного увеличения давления в жидком продукте, когда нарастает растворимость двуокиси углерода в жидком продукте, или за счет вскипания двуокиси углерода в жидком продукте при падении давления ниже давления насыщенных паров двуокиси углерода при температуре жидкого продукта, когда образование пузырьков газовой фазы двуокиси углерода происходит с образованием ударных волн акустических частот, интенсифицирующих массообмен.

Если потоку жидкого продукта создают пленочный режим течения в поле центробежных сил, появляется возможность увеличения скорости подачи двуокиси углерода, что ускоряет процесс обновления поверхности контакта фаз, не вызывая интенсивного пенообразования или брызгоуноса. Скорость подачи двуокиси углерода в этом случае при подаче ее потока через пленку продукта в направлении к оси вращения поля центробежных сил достигает сверхзвуковой и приводит к турбулентному срыву потока на выходе из подающего канала, особенно интенсивному при пульсирующем режиме подачи двуокиси углерода, который сопровождается образованием и схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. Закрученный сверхзвуковой поток двуокиси углерода на некотором расстоянии от выхода из подающих каналов сохраняет бочкообразную форму и создает регулярные скачки уплотнения в жидком продукте с ультразвуковой частотой. В результате в потоке жидкого продукта возникает поле высокоэнергоемких ультразвуковых колебаний, способствующее ускорению растворения в нем двуокиси углерода, а в случае приготовления купажного напитка полному перемешиванию его ингредиентов и дополнительному диспергированию жировых капель ароматической эмульсии, что повышает ее стойкость к расслаиванию и увеличивает срок хранения напитка.

Таким образом, для описанной технологии в зависимости от варьирования параметров подачи двуокиси углерода в продукта числа Рейнольдса составляют 100-1000, а осредненные по времени числа Шервуда достигают значений 8-100. При минимальной интенсивности массообмена, когда критерий Шервуда равен 8, опытным путем определено, что полное растворение двуокиси углерода происходит на выходе из слоя продукта в случае закрутки потока двуокиси углерода с шагом, равным 1/5 толщины слоя продукта в направлении подачи ее потока, то есть, если шаг закрутки потока двуокиси углерода скажется меньше толщины слоя продукта в направлении подачи более чем в 5 раз, гарантированно происходит полное растворение двуокиси углерода в продукте до его полного насыщения, определяемого температурой жидкого продукта и давлением в нем в процессе насыщения.

Следует отметить, что в ряде случаев создание поля ультразвуковых колебаний в продукте с энергоемкостью, превосходящей 475 Дж/дм³, происходит полная стерилизация жидкого продукта. Это позволяет отказаться от применения тепловой стерилизации или консервантов при осуществлении готового продукта в асептических условиях.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет интенсифицировать процесс растворения двуокиси углерода в жидких пищевых продуктах, таких как напитки, соки и вина, за счет улучшения условий массообмена.

Использование: в пищевой промышленности. Сущность изобретения: способ предусматривает закрутку потока двуокиси углерода и его подачу в слой жидкого продукта при условии, что шаг закрутки потока меньше толщины слоя жидкого продукта в направлении подачи по меньшей мере в 5 раз, для растворения двуокиси углерода в жидком продукте. 6 з. п. ф-лы.

1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГАЗИРОВАННЫХ НАПИТКОВ, СОКОВ ИЛИ ВИН, включающий подачу в слой жидкого продукта потока двуокиси углерода для растворения последней в жидком продукте, отличающийся тем, что перед подачей в слой жидкого продукта поток двуокиси углерода закручивают так, что шаг закрутки потока меньше толщины слоя жидкого продукта в направлении подачи по меньшей мере в 5 раз. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкого продукта используют купаж ароматической эмульсии и раствора вкусовых веществ, при этом купажирование осуществляют одновременно с подачей в слой купажируемых ингредиентов жидкого продукта потока двуокиси углерода. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что слою жидкого продукта создают перемещение в непрерывном потоке. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что потоку продукта создают пленочный режим течения в поле центробежных сил. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что потоку двуокиси углерода придают сверхзвуковую скорость истечения, а подачу осуществляют в направлении к оси вращения поля центробежных сил. 6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что двуокись углерода используют в жидкой фазе. 7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что подачу двуокиси углерода осуществляют в пульсирующем режиме.