СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОКА ИЗ ОВОЩЕЙ И ФРУКТОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК A23L2/02 

Изобретение относится к способу обработки фруктов и овощей, в частности для получения сока, и к устройству для подготовки и ожижению сырья и последующей фильтрации.

Из патента Японии N 59-35580 известно, как обрабатывать затор, находящийся в контейнере, путем ферментативного перевода клеток в растворимое состояние. Получаемая при этом жидкая смесь проходит через протирочную машину и подается в стерилизатор для деактивации ферментов. После этого сырой сок подводится в устройство для ультрафильтрации и осветляется.

Использование ферментов для ожижения посредством ферментативного перевода клеток в растворимое состояние в этом известном способе относительно высоко, так как объем подлежащей обработке жидкой смеси в начале процесса очень велик. Это означает высокую производственную стоимость при осуществлении этого способа. Кроме того, желательно еще и улучшение качества.

Имеется также возможность осуществления ожижения сырья путем физического перевода клеток в раствор. Необходимый для этого аппарат должен быть из-за больших объемов переработки соответственно больших размеров, что ведет к относительно высокой стоимости капиталовложений.

В основе изобретения лежит поэтому задача создать такие способ и установку для его осуществления, которые не имеют указанных недостатков и способствуют снижению расходов и повышению качества при получении сока.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что ожижение осуществляется посредством физического перевода клеток в растворимое состояние, исключительно или преимущественно после фильтрации сырого сока в заторе.

Целесообразно осуществлять осветление сырого сока посредством мембранной фильтрации. Сырье может состоять из цельных плодов.

Наиболее близким к заявленному является способ получения сока из овощей и фруктов, в котором осуществляют подготовку, ожижение и последующую фильтрацию (SU, авт. св. N 733623, кл. A 23 L 2/02, 1980).

Известна установка для получения сока из овощей и фруктов, которая содержит установленные последовательно устройство для измельчения или бланширования плодов, протирочную машину и устройство мембранной фильтрации (Самсонова А. Н. Ушева В.Б. Фруктовые и овощные соки, М. Пищевая промышленность, 1976, с. 136-137).

Эти технические решения отличает высокая стоимость и низкое качество готового продукта.

Установка для осуществления способа отличается тем, что она состоит из устройства для измельчения или бланширования плодов, протирочной машины и устройства для мембранной фильтрации, после которого подключено устройство для физического перевода клеток в растворимое состояние в заторе.

Если необходимо дополнительное предварительное ожижение, другое устройство для ферментативного или физического перевода клеток в растворимое состояние может быть включено, как первая ступень ожижения, до устройства для мембранной фильтрации, или встроена в него. За счет этого достигается то, что перед мембранной фильтрацией (масса) настолько ферментативно или физически ожижается, что значительная часть ожиженной массы может пройти через устройство мембранной фильтрации.

По одному из следующих признаков устройство мембранной фильтрации состоит из приспособления для ультра- или микрофильтрации.

Для повышения производительности фильтрации устройство мембранной фильтрации выполняется, по меньшей мере, двухступенчатым, причем первая ступень служит для предварительного осветления сырого сока, а вторая ступень или последующие ступени образованы ультра- или микрофильтровальными устройствами. Благодаря этому приему во многих случаях может отсутствовать ферментативный или физический перевод клеток в растворимое состояние в первой ступени ожижения, до устройства мембранной фильтрации. Следствием этого является дальнейшая экономия ферментов и снижение стоимости, а также улучшение качества, так как действие фермента происходит только во время второй ступени ожижения, после устройства для мембранной фильтрации и, тем самым, в течение более короткого срока.

Целесообразно, чтобы первая ступень устройства мембранной фильтрации состояла из грубой- или микрофильтрации с тангенциальным направлением потока или динамического устройства фильтрации с поперечным потоком.

Для улучшения работы первой ступени она может работать под большим давлением, чем последующие ступени, для чего просто могут быть применены керамические или металлические фильтрующие материалы.

Для рационального использования сырья и увеличения выхода к протирочной машине присоединяется рециркуляционный пресс, посредством которого отжимается сок из отделенных черенков, зерен и кусков кожуры и т.д.

Чтобы повысить выход установки и для обессочивания затора, обработанного в устройстве для ферментативного или физического перевода клеток в растворимое состояние, последний также может подводиться в рециркуляционный пресс. Расположение рециркуляционного пресса позволяет, при общем высоком выходе, пускать в ход устройство мембранной фильтрации только при слабом выходе, что дает большую экономию стоимости. Возможность работы устройства мембранной фильтрации с низким выходом означает, что в определенных случаях на первой ступени ожижения от мембранной фильтрации отказываются или ее, по меньшей мере, сильно сокращают.

Для избежания последующего помутнения сока, в особенности из-за коллоидорастворимых частиц, микромолекул, например, полифенолов, и для улучшения способности затора к фильтрации к устройству для ферментативного или физического перевода клеток в растворимое состояние присоединена обрабатывающая ступень, в которой сырой сок обрабатывают известными средствами осветления и, в довольно небольших количествах, ферментами, прежде чем подвести его в рециркуляционный пресс.

С целью упрощения дальнейшей обработки полученный из рециркуляционного пресса сырой сок через подводящий трубопровод возвращается обратно в производственный цикл.

Для уменьшения вязкости измельченного сырья и, тем самым, повышения производительности фильтрации и наряду с этим каждый раз после процесса растворения и для ускорения физического перевода клеток в растворимое состояние, поскольку ожижение происходит перед мембранной фильтрацией, между протирочной машиной и первой ступенью ожижения может быть предусмотрена ступень обработки с применением допустимых в практике пектолитических ферментов.

Обработка ферментами возможна и после первой ступени ожижения, если имеется в виду только повышение производительности фильтрации.

В сложных случаях возможен дополнительно к физическому переводу клеток в растворимое состояние также и помогающий физическому растворению ферментативный перевод клеток в растворимое состояние путем добавления, например, фермента целлюлозы.

Достигнутые изобретением преимущества видны прежде всего в том, что ферментативная или физическая обработка пропускаемого количества (сырья) полностью или в основном происходит на одном операционном участке установки, в котором объем пропускаемого количества уже значительно снижен. Поскольку ферменты действуют только как биохимические катализаторы и потому не входят в продукты реакции, для эффективности решающим является концентрация фермента.

При концентрациях, одинаковых с концентрациями в известных способах, в способе согласно изобретению из-за меньших объемов достигается значительная экономия ферментов. Если обработка не ферментативная, а физическая, то и здесь благодаря меньшим объемам массы аппараты для физического перевода клеток в растворимое состояние меньше по размерам и тем самым уменьшается размер капитальных вложений. Кроме того, благодаря способу согласно изобретению достигается улучшение качества сока, так как время воздействия при обработке ферментами меньше, соответственно значительная часть сока в фильтрационной установке получается без или только со слабым воздействием ферментов.

Изобретение более подробно поясняется на основании следующего описания и чертежа, представляющих пример исполнения установки для осуществления способа в виде упрощенной блок-схемы.

Подлежащее извлечению сока сырье, состоящее в примере исполнения из цельных плодов, измельчается в мельнице 1 и подается в протирочную машину 2. Вместо мельницы 1 цельные плоды могли бы обвариваться в бланшировочной машине, прежде чем измельчаться в протирочной машине 2.

Из протирочной машины 2 сырье поступает в первую ступень ожижения, в которой предварительно обрабатывается путем ферментативного или физического перевода клеток в растворимое состояние. Вслед за тем жидкая смесь направляется в устройство мембранной фильтрации 4. В первой ступени ожижения 3 сырье ожижается ферментативно или физически только настолько, чтобы значительная часть ожиженной массы могла быть проведена через устройство мембранной фильтрации 4. Выход из устройства мембранной фильтрации 4 составляет преимущественно свыше 65% Затор, получающийся в устройстве мембранной фильтрации 4 подается в устройство 5 для ферментативного или физического перевода клеток в растворимое состояние. В устройстве 5, которое образует вторую ступень ожижения, осуществляется основное растворение клеток для дальнейшего ожижения затора.

Между протирочной машиной 2 и первой ступенью ожижения 3 предусмотрена ступень обработки 6, на которой в затор добавляют фермент, например пектиназу, а также известные средства осветления.

Протирочная машина 2 подсоединена к рециркуляционному прессу 7, в котором отжимаются выходящие из протирочной машины 2 отделенные черенки, зерна и кожура.

В качестве пресса лучше всего подходит горизонтальный пресс из-за хорошего фильтрационного действия благодаря длинному пути для протекания сока. Полученный из рециркуляционного пресса 7 сырой сок через трубопровод 8, преимущественно после протирочной машины 2, вновь вводится в процесс обработки.

Прежде чем затор из устройства 5 для ферментативного или физического перевода клеток в растворимое состояние подается в рециркуляционный пресс 7, он обрабатывается в ступени обработки 5 ферментами и средствами осветления 9.

Устройство мембранной фильтрации 4 выполнено из двух ступеней. Первая ступень 10, в которой производится предварительное осветление сырого сока, образована грубо- или микрофильтрационным устройством с тангенциальным направлением потока, которое работает при повышенном давлении, например свыше 20 бар. Продукт первой ступени подводится к второй ступени (10 бар), которая состоит из нормального ультра- или микрофильтрационного устройства 11. Вместо грубо- или микрофильтрационного устройства в первой ступени 10 устройства 4 для мембранной фильтрации может быть с успехом установлено и динамическое фильтрационное устройство с поперечным потоком. Речь идет об обычном поставляемом устройстве для фильтрации давлением, которое динамически работает, например благодаря созданию так называемого вихревого потока Тейлора, вызванного за счет внутреннего вращающегося мембранного барабана.

За счет введения такого типа устройства с высоким давлением в первую ступень 10 устройства мембранной фильтрации 4, во многих случаях ступень ожижения 3 перед устройством мембранной фильтрации 4 полностью отпадает.

Вместо подачи обратно сока из рециркуляционного пресса 7 в процесс сок от рециркуляции может использоваться также и отдельно. За счет этого получают два сорта сока с различным качеством. Сок с относительно высоким качеством может отбираться непосредственно из ультра- или микрофильтрационного устройства 11 и соответствовать общепринятому производству сока, когда работают без ступени ожижения 3.

Сок с пониженным качеством получается из рециркуляционного пресса 7 и оставляется, например для смешивания с другими соками.

Двухступенчатое устройство мембранной фильтрации 4 оставляет альтернативу, при которой смесь с мельницы 1 подается прямо на первую ступень 10 устройства для мембранной фильтрации 4, т.е. преимущественно на динамическое фильтрационное устройство с поперечным потоком. В этом случае протирочная машина 2 является лишней.

Улучшение при этом достигается еще и добавлением пектолитического фермента одновременно с загрузкой плодов, перед их измельчением. Дополнительное улучшение достигается за счет того, что черенки, зерна и кожура отделяются в заторе первой ступени устройства для мембранной фильтрации с помощью сетчатых барабанов, вибросит или т.п. устройства и отжимаются рециркуляционным прессом (получение возвратного сока).

Рециркуляционный пресс позволяет осуществить фильтрацию затора с вибросит, прежде чем он вновь возвращается в процесс.

Использование: пищевая промышленность. Сущность изобретения: способ получения сока из овощей и фруктов с использованием устройств для подготовки и сжижения сырья и последующей фильтрации включает ферментативную обработку сырья исключительно или преимущественно после фильтрации сока, при этом осветление сока производят путем мембранной фильтрации. Установка для реализации указанного способа содержит соединенные последовательно устройство для измельчения или бланширования плодов, протирочную машину и устройство мембранной фильтрации. К устройству мембранной фильтрации подключено устройство для физического перевода клеток в раствор. 2 с. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения сока из овощей и фруктов с использованием устройств для подготовки и сжижения сырья и последующей фильтрации, отличающийся тем, что сжижение производят путем ферментативной обработки сырья исключительно или преимущественно после фильтрации сока. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осветление сока производят путем мембранной фильтрации. 3. Установка для получения сока из овощей и фруктов, содержащая соединенные последовательно устройство для измельчения или бланширования плодов, протирочную машину и устройство мембранной фильтрации, отличающаяся тем, что она снабжена подключенным к устройству мембранной фильтрации устройством для физического перевода клеток в раствор. 4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена установленным перед устройством мембранной фильтрации или встроенным в него дополнительным устройством для физического перевода клеток в раствор. 5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что она снабжена установленным между протирочной машиной и дополнительным устройством для физического перевода клеток в раствор узлом обработки затора пектолитическими ферментами. 6. Установка по одному из пп.3 5, отличающаяся тем, что устройство мембранной фильтрации состоит из устройства ультра- или микрофильтрации. 7. Установка по одному из пп.3 6, отличающаяся тем, что устройство мембранной фильтрации выполнено по меньшей мере двухступенчатым. 8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что устройство мембранной фильтрации в качестве первой ступени включает узел для предварительного осветления сырого сока, а в качестве второй и последующих устройства для ультра- или микрофильтрации. 9. Установка по одному из пп.3 8, отличающаяся тем, что узел первой ступени устройства мембранной фильтрации выполнен с возможностью обеспечения более высокого рабочего давления, чем устройства последующих ступеней. 10. Установка по п.7 или 9, отличающаяся тем, что устройство мембранной фильтрации в качестве первой ступени содержит устройство для грубой или микрофильтрации с тангенциальным направлением потока или динамического устройства фильтрации с поперечным потоком. 11. Установка по одному из пп.3 10, отличающаяся тем, что она снабжена соединенным с протирочной машиной посредством рециркуляционного контура прессом для отжима сока. 12. Установка по одному из пп.3 11, отличающаяся тем, что основное устройство для физического перевода клеток в раствор соединено с прессом для отжима сока. 13. Установка по одному из пп.3 12, отличающаяся тем, что она снабжена подключенным к основному устройству для физического перевода клеток в раствор узлом для обработки затора средствами осветления и ферментами перед подачей в пресс для отжима сока. 14. Установка по одному из пп.4 13, отличающаяся тем, что рециркуляционный контур включает трубопровод для возврата сока из пресса в цикл после протирочной машины.