Способ криоконцентрирования яблочного сока Российский патент 2023 года по МПК A23L2/02 A23L2/08 

Описание патента на изобретение RU2807707C1

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству концентрированного яблочного сока.

Известен способ вакуумного концентрирования соков прямого отжима (патент RU 2677982, опубл. 22.01.2019), который заключается в том, что сок подвергается вакуумной сушке при остаточном давлении 4-5 кПа и толщине слоя 20 мм. Для подвода теплоты при этом используется импульсный способ, а интенсивность нагрева контролируется по температуре продукта, которая на протяжении всего процесса не превышает 35°С.

Недостатком указанного способа является высокая металлоемкость применяемой установки так как требуется обеспечить большую площадь испарения при небольшой толщине слоя продукта.

Известен способ концентрирования водных растворов (патент RU 94036655, опубл. 27.07.1996), который состоит в том, что в концентрируемый раствор вводят жидкость с температурой кипения ниже 0°С (например, жидкий азот) с последующим отделением кристаллов льда. При этом раствору создают пленочный режим течения в поле центробежных сил, а жидкость вводят в раствор в направлении к оси вращения поля центробежных сил в виде сверхзвукового закрученного потока.

Недостатком указанного способа являются относительно высокие потери сухих веществ в образующемся льду из-за большой скорости вымораживания.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению является способ концентрирования органических примесей в водных растворах и устройство для его осуществления (патент SU 701651, опубл. 05.12.1979). Данный способ заключается в том, что вымораживание осуществляют в цилиндрическом контейнере, теплоту от стенок которого отводят с помощью хладагента, а в центральную часть емкости вводят подают теплоноситель с одновременным перемешиванием раствора в этой зоне. Перепад температуры между центральной зоной и периферией равен 10-35°С.

Недостатком указанного способа являются повышенные энергозатраты так как теплота от теплоносителя в конечном счете передается хладагенту, что обуславливает повышенные энергозатраты на производство искусственного холода и нагрева теплоносителя для обеспечения требуемого перепада температуры между центральной зоной и периферией.

Техническим результатом настоящего изобретения является снижение потерь сухих веществ в образующемся льду при высокой степени концентрирования яблочного сока.

Технический результат достигается тем, что криоконцентрирование яблочного сока производится в емкостном криоконцентраторе в 2 ступени: на первой ступени температура теплообменной поверхности составляет минус 3°С, вымораживание ведут до достижения количества образовавшегося льда 55% от массы исходного раствора, далее концентрат направляют на вторую ступень, где вымораживание производят при температуре теплообменной поверхности минус 5°С до достижения количества образовавшегося льда 46% от массы исходного раствора, а лед, образующийся на обеих ступенях после плавления смешивается и направляется на параллельную ступень вымораживания при температуре теплообменной поверхности минус 3°С до достижения количества образовавшегося льда 49% от массы исходного раствора. После этого концентрат, полученный на параллельной ступени, направляется обратно на первую ступень вымораживания.

Технологическая схема данного способа приведена на фиг. 1.

За счет использования двухступенчатой технологии вымораживания удается повысить концентрацию сухих веществ в 2,5 раза, а использование параллельной ступени позволяет сократить потери сухих веществ в образующемся льду до 1,8%.

Пример 1. Пример одноступенчатого криоконцентрирования

Исходный яблочный сок с содержанием сухих веществ 11,7% подвергают вымораживанию при температуре теплообменной поверхности минус 6°С до достижения степени вымораживания 70%. Лед плавят и удаляют из системы, полученный концентрат характеризуется содержанием сухих веществ 14,3%. Содержание сухих веществ в удаляемом льду при этом составляет 10,6%.

Таким образом, степень концентрирования составляет 1,2, а потери сухих веществ составляют 63%, что является крайней низким показателем эффективности.

Пример 2. Пример одноступенчатого криоконцентрирования

Исходный яблочный сок с содержанием сухих веществ 11,7% подвергают вымораживанию при температуре теплообменной поверхности минус 3°С до достижения степени вымораживания 55%. Лед плавят и удаляют из системы, полученный концентрат характеризуется содержанием сухих веществ 19,2%. Содержание сухих веществ в удаляемом льду при этом составляет 5,6%.

Таким образом, степень концентрирования составляет 1,6, а потери сухих веществ составляют 26%, что является низким показателем эффективности.

Пример 3. Пример двухступенчатого криоконцентрирования без параллельной ступени

Исходный яблочный сок с содержанием сухих веществ 11,7% подвергают вымораживанию при температуре теплообменной поверхности минус 3°С до достижения степени вымораживания 55%. Лед плавят и удаляют из системы, полученный концентрат характеризуется содержанием сухих веществ 19,2%. Содержание сухих веществ в удаляемом льду при этом составляет 5,6%.

Далее концентрат направляется на вторую ступень вымораживания при температуре теплообменной поверхности минус 5°С до достижения количества образовавшегося льда 46% от массы исходного раствора. Концентрат, получаемый на второй ступени, характеризуется содержанием сухих веществ 28,8%. Содержание сухих веществ в удаляемом льду при этом составляет 7,9%.

Лед на обеих ступенях плавится и удаляется из системы. Таким образом, степень концентрирования составляет 2,5, а потери сухих веществ составляют 40%, что является низким показателем эффективности.

Пример 4. Пример двухступенчатого криоконцентрирования с параллельной ступенью

Исходный яблочный сок с содержанием сухих веществ 11,7% подвергают вымораживанию при температуре теплообменной поверхности минус 3°С до достижения степени вымораживания 55%. Лед плавят и удаляют из системы, полученный концентрат характеризуется содержанием сухих веществ 19,2%. Содержание сухих веществ в удаляемом льду при этом составляет 5,6%.

Далее концентрат направляется на вторую ступень вымораживания при температуре теплообменной поверхности минус 5°С до достижения количества образовавшегося льда 46% от массы исходного раствора. Концентрат, получаемый на второй ступени, характеризуется содержанием сухих веществ 28,8%. Содержание сухих веществ в удаляемом льду при этом составляет 7,9%.

Лед на обеих ступенях плавится, смешивается и направляется на параллельную ступень вымораживания при температуре теплообменной поверхности минус 3°С до достижения количества образовавшегося льда 49% от массы исходного раствора. После этого концентрат, полученный на параллельной ступени с содержанием сухих веществ 11,7%, направляется обратно на первую ступень вымораживания. Лед, образуемый на параллельной ступени вымораживания, характеризуется содержанием сухих веществ 0,55%.

Степень повышения концентрации сухих веществ по данной технологии составляет 2,5, а потери сухих веществ 1,8%, что является высоким показателем эффективности криоконцентрирования.

Таким образом, предлагаемая двухступенчатая технология криоконцентрирования обеспечивает увеличение степени повышения сухих веществ, а параллельная ступень вымораживания позволяет заметно снизить потери сухих веществ по сравнению с обычной технологией одноступенчатого криоконцентрирования.

Похожие патенты RU2807707C1

название год авторы номер документа
Способ криоконцентрирования вишневого сока 2023
  • Ермолаев Владимир Александрович
  • Федоров Дмитрий Евгеньевич
RU2818334C1
Способ криоконцентрирования грейпфрутового сока 2023
  • Ермолаев Владимир Александрович
  • Федоров Дмитрий Евгеньевич
RU2805848C1
Способ криоконцентрирования виноградного сока 2023
  • Ермолаев Владимир Александрович
  • Федоров Дмитрий Евгеньевич
RU2805846C1
Способ криоконцентрирования гранатового сока 2023
  • Ермолаев Владимир Александрович
  • Федоров Дмитрий Евгеньевич
RU2807704C1
Способ криоконцентрирования апельсинового сока 2023
  • Ермолаев Владимир Александрович
  • Федоров Дмитрий Евгеньевич
RU2807706C1
Способ криоконцентрирования молока 2023
  • Ермолаев Владимир Александрович
  • Федоров Дмитрий Евгеньевич
RU2805849C1
Способ криоконцентрирования молочной сыворотки 2023
  • Ермолаев Владимир Александрович
  • Федоров Дмитрий Евгеньевич
RU2805851C1
Способ криоконцентрирования пахты 2023
  • Ермолаев Владимир Александрович
  • Федоров Дмитрий Евгеньевич
RU2805850C1
Способ криоконцентрирования плазмы крови убойных животных 2023
  • Ермолаев Владимир Александрович
  • Федоров Дмитрий Евгеньевич
RU2803875C1
Способ получения концентрированных жидких пищевых продуктов 1983
  • Воскобойников Владимир Александрович
  • Комяков Олег Геннадиевич
  • Камовников Борис Петрович
  • Каухчешвили Эрнест Иванович
  • Мануйко Александр Иванович
  • Урьяш Олег Борисович
SU1155231A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 807 707 C1

Реферат патента 2023 года Способ криоконцентрирования яблочного сока

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству концентрированного яблочного сока. Предложен способ криоконцентрирования яблочного сока, в котором вымораживание осуществляют в криоконцентраторе емкостного типа, причем криоконцентрирование производят в 2 ступени: на первой ступени исходный яблочный сок с содержанием сухих веществ 11,7% подвергают вымораживанию при температуре теплообменной поверхности минус 3°С до достижения степени вымораживания 55% от массы исходного раствора, лед плавят и удаляют из криоконцентратора, полученный концентрат с содержанием сухих веществ 19,2% направляют на вторую ступень, где вымораживание производят при температуре теплообменной поверхности минус 5°С до достижения степени вымораживания 46% от массы исходного раствора, лед плавят и удаляют из криоконцентратора и получают концентрат с содержанием сухих веществ 28,8%, при этом лед, образующийся на обеих ступенях после плавления, смешивают и направляют на параллельную ступень вымораживания при температуре теплообменной поверхности минус 3°С до достижения степени вымораживания 49% от массы исходного раствора, полученный концентрат с содержанием сухих веществ 11,7% направляют обратно на первую ступень вымораживания. Изобретением обеспечивается сокращение потери сухих веществ в образующемся льду до 1,8% при повышении концентрации сухих веществ яблочного сока в 2,5 раза. 1 ил., 4 пр.

Формула изобретения RU 2 807 707 C1

Способ криоконцентрирования яблочного сока, характеризующийся тем, что вымораживание осуществляют в криоконцентраторе емкостного типа, причем криоконцентрирование производят в 2 ступени: на первой ступени исходный яблочный сок с содержанием сухих веществ 11,7% подвергают вымораживанию при температуре теплообменной поверхности минус 3°С до достижения степени вымораживания 55% от массы исходного раствора, лед плавят и удаляют из криоконцентратора, полученный концентрат с содержанием сухих веществ 19,2% направляют на вторую ступень, где вымораживание производят при температуре теплообменной поверхности минус 5°С до достижения степени вымораживания 46% от массы исходного раствора, лед плавят и удаляют из криоконцентратора и получают концентрат с содержанием сухих веществ 28,8%, при этом лед, образующийся на обеих ступенях после плавления, смешивают и направляют на параллельную ступень вымораживания при температуре теплообменной поверхности минус 3°С до достижения степени вымораживания 49% от массы исходного раствора, полученный концентрат с содержанием сухих веществ 11,7% направляют обратно на первую ступень вымораживания.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2807707C1

SU 701651 A1, 05.12.1979
Устройство для концентрирования растворов вымораживанием и получения льда 2017
  • Антипов Сергей Тихонович
  • Овсянников Виталий Юрьевич
  • Денежная Анастасия Николаевна
RU2651279C1
КРИОКОНЦЕНТРАТОР ПИЩЕВЫХ ЖИДКИХ СРЕД КАРУСЕЛЬНОГО ТИПА 2020
  • Короткий Игорь Алексеевич
  • Плотников Игорь Борисович
  • Плотникова Любовь Васильевна
  • Иванов Павел Петрович
  • Доня Денис Викторович
RU2743796C1
Способ консервирования соков 1987
  • Цераиди Михаил Федорович
  • Аванесьянц Рафик Вартанович
  • Авакянц Сергей Петрович
  • Фисенко Валентина Николаевна
  • Ажогина Валентина Алексеевна
  • Бирюков Александр Петрович
SU1517916A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КУПАЖИРОВАННОГО СУБЛИМИРОВАННОГО СОКА ИЗ ОВОЩЕЙ 2012
  • Омаров Магомед Мангуевич
  • Исламов Мурад Нурмагомедович
  • Абдулхаликов Заур Абдулвахидович
RU2505243C2
JP 2003265150 A, 24.09.2003
US 20180116235 A1, 03.05.2018
Макарычева, В
В
Исследования процессов криоконцентрирования / В
В
Макарычева // Холодильная техника и биотехнологии : Сборник тезисов I Национальной

RU 2 807 707 C1

Авторы

Ермолаев Владимир Александрович

Федоров Дмитрий Евгеньевич

Даты

2023-11-21Публикация

2023-03-15Подача