Установка для насыщения воды и напитков диоксидом углерода Советский патент 1985 года по МПК A23L2/54 B01F5/00 C01F7/00 C12G1/06 

11 Изобретение относится к пищевой промышленности, к безалкогольной ее отрасли, в частности к установкам для насыщения напитков и минерализо .ванных вод диоксидом углерода. Известна установка для насьщения воды и напитков диоксидом углерода, содержащая последовательно расположенные и соединенные системой трубо проводов устройства для охлаждения и деаэрации воды для смещения компонентов, для насьщения воды или смеси диоксида углерода в несколько этапов и устройство для розлива готового продукта Oj . Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка для насыщения воды и напитков диокс дом углерода, содержащая соединенные между собой системой трубопроводов колонку деаэрации, насос деаэ рированной воды, колонку насьщения с устройствами для подачи диоксида углерода от его источника в колонку и для диспергирования газожидкостной смеси, струйную Иасадку, распол женную на трубопроводе перед колонк иасьщения и соединенную своим входо по воде с нагнетательным патрубком насоса деаэрированной воды, входом по диоксиду -углерода - с полостью колонки насьщения в ее верхней части, а выходом - с входом устройства для диспергирования газожидкостной смеси, насос-дозатор, смесительньй бачок и накопительную колонку 2j . Однако в известных установках не обеспечивается возможность повышения степени насьщения воды и напитков диоксидом углерода и увеличе НИН биологической стойкости получен ных напитков, так как вследствие крайне сгзбой растворимости диоксид углерода в воде, большого диффузиониого сопротивления на границе фаз скорость процесса абсорбции в установке остается невысокой, а это пре пятствует повыщению степени насыщения воды диоксидом углерода. Цель изобретения - повышение CTe пени насыщения воды и напитков диоксидом углерода и увеличение био логической стойкости получаемых напитков. Указанная цель достигается тем, что установка для насьщения воды и напитков диоксидом углерода, содержащая соединенные между собой сис4темой трубопроводов колонку деаэрации, насос деаэрированной воды, колонку насьщения с устройствами для подачи диоксида углерода от его источника в колонку и для диспергирования газожидкостной смеси, струйную насадку, расположенную на трубопроводе перед колонкой насьщения и соединенную своим входом по воде с нагнетательнь1м патрубком насоса деаэрированной воды, входом по диоксиду углерода - с полостью колонки насьщения в ее верхней части, а выходом - с входом устройства для диспергирования газожидкостной смеси, насос-дозатор, смесительный бачок и накопительную колонку, снабжена ионизатором газа, установленным на трубопроводе подвода диоксида углерода к устройству для его подачи в колонку насьщения и соединенным своим входом с источником диоксида углерода, а выходом - с входом устройства для подачи диоксида углерода в колонку насыщения. Кроме того, установка снабжена дополнительным ионизатором газа, установленным на трубопроводе, соединяющем вход по диоксиду углерода струйной насадки с полостью колонки насьщенчя в ее верхней части, и соединенным своим входом с полостью колонки насыщения, а выходом - с входом по диоксиду углерода струйной насадки. При этом устройство для диспергирования газожидкостной смеси в колонке насыщения выполнено с соплом, соединенным с положительным полюсом источника постоянного тока, а корпус колонки насыщения заземлен. На чертеже схематично изображена установка для насьщения воды и напитков диоксидом углерода. Установка содержит соединенные последовательно системой трубопроводов колонку 1 деаэрации, насос 2 деаэрированной воды, струйную насадку 3, колонку 4 насьщения, насос-дозатор 5, бачок 6 купажного сиропа, смесительньй бачок 7 и накопительную колонку 8. Для создания вакуума в Колонке деаэрации установлены эжектор 9, бак 10 с водой и рециркуляционный насос 11. В вакуумном пространстве колонки деаэрации установлень конические тарелки 12, колонка снабжена также ва.куумметром 13 и указателем 14 уровня. Колонка насыщения и накопительная колонка обору доваиы предохранительными клапанами соответственно 15 и 16, манометрами 17 и 18, указателями 19 и 20 уровня соответственно. Подача свежего диоксида углерода в колонку 4 насьщения производится через редуктор 21, элек роионизатор 22 газа и устройство 23 для подачи диоксида углерода от его источника.Для ионизации частично обработанного газа на трубопроводе, соединяющем вход по диоксиду углерода струйной насадки 3 с полостью колонки 4 насыщения установлен элект роионизатор 24. Подача первично обработанной диок сидом углерода- жидкости в колонку насыщения производится через диспергирующее устройство 25, сопло которого подключено к положительному полюсу источника питания. . Установка работает следующий образом. Насосом 11 вода из бака 10 прокачивается через струйный-эжектор 9 на себя. В результате чего эжектор 9 отбирает воздух из колонки 1 деаэрации, что приводит к образованию к ней вакуума. Отфильтрованная и откорректированная по минеральному составу охлажденная вода подается в нижнюю часть колонки 1 деаэрации, проходит по трубопроводу в верхнюю ее часть и, стекая по колическим тарелкам 12, теряет содержащийся в ней воздух. Деаэрированная вода сосредотачивается в нижней части колонки 1 деаэрации, ее количество можно определить по указателю 14 уровня. Деаэрированную воду насосом 2 подают в струйную насадку 3 для предварительного насыщения ее диоксидом углерода, который засасывается из верхней части колонки 4 насыщения и ионизируется в электроионизаторе 24, а затем полученную смесь распыляют в газовом объеме колонки 4 насьпцения через диспергирующее устройство 25, где капли жидкости под действием приложенного напряжения заряжаются положительно. В распыленном состоянии происходит интенсивное поглощение положительно заряженными каплями воды отрицательных ионов диоксида углерода, который поступает в колонку .4 насыщения чере редуктор 21, электроионизатор 22 газа и устройство 23 для подачи 44 диоксида углерода в колонку, и бар- ботирует через слой воды. В барботажном слое происходит окончательное насыщение воды диоксидом углерода. Насыщенную воду насосом-дозатором 5 перекачивают в смесительный бачок 7, куда одновременно подается определенная доза купажного сиропа . ид бачка 6. Из смесительного бачка 7 готовый, насьиценный диоксидом углерода, напиток поступает в накопительную колонку 3 и далее через штуцер вывода готового продукта на розлив. В колонке А насыщения под держивается давление 0,4-0,6 МПа, контролируемое манометром 17, Напряженность электрического поля в ионизаторах 2,5-5,0 кВ/мм. Температура о, воды 6 с, В установленных ионизаторах под действием электрического поля диоксид углерода получает отрицательный заряд и ионизируется. Различие зарядов ионов COj и границы водного слоя способствует интенсивному поглощению СО водой и образованию HjCOjZfH + + HCOj; Интенсивному поглощению отрицательных ионов С0| спообствует также и их в 1,5 раза большая, при одинаковых условиях, подвижность по сравнению с подвижностью нейтраль ныхмолекул. Как показали экспериментальные исследования процесса поглощения COj водой, ионизация газа перед непосредственным вводом его в колонку насыщения позволяет повысить коэффициент массопередачи в 1,8-2,0 раза. При подключении сопла устройства для диспергирования газожидкостного потока к положительному полюсу источ ника тока капли жидкости приобретают заряд и вследствие этого интенсивность массопередачи возрасает под действием дополнительного кулоновского взаимодействия между положительно заряженными .каплями воды и отрицательными ионами COj. Кроме того, при искусственной электризации капель снижается диффузионное сопротивление на границе газ - жидкость, а также поверхностное натяжение и, соответственно, величина аэродинамических сил, необходимьгк для разрушения капель. Таким образом, уменьшаются размеры капель, и, соответственно, увеличивается дополнительно поверхность контакта фаз. Так, например,, при распыливаНИИ капель воды при их электризации до потенциала 530 В рддиусы капель оказались более чем Q 60 раз меньшими чем при распыливании известным способом в одинаковых аэродинамических условиях а это приводит к увеличению поверхности KoifTjBXTa. Таким образ Я1, при установке ионизатора газа на входе диоксида углерода в колонку насыцёния и подключении Сопла устройства для диспергирования газожидкрстного потока к положительному полюсу |1Стдчника вы :окого напряжения абсорбируемый диоксид углерода получает отрицательный, а капли, абсорбирукяцей жидкости положителывый заряд|д. При этом процесс массопереноса значител но интенсиф щйруётся и степень насыцения жидкости даюксидом углерода повышается за счет дополнительного кулоновского взаимодействия между заряженными частицами газа и жидкости, снижения диффузионного сопряжения на границе раздела фаз, увеличение дисперсности распыла, и, соответственно поверхности контакта фаз. Кроме того, ионизированный диоксид углерода оказывает сильное подавляющее воздействие на развитие микрофлоры напитков, дрожжей и плесени, что способствует значительному повышен :о биологической стойкости напитков. Степень насьщения минеральной воды, полученной на предлагаемой установке, по сравнению с известным техническим решением увеличилась в среднем на 12%, фруктовой воды Лимон на 20%. Кроме того, биологическая стойкость фруктовой воды увеличилась с 7 до 24 сут.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ НАСЬПЦЕНИЯ ВОДЫ И НАПИТКОВ ДИОКСИДОМ УГЛЕРОДА, содержащая соединенные между собой системой трубопроводов колонку деаэрации, насос деаэрированной воды, колонку насьщения с устройствами для подачи диоксида углерода от его источника в колонку для диспергирования газожидкостной смеси, струйную насадку, расположенную на трубопроводе перед колонкой насыщения и соединенную своим входом по воде с нагнетатальным патрубком .насоса деаэрированной воды, входом по диоксиду углурода - с полостью колонки насыщения в ее верхней .части, а выходом - с входом устройства для диспергирования газожйдкостной смеси. насос-дозатор, смесительный бачок и накопительную колонку, отличающаяся тем, что, с целью повышения степени насыщения воды и напитков диоксидом углерода и увеличения биологической стойкости полученных напитков, она снабжена ионизатором газа, установленным на трубопроводе подвода диоксида углерода к устройству для его подачи в колонку насыщения и соединенным своим входом с источником диоксида углерода, а выходом - с входом устройства для подачи диоксида углерода в колонку насыщения. 2.Установка по п.1, о т л и 3 чг чающаяся тем, что она снаб(Л жена дополнительным ионизатором гаэа установленным на трубопроводе, сое-. диняющем вход по диоксиду углерода струйной насадки с полостью колонки насьш1ения в ее верхней части, и соединенным своим входом с полостью колонки насыщения, а выходом - с входом по диоксиду углерода струй00 ной насадки. 3.Установка по пп. 1 и 2, отоо личающаяся тем, что устрой00 ство для диспергирования газожид костной смеси в колонке насыщения . выполнено с соплом, соединенным с положительным полюсом источника : постоянного тока, а корпус колонки насьпцения заземлен.