Способ десульфитации плодово-ягодного сока Советский патент 1990 года по МПК A23L2/76 

Изобретение относится к пищевой промьшшенности, а именно к способам десульфитации плодово-ягодных соков.

Цель изобретения - интенсификация процесса и п.олное удаление консерванта.

Сущность процесса термической десульфитации соков сводится к тому,что под действием тепла из сока удаляется свободная и связанная форма диок- снда серы. К связанной форме относят соединения диоксида серы с различными компонентами сока, причем с одним из них (например, антоцианы) образчу- й5тся весьма непрочные соединения , способные разрушаться с вьщелением

SO2. при незначительном повышении температуры, с другими (например, глюкозы и другие соединения, обладающие карбонильной группой) - прочные соединения, для разрушения которых требуются более жесткие условия и более длительное время.

На фиг. 1-3 даны кривые, поясняющие способ.

В процессе исследований установлено, что своеобразным паспортом механизма процесса, отражающим любые от- клонения режимов от оптимальных, является кривая десульс итации Cg (т) (фиг. 1). На кривой десульфитации соков четко различаются два периода проО5

ч1 ND

цесса. В первый период десульфитация протекает с высокой скоростью, которая лимитируется десорбцией SO 2 из капли сока в газовую среду. Во второй период скорость процесса резко падает за счет смены лимитирующей реакции. Biecb свободный диоксид серы из легко разрушающихся под действием тепла сое- ;: нений к этому моменту уже удален, 4 самой медленной стадией процесса Становится реакция выделения SOg из ПРОЧНО связанных соединений. Она и ли- 4итирует общую скорость процесса де- ёульфитадии в этот период. Смена перирдов происходит в критической точке при концентрагдаи SO в соке на уровне 100-200 мг/дм независимо от его сор- ta. Эта величина соответствует кон- 1|1ентрации диоксида серы, образующего .йрочные соединения с компонентами со- ica, Подтверждением этому является отсутствие зависимости концентрации Критической точки от уровня сульфитации сока.

Интенсификация процесса достигается тем, что десульфитацию проводят |1ри удельной поверхности 10 -10 м/м соотношении объемов газа-носителя и Ьбрабатываемого сока 55:1 на первом этапе и повышении температуры до 95- ( на втором.

i Полное удаление консерванта достигается повьшением температуры до 95- 100°С на втором этапе и пребьшанием в контакте лотдкой и газовой фаз в условиях десульфитадии в течение 0,5 - 0,6 мин.

Одновременно достигается повьппение качества готового продукта за счет уменьшения тепловой нагрузки вследствие использования более низкого температурного режима на первом этапе процесса, а также за счет уменьшения времени проведения всего процесса пу

тем развития высокой удельной поверхности контакта жидкой и газовой фаз

45

(to

4

10 М2/МЗ).

50

Способ осуществляют следующим образом.

Сульфитированный сок нагревают до температуры 80-85°С при атмосферном давлении, развивают поверхность контакта жидкости с газом-носителем (удельная поверхность 10 ) и удаляют сернистьш ангидрид током паров сока, причем соотношение объемов газа-носителя и обрабатываемой жидкости составляет 55:1. Когда концентра.55

ция диo(;cидa серы в десульфитиру емом ,соке достигает 100-200 мг/дм, реализуют второй этап десульфитации: температуру сусла повышают до 95 - , а соотношение объемов газа- носителя и жидкости понижают до 20:1. Полное удаление консерванта осуществляют в течение 0,5-0,6 мин контакта десульфитируемой жидкости с газом-носителем.

Одним из определяющих факторов интенсификации процесса десульфитащ1и является поверхность контакта десульфитируемой жидкости с газом-носителем. Наиболее высокую степень развития поверхности получают при диспергировании жидкости в виде капель. Экспериментальным путем установлено, что оптимальным размером капель, при котором исключен их унос, особенно на первом этапе десульфитации, являются капли диаметром 0,5-0,8 мм.

Результаты определения времени полной десульфитации при различной удельной поверхности жидкой фазы даны в табл. 1.

Таблица 1

0тмечается унос капель током газа- носителя.

Диаметр капель установлен путем отбора проб из реактора на предметные стекла, покрытые слоем парафина с нанесенньвд на него в качестве иммерсионной жидкости касторовым маслом.

Установлено, что основной характеристикой процесса десульфитации является кривая в координатах Концентрации SOj - время (фиг. 2). Кривую десульфитации снимают при постоянной температуре нагрева сока и соотношении объемов газовой и жидкой фаз в течение всего процесса.

51600672

Очевидно,что кривая десульфитации разбивается точкой перегиба - критической точкой (К) - на два участка, соответствуюпще двум периодам процес са десульфитации: периоду постоянной скорости и угасающей скорости. На долю первого периода приходится 30% времени всего процесса десульфитации В этот период удаляют сернистый ангидрид до уровня 100-200 мг/дм независимо от исходной сульфитации и сорта винограда (табл. 2).

Содержание SOg, соответствующее критической точке, для сока из разных с сортов винограда при разных уровнях сульфитации дано в табл. 2.

Таблица 3

Температура сусла С

, I Концентрация S02 Iмг/дм

10

Таблица

При обычном уровне сульфитайрйй 800- 1100 мг/дмз около 80% сернистого ангидрида удаляют на первом этапе де-.: Сульфитации. Наиболее важным фактором интенсификации процесса на первом этапе является удаление газообразного сернистого ангидрида. При заданной температуре десульфитируемой жидкости и удельной поверхности оптимальным соотношением объемов газа-носителя и жидкости является 55:1 (фиг.З, кривая 1).

При сульфитации часть сернистого ангидрида расходуется на взаимодействие с компонентами сока: с некоторыми на них (например, антоцианы) образуются соединения, легко разрушающиеся при тепловом воздействии, с другими (соединения, содержащие карбонильную группу) образуются достаточно прочные соединения, разрзтпение которых при рН сусла требует более длительного теплового воздействия. Наличие прочно связанных, соединений определяет в основном время проведения процесса десульфитации.

Концентрация S02, соответствующая критической точке, является концентрацией сернистого ангидрида, связанного в наиболее устойчивые в условиях десульфитации соединения, которые остаются в соке к концу первого эта- па десульфитации. Поэтому наиболее важным фактором интенсификации процес- са на втором этапе является повышение температуры. Установлено,.что noBbmeime температуры на 10 с по срав- Установлено (табл. 3) что оптималть ™ периодом сокращает ной температурой для ocyiecT :™ время второго этапа десульфитации на .

:--. ™1о-г - .л

5 мин. поопесса ,T,r, P2bLe , динении, а также для ускорения массо-. СП .f.r.. концентрация .. обмена при низких концентрациях кон-

серванта. Последнее, как известно.

SQz 1008 мг/дмз) показано в табл. 3,Таблица 3

Температура сусла С

, I Концентрация S02 Iмг/дм

10

замедляет любой массообменный процесс. Дальнейшее повышение температуры способствует интенсификации процесса на этом этапе, однако, применение более высоких температур,близких к точке изменения фазового состояния, приводит к глубокому изменению состава сока и потребует значительного усложнения оборудования.

Сделанные на основании анализа фивой десульфитации вьшоды о двух- атапном протекании процесса и его меха1шзме, а также оценка скорости Процесса на каждом из этапов и количество удаляемого 80 способствуют выбору условий проведения процесса. Выбор соотношений объемов газа-носи- и десульфитируемого сока осу- ;.15ествлен с у гетом вышеизложенного На основании исследования влияния этого параметра на скорость процес- 4а десульфитации (табл. 4).

Влияния соотношения объемов газаI носителя и десульфитируемого сока на

скорость процесса десульфитации дано

а табл. 4.

Таблица4

J600672 8

Из данных табл. 4 видно, что в первый период скорость процесса максимальна при соотношении объемов газа- носителя и сока 55:1. Значит, возможность интенсификации процесса за счет градиента концентрации. , создаваемого удалением газообразного SOj, исчерпана. Дальнейшее увеличение соотношения не влияет на скорость процесса.

Понижение скорости процесса во второй период десульфитации обусловливает и понижение необходимого соотношения объемов газа-носителя и сока. Как показывают данные табл. 4, оптимальным явлется соотношение 20:1.

Приведенные результаты свидетельствуют о том, что двухэтапность про10

15

20

25

цесса, наличие критической точки десульфитации на уровне 100-200 мг/дм, варьирование температурой и соотношением объемов газа-носителя и сока на каждом этапе проистекают из природы соков и обусловлены наличием в них компонентов, связываюш 1Х диоксид серы. Полное удаление консерванта достигается в течение 0,5-0,6 мин контакта газа-носителя и диспергированного . сока.

Средняя скорость процесса десульфи- JQ тации, мин

0

5

Q

J5

40

50

55

цесса, наличие критической точки десульфитации на уровне 100-200 мг/дм, варьирование температурой и соотношением объемов газа-носителя и сока на каждом этапе проистекают из природы соков и обусловлены наличием в них компонентов, связываюш 1Х диоксид серы. Полное удаление консерванта достигается в течение 0,5-0,6 мин контакта газа-носителя и диспергированного . сока.

Пример 1. Сульфитированньй виноградный сок с содержанием SO. 986 мг/дм нагревают в теплообменнике до при атмосферном давлении и подают на десульфитацию в реактор, в котором диспергируют сок до удельной поверхности 10 . Газ-носитель (пары; сока) подают противотоком и проводят десульфитацию при соотношении объемов.газа-носителя и сока 55:1. При достижении содержания SOj в соке 200 мг/дй повышают его температуру до , а соотношение объемов газа- носителя и сока понижают до 20:1.Полного удаления консерванта достигают за 0,6 мин. Контактирование обрабатываемого сока и газа-носителя в течение этого времени осуществляют за счет многократного пропускания диспергированного сока через реактор.

Пример 2. Сульфитированньй виноградный сок с содержанием 80 986 мг/дм нагревают до 85 е при атмосферном давлении и диспергируют в реакторе до удельной поверхности . Противотоком подают газ-носитель и проводят десульфитацию при соотношении объемов газа-носителя и сока 55:1 до 100 мг/дм 80, повьш1а- ют температуру сока до ., а соотI

ношение объемов газа-носителя и сок понижают до 20:1. Полное удаление , консерванта происходит за 0,5 мин контактирования диспергированного нагретого сока и газа-носителя.

Пример 3. Вишневый сок, сульфитированный до уровня 753 мг/да нагревают до при атмосферном давлении и диспергируют в реакторе удельной поверхности 1,2-10 . ПР.ОТИВОТОКОИ подают пары сока при соотношении объемов газа-носителя и десульфитируемого сока 55:Т. При содержании 80, в соке 138 мг/дм температуру его повьшают до 00°С, а соотношение объемов газа-носителя и сока понижают до 20:1. Полное удаление 80 достигнуто при контактировании диспергированного нагретого сока и газа-носителя в течение 0,6 мин.

Пример 4. Сливовый сок, сульфитированный до уровня 672 мг/дм нагревают до 80°С при атмосферном давлении и диспергируют до удельной поверхности 8,2-10 . Противотоком подают пары сока при.соотношении объемов газа-носителя и сока 55:1. При содержании 802. в десульфи- тированном соке 102 мг/дм повьшгают его температуру до , одновременно понижая соотношение объемов газа-носителя и сока до 20:1. Полное

7530 560

Bfteffff &есулырит И1 ш.; .

1600672

10

удаление 80з, из сока достигается за 0,5 мин контактирования диспергированного нагретого сока и газа-носителя.

Формула из.обретения

Способ десульфитации плодово-ягод- 0 ного сока, консервированйого сернистым ангидридом, включаннций нагрев пересульфитированного сока с получением газовой смеси, содержащей соковый пар и 80,их разделение, контак- 5 тирование сокового пара с обрабатываемым сульфитированным соком в противотоке и удаление 80, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и полного удаления 0 консерванта, процесс контактирования осуществляют в два этапа путем диспергирования обрабатываемого сока на . каждом этапе до достижения им удельной поверхности tO - при об-

5 щей продолжительности процесса 0,5 - 0,6 мин, причем на первом этапе сок подогревают до 80-85 с, устанавливают соотношение объемов сокового пара и сока, равное 55:1, и процесс ведут до

0 достижения содержания 802, равного 100-200 мг/дм а на втором этапе, сок подогревают до 95-100 с и устанавливают соотношение объемов сокового пара и сока, равное 20:1.

Фиг.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам десульфитации плодово-ягодных соков. Цель изобретения - интенсификация процесса и полное удаление консерванта. Сульфитированный сок диспергируют для создания высокой степени развития поверхности /10⁴-10⁵ м²/м³/ контакта газовой и жидкой фаз, устанавливают время контакта, равное 0,5-0,6 мин, процесс ведут в два этапа. На первом этапе удаляют свободный сернистый ангидрид и часть связанного при 80-85°С и устанавливают соотношение объемов газовой и жидкой фаз, равное 55:1, а на втором этапе удаляют связанный SO₂ при 95-100°С и устанавливают соотношение объемов газовой и жидкой фаз, равное 20:1. 3 ил., 4 табл.