Изобретение относится к пищевой промышленности и виноделию и может быть использовано в производстве стерилизованных и осветленных соков и виноматериалов.
Известен способ производства осветленных соков и виноматериалов, включающий смешивание их с сорбентом для адсорбции н,а нем окислительных ферментов и белков, обработку смеси ультразвуком в отстойной камере для коагуляции и седиментации взвеси, отделение осадка, раздельный вывод сока и осадка с последующей стерилизацией сока.
Недостатками этого способа являются периодичность проведения технологического цикла, ведущая к потере производительности, низкая эффективность из-за затухания ультразвука при озвучивании отстойной емкости источниками, установленными на ее стенке, и связанная с этим высокая энергоемкость..
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ производства осветленных соков и виноматериалов в непрерывном потоке, включающий смешивание их с сорбентом для адсорбции на нем окислительных ферментов и белков, обработку смеси ультразвуком для коагуляции и седиментации взвеси, отделение осадка и раздельный вывод сока и осадка с последующей стерилизацией сока.
Этот способ позволяет повысить производительность, но сохраняет низкую эффективность из-за затухания ультразвуковых волн при их внешнем подводе к потоку и высокую энергоемкость, связанную с расходом энергии на возбуждение ультразвуковых колебаний во внешних источниках и с последовательным проведением осветления и стерилизации.
Цель изобретения - сокращение энергоемкости и снижение себестоимости.
Способ реализуется следующим образом.
Соки или виноматериалы смешивают в непрерывном потоке с сорбентом для адсорбции на нем окислительных ферментов
VJ
Ю
О 00
и белков, смесь обрабатывают ультразвуком для коагуляции и седиментации взвесей, осадок отделяют и выводят отдельно от стерилизованного сока, при этом обработку смеси ультразвуком и стерилизацию сока производят одновременно при пульсирующей подаче смеси на натянутые непараллельно потоку с регулируемым усилием струны из упругого материала.
Это позволяет возбудить ультразвуке- вые колебания в струнах при взаимодействии с потоком, который после прохода через струны будет являться носителем ультразвуковой волны. Таким образом достигается сокращение энергоемкости и снижение себестоимости за счет уменьшения затухания ультразвуковой волны в потоке, который является ее носителем, а также за счет возбуждения ультразвука в потоке без внешнего подвода энергии и совмещения ультразвуковой обработки со стерилизацией при соответствующем подборе количества струн, с которыми взаимодействует поток.
П р,и м е р. Обрабатываемый продукт, например, свежеотжатое виноградное сусло, и суспензию сорбента, например бентонита или кизильгура, смешивают в пропорции, необходимой для адсорбции белков и окислительных ферментов, пере- мешивают в потоке до получения однородной смеси и перекачивают с пульсирующим давлением на натянутые непараллельно потоку струны из упругого материала/При этом независимо рт частоты пульсации дав- ления смеси собственная частота колебания упругой CTpjfHbi будет равна
0)
„, -njFso
где ft) - собственная частота колебаний, Гц; FSO - сила натяжения струны, Н; I-длина струны, м; р - линейная плотность,кг/м; п - номер гармоники,
но:
m ntf
I -/, Jrd
2 4 -&
I41
е d - диаметр струны, м;
/V. - объемная плотность, кг/м ; m - масса струны, кг. Преобразуем выражение (1):
(2)
fQVK2 FSO rrr ) p
ЛГП
(3)
Подставив выражение (2) в (3) получаем
( -у2 4 FSQ ; п#рч но по определению
(4)
а,
(5)
где о - напряжение нормального растяжения в струне, Н/м2.
Подставив 05) в (4), получаем
(On
v лгп } /V Преобразуем выражение (6):
(
0
5 0 5
0
0
5
Несущая способность струны определяется условием
г а,(8)
с где а - предельно допустимое значение напряжения нормального растяжения, Н/м , которое равно:
w-nrr(9)
где 0т - предел текучести материала струны, Н/м2;
SJ - запас прочности.
Подставив выражения (8) и (9) в (7) и преобразовав, получаем:
Or
I
iЈL0. К
(Ю)
SI-A,Уравнение (10)позволяет определить предельно допустимую длину струны I, применимую для осуществления предлагаемого способа. При расчете ее следует учитывать, что: наиболее энергоемкой является первая гармоника собственных колебаний, поэтому при расчете предельно допустимой длины струны и для получения максимального КПД способа следует принимать п 1; максимальная нагрузка на струну соответствует максимальной собственной частоте колебаний, поэтому при расчете предельно допустимой длины струны следует брать максимальное значение частоты ультразвука из технологического интервала.
Далее выбирают длину струны меньше предельно допустимого значения,- рассчитанного по формуле (10), для которого.по уравнению
-so
ЈL
i2An
(11)
0
5
определяют усилие натяжения струны, необходимое для получения заданной частоты автоколебаний в первой гармонике.
При прохождении через натянутые с рассчитанным по формуле (11) усилием струны поток смеси, подаваемый с пульсирующим давлением, вызывает в струнах колебаний с заданной частотой. Поток при взаимодействии со струнами воспринимает ультразвуковую волну и несет ее на себе до полного затухания. Количество струн рассчитывают таким образом, чтобы за время прохождения через них и время затухания
ультразвуковой волны в потоке смеси, энергия ультразвуковых колебаний, передаваемая потоку, была не меньше 400 Дж/л, что обеспечивает сочетание коагуляции и седи ментации взвеси адсорбированных сорбен- том белков и окислительных ферментов и стерилизацию смеси.
После обработки смеси, ультразвуком осадок отделяют от продукта одним из известных способов, например фильтрацией, а затем при раздельном выводе сок или виноматериал пускают на расфасовку, а осадок - на дальнейшую переработку.
Установка для осуществления способа содержит емкости для подачи сока или ви- номатериала и подготовленной суспензии сорбента соответственно, смесительную емкость для приготовления смеси перерабатываемого продукта с сорбентом в заданной пропорции, насос для обеспечения пульсирующей подачи смеси на ультразвуковую обработку в емкости, за которой расположено устройство для отделения осадка от готового продукта и их раздельного вывода, выполненное, например, в виде само- очищающегося фильтра..
В полости емкости для ультразвуковой обработки смеси установлены с возможностью регулировки усилия натяжения приспособлениями струны,.
При работе установки обрабатываемый продукт из емкости и суспензия сорбента из емкости попадают в емкость в заданной пропорции, где осуществляют их смешение в непрерывном потоке. Затем насосом смесь из емкости откачивают в емкость для ультразвуковой обработки. Насос любого типа обеспечивает пульсацию давления в потоке перекачиваемой смеси за счет пери- одичности выдачи смеси его рабочими органами (лопатками, поршнями, шестернями), которая сохраняется на некоторой длине трубопровода, по которому осуществляют транспортировку смеси, при- чем чем больше длина этого трубопровода и чем больше его гидравлическое сопротивление, тем интенсивнее затухают колебания давления, создаваемые насосом, поэтому для максимально эффективного использования колебания давления смеси, насос следует устанавливать непосредственно перед емкостью, в которой натянуты струны. Пульсация давления смеси необходима для генерации автоколебаний в струнах, так как в против- ном случае вместо автоколебаний в струнах будут происходить статические прогибы.
При прохождении через емкость поток смеси при взаимодействии со струнами, натянутыми с помощью приспособлений с усилием, рассчитанным по уравнению (11), вызывает в них автоколебания с заданной частотой, которые воспринимаются потоком. Поток при этом становится носителем ультразвуковой волны, благодаря которой в нем происходит коагуляция и седиментация взвеси сорбента с адсорбированными белками и окислительными ферментами, а также стерилизация за счет разрыва оболочек, или их необратимой деформации у любых видо в и форм микроорганизмов, подвергшихся воздействию ультразвука достаточной энергии. При этом следует отметить, что максимальная амплитуда ультразвуковых колебаний гарантируется при расположении струн перпендикулярно потоку и совпадении частоты колебания давления с заданной частотой колебания струны, или величиной ей кратной, а при параллельном расположении струн в потоке автоколебания в них не возбуждаются. Далее на фильтре осуществляют отделение осадка от готового продукта и их раздельный вывод.
Сокращение энергоемкости и снижение себестоимости обеспечивается отсутствием необходимости внешнего подвода энергии для создания ультразвуковых колебаний в потоке и совмещения операций осветления и стерилизации, а также увеличением времени затухания ультразвуковой волны при ее генерации самим потоком смеси, который затем будет являться и ее носителем. Кроме того, проведение, стерилизации пищевых продуктов ультразвуком обеспечивает повышение качества за счет исключения возможности испарения или термодеструкции питательных и ароматических веществ.
Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я
Способ производства осветленных соков или виноматериалов в непрерывном потоке, предусматривающий смешивание их с сорбентом для адсорбции на нем окислительных ферментов и белков, обработку смеси ультразвуком для коагуляции и седиментации взвесей, отделение осадка, вывод осадка и сока и стерилизацию последнего, отличающийся тем, что, с целью сокращения энергоемкости и снижения себестоимости, обработку смеси ультразвуком и стерилизацию сока ведут . одновременно при пульсирующей подаче смеси на натянутые непараллельно потоку с регулируемым усилием струны из упругого материала.
Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к технологии производства осветленных и стерилизованных соков и виноматериалов. Сущность изобретения заключается в том, что при производстве соков или виноматериалов предусматривают смешивание их с сорбентом для адсорбции на нем белков и окислительных ферментов, совмещение процессов коагуляции и седиментации взвеси и стерилизации при обработке ультразвуком путем пульсирующей подачи на натянутые непараллельно потоку с регулируемым усилием струны из упругого материала, раздельный вывод готового продукта и осадка.
