Устройство для газирования напитков Советский патент 1992 года по МПК B01F5/18 A23L2/00 

Изобретение относится к аппаратам для обработки жидкостей диоксидом углерода и может быть применено в пищевой и других отраслях промышленности для насыщения жидкостей газом, в частности газирования напитков.

Известно устройство для газирования напитков, содержащее баллон со сжиженным углекислым газом, фильтр для газа, камеру смешения с вертикально установленным конденсатором, выходной патрубок которого расположен в верхней части камеры, регулятор уровня напитков в камере смешения, продуктовый насос и технологические трубопроводы.

Недостатки аналога: неполное смешивание напитка с углекислотой и повышенные потери углекислоты при газировании.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство, содержащее источник и фильтр сжиженного углекислого газа, конденсатор, камеру смешения, разделенную перегородкой на две полости, укрепленные в перегородке переливные трубки с тарелочками - горизонталь- ными массообменными элементами, регулятор уровня, продуктовый насос, дис- пергатор - распылитель, турбулизатор продуктового потока, систему трубопроводов с запорной арматурой.

Недостатки прототипа:

повышенные энергозатраты установки и потери продукта, связанные с необходимостью обязательного предварительного охлаждения газированного напитка, а также выдержка и фильтрация охлажденного напитка перед его газированием;

Ч

VJ Сл) 4 О

ся

недостаточная эксплуатационная надежность и снижение качества получаемого напитка, обусловленные замерзанием напитка в технологических трубопроводах при фазовых переходах (сброс давления с 5,2-6 до 0,05 МПа);

сложность установки и ее повышенная материалоемкость из-за применения турбу- лизэтора продуктового потока, датчиков уровня, требующих также дополнительных затрат электроэнергии;

недостаточные пенистые и игристые свойства напитка, связанные с меньшим содержанием в готовых напитках связанных форм диоксида углерода, не превышающих 10-13% от общего содержания углекислого газа в напитке.

Целью настоящего изобретения является повышение качества напитков за счет увеличения содержания связанных форм диоксида углерода, проявляемого в улучшении их пенистых и игристых свойств, уменьшение материалоемкости установки, упрощение конструкции и повышение надежности работы установки и снижение потерь основного продукта.

Эта цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем источник и фильтр сжиженного диоксида углерода, камеру смешения, разделенную перегородкой, в которой закреплены переливные трубы, верхнюю и нижнюю полости, трубопровод сжиженного диоксида углерода, к одному концу которого присоединен дис- пергатор-распылитель, продуктовый насос, соединенный с камерой смешения, систему трубопроводов с запорной арматурой, размещен струйный реактор, установленный в нижней полости камеры смешения, сопло которого соединено с нагнетательным трубопроводом продуктового насоса и размещено в верхней части полости, отражатель, установленный под струйным реактором, причем второй конец трубопровода сжиженного диоксида углерода погружен в сжиженный газ. При этом отражатель выполнен в форме полусферы, внутри которой установлены нижние концы переливных трубопроводов для отвода газированного напитка.

Установка струйного реактора в нижней полости камеры смещения обеспечивает эмульгирование жидкого диоксида углерода в напитке.

Размещение сопла в приемной чаше струйного реактора в сочетании с расположением струйного реактора в нижней полости камеры смешения обеспечивает многократную циркуляцию подаваемого на- гштка через струйный реактор, благодаря

разрежению, возникающему в приемной чаше реактора.

Установка отражателя в форме полусферы под струйным реактором ниже зоны

эмульгирования усиливает эффект многократной циркуляции напитка, проходящего через реактор. Кроме того, она предотвращает прямое попадание жидкого диоксида углерода из диспергатора-распылителя в

0 зону эмульгирования в нижний створ перегонных трубопроводов.

Из-за полусферической формы отражателя его внутренняя поверхность равномерно, во всех направлениях, распыляет

5 поступающий из реактора поток напитка вверх для многократной циркуляции газа и жидкости через реактор. Его нижняя поверхность также распыляет и равномерно направляет капельки диоксида углерода,

0 которые выходят из диспергатора-распылителя и по периферии нижней полости камеры смешения поднимаются вверх, не допуская сливания капелек друг с другом. Размещение диспергатора-распылите5 ля в нижней полости камеры смешения, под отражателем ускоряет процесс насыщения напитка диоксидом углерода.

Установка перегонных трубопроводов с расположением нижнего створа внутри от0 ражателя предотвращает прямое попадание в створ капелек жидкого диоксида углерода, не проэмульгированных в напитке.

Подача сжиженного газа под давлением происходит путем погружения одного конца

5 трубопровода в сжиженный газ. находящийся в сосуде. Благодаря указанным конструктивным отличиям, в камеру смешения сразу попадает жидкий диоксид углерода. Это позволяет исключить предваритель0 ное охлаждение и фильтрацию напитка из технологического цикла, уменьшить энергозатраты и потери напитка. Необходимое охлаждение в предлагаемой установке обеспечивается за счет фазовых переходов

5 диоксида углерода при сбросе давления, при этом одновременно исключается замерзание напитка в технологических трубопроводах.

Общий вид устройства для газирования

0 напитков приведен на чертеже.

В устройстве источник сжиженного газа через трубопровод 2, фильтр 3 соединен с камерой смешения 4. Последняя представляет собой емкость, состоящую из двух

5 отсеков (полостей), причем верхний отсек 5 занимает относительно малый объем. Эти отсеки отделены друг от друга горизонтальной перегородкой 6, на которой смонтированы перегонные трубопроводы для отвода газированного напитка 7. Они заканчиваются в нижнем отсеке 8 камеры смешения 4. Здесь смонтирован также струйный реактор 9. Под ним размещен отражатель 10 полусферической формы. Ниже отражателя и ближе ко дну камеры смешения 4 расположен диспергатор-распылитель 11. Отражатель 10 размещен таким образом, что охватывает концы-створь трубопроводов 7 и образует локальную зону эмульгирования 12. Для подачи исходного продукта в камеру смешения 4 предназначен продуктовый насос 13 с трубопроводом 14, В приемной чаше 15 струйного реактора размещено закрепленное на конце трубопровода 14 сопло 16.

Установка работает следующим образом.

После открытия вентиля, расположенного на линии подачи сжиженного диоксида углерода 2, жидкая углекислота из источника 1, где она находится при температуре 20-25°С и под давлением 5,5-6.0 МПа, через фильтр 3, диспергатор-распылитель 11 поступает в камеру смешения 4. Поскольку в последней давление в первый момент равно атмосферному, жидкая углекислота испаряется, давление в камере смешения поднимается и устанавливается равным равновесному давлению для сжиженного диоксида углерода, содержащегося в источнике 1.

Далее, после включения продуктового насоса 13, напиток, имеющий комнатную температуру, по трубопроводу 14, через разбрызгивающее сопло 16 поступает в струйный реактор 9. При этом, проходя через струйный реактор, благодаря кавитации и гидравлическому удару происходит растворение диоксида углерода в напитке, что приводит к снижению давления газа в обеих полостях камеры смешения. В результате жидкий диоксид углерода через диспергатор-распылитель 11 вновь начинает поступать в нижний отсек камеры смешения 8.

Благодаря наличию отражателя 10, а также меньшей плотности сжиженного газа, жидкий диоксид углерода по периферии камеры смешения поднимается вверх. Затем втягивается в приемную чашу 15 струйного реактора 9 и с потоком вновь поступающего налитка, проходя через струйный реактор, равномерно эмульгируется в напитке, в зоне эмульгирования 12.

Готовый газированный напиток по перегонным трубопроводам 7 поступает в вер- хний отсек 5 камеры смешения 4 и удаляется из нее по трубопроводу.

Охлаждение напитка до +1-6°С происходит на дальнейших технологических операциях, при сбросе давления с 5,6-6,0 до 0,3-0,5 МПа, за счет фазовых переходов, согласно эффекту Джоуля-Томсона. Одновременно наблюдается также охлаждение 5 самой камеры смешения 4. Это приводит к дополнительному снижению равновесного давления сжиженного газа до 3,3-3,6 МПа, что, во-первых, создает дополнительный перепад давления между камерой смешения 4

0 и источником 1 сжиженного диоксида углерода, и. во-вторых, предотвращает обратные фазовые переходы при распылении жидкого диоксида углерода.

Сравнительный анализ технико-эконо5 мических и технологических показателей установок представлен с таблице.

Из таблицы следует, что благодаря применению предлагаемого устройства, игристые свойства напитка повышаются в 1,2

0 раза, а пенистые в 1,5 раза, и благодаря этому дегустационная оценка напитка повышается на 0,4 балла. Материалоемкость устройства снижается в 1,3 раза. Потери напитка снижаются на 0,53%, а потери хо5 лода исключаются. За счет исключения замерзания напитка в технологических трубопроводах, а также упрощения устройства повышается надежность в эксплуатации.

0 Формула изобретения

1. Устройство для газирования напитков, содержащее источник и фильтр сжиженного диоксида углерода, камеру смешения, разделенную перегородкой, в

5 которой закреплены переливные трубы, на верхнюю и нижнюю полости, трубопровод сжиженного диоксида углерода, к одному концу которого присоединен диспергатор- распылитель, продуктовый насос, соеди0 ненный с камерой смешения, систему трубопроводов с запорной арматурой, о т- личающееся тем, что, с целью повышения качества напитка, уменьшения материалоемкости, повышения надежности и

5 снижения потерь основного продукта, оно снабжено струйным реактором, установленным в нижней полости камеры смешения, сопло которого соединено с нагнетательным трубопроводом продуктового насоса и

0 размещено в верхней части полости, отражателем, установленным под струйным реактором, при этом второй конец трубопровода сжиженного диоксида углерода погружен в сжиженный газ.

5 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что отражатель выполнен в форме полусферы, внутри которой установлены нижние концы перегонных трубопроводов для отвода газированного напитка.

Для установки производительностью 2,5 м3/ч

Сущность изобретения, в устройстве, в нижней полости камеры смешения, установлен струйный реактор, в приемной чаше которого смонтировано разбрызгивающее напиток сопло. Под струйным реактором. ниже зоны эмульгирования установлен отражатель, под ним диспергатор-распыли- тель. Верхняя и нижняя полости камеры смешения соединены между собой посредством перегонных трубопроводов для отвода газированного напитка из зоны эмульгирования в верхнюю полость камеры смешения и далее через трубопровод отвода готового продукта за ее пределы. Отражатель выполнен в форме полусферы, внутри которой установлены нижние створы перегонных трубопроводов, для отвода газированного продукта. Трубопровод, соединяющий источник сжиженного диоксида углерода с камерой смешения, одним концом погружен в сжиженный газ. а другим непосредственно соединен с диспер- гатором-распылителем. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.