Способ газирования напитка Советский патент 1992 года по МПК C12G1/06 A23L2/00 

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к безалкогольной и винодельческой, а именно к способу газирования напитков.

Известен способ газирования предварительно охлажденных напитков путем их газообразной углекислотой вначале в эжекторе, а затем в сатурационной колонне, заполненной кольцами Рашига, при давлении 0,4-0,6 МПа.

Недостатком этого способа является длительность процесса газирования и сложность устройства длл его осуществления.

Известен способ газирования напитков путем введения в них твердой углекислоты, предусматривающий предварительное охлаждение напитков в открытом контейнере, в котором находится брусок твердой двуокиси углерода, запечатывание контейнера, перемешивание его содержимого

Недостатком данного способа является длительность процесса газирования, значительные потери сниженного газа и недостаточное дозирование его.

Наиболее близким к предлагаемому является способ газирования напитков, предусматривающий повышение давления в напитке до равновесного давления сжиженного газа, смешивание последнего с напитком и снижение давления, смесь перед снижением давления эмульгируют до получения эмульсии жидкой углекислоты в ка- питке.

Недостатком известного способа является низкая экономичность, что обусловлено необходимостью использования сжиженной углекислоты, а также значительные затраты энергии на эмульгирование двух жидких фаз, приводящие к значительному нагреву реагентов, а это приводит к

Х|

СЛ

необходимости повышать давление напитка и углекислоты значительно выше чем равновесное давление сжиженной углекислоты при температуре, соответствующей температуре охлажденного напитка. Так в примерах описания этого способа предварительно охлажденный напиток до температуры -3° С сжимают, при подаче в эмульгирующее устройство, до давления 5,2 МПа, что соответствует равновесной температуре углекислоты 16° С (равновесное давление углекислоты при температуре -3° С составляет всего 3,2 МПа).

Цель изобретения - сокращение энергозатрат и повышение стойкости напитка.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу газирования напитка, предусматривающему охлаждение, сжатие, смешение с углекислотой с последующим снижением давления смеси, сжатие осуществляют до давления, обеспечивающего образование гидратов углекислоты, а после смешивания с углекислотой проводят перевод углекислоты в гидраты, причем перевод углекислоты в гидраты предпочтительно проводить при давлении, обеспечивающем перепад температур 3,5-4 градуса между равновесной температурой гидратообразо- вания углекислоты в газируемом напитке и напитком, подаваемым на смешение с углекислотой.

Достижение поставленной цели обеспечивается тем, что вода и водные растворы, какими являются и напитки, при соответствующих термодинамических условиях (давлении и температуре) способны образовывать газовые гидраты углекислоты. Газовые гидраты представляют собой соединения включения клат- ратного типа, полученные включением молекул гидратообразующего агента, в данном случае углекислоты, в межмолекулярные полости кристаллической решетки воды. Процесс гидратообразования сопровождается выделением тепла. Процесс разложения гидратов протекаете поглощением тепла и представляет собой выделение молекул газа из кристаллической решетки гидрата. Таким образом процессы образования и последующего разложения гидратов способствует развитию большей площади поверхности контакта реагентов, это приводит к повышению количества двуокиси-углерода, содержащегося в газируемом напитке, а также к повышению стойкости его, а кроме того так как процесс образования и разложения гидратов можно проводить в области газообразного агента, т. е. при более низком давлении чем давление . насыщения углекислоты при одинаковой

температуре, то это позволит снизить расходы энергии на повышение давления в напитке и сократить металлоемкость используемой аппаратуры.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно охлажденный напиток под давлением, превышающим равновесное давление гидратообразования в систе0 ме напиток + газируемый газ, в устройстве для образования гидратов (реактор), смешивают с дозируемым количеством газа и выдерживают их до образования газовых гидратов клатратного типа. Затем напиток

5 вместе с гидратами подают в приемный резервуар, где давление сбрасывают до 0,4- 0,6 МПа, после чего напиток разливают в стеклотару. Охлаждать напиток перед пода-- чей в реактор предпочтительно до темпера0 туры на 1-2 градуса выше криоскопической температуры, для предотвращения подмораживания напитка, а давление повышать до такой величины, чтобы обеспечить перепад температур между равновесной темпе5 ратурой гидратообразования и напитком, подаваемым в реактор, 3,5-4 градуса, чтобы создать достаточную движущую силу процесса образования гидратов вплоть до перехода всего газа в состав гидрата,

0 Увеличение этой величины перепада температур приведет к перерасходу энергии, обусловленному необходимостью сжимать реагирующие компоненты до более высокого давления, а уменьшение величины пере5 пада температур может привести к тому, что в конце процесса гидратообразования движущая сила процесса будет уменьшена до величины менее 0,5 градусов, что, как показывают эксперименты по гидратообразова0 нию, приводит к снижению скорости процесса.

Пример 1. Предварительно охлаж- . денный до 0,5 С напиток, например Мандариновый, сжимают до давления 1,7

5 МПа, что обеспечивает перепад температур ДТ 3,5 градуса между равновесной температурой гидратообразования углекислоты в газируемом напитке и температурой напитка, и подают в емкость, где смешива0 ют с углекислотой при этом же давлении. Смешение компонентов проводите перемешиванием любым из известных методов, например лопастной мешалкой, при этом из напитка и углекислоты образуют гидраты

5 углекислоты, кристаллы которых, имеющие размеры 30-100 мкм и плотность 1110 кг/м3, равномерно распределены в объеме напитка. При образовании гидратов температура смеси возрастает, из-за выделения теплоты гидратообразования и достигает + 2° С.

Затем смесь подают в резервуар, где давление сбрасывают до 0,4 МПа. в результате чего гидраты разлагаются с выделением молекул углекислоты и поглощением тепла. Температура при этом понижается до 0,7 градуса, а молекулы углекислоты взаимодействуют с напитком, производя газирование его, после чего производят разлив напитка в стеклотару.

Пример 2. Газируемый купажный виноматериал охлаждают до температуры 270К, на 1-2 градуса выше криоскопиче- ской, для предотвращения подмораживания напитка, что может привести к снижению его вкусовых качеств, а также и к закупорке теп- лообменников, в которых проводят охлаждение напитка, и, соответственно, к нарушению режима работы. После охлаждения напитка его сжимают до давления, обеспечивающего перепад температур ДТ 4 градуса между равновесной температурой гидратообразования углекислоты в газируемом напитке и температурой напитка, которое составляет 2 МПа, и подают в емкость для образования гидратов, в которой при этом давлении смешивают с предварительно сжатой до этого давления углекислотой. При перемешивании напитка с углекислотой турбинной мешалкой с числом оборотов 3 , проводят перевод углекислоты в состояние газовых гидратов, сопровождающееся выделением тепла, приводящим к повышению температуры гидратообразования напитка в конце процесса образования гидратов до 272,4 К, при этом движущая сила в конце процесса гидратообразования составляет 1,6 градуса , что достаточно для проведения процесса гидратообразования с технически приемлемой скоростью. После завершения процесса образования гидра- тов суспензию из напитка и кристаллов гидратов, распределенных в объеме напитка, имеющих размеры 30-100 мкм и плотность 1110 кг/м , подают в приемный резервуар, в котором избыточное давление поддерживают, как и в прототипе, на уровне 0.4-0,5 МПа. При этом давлении гидраты разлагаются с выделением молекул газа, которые, взаимодействуя с напитком, производят газирование его, после чего производят разлив газированного напитка в стеклотару, как и в прототипе. Для возможности проведения сравнения с прототипом, рассмотрен способ газирования купажного виноматериа- ла с содержанием спирта 10% об., позволяющим проводить охлаждение его, так же как и в прототипе, до температуры минус 3 градуса Цельсия, т. е. 270 К.

Предлагаемый способ газирования напитков позволяет повысить стойкость газированного напитка, а также сократить энергозатраты в сравнении со способом газирования напитков, описанным в прототипе, на 50,32%.

Формула изобретения Способ газирования напитка, предусматривающий охлаждение, воздействие давлением на него и смешивание напитка С углекислотой с последующим снижением давления, отличающийся тем, что. с целью сокращения энергозатрат и повышения стойкости напитка, воздействие на напиток осуществляют давлением, обеспечивающим образование гидратов углекислоты, а давление снижают до давления, обеспечивающего перепад температур в 3,5-4 градуса между равновесной температурой гидратообразования углекислоты в газируемом напитке и напитком, подаваемым на смешивание с углекислотой для перевода углекислоты в гидраты.

Использование: в пищевой промышленности, в частности в безалкогольной и винодельческой. Предварительно напиток охлаждают до температуры на 1-2° выше кри- оскопической, затем на него воздействуют давлением, обеспечивающим образование гидратов углекислоты, смешивают напиток с углекислотой и переводят последнюю в гидраты, причем перевод осуществляют при давлении, обеспечивающем перепад температур в 3,5-4,0° между равновесной температурой гидратообразования углекислоты в газированном напитке и напитком, подаваемым на смешивание с углекислотой, затем снижают давление до 0,4-0,5 МПа. при котором гидраты разлагаются и происходит газирование напитка.