Способ производства концентрированных напитков и линия для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК C12G1/02 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к технологии производства напитков, преимущественно полученных сбраживанием смесей.

Известен способ производства концентрированных напитков, предусматривающий сбраживание исходной смеси, осветление ее, очистку выделяющейся при сбражи- вании углекислоты и сжатие ее, концентрирование напитка путем смешивания его со сжатым диоксидом углерода в условиях образования газогидратов углекислоты, отделение напитка от газогидратов, рециркуляцию его на образование гидратов и вывод потребителю, разложение газогидратов, отделенных от напитка, на воду и диоксид углерода, а также линия для осуществления способа, содержащая соединенные трубопроводами с вентилями дозирующий, насос, емкость для брожения, блок очистки диоксида углерода, компрессор, сборник-накопитель углекислоты, резервуар для осветления, кристаллизатор, промывочную колонну, плавитель, резервуар для готового напитка и емкость для воды. Недостатком известного технического решения являются большие расходы энергии.

Цель изобретения - снижение энергозатрат. /

Указанная цель достигается тем, что в способе производства концентрированных напитков, предусматривающем сбражива- ние исходной смеси, осветление ее, очистку выделяющегося при сбраживании диоксида углерода и сжатие углекислоты, концентри- рование напитка путем смешивания его со сжатым диоксидом углерода в условиях образования газогидратов углекислоты, отде- ление напитка от газогидратов, рециркуляцию его на образование гидратов и вывод потребителю, разложение газогидратов, отделенных от напитка, на воду и диоксид углерода, газогидраты, отделенные от напитка, сжимают до давления, превышающего давление верхней инвариантной точки системы вода + диоксид углерода, и разлагают с образованием воды и жидкого диоксида углерода, выводимого потребителю, а напиток, рециркулирующий на образование гидратов, сжимают до давления, .превышающего давление гидратообразова- ния, а у линий для производства концентри- рованных напитков, содержащей соединенные трубопроводами с вентилями дозирующий насос, емкость для брожения, . блок очистки диоксида углерода, компрессор, сборник-накопитель углекислоты, резервуар для осветления, кристаллизатор, промывочную колонну с емкостью для гид- ратной суспензии в верхней части, фильтрующей сеткой и карманом в средней части, плавитель, резервуар для готового напитка и емкость для воды, карман прбмывочной колонны соединен с кристаллизатором трубопроводом рециркуляции напитка, трубопровод рециркуляции напитка снабжен насосом, плавитель установлен вне корпуса промывочной колонны и сообщен с емкостью для гидратной суспензии трубопроводами отвода воды и подвода гидратной суспензии, емкость для гидратной суспензии сообщена трубопроводом подвода углекислоты со сборником-накопителем углекислоты, при этом трубопроводы отвода воды и подвода углекислоты снабжены вентилями, а трубопровод подвода гидратной суспензии снабжен насосом.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Исходное сырье по известной технологии сбраживэют, осветля0 Ют, снимают с осадка. Затем напиток концентрируют путем смешивания его с газообразной углекислотой, выделяющейся на стадии брожения, при давлении и температуре, обеспечивающих образование газо5 гидратов углекислоты и перевода воды в твердую фазу, проводят предварительное сгущение гидратной суспензии фильтрацией напитка с последующим сгущением гидратов путем вытеснения жидкого напит0 ка из межкристаллических пространств гид- ратной массы газообразной углекислотой, а напиток после фильтрации его от гидратов рециркулируют на смешение с газообразной углекислотой, а также выводят потреби5 телю в качестве готового продукта. Отделенные от концентрированного напитка гидраты сжимают до давления, превышающего давление в верхней инвариантной точке для системы вода + углекислота, и

0

разлагают на воду и жидкую углекислоту.

выводимую потребителем в сжиженном виде. Рециркулирующий после отделения от гидратов напиток смешивают с исходным напитком, подлежащим концентрирова5 нию, и контактируют с новой порцией газообразной углекислоты, полученной после брожения исходных компонентов, предварительно очищенной и сжатой до давления гидратообразования, при параметрах гид0 ратообразования, образуют новую порцию гидратов с последующим отделением их от напитка, сжатием и разложением на воду и сжиженную углекислоту, т.е. повторяя весь цикл, описанный выше. Воду, насыщенную

5 углекислотой, выводят из цикла и используют для приготовления газированных освежающих напитков.

На чертеже схематично изображена линия для осуществления предлагаемого спо0 соба.

Линия для производства концентрированных напитков состоит из дозирующего насоса 1, емкости 2 для брожения, блока 3 очистки диоксида углерода, компрессора 4,

5 сборника-накопителя 5 с трубопроводом б вывода углекислоты потребителю, резервуара 7 для осветления, насоса 8, кристаллизатора 9, снабженного встроенным теплообменником 10 и перемешивающим устройством 11 и соединенного трубопроводом, с имеющим вентиль 12, со сборником- накопителем 5, а также холодильной машиной 13, промывочной колонны 14 и резервуара 15для готового напитка, В средней части промывочной колонны 14 уста- новлена фильтрующая сетка 16 и имеется карман 17, Верхняя часть промывочной колонны 14 со скрепером 18 и приводом 19 размещена в емкости гидратной суспензии 20, соединенной через насос 21 с плавите- лем 22, снабженным поддерживающей решеткой 23 и теплообменником 24. Поддерживающая решетка может быть либо изготовлена из перфорированного металла с мелкими ячейками, препятствующими попаданию гидратов в нижнюю часть плавителя, либо сверху наполнена насадкой из колец Рашига. Нижняя часть плавителя 22 имеет патрубок с вентилем 25; трубопроводами с вентилями 26 и 27 она соединена соответственно с емкостью 20 гидратной суспензии и емкостью 28 для воды, которая через вентиль 29, так же, как и резервуар 15 через вентиль 30, соединена со всасывающей стороной компрессора 4. Резервуар 15 через вентиль 31 соединен с карманом 17, который через насос 32 соединен с кристаллизатором 9. Кристаллизатор 9 трубопроводом с вентилем 33 соединен с нижней частью промывочной колонны 14. Выход компрессора 4 через вентиль 34 соединен со сборником-накопителем 5, а через вентиль 35 - с входом в теплообменник 24, выход из которого соединен трубопроводом 36 со сборником-накопителем 5. На трубоп- роводе с вентилем 31 установлен датчик 37 концентрации, воздействующий на вентиль 31. Верхняя часть емкости 20 через вентиль 38 соединена со сборником-накопителем 5. Скрепер 18 имеет лопасти 39.

Линия работает следующим образом (для примера рассмотрен случай концентри- рования напитка крепостью 12% спирта естественного брожения, используемого, например, для приготовления вин).

.Исходную смесь, содержащую специально подготовленные компоненты, подают дозирующим насосом 1 в одну из нескольких параллельно установленных емкостей 2 для проведения процесса брожения. Выде- ляющуюся при брожении естественную углекислоту отводят в блок 3 очистки, где очищают по обычной известной схеме от органических примесей, затем коспрессо- ром 4 сжимают и направляют через вентиль 34 в сборник-накопитель 5, откуда по трубопроводу выводят потребителю в газообразном виде с последующим, при необходимости, сжижением либо сжатием и закачиванием в емкости (не показаны). Частично насыщенный диоксидом углерода напиток крепостью 12% спирта естественного брожения после завершения процесса брожения направляют в резервуар 7 на осветление, после чего подают насосом 8 под давлением 3,0 МПа в кристаллизатор 9, где контактируют его с углекислотой, подаваемой из сборника-накопителя 5 по трубопроводу с вентилем 12, и, перемешивая перемешивающим устройством 11, охлаждают до температуры 269 К (на 1-2° ниже равновесной температуры образования гидратов углекислоты в напитке) при давлении, обеспечивающем движущую силу на гидратообразование 1-2°, в результате чего вначале проводят насыщение напитка углекислотой, а затем образуют гидраты гидраты углекислоты, которые зарождаются и растут в объеме напитка. Теплоту охлаждения и образования гидратов отводят хладо- носителем, прокачиваемым по трубопроводу 10, с помощью обычной холодильной машины 13, Так как каркас гидратов образуют молекулы воды, то концентрация напитка повышается. Концентрированный напиток вместе с гидратами углекислоты через трубопровод с вентилем 33 направляют в нижнюю часть промывочной колонны 14, в которой суспензия (концентрированный напиток и гидраты углекислоты) движется вверх. В средней части колонны происходит осушение гидратов вследствие дренажа концентрированного напитка в карман 17 через фильтрующую сетку 16, задерживающую гидраты. Часть напитка из кармана 17 рециркулируют насосом 32 в кристаллизатор 9, а другую по тру- бопроводу с вентилем 31 подают в резервуар 15, где хранят до выдачи его потребителю. После отделения твердой фазы от напитка, на линии вывода готового продукта, установлен датчик 37 контроля концентрации напитка, который при концентрации напитка ниже заданной величины дает команду на закрытие вентиля 31, и весь напиток рециркулируютчнасбсом 32 в кристаллизатор 9. Предварительно отделенные от напитка кристаллы газовых гидратов в составе смеси движутся вверх по колонне 14. В верхней ее части выделяют гидраты из . смеси путем вытеснения напитка газообразной углекислотой, подаваемой из сборника-накопителя 5 через вентиль 38, препятствуя тем самым попаданию напитка в емкость 20. Отделенные от напитка кристаллы в верхней части колонны 14 срезают скрепером 18 и сбрасывают в емкость 20, в которой их перемешивают лопастями 39, закрепленными на скрепере 18, с водой, заполняющей накопитель 20 ниже верхнего

торца колонны 14, и насосом 21, повышающим давление от 2,8-2,9 до 4,6-4,7 МПа, подают в плавитель 22 над поддерживающей решеткой 23. Вода стекает в нижнюю часть плавителя, а гидраты задерживают поддер- живающей решеткой 23 и разлагают при температуре 284-285 К и давлении 4,6-4,7 МПа на жидкую углекислоту и воду. Теплоту разложения гидратов подводят через тепло- передающую поверхность теплообменника 24, В качестве источника теплоты служат горячие пары углекислоты после сжатия их компрессором 4. Воду по трубопроводу с вентилем 27 подают в емкость 28 для воды. Рециркуляционную воду по трубопроводу с вентилем 26 подают в емкость гидратной суспензии 20, в которой поддерживают постоянный уровень заполнения. Эта ридйр- куляционнаявода служит

Формула изобретения

1. Способ производства .концентрированных напитков, предусматривающий сбрзживание исходной смеси, осветление ее, очистку выделяющегося при сбражива- нии диоксида углерода и сжатие углекисло- ты, концентрирование напитка путем смешивания его со сжатым диоксидом углерода в условиях образования газогидратов углекислоты, отделение напитка от газогидратов, рециркуляцию его на образование гидратов и вывод потребителю, разложение газогидратов, отделенных от напитка на воду и диоксид углерода, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, газогидраты, отделенные от напитка, сжимают до давления, превышающего давление верхней инвариантной точки системы вода + диоксид углерода, и разлагают с образованием воды и жидкого диоксида углерода, выводимого потребителю, а напиток, рециркулирующий на образование гидратов сжимают до давления, превышающего давление гидратообразования.

2. Линия для производства концентрированных напитков, содержащая соединен-

гидротранспортным средством для перемещения гидратов из емкости 20 в плавитель 22. Доля твердой фазы в суспензии, перекачиваемой насосом 21, обычно составляет 10- 15%. Жидкую углекислоту отделяют от воды вследствие разности плотностей и через патрубок с вентилем 25 выводят потребителю. Часть растворенной углекислоты в напитке и воде, выделяющейся из жидкости при подаче в резервуар 15 и емкость 28, через вентили 30 и 29, для предотвращения потерь ее. направляют на всасывание компрессора 4, который сжимает и возвращает ее вновь в цикл.

Преимущество предлагаемого технического решения заключается в сокращении энергозатрат при производстве напитка и сжиженной углекислоты, которые получают в одном технологическом процессе.

ные трубопроводами с вентилями дозирующий насос, емкость для брожения, блок очистки диоксида углерода, компрессор, сборник-накопитель углекислоты, резервуар для осветления, кристаллизатор, промывочную колонну с емкостью для гидратной суспензии в верхней части, фильтрующей сеткой и карманом в средней части, плавитель, резервуар для готового напитка и емкость для воды, карман промывочной колонны соединен с кристаллизатором трубопроводом рециркуляции напитка, отличающаяся; тем, что, с целью, снижения энергозатрат, трубопровод рециркуляции напитка снабжен насосом, плавитель установлен вне корпуса промывочной колонны и сообщен с емкостью для гидратной суспензии трубопроводами отвода воды и подвода гидратной суспензии, емкость для гидратной суспензии сообщена трубопроводом подвода углекислоты со сборником- накопителем углекислоты, при этом трубопроводы отвода воды и подвода углекислоты снабжены вентилями, а трубопровод подвода гидратной суспензии снабжен насосом.

-iXJ

htxb

/

Cvj

#