Установка для осветления виноградного сусла и тому подобных продуктов Советский патент 1993 года по МПК C12H1/02 

Изобретение относится к перерабатывающим отраслям агропромышленного комплекса, а именно к технологическому оборудованию и может быть использовано преимущественно для осветления соков, безалкогольных напитков, виноматериалов и других суспензий.

Целью изобретения является повышение производительности оборудования, входящее в состав поточной линии и улучшение качества готовых продуктов.

На чертеже изображена принципиальная аппаратурно-технологическая схема поточной комплексной линии для осветления суспензий.

Линия включает последовательно установленные по ходу технологического процесса емкость 1 для продуктов которых необходимо осветлять, насосы 2. краны 3. фильтр грубой очистки 4, стекатель 5, пресс 6, сепаратор 7, насосы 8, теплообменник 9, узел подготовки склеивающих материалов, состоящий из резервуаров 10...14, снабженные мешалками и дозировочными устройствами,реактор 15 для смешения оклеивающих материалов с суспензией, электрофлотаторы 16, установку для тангенциальной микрофильтрации 17 и установку для тангенциальной ультрафильтрации 18. Линия работает следующим образом. Суспензии, которые необходимо осветлять накапливаются в технологической емкости 1, В зависимости от исходной концентрации твердых частиц и их гранулометрического состава, требований к степесо

о

CJ

го

ND

ни осветления суспензий составляется соответствующая аппаратурно-технологиче- ская схема обработки.

Так сусло-самотек и сусло 1 фракции, полученные на аппаратурно-технологиче- ских линиях типа ВПЛ; сусло, полученное на ленточных прессах или на прессах марки ВПГ, которые необходимо осветлять, а затем отправлять на брожение с целью получения столовых сухих, шампанских и других виноматериалов и в котором необходимо оставлять около 3% взвесей для лучшего брожения сусла, осветление проводится следующим образом.

Виноградное сусло из емкости 1 насосом 2 подается через краны 3 на фильтр грубой очистки 4, где оно отделяется от грубых взвесей, имеющие размер более 0,1 мм (100 мкм). Очищенное сусло из приямка, находящегося под фильтром грубой очистки 4 насосом 2 подается на осветление в сепаратор 7. Взвеси, которые накапливаются на внутренней перфорированной поверхности фильтра грубой очистки 4 направляются либо в стекатель 5, где они смешиваются с мезгой при помощи шнека стекателя 5 и из них стекает сусло либо в пресс 6, где из них выжимается остаточное сусло. Отпрессованная масса направляется на дальнейшую переработку в соответствии с разработанной технологической инструкцией.

Очищенное сусло в сепараторе 7 подвергается осветлению. Осветленное сусло собирается в приямок, а оттуда насосом 2 направляется в электрофлотатор 16. Это осуществляется из двух соображений.

Во-первых, очищенное сусло на фильтре грубой очистки 4 и осветленное на сепараторе 7 не всегда соответствует тем кондициям, которые предъявляются к виноградному суслу перед брожением по содержанию массовой концентрации взвесей;

Во-вторых, сусло, которое проходило такую обработку сильно насыщено кислородом воздуха и которого необходимо нормализовать, так как последующее брожение в состоянии лишь незначительно снизить концентрацию кислорода в процессе брожения.

Осадок, полученный на сепараторе 7 при помощи насоса 8 направляют в фильтр грубой очистки 4, где из него стекает сусло, а затем стекшую массу осадка из фильтра грубой очистки 4 направляют или в стекатель 5 или в пресс 6. В электрофлотаторе 16 виноградное сусло осветляется окончательно до требований, предъявляемых к нему перед брожением с одновременным обе- скислороживанием при помощи электролитических газовых пузырьков водорода до

нужных кондиций и затем из сборника при помощи насоса 2 направляется на брожение в соответствующие резервуары (на рисунке не показаны). Электрофлотация позволяет удалить из сусла взвешенные вещества, которые из-за того, что их плотность очень мало отличается от плотности жидкости не подаются извлечению методом сепарирования, который эффективен лишь для

твердых частиц, имеющие значительную разницу в плотностях между твердой и жидкой фаз. Известно, сто сепарирование тем эффективнее,чем выше разность плотностей между твердой и жидкой фаз и наоборот. А

из литературы известно, что разница в плотностях между взвешенными веществами пищевых продуктов (например, виноградные, яблочные и др. соки) и жидкостью составляет только 0,001-0,2 т/м3, а при такой

разнице плотностей существующие в настоящее время сепараторы дают неудовлетво- рительные результаты как по производительности так и по качеству осветляемых продуктов.

Полученный в процессе электрофлотации пенопродукт и содержащий от 2 до 10% сусла в зависимости от сорта перерабатываемого сырья, климатических условий, места приростания, оборудования на котором

сырье перерабатывается и еще от многих факторов при помощи насоса 8 направляется в фильтр грубой очистки 4, где из него стекает сусло, а стекший пенопродукт затем также направляют в стекатель 5 или в пресс

6.

Если в сусло взвеси по своей массовой концентрации и гранулометрическому составу не превышают 10% сухих веществ и размер 0,5 мм, то такое сусло можно осветлять сразу на сепараторе 7 с последующим доосветлением на электрофлотаторе 16, а полученный на сепараторе 7 осадок и на электрофлотаторе 16 пенопродукт направляют в фильтр грубой очистки 4 для стека из

низ сусла, а стекшую массу затем направляют либо в стекатель 5 либо в пресс 6.

Если сусло получено из некоторых сортов винограда (например, Фетяска белая, Алиготэ, Траминер белый и розовый и др.)

0 на ленточных прессах или на прессах ВПГ- 30/50М, то оно может быть сразу подвергнуто осветлению на электрофлотаторе 16, минуя фильтр грубой очистки 4 и сепаратор 7. Такое же сусло, но полученное из других

5 сортов винограда и которое содержит большую массовую концентрацию твердых частиц, размер которых превышает 0,5 мм предварительно необходимо очистить на фильтре грубой очистки 4, а затем его осветлять в электрофлотаторе 16. Полученный

осадок на фильтре грубой очистки 4 направляют либо в стекатель 5 либо в пресс 6, а пенопродукт, полученный в электрофлотаторе 16 сначала направляют в фильтр грубой очистки 4, а затем от него в стекатель 5 или в пресс 6,

Таким образом, получают поточную, практически безотходную технологическую линию по ускоренному осветлению суспензий с целью направления полученного продукта на брожение.

Если из такого сусла необходимо приготовить в дальнейшем натуральные высококачественные марочные соки с максимальным содержанием питательных веществ, то осветленное сусло в электрофлотаторе 16 в зависимости от требований, предъявляемых к сокам по качеству и стабильности направляется либо на микрофильтрацию в установку 17 либо на ультрафильтрацию в установку 18. После тангенциальной микрофильтрации или тангенциальной ультрафильтрации осветленные соки направляются либо на розлив либо на хранение. При таком варианте для поддержания непрерывности процесса подключается второй электрофлотатор 16, который способствует сохранению массовой концентрации взвесей и их гранулометрического состава на определенном постоянном уровне. Это позволяет сохранить постоянство процесса фильтрации продуктов и существенно продлить продолжительность операции осветления до регенерации мембран. Достигается такой эффект за счет постоянного удаления взвесей из неотфильтрованных продуктов во втором электрофлотаторе 16 и смешением в определенных пропорциях с осветленным продуктом из первого электрофлотатора 16. Таким образом добиваются постоянной подпитки продуктом установок по микро и ультрафильтрации при постоянной массовой концентрации взвесей в нем и с определенным в узком, гарантированным, заранее заданном в желаемых пределах гранулометрическим составом.

Регулирование массовой концентрацией взвесей в продуктах и их гранулометрическим составом осуществляется в электрофлотаторах 16 путем получения электролитических газовых пузырьков соответствующих размеров. Известно, что в соответствии с теорией Классена наивысший эффект осветления суспензий методом электрофлотации достигается тогда, когда размер твердых частиц и газовых пузырьков соизмеримы.

Таким образом, получая в электрофлотаторах 16 газовые пузырьки с изменяющимися размерами (а такое достигается путем регулирования плотности постоянного электрического тока, рН среды, температуры и т.д.) имеется возможность осуществить

селективное удаление взвесей из суспензий.

Полученный пенопродукт во втором электрофлотаторе 16 либо соединяется с пе- нопродуктом из первого электрофлотатора

16 либо самостоятельно при помощи насоса 8 направляется в фильтр грубой очистки 4 для стека сока из него, а затем стекшую массу направляют или в стекатель 5 или в пресс 6.

Такоежесусло, но полученное изсортов винограда, которое трудно поддается осветлению (например сусло, полученное из сортов винограда Сухолиманский, Совиньон и др.) требует дополнительной обработки теплом или холодом, добавления различных оклеивающих материалов и ферментов. Поэтому к описываемой выше поточной линии по ускоренному осветлению суспензий необходимо добавить теплообменник 9,

узел приготовления оклеивающих веществ, состоящий из резервуаров 10...14, снабженные мешалками и дозирующими устройствами в реактор 15.

Таким образом, трудноосветляемые сусла подвергаются осветлению по аналогичной схеме, описание которой дано выше. Однако для повышения их степени осветления трудноосветляемые сусла подвергаются в теплообменнике 9. дополнительному нагреву до 45...60°С или охлаждению до - 5°С с последующим добавлением в реакторе 15 дозированных суспензий ферментных препаратов, предварительно приготовленных в резервуаре 10. После завершения реакции между нагретым или охлажденным суслом и ферментным препаратом, в том же реакторе 15 из емкостей 11 и 12 добавляются дозы суспензий бентонита и желатина.

Дозы суспензий ферментных препаратов, бентонита, желатины и других оклеивающих материалов определяются предварительно методом пробной оклейки. Полученные смеси в реакторе 15 направляются либо в первый электрофлотатор 16 и далее по технологической схеме либо в фильтр грубой очистки 4 и далее согласно описанным выше аппаратурно-технологическим схемам. Емкости 13 и 14 используются для приготовления и дозировки других оклеивающих материалов, например поли- акриламида, поливинилпиролидона, поли- оксиэтилена, диоксида кремния и т.д. Внесение тех или иных оклеивающих материалов, их дозы производится в соответствии с наивысшим эффектом осветления, полученного при пробной оклейке.

Сокоматериалы, полученные по одной из приведенных выше схем в целях стабилизации могут быть подвергнуты в теплооб- меннике 9 пастеризации, а затем охлаждению. Нагрев соков производится до 85°С в течение 2,0..,2,5 мин, а охлаждение до -2...-5°С.

Таким образом предлагается поточная комплексная линия по ускоренному осветлению суспензий для перерабатывающих предприятий агропромышленного комплекса, которая позволяет решить одну из важнейших технологических операций при производстве соков, напитков, белых столовых и шампанских виноматериалов и других подобных продуктов.

Полученные осветленные готовые продукты имеют хорошо развитый сортовой аромат, чистый гармонический вкус, дают меньше отходов в виде осадков и пенопро- дукта, которые в этой же линии полностью утилизируются. Известно, что при обычном осветлении, суспензии в большинстве слу- чаев осветляются не в одинаковой степени хорошо. Это зависит от химического состава суспензий, их рН, технологических приемов переработки сырья, степени мутности, характера мути и т.д.

Химический состав суспензий может изменяться в сторону увеличения или уменьшения содержания тех или иных компонентов в зависимости от почвенно- климатических условий, сортовых особен- ностей, арготехнических приемов и т.д. Следует отметить, что естественный состав суспензий при переработке сырья несколько изменяется в результате насыщения его кислородом воздуха, перехода в них метал- лоз, из которых изготовлено оборудование или ядохимикатов, используемых в процессе борьбы с болезнями в вредителями, засорения пылью и разнообразной микрофлорой. Наличие в суспензиях кисло- рода, окислительно-восстановительных ферментов, неферментативных металлов (катализаторов) и различных субстратов вызывают протекание сложных биохимических, химических, микробиологических и физико-химических процессов, которые во многом определяют качеств.о и стабильность готовых продуктов,

Фракции суспензий, получаемые при переработке сырья на технологическом обо- рудовании поточных линий содержат различное количество разных по размеру взвешенных частиц. Площадь поверхности этих частиц определяет площадь их контакта с жидкой фазой, а следовательно и по-

ступление экстрактивных веществ, которые вызывают коллоидные помутнения соков, напитков и вин.

Исследования микрофлоры суспензий показали, что в их составе имеются представители разных групп микроорганизмов, которые могут образовать различные побочные продукты, ухудшающие качество готовых продуктов.

В зависимости от качества поступающего на переработку сырья и поставленной технологической задачи в практике осветления суспензий применяются различные методы. Однако одно из обязательных требований при выборе технологических приемов является обеспечение хорошего качества осветляемых продуктов.

Такое обеспечение качества гарантирует предложенная комплексная поточная линия по ускоренному осветлению суспензий, устраняет существующие в настоящее время недостатки имеющихся сегодня аппара- турно-технологических линиях по осветлению жидких пищевых продуктов, особенно благодаря применению метода электрофлотации.

Такая аппаратурно-технологическая поточная комплексная линия по ускоренному осветлению суспензий пищевых производств практически является безотходной.

Экономический эффект от применения предлагаемой аппаратурно-технологиче- ской линии составляет более 50 рублей на каждые 1000 дал осветленного продукта с гарантированным высоким качеством готового продукта.

Степень осветления готовых продуктов в зависимости от конечного их назначения является самым высоким из всех известных до настоящего времени линий, предназначенных для подобных целей и составляет от 92 до практически 100%.

Формула изобретения

Установка для осветления виноградного сусла и тому подобных продуктов, содержащая установленные по ходу технологического процесса емкость для осветляемого продукта, фильтр грубой очистки, узел подготовки и дозирования оклеивающих материалов, реактор для смешивания продукта с оклеивающими материалами, узел разделения, узел фильтрации, систему коммуникаций, отличающая- с я тем, что, с целью повышения производительности и качества готового продукта, она снабжена узлом для извлечения сусла из осадка и сепаратором, узел разделения включает два электрофлотатора, а узел фильтрации - устройства для микро- и ультрафильтрации, при этом реактор для смешивания продукта с оклеивающими материа-средством рециркуляционного контура с селами соединен с одним из электрофлотато-паратором, а каждый из электрофлотаторов ров, узел извлечения сока из осадкасоединен с устройствами для микро- и ульт- соединен рециркуляционным контуром срафильтрации также посредством рецирку- фильтром грубой очистки, сообщенным по-5 ляционных контуров.

Использование: в пищевой промышленности. Сущность изобретения: установка для осветления виноградного сусла и тому подобных продуктов содержит установленные по ходу технологического процесса емкость для осветляемого продукта, фильтр грубой очистки, узел подготовки и дозирова- ния оклеивающих материалов, реактор для смешивания продукта с оклеивающими материалами, узел разделения, узел фильтрации, систему коммуникаций. Новым в установке является снабжение ее узлом для извлечения сусла из осадка и сепаратором. Узел разделения включает два электрофлотатора, а узел фильтрации - устройства для микро- и ультрафильтрации. Реактор для смешивания продукта с оклеивающими материалами соединен с одним из электрофлотаторов. Узел для извлечения сока из осадка соединен рециркуляционным контуром с фильтром грубой очистки, сообщенным посредством рециркуляционного контура с сепаратором, а каждый из электрофлотаторов соединен с устройствами для микро- и ультрафильтрации также посредством рециркуляционных контуров. 1 ил. ел С

На осветление