SU1789550A1 - Method and line for production of concentrated drinks - Google Patents

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к технологии производства напитков, преимущественно полученных сбраживанием смесей.The invention relates to the food industry, and in particular to the technology for the production of drinks, mainly obtained by fermentation of mixtures.

Известен способ производства концентрированных напитков, предусматриваю3 кислоты, 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.A known method for the production of concentrated drinks, providing 3 acids, the separation of the drink from gas hydrates. its recycling to hydrate formation and withdrawal to the consumer, decomposition of gas hydrates separated from the drink into water and carbon dioxide, as well as a line for implementing the method, comprising a metering pump, a fermentation tank connected to pipelines with valves, a carbon dioxide purification unit, a compressor, a collector - a carbon dioxide storage tank, a clarification tank, a crystallizer, a washing column, a melter, a finished beverage tank and a water tank.

Недостатком известного технического решения являются большие расходы энергии.A disadvantage of the known technical solution is the high energy consumption.

Цель изобретения - снижение энергозатрат.The purpose of the invention is the reduction of energy consumption.

Указанная цель достигается тем, что в способе производства концентрированных напитков, предусматривающем сбраживание исходной смеси, осветление ее, очистку выделяющегося при сбраживании диоксида углерода й сжатие углекислоты, 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, 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, а у линий для производства концентрированных 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 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, 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 суспену зии 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.This goal is achieved by the fact that in a method for the production of concentrated drinks, which involves fermenting the initial mixture, clarifying it, purifying carbon dioxide emitted during fermentation, compressing carbon dioxide, concentrating the drink by mixing it with compressed carbon dioxide under conditions of formation of carbon dioxide gas hydrates, separating the drink from gas hydrates, its recycling to hydrate formation and withdrawal to the consumer, decomposition of gas hydrates separated from the drink into water and carbon dioxide, gas hydrates, about separated from the drink, compress to a pressure higher than the pressure of the upper invariant point of the water + carbon dioxide system, and decompose with the formation of water and liquid carbon dioxide, which is discharged to the consumer, and the beverage recirculating to the formation of hydrates is compressed to a pressure exceeding the pressure of hydration, and lines for the production of concentrated drinks, containing a metering pump connected to pipelines with valves, a fermentation tank,. carbon dioxide purification unit, compressor, carbon dioxide storage tank, clarification tank, crystallizer, washing column with a container for a hydrated suspension in the upper part, a filter screen and a pocket in the middle part, a melter, a finished beverage tank and a water tank, a washing pocket the columns are connected to the crystallizer by the beverage recirculation pipeline, the beverage recirculation pipeline is equipped with a pump, the melter is installed outside the washing column body and is in communication with the tank for hydrated suspension water discharge and hydrate suspension pipelines, the hydrate suspension tank is connected by a carbon dioxide supply pipeline with a carbon dioxide storage tank, while the water drainage and carbon dioxide supply pipelines are equipped with valves, and the hydrate suspension supply pipe is equipped with a pump.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Исходное сырье по известной технологии сбраживают, осветляют, снимают с осадка. Затем напиток концентрируют путем смешивания его с газообразной углекислотой, выделяющейся на стадии брожения, при давлении и температуре, обеспечивающих образование газогидратов углекислоты и перевода воды в твердую фазу, проводят предварительное сгущение гидратной суспензии фильтрацией напитка с последующим сгущением гидратов путем вытеснения жидкого напитка из межкристаллических пространств гидратной массы газообразной углекислотой, а напиток после фильтрации его от гидратов рециркулируют на смешение с газообразной углекислотой, а также выводят потребителю в качестве готового продукта. Отделенные от концентрированного напитка гидраты сжимают до давления, превышающего давление в верхней инвариантной точке для системы вода + углекислота, и разлагают на воду и жидкую углекислоту, выводимую потребителем в сжиженном виде. Рециркулирующий после отделения от гидратов напиток смешивают с исходным напитком, подлежащим концентрированию, и контактируют с новой порцией газообразной углекислоты, полученной после брожения исходных компонентов, предварительно очищенной и сжатой до давления гидратбобразования, при параметрах гидратообразования, 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 углекислотой, выводят из цикла и используют для приготовления газированных освежающих напитков.The proposed method is as follows. The feedstock is fermented, clarified, and removed from the precipitate by known technology. Then the drink is concentrated by mixing it with gaseous carbon dioxide released during the fermentation stage, at a pressure and temperature that ensure the formation of carbon dioxide gas hydrates and transferring water to the solid phase, the hydrated suspension is preliminarily thickened by filtration of the beverage, followed by the hydrates thickened by displacing the liquid drink from the intercrystalline spaces of the hydrate mass of gaseous carbon dioxide, and the drink after filtering it from hydrates is recycled to mix with gaseous carbon dioxide that, and also display to the consumer as a finished product. The hydrates separated from the concentrated beverage are compressed to a pressure exceeding the pressure at the upper invariant point for the water + carbon dioxide system, and decomposed into water and liquid carbon dioxide, which is withdrawn by the consumer in a liquefied form. The beverage recirculated after separation from hydrates is mixed with the starting beverage to be concentrated and contacted with a new portion of gaseous carbon dioxide obtained after fermentation of the starting components, previously purified and compressed to the pressure of hydration, with hydration parameters, a new portion of hydrates is formed with their subsequent separation from the drink by compression and decomposition into water and liquefied carbon dioxide, i.e. repeating the whole cycle described above. Carbon dioxide-saturated water is taken out of the cycle and used to make carbonated refreshments.

На чертеже схематично изображена линия для осуществления предлагаемого способа.The drawing schematically shows a line for implementing the proposed method.

Линия для производства концентрированных напитков состоит из дозирующего насоса 1, емкости 2 для брожения, блока 3 очистки диоксида углерода, компрессора 4, сборника-накопителя 5 с трубопроводом 6 вывода углекислоты потребителю, резервуара 7 для осветления, насоса 8, кристаллизатора 9. снабженного встроенным теплообменником 10 и перемешивающим устройством 11 и соединенноготрубопрово дом, с имеющим вентиль 12, со сборникомнакопителем 5, а также холодильной машиной 13, промывочной колонны 14 и резервуара 15для готового напитка, В средней части промывочной колонны 14 установлена 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 плавителем 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 трубопроводе 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.The concentrated drinks production line consists of a metering pump 1, a fermentation tank 2, a carbon dioxide purification unit 3, a compressor 4, a storage tank 5 with a carbon dioxide outlet pipe 6 to the consumer, a clarification tank 7, a pump 8, a crystallizer 9. equipped with a built-in heat exchanger 10 and a mixing device 11 and connected by a pipe, with a valve 12, with a collector collector 5, as well as a refrigeration machine 13, a washing column 14 and a reservoir 15 for the finished drink, In the middle part of the rinse full-time column 14 has a filter mesh 16 and a pocket 17. The upper part of the wash column 14 with a scraper 18 and a drive 19 is placed in a container of a hydrated suspension 20 connected through a pump 21 to a melter 22 provided with a support grid 23 and a heat exchanger 24. The support grid can be either made of perforated metal with small cells that prevent hydrates from entering the bottom of the melter, or top filled with a nozzle of Raschig rings. The lower part of the melter 22 has a pipe with a valve 25; by pipelines with valves 26 and 27, it is connected respectively to a capacity of 20 hydrated slurry and a capacity of 28 for water, which through valve 29, as well as tank 15 through valve 30, is connected to the suction side of compressor 4. Tank 15 through valve 31 is connected to a pocket 17, which is connected through a pump 32 to a crystallizer 9. A crystallizer 9 is connected by a pipeline with a valve 33 to the lower part of the washing column 14. The output of the compressor 4 through the valve 34 is connected to the storage tank 5, and through the valve 35 to the inlet to the heat exchanger 24,Exit from conduit 36 which is connected with the collecting-storage piping 5. AND gate 31 is the concentration sensor 37, acting on the valve 31. The upper part of the container 20 through the valve 38 is connected with the collecting-storage device 5. The scraper 18 has blades 39.

Линия работает следующим образом (для примера рассмотрен случай концентрирования напитка крепостью 12% спирта естественного брожения, используемого, например, для приготовления вин).The line works as follows (for example, the case of concentrating a drink with a strength of 12% alcohol of natural fermentation, used, for example, for making wines) was considered.

Исходную смесь, содержащую специально подготовленные компоненты, подают дозирующим насосом 1 в одну из нескольких параллельно установленных емкостей 2 для проведения процесса брожения. Выделяющуюся при брожении естественную углекислоту отводят в блок 3 очистки, где очищают по обычной известной схеме от органических примесей, затем коспрессором 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). Час тично 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 хладоносителем, 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 трубопроводу 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 рециркулируют тчасоСом 32 в кристаллизатор9. Предварительно отделенные от напитка кристаллы газовых гидратов в составе смеси движутся вверх по колонне 14. Вверхней 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- 5 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 теплопередающую поверхность теплообменника 10 24. В качестве источника теплоту 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 15 вентилем 26 подают в емкость гидратной суспензии 20, в которой поддерживают постоянный уровень заполнения. Эта рециркуляционная вода служитThe initial mixture containing specially prepared components is fed by a metering pump 1 into one of several parallel mounted containers 2 for carrying out the fermentation process. Natural carbon dioxide released during fermentation is taken to a purification unit 3, where it is purified from organic impurities according to the usual known scheme, then it is compressed by a co-compressor 4 and sent through a valve 34 to a storage tank 5, from where it is withdrawn to the consumer in a gaseous form, followed by, if necessary, liquefaction or compression and pumping into containers (not shown). Partially saturated with carbon dioxide, a drink with a strength of <12% natural fermentation alcohol after completion of the fermentation process is sent to the tank 7 for clarification, after which it is pumped under pressure ~ 3.0 MPa to the crystallizer 9. where it is contacted with carbon dioxide supplied from the collector drive 5 through a pipeline with a valve 12, and, stirring with a stirring device 11, cooled to a temperature of 269 K (1-2 ° below the equilibrium temperature of formation of carbonate hydrates in the drink) at a pressure that provides a driving force on the guide formation of 1-2 °, as a result of which, first, the drink is saturated with carbon dioxide, and then hydrates are formed, carbonate hydrates, which nucleate and grow in the volume of the drink. The heat of cooling and hydrate formation is removed by the coolant pumped through the pipeline 10 using a conventional refrigeration machine 13. Since the hydrate frame is formed by water molecules, the concentration of the drink increases. The concentrated drink, together with carbonate hydrates, is sent through a pipe with valve 33 to the bottom of the wash column 14, in which the suspension (concentrated drink and carbonic acid hydrates) moves upward. In the middle part of the column, the hydrates are drained due to the drainage of the concentrated drink into the pocket 17 through the filter mesh 16. retarding the hydrates. Part of the drink from the pocket 17 is recycled by the pump 32 to the crystallizer 9, and the other is piped with the valve 31 to the tank 15, where it is stored until it is delivered to the consumer. After separating the solid phase from the drink, a sensor 37 for monitoring the concentration of the drink is installed on the output line of the finished product, which, when the concentration of the drink is below a predetermined value, gives a command to close the valve 31, and the entire drink is recycled to Som 32 in a crystallizer9. Crystals of gas hydrates previously separated from the drink as part of the mixture move up the column 14. In its upper part, hydrates are separated from. the mixture by displacing the drink with gaseous carbon dioxide supplied from the collection tank 5 through the valve 38. thereby preventing the beverage from entering the container 20. The crystals separated from the beverage in the upper part of the column 14 are cut with a scraper 18 and dumped into the container 20, in which they are mixed with blades 39 fixed on the scraper 18, with water filling the reservoir 20 below the upper end of the column 14, and a pump 21 increasing the pressure from 2.8-2.9 to 4.6-4.7 MPa. served in the melter 22 above the supporting lattice 23. Water flows into the lower part of the melter, and hydrates are held back by the supporting lattice 23 and decomposed at a temperature of 284-285 K and a pressure of 4.6-4.7 MPa into liquid carbon dioxide and water. The heat of decomposition of hydrates is fed through the heat transfer surface of the heat exchanger 10 24. The source of heat is hot carbon dioxide vapor after being compressed by compressor 4. Water is supplied through a pipeline with valve 27 to a water tank 28. Recirculation water through a pipeline with a valve 15 26 is fed into the tank of the hydrated suspension 20, in which a constant level of filling is maintained. This recycle water serves

Claims (2)

Формула изобретенияClaim 1. Способ производства концентрированных напитков, 'предусматривающий сбраживание исходной смеси, осветление ее, очистку выделяющегося при сбраживании 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.1. A method for the production of concentrated drinks, which involves fermenting the initial mixture, clarifying it, purifying the carbon dioxide emitted during fermentation and compressing carbon dioxide, concentrating the drink by mixing it with compressed carbon dioxide under conditions of formation of carbon dioxide gas hydrates, separating the drink from gas hydrates, recycling its formation of hydrates and the conclusion to the consumer, the decomposition of gas hydrates separated from the drink into water and carbon dioxide, characterized in that, in order to reduce energy rat, gas hydrates separated from the drink, are compressed to a pressure higher than the pressure of the upper invariant point of the water + carbon dioxide system, and decomposed with the formation of water and liquid carbon dioxide discharged to the consumer, and the beverage recycled to form hydrates is compressed to a pressure exceeding the hydration pressure . 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 10Ι 5%. 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.2. A line for the production of concentrated drinks containing compound. by a hydraulic vehicle for moving hydrates from the tank 20 to the melter 22. The proportion of the solid phase in the suspension pumped by pump 21 is usually 10 5%. Liquid carbon dioxide is separated from the water due to the difference in density and through the pipe with valve 25 output to the consumer. Part of the dissolved carbon dioxide in the drink and water released from the liquid when supplied to the tank 15 and the tank 28. through valves 30 and 29. to prevent loss of it. sent to the suction of the compressor 4, which compresses and returns it again to the cycle. Преимущество предлагаемого технического решения заключается в сокращении энергозатрат при производстве напитка и сжиженной углекислоты, которые получают в одном технологическом процессе.The advantage of the proposed technical solution is to reduce the energy consumption in the production of the beverage and liquefied carbon dioxide, which are obtained in one process. 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 сборникомнакопителем углекислоты, при этом трубопроводы отвода воды и подвода углекислоты снабжены вентилями, а трубопровод подвода гидратной суспензии снабжен насосом.pipelines with valves, a metering pump, a fermentation tank, a carbon dioxide purification unit, a compressor, a carbon dioxide storage tank, a clarification tank, a crystallizer, a wash column with a tank for hydrated suspension in the upper part, a filter screen and a pocket in the middle part, a melter, a reservoir for the finished beverage and a water tank, the pocket of the washing column is connected to the crystallizer by a beverage recirculation pipeline, characterized in that, in order to reduce energy consumption, the recirculation pipe the drink is equipped with a pump, the melter is installed outside the casing of the washing column and connected to the tank for hydrated suspension by pipelines for water drainage and supply of hydrated suspension, the tank for hydrated suspension is communicated by a pipeline for supplying carbon dioxide with a collection of carbon dioxide storage, while the pipelines for removing water and supply of carbon dioxide are equipped with valves, and the pipeline supply of hydrated suspension is equipped with a pump.