способ производства осветленных соков или виноматериалов в непрерывном потоке

Формула изобретения

1 1. Способ производства осветленных соков или виноматериалов в непрерывном потоке, предусматривающий смешивание сырья с сорбентом для адсорбции на нем окислительных ферментов и белков, генерирование в потоке суспензии сырья с сорбентом ультразвуковых колебаний для коагуляции и седиментации взвесей и стерилизацию сырья и разделение фаз, отличающийся тем, что после смешивания сырья с сорбентом полученную суспензию подвергают воздействию центробежных сил с созданием пленочного режима перемещения потока суспензии, а генерирование ультразвуковых колебаний осуществляют путем барботирования в суспензию сверхзвукового потока пара.2 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что барботирование в суспензию сверхзвукового потока пара проводят в пульсирующем режиме.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности и виноделию и может быть использовано в производстве осветленных стерилизованных соков и виноматериалов.

Известен способ производства осветленных соков или виноматериалов в непрерывном потоке, включающий смешивание сырья с сорбентом для адсорбции на нем белков и окислительных ферментов, генерирование в потоке суспензии сырья с сорбентом ультразвуковых колебаний для коагуляции и седиментации взвесей и стерилизации сырья путем пульсирующей подачи на натянутые струны из упругого материала и разделение фаз (авторское свидетельство СССР N 1721084, кл. С 12 Н 1/02, 1992).

Недостатками этого способа являются низкая надежность стерилизации и сложность разделения фаз при малой степени коагуляции из-за низкой энергоемкости генерируемых в смеси ультразвуковых колебаний.

Задачей изобретения является увеличение энергоемкости генерируемых в смеси ультразвуковых колебаний и улучшение условий стерилизации и коагуляции взвесей при комбинированном воздействии на сырье тепловой и ультразвуковой энергии.

Поставленная задача решается тем, что в способе производства осветленных соков или виноматериалов в непрерывном потоке, включающем смешивание сырья с сорбентом для адсорбции на нем белков и окислительных ферментов, генерирование в потоке суспензии сырья с сорбентом ультразвуковых колебаний для коагуляции и седиментации взвесей и стерилизации сырья и разделение фаз, согласно изобретению, генерирование в потоке суспензии сырья с сорбентом ультразвуковых колебаний осуществляют путем барботирования в суспензии сверхзвукового потока пара, а перемещение потока суспензии осуществляют при пленочном режиме течения в поле центробежных сил. В предпочтительном варианте подачу сверхзвукового потока пара на барботирование осуществляют в пульсирующем режиме.

Такой вариант генерирования в потоке смеси ультразвуковых колебаний обладает максимальным из известных КПД перевода внешней энергии в ультразвуковую, а также позволяет утилизировать диссикативную энергию на подогрев смеси, что позволяет облегчить коагуляцию взвесей за счет самопроизвольной коагуляции белков при повышении температуры и увеличить надежность стерилизации за счет повышения вероятности гибели микроорганизмов при комбинированном воздействии тепла и ультразвука.

Сущность способа заключается в следующем.

Сок или виноматериал смешивают с сорбентом одним из известных приемов с получением суспензии сорбента в обрабатываемом сырье и подают смесь в поле центробежных сил, создаваемое, например вращением емкости, в которую осуществляют подачу суспензии, или введением суспензии тангенциально с высокой линейной скоростью в емкость, выполненную по форме тела вращения. В поле центробежных сил суспензия распределяется по стенке емкости, в которую ее подают, в виде пленки, текущей по спирали. Далее в пленку суспензии подают пар под избыточным давлением, желательно в пульсирующем режиме, ускоряемый перед барботированием до сверхзвуковых скоростей, например, пропусканием через сопла Лаваля. Выход пара в пленку суспензии при сверхзвуковой скорости истечения потока пара происходит с турбулентным срывом пузырьков с выходных отверстий подающих каналов. Этот процесс сопровождается образованием и схлопыванием кавитационных полостей в зоне турбулентного срыва струй пара и образования пузырьков, которые наиболее интенсивно происходят при пульсирующем режиме подачи. В результате в пленке суспензии генерируются ударные волны ультразвуковых частот достаточно высокой энергоемкости, сравнимой, а в основном превосходящей энергоемкость ультразвуковых колебаний, создаваемых в потоке суспензии по способу-прототипу. Далее образовавшиеся при турбулентном срыве струй пузырьки пара под действием Архимедовой силы выталкивания из текучей среды тел меньшей плотности при противодействии центробежных сил поля, создаваемого вращением пленки суспензии, перемещаются к оси вращения поля центробежных сил, осуществляя турбулизацию течения пленки суспензии. Этот процесс увеличивает вероятность соприкосновения частиц твердой фазы взвесей и их коагуляции в дополнение к коагулирующему воздействию поля ультразвуковых колебаний. Одновременно в поле центробежных сил при всплытии пузырьков газовой фазы в жидкой возникают тороидальные токи в самих пузырьках, а под действием поля ультразвуковых колебаний происходит пульсация объема самих пузырьков. Это интенсифицирует теплообмен между пузырьками и суспензией обрабатываемого сырья с сорбентом за счет увеличения скорости обновления поверхности контакта фаз и уменьшения толщины ламинарного пограничного слоя на границе раздела фаз. В итоге при характерных для описанного выше варианта взаимодействия газовой и жидкой фаз числа Рейнольдса, равных 100-1000, осредненные по времени числа Нуссельта составляют 20-30, и пузырьки пара охлаждаются до температуры суспензии. Это приводит к конденсации пузырьков пара с высвобождением скрытой теплоты конденсации и схлопыванием кавитационных полостей. Таким образом, осуществляется дополнительное генерирование ультразвуковых колебаний и нагрев суспензии, обеспечивающие гарантированное увеличение энерговвода в обрабатываемую суспензию в сравнении со способом-прототипом. Под действием поля ультразвуковых колебаний увеличенной энергоемкости при интенсификации перемешивающим воздействием всплывающих пузырьков пара и температурном воздействии, вызывающим самопроизвольную коагуляцию белков, образуются крупные агломераты взвесей хлопьевидной структуры. В результате повышения температуры смеси падает прочность клеточных оболочек вегетативной и споровой форм микрофлоpы, увеличивается их проницаемость для горячей жидкой фазы суспензии под действием поля ультразвуковых колебаний, которое одновременно вызывает их разрушение, а горячая жидкость вызывает коагуляцию цитоплазматического белка, что приводит к гибели микроорганизмов. Таким образом, стерилизующий эффект при комбинированном энерговводе тепловой и ультразвуковой энергии имеет нелинейную зависимость от их суммы, и при меньших ее величинах коэффициент летальности достигает больших значений. Обработанная таким образом суспензия сырья поступает на разделение фаз, где взвеси с увеличенным размером частиц легко отделяются от стерильной жидкой фазы сырья.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить надежность стерилизации и облегчить отделение взвесей при увеличении КПД энерговвода, который отличается от 100% только на величину рассеивания теплоты через стенки используемого оборудования в зоне контакта суспензии сорбента в сырье с паром.