RU1775467C

RU1775467C - Drink carbonation method

Info

Publication number: RU1775467C
Application number: SU864060281A
Authority: RU
Inventors: Эдуард Арестарфович Бакум
Original assignee: Одесский Технологический Институт Холодильной Промышленности
Priority date: 1986-04-22
Filing date: 1986-04-22
Publication date: 1992-11-15

Abstract

Использование: в пищевой промышленности , в частности в безалкогольной и винодельческой . Предварительно напиток охлаждают до температуры на 1-2&deg; выше кри- оскопической, затем на него воздействуют давлением, обеспечивающим образование гидратов углекислоты, смешивают напиток с углекислотой и перевод т последнюю в гидраты, причем перевод осуществл ют при давлении, обеспечивающем перепад температур в 3,5-4,0&deg; между равновесной температурой гидратообразовани углекислоты в газированном напитке и напитком, подаваемым на смешивание с углекислотой, затем снижают давление до 0,4-0,5 МПа. при котором гидраты разлагаютс и происходит газирование напитка.Usage: in the food industry, in particular in non-alcoholic and wine-making. The beverage is pre-cooled to a temperature of 1-2 ° higher than the cryoscopic one, then it is subjected to pressure to ensure the formation of carbonate hydrates, the drink is mixed with carbon dioxide and the latter is converted into hydrates, the transfer being carried out at a pressure providing a temperature difference of 3.5-4.0 ° C; between the equilibrium temperature of hydrate formation of carbon dioxide in a carbonated drink and the drink fed to mixing with carbon dioxide, then the pressure is reduced to 0.4-0.5 MPa. in which hydrates decompose and the beverage is carbonated.

Description

Изобретение относитс к пищевой промышленности , в частности к безалкогольной и винодельческой, а именно к способу газировани напитков.The invention relates to the food industry, in particular to non-alcoholic and winemaking, and in particular to a method for carbonating drinks.

Известен способ газировани 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.A known method for aerating pre-chilled drinks by gaseous carbon dioxide is first in an ejector and then in a saturation column filled with Raschig rings at a pressure of 0.4-0.6 MPa.

Недостатком этого способа вл етс длительность процесса газировани и сложность устройства длл его осуществлени .The disadvantage of this method is the length of the aeration process and the complexity of the device for its implementation.

Известен способ газировани напитков путем введени в них твердой углекислоты, предусматривающий предварительное охлаждение напитков в открытом контейнере, в котором находитс брусок твердой двуокиси углерода, запечатывание контейнера, перемешивание его содержимогоA known method of carbonating drinks by introducing solid carbon dioxide into them, which involves pre-cooling the drinks in an open container in which there is a bar of solid carbon dioxide, sealing the container, mixing its contents

Недостатком данного способа вл етс длительность процесса газировани , значительные потери сниженного газа и недостаточное дозирование его.The disadvantage of this method is the duration of the aeration process, significant losses of reduced gas and insufficient dosing.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ газировани напитков, предусматривающий повышение давлени в напитке до равновесного давлени сжиженного газа, смешивание последнего с напитком и снижение давлени , смесь перед снижением давлени эмульгируют до получени эмульсии жидкой углекислоты в ка- питке.Closest to the present invention is a method for carbonating beverages, which involves increasing the pressure in the beverage to equilibrium the pressure of the liquefied gas, mixing the latter with the beverage and reducing the pressure, the mixture is emulsified before the pressure is reduced to form a liquid carbonic acid emulsion in a cap.

Недостатком известного способа вл етс низка экономичность, что обусловлено необходимостью использовани сжиженной углекислоты, а также значительные затраты энергии на эмульгирование двух жидких фаз, привод щие к значительному нагреву реагентов, а это приводит кThe disadvantage of this method is the low cost, due to the need to use liquefied carbon dioxide, as well as significant energy costs for emulsification of two liquid phases, leading to significant heating of the reagents, and this leads to

Х|X |

СЛSL

необходимости повышать давление напитка и углекислоты значительно выше чем равновесное давление сжиженной углекислоты при температуре, соответствующей температуре охлажденного напитка. Так в примерах описани этого способа предварительно охлажденный напиток до температуры -3° С сжимают, при подаче в эмульгирующее устройство , до давлени 5,2 МПа, что соответствует равновесной температуре углекислоты 16° С (равновесное давление углекислоты при температуре -3° С составл ет всего 3,2 МПа).the need to increase the pressure of the drink and carbon dioxide is much higher than the equilibrium pressure of liquefied carbon dioxide at a temperature corresponding to the temperature of the chilled drink. So in the examples of the description of this method, a pre-chilled drink is compressed to a temperature of -3 ° C, when fed to an emulsifying device, to a pressure of 5.2 MPa, which corresponds to an equilibrium carbon dioxide temperature of 16 ° C (the equilibrium pressure of carbon dioxide at a temperature of -3 ° C is only 3.2 MPa).

Цель изобретени - сокращение энергозатрат и повышение стойкости напитка.The purpose of the invention is to reduce energy consumption and increase the durability of the drink.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу газировани напитка, предусматривающему охлаждение, сжатие, смешение с углекислотой с последующим снижением давлени смеси, сжатие осуществл ют до давлени , обеспечивающего образование гидратов углекислоты, а после смешивани с углекислотой провод т перевод углекислоты в гидраты, причем перевод углекислоты в гидраты предпочтительно проводить при давлении, обеспечивающем перепад температур 3,5-4 градуса между равновесной температурой гидратообразо- вани углекислоты в газируемом напитке и напитком, подаваемым на смешение с углекислотой .The goal is achieved in that according to the method of aerating a beverage, which involves cooling, compressing, mixing with carbon dioxide, followed by lowering the pressure of the mixture, compression is carried out to a pressure that provides the formation of carbonate hydrates, and after mixing with carbon dioxide, carbon dioxide is converted into hydrates, and conversion carbon dioxide into hydrates is preferably carried out at a pressure that ensures a temperature difference of 3.5-4 degrees between the equilibrium temperature of hydrate formation of carbon dioxide in carbonated om beverages and drinks supplied for mixing with carbon dioxide.

Достижение поставленной цели обеспечиваетс тем, что вода и водные растворы , какими вл ютс и напитки, при соответствующих термодинамических услови х (давлении и температуре) способны образовывать газовые гидраты углекислоты. Газовые гидраты представл ют собой соединени включени клат- ратного типа, полученные включением молекул гидратообразующего агента, в данном случае углекислоты, в межмолекул рные полости кристаллической решетки воды. Процесс гидратообразовани сопровождаетс выделением тепла. Процесс разложени гидратов протекаете поглощением тепла и представл ет собой выделение молекул газа из кристаллической решетки гидрата . Таким образом процессы образовани и последующего разложени гидратов способствует развитию большей площади поверхности контакта реагентов, это приводит к повышению количества двуокиси-углерода , содержащегос в газируемом напитке, а также к повышению стойкости его, а кроме того так как процесс образовани и разложени гидратов можно проводить в области газообразного агента, т. е. при более низком давлении чем давление . насыщени углекислоты при одинаковойAchieving this goal is ensured by the fact that water and aqueous solutions, such as beverages, are capable of forming carbonic acid gas hydrates under appropriate thermodynamic conditions (pressure and temperature). Gas hydrates are clathrate-type inclusion compounds obtained by incorporating molecules of a hydrate-forming agent, in this case, carbon dioxide, into intermolecular cavities of the water crystal lattice. The hydrate formation process is accompanied by heat generation. The process of hydrate decomposition proceeds by absorption of heat and is the release of gas molecules from the hydrate crystal lattice. Thus, the formation and subsequent decomposition of hydrates contributes to the development of a larger contact surface area of the reactants, this leads to an increase in the amount of carbon dioxide contained in the carbonated drink, as well as to its stability, and in addition, since the formation and decomposition of hydrates can be carried out in areas of the gaseous agent, i.e., at a lower pressure than pressure. carbon saturation at the same

температуре, то это позволит снизить расходы энергии на повышение давлени в напитке и сократить металлоемкость используемой аппаратуры.temperature, this will reduce the energy consumption for increasing the pressure in the drink and reduce the intensity of the equipment used.

Способ осуществл етс следующим образом .The method is carried out as follows.

Предварительно охлажденный напиток под давлением, превышающим равновесное давление гидратообразовани в систе0 ме напиток + газируемый газ, в устройстве дл образовани гидратов (реактор), смешивают с дозируемым количеством газа и выдерживают их до образовани газовых гидратов клатратного типа. Затем напитокA pre-chilled beverage under a pressure higher than the equilibrium hydrate pressure in the beverage + carbonated gas system in a hydrate forming device (reactor) is mixed with a metered amount of gas and held until a clathrate type gas hydrate is formed. Then drink

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, дл предотвращени подмораживани напитка, а давление повышать до такой величины, чтобы обеспечить перепад температур между равновесной темпе5 ратурой гидратообразовани и напитком, подаваемым в реактор, 3,5-4 градуса, чтобы создать достаточную движущую силу процесса образовани гидратов вплоть до перехода всего газа в состав гидрата,5 together with hydrates are fed into a receiving tank, where the pressure is released to 0.4-0.6 MPa, after which the drink is poured into glass containers. It is preferable to cool the drink before serving into the reactor to a temperature 1-2 degrees above the cryoscopic temperature to prevent freezing of the drink, and increase the pressure to such a temperature as to ensure a temperature difference between the equilibrium temperature of hydration and the drink fed to the reactor, 3.5-4 degrees in order to create a sufficient driving force for the hydrate formation process up to the transition of all gas to the hydrate composition,

0 Увеличение этой величины перепада температур приведет к перерасходу энергии, обусловленному необходимостью сжимать реагирующие компоненты до более высокого давлени , а уменьшение величины пере5 пада температур может привести к тому, что в конце процесса гидратообразовани движуща сила процесса будет уменьшена до величины менее 0,5 градусов, что, как показывают эксперименты по гидратообразова0 нию, приводит к снижению скорости процесса.0 An increase in this value of the temperature difference will lead to an overconsumption of energy due to the need to compress the reacting components to a higher pressure, and a decrease in the value of the temperature difference5 may lead to the fact that at the end of the hydrate formation process the driving force of the process will be reduced to less than 0.5 degrees, which, as shown by experiments on hydrate formation, leads to a decrease in the rate of the process.

Пример 1. Предварительно охлаж- . денный до 0,5 С напиток, например Мандариновый , сжимают до давлени 1,7Example 1. Pre-cooling. a drink up to 0.5 ° C, for example Mandarin, is compressed to a pressure of 1.7

5 МПа, что обеспечивает перепад температур ДТ 3,5 градуса между равновесной температурой гидратообразовани 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 гидраты5 MPa, which provides a temperature difference of DT of 3.5 degrees between the equilibrium temperature of hydrate formation of carbon dioxide in a carbonated drink and the temperature of the drink, and is fed into a container where they are mixed with carbon dioxide at the same pressure. The components are mixed by mixing using any of the known methods, for example, a paddle mixer, while hydrates form from the drink and carbon dioxide

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 выделени теплоты гидратообразовани и достигает + 2° С.5 carbon dioxide, crystals of which having sizes of 30-100 microns and a density of 1110 kg / m3 are evenly distributed in the volume of the drink. With the formation of hydrates, the temperature of the mixture increases, due to the release of heat of hydrate formation and reaches + 2 ° C.

Затем смесь подают в резервуар, где давление сбрасывают до 0,4 МПа. в результате чего гидраты разлагаютс с выделением молекул углекислоты и поглощением тепла. Температура при этом понижаетс до 0,7 градуса, а молекулы углекислоты взаимодействуют с напитком, производ газирование его, после чего производ т разлив напитка в стеклотару.Then the mixture is fed into the tank, where the pressure is released to 0.4 MPa. as a result, the hydrates decompose, releasing carbon dioxide molecules and absorbing heat. In this case, the temperature drops to 0.7 degrees, and the carbon dioxide molecules interact with the drink, aerating it, after which the drink is poured into glass containers.

Пример 2. Газируемый купажный виноматериал охлаждают до температуры 270К, на 1-2 градуса выше криоскопиче- ской, дл предотвращени подмораживани напитка, что может привести к снижению его вкусовых качеств, а также и к закупорке теп- лообменников, в которых провод т охлаждение напитка, и, соответственно, к нарушению режима работы. После охлаждени напитка его сжимают до давлени , обеспечивающего перепад температур ДТ 4 градуса между равновесной температурой гидратообразовани углекислоты в газируемом напитке и температурой напитка, которое составл ет 2 МПа, и подают в емкость дл образовани гидратов, в которой при этом давлении смешивают с предварительно сжатой до этого давлени углекислотой. При перемешивании напитка с углекислотой турбинной мешалкой с числом оборотов 3 , провод т перевод углекислоты в состо ние газовых гидратов, сопровождающеес выделением тепла, привод щим к повышению температуры гидратообразовани напитка в конце процесса образовани гидратов до 272,4 К, при этом движуща сила в конце процесса гидратообразовани составл ет 1,6 градуса , что достаточно дл проведени процесса гидратообразовани с технически приемлемой скоростью. После завершени процесса образовани 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 разлагаютс с выделением молекул газа, которые, взаимодейству с напитком, производ т газирование его, после чего производ т разлив газированного напитка в стеклотару, как и в прототипе. Дл возможности проведени сравнени с прототипом, рассмотрен способ газировани купажного виноматериа- ла с содержанием спирта 10% об., позвол ющим проводить охлаждение его, так же как и в прототипе, до температуры минус 3 градуса Цельси , т. е. 270 К.Example 2. The carbonated blending wine material is cooled to a temperature of 270K, 1-2 degrees higher than cryoscopic, to prevent freezing of the drink, which can lead to a decrease in its taste, as well as to clogging of heat exchangers in which the drink is cooled , and, accordingly, to violation of the operating mode. After cooling the drink, it is compressed to a pressure that ensures a temperature difference of 4 degrees Celsius between the equilibrium temperature of hydrate formation of carbon dioxide in the carbonated drink and the temperature of the drink, which is 2 MPa, and is fed into a hydrate formation container, in which at this pressure it is mixed with pre-compressed this pressure is carbon dioxide. When a drink with carbon dioxide is mixed with a turbine stirrer with a speed of 3, carbon dioxide is transferred to the state of gas hydrates, accompanied by heat generation, which leads to an increase in the hydrate temperature of the drink at the end of the hydrate formation process to 272.4 K, with the driving force at the end the hydrate formation process is 1.6 degrees, which is sufficient to carry out the hydrate formation process at a technically acceptable rate. After completion of the hydrate formation process, a suspension of the beverage and hydrate crystals distributed in the beverage volume, having sizes of 30-100 μm and a density of 1110 kg / m, is fed to a receiving tank in which the overpressure is maintained, as in the prototype, at 0.4-0.5 MPa. At this pressure, the hydrates decompose with the release of gas molecules, which, interacting with the drink, aerate it, after which the carbonated drink is bottled in glass containers, as in the prototype. To allow comparison with the prototype, a method for aerating blending wine material with an alcohol content of 10% vol., Allowing its cooling, as in the prototype, to a temperature of minus 3 degrees Celsius, i.e. 270 K.

Предлагаемый способ газировани напитков позвол ет повысить стойкость газированного напитка, а также сократить энергозатраты в сравнении со способом газировани напитков, описанным в прототипе , на 50,32%.The proposed method of carbonating drinks allows to increase the durability of a carbonated drink, as well as reduce energy consumption in comparison with the method of carbonation of drinks described in the prototype, by 50.32%.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A method of aerating a beverage comprising cooling, applying pressure to it and mixing the beverage with carbon dioxide, followed by lowering the pressure, characterized in that. in order to reduce energy consumption and increase the durability of the beverage, the beverage is exposed to a pressure that provides the formation of carbonate hydrates, and the pressure is reduced to a pressure that provides a temperature difference of 3.5-4 degrees between the equilibrium temperature of hydrate formation of carbon dioxide in the carbonated drink and the drink served on mixing with carbon dioxide to convert carbon dioxide to hydrates.