автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.13, диссертация на тему:Разработка методов интенсификации процесса кристаллизации винного камня в виноградном соке с помощью диоксида углерода

ОДЕССКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ имени М.В. ЛОМОНОСОВА

Рга. ол

На правах рукописи

ОКАФОР Габриэль йфеаний

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ

процесса критллизщим винного ктя

В ВИНОГРАДНОМ СОКЕ С ПОМОЩЬЮ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА

Специальность 05.18.13 - технология консервированных пищевых продуктов

г

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Одесса1- 1993

. Диссертация является рукописью.

Работа выполнена в Одесском технологическом институте пищевой ггро;.;1лплгккости т, ы.Б. Ломоносова

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Флауменбаум Б.Л.

Научный консультант - кандидат технических наук,

старший научный сотрудник Касьянов Т.И.

Официальные оппоненты - доктор гхшйческих н'аук,

профессор Жеребин Ю.Л.

- кандидат, технических наук Горковлюк 11,17.

Ведущая организация — Одесский консервный завод

■им. В.И.Ленина

Защита состоится "2.3 " |^вКоЗр.й1993 года в >_У_часов

на заседании специализированного совета Д 068.35.01 при Одесском тёхнологичеаком институте пищевой промышленности имени М.Б. Ломоносова по адресу; 270039,, Украина, г. Одесса, ул.Свердлова, 112.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Одесского технологического института пищевой промышленности им. М.В.Ломоносова.

I ~ т Л-

Автореферат разослан " I ' ^ 1993 г.

Ученый секретарь-д.т.н,, профессор

Вгоров Е.В,

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Важное значение в экономика боль- • шинства стран мира отеодится развитию рациональных способов переработки и хранения сельскохозяйственного сырья, т.к. это определяет жизненный уровень и состояние здоровья населения. Особенно это относится к консервированным пищевым продуктам из плодов и ягод, в частности к сокам, потребление которых во всем мире имеет устойчивую тенденцию к росту, что объясняется их приятными органолептиче-скими качествами, высоким содержанием витаминов и других бислогиче ски ьктиеных веществ.

В числе этой продукции видное место занимает виноградный сок (ВС), как один из наиболее широкоупотребляемых в большинстве стран. Однако существующая технология ВС до сих пор не отработана надлежащим образом и но всегда гарантирует получение готовой продукции, стабильной в течение .необходимого срока хранения. Основная трудность, осложняющая получение этого продукта, заключается в том,что в процессе хранения ВО из него выпадает кристаллический осадок винного камня, представляющий собой преимущественно кислую калиевую соль винной кислоты с небольшой примесью среднего виннокислого кальция. Несмотря на то, что винный камень (ВК) не только совершенно безвреден, но и весьма полезен для здоровья, наличие осадка существенно ухудшает внешний вид продукта и вызывает к нему предубеждение потребителя.

Проблемой детартрации ВС специалисты мнбгих стран мира занимаются уже свыше 60 лет. Однако, несмотря на то, что к настоящему времени разработано много различных способов стабилизации ВС против кристаллических помутнений, поиск новых элективных способов, особенно с использованием дешевых, доступных и безвредных, не изменяющих натуральные свойства ЕС, остается актуальной проблемой.

В связи с этим особый интерес вызывает идея ускорения выпадения тартратов из ВС путем внесения в него в качестве центсов кристаллизации ВК диоксида углерода (ДУ) в твердом или ¡гадком вире. Выполнив функцию детартрации, ДУ легко может быть удален в газообразном вида из сока путем испарения я после регенерации может повторно использоваться в процессе.

Цель н выхелш исследования. Цель исследования - изыскание способов интенсификации выпадения из ЕС кристаллических осадков тартратов с помощью твердого или жидкого ДУ.

В соответствии с г.оставлонной целью были определены следу?.,тн о основные задачи исследования:

1. Исследовать кинетику кристаллизации тартратов из модельных растворов БК и БС при совместном воздет степи гг-ердого ДУ и лактата кальция (ЛК) яри обычной температуре хранения.

2. Выяснить влияние температуры на процесс кристаллизации БК из модельных растворов и БС при обработке твердим ДУ.

3. Определить влияние давления углекислого газа в закрытых сосудах с модельными растворами ВК на кинетику его кристаллизации.

4. Изыскать возможность оптимизации процесса детартрации БС методом математического планирования эксперимента.

Б. Исследовать кинетику кристаллизации БК из модельных растворов и ЕС при обработке ДУ б условиях давления, соответствующего . его фазовому превращению из газообразной формы в кидкую.

6. Изучить кристаллооптические и рентгеноструктурнне характеристики кристаллических осадков, выпадающих из модельных растворов ВК и БС при различных условиях детартрации.

7. Выяснить влияние детартрации с покощью ДУ на фкзико-хишче-екне показатели виноградного сока.

8. Разработать устройство для осуществления детартрации ВС с помощью гшдкого ДУ, пригодное в производственных условиях.

9. Разработать технологический узел в схеме получения стабилизированного против кристаллических помутнений виноградного сока с применением в качестве детартрируюшего агента диоксида углерода.

Научная новизна. Установлено, что предупредить кристаллические помутнения в натуральном БС можно путем его обработки с помощью твердого либо жидкого ДУ, который может играть роль центров кристаллизации тартратов и способствовать интенсификация процесса кристаллизации ЕК и его быстрому выпадения в осадок.

Изучена кинетика кристаллизации ЕС из ВС и модельных растворов при внесении твердого и кидкого ДУ, а также при комбинированной обработке твердой углекислотой совместно с ЛК. Оаределеинне в результате этого изучения закономерности кристаллизации батартрата калия позволили научно обосновать продолжительность процесса детартрации с помощью Л?, гарантирующую стабильность готового продукта против кристаллических помутнений.

■С помощью методов рентгеноструктурного анализа и кристаллооп-тических исследований экспериментально доказано, что осадки, выпадающие при обработке БС диоксидом углерода, представляют собой практически чистые орггороыбаческио кристаллы битертрата калия и, следовательно, предложенный способ детартрации не влияет на минеральный состав продукта. •

С помощью метода математического планирования эксперимента, осуществленного по программе крутого восхождения, проведена оптимизация процесса детартрации ВС с применением твердого ДУ, в результате чего были опредены значения таких параметров, как-массовая доля вносимого в сок ДУ, время выдержки, температура процесса и исходное содержание в соке ВК, которые обеспечивают максимальный эффект предлагаемой обработки.

Практическая ценность работы. Разработан способ предупреждения кристаллических помутнений в натуральном ЕС о применением дешевого, доступного и безвредного агента - диоксида углерода.

Научно обоснованы и испытаны в лабораторных условиях на полупромышленной установке основные технологические параметры процесса детартрации (количество вносимого ДУ, время выдержки, температура сока, давление углекислого газа над поверхностью сока) с помощью С02, гарантирующие стабильность готовой продукции против кристаллических помутнений.

Определено, что с практической точки зрения детартрацию ВС предпочтительнее проводить с использованиемДУ в жидкой форме. В этом виде его удобнее дозировать в сок, обеспечить его интенсивное перемешивание и охлаждение и, в конечном итоге, благодаря увеличению числа центров кристаллизации, ускорить процесс осаждения винного камня.

Детартрация ВС с применением' ДУ обеспечивает получение более натурального продукта, чем в случае проведения химической детарт-рацип (использование лвктата кальция, глюконата кальция и др.), поскольку процесс кристаллизации протекает без замени естественной' винной кислоты на молочную.

Для проведения процесса детартрации с помощью жидкого ДУ в производственных условиях были разработаны специальная установка и устройство, оригинальность конструкции и практическая ценность которых подтверждена положительным решением-Российского патентного ведомства на выдачу авторских свидетельств по двум заявкам (Я 92-011613/13/057816 от 14.12.92 а и 5044344/13/025665 от 27.05.92).

Разработана технологическая схеме производства детартрирован-ного натурального ВС, включающая процесс удаления ВК обработкой жидким МУ в предложенном нами специальном узле.

Предлагаемая схема и устройство могут давать значительный экономический и экологический эффект, т.к. жидкий ДУ, кроме функции детартрирусщего агента, одновременно является и хладоагентом, обеспечивая снимете температуры сока до значений, близких к опт и

мальным для кристаллизации ВК, и, кроме того, обработанный СО2 в газообразном виде полностью удаляется из сока и после регенерации повторно используется в процессе, образуя замкнутый технологический цикл.

»

Апробация работы. Материалы исследований были доложены на 52-й научной конференции ОТИПП им. М.В.Ломоносова (г.Одесса, Д993), научной конференции КТИПП (г. Киев, 1993).

По материалам диссертации получено 2 положительных решения 1 Российского патентного ведомства на выдачу авторских свидетельств.'

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы к приложений.

Работа изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 43 рисунка и 15 таблиц. Список литературы включает НО наименований, из них 12 иностранных авторов.

На защиту выносятся:

- норий способ предупреждения кристаллических отложений в натуральном ВС путем проведения детартрации с помощью ДУ;

- экспериментальные данные по определению кинетики процесса кристаллизации винного камня при обработке модельных растворов и ВС твердил и жидким ДУ, а также комбинированным способом (твердый ДУ и ПК) при различных условиях;

- параметры оптимизации процесса детартрации ВС с помощью твердого ДУ, определенные методом математического планирования эксперимента;

- кристаллооптические и рентгеноструктурные характеристики ооадков тартратов, выпадающих из образцов ВС при различных вариантах его обработки с помощью ДУ;

- технологическая схема производства стабилизированного против кристаллических помутнений ВС, а также устройство и установка для проведения детартрации в промышленных условиях.

СОДЕРШЙИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, приведена общая характеристика работы.

В первой главе представлен аналитический обзор мировой научно-технической литературы, посвященной особенностям консервирования ВС, связанным с наличием в его химическом составе тартратов и возникновением кристаллических помутнений. Приведено описание многочисленных способов детартрации ВС с указанием положительных и отрицательных, моментов в предложенных ранее технологиях.

Во второй главе изложены сведения об объектах исследования и методах проведения экспериментов.

Объект исследования - виноградный сок сорта Лидия с массовым содержанием винного камня, доведенным до I %, и модельный раствор (I %) химически чистого ВК.

Приведена характеристика и способ получения твердого и жидкого диоксида углерода.

При изучении осадков ВК и физико-химических показателей образцов ВС были использованы современные методы - рентгеноструктур- . ннй анализ, кристаллооптические определения, хроматография, специальные методы химического анализь и др.

Массовое определение битартрата калия проводили по методу Бертло и Флерье, основанному на осаждении соли спирто-эфирной смесью с последующим титрованием растворенного осадка едким натром.

Тартрат кальция определяли манганометрическим методом, разработанным. Реап (1е. Ы й;И-е.з в модификации про$. Б,Л.4лаумен-баума.

Третья глава посвящена изучению кинетики кристаллизации ВК из модельных растворов и ВС при внесении ДУ в различнйх условиях.

При обработке лакатато.м кальция (рис. I) уже в первые 2-4 часа происходит осаждение подавляющего количества ( > 80 I1) тартра-тов. Однако полное выпадение кристаллов завершается постепенно в течение нескольких суток. Более интенсивное (на^-Ю %) выпадение ВК происходит при комбинированной обработке Ж и твердым ДУ.

Следует отметить, что кинетика детартрации модельных растворов БК и ВС осветленного, в принципе, протекает аналогично, а отличие заключается лишь в том, что интенсивность выпадения ВК ь соке на 3-4 % меньше, чем в модельном растворе, т.к. наличие в соне защитных коллоидов препятствует процессу седиментации. Это подтверждается также и тем, что в случае неосветленного ВС интенсивность выпадения ВК была еще на 7-9 % меньше в сравнении с модельным раствором.

Внесение в модельные растворы и ВС твердого Ш также дает ощутимый эффект ускорения процесса детартрации, хотя и меньший, чем при использовании ЛК (рис. 2). В частности, в течение I часа удалось удалить из осветленного ВС 32 % ВК, в то время как из контрольного образца выпало только 20 ? тартратов.

Представленные на рис. I и 2 данные свидетельствуют о том, что при 'обработке твердым ДУ процесс детартрации наиболее интенсивно протекает в первые 2 часа.

Результаты по выяснению влияния температуры на элективное?}-

детартрации при обработке твердым Ш (рис. 3) позволяют сделать вывод, что снижение температуры обработки сока с 20 до 5 °С дает возможность интенсифицировать процесс кристаллизации ВК в 1,7-1,9 раза в зависимости от характера образца.

Нами были проведены также эксперименты, ставившие своей цель» выяснение целесообразности использования избыточного давления газообразного COj при осуществлении детартрации ВС твердил ДУ в герметизированном дегьртраторе. Полученные результаты показали, что создание газовой подушки с давлением I мЛа обеспечивает интенсификацию процесса детартрации, в среднем, на 5 %, а, следовательно, это целесообразно для использования в производственных условиях и, громе того, создает предпосылки .для вторичного использования СС^, что весьма актуально в экологическом отношении.

Обобщая данные рис. 1-3, следует отметить, что'хотя использование для детартрации ЛК чистого либо в комбинации с твердым ДУ дает хороший эффект, имеются также .и определенные недостатки, обусловленные свойствами кальциевой соли молочной кислоты. В частности, химическая реакция в ВС с участием ЛК п сопутствующая ей кристаллизация ВК протекают сравнительно долго, что требует продолжительной выдержки сока, т.к. в противном-случае имеется опасность возникновения кристаллических помутнений в готовом продукте. Кроме того, при использовании Ж изменяется химическая природа натурального ВС. Кристаллооптические и рентгеноструктурние исследования показали также, что в составе осадка, выпадающего при внесении ЛК, преобладают крупные кристаллы тартрата кальция, в то время как в случае использования ДУ осадок состоит, преимущественно, из бчтар-трата калия - основного соединения ВК.

В связи с вышесказанным мы апробировали для детартрации ВС также ДУ в жидкой форме (рис. 4). Эксперименты по обработке жидким ДУ осуществляли на специальной лабораторной установке ( ЕПИЖП, г. Видное, Московская обл.), представляющей собой систему arpera-' тов, основными элементами которой являются детартратор, конденсатор и углекислотный баллон. ВС либо модельный раствор ВК помешали.• в детартратор и герметизировали агрегат, Затем с помощью газообразного ДУ поднимали в системе давление до 6 мПа и подавали жидкий ДУ, наслаивая его на .поверхность обрабатываемой жидкости. Подача гадкого ДУ осуществлялась в течение 8 мин, а скорость введения агента была отрегулирована из расчета 100 см3 жидкого COg на I дм3 ВС либо модельного раствора (т.е. 10 Т). Во время подачи жидкого ДУ происходило снижение температуры обрабатываемой жидкости, т.к. ДУ

О и « О 60

Ч о 5 С

ш " лг т 41

8о30

§ < -г1 и г -ОТЛО" яга.

ц им. 2' |Т- -¿•с г —

Продолжительность, "С #

Рис.1. Ктше'пка детартрации модельного раствора ЕК' и осветленного ВС при различных обработках:

Г.Лактат кальция (модельный р-тО 1..1'актат кальция (ВС) 2.Диоксид углерода твердый , (модельный раствор)

2.Диоксид углерода твердый (ВС)-4/Ь

3./.актат кальция и диоксид угле, рода тверда! (модельный р-р) -4/5

З.лактат кальция и диоксид углерода твердый (ВС) - 4$.

- Продолжительность,Т ч.

Рис.2. Кинетика детЕртргллт модельного раствора ВК я"освотлэнного БС поя обработке диоксидом углерода твердим (4 I - контроль (БС); Г - контроль (модельный раствор); 2 - ВС; ' £ - модельный раствор

. 100

30

м— 80 «2 70

II

мо 50 «о 40

о) Г „п

я 30

О ^ оп

о о ¿0 1С

л*

1Л\ V

к ч Ч*^

V V

Л

ч

и О

МО , л к, , я . он . и о о

ОТЬЧ. -

4 5

6

Т

Л

Ч Т-5 'с

--

2.

Продолжительность, *Е ч

Рис. 3. Влияние температуры на кинетику-детартрадии модельного раствора БК и. осветленного ВС при обработке диоксидом углерода . твердым (4?Ь

I,- модельный раствор, 20 °С.

I1- ВС, 20°С

модод

БС,

Л^нни раствор,

5 °С

5 10 15 20 25 30 Продолжительность, Т млн

Рис. 4. Кгнетика детартрация модельного раствора БК и осветленного ВС при обработке диоксидом углерода жидким (10 %)•.

- I - контроль (модальный раствор) I - контроль (ВС) 2,- модельный раствор 2'~ ВС • • ■

является также и эффективным хладоагентом. Затем, после введения необходимого объема ДУ, его подача прекращалась и осуществлялся постепенный сброс давления. При этом наблюдалось испарение и бурное вскипание жидкого С02, сопровождаемое интенсивным поглощением тепла из обрабатываемой жидкости, а, следовательно, и снижением его температуры, снижение давления до нормального уровня и понижение температуры обрабатываемой жидкости до 5 °С. При этом, собственно, и наблюдалась детартрация, т.к. в обрабатываемой жидкости образующиеся кристаллики твердого ДУ, играющие роль затравки для ВК, являлись одновременно центрами кристаллизации тартратов, ускоряя процесс их седиментации. Положительное влияние на кинетику де-тартрации оказывает также и интеноивное перемешивание жидкости, происходящее в процессе обработки жидким ДУ, что способствовало равномерному распределению центров 'кристаллизации в обрабатываемом объеме, формированию большого числа этих центров, образованию сравнительно мелких кристаллов, что, в совокупности, значительно ускоряет детартрацкю (рио. 4). Использование жидкого ДУ позволило за 30 мин удалить ^70 % ВК, а это более чем в 2 раза превышает результат, достигнутый при применении твердого С02, что позволяет сделать вывод о том, что для процесса детартрации ВС практически более целесообразно проводить его обработку ДУ в жидкой форме.

С целью определения численных значений параметров проведения процесса кристаллизации ВК из ВС, обеспечивающих максимальную эффективность обработки ВС твердым ДУ, нами осуществлена оптимизация V вышеуказанного процесса методом математического планирования эксперимента по плану ШЭ-2^.

Из полученных данных видно, что обработка ДУ наиболее эффективна для высококислотных сортов винограда, отличающихся повышенным содержанием ВК (^ I %).

Кроме того, на основании анализа совместного влияния различных технологических факторов был получен теоретический вывод о том, что для повышения эффективности детартрации следует стремиться к снизтеш® температуры процесса (оптимум - 5 ЭС), увеличению объема вводимого ДУ (оптимум^- 0,107 г/см3) и сокращению продолжительности процесса.

Полученный в результате обработки жидким ДУ сок был подвергнут различным физико-химическим исследованиям, которые показали (табл. I), что' содержание ВК уменьшилось более чем в 3 раза, а остаточное количество углекислоты (0,05 г/дм3) в ВС находится на таком уровне, что никоим образом не в состоянии повлиять на кислот-

ность и органические свойства продукта. Это свидетельствует о том, что разработанный нами способ обеспечивает снижение содержания тартрьтов в нестабильном соке до безопасного в отношении кристаллических помутнений уровня и в то же время не загрязняет продукт рабочим агентом.

При этом активная кислотность ВС практически не претерпела изменении, а титруемая кислотность слегка понизилась (на 0,07 %), что обусловлено, преимущественно, удалением кислого виннокислого калия и частично соосаждением свободных органических Т'ислот, содержание которых также несколько уменьшилось. Следует отметить, что соотношение основных кислот ВС - яблочной и винной осталось после обработки практически прежним, а следовательно данная технология почти не влияет на первоначальную природу органических кислот натурального виноградного сока.

Таблица I .

Физико-химические показатели осветленного виноградного сока (контроль) и обработанного жидким диоксидом углерода

M пп;

Показатели

¡Разм.

¡Обработан.) Исх. сок

1. Сухие вещества

2. Плотность

3. Относительная вязкость

4. Общие коллоиды

5. рй

6. Кислотность (в пересчете на винную)

7а Яблочная кислота

87 Винная кислота

9. Винный камень

10. Содержание спирта

11. ' Число аромата-

12. Редуцирующие сахара

13. ■ Пектиновые вещества .

14. Полифенольные вещества

15. Содержание СО2

г/см3 е.пуаз.

б/р

г/дм

!УР

г/да3

19,5 1,080 2,01 0,8 2,90

0,77 0,49 0,22 3,1 0,031 2,0 lo.I 0.54 0,042 0,100

18.8

1,078

1,95

II

2,95

0,84 О 54 ■ в 24 10,0 0,030 2*5 1^.6 0,36 0,G54 0,05

Примечание : При числе измерений. О = 3 и вероятности р с 0,95 границы доверительного интервала погрешности среднего значения относительно содержания определяемых компонентов = = 0,05-5, 5-10, 10-20 составляли, соответственно, + 0,05; + 0,3; + 0,5.

Что касается других компонентов £К,то изменение в сторону уменьшения содержания наблюдалось в случае коллоидов а таких биополимеров, как пектиновые .и шшфенольнне вещества, которые могут

флокулировать в процессе седиментации ВК, Кроме того, происходит также определенная потеря ароматических веществ (25 %), которые теряются о токсм газообразного СС^.

В то же время барботирование через обрабатываемую жидкость ДУ приводит к улетучнЕашш части влаги, что сопровождается увеличением содержания суш сухих веществ (на 0,7 %) и редуцирующих Сахаров (на 0,5 %). Одновременно наблюдалось небольшое возрастание плотности и вязкости.

Ренггеноструктурные и кристаллооптические исследования кристаллического осадка, выпадающего при обработке сока ДУ, показали, что последний представляет собой мелкодисперсные Однородные орто-ромбические кристаллы с нормальной либо незначительно повышенной интенсивностью рефлексов, соответствующих однофазному'веществу -битартрату калия. Следует отметить, что агрегат осадка характеризовался определенной морфологической неоднородностью (таблетчатые, длинностолбчатые формы, полисинтетическое двойникование и др.).

Проведенные исследования могут свидетельствовать также о том, что предлагаемый способ детартрации не приводит к образованию новых соединений, выпадающих в осадок совместно с ВК, не изменяет существенно химический состав сока, а следовательно в этом плане нет никаких препятствий для его широкого внедрения в производство консервированного ВС.

В четвертой главе приведены разработки по техническому оформлению процесса детартрации ВС жидким С02.

В частности, дано опиоание конструктивных особенностей и принципа работы установки для стабилизации ВС против выпадения кристаллического' осадка ВК, которую можно использовать в промышленных условиях (получено положительное решение Российской патентной экспертизы). Данная установка позволяет совместить все технологические операции по стабилизации ВС в одной позиции оборудования, основными частями которого являются смеситель, теплообменник, сепаратор и емкости для исходного, обработанного ВС и ВК. При этом ясм-кяЛ ДУ используется в качестве кристаллической затравки и хладо-агента.

функционирование установки сводится к тому, что ВС подают в перфорированный барабан и одновременно из баллона через дозатор .под давлением поступает жидкий ДУ и смешивается с ооком. Протекая :через специальные сопла, ДУ подвергается адиабатному расширению, что сопровождается падением давления, частичньм испарением жидкого и л переходов оставшейся частя в твердую фазу, ь это способствует

интенсивному охлаждению ВС и образованию в нем центров кристаллизация ВК на частичках твердого ДУ.

Вращением барабана обеспечивается равномерное распределение ВС в канале и интенсификация теплообменник процессов. Сепарация стабилизированного ВС от осадка ВТ, происходит в поле центробежнга сил при противоположном вращении двух барабанов, Стабилизированный ВС после фильтрации пористым барабаном от твердой фазы поступает в емкость для готового продукта.

В этой же главе приведено описание устройства для детартрации ВС, на которое также было получено положительное решение Российского патентного ведомства. Работа устройства, как и вышеописанной установки, предполагает использование в качестве рабочего агента жидкого ДУ. К числу конструктивных достоинств установки относится Б03-иошость осуществления непосредственного теплообмена методу ВС и жидки« ДУ, выполняющим роль хладоагента, что обеспечивает низкую энергоемкость и высокий КПД. Дополнительная экономия энергии происходит за счет вращения жидким ДУ вала о мешалкой. Устройство обладает повышенной надежностью работы ввиду отсутствия несимметричных нагрузок на вал и обеспечивает большую поверхность контакта детарт-рпрушего агента и ВС за счет барботирования жидкого COg черр?з мешалку из пористого материала.

Кроме того, предлагаемая конструкция вала с мешалкой позволяет снимать и транспортировать ех к следующей емкости и, таким образом, проводить детартрации ВС в нескольких емкостях с помогав лииь одного комплекса указанного узла.

Устройство обеспечивает высокую эффективность летвртрациа ВС, т.к. вводимый ДУ снимет температуру среды до значений, способствующих быстрой кристаллизации ЕК, а наличие дополнительных сопал в мешалке позволяет активно взмучивать кристаллы осадка ВК со дна, инициировать их постоянное циркулирование в объеме сока, что создает большое число центров кристаллизации.

На рис. 5 приведена принципиальная технологическая схема производства ВС, стабилизированного против кристаллических потг/тконгй, обусловленных выпадением ВК, с помощью обработки жидким ДУ в разработанной нами установке для детартрации. Подробное аппаратурное оформление приведенных на схеме стадий процесса дано в диссертационной. работе.

Рис. 5. Технологическая схема производства

стабилизированного от кристаллических помутнений виноградного сока.

Выводы

1. Кинетика процесса кристаллизации ВК из его модельных растворов и виноградного сока при воздействии ДУ в твердом и жидком состоянии, а также при комбинированной обработке тверд™ ДУ и Ж показывает эффективность этих методов обработки. Во всех случаях ДУ способствует, хотя и в разной степени, интенсификации процесса детартрации благодаря образованию множества центров кристаллизации виннокислых солей.

2. Наибольшую степень детартрации О 80 %) обеспечивает при определенных условиях (комнатная температура, суточная выдержка) комбинированная обработка ЛК и ДУ в твердой форме. Однако длительность такой обработки еще довольно высока.

3. ДУ в жидком состоянии является более эффективным методом ооавдения ВК, чем в твердом. Степень удаления ВК в первом случае достигает 70 %, в то время как его выпадение при тех же условиях в случае твердого ДУ (температура + 5 °С, время обработки 30 мин) составляет 60 %.

4. Резко возрастает эффективность удаления ВК при обработке ВС твердым ДУ при пониженных температурах. Снижение температуры обработки с +20 до +5 °С позволяет интенсифицировать скорость кристаллизации ВК в 1,8-2 раза.

5. Создание давления углекислого газа в герметической емкости в процессе технологической обработки несколько ускоряет процесс детартрации. Это обстоятельство свидетельствует о целесообразности использования газовой подушки при реализации процесса в производственных условиях.

6. Оптимизация процесса кристаллизации ВК в ВС при обработке ДУ по программе крутого восхождения показывает, что наиболее эффективно процесс протекает в соках, полученных из высококислотных сортов винограда, содержащих около или более I % ВК.

7. Обработка ВС жидким ДУ о целью осаждения ВК обладает следующими технологическими достоинствами: процесс происходит при интенсивном самопроизвольном перемешивании и охлаждении сока. Весьма удачно осуществляется внесение и дозирование жидкого ДУ из баллона с С0;>, количество которого составляет около 10 % к обрабатываемому соку, Выполнивший свою функцию детартрагора, превратившийся в газообразную форму ДУ, регенерируется и повторно используется в производственном цикле.

8. Применительно к метолу детартрации ВС с помощью жидкого ДУ разработаны защищенные патентами установка и устройство, которые могут быть использованы в составе предложенной нами схемы производства стабилизированного ВС. Узел процесса детартрации ВС с помощью .жидкого ДУ состоит из баллона с жидким СС^, конденсатора, работаю^ щего под давлением 6 i/Ла, и детартратора с емкостью для обрабаты -Баемого сока.

9. Кристаллографическими и рентгеноструктурными исследованиями идентифицированы осадки, образующиеся при обработке ВС диоксидом углерода, установлено, что они представляют собой орторомбические кристаллы битартрата калия и не содержат каких либо посторонних соединений.

10. Существенных изменений химического состава ВС после обработки ДУ не наблюдается, за исключением снижения первоначального содержания ВК примерно в 3 раза.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

I. Флауменбаум Б.Д., Касьянов Г.И., Окафор Г.И. Использование твердой двуокиси углерода для ускорения кристаллизации винного камня в виноградном соке //Тез. докл. 53-й научной конф. ОТИПП им.М.В. Ломоносова.-.Одесса.- 1993.- с. ТО.

" 2. Квасенков О.И., Андронова 0.И., Флауменбаум Б;Л., Окафор Г.И., Касьянов Г.И. Устройство для стабилизации соков : вин охлаждением //Положит» реш. Рос. патент, ведомства по заявке Jé 92-011613/ 13/057816 от 14.12.92.

3. Квасенков О.И.. Окафор Г.И., Касьянов Г.И., Флауменбаум Б.Л. Установка для стабилизации соков и вин //Положит, реш. Рос. патент, ведомства по заявке & 5044344/13 (035665) от 27.05.92.

4. Флауменбаум Б .Л., Касьянов ГЛ., Окафор Г.1. 1нтенсиф1кац1я процесу кристал1зац11 винного каменю внесениям затравки 'вуглекислот-ного сн1гу //Тези доп. м1жнародно1 техн1чно1 конф. КТ1ХП: Розробка та впровадження нових технолог1й I обладяання у харчову та перероб-н1 галуз1 Ш.-Ки1в.-КТ1ХП, 1993.-С. 244.

5. Касьянов Г.И., Курбапов H.A., Флауменбаум Б.Д., Окафор Г.И. Физические и химические методы интенсификации удаления тартратов из виноградного сока /Пищевая промышленность, 1993, № 10, С. 16-17.

ОПЧ ¿or- ¡IS' /00 №