Вы здесь

Удосконалення технологічни процесів та обладнання для стабілізації якості рідких харчових продуктів

Автор: 
Варфоломєєв Антон Йосипович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2002
Артикул:
0402U000758
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РОЗДІЛ 2
УДОСКОНАЛЕННЯ СПОСОБІВ ФАСУВАННЯ ГАЗОВАНИХ НАПОЇВ
Аналіз напрямків розвитку технологій фасування газованих напоїв вказує на виражену тенденцію підвищення тиску в цьому процесі. Очевидно, що однією з причин цієї тенденції є прагнення до зниження енергетичних витрат, і ведучі машинобудівні фірми світу вже освоїли випуск сатураторів та фасувального обладнання, розрахованих на роботу з тиском до 0,7 МПа. Реалізація таких напрямків, однак, має і певні застороги. До числа останніх належать можливе вспінювання напоїв після розгерметизації пляшок, а також зростання втрат склотари і продукції через збільшення тиску фасування.
Зупинимось більш детально на аналізі процесів фасування напоїв за умов підвищеного тиску.
До газованих напоїв, стосовно яких визначається коло подальших досліджень, належать пиво, мінеральна вода, солодкі напої, шампанські вина, газонасичені вина, сідри. Об'єднує названі напої те, що всі вони випускаються насиченими діоксидом вуглецю і умовно їх можна поділити на дві групи. До першої віднесемо напої, в яких діоксид вуглецю утворюється в процесі бродіння і бере участь у створенні стійкої піни, а до другої - ті напої, в яких СО2 розчинюється примусово і впливає на смакові якості та вгамовує спрагу. Більшість дослідників [42] погоджується з тим, що діоксид вуглецю в напоях перебуває у розчиненому вигляді і певною мірою вступає у хімічні зв'язки з компонентами системи. Наприклад, стверджується, що СО2 частково розчиняється у пиві і частково адсорбується на колоїдних частинках. У пиві у вигляді колоїдної дисперсії (розмір частинок від 1 до 10 мкм) розсіяні головним чином білки. За певних умов діоксид вуглецю, в розчині якого присутня вуглецева кислота, може реагувати також з адсорбуючою речовиною, тобто з колоїдними білками з утворенням хімічних зв'язків (хімічна сорбція). Сорбційні явища (абсорбція, адсорбція, хімічна сорбція та капілярна

конденсація) завершених пояснень не мають і продовжують вивчатися. Це ж саме стосуєтьсяться і десорбції.
Піна - це складна гетерогенна система. Її газова фаза (СО2) разом з твердою фазою (колоїдна дисперсія) мають у рідинному дисперсійному середовищі вирішальний вплив на утворення та стабілізацію піни.
Незважаючи на наявність та визнаний вплив фізико-хімічних властивостей рідинної фази напою, загальноприйнято в оцінці розчинності газів посилатися на закон Генрі. Згідно з ним константа насичення СО2 за фіксованої температури прямопропорційна величині парціального тиску його в газовій фазі. Іншим фізичним параметром, який визначає розчинність газів, є температура рідинної фази. В табл. 2.1 наведено цю залежність.
Таблиця 2.1
Залежність максимальної розчинності СО2 у воді за нормального тиску
Температура, оС01020304050Розчинність СО2, м3/м31,7131,1940,8780,6600,5300,440
На рис. 2.1 представлено залежності максимальної розчинності діоксиду вуглецю у вині та воді залежно від парціального тиску і температури.
Таким чином, тиск і температура є двома параметрами впливу, які дозволяють одержувати газовані напої з нормативним вмістом СО2. Хоча обидва параметри є достатньо ефективними, з метою ефективного здійснення процесів фасування і закорковування варто враховувати їх принципову відмінність. Показник температури напою під час і після фасування у зв'язку з тепловою інертністю залишається стабільним, тоді як підвищений тиск свою дію в напрямку утримання діоксиду вуглецю в розчиненому стані припиняє миттєво після розгерметизації заповненої упаковки.
Це означає порушення стану рівноваги в системі "рідина-розчинений газ" і початок активного виділення останнього. Процес десорбції при цьому теж має певну інерційність, яка значною мірою залежить від фізико-хімічних властивостей рідинної фази і глибини хімічних зв'язків СО2 з компонентами системи.

Саме швидкість виділення газової фази і стійкість утворюваної піни визначають той проміжок часу, який відводиться для здійснення операції закорковування. З іншого боку, очевидно, що останній визначається геометрією та кінематикою фасувально-закупорювального блоку.
Геометричні параметри такого обладнання найчастіше фіксовані і корегуванню не підлягають, тоді як кінематичні параметри на сучасному обладнанні регулюються в широкому діапазоні за рахунок частотних регуляторів промислового струму (тиристорні перетворювачі). За умов фіксованої відстані S, яку упаковка проходить від моменту розгерметизації до закорковування, та відомого допустимого часу [?] перебування її в такому стані визначається необхідна швидкість переміщення.
Допустимий час вспінювання ми надалі визначатимемо від моменту розгерметизації упаковки до того моменту, коли піна дійде до верхньої кромки пляшки. Співвідношення між температурою напою і тиском його фасування може бути і таким, за якого умова рівноваги в системі "рідина-газ" не порушиться.
Відомо, що при розгерметизації упаковки тиск в ній практично миттєво падає до атмосферного, тобто до 0,1 МПа. Тому числові значення вмісту СО2, які відповідають зрівноваженому стану, знаходяться на перетині ординати, що відповідає Р = 0,1 МПа, та відповідних ізотерм (рис. 2.1).
Очевидно, що технологічні параметри, з якими працювали ще на обладнанні п'ятирічної і більшої давності випуску, не випадково були зорієнтовані на якомога нижчу температуру фасування. Для пива вона передбачалася + 2-4о С, для солодких газованих напоїв - близько + 2о С, для шампанських вин - -1...+1о С.
Як видно з діаграми (рис. 2.1), такий вибір температур дозволяє отримувати максимальні насичення діоксидом вуглецю при мінімальних значеннях тиску. Саме це було і залишається головним позитивом таких технологій.
Проте, вивчення досвіду експлуатації обладнання для фасування і закорковування газованих напоїв та ан