Область техники

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к изготовлению напитков, содержащих инертный газ ксенон.

Предшествующий уровень техники

В настоящее время известны устройства, которые позволяют насыщать пищевые напитки различными газами, в первую очередь это насыщение пищевых напитков углекислым газом и кислородом. Хорошо известно, что углекислый газ очень хорошо растворяется в воде. Что касается кислорода, то он гораздо хуже растворим в воде, поэтому напитки, содержащие кислород, готовят непосредственно перед применением. Ксенон - в воде растворяется намного лучше кислорода, обладает выраженными фармакологическими эффектами, поэтому производство напитков, содержащих ксенон, имеет перспективы. Кроме, этого ксенон в напитках создает инертную среду, что способствует их длительному хранению.

Известно устройство для насыщения напитков углекислым газом [1], которое использует встроенные карбонизатор и сатуратор, позволяющие более полно насыщать воду или напитки углекислым газом. Основными недостатками устройства является то, что дополнительные объемы камер для сатурации и карбонизации не подходят для насыщения напитков другими газами, например, ксеноном. Ксенон является редким и дорогим газом, поэтому большие потери ксенона в камерах сатурации и карбонизации делает данное устройство нерентабельным и не применимым при газировании напитков ксеноном.

Известно устройство, наиболее близкое к предлагаемому изобретению [2], предназначенное для производства напитков, пищевых добавок, питьевой воды и продуктов питания, насыщенных ксеноном. Устройство предусматривает наличие в нем узла подачи ксенона, реактора смесителя с манометром, весы для измерения веса растворенного ксенона в жидкостях, проточного гомогенизатора, регулятора понижения давления, трубопроводов для подачи газа, перистальтического насоса. Объем реактора смесителя от 10 мл до 1000 литров и более.

Основными недостатками рассматриваемого устройства являются:

1.Наличие весов для определения количества растворенного ксенона и его расхода из баллона, поскольку они должны быть очень точными. Опыт показывает, что точность весов, которые определяют вес от 15 кг и выше, как правило, имеют погрешность 2 и более грамма, а это ошибка порядка 0, 2-0,3 литра.

2. Для определения расхода газа необходимо отсоединять баллон от установки, что также ведет к потере ксенона, особенно если объем камеры гомогенизатора составляет 1000 и более литров, что делает установку очень нерентабельной. Если реактор-смеситель имеет большой объем и заполнен не полностью, а, например, на половину, а в остаточном объеме при загрузке имеется воздух, то это также приводит к большой потере ксенона, что в свою очередь сильно влияет на стоимость полученного продукта.

3. Отсутствие клапанов в узле подачи ксенона может привести к затеканию гомогенизируемой жидкости или вещества, в трубопроводы подачи ксенона и блок подачи ксенона. Данная ситуация может возникнуть при остановке подачи ксенона и остановке работы перистальтического насоса

4. Наличие в устройстве механического узла— перистальтического насоса делает устройство неустойчивым к износу, повышается возможность выхода из строя. Необходима точная регулировка работы насоса с использованием сложной электронной техники. Следует отметить, что давление на входе в перистальтический насос из камеры низкого давления понижающего редуктора может быть нестабильным и очень сильно зависит от «человеческого фактора». Оператор в ходе работы может установить давление, например, 5-10 атмосфер и более. В этом случае может произойти повреждение трубопроводов и установки, снижение степени герметичности, что приведет к потере газа и снижению качества продукта. 5. Отсутствие в устройстве возможности дегазации насыщаемого раствора от воздуха, приводит к снижению качества продукта.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение степени насыщения напитка газом ксеноном с минимальными потерями ксенона, за счет дегазации напитка и создания стабильного избыточного давления в камере насыщения над поверхностью напитка, что позволяет контролировать процесс насыщения напитка ксеноном и создавать более качественный продукт.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для приготовления напитка, содержащего инертный газ ксенон, включающее источник газа ксенона 1, регулятор давления 2, трубопровод

3 для подачи ксенона, камеру насыщения 11, согласно изобретения, снабжено блоком управления 6, взаимосвязанным с блоком дозирования и вакуумирования 5, который соединен трубопроводом 3 для подачи ксенона и трубопроводом вакуумирования 4 с камерой насыщения 11, которая выполнена герметичной, установлена в камере охлаждения и нагрева 8.

На трубопроводе 3 для подачи ксенона и на трубопроводе вакуумирования

4 установлены прямые клапаны 7.

Камера насыщения 11 снабжена моновакууметром 9.

Камера охлаждения и нагрева 8, содержит нагревающие и охлаждающие элементы, которые работают в диапазоне от 0 до 100°С, и снабжена электронным термометром 10 Отличительная особенность предлагаемого устройства - наличие блока дозирования и вакуумирования 5 ксенона, работа которого контролируется и управляется блоком управления 6.

Блок дозирования и вакуумирования 5 обеспечивает стабильное избыточное давление во всей системе и точную подачу заданного количества ксенона в герметичную камеру насыщения 11, а блок управления 6 осуществляет учет расхода ксенона и управляет процессом насыщения ксеноном. С помощью моновакуумметра 9 и электронного термометра 10 осуществляют контроль над процессом насыщения газом напитков.

Наличие системы вакуумирования 4,5,9 позволяет убрать избытки воздуха из камеры насыщения 11 и осуществить дегазацию от других газов - азота, кислорода, что ведет к увеличению насыщения ксеноном пищевых напитков.

Камера охлаждения и нагрева 8 содержит нагревающие и охлаждающие элементы, которые работают в диапазоне от 0 до 100 градусов (на чертеже не показаны). Это позволяет дегазировать, стерилизовать, пастеризовать напитки перед их приготовлением, а, следовательно, увеличивать сроки их хранения. Кроме того, размещение герметичной камеры насыщения 11 в камере охлаждения и нагрева 8, обеспечивает усиление процесса насыщения в камере насыщения 11 при снижении температуры в камере 8 и повышении давления в камере насыщения 11. Достижение необходимой степени насыщения напитка ксеноном обеспечивается путем создания стабильного избыточного давления над насыщаемым раствором в камере насыщения 11. Поддержание стабильного избыточного давления с помощью блока дозирования и вакуумирования 5 и блока управления 6 позволяет осуществлять точный учет расхода ксенона, контролируемость процесса насыщения напитка ксеноном. Установка прямого клапана на трубопроводах 3 для подачи ксенона и на трубопроводе 4 предотвращает затекание напитка в трубопроводы 3 и 4, блок подачи ксенона 1 и в блок дозирования и вакуумирования 5.

Вариант осуществления изобретения

5 На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит источник газов 1 (баллон с ксеноном), регулятор давления 2, трубопроводы подачи ксенона 3, трубопровод вакуумирования 4, блок дозирования и вакуумирования 5, взаимосвязанный с блоком управления 6, прямые клапаны 7 на трубопроводах 3 и 4, камеру W охлаждения и нагрева 8, содержащую нагревающие и охлаждающие элементы (на чертеже не показаны) и электронный термометр 10, герметичную камеру насыщения 11, которая установлена в камере охлаждения и нагрева 8 и снабжена моновакуумметром 9.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

15 Камеру насыщения 11 с напитком помещают в камеру охлаждения и нагрева 8. Из камеры насыщения 11 с напитком убирают избыток воздуха вакуумированием и нагреванием камеры насыщения, глубина вакуума контролируется моновакуумметром 9. Производят нагрев до температуры необходимой для пастеризации или стерилизации. Далее производят 0 охлаждение камеры насыщения 11 с напитком до температуры +4 °С.

Включают блок управления 6. Открывают баллон с ксеноном 1 и регулятор давления 2. Запускают программу на блоке управления 6, который периодически включает блок дозирования и вакуумирования 5. Работа блока дозирования и вакуумирования 5 контролируется блоком управления 5 6 и основана на данных температуры и давления в камере охлаждения и нагрева 8 и камере насыщения 11. Ксенон из блока дозирования и вакуумирования 5 дискретно поступает в камеру насыщения 11 с напитком до установки в ней стабильного избыточного давления 0, 05-1,0 атм, которое свидетельствует о полном насыщении напитка ксеноном. Напиток готов.

Пример 1. Камеру насыщения 11, заполненную напитком из коровьего (животного) молока жирностью 3,5%, с витаминами антиоксидантами А, Е, С в дозировках не превышающих допустимый уровень (витамин А - 0,5 мг, витамин Е - 10 мг, витамин С - 25 мг на 200 мл напитка) в объеме 1000 мл помещают в камеру охлаждения и нагрева 8, соединяют с трубопроводом вакуумирования 4 и трубопроводом подачи газа 3. Включают блок управления 6. Открывают баллон с ксеноном 1, регулятор давления 2, ксенон по газовому трубопроводу 3 поступает в блок дозирования и вакуумирования 5. На блоке управления 6 включают режим нагрева камеры 8 и вакуумирования в камере 11. Происходит нагрев камеры 8 до 100 °С Во время нагрева происходит дегазация напитка из него выходят газы азот и кислород. С помощью системы вакуумирования эти газы убирают из камеры насыщения 11. Далее на блоке управления 6 включают режим охлаждения. При достижении температуры в камере 8 +4°С включают режим насыщения напитка ксеноном. При достижении в камере насыщения избыточного давления 0.2 атмосферы подача ксенона прекращается. После насыщения напитка ксеноном производят взвешивание камеры насыщения с напитком. Разница в весе до и после насыщения составляла 2,3 грамма. Учитывая, что вес 1 литра ксенона при данной температуре составляет 5,8 г, получалось, что в 1 литре растворилось 396 мл ксенона. В 200 мл напитка содержалось 79 мл ксенона.

Пример 2. Камеру насыщения 11, заполненную напитком из соевого (растительного) молока жирностью 4%, витаминизированного витаминами антиоксидантами А, Е, С в дозировках не превышающих допустимый уровень (витамин А - 0,5 мг, витамин Е - 10 мг, витамин С - 25 мг на 200 мл напитка) в объеме 1000 мл помещают в камеру охлаждения и нагрева 8, соединяют с трубопроводом вакуумирования 4 и трубопроводом подачи газа 3. Включают блок управления 6. Открывают баллон с ксеноном 1, регулятор давления 2, ксенон по газовому тракту 3 поступает в блок дозирования и вакуумирования 5. На блоке управления 6 включают режим нагрева и вакуумирования. Происходит нагрев камеры 8 до 100°С, во время которого осуществляется дегазация напитка из него выходят газы азот и кислород. С помощью системы вакуумирования эти газы убирают из камеры насыщения 11. Далее на блоке управления 6 включают режим охлаждения. При достижении в камере 8 температуры +4°С включается режим насыщения напитка ксеноном. При достижении в камере насыщения 11 избыточного давления 0.2 атмосферы подача ксенона прекращается. После насыщения напитка ксеноном производили взвешивание камеры насыщения с напитком. Разница в весе составляла 2,5 грамма. Учитывая, что вес 1 литра ксенона при данной температуре составляет 5,8 г, получалось, что в 1 литре растворилось 413 мл ксенона. 200 мл напитка содержала 83 мл ксенона.

Пример 3. Камеру насыщения 11, заполненную напитком из яблочно- виноградного сока, витаминизированного витамином антиоксидантом С в дозировках не превышающих допустимый уровень - 100 мг с добавлением кварцетина 10 мг на 200 мл напитка (биофлаваноид - антиоксидант) в объеме 1000 мл помещают в камеру охлаждения и нагрева 8, соединяют с трубопроводом вакуумирования 4 и трубопроводом подачи газа 3. Включают блок управления 6. Открывают баллон с ксеноном 1, регулятор давления 2, ксенон по газовому тракту 3 поступает в блок дозирования и вакуумирования 5. На блоке управления 6 включают режим нагрева и вакуумирования. Происходит нагрев камеры 8 до 100 °С. Во время нагрева из напитка выходят газы (дегазация) азот и кислород, С помощью системы вакуумирования эти газы убирают из камеры насыщения 11. Далее на блоке управления 6 включают режим охлаждения. При достижении в камере 8 температуры +4°С включают режим насыщения напитка ксеноном. При достижении в камере насыщения 11 избыточного давления 0.2 атмосферы подача ксенона прекращалась. После насыщения напитка ксеноном производили взвешивание камеры насыщения с напитком. Разница в весе составляла 1,2 грамма. Учитывая, что вес 1 литра ксенона при данной температуре составляет 5,8 г, получалось, что в 1 литре растворилось 206 мл ксенона. 200 мл напитка содержала 41 мл ксенона.

Ниже в таблице приведены данные насыщаемости напитков ксеноном. Насыщаемость жиросодержащих напитков в 2 раза выше, чем напитков, которые не содержат жиры. Это объясняется высокой растворимостью ксенона в жирах.

Таблица

Заявляемое устройство для получения напитка, содержащего ксенон, позволяет увеличить степень насыщения напитка ксеноном при минимальных потерях газа ксенона за счет

- герметичности камеры насыщения и создания в ней умеренного стабильного избыточного давления 1 атм и менее

- дискретной точной подачи ксенона в камеру насыщения.

- дегазации напитка, путем повышения температуры напитка в камере насыщения, вакуумированием камеры насыщения и последующим понижением температуры напитка во время его насыщения ксеноном и 9

созданием стабильного избыточного давления в камере насыщения над поверхностью напитка.

- контролируемости и стабильности процесса насыщения напитка ксеноном.

Заявляемая конструкция устройства позволяет повысить эффективность устройства и создавать более качественный продукт.

Промышленная применимость

Устройство может быть использовано в пищевой промышленности,

Литература

1. Способ и устройство для газирования воды, патент RU 2380146.

2. Установка для введения газа ксенона в жидкие среды, патент RU 123685.