RU2086867C1

RU2086867C1 - Method for concentration of liquid foodstuff

Info

Publication number: RU2086867C1
Application number: RU94021001A
Authority: RU
Inventors: О.И. Квасенков; Г.И. Касьянов; Э.С. Гореньков
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности
Priority date: 1994-05-24
Filing date: 1994-05-24
Publication date: 1997-08-10
Also published as: RU94021001A

Abstract

FIELD: food-processing industry. SUBSTANCE: liquid carbon dioxide is dispersed into liquid product; at phase shift, carbon dioxide forms suspension of finely-dispersed crystals which are used as change cooling elements separated from solution after freezing of moisture on them. EFFECT: higher efficiency.

Description

Изобретение относится к технологии концентрирования пищевых продуктов вымораживанием влаги. The invention relates to a technology for concentrating food products by freezing moisture.

Известен способ концентрирования жидких пищевых продуктов, предусматривающий введение в них элементов охлаждения в виде гранулированной твердой фазы двуокиси углерода и выделение последних из раствора после намерзания на них влаги. A known method of concentrating liquid food products, providing for the introduction of cooling elements in them in the form of a granular solid phase of carbon dioxide and the allocation of the latter from the solution after freezing moisture on them.

Недостатком этого способа является экстенсивность процесса вымораживания. The disadvantage of this method is the extensiveness of the freezing process.

Задачей изобретения является интенсификация процесса вымораживания влаги за счет развития поверхности сменных элементов охлаждения и увеличения скорости обновления поверхности контакта фаз. The objective of the invention is to intensify the process of freezing moisture due to the development of the surface of removable cooling elements and increase the speed of updating the contact surface of the phases.

Указанная задача решается тем, что в способе концентрирования жидких пищевых продуктов, предусматривающем введение в них сменных элементов охлаждения из твердой фазы двуокиси углерода и выделение последних из раствора после намерзания на них влаги, согласно изобретению, введение элементов охлаждения осуществляют путем диспергирования в растворе жидкой фазы двуокиси углерода. This problem is solved in that in a method for concentrating liquid food products, comprising introducing replaceable cooling elements therein from the solid phase of carbon dioxide and separating the latter from the solution after freezing moisture on them, according to the invention, the introduction of cooling elements is carried out by dispersing the liquid phase of the dioxide in solution carbon.

Это позволяет повысить дисперсность двуокиси углерода, уменьшить размеры сменных тел охлаждения, увеличить их удельную, поверхность и поверхность контакта фаз, увеличить скорость обновления поверхности контакта фаз за счет перемешивания продукта всплывающими пузырьками газовой фазы и мелкодисперсной твердой фазы двуокиси углерода, а также уменьшить толщину пограничного ламинарного слоя на границе раздела фаз за счет генерирования в продукте акустических колебаний при фазовом переходе двуокиси углерода. This makes it possible to increase the dispersion of carbon dioxide, reduce the size of interchangeable cooling bodies, increase their specific surface and phase contact surfaces, increase the rate of update of the phase contact surface by mixing the product with pop-up bubbles of the gas phase and the finely dispersed solid phase of carbon dioxide, and also reduce the thickness of the boundary laminar layer at the phase boundary due to the generation of acoustic vibrations in the product during the phase transition of carbon dioxide.

Способ осуществляется следующим образом. В жидком пищевом продукте, например молоке, соке или водном экстракте, обрабатываемом в емкости или в непрерывном потоке, диспергируют жидкую двуокись углерода в количестве, рассчитываемом по известным уравнениям теплового баланса в зависимости от требуемой степени сгущения пищевого продукта. Поскольку при атмосферном давлении двуокись углерода не существует в жидком фазовом состоянии в температурных условиях, когда водные растворы сохраняют жидкое фазовое состояние, то при попадании в концентрируемый пищевой продукт двуокись углерода частично переходит в газовую фазу с адиабатным расширением и поглощением теплоты. Оставшаяся часть двуокиси углерода переходит в твердое фазовое состояние, образуя в продукте взвесь мелкодисперсных кристаллов, служащих сменными элементами охлаждения. Образование газовой фазы в жидкой происходит с локальным повышением давления и образованием ударной волны. При диспергировании жидкой двуокиси углерода в обрабатываемом продукте образование пузырьков газовой фазы и соответственно ударных волн происходит с частотой акустического диапазона. Газовая и твердая фазы двуокиси углерода всплывают в обрабатываемом продукте с различными скоростями, обусловленными разницей плотностей. Это обеспечивает эффективное перемешивание обрабатываемого в емкости продукта или турбулизации его течения при обработке в непрерывном потоке. Влага из продукта в результате поглощения теплоты при адиабатном расширении, испарении двуокиси углерода и теплообмена с ее твердой фазой намерзает на мелкодисперсных кристаллах твердой фазы, служащих центрами кристаллизации для воды. Наличие поля акустических колебаний, перемешивание объема продукта или турбулизации его потока ускоряют обновление поверхности контакта фаз и улучшают толщину пограничного ламинарного слоя, что улучшает условия теплообмена и интенсифицирует процесс вымораживания влаги. После намерзания влаги на центрах кристаллизации в виде твердой фазы двуокиси углерода концентрат отделяют от сменных элементов охлаждения одним из известных приемов. The method is as follows. In a liquid food product, for example milk, juice or an aqueous extract, processed in a container or in a continuous stream, liquid carbon dioxide is dispersed in an amount calculated by the known heat balance equations depending on the desired degree of condensation of the food product. Since, at atmospheric pressure, carbon dioxide does not exist in a liquid phase state under temperature conditions, when aqueous solutions retain a liquid phase state, when carbon dioxide enters a concentrated food product, carbon dioxide partially passes into the gas phase with adiabatic expansion and absorption of heat. The remaining part of carbon dioxide goes into a solid phase state, forming a suspension of finely dispersed crystals in the product, which serve as interchangeable cooling elements. The formation of a gas phase in a liquid occurs with a local pressure increase and the formation of a shock wave. When liquid carbon dioxide is dispersed in the processed product, the formation of gas phase bubbles and, accordingly, shock waves occurs with the frequency of the acoustic range. The gas and solid phases of carbon dioxide float in the processed product at different speeds, due to the difference in densities. This ensures efficient mixing of the product processed in the tank or turbulization of its flow during processing in a continuous stream. Moisture from the product as a result of heat absorption during adiabatic expansion, evaporation of carbon dioxide and heat exchange with its solid phase freezes on finely dispersed crystals of the solid phase, which serve as crystallization centers for water. The presence of a field of acoustic vibrations, mixing of the product volume or turbulization of its flow accelerates the renewal of the contact surface of the phases and improves the thickness of the boundary laminar layer, which improves the conditions of heat transfer and intensifies the process of freezing moisture. After moisture freezes at the crystallization centers in the form of a solid phase of carbon dioxide, the concentrate is separated from the replaceable cooling elements by one of the known methods.

Пример 1. 50 кг яблочного сока с температурой 20^oC обрабатывают в емкости диспергированием 55 кг жидкой двуокиси углерода при температуре 16^oC и давлении 6,1 МПа. По сравнению с контрольным образцом, полученным по способу-прототипу, двукратное снижение содержания влаги достигается в 2,6 раза быстрее.Example 1. 50 kg of apple juice with a temperature of 20 ^o C is treated in a container by dispersing 55 kg of liquid carbon dioxide at a temperature of 16 ^o C and a pressure of 6.1 MPa. Compared with the control sample obtained by the prototype method, a twofold decrease in moisture content is achieved 2.6 times faster.

Пример 2. Молоко с температурой 22^oC концентрируют в непрерывном потоке с расходом 100 кг/ч до удаления 50% влаги, диспергируя в потоке 123 кг/ч жидкой двуокиси углерода при температуре 18^oC и давлении 7,1 МПа. Удельные временные затраты по сравнению с прототипом снижены в 2,6 раза.Example 2. Milk with a temperature of 22 ^o C is concentrated in a continuous stream with a flow rate of 100 kg / h to remove 50% moisture, dispersing in a stream of 123 kg / h of liquid carbon dioxide at a temperature of 18 ^o C and a pressure of 7.1 MPa. Unit time costs compared with the prototype are reduced by 2.6 times.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет интенсифицировать процесс вымораживания влаги из концентрируемого продукта. Thus, the proposed method allows to intensify the process of freezing moisture from a concentrated product.

Claims

A method of concentrating liquid food products, comprising introducing replaceable cooling elements therein from the solid phase of carbon dioxide and separating the latter from the solution after freezing moisture on them, characterized in that the introduction of cooling elements is carried out by dispersing liquid carbon dioxide in the liquid food product.