RU2131917C1 - Method of producing concentrated wines and alcoholic beverages - Google Patents
Method of producing concentrated wines and alcoholic beverages Download PDFInfo
- Publication number
- RU2131917C1 RU2131917C1 RU97119351/13A RU97119351A RU2131917C1 RU 2131917 C1 RU2131917 C1 RU 2131917C1 RU 97119351/13 A RU97119351/13 A RU 97119351/13A RU 97119351 A RU97119351 A RU 97119351A RU 2131917 C1 RU2131917 C1 RU 2131917C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- wines
- water
- alcoholic beverages
- natural
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к алкогольным напиткам и винам, преимущественно крепким, в частности к способам их изготовления. The invention relates to alcoholic beverages and wines, mainly strong, in particular to methods for their manufacture.
Традиционно крепкие алкогольные напитки и вина изготавливают с использованием ректифицированного этилового спирта, который в процессе изготовления и очистки неоднократно подвергается дистилляции. Так, например, из спирта изготавливают настойки, ликеры, ром, бренди, коньяки и другие подобного рода крепкие алкогольные напитки, а крепкие вина (более 17o) получают спиртованием соков, бродящего сусла или молодого вина, т.е. добавлением в них спирта-ректификата (см. 1, стр. 110-115, 171, а также 2, стр. 6).Traditionally, strong alcoholic drinks and wines are made using rectified ethyl alcohol, which is repeatedly distilled in the process of production and purification. So, for example, tinctures, liqueurs, rum, brandy, cognacs and other similar strong alcoholic drinks are made from alcohol, and strong wines (over 17 o ) are obtained by alcoholizing juices, fermenting wort or young wine, i.e. the addition of rectified alcohol (see 1, p. 110-115, 171, as well as 2, p. 6).
В натуральных же винах спирт накапливается путем естественного сбраживания сахара дрожжами, поэтому он полностью ассимилирован с элементами вина. В связи с этим натуральные вина, полученные без спиртования, намного мягче и гармоничнее вин, крепленных спиртом-ректификатом. Кроме того, натуральные вина обогащены побочными продуктами брожения: глицерином, янтарной кислотой, эфирами, альдегидами и другими веществами. Они не имеют грубого, жгучего, обусловленного прибавлением спирта-ректификата привкуса, от которого крепленые вина избавляют лишь путем многолетней выдержки (см. 1, стр. 149). Установлено, что натуральные вина менее токсичны, чем дистилляты, а в умеренных дозах даже полезны для человека, т.к. содержат полезные для него микроэлементы, аминокислоты, витамины, биокатализаторы и прочие вещества, в связи с чем они часто применяются в лечебных целях (см. 2, стр. 8-12, 17). Повышенная токсичность крепленных спиртом вин обусловлена тем, что спирт получен путем дистилляции и не ассимилирован с элементами вина, поэтому в их названии отсутствует признак "натуральное". In natural wines, alcohol accumulates through the natural fermentation of sugar by yeast, which is why it is fully assimilated with the elements of wine. In this regard, natural wines obtained without alcohol are much softer and more harmonious than wines fortified with rectified alcohol. In addition, natural wines are enriched with by-products of fermentation: glycerin, succinic acid, esters, aldehydes and other substances. They do not have a coarse, burning taste caused by the addition of distilled rectified spirit, which fortified wines are eliminated only by long-term aging (see 1, p. 149). It is established that natural wines are less toxic than distillates, and in moderate doses they are even beneficial to humans, because contain minerals useful for it, amino acids, vitamins, biocatalysts and other substances, and therefore they are often used for medicinal purposes (see 2, p. 8-12, 17). The increased toxicity of alcohol-fortified wines is due to the fact that alcohol is obtained by distillation and is not assimilated with the elements of wine, therefore the name “natural” is absent in their name.
Известен способ изготовления крепких алкогольных напитков путем концентрирования натуральных слабоалкогольных напитков удалением из них части воды через мембрану, проницаемую для воды, но не полностью проницаемую для более крупных молекул этилового спирта и других компонентов напитка, путем обратного осмоса, последующей вакуумной дистилляцией спирта и части ароматических веществ из полученного пермеата и добавлением этого дистиллята в концентрат напитка (см. 3). A known method of manufacturing strong alcoholic beverages by concentrating natural low-alcoholic beverages by removing part of the water from them through a membrane permeable to water, but not completely permeable to larger molecules of ethyl alcohol and other components of the drink, by reverse osmosis, followed by vacuum distillation of alcohol and part of aromatic substances from the obtained permeate and the addition of this distillate to the beverage concentrate (see 3).
Мембраны, используемые в обратноосмотических установках, изготавливают из пористого гидрофобного полимера, например из целлюлозы, ацетатцеллюлозы и т.п. (см. 4, стр. 6, 11, 12). The membranes used in reverse osmosis plants are made of a porous hydrophobic polymer, for example, cellulose, cellulose acetate, and the like. (see 4, p. 6, 11, 12).
Обратный осмос наряду с ультрафильтрацией и микрофильтрацией относится к числу баромембранных процессов и заключается в фильтровании растворов под давлением через полупроницаемые мембраны, пропускающие растворитель и полностью или частично задерживающие растворенные вещества в виде ионов, молекул или коллоидных частиц. Различие между указанными процессами в значительной мере условно. Считают, что обратный осмос происходит в случае, если диаметр пор мембраны составляет 0,5 - 5 нм, ультрафильтрация - 5 - 50 нм, микрофильтрация - 50 - 10000 нм (т.е. 0,05 - 10 мкм). В основе обратного осмоса лежит явление осмоса - самопроизвольного перехода растворителя через полупроницаемую мембрану, не пропускающую растворенное вещество в раствор. Если со стороны раствора приложено давление, превышающее осмотическое, то перенос растворителя осуществляется в обратном направлении - обратный осмос. В указанном выше способе это давление достаточно велико (около 60 бар - см. 3, табл. на стр. 3) и поэтому на его создание требуются существенные энергозатраты. Большие энергозатраты необходимы также для дистилляции спирта и части ароматических веществ из пермеата. Для осуществления этого способа необходимо наличие одновременно двух типов установок - мембранной и дистилляционной, что требует больших капитальных и эксплуатационных затрат. Reverse osmosis, along with ultrafiltration and microfiltration, is among the baromembrane processes and consists in filtering solutions under pressure through semipermeable membranes that pass the solvent and completely or partially trap the dissolved substances in the form of ions, molecules or colloidal particles. The difference between these processes is largely arbitrary. It is believed that reverse osmosis occurs if the pore diameter of the membrane is 0.5 - 5 nm, ultrafiltration - 5 - 50 nm, microfiltration - 50 - 10,000 nm (i.e. 0.05 - 10 μm). The reverse osmosis is based on the phenomenon of osmosis - a spontaneous transition of the solvent through a semipermeable membrane that does not allow the dissolved substance to enter the solution. If from the solution side pressure is applied that exceeds the osmotic pressure, then the solvent is transferred in the opposite direction - reverse osmosis. In the above method, this pressure is quite large (about 60 bar - see 3, tab. On page 3) and therefore significant energy costs are required to create it. Large energy costs are also necessary for the distillation of alcohol and part of aromatic substances from permeate. To implement this method, it is necessary to have simultaneously two types of plants - membrane and distillation, which requires large capital and operating costs.
Невзирая на то что полезные компоненты натурального исходного напитка находятся в получаемом согласно данному способу новом напитке в концентрированном виде, очевидно, что качество получаемых этим способом напитков некардинально превосходит качество напитков, изготовленных по традиционной технологии, т. к. часть находящегося в них спирта получается обычным путем - дистилляцией. Кроме того, из полезных компонентов напитка, находящихся в пермеате (часто называемом также в специальной литературе ультрафильтратом), в концентрат возвращается только подверженная вакуумной дистилляции часть ароматических веществ, а остальные безвозвратно теряются. Таким образом, не только нарушается ассимиляция между собой многих компонентов напитка, определяющая его натуральность, но часть из них при этом даже пропадает. Despite the fact that the useful components of the natural starting drink are in a concentrated form in the new drink obtained according to this method, it is obvious that the quality of the drinks obtained by this method is not much higher than the quality of drinks made by traditional technology, since part of the alcohol found in them is obtained by distillation. In addition, from the useful components of the drink that are in the permeate (often also called ultrafiltrate in the literature), only part of the aromatic substances subjected to vacuum distillation is returned to the concentrate, and the rest are irretrievably lost. Thus, not only the assimilation of many components of the drink, which determines its naturalness, is violated, but some of them even disappear.
Эти причины препятствуют достижению указанного ниже технического результата, который может быть получен при использовании заявляемого способа. These reasons impede the achievement of the following technical result, which can be obtained using the proposed method.
Известен также способ изготовления крепких вин и алкогольных напитков путем концентрирования натуральных слабоалкогольных вин и напитков удалением из них части воды через мембрану, проницаемую для воды, но не проницаемую для более крупных молекул этилового спирта и других компонентов напитка, путем мембранной дистилляции с газовым зазором через ультратонкую мембрану из микропористого гидрофобного полимера - целлофановую пленку толщиной 20 - 30 мкм (см. 5). There is also a method of manufacturing strong wines and alcoholic beverages by concentrating natural low alcohol wines and drinks by removing some of the water from them through a membrane permeable to water, but not permeable to larger molecules of ethyl alcohol and other components of the drink, by membrane distillation with a gas gap through ultrathin a microporous hydrophobic polymer membrane — a cellophane film 20–30 μm thick (see 5).
Этот способ принят за прототип. This method is adopted as a prototype.
Мембранная дистилляция, иногда называемая испарением через мембрану, является процессом мембранной технологии, заключающемся в испарении исходного раствора с одной стороны гидрофобной микропористой (диаметр пор 0,1 - 0,5 мкм) мембраны и конденсации прошедших через ее поры паров на противоположной стороне мембраны (см. 6, стр. 50-55). Процесс нашел промышленное применение для обезвоживания этилового спирта высокой (выше азеотропной точки) концентрации (см. 7, стр.441). Мембранная дистилляция с газовым зазором, использованная в указанном выше способе, является одной из разновидностей этого процесса, согласно которой между испаряемой жидкостью и мембраной существует зазор, заполняемый парами этой жидкости (см. 8, стр.227 и 9, стр.4-5). Membrane distillation, sometimes called evaporation through a membrane, is a process of membrane technology, which consists in evaporating the initial solution on one side of a hydrophobic microporous (pore diameter 0.1 - 0.5 μm) membrane and condensation of vapor passing through its pores on the opposite side of the membrane (see 6, p. 50-55). The process has found industrial application for the dehydration of ethyl alcohol of high (above the azeotropic point) concentration (see 7, p. 441). Membrane distillation with a gas gap used in the above method is one of the varieties of this process, according to which there is a gap between the vaporized liquid and the membrane filled with vapor of this liquid (see 8, p. 227 and 9, p. 4-5) .
Данный способ лучше, чем описанный выше, обеспечивает концентрацию полезных компонентов исходного напитка, т.к. получаемый пермеат не содержит каких-либо компонентов исходного напитка, кроме воды. По этой же причине он не требует обработки пермеата, поэтому существенно проще рассмотренного ранее способа и требует для внедрения меньше капитальных и эксплуатационных затрат. This method is better than described above, provides a concentration of useful components of the original drink, because the resulting permeate does not contain any components of the original drink, except for water. For the same reason, it does not require permeate processing, therefore, it is much simpler than the previously considered method and requires less capital and operating costs for implementation.
Однако энергозатраты при использовании этого способа также достаточно высоки, т.к. согласно ему исходный напиток необходимо подогревать до температуры 50 - 80oC в течение длительного времени - 5 - 20 дней, чтобы обеспечить его испарение и удаление из него в виде пара избытков воды через селективную мембрану.However, the energy consumption when using this method is also quite high, because according to it, the original drink must be heated to a temperature of 50 - 80 o C for a long time - 5 - 20 days, to ensure its evaporation and removal from it in the form of steam excess water through a selective membrane.
При этом в процессе нагрева натурального исходного напитка испарению подвергаются в первую очередь его более легкие фракции, в том числе этиловый спирт (см. 7, стр. 300-301), пары которых в отличие от паров воды задерживаются мембраной и конденсируются на более холодных стенках емкости. Таким образом, происходит дистилляция спирта внутри емкости и повторное спиртование находящегося в ней напитка. В результате этого разрушается ассимиляция спирта с элементами напитка и качество последнего резко снижается - натуральный напиток становится спиртованным с отмеченными выше недостатками. Аналогично дистилляции подвергаются и другие легкие фракции исходного напитка, что также нарушает определяющую натуральность напитка ассимиляцию между собой его компонентов и поэтому отрицательно влияет на его качество. Moreover, in the process of heating the natural initial beverage, its lighter fractions, including ethyl alcohol (see 7, p. 300-301), are vaporized first of all, the vapors of which, unlike water vapor, are trapped by the membrane and condense on colder walls capacities. Thus, distillation of the alcohol inside the container and re-alcoholization of the beverage contained therein occurs. As a result of this, the assimilation of alcohol with the elements of the drink is destroyed and the quality of the latter decreases sharply - a natural drink becomes alcoholized with the disadvantages noted above. Similarly, other light fractions of the initial drink are subjected to distillation, which also violates the assimilation of its components, which determines the naturalness of the drink, and therefore negatively affects its quality.
Эти причины препятствуют достижению указанного ниже технического результата, который может быть получен при использовании заявляемого способа. These reasons impede the achievement of the following technical result, which can be obtained using the proposed method.
Учитывая изложенное, данный способ, так же как и способ-аналог, не нашел промышленного применения, о чем свидетельствует отсутствие на рынке изготовленных в соответствии с ними вин и напитков. Given the above, this method, as well as the analogue method, did not find industrial application, as evidenced by the lack of wines and drinks made in accordance with them on the market.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является кардинальное повышение качества крепких вин и алкогольных напитков. The problem to which the invention is directed, is a radical improvement in the quality of strong wines and alcoholic beverages.
Решение этой задачи обеспечивается техническим результатом, который может быть получен при осуществлении заявляемого изобретения и состоит в создании натуральных крепких вин и алкогольных напитков, т.к. натуральные продукты обладают наиболее высоким качеством, более полезны для человека и поэтому пользуются повышенным спросом. The solution to this problem is provided by the technical result, which can be obtained by carrying out the claimed invention and consists in creating natural strong wines and alcoholic beverages, because natural products are of the highest quality, more beneficial for humans and therefore are in high demand.
Одновременно изобретение позволяет получить, по сравнению с прототипом, следующие дополнительные технические результаты:
- снижение энергетических и эксплуатационных затрат;
- наличие у новых вин и напитков своего оригинального вкуса;
- дополнительный товарный продукт - воду высокой чистоты.At the same time, the invention allows to obtain, in comparison with the prototype, the following additional technical results:
- reduction of energy and operating costs;
- the presence of new wines and drinks of their original taste;
- An additional commercial product - high purity water.
Это достигается тем, что в известном способе изготовления крепких вин и алкогольных напитков путем концентрирования натуральных слабоалкогольных вин и напитков удалением из них части воды через мембрану, проницаемую для воды, но не проницаемую для более крупных молекул этилового спирта и других компонентов вина или напитка, удаление воды осуществляют путем первапорации через ультратонкую мембрану из непористого гидрофильного полимера или многослойную композитную мембрану с ультратонким слоем из непористого гидрофильного полимера и одним или несколькими слоями из пористых материалов. This is achieved by the fact that in the known method of making strong wines and alcoholic beverages by concentrating natural low alcohol wines and drinks by removing part of the water from them through a membrane permeable to water but not permeable to larger molecules of ethyl alcohol and other components of the wine or drink, removal water is carried out by pervaporation through an ultra-thin membrane of a non-porous hydrophilic polymer or a multilayer composite membrane with an ultra-thin layer of a non-porous hydrophilic polymer and one or more layers of porous materials.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого способа и достигаемыми при его использовании техническими результатами состоит в следующем. A causal relationship between the totality of the essential features of the proposed method and the technical results achieved by its use is as follows.
Первапорация, так же как и мембранная дистилляция, называемая иногда испарением через мембрану, является процессом мембранной технологии, заключающемся в мембранном разделении жидкостей, при котором жидкая смесь приводится в контакт с одной стороной селективно проницаемой непористой мембраны, а проникший через мембрану один (или несколько - зависит от выбранного типа мембраны) из компонентов жидкой смеси испаряется на ее обратной стороне и удаляется в виде пара. Для испарения жидкости давление с обратной стороны мембраны искусственно снижается до величины, соответствующей точке ее кипения при температуре проводимого процесса (или ниже ее), что осуществляют вакуумированием либо потоком инертных газов или конденсацией на поверхности охлаждаемого теплообменника (см. 10, стр. 6-7). Термин первапорация является вариантом английского термина pervaporation, составленного из двух слов: permeation (проникновение) и evaporation (испарение), и используется в специальной литературе еще с 1917 года (см.11, стр. 944). Pervaporation, as well as membrane distillation, sometimes called vaporization through a membrane, is a process of membrane technology consisting in membrane separation of liquids, in which a liquid mixture is brought into contact with one side of a selectively permeable non-porous membrane, and one (or several depends on the chosen type of membrane) from the components of the liquid mixture evaporates on its reverse side and is removed as vapor. To evaporate the liquid, the pressure from the back of the membrane is artificially reduced to a value corresponding to its boiling point at the temperature of the process (or below it), which is carried out by evacuation or a stream of inert gases or condensation on the surface of the cooled heat exchanger (see 10, p. 6-7 ) The term pervaporation is a variant of the English term pervaporation, composed of two words: permeation (penetration) and evaporation (evaporation), and has been used in specialized literature since 1917 (see 11, p. 944).
Основные отличия первапорации от мембранной дистилляции состоят в следующем (см. 12, стр. 1114-1115):
- испарению подвергается пермеат, а не жидкая исходная смесь;
- мембрана выполнена из непористого полимера (или имеет непористый разделительный слой), а не из пористого;
- мембрана находится в контакте с разделяемой жидкой смесью, а не с ее парами;
- для удаления из жидкой смеси воды используют мембрану из гидрофильного полимера, а не из гидрофобного.The main differences between pervaporation and membrane distillation are as follows (see 12, p. 1114-1115):
- permeate is subjected to evaporation, and not the liquid initial mixture;
- the membrane is made of a non-porous polymer (or has a non-porous separation layer), and not of a porous one;
- the membrane is in contact with a shared liquid mixture, and not with its vapors;
- to remove water from a liquid mixture, a membrane is used from a hydrophilic polymer, and not from a hydrophobic one.
Как отмечалось выше, все существующие крепкие вина и алкогольные напитки не являются натуральными, т.к. они изготавливаются с использованием полученного путем дистилляции этилового спирта (традиционный способ и способ-аналог) либо спирт и другие легкие фракции натурального исходного напитка или вина подвергаются дистилляции в процессе их крепления путем концентрирования (способ-прототип), чем нарушается ассимиляция между собой компонентов напитка и вследствие этого его натуральность. As noted above, all existing strong wines and alcoholic beverages are not natural, because they are made using ethanol obtained by distillation (the traditional method and the analogue method) or alcohol and other light fractions of the natural starting drink or wine are distilled during their fastening by concentration (prototype method), which violates the assimilation of the components of the drink among themselves and as a result, its naturalness.
Благодаря тому что в процессе первапорации испарению подвергается только пермеат (а не жидкая исходная смесь - как в процессе мембранной дистилляции), при использовании этого метода в заявляемом способе в отличиe от прототипа не происходит дистилляции легких фракций, в том числе этилового спирта, находящихся в натуральном исходном вине или напитке. В результате этого сохраняется ассимиляция между собой всех находящихся в них компонентов, а следовательно, и натуральность исходных вин или напитков, т.е. достигается технический результат, решающий поставленную задачу. Due to the fact that in the process of pervaporation, only permeate is subjected to evaporation (and not the liquid initial mixture — as in the process of membrane distillation), when using this method in the inventive method, in contrast to the prototype, distillation of light fractions, including ethyl alcohol, which are in natural original wine or drink. As a result of this, the assimilation among themselves of all the components contained in them is preserved, and therefore the naturalness of the original wines or drinks, i.e. a technical result is achieved that solves the problem.
Этим также обеспечивается наличие у полученных данным способом вин и напитков своего оригинального натурального вкуса. This also ensures that the wines and drinks obtained in this way have their original natural taste.
Кроме того, количество пермеата существенно меньше количества исходного напитка и поэтому на его испарение требуются меньшие энергозатраты. А в связи с тем что он содержит только воду, процесс испарения может осуществляться без опасений потери качества напитка, и поэтому проводится путем ее выпаривания при температуре кипения, т.е. быстро - в течение часов, а не многих дней - как в способе-прототипе. В результате этого снижаются потери тепла в окружающую среду от оборудования и трубопроводов, а также эксплуатационные затраты, в том числе расходы на зарплату, техническое обслуживание, ремонт и т.п. При этом качество пермеата соответствует качеству воды высокой чистоты, т.к. мембрана проницаема только для молекул воды. In addition, the amount of permeate is significantly less than the amount of the original drink and therefore less energy is required for its evaporation. And due to the fact that it contains only water, the evaporation process can be carried out without fear of losing the quality of the drink, and therefore it is carried out by evaporation at the boiling point, i.e. quickly - within hours, and not many days - as in the prototype method. As a result, heat losses to the environment from equipment and pipelines are reduced, as well as operating costs, including salary, maintenance, repair, etc. Moreover, the quality of permeate corresponds to the quality of high purity water, as the membrane is permeable only to water molecules.
Таким образом, достигаются технические результаты, указанные в качестве дополнительных. Thus, the achieved technical results indicated as additional.
Проведенный заявителем анализ уровня техники не выявил аналога, характеризующегося признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявляемого изобретения, что свидетельствует о соответствии последнего критерию "новизна". The analysis of the prior art by the applicant did not reveal an analogue characterized by features identical (identical) to all the essential features of the claimed invention, which indicates the compliance of the latter criterion of "novelty".
Следует отметить, что в качестве отличительных признаков во всех трех способах (аналоге, прототипе и заявляемом) использованы достаточно широко известные среди специалистов процессы, соответственно - обратный осмос, мембранная дистилляция и первапорация. Причем применяемые в них мембраны также хорошо известны. Однако указанные способы, как было показано выше, практически при решении одной задачи, обеспечивают достижение технических результатов, существенно отличающихся друг от друга. It should be noted that as a distinguishing feature in all three methods (analogue, prototype and claimed), processes quite widely known among specialists were used, respectively, reverse osmosis, membrane distillation and pervaporation. Moreover, the membranes used in them are also well known. However, these methods, as shown above, practically when solving one problem, ensure the achievement of technical results that are significantly different from each other.
Кроме того, выявленные заявителем источники информации, указывая на известность отличительных признаков заявляемого изобретения, не подтверждают известность их влияния на указанные заявителем достигаемые посредством его технические результаты. In addition, the sources of information identified by the applicant, pointing to the fame of the distinguishing features of the claimed invention, do not confirm the fame of their influence on the technical results achieved by the applicant through his.
Это дает право заявителю утверждать о соответствии заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень". This gives the applicant the right to approve the conformity of the claimed invention to the criterion of "inventive step".
На чертеже представлена принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ (один из возможных предпочтительный по технико-экономическим показателям вариант). The drawing shows a schematic diagram of a device that implements the proposed method (one of the possible preferred option for technical and economic indicators).
Устройство содержит мембранный модуль 1, разделенный горизонтальной металлической перфорированной перегородкой 2 на отсеки 3 и 4, соответственно верхний и нижний. На перегородке 2 со стороны отсека 3 размещена с исключением возможности сообщения отсеков 3 и 4 между собой помимо нее (например, приклеена по периметру) плоская композитная трехслойная мембрана 5. Ее верхний ультратонкий (толщиной 0,05 - 3 мкм) слой 6 выполнен из плотного непористого гидрофильного полимера (например, поливинилового спирта, ацетата целлюлозы, полиэтилена и т.п.). Средний слой 7 (толщиной около 100 мкм) представляет собой ультрафильтр из полимера с открытой пористостью (диаметр пор 5 - 50 нм) асимметричного строения (например, полиакрилнитрила, полисульфона, полиамида и т.п.). Нижний слой 8 выполнен из нетканого или тканого полотна (толщиной около 100 мкм) из полимерных нитей (например капрона, лавсана и т. п. ). При этом активным (разделительным) слоем является только верхний слой 6, а остальные обеспечивают лишь механическую прочность мембраны 5 и служат подложкой для слоя 6, не выполняя функции селективного барьера. Подобные мембраны выпускаются, например, германской фирмой "GFT"; существует ряд патентов, в том числе Германии (см., например, 13). The device comprises a membrane module 1, separated by a horizontal metal perforated partition 2 into compartments 3 and 4, respectively, upper and lower. On the partition 2 from the side of compartment 3, apart from the possibility of compartments of compartments 3 and 4, apart from it (for example, glued around the perimeter) is a flat composite three-layer membrane 5. Its upper ultra-thin (0.05 - 3 μm thick) layer 6 is made of dense non-porous hydrophilic polymer (for example, polyvinyl alcohol, cellulose acetate, polyethylene, etc.). The middle layer 7 (about 100 μm thick) is an ultrafilter made of polymer with open porosity (pore diameter 5–50 nm) of an asymmetric structure (for example, polyacrylonitrile, polysulfone, polyamide, etc.). The bottom layer 8 is made of a non-woven or woven fabric (about 100 microns thick) of polymer threads (for example, capron, lavsan, etc.). In this case, the active (separation) layer is only the upper layer 6, and the rest provide only the mechanical strength of the membrane 5 and serve as a substrate for the layer 6, without performing the function of a selective barrier. Such membranes are produced, for example, by the German company "GFT"; There are a number of patents, including Germany (see, for example, 13).
Кроме того, в состав устройства входят электроприводной (на чертеже не показано) насос 9 и подогреватель 10. Причем выход насоса 9 подключен трубопроводом 11 к входу (по нагреваемой среде) теплообменника 10, выход которого соединен трубопроводом 12 с входом отсека 3, а выход последнего - трубопроводом 13 с верхней частью емкости 14 исходного продукта (натурального вина или слабоалкогольного напитка). Нижняя часть емкости 14 соединена трубопроводом 15, снабженным клапаном 16, с входом насоса 9. In addition, the device includes an electric drive (not shown) pump 9 and a heater 10. Moreover, the output of the pump 9 is connected by a pipe 11 to the input (via a heated medium) of the heat exchanger 10, the output of which is connected by a pipe 12 to the input of the compartment 3, and the output of the latter - pipeline 13 with the upper part of the tank 14 of the original product (natural wine or low alcohol drink). The lower part of the tank 14 is connected by a pipe 15 provided with a valve 16, with the inlet of the pump 9.
Таким образом, организован циркуляционный контур, который содержит перечисленные выше элементы (3, 9-16) схемы описываемого устройства и сообщен:
- с отсеком 4 модуля 1 - через мембрану 5 и перфорированную перегородку 2;
- с емкостью 17 конечного продукта (натурального крепкого вина или алкогольного напитка), для чего верхняя часть последней соединена трубопроводом 18, снабженным клапаном 19, с трубопроводом 13.Thus, a circulation loop is organized that contains the above elements (3, 9-16) of the circuit of the described device and is communicated:
- with compartment 4 of module 1 - through the membrane 5 and perforated partition 2;
- with a capacity of 17 of the final product (natural strong wine or alcoholic beverage), for which the upper part of the latter is connected by a pipe 18, equipped with a valve 19, with a pipe 13.
Подогреватель 10 по греющей среде (например горячая вода, пар или электроэнергия) подключен к источнику тепла (на чертеже не показано). The heater 10 in a heating medium (for example, hot water, steam or electricity) is connected to a heat source (not shown in the drawing).
В состав устройства входит также конденсатор 20 с обычным для него, на чертеже не показанным, оборудованием: вакуумный насос, например с электроприводом (или эжектор, например паровой или воздушный), охлаждающий насос, например с электроприводом, регулятор уровня жидкости, например поплавкового типа, измеритель этого уровня и т.п. (см. например, 14, стр. 143-146, 148-154). По охлаждаемой среде вход ("паровая полость") конденсатора 20 соединен трубопроводом 21 с выходом отсека 4 модуля 1, а его выход ("водяная полость") - трубопроводом 22 с емкостью 23 пермеата (удаляемой из исходного продукта воды). По охлаждающей среде, например фреон, аммиак или холодная вода, конденсатор 20 подключен к ее источнику (на чертеже не показано). The structure of the device also includes a condenser 20 with equipment that is usual for it, not shown in the drawing: a vacuum pump, for example with an electric drive (or an ejector, for example steam or air), a cooling pump, for example with an electric drive, a liquid level regulator, for example, a float type, meter of this level, etc. (see, e.g., 14, pages 143-146, 148-154). In a cooled medium, the inlet ("steam cavity") of the condenser 20 is connected by a pipe 21 to the output of the compartment 4 of the module 1, and its outlet ("water cavity") is connected by a pipe 22 with a capacity of 23 permeate (water removed from the original product). In a cooling medium, such as freon, ammonia or cold water, the condenser 20 is connected to its source (not shown in the drawing).
Для обеспечения возможности движения жидких сред (исходного и конечного продуктов, а также пермеата) под действием гидростатических сил емкость 14 размещена выше остальных элементов контура, а конденсатор 20 и емкости 17,25 - ниже него. To ensure the possibility of movement of liquid media (initial and final products, as well as permeate) under the influence of hydrostatic forces, the capacitance 14 is placed above the other elements of the circuit, and the capacitor 20 and the capacitance 17.25 are below it.
Способ изготовления крепких вин и алкогольных напитков осуществляют следующим образом. A method of manufacturing strong wines and alcoholic beverages is as follows.
Натуральный исходный продукт из предварительно наполненной им емкости 14 подают в расположенные ниже ее элементы циркуляционного контура, для чего открывают клапан 16 на трубопроводе 15. Продукт самотеком заполняет входящие в состав контура трубопроводы 11, 12, 13, 15 и оборудование - насос 9, подогреватель 10 и верхний отсек 3 мембранного модуля 1. The natural source product from the tank 14 pre-filled with it is fed into the elements of the circulation circuit located below it, for which they open the valve 16 on the pipeline 15. The product by gravity fills the pipelines 11, 12, 13, 15 and the equipment - pump 9, heater 10 and the upper compartment 3 of the membrane module 1.
Удаляют часть воды из находящегося в контуре продукта путем первапорации через мембрану 5. Для этого вводят в действие насос 9, подогреватель 10, конденсатор 20 (с его оборудованием) и осуществляют прокачку продукта по циркуляционному контуру. Причем устанавливают и поддерживают его температуру в отсеке 3 в диапазоне 50 - 80oС посредством подогревателя 10, его давление в нем около 0,5 ати - насосом 9, а давление в конденсаторе 20 и, следовательно, в соединенном с ним трубопроводом 21 отсеке 4 - около 0,01 ата (т.е. достаточно глубокий вакуум). При этом происходит транспорт молекул воды через мембрану 5, механизм которого состоит из следующих стадий: сорбция молекул воды ее гидрофильным слоем 6, их диффузия через него, прохождение через поры слоев 7 и 8, десорбция на нижней стороне мембраны 5 в виде пара. После этого пар, пройдя перегородку 2, поступает в отсек 4. Движущей силой этого процесса является градиент активности, возникающий за счет понижения давления в отсеке 4 путем его вакуумирования конденсатором 20. Образовавшийся пар, пройдя трубопровод 21, поступает в конденсатор 20, в котором, отдав свое тепло охлаждающей среде, конденсируется. Полученный таким образом пермеат (конденсат воды высокой чистоты) по трубопроводу 22 поступает в емкость 23, из которой его удаляют по мере ее заполнения и направляют потребителям.Part of the water is removed from the product in the circuit by pervaporation through the membrane 5. To do this, a pump 9, a heater 10, a condenser 20 (with its equipment) are activated and the product is pumped through the circulation circuit. Moreover, set and maintain its temperature in compartment 3 in the range of 50 - 80 o C by means of a heater 10, its pressure in it is about 0.5 ati - by pump 9, and the pressure in the condenser 20 and, consequently, in compartment 4 connected to it by pipeline 21 - about 0.01 ata (i.e. a sufficiently deep vacuum). In this case, water molecules are transported through the membrane 5, the mechanism of which consists of the following stages: sorption of water molecules by its hydrophilic layer 6, their diffusion through it, passage through the pores of layers 7 and 8, desorption on the lower side of the membrane 5 in the form of steam. After this, the steam, passing through the partition 2, enters the compartment 4. The driving force of this process is the activity gradient arising due to a decrease in pressure in the compartment 4 by evacuating the condenser 20. The resulting steam, passing through the pipe 21, enters the condenser 20, in which giving its heat to the cooling medium, it condenses. Thus obtained permeate (condensate of high purity water) through a pipe 22 enters the tank 23, from which it is removed as it is filled and sent to consumers.
По мере удаления воды из находящегося в циркуляционном контуре продукта концентрация последнего повышается. По истечении заданного времени (определяется экспериментальным путем) концентрация продукта достигает требуемого значения (например, 40% по этиловому спирту). После этого останавливают насос 9, отключают подогреватель 10 и конденсатор 20, открывают клапан 19 и полученный конечный продукт по трубопроводу 18 поступает самотеком в емкость 17, из которой его удаляют по мере ее заполнения и направляют потребителям. As water is removed from the product in the circulation loop, the concentration of the product increases. After a predetermined time (determined experimentally), the concentration of the product reaches the desired value (for example, 40% ethyl alcohol). After that, the pump 9 is stopped, the heater 10 and the condenser 20 are turned off, the valve 19 is opened and the resulting final product is piped 18 by gravity to the tank 17, from which it is removed as it is filled and sent to consumers.
Таким образом, в процессе осуществления описанного выше способа натуральный исходный продукт подвергают трем операциям: перемещению, подогреву до температуры 50-80oC и удалению из него воды. Первые две из упомянутых операций используют при изготовлении натуральных вин и слабоалкогольных напитков (см., например, 2, стр. 20-22) и, следовательно, они не нарушают определяющую натуральность последних ассимиляцию между собой входящих в них компонентов. Третья операция также не нарушает этой ассимиляции, т.к. при ее выполнении гидрофильный слой 6 мембраны 5 поглощает воду без изменения физико-химических свойств последней, а остальные компоненты натурального исходного продукта при этом не подвергаются какому-либо постороннему воздействию, а только концентрируются в результате удаления воды. Следовательно, изготовленный данным способом конечный продукт также является натуральным, что и является техническим результатом, решающим поставленную задачу.Thus, in the process of implementing the above method, the natural starting product is subjected to three operations: moving, heating to a temperature of 50-80 o C and removing water from it. The first two of the operations mentioned are used in the manufacture of natural wines and low alcohol drinks (see, for example, 2, p. 20-22) and, therefore, they do not violate the assimilation of the constituent components between them, which determines the naturalness of the latter. The third operation also does not violate this assimilation, since when it is performed, the hydrophilic layer 6 of the membrane 5 absorbs water without changing the physicochemical properties of the latter, and the remaining components of the natural starting product are not exposed to any extraneous effects, but only concentrate as a result of water removal. Therefore, the final product made by this method is also natural, which is the technical result that solves the problem.
Второй из указанных вариантов заявляемого способа (с использованием однослойной мембраны) осуществляют аналогичным образом. Однако он менее предпочтителен, т. к. такая мембрана обладает худшими прочностными свойствами по сравнению с композитной мембраной. The second of these options of the proposed method (using a single-layer membrane) is carried out in a similar way. However, it is less preferable, since such a membrane has poorer strength properties in comparison with a composite membrane.
При отсутствии потребителей воды высокой чистоты схема чертежа может быть существенно упрощена путем замены конденсатора вакуумным насосом. In the absence of consumers of high purity water, the drawing scheme can be greatly simplified by replacing the condenser with a vacuum pump.
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявляемый способ при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в области производства алкогольных напитков и вин;
- для заявляемого способа в том виде, как он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты ее приоритета средств, процессов и методов.Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:
- a tool embodying the inventive method in its implementation, is intended for use in industry, namely in the production of alcoholic beverages and wines;
- for the proposed method in the form described in the claims, the possibility of its implementation using the means described in the application and known until the date of its priority means, processes and methods.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the criterion of "industrial applicability".
Источники информации
1. Книга А.М.Шитова, "Приготовление целебных спиртных напитков", М., АОЗТ "ИНПРО-РЕС", 1996 г.Sources of information
1. The book of A. M. Shitov, "Preparation of medicinal alcoholic beverages", M., AOZT "INPRO-RES", 1996
2. Книга В.В. Дружинина и Е.Б. Константинова, "Виноделие на дому", М., "Радио и связь", 1991 г. 2. The book of VV Druzhinin and E.B. Konstantinova, "Winemaking at home", M., "Radio and communications", 1991
3. Патент Великобритании N 2134541 A, кл. C 12 G 3/08,1984 г. 3. UK patent N 2134541 A, CL C 12 G 3 / 08.1984
4. Обзорная информация. "Мембранные методы разделения жидких смесей", М. , НИИТЭХИМ, 1987 г. 4. Overview information. "Membrane methods for the separation of liquid mixtures", M., NIITEKHIM, 1987
5. Патент СССР N 1831497 A3, кл. C 12 G 3/10, 1993 г. 5. USSR patent N 1831497 A3, cl. C 12 G 3/10, 1993
6. Журнал "Теоретические основы химической технологии", т. 26, N 1, 1992 г. , статья Е.Н.Старикова "Селективность многослойной мембраны в установившемся процессе мембранной дистилляции". 6. The journal "Theoretical Foundations of Chemical Technology", v. 26, No. 1, 1992, article by E.N. Starikov, "Selectivity of a multilayer membrane in the steady-state process of membrane distillation."
7. Учебник В.Л. Яровенко и др. "Технология спирта", М., "Колос", 1996 г. 7. Textbook V.L. Yarovenko and others. "Technology of alcohol", M., "Ear", 1996
8. Тезисы докладов на 11 Республиканской конференции - "Мембраны и мембранные технологии". Киев. 1991 г. Доклад НИФХИ им. Карпова, М., авторы П.П. Золаторев и В.В.Угрозов "Некоторые проблемы мембранной дистилляции растворов нелетучих неорганических веществ". 8. Abstracts at the 11th Republican Conference - "Membranes and Membrane Technologies". Kiev. 1991 Report of the NIFHI im. Karpova, M., authors P.P. Zolatorev and VV Ugrozov "Some problems of membrane distillation of solutions of non-volatile inorganic substances."
9. Экспресс-информация. Химическая промышленность. НИИТЭХИМ М., Вып. 2. 1989 г. "Мембранная дистилляция. Вопросы терминологии". 9. Express information. Chemical industry. NIITEKHIM M., Issue. 2. 1989, "Membrane distillation. Issues of terminology."
10. Экспресс-информация. Химическая промышленность. Зарубежный опыт. НИИТЭХИМ, Вып. 4. 1989 г. "Разделение жидкости испарением (первапорация). 10. Express information. Chemical industry. Foreign experience. NIITECHEM, Vol. 4. 1989, "Separation of liquid by evaporation (pervaporation).
11. P.A. Kober. "Journal American Chemical Society", 1917, N 39. 11. P.A. Kober. "Journal of the American Chemical Society", 1917, N 39.
12. Журнал "Успехи химии", N 63 (12), 1994 г., статья М.Т.Брыка и Р.Р. Нигматуллина "Мембранная дистилляция". 12. The journal "Advances in Chemistry", N 63 (12), 1994, article by M.T.Bryk and R.R. Nigmatullina "Membrane distillation".
13. Патент Германии N 3220570, МКИ B 01 D 13/04, 1983 г. 13. German patent N 3220570, MKI B 01 D 13/04, 1983
14, Учебник В.И. Козлова и др. "Судовые энергетические установки", Л., "Судостроение", 1969 г. 14, Textbook V.I. Kozlova et al. "Ship power plants", L., "Shipbuilding", 1969
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97119351/13A RU2131917C1 (en) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | Method of producing concentrated wines and alcoholic beverages |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97119351/13A RU2131917C1 (en) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | Method of producing concentrated wines and alcoholic beverages |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2131917C1 true RU2131917C1 (en) | 1999-06-20 |
Family
ID=20199244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97119351/13A RU2131917C1 (en) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | Method of producing concentrated wines and alcoholic beverages |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2131917C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014124129A (en) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method of enhancing umami ingredient in alcoholic beverage |
-
1997
- 1997-11-26 RU RU97119351/13A patent/RU2131917C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Шитов А.М. Приготовление целебных спиртных напитков. - М.: АОЗТ "ИНПРО-РЕС", 1996, с.5-20. Дружинин В.В., Константинов Е.Б. Виноделие на дому. - М.: Радио и связь, с.11-32. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014124129A (en) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method of enhancing umami ingredient in alcoholic beverage |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mangindaan et al. | Beverage dealcoholization processes: Past, present, and future | |
| US5013447A (en) | Process of treating alcoholic beverages by vapor-arbitrated pervaporation | |
| US5143526A (en) | Process of treating alcoholic beverages by vapor-arbitrated pervaporation | |
| US4988525A (en) | Process for selective removal of volatile substances from liquids, as well as unit and device for carrying out the process | |
| US4617127A (en) | Production of low alcoholic content beverages | |
| US4717425A (en) | Immobilized inorganic diffusion barriers and the use thereof in the separation of small molecular species from a solution | |
| JP2010517559A (en) | Process for enriching the aroma of dealcoholic beverages | |
| AU654410B2 (en) | Process for removing alcohol from liquids | |
| US4933198A (en) | Production of low-ethanol beverage by membrane extraction | |
| US5013436A (en) | Production of low-ethanol beverage by membrane extraction | |
| WO2014185269A1 (en) | Method for condensing water-soluble organic matter and device for condensing water-soluble organic matter | |
| Guiga et al. | Membrane separation in food processing | |
| JPS6362504A (en) | Method for concentrating organic component in aqueous solution containing same | |
| RU2131917C1 (en) | Method of producing concentrated wines and alcoholic beverages | |
| US4717482A (en) | Production of low alcoholic content beverages | |
| JPH0824561B2 (en) | Method for producing low alcohol beer | |
| WO1990008183A1 (en) | Process of treating alcoholic beverages by vapor-arbitrated pervaporisation | |
| JPH0330663A (en) | Production of alcoholic drink | |
| JPH0389922A (en) | Separation of dissolving volatile substance from volatile substance dissolving solution by distillation | |
| Yavuz et al. | Osmotic distillation and osmotic membrane distillation for the treatment of different feed solutions | |
| JPH0292266A (en) | Production of low-alcohol drink | |
| Ratnaningsih et al. | Membrane-based beverage dealcoholization | |
| Cheryan | Membrane concentration of liquid foods | |
| Gonsalves et al. | Potential of membrane technology in food processing systems | |
| JPS61199788A (en) | Separation and concentration of fermentation product, and method for continuous fermentation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041127 |