CZ509490A3 - Process of purifying raw juice and apparatus for making the same - Google Patents

Description

(57) Způsob čištění surové šťávy z ovoce, hroznů, jahod nebo jiných plodů a zeleniny nebo vína a piva se provádí kombinací kontinuálního předkrášlování (1) s kontinuálně pracujícím,jednostupňovým fitračním zařízením (3) s příčným prouděním. Filtrační zařízení (3) a příčným prouděním se provozuje s relativně vysokým podílem pevných látek v retenčním oběhu (8), respektive c vysokým faktorem koncentrace. Tím je dosaženo značného stoupnutí výkonu zařízení a s tím spojených úspor investičních a provozních nákladů.

I \ I \

ló i' '3 ? Ί ''Ί' ' v fotZXo

- 2 Vynález se týká způsobu čištění surové šňávy z ovoce, hroznů, jahod nebo jiných plodů a zeleniny nebo vína a piva předkrášlením a filtrací s příčným prouděním a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Předkrášlováním štáv přidáváním krášlicích prostředků se musí všechny substance zapříčiňující kal odstranit do té míry, že v pozdější době už nemůže žádný kal vzniknout.

K tomu je nutno předkrášlením dosáhnout zlepšení senzorických vlastností šňávy a eventuálně i jejího vyjasnění.

Dále je nutno podstatně zlepšit výkon filtrace s příčným prouděním.

Jsou již známy způsoby, které pracují s kontinuálním předkrášlováním a polodiskontinuální, jednostupňovou filtrací s příčným prouděním, přičemž mezi předkrášlováním a filtrací s příčným prouděním je uspořádána šaržová nádrž.

U těchto provedení zůstává kal až do vyčištění zařízení v systému. Tím se však může ovlivnit kvalita produkce, zejména pak stabilita ohledně dodatečného tvoření kalu. Vzhledem k polodiskontinuálnímu systému není doba prodlevy surové šfávy v systému nijak krátká. Může tím dojít při provozu ve vyšších teplotních rozsazích (např. 55*C) u citlivých produktů i k jejich poškození.

Dále je znám způsob s kontinuálním předkrášlováním a jak s polokontinuální, tak i s kontinuální jednostupňovou filtrací s příčným prouděním. U tohoto provedení je v retenčním oběhu filtračního zařízení s příčným prouděním upraven filtrační lis, kterým se z tohoto filtračního zařízení odstraňuje kal. Filtrát z filtračního lisu se vede zpět do oddělovací nádrže tohoto filtračního zařízení, respektive do jeho přívodního potrubí. Vzhledem k použití filtračního lisu k trvalému oddělování kalu z retenčního oběhu filtračního zařízení s příčným prouděním má polokontinuální nebo jednostupňový kontinuální provoz podstatně menší vliv na chování filtračního zařízení s příčným prouděním, zejména na prostoje nutné k čištění. Filtrační zařízení pracuje s kapilárními moduly, respektive moduly s tenkými kanály. Toto známé zařízení je určeno k čištění vína.

Nevýhodné u tohoto zařízení je, že náklady na zařízení pro odstraňování kalu jsou velmi vysoké. Další investiční náklady vznikají u polokontinuálních zařízení použitím oddělovacích, popřípadě dávkovačích nádrží, které náklady pro plně automatizované zařízení přídavně velmi zvyšují. Dochází k tomu, že tok (flux), tzn. průtočný výkon filtračního zařízení s příčným prouděním zůstává relativně nízký, což provoz zařízení zdražuje. Tenké kapilární kanály modulů filtračního zařízení s příčným prouděním nepřipouštějí vysoký faktor koncentrace.

U jednostupňového provozu bez oddělování kalu z retenč ního oběhu filtračního zařízení s příčným prouděním je normálně tok, t.j. filtrační výkon na filtrační jednotku u požadovaného faktoru koncentrace, popřípadě požadovaného výtěžku, velmi nízký. Z tohoto důvodu se všeobecně stavějí kontinuální zařízení, přičemž faktor koncentrace v prvním stupni je relativně malý. Taková zařízení se však vyplatí až od určité velikosti.

Úkolem vynálezu je odstranit výše uvedené nedostatky a vytvořit zmíněný způsob čištění, který zvyšuje rentabilitu zařízení, ulehčuje automatizaci průběhu způsobu a zlepšuje kvalitu produktu.

Tento úkol je vyřešen způsobem čištění surové šňávy z ovoce, hroznů, jahod nebo jiných plodů a zeleniny nebo vína a piva předkrášlením a filtrací s příčným prouděním, podle vynálezu, jehož podstatou je, že sestává z přímé nebo nepřímé kombinace alespoň částečně kontinuálního předkrášlení s alespoň jednostupňovým, kontinuálním filtračním systémem s příčným prouděním, který se provozuje s relativně vysokým podílem pevných látek v retentátu, popři pádě s vysokým faktorem koncentrace.

Filtrace s příčným prouděním se přitom provádí moduly s velkými kanály o šířce kanálů, resp. průměru kanálů alespoň 4 mm.

Výhodné je, když se filtrace s příčným prouděním provádí trubkovými moduly.

Filtrace s příčným prouděním se může provést ultrafiltrací nebo mikrofiltrací. Obsah mokrého kalu v retentátu (zadrženém podílu) filtrace s příčným prouděním činí minimálně 40 %, respektive faktor koncentrace vztažený na jablečnou šňávu z horizontálního košového lisu činí minimálně 20 %.

Filtrace s příčným prouděním se s výhodou může provádět za tepla při teplotě alespoň 30*C.

Surová štáva se přitom v průběhu procesu nejprve upraví, respektive smísí s alespoň jedním krášlicím prostředkem a po prodlevě s alespoňjjedním dalším krášlicím prostřed kem a alespoň nepřímo se následně čistí ultrafiltrací nebo mikrofiltrací.

Po přidání posledního krášlicího prostředku, respektive po ukončení krášlení se uskuteční další časová prodleva. Přitom časová prodleva po přidání posledního zkrášlovacího prostředku, respektive po ukončení krášlení, činí alespoň jednu minutu.

Kontinuálního předkrášlování, u něhož se vzniklý kal alespoň částečně odlučuje trvale, se dosáhne flotací (vzpla vováním).

Je výhodné, když je systému předřazeno odpektinování nebo odstřelování. Přitom výhoz z předběžného odstřelování se přivádí do kontinuální filtrace s příčným prouděním.

Potřebné množství krášlicího prostředku se odvozuje přímo od měření permeačního množství filtrace s příčným prouděním.

Je rovněž výhodné, když se přiváděné množství surové štávy automaticky reguluje činností regulačního ventilu uspořádaného mezi přívodním čerpadlem a filtrací s příčným prouděním, na základě tlaku před oběžným čerpadlem této filtrace, udržovaném na konstantní hodnotě.

Vynález bude dále vysvětlen na příkladech provedení s odkazem na přiložené výkresy, na nichž obr. 1 znázorňuje schematicky zařízení podle vynálezu a obr. 2 provedení želatinového/bentonitového předkrášlení a diafiltrace.

V příkladném provedení podle obr. 1 sestává zařízení k provádění způsobu podle vynálezu z kontinuálně pracujícího předkrášlení 1_, které je vedením 2^ provozně spojeno se za ním zařazeným, kontinuálně pracujícím jednostupňovým filtračním zařízením 2 ^s příčným prouděním. Do předkrášlení 1_ se vedením £ přivádí surová šňáva určená k čištění a vedeními _5, 6_, T_ různé krášlicí prostředky. Ve srovnání s normálním krášlením se při předkrášlování pracuje jen s asi 10 - 60 % plné potřeby krášlicího prostředku. Vedení 2_ předkrášlení 1_ ústí do retenčního obvodu 8. filtračního zařízení _3 s příčným prouděním. Oběhové čerpadlo 9_ uspo8 řádané v retenčním oběhu 8_ dopravuje surovou šňávu přes membránu 10 filtračního zařízení 2 s příčným prouděním. Vedením 11 se odvádí odkalená štáva jako permeát.

Filtrační zařízení 2 ^s příčným prouděním je vybaveno moduly vytvořenými z velkých kanálů, jejichž šířka, popřípadě u trubkových modulů průměr kanálů je alespoň 4 mm. Tím vzniká relativně vysoký podíl pevných látek, respektive vysoký faktor koncentrace v retenčním oběhu 2 tohoto filtračního zařízení 2· Obsah mokrého kalu v retenčním proudu činí nejméně 40 % a faktor koncentrace vztažený na jablečnou štávu z horizontálního košového lisu činí nejméně 20 %. Pro filtraci s příčným prouděním k tomu přibývá jako přídavný kal ještě krášlicí kal.

Aby byl faktor koncentrace, respektive podíl kalu v retenčním proudu udržován přibližně na konstantní hodnotě, odvádí se část retentátu z retenčního oběhu 2 vedením 12.

Pokusy v souvislosti s předkrášlováním ukázaly, že od dostatečně vysokého obsahu kalu, například při faktoru koncentrace 30-40, tok (flux) s přibývajícím faktorem koncentrace obecně velmi rychle stoupá. Růst toku leží obecně u jablečné štávy nad 75 % hodnoty průřezu obvykle provozovaných zařízení. Aby bylo filtrační zařízení 2 ^s příčným prouděním v provozu s maximálním výkonem, udržuje se obsah kalu stále na tak vysoké hodnotě, že zařízení může být v provozu ještě bez nebezpečí ucpání modulů. Dosaženým zvýšením toku je možno docílit značných úspor na investičních a provozních nákladech a současně na základě předkrášlení zlepšit stabilitu kalu.

Kontinuálním provozem filtračního zařízení _3 s příčným prouděním už není potřeba použití oddělovacích nádrží Z toho vyplývá relativně jednoduchá konstrukce zařízení a především předpoklad pro levné automatizování celého procesu. Další výhody na základě relativně vysokého fakto ru koncentrace a jednostupňového kontinuálního provozu spočívají v tom, že doba prodlevy surové šňávy je krátká a není potřebné nebo žádoucí speciální odlučování kalu, například speciálními filtračními lisy apod. Kal se v jednostupňovém kontinuálním provozu podrobí relativně krátké časové prodlevě ve filtračním zařízení _3, takže vysokým podílem kalu v retentátu nenastane žádné, poškození konečného produktu. Investiční náklady je tak možno udržovat na relativně nízké úrovni a zařízení se provozuje jednodušeji.

Protože filtrační zařízení 3 stále běží v kontinuál10 ním provozu přes vysoký faktor koncentrace, je potřebný ča sově stálý přísun vstupního produktu do tohoto filtračního zařízení 3_. Tento přísun je zaručen nejlépe alespoň částečně kontinuálním předkrášlováním.

Filtrační zařízení 3. s příčným prouděním je provozová no v teplém stavu při teplotě nejméně 30*C. Toto opatření rovněž přispívá k značnému vzrůstu toku. Kontinuální předkrášlování se může provádět například i s pomocí známého způsobu flotace. Přitom se surová šňáva v předkrášlování 1_ mísí s různými krášlicími prostředky, které se přivádějí vedeními 5^, 2' Ί_ v dávkovaných, regulovatelných množstvích.

Po skončení vločkování se vločkovitý kal z krášlení vedením 13 z předkrášlení 1_ stále odvádí. V tomto případě je nutno dbát na to, aby faktor koncentrace v následujícím filtračním zařízení 2 rychle stoupl, aby se zamezilo ucpání pórů, respektive i-rreverzibilnímu zmenšení toku. To se nechá jednoduše provést tím, že například během najížděcí periody se bud nevypouští vedením 12 z retenčního oběhu 2 žádný nebo velmi málo retenta tu. Toto opatření je při relativně vysokém výskytu kalu z krášlení velmi výhodné.

Kombinovaný způsob podle vynálezu má oproti odkalová ní, které se provádí výlučně flotací tu výhodu, že při zlepšení čirosti čisté štávy je potřeba méně krášlicích prostředků. Kromě toho je v tomto případě flotační systém podstatně menších rozměrů, protože je pouze předkrášlen.

Vedle kontinuálního želatinového/bentonitového předkrášlování může být systému nebo předkrášlení 1_ předřazeno rovněž kontinuální odpektinování 14 nebo odstředivka 15 (obr. 1) . V případě, že je před předkráš lením 1_ upraveno odstředování, může být kalový výhoz vzniklý v odstře divče 15 veden vedením 16 pro zlepšení celkového výtěžku do retenčního oběhu kontinuálně pracujícího filtračního zařízení 3. s příčným prouděním.

Jak lze seznat z obr. 1, může být kontinuálnímu před krášlení _1 předřazeno zařízení 17 pro zpětné získávání aroma.

Odstředivka 15 nebo jiná zařízení pro oddělování kalu mohou být ve velmi těžkých případech použity i mezi předkrášlením 1_ a filtračním zařízením _3 s příčným prouděním. V tomto případě je výhodné, uspořádat zařízení 17 pro zpětné získávání aroma rovněž mezi předkrášlením 1 a a filtračním zařízením 2·

V příkladném provedení podle obr. 2 se surová štáva v průběhu procesu přivádí vedením 18 a přívodním čerpadlem 19 do kontinuálního želatinového/bentonitového předkrášlení 20, které sestává z více za sebou uspořádaných nádrží 21. Surová štáva se nejprve přes vedení 22 mísí a upravuje prvním krášlicím prostředkem, s výhodou želatinou a po určité době prodlevy v první nebo prvních nádržích 21 přes vedení 23 se mísí a upravuje druhým krášlicím prostředkem, s výhodou bentonitem. Po přidání posledního kráš licího prostředku zůstává surová štáva určitou dobu v poslední nebo posledních nádržích 21 a přivádí se následně vedením 24 do retenčního oběhu 8. kontinuálně pracujícího filtračního zařízení 3_ s příčným prouděním.

Pro zlepšení výtěžku je účelné, sbírat retentát vypouštěný vedením z retenčního oběhu 8^ filtračního zařízení 3^ pomocí dávkovacího čerpadla 25 do sběrné nádrže 26 a čas od času jej spolu s filtrátem z příčného proudění nechat projít diafiltrací. K tomu se do sběrné nádrže 26 vedením 27 pro ředění retentátu přivádí stále voda.

Při jednoduché diafiltraci se mísí 1 objemový díl retentátu kontinuálně s 1 objemovým dílem vody a při dvoj13 násobné diafiltraci se mísí 2 objemové díly retentátu s 2 objemovými díly vody. Směs retentátu a vody se vedením 28 a čerpadlem 29 kontinuálně opět vede do retenčního oběhu 8. filtračního zařízení 2 ^s příčným prouděním. Pro vypouštění sběrné nádrže 26 je upraveno vedení 30.

V průběhu diafiltrace se přívod předkrášlené surové štávy do filtračního zařízení J s výhodou přiškrtí nebo přeruší. Na základě tohoto opatření se přes jen jednostupňovou kontinuální filtraci s příčným prouděním dosáhne výtěžku nad 99 %. To vychází z toho, že v důsledku vysokého toku filtrace s příčným prouděním je možná během krátké doby vícenásobná diafiltrace místo jednoduché diafiltrace.

Pro regulaci množství krášlicích prostředků potřebných pro předkrášlování se měří permeační množství pomocí přístroje 31 (obr. 2) a přes řídicí vedení 32 se změřené údaje vedou do řídicího a regulačního přístroje 33, který je spojen s příslušným ďávkovacím čerpadlem 34 pro příslušný krášlicí prostředek a podle permeačního výkonu reguluje přívodní množství tohoto prostředku. Stejná regulace je upravena i pro vypouštění retentátu. K tomu je spojen měřicí přístroj 31 pro permeát přes řídicí vedení 35 s řídicím a regulačním přístrojem 36, který řídí dávkovači čerpadlo 25 pro vypouštěný retentát a reguluje jeho množství.

Vedle toho je možno použít i jiné známé metody, aby faktor koncentrace, respektive obsah kalu v retenčním oběhu 8^ byl udržován konstantní.

Pro regulaci množství surové štávy, která je přiváděna do systému podle vynálezu, je mezi přívodním čerpadlem 19 a předkrášlením 20 upraven regulační ventil 37 (obr. 2). Regulační ventil 37 je spojen řídicím vedením 38 s regulátorem 39 tlaku, který je uspořádán před oběhovým čerpadlem 9^ retenčního oběhu 8^. Na základě tlaku před oběžným čerpadlem 9_ udržovaným pomocí regulátoru 39 tlaku na konstantní hodnotě může být přívod surové štávy jednoduchým způsobem regulován.

Způsob podle vynálezu je možno použít všude tam, kde zvýšený obsah kalu v retentátu během krátké časové prodlevy se nemůže rušivě projevit na kvalitě konečného produktu a kde je důležitá vysoká hospodárnost a současně stabilita proti dodatečnému tvoření kalu. To platí proto především pro výrobu větších množství štávy z ovoce, hroznů, jahod nebo jiných plodů, stejně jako zčásti pro víno a pivo, zejména ke zlevnění obecně pomalé filtrace.

Při filtraci piva nastává možnost proces filtrace zlevnit tím, že v průběhu dodatečného kvašení v ležáckých tancích usazené kvasnice a kal mohou být před filtrací s příčným prouděním zpětně promíchány s obsahem tanku. Na základě toho se nedocílí jen vyššího filtračního výkonu, nýbrž se současně ušetří oddělená příprava usazenin v tanku

Zvláště výhodný je způsob podle vynálezu u oddělených filtrací fermentačních kvasnic a usazenin v tancích, které obsahují hodně kalu. Tok u běžných zařízení je proto velmi nízký.

Na základě zvýšeného výkonu (toku) filtrace s příčným prouděním je kombinace kontinuálního předkrášlování a kontinuální filtrace s příčným prouděním podle vynálezu v mnoha případech hospodárně příznivější než čisté filtrační zařízení s příčným prouděním. Kombinace podle vynálezu poskytuje především jistotu proti dodatečnému zákalu, zejména u š€áv s vysokým obsahem polyfenolu.

Claims (14)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob čištění surové štávy z ovoce, hroznů, jahod nebo jiných plodů a zeleniny nebo vína a piva předkrášlením a filtrací s příčným prouděním, vyznačující se tím, že sestává z přímé nebo nepřímé kombinace alespoň částečně kontinuálního předkrášlení s alespoň jednostupňovým, kontinuálním filtračním systémem s příčným prouděním, který se provozuje s relativně vysokým podílem pevných látek v retentátu, respektive s vysokým faktorem koncentrace.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že filtrace s příčným prouděním se provádí moduly s velkými kanály o šířce, respektive průměru kanálů alespoň 4 mm.
3. 3. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že filtrace s příčným prouděním se provádí trubkovými moduly.
4. 4. Způsob podle jednoho z bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že filtrace s příčným prouděním se provádí ultrafUtrácí nebo mikrofiltrací.
5. 5. Způsob podle jednoho z bodů 1 až 4, vyznačující se tím, že obsah mokrého kalu v retentátu filtrace s přič17 ným prouděním činí nejméně 40 %, respektive faktor končen trace vztažený na jablečnou šňávu z horizontálního košového lisu činí nejméně 20 %.
6. 6. Způsob podle jednoho z bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že filtrace s příčným prouděním se provádí za tep la při teplotě alespoň 30 *C.
7. 7. Způsob podle jednoho z bodů 1 až 6, vyznačující se tím, že surová šňáva se v průběhu procesu nejprve upra ví, respektive smísí s alespoň jedním krášlicím prostředkem a po časové prodlevě s alespoň jedním dalším krášlicím prostředkem a alespoň nepřímo se následně čistí ultra filtrací nebo mikrofiltraci.
8. 8. Způsob podle jednoho z bodů 1 až 7, vyznačující se tím, že po přidání posledního krášlicího prostředku, respektive po skončení krášlení se uskuteční další časová prodleva.
9. 9. Způsob podle jednoho z bodů 1 až 9, vyznačující se tím, že časová prodleva po přidání posledního krášlicího prostředku, respektive po skončení krášlení, činí alespoň jednu minutu.
10. 10. Způsob podle jednoho z bodů 1 až 9, vyznačující se tím, že kontinuálního předkrášlení, u něhož se vzniklý kal alespoň částečně odlučuje trvale, se dosáhne flotací.
11. 11. Způsob podle vodu 10, vyznačující se tím, že systému je předřazeno odpektinování nebo odstřelování.
12. 12. Způsob podle bodu 11, vyznačující se tím, že výhoz z předřazeného odstřelování se přivádí do kontinuální filtrace s příčným prouděním.
13. 13. Způsob podle jednoho z bodů 1 až 12, vyznačující se tím, že potřebné množství pro přívod krášlicích prostředků se odvozuje přímo od měření permeačního množství filtrace s příčným prouděním.
14. 14. Způsob podle jednoho z bodů 1 až 13, vyznačující se tím, že přívodní množství surové šňávy se automaticky reguluje činností regulačního'ventilu uspořádaného mezi přívodním čerpadlem a filtrací s příčným prouděním, na základě tlaku před oběžným čerpadlem filtrace s příčným prouděním, udržovaným na konstantní hodnotě.