Установка для получения функционального безалкогольного напитка, обогащенного кремнием
INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF A FUNCTIONAL SOFT DRINK ENRICHED WITH SILICON

Изобретение относится к установкам для получения функционального безалкогольного напитка, содержащего в своем составе биологически активный компонент кремний, оказывающий оздоравливающее действие.
Известна установка для получения кремниевой питьевой воды (RU 2719958, опубл. 23.04.20 г.), характеризующаяся тем, что содержит емкость, состоящую из цилиндрического корпуса с опрокидывающейся крышкой и патрубком для подвода воды и конического днища, в нижней части цилиндрического корпуса на круглом диске, закрепленном на ребрах жесткости к коническому днищу, установлена колосниковая решетка, на которой посредством болтов закреплен цилиндрический перфорированный картридж диаметром, равным 0,3-0,6 от диаметра цилиндрического корпуса, и высотой 2/3 высоты цилиндрического корпуса, состоящий из перфорированного корпуса картриджа, верхнего и нижнего перфорированных дисков, сообщенных между собой осью, при этом в нижней части конического днища установлен патрубок для отвода осадка кремня, а в верхней части конического днища размещен патрубок отвода обогащенной кремнием воды.
Недостатком данного устройства является низкая скорость массообменных процессов обогащения природной воды кремнием за счет статических условий.
Задачей данного изобретения является усовершенствование конструкции установки для получения безалкогольного напитка, обогащенного кремнием, позволяющее повысить эксплуатационные характеристики за счет увеличения скорости массообменных процессов.
Техническим результатом является повышение скорости насыщения кремнием функционального безалкогольного напитка, повышение концентрации кремния в безалкогольном напитке за счет улучшения коэффициента массопередачи, характеризующего переход кремния из одной фазы гетерогенной системы в другую.
Технический результат достигается тем, что установка для получения функционального безалкогольного напитка, обогащенного кремнием, содержит цилиндрическую емкость со съемной крышкой, с трубопроводом для подачи артезианской природной воды и коническим днищем, в нижней части цилиндрической емкости установлена колосниковая решетка с ребрами жесткости, прикрепленными к цилиндрической емкости, по центру которой размещен съёмный цилиндрический перфорированный картридж, имеющий съемный верхний и нижний перфорированные диски, сообщенные между собой валом, в нижней части конического днища установлен трубопровод для выпуска осадка кремния, а в нижней части цилиндрической емкости расположен трубопровод для отвода обогащенного кремнием функционального безалкогольного напитка, отличающаяся тем, что картридж выполнен с возможностью вращения и закреплен на валу посредством верхней подшипниковой опоры и нижней подшипниковой опоры, верхняя подшипниковая опора соединена с мотором-редуктором, приводящим во вращение съёмный цилиндрический перфорированный картридж, а нижняя подшипниковая опора картриджа установлена на колосниковую решетку.
На фиг. 1 представлена установка для получения безалкогольного функционального напитка путем обогащения артезианской природной воды кремнием, состоящая из цилиндрической емкости 1 со съемной крышкой 2, с коническим днищем 3, выполненных из инертного материала (нержавеющей стали). Коническое днище 3 в нижней части оборудовано трубопроводом 4 для выпуска осадка кремния. По центру цилиндрической емкости 1 установлен съемный цилиндрический картридж 5, имеющий съемный верхний 6 и нижний 7 перфорированные диски. Картридж закреплен на валу 8 посредством верхней подшипниковой опоры 9 и нижней подшипниковой опоры 10 и соединен с мотором-редуктором 11. Цилиндрический корпус картриджа 5 выполнен из сетки с размером ячейки 2-5 миллиметров. Нижняя подшипниковая опора 10 картриджа установлена на колосниковую решетку 12, имеющую 6-8 ребер жесткости, прикрепленных к нижней части цилиндрической емкости 1.
На расстоянии 100-150 мм от низа и верха цилиндрической емкости 1 расположены трубопроводы для подачи 13 артезианской природной воды и отвода 14 обогащенного кремнием функционального безалкогольного напитка.
Устройство работает следующим образом: в цилиндрический картридж 5 загружают путем съема верхнего перфорированного диска 6 осколки камней опалово халцедоновой разновидности черного кремния, массу камней определяют из расчета 10-15 г на 1 л воды. Артезианскую природную воду объемом 1,5-2 тысячи литров подают для насыщения кремнием через трубопровод для подачи 13 артезианской природной воды, предварительно проведя этап водоподготовки.
Мотор-редуктор 11 вращает вал 8 с закрепленными на нем верхним 6 и нижним 7 перфорированными дисками и картриджем 5, частота вращения картриджа составляет 5-10 об/час. За счет вращения картриджа происходит увеличение коэффициента массообмена и, соответственно, скорости насыщения и обогащения исходной природной артезианской воды кремнием. Концентрацию кремния в полученной воде определяют термогравиметрическим анализом по истечению 10-12 часов, она составляет 20-25 мг/л. Готовый обогащенный безалкогольный напиток фильтруют, отстаивают в течение 1 часа и далее разливают в стеклянные бутылки, срок хранения готовой продукции 6 месяцев.
Пример 1. Артезианскую природную воду подают в установку через трубопровод для подачи воды 13, загрузка камня кремния составляет 15 г на 1 л воды, скорость вращения картриджа составляет 5 оборотов в час. По истечении 12 часов концентрация кремния в обогащенном функциональном безалкогольном напитке составляет 20 мг/л. Далее обогащенный кремнием функциональный безалкогольный напиток фильтруют и отстаивают в течение 1 часа.
Пример 2. Артезианскую природную воду подают в установку через трубопровод для подачи воды 13, загрузка камня кремния составляет 15 г на 1 л воды, скорость вращения картриджа составляет 10 оборотов в час, по истечении 10 часов концентрация кремния в обогащенном функциональном безалкогольном напитке составляет 25 мг/л. Далее обогащенный кремнием функциональный безалкогольный напиток фильтруют и отстаивают в течение 1 часа.
Таким образом, совокупность предлагаемых существенных признаков позволяет достичь технический результат.
Исследования выполнялись с использованием оборудования ЦКП "Исследовательский центр пищевых и химических технологий" КубГТУ (CKP_3111), развитие которого поддерживается Минобрнауки РФ (Соглашение № 075-15-2021-679).