СПОСОБ РОЗЛИВА ГАЗИРОВАННЫХ НАПИТКОВ
BOTTLING CARBONATED BEVERAGES METHOD

Изобретение относится к области технологических процессов, а именно к способам и устройствам для наполнения жидкими или полужидкими продуктами и может быть использовано для асептического розлива газированных напитков [B67C3/02, B67C3/04, B67C3/026].
Известен УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПАКОВКИ НАПИТКОВ [GB538376 (A), опубл.: 31.07.1941], содержащих газ, такой как двуокись углерода, который включает частичное заполнение емкости напитком в атмосфере, содержащей воздух, при этом пространство в емкости над напитком будет содержать воздух и непосредственно перед этим для герметизации емкости, перемешивания напитка в емкости для высвобождения части газа из напитка путем приведения в контакт с напитком газа, подогретого подходящим образом и под достаточным давлением, чтобы перемешать напиток и вызвать выделение газа в виде пены, и тем самым вытесняет, по меньшей мере, часть воздуха из помещения над напитком, а затем герметизирует контейнер.
Недостаток аналога заключается в сложности реализации описанного способа, обусловленное необходимостью перемешивания или встряхивания напитка при его розливе для высвобождения углекислого газа и образования пены. Кроме того, данный способ, кроме образования пены, не обеспечивает защиту напитка от окисления из-за отсутствия мер по предотвращению попадания воздуха в тару.
Известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПОЛНЕНИЯ ЕМКОСТИ ПЕНЯЩЕЙСЯ ЖИДКОСТЬЮ [DE19533462 (A1), опубл.: 13.03.1997], содержащее транспортер с держателем тары, и наполнительную трубку в тару, блок позиционера выравнивает наполнительную трубку и держатель тары во время процесса наполнения, так что воздействие струи жидкости, поступающей из наполнительной трубки, уменьшается, позиционер имеет позиционирующее устройство, связанное с наполнительной трубкой или держателем контейнера, чтобы расположить их на небольшом относительном расстоянии и наклонить трубку относительно кожуха контейнера.
Недостатком аналога является отсутствие мер при розливе напитка по защите от попадания в тару воздуха, что ограничивает сроки хранения напитков, налитых таким способом.
Наиболее близкой по технической сущности является МАШИНА ДЛЯ АСЕПТИЧЕСКОГО РОЗЛИВА ПИВА [CN201381208 (Y) ― 2010-01-13], включающая в себя раму и механизм розлива, расположенный на раме, отличающийся тем, что механизм розлива включает в себя управляемую подъемную головку розлива, а головка розлива снабжена впускным  отверстием для пива, которое управляется соленоидным клапаном, впускное отверстие для пива сообщается с длинной трубкой, нижний конец которой находится близко к дну разливочной емкости, нижний конец разливочной головки и длинная трубка имеют зазор, который соединяется с разливочной головкой, воздушный порт подсоединен, а наполняющая головка и длинная трубка расположены в стерильной среде с положительным давлением, образованной выпускным отверстием для воздуха вентилятора с мембранным фильтром.
Основной технической проблемой прототипа является высокий расход углекислого газа, обусловленный необходимостью создания при розливе напитка избыточного давления для предотвращения попадания в тару воздуха и преждевременного окисления напитка.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.
Технический результат изобретения заключается в обеспечении асептического розлива напитков в заданных пределах по объему фасовки.
Указанный технический результат заключается в том, что способ розлива газированных напитков, отличающийся тем, что а) охлаждают линию подачи напитка до температуры напитка; б) размещают тару для напитка на линии розлива и погружают в нее трубки подачи напитка и углекислого газа, при этом выходное отверстие трубки подачи углекислого газа размещают выше трубки подачи напитка; в) регулируют высоту размещения трубки подачи напитка от дна тары исходя из температуры и давления напитка и содержания в нем углекислого газа; г) подают в тару порцию углекислого газа с возможностью создания в таре защитного слоя, предотвращающего проникновение сквозь него воздуха; д) подают внутрь защитного слоя напиток, при этом обеспечивают образование слоя пены на поверхности напитка высвобождающимися из него молекулами углекислого газа при ударе струи напитка о дно тары; е) вытесняют защитным слоем углекислого газа и слоем пены воздух из тары; ж) вытесняют защитный слой углекислого газа и слой пены из тары; з) закупоривают тару.
В частности, напиток в тару подают под давлением.
В частности, слой пены вытесняют из тары закупорочной крышкой.
В частности, защитный слой углекислого газа вытесняют из тары объемом напитка.
В частности, при изменении температуры и давления напитка и содержания в нем углекислого газа изменяют высоту размещения трубки подачи напитка от дна тары.
Устойчивый защитный слой пены предотвращает вытеснение из тары вредных бактерий без снижения требуемой величины карбонизации напитка, что соответственно обеспечивает сохранение напитка в течение нормированного срока хранения.
В процессе розлива за счет постоянной температуры и давления подаваемого в тару напитка обеспечивают поддержание температуры линии подачи напитка. В случае изменения температуры и/или давления подачи напитка изменяют высоту трубки подачи напитка от дна тары.
Краткое описание чертежей.
На фиг.1 показана в разрезе тара для розлива газированных напитков с размещенными внутри нее трубками.
На фиг.2 показан схематично алгоритм, описывающий способ розлива газированных напитков.
На фигурах обозначено: 1 – трубки подачи напитка, 2 – тара, 3 – каретка, 4 – трубка подачи углекислого газа, 5 - перемычки.
Осуществление изобретения.
Розлив изделий производится в чистую тару с помощью специальных автоматов. Конструктивные особенности автоматов определяются в зависимости от вязкости разливаемой жидкости, способности ее к вспениванию, содержания растворенных газов и др. Также конструкция разливочного автомата должна учитывать специфику производства и обеспечивать высокую точность и стабильность дозировки, минимальные потери жидкости при наливе изделий и минимальную аэрацию разливаемого продукта, высокую надежность работы для данной производительности автомата.
В процессе хранения продукции возможно ее помутнение или образование осадка, вызванные как химическими, так и микробиологическими процессами. Микрофлора, оказавшаяся в готовых изделиях тем или иным способом, также способна существенно повлиять как на внешний вид продукта, так и на его органолептические свойства и сохранность. Напитки представляют собой хорошую питательную среду для дрожжей, бактерий, плесневых грибов, так как в них присутствуют в небольших концентрациях азотистые вещества, витамины.
Основными признаками микробиологической порчи напитков являются внешние изменения: появление мути, слизи, осадка, изменение окраски, появление на поверхности колец, пленок; повышение давления в бутылке из-за накопления углекислого газа.
Кроме биологических помутнений, в напитках могут образовываться осадки коллоидного происхождения. Коллоидные помутнения небиологического характера обусловлены обычно нарушениями стабильности коллоидной системы напитков: дубильных, пектиновых веществ и др., а также химическими реакциями между составными частями продукта.
При взаимодействии, например, карбоната кальция, содержащегося в воде, с лимонной кислотой образуется осадок лимоннокислого кальция, что может сопровождаться опалесценцией жидкости. Помутнение и осадки образуются и при взаимодействии солей железа с таннинами, содержащимися в соке терпких сортов плодов и ягод, а также с колером. Пектиновые, белковые, дубильные и красящие вещества, которые содержатся в напитках в виде коллоидных растворов, под влиянием разных физических и химических факторов (изменение кислотности среды, влияние тепла и т. д.) могут коагулировать с образованием взвесей или осадков.
Основными причинами нарушения стабильности напитков являются окислительные процессы. Окисление – химический процесс, во время которого соединения в составе напитков контактируют с кислородом, что приводит к их распаду.
Предлагаемый способ розлива газированных напитков позволяет снизить в процессе розлива количество попадаемого в тару кислорода и вытеснить из тары уже попавший кислород и тем самым исключить окисление напитка в процессе его хранения в течении установленного срока годности.
Новым является то, что в процессе розлива напитков внутри тары создают защитный слой из углекислого газа в котором впоследствии осуществляют налив напитка и также создают устойчивый слой возвышающейся над краем тары мелкодисперсной пены, вытесняющей воздух из тары вверх. Вместе с пеной и углекислым газом вытесняют воздух и вредные бактерии, отрицательно влияющие на качество и сроки хранения напитка.
Способ розлива газированных напитков реализуют следующим образом.
Перед розливом напитков осуществляют подготовку линии розлива, для чего осуществляют промывку трубок подачи напитка 1 (см. Фиг.1) линии розлива и продувку их, например, углекислым газом или сжатым воздухом с возможностью удаления из упомянутых трубок 1 оставшейся после промывки жидкости (см. Фиг.2).
После удаления жидкости охлаждают трубки подачи жидкости 1 до температуры разливаемого напитка, преимущественно 2-5 градусов Цельсия. Количество трубок для подачи напитка 1 устанавливают в зависимости от объема тары 2 для напитка и необходимой скорости розлива. Трубки 1 охлаждают путем пропускания через них разливаемого напитка. Чем ниже температура напитка, тем лучше растворён в напитке углекислый газ и вспенивание напитка осуществляется слабее. С повышение температуры напитка вспенивание увеличивается.
Далее помещают тару 2 на линию розлива под подвижную каретку, удерживающую с помощью, например, перемычек 5, трубки для подачи напитка 1 и углекислого газа 4, при этом выходное отверстие трубки подачи углекислого газа 4 расположено выше уровня выходных отверстий трубок подачи напитка 1. Путем перемещения каретки 3 опускают трубки 1 и 4 в тару 2, располагая трубки для подачи напитка 1 вблизи дна тары 2. Высота расположения отверстий трубок для подачи напитка 1 оказывает существенное влияние на пенообразование. При небольшой высоте (менее 0,5 см) пенообразование осуществляется с небольшой интенсивностью, а при увеличении высоты (более 2 см) пенообразование будет увеличиваться, при этом содержание углекислого газа в напитке уменьшиться и для поддержания его уровня необходимо увеличивать расход, что является нежелательным при розливе напитков.
Вначале через трубку подачи углекислого газа 4 подают углекислый газ и создают тем самым за счет его большей чем у воздуха плотности на дне тары 2 защитный слой, в который впоследствии будет подаваться газированный напиток. Защитный слой предотвращает проникновение сквозь него в напиток воздуха и вредных бактерий и тем самым обеспечивает асептический розлив газированных напитков.
После формирования защитного слоя внутрь него из трубок подачи напитка 1 подают под давлением газированный напиток. Струи газированного напитка, содержащего углекислый газ в состоянии избыточного давления ударяясь о дно тары 2 вызывают высвобождение молекул упомянутого газа, его устремление вверх и образование на поверхности разливаемого напитка мелкодисперсионной пены.
В процессе наполнения тары 2 пена и защитный слой вместе с уровнем напитка поднимаются вверх, вытесняя из тары 2 воздух.
После окончания наполнения тары 2 напитком пену вытесняют крышкой при закупорке тары 2.
Устойчивый слой пены предотвращает попадание в напиток воздуха и вредных бактерий без снижения требуемой величины карбонизации напитка, что обеспечивает сохранение напитка в течение нормированного срока хранения.
В процессе розлива, за счет постоянной температуры и давления подаваемого в тару 2 напитка, обеспечивают поддержание температуры линии подачи напитка. В случае изменения температуры и/или давления подачи напитка изменяют высоту трубки подачи напитка от дна тары 2.
Таким образом, изменение высоты подачи напитка нивелирует изменения таких параметров как температура напитка, содержание в нем углекислого газа, давление подачи напитка и обеспечивает формирование необходимого для защиты напитка от попадания в него воздуха слоя пены при условии соблюдения нормированного объёма напитка в таре 2.
Например, при розливе пива в жестяные банки объемом 0,33 литра при высоте подачи напитка от дна 10 мм оптимальными параметрами с учетом соблюдения требований по фасовке будут являться:
температура напитка – не более 3°С,
содержание углекислого газа – не более 6 грамм/литр,
давление в линии подачи пива – не более 1,5 бар.
При таких параметрах скорость налива одной трубкой подачи напитка 1 диаметром 3 мм будет составлять не более 15 секунд с учетом времени, затрачиваемого для создания в таре 2 защитного слоя из углекислого газа. Отклонение нетто содержимого от номинального количества составило не более 7 грамм, что отвечает требованиям нормативов.
При этом приведенные параметры розлива напитка не являются окончательными и могут быть изменены как принудительно, так и меняться исходя из конструктивных особенностей линии розлива, но управляя высотой подачи напитка (высота размещения трубки подачи над дном тары 2) обеспечивают точную фасовку любого газированного напитка с различными комбинациями исходных параметров.
Например, при температуре напитка около 0°С высота подачи напитка может достигать 5 см, а при температуре напитка, например, 10°С высота подачи должна быть порядка 5 мм; или при давлении подачи напитка менее 1 бар, высота подачи напитка также низкое (около 5 мм), а при давлении более 1,5 бар высота подачи напитка может быть порядка 5 см; при высоком, более 6 грамм/литр, содержании углекислого газа трубка подачи напитка должна размещаться как можно ниже, например 5 мм, а при уменьшении содержания углекислого газа высота размещения трубок подачи напитка 1 уже должно быть выше и т.д.