Устройство и универсальный контейнер для естественной карбонизации напитков
DEVICE AND UNIVERSAL CONTAINER FOR NATURAL BEVERAGE CARBONIZATION

Техническая область
Настоящее изобретение касается способа, устройства и универсального контейнера для естественной карбонизации напитков, которые будут использоваться в пищевой промышленности, в частности, при производстве пива, игристого вина и газированных фруктовых напитков, а также для бытового применения.
Предпосылки создания изобретения
Пиво, также называемое элем, является самым старым и наиболее употребляемым алкогольным напитком в мире и третьим по популярности напитком после воды и чая. Оно производится путем пивоварения и брожения крахмала, полученного главным образом из круп, а дрожжи для брожения способствуют брожению. Пиво приправляют хмелем, который добавляет горечь и действует как натуральный консервант. Другие ароматизирующие добавки также могут быть добавлены посредством зелени и фруктов.
Основой пивоваренного процесса является преобразование крахмала из исходного материала в сахарный раствор, называемый суслом, который, в свою очередь, преобразуется в алкогольное пиво брожением, осуществляемым пивными дрожжами.
Сусло помещается в ферментатор, где к нему добавляются пивные дрожжи. В процессе брожения сусло превращается в пиво, что составляет от недели до месяцев в зависимости от типа дрожжей и крепости пива. После того как брожение завершено, дрожжи оседают, оставляя пиво прозрачным. Иногда брожение имеет место в двух отдельных стадиях, первичной и вторичной. После того, как большее количество спирта образовалось во время начального брожения, пиво передается в новый контейнер, где происходит дображивание. Это предпринимается, когда пиво должно храниться дольше, или требуется большая прозрачность. Дображивание пива выполняется в оборудовании с другим давлением для насыщения пива углекислым газом, т.е. для его карбонизации при определенных температурных условиях и условиях давления. Пиво фильтруется и затем разливается в стеклянные или пластмассовые бутылки, алюминиевые банки и т.д.
В области техники известны также практические способы карбонизации безалкогольных напитков, в которых процесс насыщения напитка углекислым газом включает деаэрацию - снижение количества кислорода в напитке, что достигается путем создания вакуума в закрытом контейнере. Карбонизация сопровождается распылением воды через углекислый газ в закрытом контейнере под давлением.
Известные способы карбонизации напитков являются технологически сложными и выполняются в течение относительно более длительного промежутка времени.
Цилиндрическое коническое устройство для производства пива широко известно в области техники, это устройство имеет цилиндрический корпус с конической частью на одном конце, изготовленный из кислотостойкой и щелочестойкой стали. Устройство снабжено изолирующим кожухом и системой поддержания температуры, включающей рубашку охлаждения, расположенную на поверхности цилиндрической и конической части контейнера. Кроме того, контейнер оборудован датчиками температуры, давления и уровня.
В известном устройстве первичное и вторичное брожение осуществляется в разных контейнерах, а готовое пиво хранится в контейнере третьего типа.
Краткое изложение сущности изобретения
Целью изобретения является предоставление способа, устройства и универсального контейнера для естественной карбонизации напитков, при этом процесс технологически упрощен и происходит без дополнительной карбонизации напитка углекислым газом, а структура устройства и универсального контейнера позволяет как завершить все стадии производства напитка, так и хранить его до полного употребления.
Задача решена способом естественной карбонизации напитков, который включает следующие операции:
- подачу субстрата для брожения.
- добавление воды,
- добавление дрожжей,
- брожение полученной жидкой смеси.
Согласно изобретению брожение осуществляется в специализированном контейнере при оптимальной температуре 8°C - 23°C, в зависимости от разновидностей дрожжей. Процесс брожения длится в течение 3-4 дней и сопровождается увеличением давления в контейнере до 2 барр. Кроме того, способ также включает охлаждение перебродившей жидкой смеси от 23°C до 12°C - 0°C; насыщение перебродившей жидкой смеси углекислым газом при брожении.
В предпочтительном воплощении способа специализированный контейнер оборудован мембранным расширительным контейнером.
Задача решена также тем, что создано устройство для естественно карбонизированных напитков, включающее контейнер, имеющий цилиндрический корпус с конической частью на одном конце. Контейнер оборудован датчиками температуры и давления. Согласно изобретению, контейнер размещен в холодильной камере, оборудованной двойным дном, в которой расположен модуль охлаждения. Коническая часть контейнера сформирована как усеченный конус, в котором малое основание представляет собой отверстие контейнера. Отверстие контейнера закрывается крышкой. Датчик температуры расположен у основания цилиндрического корпуса. Датчик давления, который является манометром, и рабочий клапан расположены на конической части контейнера. Предохранительный клапан и газовый соединитель также расположены на конической части контейнера. Сопло для жидкостей и кран для слива полученного напитка установлены у основания корпуса контейнера.
В таким образом выполненном устройстве контейнер изготовлен из кислотостойкой и щелочестойкой стали.
Задача решена также тем, что создан универсальный контейнер для естественно карбонизированных напитков, установленный на подставке и включающий цилиндрический корпус с конической частью на одном конце. Контейнер оборудован изолирующим кожухом и системой поддержания температуры, а также датчиками температуры, давления и уровня. Согласно изобретению, коническая часть сформирована как усеченный конус, малое основание которого является отверстием контейнера, при этом это отверстие закрыто крышкой, которая снабжена пружинным закрывающим механизмом. Система поддержания температуры включает модуль, расположенный ниже дна контейнера, и катушку, охватывающую цилиндрический корпус выше его дна и размещенную под изолирующим кожухом. Датчик температуры и измеритель уровня расположены у основания цилиндрического корпуса. Датчик давления представляет собой манометр, связанный с сервисным клапаном, расположенным на конусе контейнера, на котором расположен предохранительный клапан. У основания цилиндрического корпуса установлены промывной кран и кран для слива готового напитка. В пространстве ниже дна цилиндрического корпуса имеется мембранный расширительный контейнер, связанный посредством сопла или фланца с отверстиями с одним концом трубы. Другой конец трубы расположен в конической части контейнера с тем, чтобы установить связь между двумя контейнерами и гарантировать циркуляцию углекислого газа, выделяющегося во время процесса брожения.
Задача решена путем создания другого универсального контейнера для естественно карбонизированных напитков, установленного на подставке и включающего цилиндрический корпус с конической частью на одном конце. Контейнер оборудован изолирующим кожухом и системой поддержания температуры, а также датчиками температуры, давления и уровня. Согласно изобретению система поддержания температуры включает модуль, расположенный ниже дна контейнера, и катушку, охватывающую цилиндрический корпус выше его дна и расположенную под изолирующим кожухом. Датчик температуры и уровнемер расположены у основания цилиндрического корпуса. Датчик давления представляет собой манометр, связанный с сервисным клапаном, расположенным на конусе контейнера, на котором расположен предохранительный клапан. У основания цилиндрического корпуса установлены промывной кран и кран для слива готового напитка. Коническая часть контейнера сформирована как усеченный конус, малое основание которого связано с фланцем с отверстиями или соплом с мембранным расширительным контейнером. Расширительный контейнер снабжен мембранным изолирующим кожухом, при этом на конической части контейнера сформировано отверстие, закрытое крышкой, которая снабжена пружинным закрывающим механизмом.
Низ универсальных контейнеров также может быть коническим по форме, а уровнемер может быть расположен на окне, сформированном на цилиндрическом корпусе.
Крышки универсальных контейнеров также снабжены изолирующим кожухом. Универсальные контейнеры изготовлены из кислотостойкой и щелочестойкой стали, а их мембраны изготовлены из этилен-пропиленового каучука (EPDM).
Отношение диаметра контейнера к его высоте составляет от 1:0.3 до 1:1.99.
Преимущества созданного способа и средств состоят в том, что они обеспечивают первичное и вторичное брожение, а также вызревание и хранение напитка до его употребления в одном и том же контейнере. Кроме того, для создания качественного напитка не требуется никакая дополнительная карбонизация, поскольку она происходит естественно, сохраняя все специфические вкусы и ароматы. В созданных универсальных контейнерах слитый объем компенсируется мембраной, а в созданном устройстве избыточное давление в свободной части контейнера компенсирует слитый объем и таким образом поддерживает необходимое избыточное давление, чтобы не дегазировать напиток.
Краткое описание графических материалов
Данное изобретение проиллюстрировано со ссылками на сопровождающие графические материалы, где:
Фиг. 1 является схематической диаграммой устройства для естественно карбонизированных напитков согласно изобретению;
Фиг. 2 является первым воплощением универсального контейнера согласно изобретению; и
Фиг. 3 является вторым воплощением универсального контейнера согласно изобретению.
Детальное описание воплощения изобретения
В способе естественной карбонизации напитков по изобретению специализированный контейнер заполнен субстратом для брожения, который может быть готовым или концентрированным, и водой, которая к нему добавлена. Дрожжи добавляются к полученной жидкой смеси. Используемые дрожжи могут быть дрожжами для верхового или низового брожения. В зависимости от используемых дрожжей также устанавливается оптимальный температурный режим для брожения. Если используются дрожжи верхового брожения, оптимальная температура составляет от 20°C до 23°C. После верхового брожения дрожжи остаются после его завершения на поверхности как пена. Если используются дрожжи для низового брожения, оптимальная температура составляет от 8°C до 10°C. В этом случае, в конце брожения дрожжи остаются у основания контейнера. Процесс брожения длится 3-4 дня и сопровождается увеличением давления в контейнере до 2 барр. Последующая операция способа должна охладить перебродившую жидкую смесь от 23°C до 12°C - 0°C. В результате охлаждения абсорбционная способность перебродившей жидкой смеси увеличивается для насыщения ее углекислым газом. В случае использования универсальных контейнеров газы брожения естественно карбонизируют напиток, а излишек заполняет свободный объем расширительного контейнера и раздувает мембрану. Мембрана поддерживает давление, пока контейнер полностью не опустеет. При использовании созданного устройства газы брожения естественно карбонизируют напиток, а излишек их заполняет свободный объем контейнера.
Фиг. 1 показывает устройство для естественно карбонизированных напитков, включающее контейнер 15, который является цилиндрическим корпусом с конической частью на одном конце. Контейнер 15 изготовлен из кислотостойкой и щелочестойкой стали. Коническая часть контейнера 15 сформирована как усеченный конус, в малом основании которого сформировано отверстие контейнера 15, которое закрывается крышкой 12. Контейнер 15 размещен в холодильной камере 16, снабженной двойным дном 17, в котором расположен охлаждающий агрегат. Контейнер 15 снабжен датчиками температуры и давления. Датчик 8 температуры расположен у основания цилиндрического корпуса контейнера 15. Измеритель давления, который представляет собой манометр 9, а также рабочий клапан 10, расположены на конической части контейнера 15, на которой также расположены предохранительный клапан 11 и газовое отверстие 18. Сопло для жидкостей 19 и кран 7 для слива готового напитка смонтированы у основания цилиндрического корпуса.
Фиг. 2 показывает первое воплощение универсального контейнера для естественно карбонизированных напитков, установленного на подставке и включающего цилиндрический корпус и коническую часть на одном конце. Контейнер изготовлен из кислотостойкой и щелочестойкой стали. Коническая часть сформирована как усеченный конус, малое основание которого является отверстием контейнера. Контейнер снабжен изолирующим кожухом 5 и системой поддержания температуры, включающей модуль 1 и катушку 3. Модуль 1 расположен ниже дна контейнера, а катушка 3 охватывает цилиндрический корпус выше его дна и расположена под изолирующим кожухом 5. Кроме того, он также оборудован датчиками температуры, давления и уровня. Датчик температуры 8 и уровнемер 4 расположены у основания цилиндрического корпуса. Датчик давления представляет собой манометр 9, связанный с рабочим клапаном 10, который расположен на конической части контейнера, на которой расположен предохранительный клапан 11. Нижний промывной кран 6 и кран для слива 7 готового напитка размещены у основания цилиндрического корпуса. В пространстве ниже дна цилиндрического корпуса имеется мембранный расширительный контейнер 2, связанный посредством сопла или фланца с отверстиями с одним концом трубы 14. Другой конец трубы 14 расположен в конической части контейнера, соединяет два контейнера и обеспечивает циркуляцию углекислого газа, высвобожденного во время процесса брожения.
Открытая коническая часть контейнера закрыта крышкой 12, также снабженной изолирующим кожухом. Крышка 12 снабжена пружинным закрывающим механизмом, обеспечивающим экстренный сброс давления.
Фиг. 3 показывает второе воплощение универсального контейнера для естественно карбонизированных напитков, установленного на подставке и образующего цилиндрический корпус с конической частью на одном конце. Контейнер изготовлен из кислотостойкой и щелочестойкой стали. Контейнер снабжен изолирующим кожухом 5 и системой поддержания температуры, включающей модуль 1 и катушку 3. Модуль 1 расположен ниже дна контейнера, а катушка 3 охватывает цилиндрический корпус выше его дна и расположена под изолирующим кожухом 5. Кроме того, он также оборудован датчиками температуры, давления и уровня. Датчик 8 температуры и уровнемер 4 расположены у основания цилиндрического корпуса. Датчик давления представляет собой манометр 9, связанный с рабочим клапаном 10, который расположен на конической части контейнера, на которой расположен предохранительный клапан 11. Промывной кран 6 и кран для слива 7 готового напитка расположены в нижней части цилиндрического корпуса. Коническая часть контейнера сформирована как усеченный конус, малое основание которого связано фланцем с отверстиями или соплом с мембранным расширительным контейнером 2. Расширительный контейнер снабжен мембранным изолирующим кожухом 13. Коническое отверстие сформировано на конической части контейнера 12, также снабженной изолирующим кожухом. Крышка 12 снабжена пружинным закрывающим механизмом, обеспечивающим экстренный сброс давления. Возможны предпочтительные воплощения этих двух универсальных контейнеров, когда дно контейнера также может быть коническим по форме, обеспечивая более простой слив и промывание контейнера.
Уровнемер 4 для обоих контейнеров может быть расположен в окне, сформированном в цилиндрическом корпусе.
Мембрана 2 изготовлена из этилен-пропиленового каучука (EPDM).
Отношение диаметра контейнера к его высоте составляет от 1:0.3 к 1:1.99.
Созданные контейнеры для естественно карбонизированных напитков используются следующим образом.
Соответствующий контейнер заполняется субстратом для брожения, который может быть готовым или концентрированным. Когда используется концентрат, добавляется необходимое количество воды или конденсата от испарения того же субстрата. Также добавляются дрожжи, в зависимости от разновидности используемых дрожжей устанавливается оптимальная температура брожения. Если используются дрожжи верхового брожения, оптимальная температура составляет от 20°C до 23°C. При верховом брожении дрожжи остаются после завершения брожения на поверхности как пена. Если используются дрожжи для низового брожения, оптимальная температура составляет от 8°C до 10°C. При брожении в конце процесса дрожжи остаются на дне контейнера. Давление в контейнере устанавливается и поддерживается рабочим клапаном 10 и составляет 1 барр ± 20%, при этом избыточный газ выпускается в атмосферу. Предохранительный клапан 11 срабатывает при давлении 1,5 барр ± 10%.
При использовании универсальных контейнеров, в случае если рабочий 10 и предохранительный клапаны 11 не работают, экстренный сброс давления также производится пружинным механизмом крышки 12. Газы брожения в этих случаях естественно карбонизируют напиток, и излишек их заполняет свободный объем контейнера и раздувает мембрану 2. Мембрана 2 поддерживает избыточное давление, пока контейнер полностью не опустеет.
При использовании устройства для естественной карбонизации, экстренный сброс давления выполняется предохранительным клапаном 11, когда не работает рабочий клапан 10. Газы брожения в этом случае естественно карбонизируют напиток, и их избыток заполняет свободный объем контейнера. Избыточное давление в свободной части контейнера 15 компенсирует слитый объем и таким образом поддерживает необходимое избыточное давление, чтобы не дегазировать напиток. Давление отслеживается посредством манометра 9. Газовое отверстие 18 используется для добавления углекислого газа из внешнего источника.
В специальных контейнерах, созданных для естественно карбонизированных напитков, карбонизация не требуется, поскольку она производится естественным образом. Нет необходимости добавлять углекислый газ, чтобы поддерживать избыточное давление. Созревание и хранение происходят в том же контейнере только за счет поддержания оптимальной температуры. Бурное брожение, тихое брожение и хранение до употребления также осуществляются в том же контейнере. Непосредственно из контейнера напиток сливается для употребления краном для слива.
Специализированные контейнеры могут использоваться и для производства пива, и для производства игристого вина, газированных фруктовых напитков и другого.