[发明专利]通过静电充电进行水的即时在线碳酸化的方法和装置

说明书

本申请提供了一种用于将经过加压和冷却的二氧化碳和水的混合进料流碳酸化的碳酸化装置。在碳酸化腔室中设置有第一料筒，第一料筒限定了与进料流流体连通的多孔微孔网、以及与碳酸化腔室的出料口流体连通的中心空腔。微孔网构造为使穿过该网的水分子链断裂，从而增强料筒内的水分子与二氧化碳分子间的键合。该网还响应于撞击并穿过该网的水和二氧化碳分子的料流而产生对水分子具有极化影响的无源极化场，从而进一步增强键合。可在料筒中设置珠粒以捕获并稳定二氧化碳分子，从而进一步增强水分子和二氧化碳分子间的键合。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年9月12日提交的美国临时专利申请No. 62/393,604的优先权，在此引用了该专利申请的内容。

声明：联邦赞助的研究/开发

不适用

技术领域

本申请涉及用于增强饮用水和饮用饮料的碳酸化，从而得到碳酸水和碳酸饮用饮料(通过使碳酸水与糖浆混合)的方法和装置。碳酸水和其他碳酸饮品通常是通过使加压的冷水(H₂O)和二氧化碳(CO₂) 在金属腔室中混合而形成；或者在一些情况中，是通过使加压的冷水和二氧化碳在分配终端即时在线混合而形成。

当在饮料生产设备中生产碳酸饮品时，将所得到的碳酸饮料分配在瓶子、罐或其他容器中以进行运输。一些饮料的碳酸化水平高于其他饮料。饮料之间的碳酸化水平不同。碳酸化水平可与消费者的口味相关。碳酸化水平也会受到使碳酸化在一段时间内保持为特定水平这一需求的影响。考虑到饮料中CO₂的寿命，已知的是一些PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)容器(例如，容纳碳酸饮料的塑料瓶)会随着时间的推移而由容器壁释放二氧化碳，从而使饮料中的碳酸化保持时间大幅缩短。发生这种情况的原因是：最初碳酸饮料被保持在压力下；而一旦打开瓶子或罐，则由于在大气压和室温下二氧化碳气泡迅速从饮料中消散，使得碳酸化开始降低。对于使用即用型饮用机 (point-of-use dispenser)(例如，苏打水机)，也会发生同样的情况，即用型饮用机结合了：在高压下将二氧化碳与冷水混合以产生高度碳酸水，以及在分配喷嘴(例如，后混合饮用机(post-mix dispenser)) 内将高度碳酸水与糖浆混合。

众所周知，在25℃和大气压下，二氧化碳气体在水中的溶解度是固定的。在这些边界条件下，水中仅一小部分的CO₂以碳酸形式存在，而水中大部分的CO₂并未转化为酸，而是保持为CO₂(aq)，即， CO₂(aq)未与水键合，因而可迅速从水中释放出来。为了提高CO₂在水中的溶解量(在必须产生气泡水时)，食品和饮料行业开发了一种使用在低温下冷却并在高压下与气体混合的水的工艺。事实上，当在接近使水结冰的温度(0℃/32℉)下将水与二氧化碳混合时，可大幅提高保留在(冷)水中的二氧化碳(CO₂aq)的量。通过在使二氧化碳与加压(冷) 水混合时提高二氧化碳的气压，是食品和饮料行业为了提高饮料的碳酸化水平而通常所采用的额外步骤。因此，当生产碳酸水时，液体以及气体这二者的低温(接近水结冰温度，0℃)和高压(高于400磅每平方英寸(psi))是当前在饮料生产设备以及即用型后混合饮料饮用机中所使用的解决方案。

在典型的碳酸饮料中，在分装饮料时会迅速形成气泡。在大气压和室温下，气(CO₂)泡在水溶液中生长直至其迅速从饮料表面释放出去，从而在相对较短的时间内形成“跑气的”饮料。为了生产出适合在敞口的玻璃杯中饮用的高度碳酸水，需要使更大量的二氧化碳气体溶解于水中，并且需要避免这些气体迅速消散在大气中。