CN101054217B - 使用电解或电透析方式处理饮料水和酒类的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用电解或电透析方式处理饮料水和酒类的方法，其特征在于：使饮料水及酒类直接流经电解槽或电透析槽内，使溶液通电完成还原反应和氧化反应。实现使用电解或电透析方式处理饮料水和酒类的装置包括：电解槽或电透析槽。在电解槽或电透析槽内设有完成还原、氧化等反应的隔膜。本发明所述的方法及装置是在不使用化学品的条件下，通过电在溶液内发生氧化还原反应，来提高和改善饮料水(清凉饮料、矿泉水、果汁、咖啡、牛奶、红茶、绿茶或其混合液体等)和酒类的品质。通过上面记述的电化学反应的有效作用来提高水和性，解决因水以外的成分不能很好地融入水中，引起的味道下降的问题，进而制造出品质优良的饮料和酒类。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过电解或电透析改善饮料水和酒类品质的方法及装置。
背景技术
以前为了改善饮料水(清凉饮料、矿泉水、果汁、咖啡、牛奶、红茶、绿茶或其混合液体等)和酒类品质使用了许多方法，记述几个代表性的方法。
使用化学添加剂调整PH，进行防氧化处理的方法；通过加热使蛋白变化，从而改变产品的品质的方法；将溶液长时间滞留在储存罐中，使其成熟的方法。
可是，即便使用不同的方法处理，但都有一些问题。例如：使用化学品时，会产生饮料自身安全性的问题；加热时氧化反应比常温更激烈，可能降低品质；如果进行成熟处理，除需要时间外，成熟同时发生氧化等问题，也可能导致品质下降。
作为改善的对策，不在产品中添加化学品，不加热进行处理，在成熟过程中加入不发生氧化反应的装置的想法实现起来都是很难的。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用电解或电透析方式处理饮料水和酒类的方法及装置，以首先解决在不使用化学品条件下，通过电在溶液内发生氧化还原反应来提高饮料水和酒类品质的问题，其次解决利用电化学反应有效提高饮料里水以外的成分的水和性问题。
本发明所述的使用电解或电透析方式处理饮料水和酒类的方法是，使饮料水及酒类直接流经电解槽或电透析槽内，使溶液通电完成还原反应和氧化反应。
本发明所述的使用电解或电透析方式处理饮料水和酒类的方法，相关的装置包括：电解或电透析槽、位于电解或电透析槽内两侧的电极和位于电解或电透析槽另两侧对应设置的饮料或酒类的入口和出口。
如上所述使用电解或电透析方式处理饮料水和酒类装置，在电解或电透析槽内，沿电极所在的槽侧边方向，设置一层无离子选择性隔膜，位于隔膜两侧的槽内，形成两个电解或电透析处理通道，并设有各自的饮料或酒类的入口和出口。
如上所述使用电解或电透析方式处理饮料水和酒类装置，在电解或电透析槽内，沿电极所在的槽侧边方向，设置一层阳离子交换隔膜，位于隔膜两侧的槽内，形成两个电解或电透析处理通道，并设有各自的饮料或酒类的入口和出口。
如上所述使用电解或电透析方式处理饮料水和酒类装置，在电解或电透析槽内，沿电极所在的槽侧边方向，设置一层阴离子交换隔膜，位于隔膜两侧的槽内，形成两个电解或电透析处理通道，并设有各自的饮料或酒类的入口和出口。
如上所述使用电解或电透析方式处理饮料水和酒类装置，其中的无隔膜电解槽或电透析槽、设有无离子选择性隔膜的电解槽或电透析槽的两端，均是同种饮料水或酒类的入口。
如上所述使用电解或电透析方式处理饮料水和酒类装置，在电解槽或电透析槽内，沿电极所述的槽侧边方向，设置阳离子交换隔膜、阴离子交换隔膜，位于阴离子交换隔膜与阴极、阳离子交换隔膜与阴离子交换隔膜和阳离子交换隔膜与阳极之间形成的电解或电透析处理通道各自独立，具有各自对应饮料水或酒类的入口。
如上所述使用电解或电透析方式处理饮料水和酒类装置，在电解槽或电透析槽内，沿电极所在的槽侧边方向，设置两层无离子选择性隔膜，或一层无离子选择性隔膜与一层阳离子或阴离子隔膜，位于上述两层隔膜及电极与两层隔膜之间形成各自独立的电解或电透析处理通道，各自具有对应的饮料水或酒类的入口。
如上所述使用电解或电透析方式处理饮料水和酒类装置，所述电解槽的入口与出口之间，通过循环泵、缓冲罐和管线形成一个循环通道，所述循环通道连接在同一电解或电透析处理通道的入口与出口之间，或连接在不同的电解或电透析处理通道的入口与出口之间，形成单通道循环或多通道循环结构。
本发明所述的方法及装置是在不使用化学品的条件下，通过电在溶液内发生氧化还原反应，来提高和改善饮料水(清凉饮料、矿泉水、果汁、咖啡、牛奶、红茶、绿茶或其混合液体等)和酒类的品质。通过上面记述的电化学反应的有效作用来提高水和性，解决因水以外的成分不能很好地融入水中，引起的味道下降的问题，进而制造出品质优良的饮料和酒类。该处理方法与加入化学品等添加剂进行改性处理的方法相比，它只是使溶液通电，所以根本不必要再添加化学品。另外在提高水和性方面，在酒类的成熟处理时，可通过瞬间的电解处理提高乙醇的水和性，从而使其达到与长期储存的酒同样的效果。该处理方法的特点是不使用化学品，其还原反应、氧化反应只靠电来进行，所以控制性能好。伴随着隔膜技术的应用还可以有选择地进行还原、氧化等反应。另外，由于提高了它的水和性，使产品直接进行电解处理或是直接进行电透析处理，比起原来的方法其效率高，且可进行成熟处理。
附图说明
图1所示的是本发明电解槽或电透析槽的种类结构关系图。
图2所示的是本发明无隔膜的电解槽或电透析槽的结构。
图3所示的是本发明具有隔膜的电解槽或电透析槽的结构。
图4所示的是本发明具有单槽循环回路的有隔膜电解槽或电透析槽的结构。
图5所示的是本发明具有两槽循环回路的有隔膜电解槽或电透析槽的结构。
图6所示的是本发明具有双隔膜电解槽或电透析槽的结构。
图7所示的是本发明经电解处理后不作为维C钠盐溶液的PH、ORP之变化示意图。
图8所示的是本发明经电解还原处理后的咖啡的色层分离法分析图。
图9所示的是未经电解还原处理的咖啡的色层分离法分析图。
图10是各10公升日本酒溶液3次通过电解槽时PH值的不同变化曲线图。
图11是各10公升日本酒溶液3次通过电解槽时ORP值的不同变化曲线图。
图12是各10公升葡萄酒溶液3次通过电解槽时PH值的不同变化曲线图。
图13是各10公升葡萄酒溶液3次通过电解槽时ORP值的不同变化曲线图。
具体实施方式
附图中编号说明：1正极、2负极、3中性膜、4阳极膜、5阴极膜、6隔膜(中性膜、阳极膜、阴极膜)、7需要物质的添加口、8阴极膜或是中性膜、9阳极膜或是中性膜。
本发明在溶液中加入电压的方法是指在溶液中浸入电极，在电极上加压。此装置(在溶液中加压装置的零件)在本发明中称之为电解槽或电透析槽。电解槽或电透析槽的种类从体系上来讲按图1所示，根据其对象溶液、处理目的的不同或选择使用电解槽或电透析槽。
接下来将结合图示对本发明的实施形态加以说明。图2为让饮料水(清凉饮料、矿泉水、汽水、咖啡、牛奶、红茶或其混合液体等)流入无隔膜电解槽中的电解槽或是电透析槽等装置。它是根据溶液的不同，用该方法进行电解或是电透析处理，从而进行对象溶液的还原处理及氧化处理的装置。
图3-1所示为向有隔膜电解槽或是有隔膜电透析槽中加入饮料水(清凉饮料、矿泉水、汽水、咖啡、牛奶、红茶、绿茶或其混合液体等)及酒类等的装置。该装置为中性隔膜电解槽，图中上为氧化槽，下为还原槽，可同时对饮料及酒类进行电化学氧化及还原处理，使溶液的阳离子、阴离子同时移动的装置。
图3-2所示为向有隔膜电解槽(阳极膜)或是有隔膜电透析槽中加入饮料水(清凉饮料、矿泉水、汽水、咖啡、牛奶、红茶、绿茶或其混合液体等)及酒类等的装置。该装置可对饮料及酒类同时进行电化学氧化、还原处理。流入阳极槽的溶液中仅有阳离子从阳极槽向阴极槽移动。流入阴极槽的溶液中的阳离子、阴离子不发生移动，所以它是不会使流入溶液的构成发生改变的电化学还原处理装置。
图3-3所示为向有隔膜电解槽(阴极膜)或是有隔膜电透析槽(阴极膜)中加入饮料水(清凉饮料、矿泉水、汽水、咖啡、牛奶、红茶、绿茶或其混合液体等)及酒类等的装置。该装置可对饮料及酒类同时进行电化学氧化、还原处理。流入阴极槽的溶液中仅有阴离子从阴极槽向阳极槽移动。流入阳极槽的溶液中的阳离子、阴离子不发生移动，所以它是不会使流入溶液的构成发生改变的电化学氧化处理装置。
图3-4所示为向有隔膜电解槽(不问隔膜种类)或是有隔膜电透析槽(不问隔膜种类)的氧化槽及还原槽中，加入同一饮料水(清凉饮料、矿泉水、汽水、咖啡、牛奶、红茶、绿茶或其混合液体等)或同一酒类的装置。也就是对同一溶液可同时进行氧化及还原的装置。
图3-5所示为向有隔膜电解槽(不问隔膜种类)或是有隔膜电透析槽的氧化及还原槽中加入不同种类的饮料水(清凉饮料、矿泉水、汽水、咖啡、牛奶、红茶、绿茶或其混合液体等)或不同种类酒的装置，包括饮料水和酒的混合体。
图3-6所示为向流入电解槽或是电透析槽中的饮料水(清凉饮料、矿泉水、汽水、咖啡、牛奶、红茶、绿茶或其混合液体等)及酒类中添加电解处理前所需要的物质的装置，是为了增加矿物质量的装置。添加物质由于电解处理可提高其物质的活性。
图3-7所示为图6-6所示为向流入电解槽或是电透析槽中的饮料水(清凉饮料、矿泉水、汽水、咖啡、牛奶、红茶、绿茶或其混合液体等)及酒类中添加电解处理后所需要的物质的装置，是为了增加矿物质量的装置。添加物质本身不进行电解处理或是电透析处理，故很难引起变质等问题。
图4所示是让从电解槽或是电透析槽中流出的饮料水(清凉饮料、矿泉水、汽水、咖啡、牛奶、红茶、绿茶或其混合液体等)及酒类再次按同一方向流入槽中的装置，是让从还原槽、或是氧化槽流出的溶液再次循环流入同一槽中的装置，是如果想对对象溶液进行强电解处理或是电透析处理时，按此方法反复进行多次的电解或是电透析处理的装置。
图5所示是让从氧化槽或是电透析槽流出的饮料水(清凉饮料、矿泉水、汽水、咖啡、牛奶、红茶、绿茶或其混合液体等)及酒类再次按相反方向流入槽中的装置，是让从还原槽、或是氧化槽中流出的溶液再次流入另一方向的槽中的循环装置。在进行氧化处理及还原处理时使用该方法。
图6所示为复合使用阴极、阳极膜处理饮料水或是酒类的装置。图中的饮料水B是由于电解槽或是电透析槽而使离子浓度降低的饮料水。饮料水A增加阴离子，而饮料水C增加阳离子。由于使用了这样的电解槽或是电透析槽所以才会有相应的反应。饮料水B是阳离子、阴离子向两边的槽移动，离子浓度降低。饮料水A是由于饮料水B中的阴离子移动过来，从而使阴离子浓度增加。饮料水C是由于饮料水B中的阳离子移动过来，从而使阳离子浓度增加。
图7所示为在图3-2的电解槽中电解维C钠盐时的PH及ORP的变化情况。
图8所示为按照液体色层分离法将电解处理前后的溶液进行分析的结果。
因图7的电解使PH值偏向碱性，也进行显示了ORP的还原性。
可以明白经图8电解维C钠盐溶液并没有变质。
从实验结果来看，不使用任何添加剂，由于电还原反应而发生溶液的氧化还原。
在提供的示意图2-图6中，选定图3-5做试验。
图3-5中记载了可以加入不同的液体，但只限于指定饮料(酒，咖啡等饮料)和能达到自来水卫生程度的水。
在这种条件下，进行了葡萄酒和日本酒的试验。
○日本酒的试验
<试验条件>
电解槽构成→如图3-5所示
电极面积→200cm2×2片(镀白金1μ、钛金属母材)
隔膜→阳离子交换膜
酒流量→0.5公升/分
自来水流量→0.5公升/分
电解电流→4A(定电流)
还原处理是指使日本酒流向阴极一侧，使自来水流向阳极一侧。
氧化处理是指使自来水流向阴极一侧，使日本酒流向阳极一侧。
进行还原处理后PH为碱性，进行氧化处理后PH为酸性。
图10是各10公升溶液3次通过电解槽时PH值的不同变化。
图中上边的线段表示还原处理的PH值的不同变化，下面的线段表示氧化处理的PH值的不同变化。
<试验条件>
电解槽构成→如图3-5所示
电极面积→200cm2×2片(镀白金1μ、钛金属母材)
隔膜→阳离子交换膜
酒流量→0.5公升/分
自来水流量→0.5公升/分
电解电流→4A(定电流)
还原处理是指使日本酒流向阴极一侧，使自来水流向阳极一侧。
氧化处理是指使自来水流向阴极一侧，使日本酒流向阳极一侧。
通过对日本酒分别进行氧化还原处理来测定ORP的变化。
进行还原处理后ORP为还原性，进行氧化处理后ORP为氧化性。
图11是各10公升溶液3次通过电解槽时ORP值的不同变化。
图中上边的线段表示还原处理的ORP值的不同变化，下面的线段表示氧化处理的ORP值的不同变化。
○葡萄酒的试验
<试验条件>
电解槽构成→如图3-5所示
电极面积→200cm2×2片(镀白金1μ、钛金属母材)
隔膜→阳离子交换膜
葡萄酒流量→0.5公升/分
自来水流量→0.5公升/分
电解电流→4A(定电流)
还原处理是指使葡萄流向阴极一侧，使自来水流向阳极一侧。
氧化处理是指使自来水流向阴极一侧，使葡萄酒流向阳极一侧。
对白葡萄酒和红葡萄酒分别进行氧化和还原处理来测定PH值的变化。
进行还原处理后PH为碱性，进行氧化处理后PH为酸性。
图12是各10公升溶液3次通过电解槽时PH值的不同变化。
图中位于上面的折线上段是代表红葡萄酒还原处理的PH值的不同变化情况，下段是代表红葡萄酒氧化处理的PH值的不同变化情况。
图中位于下面的折线上段是代表白葡萄酒还原处理的PH值的不同变化情况，下段是代表白葡萄酒氧化处理的PH值的不同变化情况。
<试验条件>
电解槽构成→如图3-5所示
电极面积→200cm2×2片(镀白金lμ、钛金属母材)
隔膜→阳离子交换膜
酒流量→0.5公升/分
自来水流量→0.5公升/分
电解电流→5A(定电流)
还原处理是指使葡萄酒流向阴极一侧，使自来水流向阳极一侧。
氧化处理是指使自来水流向阴极一侧，使葡萄酒流向阳极一侧。
通过对白葡萄酒和红葡萄酒各自进行氧化还原处理来测定ORP的变化。
进行还原处理后ORP为还原性，进行氧化处理后ORP为氧化性。
图13是各10公升溶液3次通过电解槽时ORP值的不同变化。
ORP：氧化还原电位
图中最上面的一段线是代表红葡萄酒的氧化处理的ORP值的不同变化情况，位于最上面的一段线下方临近的一段线，代表白葡萄酒的氧化处理的ORP值的不同变化情况。位于上述线段下方的上面一条线段代表红葡萄酒的还原处理的ORP值的不同变化情况，位于上述线段下方的下面一条线段代表白葡萄酒的还原处理的ORP值的不同变化情况，
<下面数据的详细试验条件>
电解槽构成→如图3-5所示
电极→200cm2(镀白金1μ、钛金属母材)
隔膜→阳离子交换膜
电解方法→还原电解(使维C钠盐流入阴极槽，使自来水流入阳极槽)
图3-6的电解处理和图3-5采用相同的电解条件
使用0.1％维C钠盐溶液进行实验。电解后的ORP是-790mv，未电解是-40mv，差异很大。这表示通过电解维C钠盐溶液的还原性变大。
去除氧化基能量对比试验的电解条件
电解槽构成→如图3-5所示
电极面积→200cm2×2片(镀白金1μ、钛金属母材)
隔膜→阳离子交换膜
咖啡流量→0.5公升/分
自来水流量→0.5公升/分
电解电流→3A(定电流)
电解方法→还原电解(使咖啡流向阴极槽，使自来水流向阳极槽)
电解之后的比未进行电解的咖啡，提高了27.3％。
液体咖啡中绿原酸的变化实验条件
<试验条件>
电解槽构成→如图3-5所示
电极面积→200cm2×2片(镀白金1μ、钛金属母材)
隔膜→阳离子交换膜
咖啡流量→0.5公升/分
自来水流量→0.5公升/分
电解电流→3A(定电流)
电解方法→还原电解(使咖啡流向阴极槽，使自来水流向阳极槽)
我们知道咖啡一被氧化，咖啡本身包含的绿原酸含量就会降低。这是因为绿原酸本身是抗氧化物质，咖啡被氧化，绿原酸也会被氧化而减少。
要客观地判断咖啡的氧化度，一般都是测定绿原酸。
在相同条件下，通过对相同成分生成的咖啡是否电解来观察绿原酸改变，进行了试验。
图中把绿原酸量为675ppm的咖啡装入瓶中，放置在60℃下保存，测定其变化。结果一周后，电解的是650ppm，而未电解的是640ppm；3周后的结果电解的是630ppm，未电解的是595ppm。由此可以看出通过电解，可以对咖啡产生控制氧化的效果。
红茶香味变化实验条件
<试验条件>
电解槽构成→如图3-5所示
电极面积→200cm2×2片(镀白金1μ、钛金属母材)
隔膜→阳离子交换膜
红茶流量→0.5公升/分
自来水流量→0.5公升/分
电解电流→3A(定电流)
电解方法→还原电解(使红茶流向阴极槽，使自来水流向阳极槽)
在相同条件下，通过对相同成分生成的红茶是否电解来观察香味的改变，进行了试验。
将样品的瓶子放置在60℃下保存，测定其变化。3周后的结果电解的香味残存率是88％，未电解的是71％。
一般来说，香味成分会因被氧化而减少，但通过电解看出氧化的速度变缓了。
牛奶功能试验的电解牛奶的生成条件
电解槽构成→如图3-5所示
电极面积→200cm2×2片(镀白金1、钛金属母材)
隔膜→阳离子交换膜
牛奶的流量→2.0公升/分
自来水的流量→2.0公升/分
电解电流→10A(定电流)
电解方法→还原电解(使牛奶流向阴极槽，使自来水流向阳极槽)
牛奶功能试验是随机选取20人进行的测试。
主要针对牛奶的新鲜感、奶味、加热味、甜味、浓度、结块、余味、综合评价8项指标进行。
评分按非常好2分，较好1分，一般0分，不太好-1分，很不好-2分这5个等级的的平均值计算。
从表中的数值可以明显看出，经过电解的牛奶比未电解的好。
Claims (5)
1.一种使用电解或电透析方式处理饮料水或酒类的方法，其特征在于：分别使饮料水或酒类、和能达到自来水卫生程度的水直接流经电解槽或电透析槽内，使溶液通电完成还原反应和氧化反应，其中位于电解或电透析槽内两侧设有电极，在电解或电透析槽内，沿电极所在的槽侧边方向，设置一层阳离子和/或阴离子交换隔膜，位于隔膜两侧的槽内，形成两个电解或电透析处理通道，并在位于电解或电透析槽另两侧对应设有各自的饮料水或酒类和能达到自来水卫生程度的水的入口和出口。
2.如权利要求1所述一种使用电解或电透析方式处理饮料水或酒类的方法，其特征在于：在电解槽或电透析槽内，沿电极所述的槽侧边方向，设置阳离子交换隔膜、阴离子交换隔膜，位于阴离子交换隔膜与阴极、阳离子交换隔膜与阴离子交换隔膜和阳离子交换隔膜与阳极之间形成的电解或电透析处理通道各自独立，具有各自对应饮料水或酒类和能达到自来水卫生程度的水的入口。
3.如权利要求1所述一种使用电解或电透析方式处理饮料水或酒类的方法，其特征在于：在电解槽或电透析槽内，沿电极所在的槽侧边方向，设置一层无离子选择性隔膜与一层阳离子或阴离子隔膜，位于上述两层隔膜及电极与两层隔膜之间形成各自独立的电解或电透析处理通道，各自具有对应的饮料水或酒类和能达到自来水卫生程度的水的入口。
4.如权利要求1-3任一项所述一种使用电解或电透析方式处理饮料水或酒类的方法，其特征在于：所述电解槽的入口与出口之间，通过循环泵、缓冲罐和管线形成一个循环通道，所述循环通道连接在同一电解或电透析处理通道的入口与出口之间，或连接在不同的电解或电透析处理通道的入口与出口之间，形成单通道循环或多通道循环结构。
5.如权利要求1-3任一项所述一种使用电解或电透析方式处理饮料水或酒类的方法，其特征在于：其中酒类为日本酒。
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Legal Events
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