CN102859039B - 饮料碳酸化器和用于产生这样的碳酸化饮料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于提供碳酸化饮料(2)的饮料碳酸化器(1)。饮料碳酸化器(1)包括：(a)CO2生成单元(10)，包括光电化学电池(22)，其布置成在光(24)的影响之下将包括有机化合物(23)的第一液体(21)中的有机化合物(23)转换成至少CO2并且产生包括CO2的气体(25)，(b)压强调节器(30)，布置成对包括CO2的气体(25)加压，以及混合室(40)，用于在压强之下将包括CO2的气体(25)混合到第二液体(41)中以提供碳酸化饮料(2)。

Description

饮料碳酸化器和用于产生这样的碳酸化饮料的方法
技术领域
本发明涉及一种饮料碳酸化器以及一种用于产生碳酸化饮料的方法。
背景技术
许多人喜欢饮用发泡水并且出于这一目的而例如购买成瓶发泡水。在本领域中已知用于碳酸化饮料的方法和可以用于这样的方法的饮料碳酸化器。
例如EP-0919518描述一种用于产生碳酸化饮料的碳酸化器、例如提供与碳酸化水混合的糖浆。碳酸化器包括：用于保持待碳酸化的第一液体的装置，所述保持装置实质上包括封闭罐，封闭罐具有用于所述第一液体的关联入口和用于在被碳酸化时的所述第一液体的关联出口；用于在压强之下向所述保持装置中接纳二氧化碳气体的装置；泵装置，用于位于所述保持装置内的所述第一液体，所述泵装置具有位于所述保持装置外部的驱动装置，所述泵装置经由在泵装置与驱动装置之间的磁耦合来驱动；贮存器，所述保持装置位于贮存器中，所述贮存器适于保持第二液体，第二液体包围所述保持装置的至少部分；以及搅动装置，位于保持装置下面，用于搅动所述第二液体，所述搅动装置与所述驱动装置直接连接。
WO-2003/064314描述一种水配给器。水配给器包括：供水管，与水源连接；第一和第二罐，存储从供水管供应的水；CO2罐；发泡水罐；冷却管，缠绕第一罐、第二罐和CO2罐；出水装置；第一出水管，从第二罐向出水装置延伸；以及第二出水管，从第二罐向出水装置延伸。CO2罐设置于第一罐和第二罐中的至少一个罐附近。根据WO-2003/064314，增加了可以供应的水量，并且还提高了CO2罐的冷却有效性。
发明内容
为了产生发泡水(例如在家里和在办公室)，目前需要可能获得起来昂贵和麻烦的液态CO2汽缸。CO2汽缸例如可能现在花费对于60升发泡水为约€10和对于汽缸为租金€20。另外，它们一般不能在超市中购买到。与这样的汽缸一起工作的装置也可能需要可以在60帕压强工作的昂贵钢材(典型装置成本为€80)。另外，客户有时抱怨在这样的设备中产生的发泡水的口味。另外，这样的系统可能需要相对大量能量。
因此，本发明的目的是提供一种用于提供碳酸化饮料的替代方法和/或一种可以用于这样的方法的饮料碳酸化器，该方法和饮料碳酸化器优选地还至少部分回避上文描述的缺点中的一个或者多个缺点。
根据第一方面，本发明提供一种饮料碳酸化器(“装置”)，饮料碳酸化器(“装置”)包括：(1)CO2生成单元，包括光电化学电池，布置成在光的影响之下将包括有机化合物的第一液体中的有机化合物转换成至少CO2并且产生包括CO2的气体，(2)压强调节器，布置成对包括CO2的气体加压，以及(3)混合室，用于在压强之下将包括CO2的气体混合到第二液体中以提供碳酸化饮料。光电化学电池具体为可以在光的影响之下、即光电化地将有机化合物转换成CO2的电池。
在又一方面中，本发明提供一种用于产生碳酸化饮料的方法(“方法”或者“过程”)，方法(“方法”或者“过程”)包括：将第一液体中的有机化合物光电化地转换成至少CO2以产生包括CO2的气体；并且在压强之下将包括CO2的气体混合到第二液体中以提供碳酸化饮料。具体而言，在这一方法中，可以应用如在这里描述的饮料碳酸化器。
本发明实现使用容易可用的有机碳源如葡萄糖糖浆作为CO2源从而使这样的装置的使用成本低得多。本发明具体使用光电化学电池，其中例如可以将这样的有机化合物如葡萄糖转换成CO2。在电池的一个电极(“阳极”)，光子由半导体材料吸收，并且形成例如可以将葡萄糖氧化成CO2的导带电子和价带空穴。向电池中的第二电极(“阴极”)运送光转换过程所产生的电子，它们在该第二电极以氧反应以产生水。在这一光诱发过程中生成可以(部分)用来驱动装置的电力。
例如1千克糖可以容易递送足够CO2以产生200升发泡水(1千克蔗糖(C12H22O11)是2.92摩尔并且可以氧化成35摩尔或者1543克CO22。强碳酸化水包含约6克/升CO2，因而用约1千克糖可以制成257升发泡水)。可以定制CO2含量，因为公知的是人们关于气体(泡沫)含量具有不同口味。用于发泡水的价格可以由此实质上下降。另外，装置可以被设计成在低压工作从而无需昂贵高压材料。
术语饮料或者饮品是具体预备用于人类消费的液体。术语“饮料”可以不指代水本身，但是在本发明中，碳酸化水(发泡水)视为饮料。饮料的例子包括可乐、发泡水、冰茶、柠檬水、果汁饮料、水果饮料、热巧克力、热茶、热咖啡、牛奶、奶昔、葡萄酒、啤酒、乐啤露(root beer)、橙子苏打、葡萄苏打、奶油苏打和姜汁以及其它例子。因此，术语“饮料”可以指代酒精饮料、非酒精饮料和软饮料以及其它饮料。可以用本发明的装置和方法产生的碳酸化饮料优选地是消费冷饮、比如可乐、泡发水、冰茶、柠檬水、果汁饮料、水果饮料、葡萄酒、啤酒、橙子苏打、葡萄苏打、奶油苏打和姜汁以及其它例子。具体而言，这里的饮料不是基于奶制品的饮料。因此优选地，第二液体是饮料或者饮料前体。饮料前体的例子是水或者可乐混合物，通过向饮料前体中引入CO2将该水或者可乐混合物转换成饮料(以分别提供发泡水和可乐)。在一个具体实施例中，第二液体是水、因此具体为诸如非蒸馏水、非发泡矿物质水、去矿物质水等非发泡水。
本发明的一个具体方面是使用光电化学电池以本地生成CO2和电力。具体而言，光电化学电池是基于纳米TiO2的光电化学电池。如本领域中所知，染料可以用来灵敏化纳米TiO2(格瑞册耳电池(Graetzel cell)类型)。也可以应用其它半导体材料、比如ZnO或者CdS。这样的光电化学电池在原理上也可以用于环境补救、即水和废水清理、空气污染消除和消毒，因为它们能够去除有机化合物，如在这里应用于生成CO2的那样，例如参照Masao Kaneko等人的"Photoelectrochemical reaction of biomass and bio-related compoundswith nanoporous TiO2 film photoanode and O2-reducing cathode",Electrochemistry Communications,8(2006)336。
有利地，利用本发明的装置和方法，同时生成CO2和电力。通过向光电化学电池提供第一液体并且照射(例如用太阳光和/或用人造光)电池，特别是阳极，来生成CO2和电力。将至少部分的CO2引入到第二液体中，并且至少部分电力可以用来驱动装置。
室内生成的电力可能不足以驱动整个装置。因此，装置可以从附加电能源如内部或者外部电能源获得电力。在一个实施例中，饮料碳酸化器还可以包括光源(人造光源)，该光源被布置成提供至少部分的光电化学电池所需要的光。
在一个实施例中，向装置添加(UV)灯，该灯生成光以便驱动电化学光反应。这一灯可以由市电电源或者由(可再充电)电池组馈给。当装置依赖于传入日光时，装置可以通过生成的电力完全操作自身(泵等)。
因此，本发明的方法还可以包括向光电化学电池提供光源如(UV)灯的光。可见光(也)可以用来驱动光电化学电池。例如可以应用氮掺杂的TiO2作为可以执行在可见光的影响之下将有机化合物转换成CO2的半导体，但是TiO2中的其它掺杂物也可以具有这一效果(例如参见Nick Serpone的"Is the Band Gap of Pristine TiO2Narrowed by Anion and Cation Doping of Titanium Dioxide inSecond-Generation Photocatalysts",J.Phys.Chem.B,2006,110(48),24287-24293)。
可选地或附加地，方法还可以包括向光电化学电池提供太阳光。例如可以应用太阳能集中器以集中太阳光并且可选地经由其它光学装置如透镜、镜和镜中的一个或者多个光学装置向光电化学电池提供这一太阳光。
因此，在一个实施例中，饮料碳酸化器包括电子部件(比如泵、电子阀、控制单元、冷却元件等)，其中光电化学电池被布置成提供至少部分电子部件所需要的电力。
以葡萄糖作为例子，以下反应可以发生于电池中。第一步骤是半导体电极根据下式吸收光：
hv→h++e-， (1)
从而生成价带中的空穴(h+)(VB，蓝色)和导带中的电子(CB，红色)。下一步骤是VB空穴根据下式氧化葡萄糖：
C6H12O6+6H2O+24h+→CO2+24H+。 (2)
向第二电极运送CB电子，在该第二电极将根据下式还原氧：
6O2+24H++24e-→12H2O。 (3)
总反应是：
C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O。 (4)
使用光催化来催化第二反应。例如可以用光催化剂如二氧化钛涂覆电极，并且可以用适当光源(用于二氧化钛的UV)例如UV LED照射电极或者在应用其它半导体以活化光催化剂时以其它波长照射电极。将生成电子和空穴，其中空穴将直接或者用中介羟自由基氧化葡萄糖或者另一有机化合物。将向阴极运送电子，它们在该阴极将氧与来自液体的质子转换成水。
为了提高阴极反应，可以在阴极侧例如通过吹入空气泡将空气与液体混合。因此，方法也可以包括比如通过在阴极侧的液体中起泡空气来向阴极提供包括氧的气体。
为了进一步提高电流产量，可以用有选择性的膜分离阳极和阴极从而防止氧移向阳极，但是允许H3O+离子经过膜自由移动。具体而言，光电化学电池包括布置成提供阳极隔间(e-/H+/CO2生成)和阴极隔间(e-/H+消耗)的膜，其中膜是质子交换膜。
应当注意，为了将葡萄糖电化学氧化成CO2，需要24个载荷子，因此这一反应可能比这里指示的反应复杂得多。例如可以预计到会涉及到电流倍增过程，从而初始氧化实际上经由VB发生，但是如预备的中介物可以向半导体电极的CB中直接注入空穴。
上文已经使用葡萄糖作为例子。然而可选地或者附加地，也可以应用其它有机化合物。有机化合物可以是在范围约为5-50℃的温度作为液体可用的或者可以在液体载体中包括的、优选地溶解的并且还可以光电化地转换成CO2(和其它化合物、如比如H2O)的任何化合物。术语“有机化合物”也可以指代多种有机化合物。因此第一液体也可以包括不同有机化合物的组合。
在一个具体实施例中，第一液体包括糖类作为有机化合物。这里糖类指代单糖、二糖或者寡糖中的一种或者多种糖。
单糖优选地选自于醛糖和酮醣。在一个实施例中，有机化合物包括葡萄糖和果糖中的一种或者多种糖。二糖优选地选自于蔗糖、乳果糖、乳糖和麦芽糖。在一个实施例中，有机物包括蔗糖(蔗糖)和乳糖中的一种或者多种糖。寡糖优选地选自于三糖、四糖和戊多糖、比如麦芽三糖。
优选地，选择葡萄糖和/或果糖和/或蔗糖和/或乳糖作为有机化合物。具体而言，第一液体包括葡萄糖和蔗糖(蔗糖)中的一种或者多种糖作为有机化合物。因此，作为第一液体，例如可以应用糖浆。第一液体优选地基于水。在一个实施例中，第一液体是水，其中溶解有机化合物。
可以连续或者批量驱动装置。类似地，可以连续或者批量地执行方法。
在一个实施例中，CO2生成单元被布置成从第一液体连续生成CO2。
另外，饮料碳酸化器可以包括CO2存储室，即其中可以(暂时)存储包括CO2的气体的室。存储室可以用来在压强之下存储CO2，这可以有助于以后在第二液体中引入CO2。术语“包括CO2的气体”一般将涉及加有CO2的空气，但是在一个具体实施例中也可以涉及基本上纯CO2。在一个实施例中，饮料碳酸化器被布置成在液态中存储CO2。因此，本发明还可以包括在压强之下存储包括CO2的气体(作为气体或者作为液体)。
除了CO2之外，也可以向第二液体添加诸如香料、色剂、糖、矿物质等其它成分。因此，在一个具体实施例中，饮料碳酸化器还可以包括布置成向第二液体或者碳酸化饮料添加又一化合物(“添加剂”)的剂量单元，并且其中又一化合物优选地选自于香料、增味剂、色剂、糖和矿物质。类似地，该方法因此还可以包括向第二液体或者碳酸化饮料添加这样的又一成分。例如对于健壮或者健康应用，可以按照消费者的需要来调整矿物质含量。也可以按照消费者的愿望来调整其它添加剂如香料、色剂和糖的含量。可以影响口味的糖和矿物质可以视为增味剂。如本领域技术人员将清楚的那样，本发明也包括如下实施例，其中向第二液体添加一种或者多种添加剂并且向碳酸化饮料添加一种或者多种(其它)添加剂。
可以向装置添加附加特征，比如冷却元件和/或水净化单元(例如UV消毒、离子去除、污染物去除)。
一个感兴趣的附加可以是用过氧化氢+UV去除污染物。可以通过在阴极使用不同类型的催化剂在光电化学电池中产生过氧化氢从而产生反应：
C6H12O6+6H2O+24h+→CO2+12H+。
12O2+24H++24e-→12H2O2。
C6H12O6+6O2→6CO2+12H2O2。 (5)
再次地，作为示例，使用葡萄糖作为有机化合物。然而也可以应用其它有机化合物。
然后也可以存储或者立即使用过氧化氢以处理可能已经存在于装置中的水，如果是第二液体(诸如水)。在阴极侧生成H2O2。因此可以在阳极侧使用包含液体的有机化合物，并且例如可以在阴极侧使用水。在生成CO2同时可以在阴极侧“处理”水。这一处理的水可以(以后)用作饮用水，并且可以向这一水引入CO2以便形成发泡水作为饮料。
因此，在产生碳酸化饮料之前，可以净化第二液体。第二液体可以由H2O2和/或UV光处理以便破坏非所需物种、比如细菌、病毒和有机化合物。在一个具体实施例中，饮料碳酸化器因此可以包括布置成也生成H2O2的光电化学电池，并且方法还可以包括优选地在压强之下将包括CO2的气体混合到第二液体中之前用H2O2净化第二液体。因此应用这一H2O2以处理第二液体。因此，在一个实施例中，方法还可以包括用H2O2净化第二液体。可选地，这样形成的包含液体的H2O2可以用来净化第二液体。因此，在一个实施例中，第二液体用来生成H2O2，并且在另一实施例中，包含液体的H2O2用来处理第二液体。
可选地或者附加地，也可以用UV光处理第二液体。UV与H2O2的组合处理也称为“高级氧化”。一般将在引入CO2之前执行对第二液体的处理。在CO2引入之前，(净化)液体也可以受到过滤。可以应用以这一过滤去除非所需化合物、比如来自水或者另一第二液体的有机化合物(例如来自用H2O2和/或UV光的净化处理的残留物)。因此，在一个实施例中，方法还可以包括用H2O2或者用UV或者用二者净化第二液体。
因此，本发明例如提供一种其中产生发泡水的装置，在装置中使用有机物质作为CO2源。具体而言，所用有机物质是糖、比如葡萄糖。在装置中，光催化剂，特别是TiO2被用来将有机物质转换成CO2和H2O。另外，在一个实施例中，可以向发泡水添加糖和/或香料和/或矿物质。消费者可以调整CO2的量，并且可选地可以调整添加的添加剂如糖、香料、矿物质或者色剂的量。
可选地，光可以由UV光源如LED生成以运行光电化学电池。在一个实施例中，使用可见光活性光催化剂、比如氮掺杂TiO2。因此，在又一实施例中，光可以由可见光源如LED生成以驱动光电化学电池。甚至环境光可以用来活化光电化学电池的光催化剂。环境光可以单独或者与光源如(UV)LED的光组合使用。另外，装置可以具有(水)净化功能。
如本领域技术人员将清楚的那样，也可以应用光电化学电池堆叠。术语“光电化学电池”在一个实施例中也可以涉及光电化学电池堆叠或者多个光电化学电池。
附图说明
现在将参照附带示意图仅通过例子描述本发明的实施例，在这些附图中对应标号指示对应部分并且在附图中：
图1示意地描绘饮料碳酸化器的一个实施例；
图2a-图2b示意地描绘饮料碳酸化器的一些实施例及其变化；
图3示意地描绘了用于生成碳酸化饮料的一些可能方案；以及
图4示意地描绘饮料碳酸化器的光电化学电池的原理。
具体实施方式
图1示意地描绘用于提供碳酸化饮料2的饮料碳酸化器1的一个实施例。饮料碳酸化器1包括CO2生成单元10、压强调节器30和混合室40。饮料碳酸化器1可以用于通过在CO2生成单元10中将第一液体中的有机化合物光电化学转换成至少CO2以产生包括CO2的气体并且在压强调节器30如泵提供的压强之下在混合室40中将包括CO2的气体混合到第二液体以提供碳酸化饮料2，来产生碳酸化饮料2。
CO2生成单元10包括用于第一液体21的隔间，该第一液体包括有机化合物23。CO2生成单元10包括光电化学电池22，该电池被布置成在光24的影响之下将第一液体21中的有机化合物23转换成至少CO2并且产生用标号25指示的包括CO2的气体。
光电化学电池22一般由膜200划分为阳极和阴极隔间(关于更多细节和变化，参见图4及其描述)。
另外，压强调节器30被布置成对包括的CO2气体25加压。混合室40被布置用于在压强之下将包括的CO2气体25混合到第二液体41(如水或者可乐前体)中以提供碳酸化饮料2。
装置1可以连续运行直至产生预定数量的CO2、比如1升发泡水所需要的量。这可以减少所需电极的尺寸。此外，它可以容易实现调整发泡水中的CO2含量：如果水在存储罐中，则气体可以与水立即混合。
为了溶解过量气体并且产生发泡水，可能需要例如使用压强调节器30如泵来产生的升高的压强、例如2帕过压。在替代实施例中，CO2存储为基本上纯气体，其中对于更少空间使用而言升高的压强也是最优的。以后，升高的压强可以用来驱动与水的混合。
例如对于1升水，需要6克CO2存储，这在10帕过压使用0.3升体积，更大体积实现更低压强。在另一替代实施例中，CO2可以存储为液体，但是这同样需要高压(>60帕)从而使装置更昂贵。装置的一个重要特征可以是使向水中添加的CO2量对于用户而言可调。这可以用许多方式来控制，例如通过调整混合压强或者向混合隔间运送更小数量的CO2。可选地，可以在装置中添加pH传感器、电流积分器或者压强传感器以量化(在第二液体41中)溶解CO2量。
光24可以提供为环境光、太阳光、光源如LED的光，或者这样的光源中的两个或者更多光源的组合。使用的光可以是可见光或者UV光或者这些光的组合。
在图1中，用泡沫42指示CO2(在第二液体41中)。另外，作为示例，混合室40包括用于释放碳酸化饮料2的龙头43。用标号60指示电零件。例如，压强调节器30可以通过电驱动。
图2a-图2b示意地描绘可以相互组合或者与图1中示意地描绘的实施例组合的一些其它实施例和变化。
图2a示意地描绘与图1中示意地描绘的实施例相同、但是具有一些附加选项的实施例。标号70指示存储室，其中可以(暂时)存储包括的CO2气体25。可以使用这一存储室70作为用于包括包括CO2的气体的缓冲器。以这一方式，可以相对快地执行向第二液体41中混合CO2。包括包括CO2的气体可以存储为气体，但是也可以用液体形式存储CO2。在两种情况下，存储室在(压强调节器30的)压强之下。存储因此可以在加压条件之下发生。可以应用压强调节器30以在存储室70中在压强下存储包括包括CO2的气体。
图2a还示意地描绘可以用来将添加剂添加到第二液体和/或碳酸化饮料2的剂量单元80。添加剂例如可以是色剂、香料、增味剂等。增味剂例如可以是糖、但是也可以包括矿物质。根据消费者的愿望和/或饮料碳酸化器1的布置，添加剂可以被添加或者可以不被添加。用标号100指示电子器件，例如用于控制饮料碳酸化器1的所有电子器件，这些电子器件包括可选电池组或者通向市电电源的线路。
电子器件100也是电子零件60，电子零件可以接收来自光电化学电池22的至少部分电能。
在图2b中，示意地描绘了一个实施例，其中来自饮料碳酸化器1的光电化学电池22的电极(未描绘)由膜200分离，阴极具体适于生成H2O2(而仍然在阳极生成CO2)。另外，光电化学电池22将可能使用第二液体41以生成H2O2(关于反应方案参见上文)。
形成H2O2的可以用来净化第二液体41。可以用H2O2处理第二液体41特别是水，以例如破坏非所需的有机化合物。可选地或者附加地，也可以用UV光(用标号24(虚线箭头)指示并且这里至少包括UV光)处理第二液体41，特别是水。可选地，可以用过滤单元110过滤处理的第二液体41，以向混合室40提供处理和过滤的第二液体41。在混合室40中，经由压强调节器30向(处理的)第二液体41提供包括包括CO2的气体，并且这里也可选地向第二液体41添加其它成分如香料或者色剂，以提供发泡饮料2。
图3示意地描绘用于生成碳酸化饮料2的一些方案。在左手侧，将第一液体21至少部分转换成包括包括CO2的气体。组合这一气体与第二液体41以提供碳酸化饮料2。第二液体41可以与包括包括CO2的气体直接组合，但是可选地第二液体41也先受到包括H2O2和/或UV处理和可选过滤的净化过程190(也参见上文)。另外，可以可选地在碳酸化饮料2或者第二液体41中或者在净化的第二液体中(或者在二者中)引入添加剂81。
图4示意地描绘具有光电化学电池22的CO2生成单元10。如图4中示意地描绘和如下文进一步描述的光可以应用于图1-3中示意地描绘并且上文描述的实施例中。
以下反应如果基于葡萄糖驱动则可以发生于电池中。第一步骤是半导体电极140(也称为阳极)根据下式吸收光：
hv→h++e-， (1)
从而生成价带中的空穴(h+)(VB，141)和导带中的电子(CB，142)。下一步骤是VB空穴根据下式氧化葡萄糖：
C6H12O6+6H2O+24h+→6CO2+24H+。 (2)
向第二电极143(也指示为阴极)运送CB电子，在该第二电极将根据下式还原氧：
6O2+24H++24e-→12H2O。 (3)
总反应是：
C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O。 (4)
在一个实施例中可以用光催化剂如二氧化钛涂覆并且用适当光源照射(半导体)电极140(例如可以应用用于二氧化钛的UV如UVLED以活化光催化剂)。将生成电子和空穴，其中空穴将直接或者用中介羟基或者其它基团氧化葡萄糖。将向阴极运送电子，它们在该阴极将氧与来自该液体的质子转换成水。
优选地，光电化学电池22还包括将光电化学电池22划分为在阴极隔间和阳极隔间的膜200。
优选地，这一膜200被布置成允许从阳极隔间201向阴极隔间202的质子运送。另外优选地，膜是对于有机材料如葡萄糖和可以在阳极侧形成的其它(中间)反应产物的屏障。优选地，膜也不可由在阳极侧的氧渗透，并且抑制或者防止从阴极隔间202向阳极隔间201的氧运送。膜200优选地也不可由从阴极隔间202向阳极隔间201的电子渗透。因此，光电化学电池22优选地包括布置成提供阳极隔间201和阴极隔间202的膜200，其中膜200是优选地布置成允许质子从阳极隔间201向阴极隔间202迁移的质子交换膜。
向阳极隔间201馈送包括有机化合物23的液体21。用标号121指示的阳极隔间中的液体可以是包括有机化合物23的相同液体21、即第一液体、但是优选为水(第三液体)。另外优选地，光电化学电池22包括用于向阴极143提供包括O2的气体如空气的入口220。例如可以向阴极隔间202中的液体121中起泡空气。气体在一个实施例中可以能够经由开口230如出气口从阴极隔间202逃逸。
在一个具体实施例中，阴极143被具体设计成(也)生成H2O2。以这一方式，阴极隔间202中的液体121可以由H2O2处理或者可以是可以用来例如处理第二液体的H2O2载体(即包括液体的H2O2)。在一个优选变形中，在阴极隔间202中引入第二液体41，并且H2O2可以可选地与UV处理组合以处理第二液体41比如水。
本领域技术人员将理解这里比如在“基本上所有发射”中或者在“基本上构成”中的措词“基本上”。措词“基本上”也可以包括具有“完全”、“完整”、“全部”等的实施例。因此，在实施例中也可以去除形容词基本上。在适用时，措词“基本上”也可以涉及90％或者更高、比如95％或者更高、具体为99％或者更高、甚至更具体为99.5％或者更高、包括100％。措词“包括”也包括其中措词“包括”意味着“由……构成”的实施例。
另外，在说明书中和在权利要求书中的措词第一、第二、第三等用于区分相似单元而未必用于描述依次或者时间顺序。将理解这样使用的措词在适当境况之下可互换并且这里描述的本发明的实施例能够在除了这里描述或者图示的序列之外的序列中操作。
在操作期间描述这里的装置以及其它装置。如本领域技术人员将清楚的那样，本发明不限于操作方法或者在操作中的装置。
应当注意，上文提到的实施例举例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计替代实施例而未脱离所附权利要求的范围。在权利要求中，置于括号之间的任何标号不应解释为限制权利要求。使用动词“包括”及其变化未排除存在除了在权利要求中声明的单元或者步骤之外的单元或者步骤。在单元之前的冠词“一个”未排除存在多个这样的单元。
可以借助包括若干不同单元的硬件以及借助适当编程的计算机实施本发明。在枚举若干装置的装置权利要求中，这些装置中的若干装置可以由同一项硬件实现。
在互不相同的从属权利要求中记载某些措施这仅有的事实未指示不能有利使用这些措施的组合。

Claims (18)

1.一种用于提供碳酸化饮料(2)的饮料碳酸化器(1)，包括：
-CO2生成单元(10)，包括光电化学电池(22)，其布置成在光(24)的影响之下将包括有机化合物(23)的第一液体(21)中的所述有机化合物(23)转换成至少CO2并且产生包括CO2的气体(25)；
-压强调节器(30)，布置成对所述包括CO2的气体(25)加压；以及
-混合室(40)，用于在压强之下将所述包括CO2的气体(25)混合到第二液体(41)中以提供所述碳酸化饮料(2)。
2.根据权利要求1所述的饮料碳酸化器(1)，其中所述光电化学电池是基于纳米TiO2的光电化学电池。
3.根据权利要求1或2所述的饮料碳酸化器(1)，其中所述饮料碳酸化器(1)包括电子部件(60)，并且其中所述光电化学电池被布置成提供所述电子部件(60)所需要的电力的至少部分电力。
4.根据权利要求1或2所述的饮料碳酸化器(1)，包括：光源(100)，布置成提供所述光电化学电池所需要的光的至少部分光。
5.根据权利要求1或2所述的饮料碳酸化器(1)，其中所述光电化学电池(22)包括布置成提供阳极隔间(201)和阴极隔间(202)的膜(200)，其中所述膜(200)是质子交换膜。
6.根据权利要求1或2所述的饮料碳酸化器(1)，还包括CO2存储室(70)。
7.根据权利要求1或2所述的饮料碳酸化器(1)，还包括布置成向所述第二液体(41)或者所述碳酸化饮料(2)提供又一化合物(81)的剂量单元(80)。
8.根据权利要求7所述的饮料碳酸化器(1)，其中所述又一化合物(81)选自于香料、增味剂、色剂和矿物质。
9.根据权利要求8所述的饮料碳酸化器(1)，其中所述增味剂是糖。
10.根据权利要求1或2所述的饮料碳酸化器(1)，其中所述光电化学电池(22)被布置成也生成H2O2。
11.一种用于产生碳酸化饮料(2)的方法，包括：将第一液体(21)中的有机化合物(23)光电化学地转换成至少CO2以产生包括CO2的气体(25)；并且在压强之下将所述包括CO2的气体(25)混合到第二液体(42)中以提供所述碳酸化饮料(2)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中应用根据权利要求1-10中的任一权利要求所述的饮料碳酸化器(1)。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述第一液体中的所述有机化合物为糖类。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述糖类是葡萄糖和蔗糖中的一种或者多种糖。
15.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述第二液体是水。
16.根据权利要求11或12所述的方法，还包括向所述第一液体(21)提供光源的光。
17.根据权利要求11或12所述的方法，还包括在压强之下存储所述包括CO2的气体。
18.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述方法还包括在压强之下将所述包括CO2的气体混合到所述第二液体中之前用H2O2净化所述第二液体。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106136888A (zh) * 2015-04-28 2016-11-23 新玛德制造厂有限公司 一种多功能果蔬搅拌机
ITUB20160477A1 (it) * 2016-02-02 2017-08-02 Caffitaly System Spa Apparecchiatura per la preparazione di bevande utilizzando capsule contenenti una sostanza alimentare
US10196595B2 (en) * 2016-04-08 2019-02-05 Bryan Butte Accelerated aging of alcohol drinks
GB2571580B (en) * 2018-03-02 2023-02-22 Kenwood Ltd Apparatus for providing a brewed beverage
WO2020085932A1 (ru) * 2018-10-22 2020-04-30 Алексей Васильевич ПАДАЛКИН Устройство для приготовления напитка, содержащего инертный газ ксенон
DE202019000510U1 (de) * 2019-02-02 2019-03-13 Brita Gmbh Karbonisator, Trinkflüssigkeitsbehälter und Vorrichtung zum Karbonisieren einer Trinkflüssigkeit
CA3234271A1 (en) * 2021-10-13 2023-04-20 John B. HAYDEN Bias enhanced electrolytic photocatalysis (beep) cleaning system
US11969699B2 (en) 2022-03-13 2024-04-30 Sodastream Industries Ltd. Carbonation machine with integrated water treatment and detachable water reservoir

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85101382A (zh) * 1985-04-01 1987-01-10 三菱重工业株式会社 碳酸化器
DE3727630C1 (en) * 1987-08-19 1988-10-06 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Method for storing solar energy
CN2049472U (zh) * 1989-05-17 1989-12-20 张承江 家用制二氧化碳饮料装置
US5460846A (en) * 1994-03-21 1995-10-24 William C. Stumphauzer Process and apparatus for rapidly carbonating a liquid beverage using a single pressure vessel
WO2000025904A1 (en) * 1998-11-04 2000-05-11 Imi Cornelius (Uk) Limited Carbonation
JP2003145161A (ja) * 2001-06-25 2003-05-20 Kurita Water Ind Ltd 水処理装置及び水処理方法
CN1754615A (zh) * 2004-09-30 2006-04-05 广东工业大学 用于降解有机污染物的光电催化反应器及降解方法
JP2008006336A (ja) * 2006-06-27 2008-01-17 Toshiba Corp 水浄化装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK0401884T3 (da) * 1989-05-11 1993-10-04 Eniricerche Spa Reaktor til fotooxidation i vandigt miljø
JPH07256268A (ja) * 1994-03-25 1995-10-09 Mitsuo Nishioka 浄水場及び浄水施設における用水の過酸化水素殺菌浄化法
GB2287932B (en) * 1994-03-29 1997-11-12 Guinness Brewing Worldwide A beverage dispensing system
JPH08175599A (ja) * 1994-12-26 1996-07-09 Nippon Koka Cola Kk ポストミツクス飲料供給装置
DE19507678A1 (de) * 1995-03-07 1996-09-12 Solvay Umweltchemie Gmbh Katalytische Zersetzung von H¶2¶O¶2¶
GB2332154B (en) * 1997-11-29 2001-08-29 Imi Cornelius Provision of carbonated beverages
AUPP972299A0 (en) * 1999-04-13 1999-05-06 Unisearch Limited A photocatalyst
IL153384A0 (en) * 2002-02-01 2003-11-23 Waterlogic Mfg Co Ltd Water dispenser
JP2007516577A (ja) * 2003-05-30 2007-06-21 ザ アリゾナ ボード オブ リージェンツ アクティング オン ビハーフ オブ アリゾナ ステート ユニバーシティ 水素および他の物質の産生における光生物燃料電池の使用方法
JP2006299210A (ja) * 2005-04-25 2006-11-02 Showa Denko Kk コーティング材、光触媒膜及びその用途
WO2007008591A2 (en) * 2005-07-07 2007-01-18 Applied Intellectual Capital Methods and apparatus for generating oxidizing agents
CA2619844A1 (en) * 2005-09-15 2007-03-29 Battelle Memorial Institute Photolytic generation of hydrogen peroxide
US7785450B2 (en) * 2006-02-03 2010-08-31 Med-E-Cell “On-site” carbon dioxide generator
RU56121U1 (ru) * 2006-03-10 2006-09-10 Закрытое акционерное общество "Автоматпроизводство" Устройство для приготовления газированной жидкости
US7696121B2 (en) * 2006-03-30 2010-04-13 Fordham University Photocatalytic electrode and fuel cell
US8323982B2 (en) * 2007-01-11 2012-12-04 Valencell, Inc. Photoelectrocatalytic fluid analyte sensors and methods of fabricating and using same
KR20110084225A (ko) * 2008-10-08 2011-07-21 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지 물의 전기분해를 위한 촉매 물질, 광양극 및 광전기화학 전지 및 다른 전기화학 기술
MX2012008857A (es) * 2010-02-01 2012-12-05 Green Mountain Coffee Roasters Inc Metodo y aparato para carbonatacion de bebidas a basadas en cartuchos.

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85101382A (zh) * 1985-04-01 1987-01-10 三菱重工业株式会社 碳酸化器
DE3727630C1 (en) * 1987-08-19 1988-10-06 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Method for storing solar energy
CN2049472U (zh) * 1989-05-17 1989-12-20 张承江 家用制二氧化碳饮料装置
US5460846A (en) * 1994-03-21 1995-10-24 William C. Stumphauzer Process and apparatus for rapidly carbonating a liquid beverage using a single pressure vessel
WO2000025904A1 (en) * 1998-11-04 2000-05-11 Imi Cornelius (Uk) Limited Carbonation
JP2003145161A (ja) * 2001-06-25 2003-05-20 Kurita Water Ind Ltd 水処理装置及び水処理方法
CN1754615A (zh) * 2004-09-30 2006-04-05 广东工业大学 用于降解有机污染物的光电催化反应器及降解方法
JP2008006336A (ja) * 2006-06-27 2008-01-17 Toshiba Corp 水浄化装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Is the band gap of pristine TiO2 narrowed by anion- and cation-doping of titanium dioxide in second-generation photocatalysts;N.SERPONE;《Journal Of Physical Chemistry B》;20061107;24287-24293 *
Photoelectrochemical reaction of biomass and bio-related compounds with nanoporous TiO2 film photoanode and O2-reducing cathode;M.Kaneko et al;《Electrochemistry Communication》;20060118;参见摘要，第337页左栏第1-4段，第339页右栏第2段，图2，表1 *

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