CN109907203A - 一种利用水合物法制取冰镇碳酸饮料的方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于碳酸水制取领域，特指一种利用水合物法制取碳酸饮料的装置与方法。利用二氧化碳水合物在饮料中分解生成二氧化碳增加饮料中的碳酸含量，另一方面利用水合物分解吸热特性降低饮料的温度，使饮料在开瓶后二氧化碳水合物降压分解自冷却成为冰镇饮料。
Description
技术领域
本发明属于碳酸水制取领域。具体是指利用水合物分解及分解吸热特性生产冰镇碳酸饮料的方法和装置。
背景技术
水合物资源被认为是21世纪最具开发前景的资源，因此关于水合物的开发和利用也引起了社会的极大关注。目前水合物技术的应用在食品加工、气体分离、海水淡化、生物医学等领域都有涉及。
因此本发明利用水合物法制取碳酸水，节省了溶解二氧化碳步骤，大大节省了时间成本。一种利用水合物法配制碳酸水的原理在于，利用蔗糖对水合物分解具有促进作用，使二氧化碳水合物在饮料中分解生成二氧化碳从而增加水中碳酸含量，另一方面利用开瓶后水合物降压分解吸热特性使饮料自冷却可以达到冰镇饮料的效果。
发明内容
本发明的目的是对制取碳酸饮料的传统方法进行改进，利用水合物分解生成二氧化碳及水合物分解吸热自冷却特性制取冰镇碳酸饮料。
本发明所采用的技术方案为：一种利用水合物制取碳酸饮料的方法，包括步骤如下：
步骤1：碳酸饮料原料液配置，将纯净水和含蔗糖的添加原料充分混合，然后沉淀除杂，制得所述碳酸饮料原料液，所述原料液中蔗糖质量含量为8％-10％；
步骤2：将步骤1制得的碳酸饮料原料液灌入饮料瓶(指本领域中常用的用于装填饮料的各种容器)，然后向其中依次灌入二氧化碳水合物浆液和液氮，加完液氮后立即封口。水合物能够在蔗糖的作用下促进分解生成大量气体，从而增加了水中的气体含量，利用水合物分解原理配制碳酸水。相比较于纯水的水合物分解环境，水合物在含有蔗糖的溶液中分解速率会大大加快，加快了气体的生成，利用蔗糖可促进水合物分解的原理提高生产效率。成品碳酸饮料开瓶后水合物降压分解吸热使饮料自冷却，使自冷却的碳酸饮料达到冰镇饮料的效果。
进一步的，水合物浆液与饮料原料液添加比例为1：24。水合物分解是在容器开口的情况下分解，许多生成的气体没有溶解就散到大气中，所以需要足够多的气体利用水合物分解吸热增加二氧化碳的溶解度，占饮料4％体积的二氧化碳水合物分解生成的二氧化碳气体的量经过短时间的溶解足够使原料液中二氧化碳的含量达到碳酸饮料的标准。
进一步的，所述碳酸饮料原料液加入量占饮料总量的96％，二氧化碳水合物浆液加入量占饮料总量的4％、饮料总量占容器容积的95％；液氮加入量占容器容积的1％。原料液、水合物的量误差范围不宜超过0.2％，液氮的量误差范围不宜超过0.05％。原料液与二氧化碳水合物浆液含量的波动范围不宜超过0.2％，否则原料液过量、二氧化碳水合物过少会使分解后的二氧化碳含量过低；若水合物的量过多随着容器开口水合物降压分解生成的二氧化碳气体只有一小部分会溶解到原料液中形成碳酸饮料，大部分会散入大气中，造成原料的浪费。液氮的量波动范围为0.05％，液氮量过多气化后会使容器内压力过大，液氮量过少会使容器内气压不够使得水合物无法保持稳定。
添加原料还可以包括柠檬酸、白糖、香食用香精和色素。
一种利用水合物法制取碳酸饮料的装置，所述装置用于实施如上所述的利用水合物制取碳酸饮料的方法，所述装置包括从左向右依次设置的碳酸饮料原料液供给系统、二氧化碳水合物浆液供给系统和液氮供给系统；
所述碳酸饮料原料液供给系统包括与纯净水库和添加原料供给装置连接的碳酸饮料原料液制取装置、与碳酸饮料原料液制取装置连接的杂质沉淀罐，与杂质沉淀罐连接的原料液灌装装置，所述原料液灌装装置用于向饮料瓶灌入沉淀除杂后的碳酸饮料原料液；
所述二氧化碳水合物浆液供给系统包括二氧化碳水合物浆液储存罐、与二氧化碳水合物浆液储存罐连接的水合物浆液临时储存罐，与水合物浆液临时储存罐连接的水合物浆液灌装装置，用于向饮料瓶灌入二氧化碳水合物浆液；
所述液氮供给系统包括液氮储存罐、与液氮储存罐连接的液氮临时储存罐，与液氮临时储存罐连接的液氮灌装装置用于向饮料瓶中灌入液氮；
封口装置，所述封口装置用于将灌入碳酸饮料原料液、水合物浆液及液氮的饮料瓶封口。
进一步的，还包括传送带，所述传送带的前部设有饮料瓶输送装置，后部设有包装装置，所述传送带用于将饮料瓶输送装置中的饮料瓶依次送至原料液灌装装置、水合物浆液灌装装置、液氮灌装装置、封口装置及包装装置。
进一步的，所述水合物浆液临时储存罐与水合物浆液灌装装置之间设有电子流量计，用于向饮料瓶中定量灌入二氧化碳水合物浆料液。
进一步的，液氮临时储存罐与液氮灌装装置之间设有电子流量计，用于向饮料瓶中定量灌入液氮。
本发明的有益效果为：(1)添加原料液、二氧化碳水合物后继续添加液氮后立刻封口，液氮汽化使瓶内压力上升，液氮在常温下迅速气化使瓶内保持一定压力，且内部压力会比市面上碳酸饮料中的压力高，使得二氧化碳水合物在此压力下保持稳定不会提前分解；
(2)水合物在含有对水合物分解有促进作用的蔗糖体系下分解，可以使开瓶后二氧化碳水合物降压分解速率加快，从而加快饮料中碳酸的生成。
(3)开瓶后饮料中的二氧化碳水合物会降压分解使饮料自冷却，可达到冰镇饮料的效果；
(4)二氧化碳水合物浆液储存罐与灌装水合物设备之间设置一个水合物浆液临时储存罐，大大减少水合物在管道流动中分解造成的损失。
本发明的利用水合物制取碳酸饮料的方法，在加入二氧化碳水合物、液氮后饮料瓶内是有压力的,在该压力下保持水合物不会提前分解，不需要低温保存，水合物的形态会保持到开瓶饮用，且利用水合物分解吸热的原理使饮料达到冰镇饮料的效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1装置流程图；
图2为水合物浆液、液氮添加、封口装置平面图；
图3为瓶盖封口杆左视图；
1.纯净水库；2.第一单向液阀；3.第一离心泵；4.原料供给装置；5.碳酸饮料原料液制取装置；6.第二单向液阀；7.杂质沉淀罐；8.第三单向液阀； 9.增压泵；10.二氧化碳水合物浆液储存罐；11.浆液泵；12.水合物浆液临时储存罐；13.浆液阀；14.电子流量计；15.增压泵；16.液氮储存罐；17.第二离心泵；18.液氮临时储存罐；19.第四单向液阀；20.电子流量计；21.传送带；22.饮料瓶输送装置；23.原料液灌装装置；24.水合物浆液灌装装置、液氮灌装装置、封口装置；25.包装装置；26.水合物浆液输送管；27.液氮输送管；28.瓶盖封口杆；29.滑轮；30.支架；31.传送带。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。
一种利用水合物制取碳酸饮料的方法，包括步骤如下：
步骤1：碳酸饮料原料液配置，将纯净水和含蔗糖的添加原料充分混合，然后沉淀除杂，制得所述碳酸饮料原料液，所述原料液中蔗糖质量含量为9％；
步骤2：将步骤1制得的碳酸饮料原料液灌入饮料瓶，然后向其中依次灌入二氧化碳水合物浆液和液氮，加完液氮后立即封口。
如图1至图3所示，一种利用水合物法制取碳酸饮料的装置，所述装置用于实施如上述的利用水合物制取碳酸饮料的方法，所述装置包括从左向右依次设置的碳酸饮料原料液供给系统、二氧化碳水合物浆液供给系统和液氮供给系统。
碳酸饮料原料液供给系统包括与纯净水库1和添加原料供给装置4连接的碳酸饮料原料液制取装置5、与碳酸饮料原料液制取装置5连接的杂质沉淀罐7，与杂质沉淀罐7连接的原料液灌装装置23，所述原料液灌装装置23用于向饮料瓶灌入沉淀除杂后的碳酸饮料原料液。具体的纯净水库1通过设有第一离心泵3 和第一单向液法2的水管连接碳酸饮料原料液制取装置5，原料供给装置4用于向碳酸饮料原料液制取装置5中加入所需的柠檬酸、白糖、香食用香精、色素等的添加原料，碳酸饮料原料液制取装置5通过设有第二单向液阀6的加液管与杂质沉淀罐7连接，杂质沉淀罐7通过设有第三单向液阀8的加液管与原料液灌装装置23连接。
二氧化碳水合物浆液供给系统包括二氧化碳水合物浆液储存罐10、与二氧化碳水合物浆液储存罐10连接的水合物浆液临时储存罐12，与水合物浆液临时储存罐12连接的水合物浆液灌装装置24，用于向饮料瓶灌入二氧化碳水合物浆液。具体的，二氧化碳水合物浆液储存罐10的设有进液口和出液口，进液口设有增压泵9，用于向二氧化碳水合物浆液储存罐10中压入二氧化碳水合物浆液，出液口通过设有浆液泵的浆液管连接水合物浆液临时储存罐12，水合物浆液临时储存罐12连接水合物浆液灌装装置24，水合物浆液灌装装置24包括设有电子流量计14的水合物浆液输送管26，水合物浆液输送管26的出料口对准传送带31传送过来的饮料瓶瓶口。
液氮供给系统包括液氮储存罐16、与液氮储存罐16连接的液氮临时储存罐 18，与液氮临时储存罐18连接的液氮灌装装置24用于向饮料瓶中灌入液氮。具体的，液氮储存罐16设有进液口和出液口，进液口设有增压泵15，用于液氮储存罐16中压入液氮，出液口通过设有第二离心泵17的液氮输送管连接液氮临时储存罐18，液氮临时储存罐18连接液氮灌装装置24，液氮灌装装置24包括设有电子流量计20的液氮输送管27，液氮输送管27的出料口对准传送带31 传送过来的饮料瓶瓶口。
封口装置24，所述封口装置24用于将灌入碳酸饮料原料液、水合物浆液及液氮的饮料瓶封口。具体的，封口装置24包括瓶盖封口杆28、滑轮29和支架 30。
还包括传送带21，所述传送带21的前部设有饮料瓶输送装置22，后部设有包装装置25，所述传送带21用于将饮料瓶输送装置22中的饮料瓶依次送至原料液灌装装置、水合物浆液灌装装置、液氮灌装装置、封口装置及包装装置。
水合物浆液输送管26、液氮输送管27、瓶盖封口杆28依次排列并与瓶口经过的直线在同一平面内，瓶盖封口杆28、支架30及瓶盖传送带在同一平面内；瓶盖封口杆28装有可抓取瓶盖的抓手，瓶盖封口杆28可通过滑轮29水平移动，瓶盖封口杆28可通过螺旋上下移动。
通过上述装置制备制取碳酸饮料的过程如下：通过纯净水库1将纯净水与原料供给装置4提供的含蔗糖的添加原料柠檬酸、白糖、香食用香精及色素经过原料液制取装置5用传统配置比例混合配制成碳酸饮料原料液，将原料液通过第一离心泵3流入杂质沉淀罐7；
通过浆液泵11将水合物浆液储存罐10中的二氧化碳水合物浆液泵入水合物浆液临时储存罐12；
通过电子仪器设定好单次二氧化碳水合物浆液、液氮添加所需要的量；
经过杂质沉淀罐7过滤的原料液通过原料液灌装装置23灌入通过饮料瓶输送装置22传送过来的饮料瓶中，碳酸饮料原料液加入量占饮料总量的96％，将灌入原料液的瓶逐次传送到水合物浆液灌装装置、液氮灌装装置、封口装置24；同时开启浆液阀13、第四单向液阀19，依次灌入占饮料总量4％的二氧化碳水合物浆液、占容器容积1％的液氮，并将灌入原料液、水合物浆液、液氮的饮料瓶立即封口后传送到包装装置25，饮料总量占容器容积的95％。
最后将加入原料液、二氧化碳水合物浆液、液氮并封口的碳酸饮料成箱包装。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种利用水合物制取碳酸饮料的方法，其特征在于：包括步骤如下：
步骤1：碳酸饮料原料液配置，将纯净水和含有蔗糖的添加原料充分混合，，然后沉淀除杂，制得所述碳酸饮料原料液，所述原料液中蔗糖质量含量为8％～10％。
步骤2：将步骤1制得的碳酸饮料原料液灌入饮料瓶，然后向其中依次灌入二氧化碳水合物浆液和液氮，加完液氮后立即封口。
2.如权利要求1所述的利用水合物法制取碳酸水的装置，其特征在于：水合物浆液与饮料原料液添加比例为1：24。
3.根据权利要求1所述的利用水合物制取碳酸饮料的方法，其特征在于：所述碳酸饮料原料液加入量占饮料总量的96％，二氧化碳水合物浆液加入量占饮料总量的4％、饮料总量占容器容积的95％；液氮加入量占容器容积的1％。
4.根据权利要求1所述的利用水合物制取碳酸饮料的方法，其特征在于：所述添加原料还包括柠檬酸、白糖、食用香精和色素。
5.一种利用水合物法制取碳酸饮料的装置，其特征在于：所述装置用于实施如权利要求1至4中任一项所述的利用水合物制取碳酸饮料的方法，所述装置包括从左向右依次设置的碳酸饮料原料液供给系统、二氧化碳水合物浆液供给系统和液氮供给系统；
所述碳酸饮料原料液供给系统包括与纯净水库(1)和添加原料供给装置(4)连接的碳酸饮料原料液制取装置(5)、与碳酸饮料原料液制取装置(5)连接的杂质沉淀罐(7)，与杂质沉淀罐(7)连接的原料液灌装装置(23)，所述原料液灌装装置(23)用于向饮料瓶灌入沉淀除杂后的碳酸饮料原料液；
所述二氧化碳水合物浆液供给系统包括二氧化碳水合物浆液储存罐(10)、与二氧化碳水合物浆液储存罐(10)连接的水合物浆液临时储存罐(12)，与水合物浆液临时储存罐(12)连接的水合物浆液灌装装置(24)，用于向饮料瓶灌入二氧化碳水合物浆液；
所述液氮供给系统包括液氮储存罐(16)、与液氮储存罐(16)连接的液氮临时储存罐(18)，与液氮临时储存罐(18)连接的液氮灌装装置(24)用于向饮料瓶中灌入液氮；
封口装置(24)，所述封口装置(24)用于将灌入碳酸饮料原料液、水合物浆液及液氮的饮料瓶封口。
6.根据权利要求5所述的利用水合物法制取碳酸饮料的装置，其特征在于：还包括传送带(21)，所述传送带(21)的前部设有饮料瓶输送装置(22)，后部设有包装装置(25)，所述传送带(21)用于将饮料瓶输送装置(22)中的饮料瓶依次送至原料液灌装装置、水合物浆液灌装装置、液氮灌装装置、封口装置及包装装置。
7.根据权利要求5所述的利用水合物法制取碳酸饮料的装置，其特征在于：所述水合物浆液临时储存罐(12)与水合物浆液灌装装置(24)之间设有电子流量计(14)，用于向饮料瓶中定量灌入二氧化碳水合物浆料液。
8.根据权利要求5所述的利用水合物法制取碳酸饮料的装置，其特征在于：液氮临时储存罐(18)与液氮灌装装置(24)之间设有电子流量计(20)，用于向饮料瓶中定量灌入液氮。
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