CN113993809A - 用于饮料容器的压力控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于控制饮料容器中的压力的压力控制装置，包括由压力控制装置的壁封闭的充气的压力控制腔室。该壁具有面向腔室的内表面和背离腔室的外表面，内表面和外表面限定壁的厚度。在压力控制装置中提供清除剂材料，以用于捕获在使用过程中进入压力控制腔室的气体。清除剂材料从壁的内表面向外表面以预定浓度分布在壁厚上，使得清除剂材料的气体捕获率随时间变化。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制饮料容器中压力的压力控制装置。具体而言，本发明涉及一种用于控制饮料容器中压力的压力控制装置，该压力控制装置包括由压力控制装置的壁封闭的充气的压力控制腔室，以及在压力控制装置中提供的用于捕获在使用期间进入压力控制腔室的气体的清除剂材料。本发明还涉及一种饮料容器。
背景技术
可以在饮料容器中提供压力控制装置，以允许在加压条件下从容器中分配容纳于饮料容器中的饮料。为此，压力控制装置通常能够将诸如气体的压力介质从饮料容器中或饮料容器上的隔室释放到容纳饮料容器的饮料的空间中。例如，国际专利申请WO2006/091069描述了一种饮料容器中的压力控制装置，其中压力控制装置包含具有至少一个可运动的壁部分的压力控制腔室。压力控制腔室填充压力控制气体，例如空气。可运动的壁部分操作阀机构，使得如果在饮料容器的饮料所处的空间中，发生与压力控制腔室中的控制压力相关联的压力变化，特别是由于饮料被分配而导致的压力降低，则可运动的壁部分的位置将会改变，并且阀机构将会暂时打开。结果，储存在饮料容器的隔室中的加压气体从隔室流入容纳饮料的空间。如果该空间中的压力再次具有与控制压力近似相等的期望值，则可运动的壁部分被压回到初始位置，并且阀机构被关闭。为了减少由于气体从周围环境、特别是具有加压气体的隔室迁移到压力控制腔室中而导致的控制压力随时间的不期望的增加，压力控制腔室中包括有清除剂来捕获这种气体。在已知的压力控制装置中提供清除剂被证明能有效地防止压力控制腔室中压力的不期望的增加。然而，已经观察到，设置在腔室中的清除剂在捕获迁移到压力控制腔室中的气体方面是有效的，使得实际上由于压力控制气体(例如空气)也可能从控制腔室泄漏，因此腔室中的控制压力可能随着时间而降低。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种压力控制装置，该压力控制装置在更长的时间内保持大致恒定的控制压力。
一个特别的目的是提供一种压力控制装置，该压力控制装置防止压力控制装置中控制压力的不期望的降低。
另一个目的是提供一种压力控制装置，该压力控制装置可以在大气条件下储存一段时间，并且当随后使用时，压力控制腔室中具有或者每次都将具有由于使用而预先选择的控制压力。
通过提供一种用于控制饮料容器中的压力的压力控制装置来实现这些及其他目的中的至少一些，该压力控制装置包括由压力控制装置的壁封闭的充气的压力控制腔室，以及设置在压力控制装置中用于捕获在使用过程中进入压力控制腔室的气体的清除剂材料，其中该壁具有面向腔室的内表面和背离腔室的外表面，内表面和外表面限定壁的厚度，其中清除剂材料以预定浓度从壁的内表面向外表面分布在壁厚上，使得清除剂材料的气体捕获率随时间变化。
已经发现，与在压力控制腔室中设置清除剂的已知的压力控制装置相比，在压力控制装置的壁中设置以预定浓度分布在壁厚上的清除剂材料提供随着时间的推移对于清除剂材料的气体捕获率的更好的控制，从而更好地随着时间推移控制腔室中的控制压力。
特别地，可以将分布在壁厚上的清除剂材料的预定浓度设为使得清除剂材料的气体捕获率随着时间而降低。例如，可直接用于在压力控制腔室中捕获气体的清除剂材料(即存在于壁的内表面附近或内表面处的壁中的清除剂材料)可能会随着时间的推移而变得有限，导致气体捕获率降低。可以将清除剂材料的预定浓度设为使得随着时间的推移，气体捕获率的降低产生迁移到压力控制腔室中的净量的气体，即，随着时间的推移，迁移到压力控制腔室中的气体总量减去被清除剂材料捕获的气体量，其结果大约等于在所述时间内从压力控制腔室泄漏或逸出的压力控制气体(例如空气)的量，从而保持压力控制大致恒定。
在一个特别的方面，压力控制装置具有以不同的浓度分布在壁厚上的清除剂材料。因此，在壁的内面处或内面附近的壁中清除剂材料的浓度可以高于或低于更靠近壁的外面的壁中的清除剂材料的浓度。例如，清除剂材料在壁中的浓度可以从内面向外面增加。清除剂材料浓度的这种增加可以补偿气体通过壁的材料扩散而迁移到压力控制腔室中的潜在低扩散率。
在压力控制装置的另一个方面，清除剂材料可以以恒定浓度分布在壁厚上。因此，清除剂材料在整个壁厚上的浓度可以大致相同。这种恒定浓度使得随着时间的推移，分布在壁厚上的清除剂材料的所得气体捕获率具有更好的可预测性。此外，可以通过将合适量的清除剂材料与基质材料混合以形成具有预定恒定浓度的壁，从而容易地制造壁。
例如，在压力控制装置的一个方面中，壁通过将混合有清除剂材料的可注塑成型材料注塑成型而制成。
优选地，清除剂材料以在饮料容器正常寿命期间维持迁移到压力控制腔室中的气体的期望气体捕获的量在压力控制装置中提供。饮料容器的正常寿命可能取决于装在饮料容器中所容纳的实际饮料，容器中不同的饮料具有不同的保质期。例如，可能期望将迁移到压力控制腔室中的气体的期望气体捕获保持至少9个月，这是容器中的典型饮料(例如啤酒)的常用保质期。因此，在壁中提供并分布在壁厚上的清除剂材料的量优选为足以将迁移到压力控制腔室中的气体的期望气体捕获维持至少9个月。清除剂材料的量可以基于饮料容器中提供的加压气体的总量。
优选地，清除剂材料被包含在压力控制装置的壁中，该压力控制装置的壁包围与待分配的饮料隔离开的充气的压力控制腔室以排除饮料中的清除剂材料的潜在污染。例如，包含清除剂材料的压力控制装置的壁可以是与用于包围容纳待分配饮料的空间的饮料容器壁分开的壁。优选地，包含清除剂材料的压力控制装置的壁不与容纳在饮料容器中的饮料直接接触。在压力控制装置的一个方面，清除剂材料从壁的内表面向外表面以预定浓度分布在壁厚上，其中包括外表面的一侧的壁至少基本上不含清除剂材料。
在压力控制装置的一个方面，清除剂材料可以以具有各种构型的固体清除剂提供。例如，固体清除剂可以由包封在对二氧化碳具有高渗透率的聚合物材料中的Ca(OH)2所制成的组合物注塑成型。固体清除剂可以例如具有环状构型或翅片状构型。用于生产固体模制清除剂的化合物是低密度聚乙烯，其与40％Ca(OH)2混合以生产适于注塑成型的复合材料。也可以使用线性低密度聚乙烯。对于根据本发明的压力控制装置，可以使用任何合适类型的清除剂，例如化学结合、吸附和/或吸收清除剂。
作为清除剂材料，优选地，使用适用于与在饮料分配装置中用作压力气体的气体相结合的清除剂材料。例如，在碳酸饮料的情况下，通常将使用适于捕获二氧化碳的清除剂。
优选地，用于根据本发明的压力控制装置的清除剂选自CO2吸附剂和/或吸收剂的集合，例如碳，特别是活性炭、硅藻土(硅藻土，kieselguhr)、铝硅酸盐、沸石或硅酸盐，优选为Ca(OH)2。
在压力控制装置的一个特定的方面，壁由可注塑成型的材料制成，该材料对于在使用过程中进入压力控制腔室的气体具有有限的气体渗透性。该壁允许迁移到压力控制腔室中的气体通过壁厚扩散，以被设置于整个壁厚中的清除剂材料捕获。向由这种材料制成的壁提供有限的气体渗透性的材料能增加气体从壁的内表面渗透到壁的更深部分所需的时间。因此，壁的气体渗透性影响壁中的清除剂材料的气体捕获率，从而更加有限的渗透性使得气体捕获率随着时间而降低。用于壁的合适的可注塑成型材料是热塑性材料，优选为低密度聚乙烯(LDPE)或线性低密度聚乙烯(LLDPE)。
优选地，该壁通过对LDPE与Ca(OH)2的混合物或者LLDPE与Ca(OH)2的混合物进行注塑成型而制成。清除剂材料与可注塑成型材料的比率使得壁包括分布在壁厚上的清除剂材料，清除剂材料的浓度从壁的内表面向壁的外表面分布为成使得清除剂材料的气体捕获率随着时间而降低。清除剂材料与可注塑成型材料的比率优选为使得壁中的清除剂材料的总量足以在饮料容器的保质期内维持对迁移到压力控制腔室中的气体的期望气体捕获，和/或足以捕获饮料容器中所提供的加压气体的总量。例如通过用重量比为约30∶70至约50∶50的Ca(OH)2与LDPE的混合物注塑成型压力控制装置的壁，使得在大多数情况下，当用在包括充有CO2以作为压力气体的隔室的饮料容器中时，压力控制装置在超过饮料容器的正常保质期的持续时间内提供期望的大致恒定的控制压力。
在压力控制装置的一个方面，壁具有至少一个可运动的壁部分，以操作用于打开和/或关闭气体容器的气体供应开口的机构。
压力控制装置的另一个方面具有在壁的内表面处的层中提供的第一量的清除剂材料，以捕获使用期间在第一时间段进入压力控制腔室的第一量的气体，并且具有在所述层后面的壁中提供的至少另一量的清除剂材料，以捕获使用期间在第一时间段之后的另一时间段进入压力控制腔室的另一量的气体。内表面处的层中的第一量的清除剂材料的可以小于、等于或者大于所述层后面的壁中所提供的第二量的清除剂材料。例如，该层中清除剂材料的量可以大于第二量，以在第一使用时段(例如当从压力控制腔室中泄漏出压力控制气体的量相对较低时)为压力控制装置提供相对较高的气体捕获率，其中气体捕获率在随后的使用时段(例如当从压力控制腔室泄漏出的压力控制气体的量增加时)最显著地降低。
在压力控制装置的另一个方面，壁的内表面被遮盖以避免直接暴露于压力控制腔室中的气体。例如，壁可以设置有不含清除剂的气体可渗透材料层。因此，在清除剂材料清除任何气体之前，进入压力控制腔室的气体首先必须渗透或扩散通过该层。用于该层的气体可渗透材料可以不同于用于该壁的气体可渗透材料，或者可以相同。
在压力控制装置的另一个方面，在壁中提供的清除剂材料的预定浓度是基于压力控制腔室的表面积与体积之比。
在另一个方面，饮料容器中设置有根据本发明的压力控制装置。
在一个特定的方面，饮料容器包含泡腾饮料，诸如基于麦芽的饮料，例如啤酒，或者基于苹果的饮料，例如苹果酒。
具体实施方式
在下文中，本发明的压力控制装置和饮料容器的这些及其他方面将在以下对压力控制装置的特定实施方式的描述中得到进一步的阐述，该压力控制装置实现了本文描述的这些及其他目的中的至少一些。
在根据本发明的压力控制装置的具体实施方式中，提供一种由注塑成型的壁封闭的充气压力控制腔室。如WO2006/091069中所述的，该壁包括至少一个可运动的壁部分，即活塞，用于操作机构以打开和/或关闭气体容器的气体供应开口。出于比较的目的，还提供了如WO2006/091069中所述的压力控制装置以及不含清除剂材料的压力控制装置。压力控制装置的实施方式彼此不同之处在于，在已知的压力控制装置中，没有提供一定量的Ca(OH)2，因此不会发生气体的清除反应，或者在压力控制腔室中提供直接暴露于迁移到腔室中的CO2气体的一定量的Ca(OH)2，因此该气体与清除剂Ca(OH)2之间的反应不受阻碍，然而在根据本发明的压力控制装置的具体实施方式中，注塑成型的壁由重量比为大约为40∶60的Ca(OH)2与LDPE的混合物制成，使得Ca(OH)2以大约恒定的预定浓度分布在壁厚上。
对这些压力控制装置进行测试，以比较它们在较长时间内保持大致恒定的控制压力的能力。在压力控制装置组装后的30周内，每周检查活塞位置，以作为压力控制腔室中实际控制压力的表示。在预定控制压力下，活塞位置相对于活塞参考位置(0毫米)的偏差以mm’s为单位测量，其中正值表示反映压力控制腔室中压力增加的活塞伸出位置，并且负值表示压力控制腔室中压力降低。各个压力控制装置的结果如下图所示：
图中上方的线条是不含Ca(OH)2的压力控制装置的结果。这表明在30周内压力几乎呈线性增加，这是由于CO2气体进入压力控制腔室。图中下方的线条是在压力控制腔室中提供Ca(OH)2粉末的压力控制装置的结果。它表明在30周内压力几乎呈线性下降，这是由于所有有效地进入压力控制腔室的CO2气体直接暴露于Ca(OH)2粉末并与之反应，而压力控制腔室中的控制压力气体从该腔室中泄漏。图中中间的线条是根据本发明的压力控制装置的结果，其中Ca(OH)2分布在壁厚上。它展示了在30周内几乎恒定的活塞位置，并且由此地，压力控制腔室中几乎恒定的控制压力。这是由于当分布在壁厚上的Ca(OH)2提供降低的CO2捕获率时，压力控制腔室中的压力气体的泄漏被腔室内CO2的增加所补偿。在20周标记时，压力控制腔室中的气体被分析并显示为包含按体积计的大约10％的CO2。
图1以透视图的形式示出了用于根据本发明的压力控制装置的清除剂的实施例。清除剂是固体清除剂，包括使用聚丙烯模制的载体和包含在载体内的氢氧化钙固体环。清除剂的制造过程是不实用的，会产生灰尘，因此生产该产品的人员必须佩戴防护面罩并穿戴防护服。如图2的截面透视图所示，用于根据本发明的压力控制装置的清除剂的另一个实施例使用包覆成型制造，其中聚丙烯具有开口，使得二氧化碳暴露于如图3所示的压实的氢氧化钙。
优选地，使用氢氧化钙产生这些清除剂包括提供对于二氧化碳具有高渗透率的聚合物材料，而后将氢氧化钙材料包封在聚合物中。这种化合物然后提供了一种可以注塑成型以生产固体清除剂的材料。
如图3A、图3B、图3C的透视图所示，固体清除剂可以具有各种构型。例如，如图3A所示，可以使用环型构型，或者如图3B所示，可以使用翅片型构型。
参考图4A，该优选实施方式示出了氢氧化钙中的聚合材料模制化合物。如图所示，具有六个材料环，它们提供了可以与二氧化碳接触的大表面积，并且由于其厚度，二氧化碳渗透并被吸收。此外，如图5A所示，存在类似的结构，该结构具有将模制材料的圆环互连的肋。环的理想壁厚约为0.5毫米，并且可以在0.2和0.8毫米之间，以获得更好的二氧化碳渗透性。
为了清楚且简明描述的目的，在此将特征描述为相同或分开的方面及其优选实施方式的一部分，然而，应当理解，本发明的范围可以包括具有所有或部分的所描述特征的组合的实施方式。
Claims (11)
1.一种用于控制饮料容器中的压力的压力控制装置，所述压力控制装置包括由所述压力控制装置的壁封闭的充气的压力控制腔室，以及在所述压力控制装置中提供的用于捕获在使用期间进入所述压力控制腔室的气体的清除剂材料，其中，所述壁具有面向腔室的内表面和背离腔室的外表面，所述内表面和外表面限定所述壁的厚度，其中，所述清除剂材料以预定浓度从所述壁的所述内表面向所述外表面分布在壁厚上，使得所述清除剂材料的气体捕获率随时间变化。
2.根据权利要求1所述的压力控制装置，其中，所述清除剂材料以变化的浓度分布在所述壁厚上。
3.根据权利要求1所述的压力控制装置，其中，所述清除剂材料以恒定的浓度分布在所述壁厚上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的压力控制装置，其中，所述壁由与所述清除剂材料混合的可注塑成型材料注塑成型而制成。
5.根据权利要求4所述的压力控制装置，其中，所述可注塑成型材料是对于在使用期间进入所述压力控制腔室的气体具有有限的气体渗透率的材料。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的压力控制装置，其中，所述可注塑成型材料是热塑性材料，优选为低密度聚乙烯(LDPE)或线性低密度聚乙烯(LLDPE)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的压力控制装置，其中，所述壁具有至少一个可运动的壁部分，以操作用于打开和/或关闭气体容器的气体供应开口的机构。
8.根据前述权利要求中任一项所述的压力控制装置，其中，在所述壁的所述内表面处的层中提供第一量的所述清除剂材料，以捕获使用期间在第一时间段进入所述压力控制腔室的第一量的气体，并且在所述层后面的所述壁中提供至少另一量的所述清除剂材料，以捕获使用期间在所述第一时间段之后的另一时间段进入所述压力控制腔室的另一量的气体。
9.根据前述权利要求中任一项所述的压力控制装置，其中，在所述壁中提供的所述清除剂材料的所述预定浓度是适用于所述压力控制腔室的表面积与体积之比的浓度。
10.一种设置有根据前述权利要求中任一项所述的压力控制装置的饮料容器。
11.根据权利要求10所述的饮料容器，其中，所述饮料容器包含泡腾饮料，诸如基于麦芽的饮料，例如啤酒，或者基于苹果的饮料，例如苹果酒。
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