DK147273B - Apparat til kulsyretilsaetning til drikkevarer - Google Patents

Description

147273

Den foreliggende opfindelse angår et apparat til kulsyretilsætning til drikkevarer, navnlig kulsyretilsætning på brugstidspunk tet.

Kommerciel kulsyretilsætning til drikkevarer foretages sædvanligvis ved at bringe drikkevarerne i kontakt med kuldioxid under tryk og intensiv blanding i en afkølet beholder. Ved disse kommercielle tilsætningsmetoder kræves et kompliceret og forfinet udstyr, der ikke er til stede i hjemmet eller på det tidspunkt, hvor drikkevarerne skal nydes.

Der kendes enkle kulsyretilsætningssystemer, der er egnede til anvendelse i hjemmet. Almindeligvis gøres der ved disse kendte kulsyretilsætningssystemer brug af et kemisk "reaktionspar" til at frembringe kuldioxid in situ i den drikkevare, der skal tilsættes kulsyre. Et sådant reaktionspar består sædvanligvis af en kombination af et uorganisk carbonat, såsom natriumhydrogencarbonat, og en spiselig syre, såsom citronsyre, eller en ionbytterharpiks, der fungerer som syre. Kontakt mellem forbindelser af denne type i vandig opløsning resulterer i dannelsen af gasformigt carbondioxid og et salt af den spiselige syre. I beskrivelserne til adskillige patenter (U.S.A. patent nr. 3.241.977, U.S.A. patent nr. 3.467.526, U.S.A. patent nr. 3.492.671 og U.S.A. patent nr. 2.742.363) er der i enkeltheder omtalt foretrukne udførelsesformer for sådanne syre-hydrogencarbonat-eller syreharpiks-hydrogencarbonatsystemer. Alle disse metoder resulterer imidlertid i dannelsen af uønskede afsmagsgivende organiske salte i opløsning eller kræver anvendelse af et komplekst ionbytterma-teriale for at forhindre disse salte i at blive opløst i drikkevaren.

Sådanne salte er særligt mærkbare for forbrugeren og derfor særligt uheldige, når de dannes i væsentlige mængder for at opnå forholdsvis store kulsyretilsætninger.

En anden metode til kulsyretilsætning i hjemmet er baseret på anvendelsen af tørre drikkevaresammensætninger, der indeholder vand-reaktive kulsyreanhydrider, som frigiver COg eller HgCOg i vandig opløsning (jfr. beskrivelsen til U.S.A. patent nr. 3.441.417).

Disse midler har imidlertid en temmelig kompleks sammensætning og nødvendiggør i mange tilfælde tilførsel af et puffersystem til drikkevareopløsningen.

Specielt kendes der fra det ovenfor anførte USA patentskrift nr. 2.742.363 et apparat til kulsyretilsætning til drikkevarer omfattende en vanduigennemtrængelig beholder, til hvis inderside, der er 2 147273 fastgjort et kuldioxidafgivende materiale. Dette kuldioxidafgivende materiale er imidlertid netop af den ovenfor omhandlede type, hvor karbondioxid frembringes på basis af et alkalimetalhydrogenkarbonat og en sur ionbytterharpiks, og apparatet ifølge dette USA patentskrift er netop derfor også forbundet med den ovenfor omhandlede ulempe.

Formålet med nærværende opfindelse er at tilvejebringe et enkelt men effektivt apparat til kulsyretilsætning til drikkevarer på tidspunktet for drikkevarens indtagelse, og som ikke er behæftet med de omhandlede ulemper og ikke giver anledning til opbygning af afsmagsgivende salte af forskellig art.

Dette formål opnås med apparat ifølge opfindelsen, hvilket apparat er ejendommeligt ved, at det kuldioxidafgivende materiale er et porøst krystallinsk aluminium-silikatmateriale udvalgt fra en gruppe bestående af Zeolit X, Zeolit Y, Zeolit A og Faujasit, med porestørrelse på fra 3 til 10 Å, hvorhos der i aluminium-silikatmaterialet er absorberet mindst 5 vægtprocent kuldioxid, og at der fastgjort til beholderen er anbragt en tilstrækkelig mængde aluminium-silikatmateriale til opnåelse af fra 17 til 135 g krystallinsk materiale pr. liter kapacitet af beholderen.

Ved anvendelse af apparatet ifølge opfindelsen bringes en væskeformig drik i kontakt med det porøse, krystallinske aluminium-silikatmateriale i beholderens indre.

Kulsyretilsætningen med apparatet ifølge opfindelsen gennemføres fortrinsvis ved en temperatur på under ca 43°C og atmosfæretryk.

Zeolit X har den almene formel: (0,9 ± 0,2) M20: Al203: (2,5 + 0,5) Si02: (0-8) HgO, n

Zeolit Y har den almene formel: (0,9 ± 0,2) M20: Al203: (3-6) Si02: (0-9) H20, n

Zeolit A har den almene formel: (1,0 ± 0,2) M20: Al203: (1,85 ± 0,5) Si02: (0-6) H20 n og Faujasit har formlen: (Na, Ca)3ø(AI, Si.|92^384^ H20 hvor M betegner et metal og n metallets valens.

147273 3

En udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at det krystallinske aluminium-silikatmateriale omfatter granuler, der danner en foring, der hænger fast ved eller er bundet til beholderens indre flader.

En anden udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at det krystallinske aluminium-silikatmateriale omfatter en enkelt støbt blok med en tykkelse på fra 0,025 mm til 7,5 cm fastgjort inde i beholderen.

En tredje udførelsesform for apparat ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at blokken er fastgjort til bunden af beholderen.

I det følgende vil opfindelsen blive beskrevet nærmere i forbindelse med tegningen, hvor: fig. 1 er en grafisk afbildning, der viser virkningen af molekylsigteporestørrelsen ved kulsyretilsætning til vand. Den vandrette akse repræsenterer kulsyretilsætningstiden i minutter. Den lodrette akse repræsenterer en dimensionsløs angivelse af opløst kuldioxid udtrykt som det rumfang gasfor-mig kuldioxid (ved 0°C og 1 atmosfære), der er opløst pr. rumfang væske, der er tilsat kuldioxid (ved 1,7°C og 1 atmosfære). De fem kurver er kulsyretilsætningsprofiler ved 1,7°C og 1 atmosfære, der er opnået for fem forskellige typer molekylsigter, som for tiden kommercielt kan erhverves fra Molecular Sieve Department of the Material Sciences Division (tidligere Linde Division) i firmaet Union Carbide Corporation, fig. 2 er en grafisk afbildning, der viser "4-minutters-kulsyretilsætningsfaktoren" som funktion af mole-kylsigteporestørrelsen. Den vandrette akse repræsenterer molekylsigteporestørrelsen i Ångstrøm.

Den lodrette akse repræsenterer "4-minutters-kulsyretilsætningsfaktoren", der er et dimensionsløst tal, der er defineret som:

Rumfang COg opløst Rumfang COg opløst efter fire minutters efter fire minutters forløb_ x forløb_

Rumfang COg opløst Rumfang COg, der er ved mætning tilgængelig i de benytte de sigter 4 147273

De to kurver repræsenterer 12 g og 24 g portioner af molekylsigter, der blev benyttet til tilsætning af kulsyre til 237 cm3 vand ved 1,7°C og 1 atmosfære, fig. 3 er et perspektivisk billede af en udførelsesform for et apparat ifølge opfindelsen, i hvilket apparat et udsnit er fjernet, fig. 4 er et perspektivisk billede af en anden udførel-sesform for apparatet ifølge opfindelsen, fra hvilket apparat et udsnit ligeledes er fjernet.

Molekylsigter af den type, der anvendes i forbindelse med apparatet ifølge den foreliggende opfindelse, er som nævnt krystallinske aluminiumsilikatmaterialer med følgende almene formel: M20*Si02-aAI203-bH20 n pi saltformen, hvor n er valensen af en metalkation M, idet M sædvanligvis er Na eller K, men kan være andre kationer, der er indført ved udbytning, a er antallet af mol aluminiumoxid, og b er antallet af mol hydratvand.

Ved fjernelse af i det mindste noget af hydratvandet ved opvarmning bliver de krystallinske aluminiumsilikater stærkt porøse og er karakteriseret ved en række overfladehulrum og indre porer, der danner et sammenhængende netværk af passager i krystallen.

Sådanne dehydratiserede molekylsigter betegnes ofte som "aktiverede" med den betydning, at de er klar til at adsorbere kuldioxid. Som følge af disse materialers krystallinske beskaffenhed er diametrene for overfladehulrummene og for de indre porer stort set konstant og af molekylstørrelse. Af denne årsag har de krystallinske aluminiumsilikater fundet udstrakt anvendelse til adskillelse af materialer efter molekylstørrelse eller form, og som følge heraf har de fået navnet molekylsigter.

Molekylsigter eller krystallinske aluminiumsilikater betegnes også undertiden krystallinske zeolitter, og de er både af naturlig og syntetisk oprindelse. Naturligt forekommende krystallinske aluminiumsilikater, der udviser molekylsigteaktivitet, omfatter f.eks. analeit, paulingit, ptilolit, clinoptilolit, ferrierit, chabazit, gmelinit, levynit, erionit og mordenit.

Da ikke alle de naturligt forekommende krystallinske aluminiumsilikater er tilgængelige i tilstrækkeligt omfang, er betydelig op- 147273 5 mærksomhed blevet rettet mod fremstilling af syntetiske ækvivalenter.

To grundlæggende typer af krystallinske aluminiumsilikatmolekylsigter, der er lettest tilgængelige i kommerciel målestok, har fået de indenfor det foreliggende fagområde velkendte betegnelser "Zeolit X" og "Zeolit A". Andre molekylsigter, der er blevet syntetiseret, omfatter Zeolit B, F, G, H, K-G, J, L, NI, K-NI, Q, R, S, T, U, Y og Z.

Zeolit X og en fremgangsmåde til fremstilling heraf er beskrevet mere detaljeret i beskrivelsen til U.S.A. patent nr. 2.882.

244. Den almene formel for Zeolit X er, udtrykt i molbrøker af oxider, følgende: (0,9 ± 0,2) Nl20: AlgOg: (2,5 + 0,5) Si02: (0-8) HgO. n I formlen betegner M et metal og n dets valens. Som bemærket ovenfor aktiveres zeolitten eller gøres i stand til at adsorbere visse molekyler ved fjernelse af vand fra krystallen, såsom ved opvarmning. Det faktiske antal mol vand, der er til stede i krystallen, vil således afhænge af graden af dehydratisering eller aktivering af krystallen.

Metallet, der i ovenstående formel er repræsenteret ved bogstavet M, kan udbyttes ved almindeligt kendt ionbytningsteknik. Natriumformen af Zeolit X, der betegnes natrium-Zeolit X eller blot en NaX-molekylsigte, er den mest hensigtsmæssige at fremstille. Af denne årsag fås de andre former af Zeolit X sædvanligvis ved modifikation af natrium-Zeolit X.

En typisk formel for natrium-Zeolit X er: 0,9 Na20: AlgOg: 2,5 Si02: 6,1 H20.

Fjernelse af i det mindste noget af vandet fra natrium-Zeolit X aktiverer materialet og gør det klar til fyldning med carbondioxid.

Hovedlinierne i røntgenstrålediffraktionsmønsteret for natrium-Zeolit X er anført i nedenstående tabel A.

Tabel A

d-værdi for reflektion i Å 100 l/lQ

14,42 + 0,2 “TUO

8,82 + 0,1 18 4,41 ± 0,05 9 3,80 + 0,05 21 3,33 ± 0,05 18 6 147273

d-værdi for reflektion i Å 100 l/lQ

2,88 ± 0,05 Ϊ3 2,79 ± 0,05 8 2,66 ± 0,05 8.

Til opnåelse af røntgenstrålediffraktionspulvermønstrene anvendes standardfremgangsmåder. Strålingen er K-dubletten af kobber, og der anvendes et Geigertællerspektrometer med en strimmelskriver. Spidsværdierne I og stillingerne som funktion af 2Θ , hvor Θ er Braggvinklen, aflæses af spektrometerstrimlen. Af disse resultater beregnes d (obs. afstand mellem planer) i Å svarende til de registrerede linier. Røntgenstrålemønstrene angiver en kubisk enhedscelle med dimensioner mellem 24,5 Å og 25,5 Å.

Til fremstilling af natrium-Zeolit X blandes reaktanterne i vandig opløsning og holdes ved ca. 100°C, indtil krystallerne af Zeolit X er dannet. Reaktanterne skal fortrinsvis være af en sådan beskaffenhed, at der i opløsningen foreligger følgende vægtforhold:

Si02/Al203 3-5

Na20/Si02 1,2-1,5 H20/Na20 35-60

Den måde, hvorpå Zeolit X kan opnås, belyses ved følgende: 10 g NaA100, 32 g af en vandig opløsning indeholdende ca. 20 3 vægtprocent Na20 og 32 vægtprocent Si02, 5,5 g NaOH og 135 cm H20 blandes og holdes i en autoklav i 47 timer ved ca. 100°C. Krystallinsk natrium-Zeolit X fjernes ved filtrering af de reagerede stoffer og vaskes med vand, indtil pH i vaskevandet er mellem 9 og 12. Krystrallerne tørres derefter i det mindste delvis.

Zeolit A og fremgangsmåder til dens fremstilling er beskrevet i beskrivelsen til U.S.A. patent nr. 2.882.243. Den almene formel for Zeolit A, udtrykt i molbrøker af oxider, er som nævnt: (1,0 ± 0,2) M20:AI203: (1,85 ± 0,5) SiC>2: (0-6) HgO. n I ovenstående formel er M et metal, hydrogen eller ammonium, og n er valensen af M. Mængden af H20, der er til stede i Zeolit A, vil selvfølgelig afhænge af graden af dehydratisering af krystallerne.

Som det var tilfældet med Zeolit X kan den del af molekylet, der er betegnet M i ovenstående formel, ændres ved konventionel ionbytningsteknik. Natrium-Zeolit A er den mest hensigtsmæssige form at fremstille, og andre former fås sædvanligvis ud fra denne ved udbytning af ioner i vandige opløsninger. En typisk sammensætning af natrium-Zeolit A er: 147273 7 0,99 Na2O:1,0 Al203:1,85 Si02:5,1 HgO.

Fjernelse af i det mindste en del af vandet, såsom ved opvarmning, vil være tilstrækkelig til at aktivere natrium-Zeolit A og gøre det klar til fyldning med carbondioxid.

Under anvendelse af samme teknik, hvormed røntgenstrålediffraktionsdata for natrium-Zeolit X blev opnået, fås tilsvarende data for natrium-Zeolit A, og disse vil fremgå af nedenstående tabel B.

Tabel B

d-værdi for reflektion i Å 100 l/lQ

12,2 + 0,2 100 8.6 + 0,2 69 7,05 ± 0,15 35 4.07 ± 0,08 36 3,68 ± 0,07 53 3,38 ± 0,06 16 3,26 ± 0,05 47 3,96 ± 0,05 55 2,73 ± 0,05 12 2,60 ± 0,05 22

Ved fremstilling af natrium-Zeolit A blandes reaktanterne i vandig opløsning og holdes ved ca. 100°C, indtil der er dannet krystaller af Zeolit A. Reaktanterne skal være af en sådan beskaffenhed, at der i opløsningen foreligger følgende forhold:

Si02/Al203 # 1,2 - 2,5

Na20/Si02" 0,8 - S,0 H20/Na20 35 - 200

Et eksempel på en måde, hvorpå natrium-Zeolit A kan fremstilles, er følgende: 80 g NaAIC>2, 126 g af en vandig opløsning af natriumsiiikat indeholdende ca. 7,5 vægtprocent Na50 og 25,8 3 vægtprocent Si02 samt 320 cm H20 anbringes i en autoklave. I autoklaven foreligger følgende forhold: SiOg/AlgOg = 1,2; Na20/Si02 = 1,2; og H20 = 36. Autoklavens indhold holdes på ca. 100°C i ca.

12 timer. Krystallinsk natrium-Zeolit A fås ved filtrering og vask med destilleret vand, indtil vaskevandet har en pH-værdi på mellem 9 og 12. Efter tørring og i det mindste delvis dehydratisering er 8 147273 krystallerne klar til anvendelse i forbindelse med den foreliggende opfindelse.

Disse og andre typer af krystallinske aluminiumsilikatmole-kylsigter, der er anvendelige i forbindelse med den foreliggende opfindelse, er omtalt nærmere i følgende litteratur: Hersh, "Molecular Sleves11, 1961; Thomas og Mays, "Separations with Molecular Sieves" i "Physical Methods in Chemical Analysis", bind IV, side 45-97, 1961; Breck, "Crystalline Molecular Sieves" i "Journal of Chemical Sieves", der er en teknisk publikation fra firmaet Union Carbide Corporation.

Adskillige specielle typer af molekylsigter er særlig egnet til brug i forbindelse med apparatet ifølge opfindelsen. I den følgende beskrivelse henvises der til molekylsigter i form af "typer", der alle er materialer, som kan erhverves hos Molecular Sieve Department,

Union Carbide Corporation. Generiske betegnelser, såsom NaA, NaX,

CaA, CaX betegner henholdsvis natrium-Zeolit A, natrium-Zeolit X, calcium-Zeolit A, calcium-Zeolit X o.s.v. Disse omfatter type 4A og 13X molekylsigter. Type 4A (NaA) har en porestørrelse pi 4 Å og kan karakteriseres med følgende kemiske formel:

Na12[(Al02)12(Si02)12]-27H20.

Type 13X (NaX) har en porestørrelse på 10 Å og kan karakteriseres med følgende kemiske formel:

Nag6 [(AIO2)g6(SiO2)106]-276H2O.

I både type 4A og type 13X molekylsigterne kan natriumionerne udbyttes med andre kationer, såsom kalium og calcium, for at tilvejebringe andre porestørrelser og noget forskellige adsorptionsegenskaber. F.eks. giver type 4A molekylsigten, hvor tilnærmelsesvis 70% af natriumkationerne er udbyttet med calciumkationer, en molekylsigte, der markedsføres kommercielt af firmaet Union Carbide Corporation som type 5A (CaA) med en porestørrelse på 5 Å. På tilsvarende måde markedsføres type 13X (NaX) molekylsigte med ca. 70% af natriumkationerne udbyttet med calciumkationer kommercielt af firmaet Union Carbide Corporation som type 10X (CaX) med en porestørrelse på 8 Å. En anden molekylsigte (type 3A) har en kalium-Zeolit A (KA) -struktur og en porestørrelse på 3 Å.

Det er også muligt kommercielt at få krystallinske alumini-umsilikatmolekylsigter, der er klassificeret som "syremodstandsdygtige". Syremodstandsdygtige molekylsigter er krystallinske zeolitter, der ikke nedbrydes strukturelt, og hvorfra metalioner ikke udvaskes 147273 9 ved langvarig kontakt med opløsninger med lavt pH. Sidanne syremodstandsdygtige molekylsigter fremstilles sædvanligvis ved at fjerne eller erstatte mange af de udbyttelige metalioner, der findes i naturlige og syntetiske molekylsigter med protoner. Dette gennemføres ved først at udbytte metalioner med ammoniumioner og derefter opvarme den resulterende ammoniumform af disse molekylsigter til ca. 400°C for at dekomponere ammoniumkationerne. Selv om de udbyttelige metalioner i alle krystallinske metalaluminiumsilikater kan fjernes eller i nogen grad erstattes ved denne fremgangsmåde, ødelægger i de fleste tilfælde en fuldstændig ionbytning af denne type zeolittens krystalstruktur. For at erstatte mere end 35¾ af zeolitmetalionerne uden at ødelægge aluminiumsilikatkrystallen anvendes de zeolitter, der har et SiC^/AlgOg-molforhold, der er større end 3:1 ved ovennævnte ionbytningsmetoder. Zeolitter, der har et så stort SiOg/A^Og-molforhold, omfatter det naturlige mineral faujasit og den syntetiske natrium "Zeolit Y" (NaY), der er nærmere beskrevet i beskrivelsen til U.S.A. patent nr. 3.130.007. Zeolit Y har den almene formel (0,9 + 0,2) NagC^AIgOg/CSiOg/dHgO, hvor c varierer fra 3 til 6, og d (før dehydratisering) er mindre end eller lig med 9. Fremgangsmåden til formindskelse af metalionindholdet i krystallinske metalaluminiumsilikater er nærmere beskrevet i beskrivelserne til U.S.A. patenterne nr. 3.130.006 og 3.460.904.

Eksempler på kommercielt tilgængelige syremodstandsdygtige molekylsigter, der er fremstillet ved den metalionfjernelsesmetode, der er beskrevet ovenfor, omfatter type AW-300 molekylsigten, der har en porestørrelse på 4 Å, type AW-500 molekylsigten, der har en porestørrelse på 5 Å, type SK40 (NaY på partikelform med et lerbin-demiddel) og type SK41 (NaY på partikelform) molekylsigter, der begge har en porestørrelse på 8-10 Å, og Zeolonserierne 100, 200 og 900, der for øjeblikket markedsføres af firmaet Norton Company.

Forskellige molekylsigteformer med partikelstørrelser, der strækker sig fra pulver (0,5-12 mikron) til kugler med en diameter på 6,4 mm, er kommercielt tilgængelige, idet de fleste af de ikke-pul-verformede former indeholder et bindemiddel af inaktivt ler i et omfang på 20 vægtprocent. Almindelige molekylsigter omfatter ekstruderede pellets med en diameter på 1,6 mm og 3,2 mm og kugler, der vil gå gennem en 8 masker sigte men ikke gennem en 12 masker sigte. Molekylsigter kan bibringes andre former af en hvilken som helst størrelse eller skikkelse, om ønsket med bindemidler af ler eller polymerharpikser.

10 147273

Som nævnt er der i aluminiumsilikatmaterialet til brug i apparatet ifølge opfindelsen absorberet kuldioxid. Kuldioxid adsorbe-res stærkt på disse sigter men fortrænges let gennem den stærkere og foretrukne adsorption af vand. Følgelig udgør frigørelsen af adsorberet kuldioxid fra molekylsigter i vandig opløsning grundlaget for kulsyretilsætningen med apparatet ifølge den foreliggende opfindelse.

Molekylsigter "fyldes" med carbondioxid blot ved at bringe det aktiverede (d.v.s. det i det mindste delvis dehydratiserede) sigtemateriale i kontakt med gasformig kuldioxid under vandfrie betingelser til frembringelse af kuldioxidadsorption. Sigtematerialerne kan typisk være dehydratiseret til ca. 2 vægtprocent vand. Molekylsigter fyldes fortrinsvis med kuldioxid i en kolonne med et pakket lag, hvorigennem gassen føres ved stuetemperatur og et ringe posi-tivt tryk (op til 1,07 kg/cm ). Molekylsigterne skal som nævnt "fyldes" i et omfang på mindst ca. 5 vægtprocent (d.v.s. vægt af adsorberet ku I dioxid/vægt af fyldte sigter x 100%). Det omfang, hvori en speciel størrelse sigter, d.v.s. sigter med en bestemt porestørrelse, adsorberer kuldioxid ved en givet temperatur eller et givet tryk, bestemmes let ved forsøg eller ved anvendelse af adsorptionsdata, der er tilvejebragt for kommercielt tilgængelige sigter.

Det er vigtigt, at de kuldioxidfyldte molekylsigter emballeres og opbevares på en måde, der hindrer kontakt med atmosfærisk fugtighed forud for deres anvendelse i apparatet ifølge den foreliggende opfindelse. En sådan atmosfærisk fugtighed vil fortrænge kuldioxid og gøre sigterne ineffektive i forbindelse med kulsyretilsætning. til drikkevarer.

Når de kuldioxidfyldte molekylsigter i apparatet ifølge opfindelsen bringes i kontakt med vandig drikkelig væske, frigøres kuldioxid fra sigterne som følge af den foretrukne adsorption af vand fra drikkevareopløsningen. En kulsyreholdig drikkevare opnås, når den frigjorte kuldioxid opløses i den vandige væske. Efterfølgende frigørelse af den opløste kuldioxid i munden ved drikkens indtagelse frembringer den karakteristiske følelse og smag af en kulsyreholdig drikkevare. Omfanget af kulsyretilsætning forøges selvfølgelig, jo mere kuldioxid, der opløses. Kulsyretilsætning måles sædvanligvis i en enhed, der i det følgende vil blive betegnet "rumfang opløst CO2" eller "rumfang kulsyretilsætning", der er defineret som det 147273 11 gasrumfang (reduceret til standardbetingelse, d.v.s. 760 mm Hg og 0°C), der ved temperaturen og trykket for kulsyretilsætningen er opløst i et givet rumfang drikkevare.

Med henblik på at vurdere forskellige apparater til kulsyretilsætning skal der nævnes en anden kulsyretilsætningsindikator, der går under betegnelsen ydelsesfaktor Pn, som defineres og udtrykkes ved følgende formel:

Pn = (A )(B ) η η n hvor A„ er en effektivitetsfaktor, der er defineret ved forholdet: n '

Rumfang C02 opløst under kulsyretilsætning i n minutter Rumfang opløst C02 ved mætning og Bn er en virkningsgradfaktor, der er defineret ved forholdet:

Rumfang C02 opløst ved kulsyretilsætning i n minutter Samlet rumfang C02, der er tilgængelig i de anvendte sigter

Ydelsesfaktoren kombinerer brøkdelen af opnået mætning (effektivitet) med virkningsgraden for kulsyretilsætning i et givet tidsrum. I det mest ideelle tilfælde ville An være 1, hvis der blev frembragt en mættet opløsning og større end 1, hvis der blev opnået overmætning.

Bn ville være 1, hvis alt kuldioxid, der er til stede, går i opløsning.

Jo større ydelsesfaktoren derfor er, desto mere er et givet molekyl-sigtekulsyretilsætningssystem at foretrække. Denne ydeisesfaktor er benyttet til at identificere og vurdere væsentlige sigteparametre og drikkevareopløsningsegenskaber.

Opløseligheden af kuldioxid i vandig opløsning er i høj grad en funktion af temperatur og tryk. Opløselighedsdata ved forskellige temperatur- og trykbetingelser kan let bestemmes ud fra den kendte litteratur. Der findes således visse temperatur- og trykbegrænsninger for kulsyretilsætningen. Opløseligheden af kuldioxid i rent vand nærmer sig 0,5 rumfang opløst C02 (drikkevare med ringe kulsyretilsætning) ved tilnærmelsesvis 43°C og 1 atmosfære. Følgelig er kulsyretilsætningstemperaturer over 43°C ikke ønskelige ved anvendelse af apparatet ifølge den foreliggende opfindelse. Der er ikke nogen teoretisk nedre temperaturgrænse for kulsyretilsætningen, 147273 12 men der er selvfølgelig en praktisk nedre grænse i form af frysepunktet for den specielle vandige drikkevareopløsning, der tilsættes kulsyre. En i høj grad foretrukken kulsyretilsætningstemperatur er temperaturen af en isholdig drikkevareblanding, d.v.s. tilnærmelsesvis 0°C.

Pi tilsvarende måde bliver kulsyretilsætning med molekyl-sigter ineffektiv i uacceptabel grad ved kulsyretilsætningstryk under 1 atmosfære. Kulsyretilsætningstryk på over 1 atmosfære forøger kuldioxidopløseligheden og gør kulsyretilsætningen til drikkevarer særlig effektiv. Med apparatet ifølge opfindelsen udføres kulsyretilsætningen fortrinsvis i lukkede beholdere, hvor der udvikles tryk på op til ca. 10 atmosfære. Set fra et praktisk synspunkt med hensyn til kulsyretilsætning i hjemmet eller pi brugstidspunktet foretrækkes imidlertid i mange tilfælde atmosfæretryk, d.v.s. kulsyretilsætning i en åben beholder.

Kulsyretilsætningen er vigtig ved mange anvendelser, men det er ikke en kritisk variabel i forbindelse med apparatet ifølge opfindelsen. Tidsrummet for kontakt mellem de fyldte molekylsigter og drikkevaren vil naturligvis variere afhængigt af den mængde væske, der er til stede, dennes beskaffenhed, mængden, typen og indholdet af de molekylsigter, der anvendes, samt den "styrke", der ønskes for den kulsyreholdige drikkevare. Ved at anvende molekylsigter, der er fyldt med carbondioxid, i et omfang pi mindst 5 vægtprocent, og ved at gennemføre kulsyretilsætningen ved passende temperatur- og trykbetingelser som beskrevet ovenfor, kan der opnås passende kulsyreholdige drikkevarer efter tidsrum, der ved hjemmebrug typisk ligger mellem 2 og 15 min. Kulsyretilsætningssystemer, der tilvejebringer kuldioxidfrigørelse i længere eller kortere tidsrum, kan typisk opnås ved at anvende de foretrukne udførelsesformer for apparatet ifølge den foreliggende opfindelse, der er omtalt nærmere nedenfor.

Ændring af porestørrelsen i de molekylsigter, der benyttes i apparatet ifølge den foreliggende fremgangsmåde, påvirker både kulsyretilsætningshastigheden og det endelige kulsyretilsætningsomfang.

Dette ses af de typiske data, der er vist på fig. 1. Ydelsesfaktoren ved et typisk kulsyretilsætningstidsrum (4 minutter) stiger almindeligvis med stigende porestørrelse, som det er vist på fig. 2. Kurverne på fig. 1 og 2 er repræsentative for data, der er opnået ved gennem- 3 førte sigteforsøg i forbindelse med kulsyretilsætning til 236 cm koldt 147273 13 vand ved atmosfæretryk under anvendelse af forskellige mængder af molekylsigter type 3A, 4A, 5A, 10X og 13X med henholdsvis porestørrelser på 3, 4, 5, 8 og 10 Å. Hver sigtetype var fyldt med kuldioxid i det maksimale omfang, idet der faktisk anvendes færdigaktiverede sigter; nærmere bestemt sigter indeholdende 7,9, 10,8, 11,7, 10,9 og 13,2 vægtprocent. Som det ses, udviser de større sigtetyper, især dem med en porestørrelse pi 8-10 Å, en større "fire minutters ydel-sesfaktor" (P^), og disse foretrækkes følgelig.

Som det kunne forventes stiger den mængde kuldioxid, der frigøres ved at forøge den mængde molekylsigter, der benyttes, for en given mængde drikkevareopløsning, selv om kulsyretilsætningsvirkningsgraden aftager tydeligt ved en forøgelse af den samlede mængde molekylsigte, der er til stede. Selv om den optimale mængde molekyl-sigte, der benyttes, varierer afhængigt af egenskaberne af de benyttede sigter og den drikkevareopløsning, der skal tilsættes kulsyre, ligger den foretrukne mængde molekylsigte fra ca. 0,5 til ca. 4 g

O

(før fyldning) molekylsigte pr. 29,6 cm drikkevare, der skal tilsættes kulsyre.

Den fysiske facon eller form for de molekylsigter, der anvendes, kan også påvirke kulsyretilsætningen. Pulverformede molekylsigter anvendes fortrinsvis, og disse sigter bibringes en egnet form, der har et stort forhold mellem overfladeareal og rumfang.

Dette kan gennemføres ved at anvende porøse bindemiddelsystemer til at forme eller ekstrudere sigterne til sådanne former som pellets, kugler eller tynde skiver. Fremgangsmåder til sammenbinding eller formning af molekylsigter er velkendte og er f.eks. beskrevet i beskrivelserne til U.S.A. patenterne nr. 3.158.597 og nr. 3.213.164, britisk patent nr. 994.908 og belgisk patent nr. 627.185.

Blandinger af molekylsigter kan anvendes til at opnå særligt ønskede egenskaber. Almindeligvis frigør molekylsigtetyper med mindre porestørrelse (3-5 Å og især 3-4 Å) kuldioxid ved kontakt med vand langsommere, men fortsætter med at frigøre det i et længere tidsrum. Molekylsigter med større poreåbninger (større end 6 Å) tilvejebringer forholdsvis store begyndelsesfrigørelseshastigheder for kuldioxid, men en sådan frigørelse opretholdes ikke i længere tid.

En vandig opløsnings evne til at opløse kuldioxid er omvendt proportional med dennes mætningsgrad. Under en indledende kulsyretilsætning kan kuldioxid opløses med en forholdsvis stor hastighed, medens hastigheden bliver mindre, når opløsningen nærmer sig mætning. Når 147273 14 der ønskes systemer med bide stor indledende kuldioxidfrigørelse og langvarig kuldioxidopløsning kan sådanne opnås ved at anvende blandinger af sigter med varierende porestørrelser. Ved et foretrukket kulsyretilsætningsapparat med langvarig frigørelse benyttes en blanding af molekylsigter, hvor 30 til 70 vægtprocent af sigteblandin-gen består af sigter med en porestørrelse på fra 3 til 5 Å og fortrinsvis 3 til 4 Å, medens resten af de anvendte molekylsigter har porestørrelser på fra ca. 6 til 10 Å.

Ved nogle apparater kan det være ønskeligt at anvende et blandet molekylsigte/kemisk-reaktionsparsystem. Kemiske reaktionspar er almindeligvis billigere pr. rumfang frigjort kuldioxid end molekylsigter. Afsmagen fra saltene fra kuldioxidfrigørende kemiske reaktionspar er, når de foreligger i ringe mængder, ikke eller kun i ringe grad mærkbar. Mærkbarheden er afhængig af de kemiske bestanddele i reaktionsparret, smagsstofferne i drikkevaren og forbrugerens følsomhed. Typisk kan der opnås ca. 0,5 til 0,75 rumfang opløst kuldioxid (drikkevarer med svag kulsyretilsætning) for en kulsyreholdig coladrik ved hjælp af et kemisk reaktionspar, uden at ni op på uønskede store indhold af salte (d.v.s. mængder, som giver mærkbar afsmag). En hensigtsmæssig måde til at opnå kulsyretilsætning er følgelig at anvende en ringe grad af kulsyretilsætning med kemiske rekationspar suppleret med kulsyretilsætning ved hjælp af molekylsigter. I et sådant blandet system vil molekylsig-terne fortrinsvis være af arten med mindre porestørrelse (d.v.s. ca.

3 til 5 Å) til langsom frigørelse til supplering af reaktionsparret der giver hurtig frigørelse.

Den type drikkevare, der skal tilsættes kulsyre ved hjælp af apparatet ifølge den foreliggende opfindelse, er ikke kritisk. Drikkevaren skal som nævnt være af vandig art. Sådanne væsker kan ud over vand indeholde en hvilken som helst type ikke-interfere-rende smagsstof, farvemiddel, fødevareadditiv, medicin eller alkohol.

Sådanne stoffer kan i tør tilstand evt. være emballeret i apparatet ifølge opfindelsen, således at der fremstilles en velsmagende kylsyre-holdig drikkevare blot ved tilsætning af ledningsvand. Som en yderligere mulighed kan smagsstoffer og farvestoffer være tilvejebragt i en vandig blanding, der tilsættes vand og derpå bringes i kontakt sammen med de kuldioxidfyldte sigter i apparatet ifølge opfindelsen.

Eksempler pi de typer drikkevarer, der kan fremstilles ud fra passende væsker ved kulsyretilsætning med apparatet ifølge den 147273 15 foreliggende opfindelse, omfatter alkoholfrie drikkevarer, medicinske præparater, øl og mousserende vin.

Visse opløste stoffer, der kan være til stede i drikkevareopløsninger, kan imidlertid påvirke kuldioxidopløsningen, men visse foranstaltninger kan foretages, når der er tale om sådanne opløste stoffer. Kunstige sødemidler, såsom saccharin og saccharinindeholden-de midler, har vist sig at have ringe virkning på kulsyretilsætningen, men forskellige naturlige sødestoffer hæmmer hastigheden og omfanget af kulsyretilsætning ved hjælp af molekylsigter. F.eks. hæmmer fructose, sucrose og glucose i mængder svarende til mængden i typiske alkoholfrie drikkevarer i mærkbar grad kulsyretilsætning til drikkevarer, der indeholder disse. Det er imidlertid overraskende blevet opdaget, at ved kulsyretilsætning til opløsninger, der indeholder fructose eller glucose, tilvejebringer 10 Å molekylsigter i form af 4x8 maskers kugler en langt større hastighed ved kulsyretilsætningen end til tilsvarende opløsninger, der inderholder sucrose.

Tilstedeværelsen af de almindelige spiselige syrebestanddele, såsom citronsyre, op til et rumfang på ca. 1% har vist sig at have meget ringe indvirkning pi hastigheden eller omfanget af kulsyretilsætningen ved hjælp af molekylsigteteknik. Sådanne spiselig syre-indeholdende drikke er imidlertid nødvendigvis opløsninger med forholdsvis lavt pH (en 1% vandig citronsyreopløsning har f.eks. et pH pi 2). Forlænget kontakt mellem sådanne opløsninger og mange syntetiske molekylsigtematerialer vil resultere i en gradvis udvaskning af metalioner fra sigtematerialet. Som følge heraf kan virkningen af pH i sådanne drikkevarer forøges til et sådant omfang, at der forekommer mærkbare smagsændringer. Når drikkevarer indeholdende spiselige syrer følgelig tilsættes kulsyre med apparatet ifølge den foreliggende opfindelse, foretrækkes det at anvende syremodstandsdygtige molekylsigter som beskrevet ovenfor, d.v.s. krystallinske metalaluminiumsilikater med et SiC^/AlgOg-molforhold på mindst 3, og hvor mindst 35% af de udbyttelige metalioner er fjernet eller erstattet med protoner.

Når kuldioxid frigøres hurtigt i opløsningen fra molekylsigter, opløses det almindeligvis ikke så effektivt som ved mindre frigørelseshastigheder. Mindre frigørelseshastigheder tilvejebringer almindeligvis bedre mulighed for gas-væskekontakt og fremmer derfor kuldioxidopløsning. Opløsning kan således almindeligvis forbedres ved at anvende forskellige midler til at regulere hastigheden for 147273 16 kuldioxidfrigørelse fra molekylsigtematerialet. Som bemærket ovenfor består en metode i at formindske hastigheden for kuldioxidfortrængning af vand fra molekylsigter, i at der anvendes i det mindste nogle molekylsigter med porestørrelser på fra 3 til 5 Å. Andre foranstaltninger til at regulere og formindske kuldioxidfrigørelseshastigheden fra molekylsigter består i at overtrække sigterne med et vandopløseligt materiale, der hæmmer vandindtrængen i de kuldioxidholdige molekylsigtekanaler, idet belægningen skal opløses. En hvilken som helst ugiftig vandopløselig overtræksforbindelse, såsom vinylalkohol, polyvinylpyrrolidon eller hydroxypropylcellulose er egnet. Det lettilgængelige hydroxypropylcellulose er det foretrukne overtræksmiddel.

Som bemærket ovenfor kan kuldioxidfrigørelseshastigheden også reguleres ved at anvende forskellige former for molekylsigter.

Ændring i rumfang/overfladeforholdet for aluminiumsilikatmaterialet har en mærkbar virkning på kuldioxidfortrængningen fra molekylsig-terne. Almindeligvis frigør sigter med et større rumfang/overflade-arealforhold kuldioxid langsommere og over et længere tidsrum end sigter med et lavere rumfang/overfladearealforhold.

Kulsyretilsætningen med apparatet ifølge den foreliggende opfindelsen gennenføres som nævnt ved at bringe molekylsigterne i apparatet i kontakt med en væske. Almindeligvis tilsættes væsken, der skal tilsættes kulsyre, i en tilstrækkelig mængde til mindst at dække sigterne. For at undgå nødvendigheden af filtrering eller sining er molekylsigtematerialet tilvejebragt fastgjort til den indvendige side af beholderen ifølge opfindelsen. Beholderen kan med indhold af kuldioxidfyldte sigter anvendes alene til drikkevarer med indhold af smagsstoffer eller i forbindelse med et indhold af forskellige smagsstoffer og additiver, hvortil der blot skal sættes ledningsvand eller lignende.

En udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen er udformet således, at molekylsigtematerialet i sig selv udgør en del af en drikkevarebeholder. Til dette formål kan for eksempel anvendes standard drikkebeholdere som til deres indvendige overflade har fastgjort pulverformige, pelleterede eller kugleformede, molekylsigter. Almindeligvis er sigterne fordelt over det område på de indvendige overflader, der, når beholderen er fyldt med væske, vil blive bragt i kontakt med den flydende drik. Ved at fordele molekylsigterne på denne måde, frigøres kuldioxidet i opløsningen på mange forskellige steder. Kuldioxidboblerne bevæger sig derved gennem et stort rumfang væske, hvilket i høj grad forbedrer opløsningen i drikkevaren.

U7273 17

Fastgørelse af sigterne kan opnås ved anvendelse af hvilket som helst inaktivt, uopløseligt klæbemiddel, såsom paraffin eller epoxyharpikser. Hvis drikkebeholderen som sådan er af formstof, kan sigterne klæbes til de varmeblødgjorte indvendige overflader af beholderen og fixeres ved afkøling. Sådanne drikkebeholdere kan udover molekylsigtematerialet også indeholde en drikkevaretørblanding med smagsstoffer og farvestoffer, hvorved det er muligt at frembringe fuldsmagende, kulsyreholdige drikkevarer alene ved tilsætning af ledningsvand.

Et eksempel på denne udførelsesform for apparatet ifølge opfindlesen er vist i fig. 3. Kugler af molekylsigtemateriale 20 er klæbet eller på anden måde fastgjort til den indvendige overflade 21 af et drikkebæger eller en beholder 22.

Molekylsigter kan også fastgøres direkte til drikkebeholdere ved først at forme slgtematerialet til faste legemer, der svarer til beholdernes form, og som, når det er fastgjort til den indvendige af beholderne, har overfladeareal, der dækkes og bringes i kontakt med en væskeformig drikkevare. Fremstillingen af sådanne formede sigte-dele under anvendelse af inaktive bindemidler af ler eller polymerharpikser er som omtalt ovenfor velkendt inden for det faglige område.

Delene kan som sådan fastgøres til den indvendige overflade på drikkebeholderen ved anvendelse af et inaktivt, uopløseligt klæbemiddel eller ved som beholdere at anvende sådanne, hvis facon eller form er af en sådan beskaffenhed, at den holder de formede sigtedele på plads under overfladen af en indeholdt drikkevare. Ved at variere tykkelsen af sigtedelene mellem ca 0,025 mm og 7,5 cm kan der fremstilles beholdere, som, når de er fyldt med væske, frembringer forskellige kulsyretilsætningsomfang. Drikkebeholderen kan atter her også indeholde en drikkevaretørblanding.

Et eksempel på denne udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen er vist i fig. 4. En skive af sammenbundet molekylsigte-pulver 30 er anbragt ved bunden i en fleksibel drikkebeholder 31, og den holdes på plads ved hjælp af et uopløseligt klæbemiddel eller blot ved at presse skiven ned i bunden af et konisk, elastisk bæger.

De efterfølgende eksempler tjener til at belyse apparatet ifølge den foreliggende opfindelse dets anvendelse og carboniserings-evne. I hvert af eksemplerne tilsættes der kulsyre til en prøve af en drikkelig væske under anvendelse af molekylsigter, der er fyldt med kuldioxid. Alle de benyttede molekylsigter, der anvendes, er "fyldt" 147273 18 i en kolonne med pakkede lag, hvorigennem der er ført kuldioxid ved stuetemperatur og et tryk pi ca. 1,04 kg/cm . I eksemplerne er det rumfang kuldioxid, der aktuelt er opløst i en given væskeprøve, bestemt gravimetrisk ved at uddrive kuldioxidet af opløsningen ved opvarmning og føre det med en nitrogenskyl lestrøm til et absorberende lag af Ascarit, som er kommercielt tilgængeligt natriumhydroxid på et asbestunderlag.

Eksempel I

Flere prøver, hver pi 236 cm rent vand blev tilsat kulsyre med molekylsigter med varierende porestørrelse. Alle de benyttede molekylsigter havde form af støbte partikler indeholdende lerbinde-midler. Kulsyretilsætning fandt i hvert tilfælde sted i et 400 ml bæger ved en temperatur på 2,2 ± 0,6°C i et isbad. De specielle typer sigter, der blev anvendt, det omfang, hvori de blev fyldt med kuldioxid og mængden af sigter, der blev benyttet, er sammenfattet i nedenstående tabel 1.

Tabel 1

Sigtetype Porestørrelse Gennemsnitligt fyldnings- Anvendt (Å) omfang (vægt COg/vægt af mængde, fyldte sigter x 100%) g

Type 3A 3 8,5 24

Type 4A 4 12,1 12

Type 5A 5 13,4 12

Type 10X 8 14,1 12

Type 13X 10 15,9 12

Størrelsen af det tilsatte rumfang kulsyre opnået efter 1, 2, 3, 4, 6, 10 og 20 minutter blev bestemt ved separate kulsyretilsætningsforsøg. De opnåede resultater er grundlaget for fig. 1 og er sammenfattet i nedenstående tabel 2.

147273 19

Tabel 2

Sigtetype Porestørrelse Kulsyretilsætnings- Kulsyretilsætnings- (Å) tidsrum (minutter) rumfang per rumfang vand 3A 3 1 0,146 3 0,300 6 0,360 10 0,750 20 0,595 4A 4 1 0,212 3 0,307 6 0,826 10 0,560 20 0,795 5A 5 1 0,682 2 0,767 4 0,672 6 0,643 10 0,743 10X 8 1 1,210 2 1,230 4 1,180 6 1,120 10 1,200 13X 10 1 1,30 2 1,31 4 1,38 10 1,31

Stort set tilsvarende resultater opnås, når type 4A molekyl-sigterne i eksempel I erstattes med syremodstandsdygtige type AW-300 molekylsigter og type 5A molekylsigter erstattes med syremodstandsdygtig type AW-500 molekylsigter.

147273 20

Eksempel II

"4 minutters ydelsesfaktorer" for 12 og 24 g's portioner af molekylsigter med porestørrelse på 3, 4, 5, 8 og 10 Å blev beregnet ved gennemførelse af kulsyretilsætning til vand ifølge den fremgangsmåde, der er beskrevet i ovenstående eksempel I. Molekylsigterne blev i hvert tilfælde fyldt med kuldioxid i det omfang, der er vist i ovenstående tabel 1. Resultaterne af disse "4 minutters ydelsesfaktor" sammenligninger udgør grundlaget for fig. 2 og er sammenfattet i nedenstående tabel 3.

Tabel 3

Sigteporestørrelse 114 minutters ydelsesfaktorer11 (Å)_ 12 g fyldte sigter 24 g fyldte sigter 3 0,023 4 0,075 0,073 5 0,116 0,141 8 0,307 0,210 10 0,347 0,233

Eksempel III

En molekylsigte af typen 13X og i form af kugler, som kan passere en 8 maskers sigte men ikke en 12 maskers sigte, og fyldt med kuldioxid i et omfang på 15,9 vægtprocent, blev benyttet til at tilsætte kulsyre til vand i overensstemmelse med den fremgangsmåde, der er beskrevet i ovenstående eksempel I. Der blev benyttet 6 grams, 12 grams og 24 grams prøver, og de rumfang af tilsat kulsyre, der blev opnået, blev registreret for hver prøve under særskilte kulsyretilsætningsforsøg efter 1, 2, 4, 6 og 10 min.’s kulsyretilsætning. Resultaterne af denne kulsyretilsætning er sammenfattet i nedenstående tabel 4.

Tabel 4

Tidsrum Rumfang tilsat kulsyre per rumfang vand (minutter) 6 g portion 12 g portion 24 g portion 1 0,77 1,10 1,40 2 0,91 1,32 1,54 4 0,99 1,32 1,95 6 0,98 1,47 1,37 10 0,95 1,47 1,77 147273 21

Eksempel IV

Den i eksempel III omtalte molekylsigte blev igen anvendt til at tilsætte kulsyre til vand ifølge fremgangsmåden ifølge eksempel III.

"4 minutters effektivitetsfaktorer", virkningsgradfaktorer og ydelsesfaktorer blev registreret for en 6 grams, en 12 grams og en 24 grams portion molekylsigter fyldt med kuldioxid i et omfang pi 15,9 vægtprocent. Disse resultater er sammenfattet i nedenstående tabel 5.

Tabel 5

Sammenligning af "4 minutters ydelsesfaktorer" for forskellige portioner af kugler af typen 13X.

Mængde Mængde pr. Effektivi- Virkningsgrad- Ydelses- (gram) enhed opløs- tetsfaktor faktor (B^) faktor (P^) ning (A4) (g/29,6 cm3) 6 0,75 0,611 0,521 0,318 12 1,5 0,855 0,363 0,310 24 3,0 0,994 0,212 0,211

Eksemplerne III og IV viser, at selv om der frigøres mere kuldioxid i en opløsning ved at anvende større mængder sigter, aftager kulsyretilsætningsvirkningsgraden tydeligt ved en forøgelse af den samlede mængde sigter, der er til stede. Ydelsesfaktorer optimali-seres derfor ved at anvende fra ca. 0,75 til 1,5 g molekylsigte pr.

3 29,6 cm drikkevare.

Eksempel V

Flere former for type 13X molekylsigerne, d.v.s. 1,6 mm og 3,2 mm pellets og to slags kugler, nemlig kugler, som kan passere en 8 maskers sigte men ikke en 12 maskers sigte, og kugler, der kan passere en 4 maskers sigte men ikke en 8 maskers og fyldt med kuldioxid blev benyttet ved kulsyretilsætning til vand ifølge den fremgangsmåde, der er omtalt i eksempel I. Kulsyretilsætningsrumfang efter 1, 2, 4, 6 og 10 minutter (særskilte kulsyretilsætningsforsøg) blev bestemt, og de resultater, der er sammenfattet i nedenstående tabel 6, blev opnået.

Tabel 6 22 147273

Kulsyretilsætningstids- Rumfang kulsyretilsætning per rumfang vand rum (minutter) 1,6 mm's 3,2 mm's 8/12 4/8 pellets 1) pellets 2) kugler 3) kugler 4) 1 1,30 1,06 1,10 0,90 2 1,31 1,21 1,32 1,38 4 1,38 1,51 1,32 1,67 6 1,01 1,30 1,47 1,55 10 1,31 1,36 1,47 1,52 1) Fyldt med 13,2% C02· 2) Fyldt med 13,7% C02· 3) Fyldt med 14,8% C02- 4) Fyldt med 15,2% COg.

Stort set tilsvarende kulsyretilsætningsresultater fås, når de molekylsigter, der benyttes, er pulverformen af type 13X.

Stort set tilsvarende kulsyretilsætningsresultater fås, når syremodstandsdygtige molekylsigter med en porestørrelse på 10 Å og med et SiO^A^Og molforhold på ca. 4 samt med 40% af de udbyttelige metalioner fjernet eller erstattet med protoner anvendes.

Eksempel VI

Virkningen af kulsyretilsætning med en blanding af molekyl-sigter med en porestørrelse på 4 henholdsvis 10 Å påvistes ved at anvende en sådan blanding ved kulsyretilsætning til vand i overensstemmelse med fremgangsmåden og C02 fyldningsindholdene ifølge eksempel I. Der opnås kulsyretilsætningsprofiler under anvendelse af 24 g sigter (4 Å), 24 g sigter (10 Å) og en blanding af 12 g sigter (4 Å) og 12 g sigter (10 Å), idet alle sigterne har form som ovennævnte 8/12-maskers kugler. De resulterende kulsyretilsætningsprofiler viser klart, at sigteblandingen tilvejebringer større indledende kuldioxidfrigørelse og opløsning end 4 Å-sigterne, men efter ca. 10 minutters kulsyretilsætning fis opløsninger, der er tilsat kulsyre i langt større omfang end de, der fås alene med 10 Å-sigter.

Eksempel VII

Type 13X molekylsigter i form af 8/12 kugler og fyldt i et 23 14-7273 omfang på 15,9 vægtprocent med kuldioxid blev benyttet til at tilsætte kuldioxid til sødede opløsninger for at vise virkningen ved kulsyretilsætning i forbindelse med opløste sødestoffer i en drikkevarevæske.

En 10% sucroseopløsning, en 10% fructoseopløsning, en 1,45% kunstigt sødestof (Poly Sweet R, et på saccharin baseret materiale, der for øjeblikket fås kommercielt fra firmaet Guardian Chemical Corporation)--opløsning og rent vand blev tilsat kulsyre i overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge eksempel I. Kulsyretilsætningsprofiler for disse fire opløsninger er sammenfattet nedenfor i tabel VII.

Tabel VII

Kulsyretil- Rent 10% sucrose- 10% fructose- 1,45% Poly

sætnings- vand opløsning opløsning Sweet R

tidsrum opløsning (minutter) 1 1,10 0,26 0,53 1,17 2 1,32 0,61 1,06 1,26 4 1,32 1,30 1,52 1,39 6 1,47 1,27 1,36 1,50 10 1,47 1,43 1,35

Ovenstående syv eksempler viser klart virkningsgraden af krystallinske aluminiumsilikatmolekylsigter i forbindelse med drikkeva-rekulsyretilsætning over en lang række sigtestørrelser, sigtemængder, sigteformer, sigteblandinger og drikkevareopløsninger.

De følgende eksempler belyser udførelsesformer for apparatet ifølge opfindelsen.

Eksempel VIII

En kulsyretilsætningsindretning udformes på følgende måde:

En polystyrenbeholder med et rumfang på tilnærmelsesvis 400 ml blødgøres ved opvarmning. Molekylsigter af typen 13X og med en partikkelstørrelse på 5 mikron fastklæbes til de blødgjorte indvendige overflader i formstofbeholderen i tilstrækkeligt omfang til at dække disse overflader. Beholderen får lov til at køle af, hvorved det hærdede formstof forankrer sigterne. Hele beholderen bringes derefter i kontakt med kuldioxid for at fylde molekylsigtepulveret i et omfang 147273 24 pi tilnærmelsesvis 20 vægtprocent af sigterne. Nar væske, der skal tilsættes kulsyre, hældes i beholderen over is, tilføres den kulsyre i et omfang på ca 1 rumfang opløst kuldioxid per rumfang vand.

Stort set tilsvarende restultater opnås, når de pulverformede molekylsigter erstattes med 4x8 maskers kugler af molekylsigter af typen 13X, der fastgøres til de indvendige overflader af den drikkebeholder, der er vist i fig. 3.

Eksempel IX

En kulsyretilsætningsindretning udformes på følgende mide:

Ved bunden af en cylindrisk polystyrenbeholder, der svarer til den, der er beskrevet i eksempel VIII, anbringes der en cylindrisk skive, der er formet af pulverformige molekylsigter af typen 13X. Denne skive fastgøres til bunden i polystyrenbeholderen som vist i fig. 4.

Den formede molekylsigteskive fyldes derefter med kuldioxid i et omfang på tilnærmelsesvis 20 vægtprocent af skiven. Når væske hældes i beholderen, tilføres den kulsyre i et omfang på ca 1 rumfang opløst kuldioxid per rumfang vand. Den flade skive tilvejebringer stor indledende kuldioxidafgivelse fra sigtematerialet nær dens øvre flader og tilvejebringer også fortsat kuldioxidafgivelse fra sigtematerialet, der befinder sig længere inde i skiven. Den indledende kuldioxidafgivelse hæmmes, hvis skiven forud for anbringelsen i beholderen overtrækkes med en hinde af poly vinylal kohol.

Eksempel X

En tablet fremstillet af molekylsigter af typen 13X indeholdende 20 vægtprocent lerbindemiddel og presset til en skive med en diameter på 38,1 mm, der vejer 11,47 g, fyldes med COg (16,04% CO^) blev anbragt i et 400 ml bæger indholdende 236,6 cm3 vand ved 1,7°C. Efter 4 minutters forløb blev der målt en kulsyretilsætning på 1,22 rumfang per rumfang vand.

Kulsyretiisætning på over ca. 2 rumfang kan opnås, hvis kulsyretilsætningen finder sted i en lukket beholder, og hvis trykket under kulsyretilsætningen får lov til at stige til ca 3 atmosfærer.

En lang række tørre smagsstoffer, farvestoffer og additiver kan anvendes i forbindlese med apparatet ifølge opfindlesen, således at, der ved tilsætning af vand dannes fuldsmagende, kulsyreholdige drikkevarer. Sådanne smagsstoffer, farvestoffer og additiver betegnes

Claims (3)

147273 som drikkevaretørblandinger. Typiske bestanddele i sådanne blandinger kan omfatte smagsstoffer, enten naturlige eller kunstige, såsom cola, citron, lime, appelsin, grapefrugt, kirsebær, root beer, øl, ginger ale, vin, te, kaffe o.s.v.; farvestoffer, især når der anvendes kunstige smagsstoffer; sødemidler, enten naturlige eller kunstige, såsom glucose, fructose og sucrose (de to førstnævnte foretrækkes frem for den sidstnævnte som følge af den tidligere omtalte indvirkning på kulsyretilsætningshastigheden), saccharin (der frembyder mindre hæmning af kulsyretilsætningshastigheden med molekylsigtekul-syretilsætning end de naturlige sukkerarter). Forskellige andre additiver, der er velkendte indenfor drikkevareområdet, såsom fortykningsmidler eller konserveringsmidler, kan også tilsættes. En i høj grad tilfredsstillende måde til at tilvejebringe kulsyreholdige drikkevarer på brugstidspunktet er at emballere et middel bestående af en drikkevaretørblanding af en af de ovenfor anførte typer i en lukket beholder med kuldioxidfyldte molekylsigter ifølge opfindelsen.

1. Apparat til kulsyretilstætning til drikkevarer omfattende en vanduigennemtrængelig beholder (22,31), til hvis inderside eller indersider (21) der er fastgjort et kuldioxidafgivende materiale, kendetegnet ved, at det kuldioxidafgivende materiale er et porøst krystallinsk aluminium-silikatmateriale (20,30) udvalgt fra en gruppe bestående af Zeolit X, Zeolit Y, Zeolit A og Faujasit, med porestørrelser på fra 3 til 10 Å, hvorhos der i aluminium-silikatmate-rialet er absorberet mindst 5 vægt% kuldioxid, og at der fastgjort til beholderen er anbragt en tilstrækkelig mængde aluminium-silikatmateriale til opnåelse af fra 17 til 135 g krystallinsk materiale pr. liter kapacitet af beholderen.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det krystallinske aluminium-silikatmateriale omfatter granuler, der danner en foring (20), der hænger fast ved eller er bundet til beholderens (22) indre flader (21).

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det krystallinske aluminium-silikatmateriale omfatter en enkelt støbt blok (30) med en tykkelse på fra 0,025 mm til 7,5 cm fastgjort inde i beholderen (31).