EP1960288B1

EP1960288B1 - Verfahren und vorrichtung zur kontaktfreien und sequenziellen dispergierung von makrokomponenten, insbesondere von aktiven mikronährstoffen

Info

Publication number: EP1960288B1
Application number: EP06829447A
Authority: EP
Inventors: Andreas Noack
Original assignee: terra nano Ltd
Current assignee: TERRA NANO Ltd
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2026-12-08
Also published as: DE102005059000A1; EP1960288A2; WO2007065708A3; ATE492493T1; WO2007065708A2; ES2357971T3; DE502006008583D1

Description

Es wird ein Verfahren dargelegt, mit dessen Hilfe sich Komponenten, die zur Agglomerisation bzw. zur Degradierung neigen, äußerst schnell und bei minimaler Agitation dispergieren lassen. Die Dispergierfähigkeit der einzelnen Komponenten wird dabei mit Hilfe einer definierten Mischungs- bzw. Kontaktierungssequenz erreicht, wobei der dargestellte Dispersionsgrad für viele Systeme gegenüber dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren erheblich gesteigert ist. Das Verfahren zeichnet sich dabei vor allem dahin gehend aus, dass seine Handhabung und sein Timing selbst von unerfahrenen Anwendern in einfachster Weise durchgeführt werden kann. Das Verfahren ist vor allem geeignet, um instabile Getränke von a priori schwerlöslichen und damit schwer bioverfügbaren Mikronährstoffen in gut bioverfügbarer Form darzustellen.
Es sind ferner Vorrichtungen offenbart, mit deren Hilfe sich das Verfahren in einfachster Weise durchführen lässt. Zudem lassen sich optimal dispergierte Getränke kontaktfrei herstellen, d.h. ohne Kontaminations-Risiko, und das bei einem Minimum an einzusetzenden Konservierungs- bzw. Dispergierhilfsmitteln.
Getränke beinhalten nur in geringem Maße bioverfügbare Wirkstoffe, die zur Agglomeration in freiem Zustand neigen. Derartige Wirkstoffe sind oft nur in frisch gepressten Säften bioverfügbar, da sie wahrscheinlich nur im Inneren einer Zelle nanoskalisch, d. h. durch Zellmembranen vor Agglomeration geschützt, vorliegen. Derartige nanoskalische Wirkstoffe können jedoch anhand von Mehrkomponenten-Speicherverfahren stabilisiert werden.
Es bedarf deshalb einer Technologie, wie man in einem Trinkgefäß, also namentlich einer Flasche oder einer Getränkedose, in einer für den Anwender geeigneten Weise entsprechende Komponenten zusammenbringt und diese geeignet dispergiert. Eine solche Technologie würde, wenn sie getränkekompatibel umgesetzt werden würde, den wesentlichen Vorteil haben, aktive und partikuläre Pflanzeninhaltsstoffe jederzeit in einem Getränk bioverfügbar einzubinden. Aus hygienischen Gesichtspunkten ist dabei unerlässlich, dass dieser Vorteil nicht durch den Nachteil des Risikos der Kontamination des Getränks bei dem Mischvorgang aufgebraucht wird. Wesentlich ist deshalb, einen kontaminationsfreien Mischungsvorgang zu gewährleisten.
Grundlegend ist dabei auch, dass entsprechende Makrokomponenten in einer definierten Sequenz und definiertem Timing zusammengeführt werden, um eine optimale Dispersion und damit eine optimale Bioverfügbarkeit zu erreichen. Als phänomenologisches Beispiel sei folgendes genannt:
Ein System bestehend aus den 3 Makrokomponenten - also solche, die sich makroskopisch separieren lassen - aus A, B und C. Dieses System müsste über folgende Sequenz dispergiert werden: $A + B \to AB$
$AB + C \to ABC$
Würde man in diesem Fall alle 3 Komponenten auf einmal zusammenbringen, so würde sich das System nicht dispergieren lassen, zumindest nicht in einem angemessenen Zeitraum. Oftmals löst sich eine Komponente nicht, selbst über Zeiträume von einigen Minuten bis hin zu Stunden, oder koaguliert gar, sofern lokale pH-Schwankungen infolge renaler Mischungsinhomogenitäten auftreten können.
Es bedarf deshalb auch einer Vorrichtung, mit der man gezielt zwei Komponenten miteinander in Kontakt bringen und diese miteinander gut vermischen kann. Sobald die Vermischung hinreichend gut durchgeführt ist, soll das konzentrierte Gemisch mit dem eigentlichen Inhalt eines Getränkebehältnisses vermischet werden, wobei jeder Schritt derart zu erfolgen hat, dass währenddessen von außen keinesfalls Fremdstoffe, z.B. Bakterien, Viren in dessen Inneres gelangen kann. Auch ist dabei darauf zu achten, dass man von außen bequem hinreichend viel mechanische Energie einbringen kann, damit sich insbesondere die einzelnen Komponenten gut miteinander vermischen können. Denn üblicherweise hat man es mit schwerlöslichen Feststoffen oder pasteusen hochviskosen Fraktionen zu tun, die sich a priori nur schwierig vermischen lassen.
Nach DE 699 13 682 T werden zwei getrennte Fraktionen, die durch eine Trennwand separiert sind, in einen inneren Behälter mit leichtem Überdruck vorgelegt, wobei sich dieses innere Gefäß nach Öffnen des äußeren Gefäßes öffnet. Das Öffnen des inneren Gefäßes erfolgt infolge der Druckabnahme im äußeren Gefäß, wodurch die Druckdifferenz über die Membrane so groß wird, dass sich diese öffnet.
Ein System, das die getrennte Aufbewahrung und die Mischung von zwei oder Mehr Fraktionen erlaubt, wird in DE 1939086 offenbart.
Nachteilig ist hierbei, dass einerseits keine sequentielle Mischung möglich ist; andererseits ist das Verfahren z.B. für Getränkedosen schlecht anwendbar, gerade wenn Komponenten gelöst, bzw. eingemischt werden sollen, die a priori schlecht löslich sind und eine erhöhte mechanische Agitation der Komponenten untereinander benötigen würden. D. h., eine einmal geöffnete Getränkedose kann man eben nicht mehr schütteln, um etwaige schlecht auflösbare Spezies in Lösung zu bringen oder gut zu dispergieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Verfahrens zur kontaktfreien und sequenziellen Dispergierung von Makrokomponenten.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zur sequenziellen Dispergierung von Makrokomponenten zur Verfügung. Zur Durchführung des Verfahrens wird ein Gefäß, insbesondere ein Gefäß, das als inneres Gefäß in einem äußeren Hauptgefäß wie zum Beispiel einer Flasche angeordnet werden kann, bereit gestellt. Dieses bereitgestellte Gefäß weist mindestens zwei Kammern auf, welche jeweils eine Makrokomponente aufnehmen können. Die Kammern sind im Ausgangszustand jeweils durch ein Trennelement voneinander und durch ein weiteres Trennelement nach außen, also insbesondere gegenüber dem äußeren Hauptgefäß, abgeschlossen. Im Ausgangszustand des befüllten inneren Gefäßes liegen die Makrokomponenten in den Kammern durch jeweils mindestens ein Trennelement voneinander getrennt vor. Das innere Gefäß beziehungsweise zumindest eine Kammer ist durch mindestens ein weiteres Trennelement nach außen abgeschlossen. Somit sind im Ausganszustand alle Makrokomponenten separat verpackt.
Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

a) Öffnen eines ersten Trennelements unter Anwendung einer mechanischen Kraft,
b) Kontaktieren bzw. Vermischen der beiden Makrokomponenten welche jeweils im Ausgangszustand mit dem ersten Trennelement in Kontakt standen, unter Freisetzung eines Gases, das zu einem dem Mischungs- bzw. Dispergierungsgrad korrespondierendem Druckanstieg führt, welcher ein zweites Trennelement zum Bersten bringt,
c) Kontaktieren bzw. Vermischen des Gemisches aus den Makrokomponenten aus Schritt b) mit mindestens einer dritten Makrokomponente.

Durch das Öffnen eines ersten Trennelements geht das innere Gefäß aus seinem Ausgangszustand in einen nicht vollständig geöffneten Zustand über. In diesem nicht vollständig geöffneten Zustand stehen zumindest zwei Kammern und damit die darin vorgelegten Makrokomponenten miteinander in Kontakt, jedoch ist das innere Gefäß zumindest durch ein geschlossenes Trennelement noch zum Hauptgefäß hin abgedichtet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Verfahren Schritt

d) Bewegen, insbesondere Schütteln, des Gemisches aus Schritt c), um die Durchmischung zu steigern.

Dieses Bewegen kann zum Beispiel durch Schütteln des Hauptgefäßes erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst insbesondere folgende Schritte:

a) Öffnen eines ersten Trennelements unter Anwendung einer mechanischen Kraft,
- i) wobei diese Kraft durch mindestens zwei im wesentlichen geschlossene Gefäße hindurchreicht,
b) Kontaktieren bzw. Vermischen der beiden Makrokomponenten #1 und #2, welche mit dem ersten Trennelement in Kontakt stehen, unter Freisetzung eines Gases,
- i) das zu einem dem Mischungs- bzw. Dispergierungsgrad korrespondierenden Druckanstieg führt und ab einem definierten Berstdruck ein zweites Trennelement zum Bersten bringt,
- ii) wodurch das Gemisch aus den Makrokomponenten #1 und #2 mit mindestens einer dritten Makrokomponenten in Kontakt gebracht bzw. mit dieser vermischt wird.

Wesentlich an diesem Verfahren ist, dass das richtige Timing des Mischens der Makrokomponenten #1 und Makrokomponenten #2 mit der 3. Makrokomponente - in der Regel eine wässrige Flüssigkeit - sichergestellt wird. Hierfür ist der Druckanstieg, der eine Folge der Gasentwicklung ist, die wiederum mit dem Durchmischungs- bzw. Dispersionsgrad der entsprechenden Makrokomponenten #1 und #2 korrespondiert, die entscheidende Kenngröße. Ist also die Dispersion der Makrokomponenten #1 und #2 hinreichend fortgeschritten, so hat sich gleichsam ein entsprechender Druck in dem Bereich, der die Makrokomponenten #1 und #2 umschließt, aufgebaut, der dann das zweite Trennelement zum Bersten bringt. Damit vollzieht sich für den Anwender eine Prozedur, die das Timing der Mischsequenz festlegt. Die Zeitspanne von der Aktivierung, also des Brechens des ersten Trennelements bis zum Bersten des zweiten Trennelements, hängt damit in erster Linie davon ab, wie intensiv das System agitiert wird und wie effektiv dabei die Makrokomponenten miteinander vermischt werden.
Als Makrokomponenten seien jene Edukte bezeichnet, die makroskopisch als homogen gelten. Diese sind jedoch in der Regel jeweils aus einer Vielzahl von Spezies aufgebaut, die im hier verwendeten Kontext als Mikrokomponente, völlig unabhängig von ihrer tatsächlichen partikulären Abmessung, bezeichnet werden.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass der Dispersionsvorgang kontaktfrei erfolgt oder erfolgen kann, wodurch der Anwender jederzeit, und in jeglicher Umgebung, die Makrokomponenten optimal miteinander dispergieren kann, ohne diese dabei zu kontaminieren, was das Verfahren besonders im Bereich Lebensmittel, insbesondere im Bereich Getränkezubereitung, sowie im Bereich Nahrungsergänzungsmittel und ergänzend bilanzierte Diäten präferiert.
Kontaktfrei wird hier in dem Kontext benutzt, dass die Makrokomponenten während des Dispersionsvorgangs nicht berührt bzw. keiner äußerten Atmosphäre exponiert werden; es ist deshalb typischerweise auch ein steriler Prozess, der sich insbesondere für die Dispergierung von Pharmazeutika eignet. Bevorzugt bleibt während des gesamten Mischvorgangs das Hauptgefäß geschlossen, so dass keinerlei Bakterien oder Keime in das Innere vordringen können. Zusätzlich oder alternativ dazu steht das Hauptgefäß unter erhöhtem Druck, so daß durch ein entsprechendes vorgelagertes Öffnen zumindest kein forcierter Atmosphärenaustausch von außen in das Gefäß hinein erfolgt.
Typischerweise ist das Ergebnis des erfindungsgemäß durchgeführten Verfahrens eine instabile Lösung bzw. eine instabile, kolloidale Lösung von verschiedenen Mikrokomponenten. Ein Merkmal ist auch, dass entsprechende Lösungen mit der Zeit degradieren bzw. agglomerieren, so dass die biologische Wertigkeit eines entsprechenden Getränks in Rahmen von Stunden oder Tagen signifikant abnimmt. In der Regel ändert sich der Anteil der Partikel unter 100 nm im Zeitraum von 24 h, bezogen auf den von einem Zeitpunkt von 10 Minuten oder 60 Minuten nach Initiierung des Verfahrens, erheblich. Typischerweise nimmt dieser Anteil in diesem Zeitraum um mehr als 50% ab, was über Laserbeugungsuntersuchungen bestimmt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich deshalb, um Mikrokomponenten enthaltende Makrokomponenten zu dispergieren, die partikuläre Wirkstoffe, wie schwerlösliche Spurenelemente oder schwerlösliche Vitamine oder Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe enthalten. Als schwerlösliche Spuren- bzw. Ultraspurenelemente gelten beispielsweise Vanadium, Silber, Gold, Platin, aber auch jene als essentiell eingestufte Spurenelemente wie Eisen, Kupfer, Kobalt. Als schwerlösliche Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe gelten z.B. Carotinoide, Flavonoide, schwerlösliche Vitamine, wie die E-Vitamine und dergleichen. Auch lässt es das Verfahren zu Enzyme in nicht pasteurisierter Form auf einer Trägermatrix zu adsorbieren und als adsorbiertes und/oder immobilisiertes System als Makrokomponenten zu verwenden.
Eine vorteilhafte Verfahrensvariante ist es, eine 4. Makrokomponente mit einzubeziehen. Die Variante wird herangezogen, wenn eine 3. Makrokomponente ansonsten Mikrokomponenten umfassen würde, die einander degradieren, wie beispielsweise eine sauerstoffangereicherte Makrokomponente, die beispielsweise keine Kohlenhydrate oder oxidierbare Mikrokomponenten enthalten dürfte. In diesem Fall bringt man beispielsweise ein Geschmacksstoffkonzentrat, das alternativ dazu in einem 3-Makrokomponentensystem verdünnt im Hauptgefäß eingebracht wäre, in das mindestens eine innere Gefäß ein, wobei man mit Hilfe eines weiteren Trennelements die Makrokomponente #3 zwischen dem 2. und dem 3. Trennelement einbringt.
Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren, um sauerstoffzersetzliche Getränke mit Sauerstoff anzureichern. Da aber hierbei alle sauerstoffzersetzlichen Spezies im dem mindestens einen inneren Gefäß enthalten sind, sind diese somit vor oxidierenden oder oxidationskatalytischen Einflüssen geschützt. Die Sauerstoffanreicherung hat dabei ernährungsphysiologische Vorteile und regt insbesondere die Verdauung an. Der Sauerstoffpartialdruck liegt dabei typischerweise zwischen 1.0 und 15 bar, bevorzugt zwischen 2 und 10 bar.
Bevorzugt wählt man auch ein 4-Makrokomponentenverfahren, wenn es sich bei Makrokomponente #3 um ein Konzentrat handelt, das infolge eines sehr hohen Anteils an Ingredienzien mit konservierender Wirkung - beispielsweise Zucker oder Fruchtsäuren - nur in konzentrierter Form konservierende Wirkung hat.
Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Darstellen von Dispersionen mit einem hohen Anteil an gut bioverfügbaren partikulär-nutritiven Wirkstoffen, da eine hohe Bioverfügbarkeit partikulärer Wirkstoffe mit einer hohen aktiven Grenzfläche korreliert, die wiederum bei nanoskalischen Mikrokomponenten besonders hoch ist. In der Regel sind, bezogen auf die Trockenmasse, mindestens 70% der gelösten Partikel kleiner 100 nm. Typischerweise sind mindestens 30%, bevorzugt mindestens 50% aller Partikel kleiner 100 nm. Diese Prozentangabe bezieht sich auf die Anzahl der Partikel.
Typischerweise sind die Makrokomponenten aus jeweils basischen oder sauren Mikrokomponenten zusammengesetzt, wobei bevorzugt basische und saure Mikrokomporienten separiert sind. Gerade schwerlösliche Spuren- und Ultraspurenelemente werden in einer basischen Suspension auf Grund der hohen Hydroxidionenaktivität vor Agglomerisation bzw. Kristallisation geschützt und somit in einer gut bioverfügbaren Modifikation stabilisiert.
Das Gas, welches infolge des Kontaktes der Makrokomponenten freigesetzt wird und zu dem Druckanstieg führt, welcher schließlich zum Öffnen eines Trennelements führt, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung Kohlendioxid.
Die vorliegende Patentanmeldung umfasst ferner eine Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Die Vorrichtung umfasst ein Hauptgefäß und mindestens ein inneres Gefäß. Das innere Gefäß weist mindestens zwei Kammern zur Aufnahme von mindestens zwei voneinander im inneren Gefäß separat vorliegenden Makrokomponenten auf. Die Wandung der Kammern, das heißt ihre äußere Begrenzung, wird zumindest teilweise von jeweils einem Trennelement gebildet. Die Trennelemente sind so dimensioniert, daß ein erstes Trennelement, das im befüllten Zustand des inneren Gefäßes im Ausgangszustand die in den Kammern vorgelegten Makrokomponenten voneinander separiert, bei Einwirken einer äußeren Kraft geöffnet wird, so daß eine offene Verbindung zwischen den Kammern entsteht, während ein zweites Trennelement, das im nicht vollständig geöffneten Zustand des inneren Gefäßes zumindest eine Kammer des inneren Gefäßes nach außen zum Hauptgefäß hin nach außen abschließt, noch geschlossen bleibt.
Damit ermöglicht die Erfindung ein schrittweises Mischen der Makrokomponenten in einer vorgebbaren Reihenfolge. Die Reihenfolge wird durch die Dimensionierung der Trennelemente realisiert: Das Trennelement, das die zuerst zu mischenden Makrokomponenten voneinander zu separieren hat, weist den geringsten Widerstand gegen Belastung auf und wird daher zuerst geöffnet. Somit wird eine Vorstufe auf dem Weg zur letztendlich zu erielenden Mischung aller Makrokomponenten erzielt. Im einfachsten Fall von zwei vorgelegten Makrokomponenten ist diese Vorstufe die einzige Zwischenstufe vor dem Öffnen des weiteren Trennelements. Werden mehr als zwei Makrokomponenten vorgelegt, sind entsprechend mehr Kammern und mehr "erste" Trennelemente vorgesehen, welche zur gewünschten Anzahl von Zwischenstufen korrespondieren. Diese Zwischenstufen kennzeichnen den nichtvollständig geöffneten Zustand des inneren Gefäßes.
Im allgemeinen hat das Trennelement, das die Kammer mit der zuletzt zuzumischenden Makrokomponente zu den übrigen Kammern abschließt, den zweitniedrigsten Widerstand gegen Belastung. Den niedrigsten Widerstand hat das Trennelement, welches das innere Gefäß beziehungsweise die letzte Kammer nach außen zum Hauptgefäß hin abschließt. Damit wird gemäß der Erfindung zunächst eine sequenzielle Dispergierung beziehungsweise Mischung der Makrokomponenten durchgeführt, bevor diese nach außen entlassen werden. Die Mischung kann dann entweder direkt weiter verwendet werden, oder mit einer im Hauptgefäß vorgelegten weiteren Komponente gemischt werden.
Die Kammern sind beispielsweise als Hohlkörper, insbesondere aus Kunststoff und / oder Glas, ausgebildet, wobei ein solcher Hohlkörper mindestens eine Öffnung aufweist, welche durch ein Trennelement verschlossen werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist das innere Gefäß ein Doppelkammerbeutel, in dem die Trennelemente durch eine definierte Siegelung einer peelingfähigen Folie hergestellt sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das zweite Trennelement derart dimensioniert, dass es erst durch Einwirken eines erhöhten Drucks geöffnet wird, welcher infolge eines Druckanstiegs aufgrund der Reaktion der Makrokomponenten miteinander nach dem Öffnen des ersten Trennelements entsteht.
Das innere Gefäß kann beispielsweise im wesentlichen zylinderförmig entlang einer Hauptachse ausgebildet sein, wobei die zumindest zwei Kammern entlang dieser Hauptachse in Reihe zueinander angeordnet sind. Dadurch wird eine besonders schlanke Bauform realisiert, die sich auf einfache Weise zum Beispiel in Getränkeflaschen oder Dosen einsetzen lässt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Trennelemente als Siegel ausgebildet. Ein Siegel kann dabei derart gestaltet sein, dass es bei mechanischer Belastung oberhalb seines Widerstands berstet. Es kann jedoch auch so gestaltet sein, dass im geschlossenen Zustand zwei Folien aneinander dichtend haften, wobei bei Überschreiten des Widerstands gegen mechanische Belastung die Folien voneinander getrennt werden und dadurch das Siegel geöffnet wird. Die beiden Folien können insbesondere bei einem in geöffnetem Zustand schlauchförmigem Siegel die beiden einander gegenüberliegenden Folienbereiche des Schlauches sein. Ein derartiges schlauchförmiges Siegel kann in geöffnetem Zustand selbst eine Verbindung zwischen den Kammern bilden.
Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, daß zumindest ein Trennelement zumindest ein bevorzugtes Öffnungssegment umfasst. Ein solches Öffnungssegment bildet eine Sollbruchstelle für das Trennelement, so dass ein besonders zuverlässiges Öffnen eingestellt werden kann.
Um das innere Gefäß in dem Hauptgefäß zu fixieren, ist in einer bevorzugten Weiterbildung eine Haltevorrichtung vorgesehen. Insbesondere kann das innere Gefäß die Haltevorrichtung aufweisen, so dass es befüllt angeboten werden kann und beispielsweise vom Endverbraucher lediglich noch in eine Flasche oder Dose eingesetzt zu werden braucht. In einer vorteilhaft einfachen Ausführungsform umfasst die Haltevorrichtung einen Spreizdübel.
Insbesondere ist die Vorrichtung derart aufgebaut, daß das erste Trennelement, das im befüllten Zustand des Gefäßes die Makrokomponenten #1 und #2 separiert, mit einem flexiblen und/oder beweglichen Bereich der inneren Oberfläche des Hauptgefäßes direkt oder indirekt kontaktiert ist. Auf diese Weise wird zumindest das Öffnen des ersten Trennelements mit dem Öffnen des Hauptgefäßes korreliert, so dass die Handhabung der sequenziellen Dispergierung ohne jede besondere Aufmerksamkeit oder Kontrolle des Nutzers auf einfache Weise und zuverlässig sichergestellt ist.
Die Vorrichtung zeichnet sich insbesondere durch folgende unabhängige Merkmale aus:
Sie besteht aus einem Hauptgefäß, das eine wässrige Flüssigkeit und mindestens ein inneres Gefäß enthält, wobei das mindestens eine innere Gefäß

a) mindestens zwei Makrokomponenten, eine Makrokomponente #1 und eine Makrokomponente #2 enthält und
b) mindestens zwei Trennelemente mit jeweils bevorzugten Öffnungszonen umfasst,
- i) wobei das erste Trennelements, das die Makrokomponenten #1 und #2 separiert, direkt oder indirekt mit einem flexiblen und/oder beweglichen Bereich der inneren Oberfläche des Hauptgefäßes in Verbindung steht und
- ii) wobei die Makrokomponenten #1 und #2 zusammen ein Säure-Base-System darstellen, das bei Kontakt Kohlendioxid freisetzt.

Typischerweise wird die erfindungsgemäße Vorrichtung als Getränkeflasche verwendet, wobei das innere Gefäß über ein Halteelement in der Flasche, das bevorzugt im Bereich des Flaschenhalses befestigt ist, fixiert ist. Das Halteelement in Verbindung mit dem Druckweitergabeelement ermöglicht, dass von außen eine Kraft auf das erste Trennelement ausgeübt werden kann, die dieses letztendlich zu öffnen vermag.
Bevorzugt wird die Distanz zwischen dem flexiblen bzw. beweglichen Bereich des Hauptgefäßes und dem Bereich, in dem das erste Trennelement in dem mindestens einen inneren Gefäßes lokalisiert ist, mit Hilfe eines Druckweitergabeelements überbrückt, das eine indirekte Kontaktierung beider Bereiche herbeiführt. Die Bezeichnung "indirekte Kontaktierung" ist im folgenden derart aufzufassen, dass, im Bezug auf die Flexibilität bzw. Beweglichkeit des entsprechenden Kontaktierungsbereiches des Hauptgefäßes, der Spielraum zwischen innerer Oberfläche des Hauptgefäßes und dem einen Ende des Druckweitergabeelements bzw. der Spielraum zwischen dem ersten Trennelement und dem anderen Ende des Druckweitergabeelements klein ist. In der Regel ist ein entsprechender Spielraum kleiner 50%, bevorzugt kleiner 30% bezüglich der notwendigen Distanz, die das Druckweitergabeelement in Richtung des Trennelements geschoben wird, um das Trennelement zu öffnen bzw. zu brechen.
Bei dem Druckweitergabeelement handelt es sich typischerweise um einen Stab oder um ein Rohr, der/das einerseits mit einem flexiblen Bereich des mindestens einen inneren Gefäßes fest verbunden ist und anderseits mit einem Bereich der inneren Oberfläche des Hauptgefäßes kontaktiert ist, welche flexibel oder beweglich ist. Typischerweise stellt ein solcher flexibler oder beweglicher Bereich des Hauptgefäßes ein flexible Kunststoff- oder Metallwand oder auch einen Bereich der Innenseite eines asymmetrischen Drehverschlusses einer Flasche, typischerweise einer Getränkeflasche dar, der über eine Art Schraubmechanismus eine Kraft auf das Druckweitergabeelement ausübt, die dieses auf das erste Trennelement des mindestens einen inneren Gefäßes drückt.
Der Öffnungsvorgang der Trennelemente ist typischerweise irreversibel. Bevorzugt ist das System derart zusammengesetzt bzw. das Trennelement entsprechend gearbeitet, dass das einmal geöffnete Segment des Trennelements seine Öffnungsposition beibehält. Hiermit wird eine schnelle Vermischung der Makrokomponenten bestmöglich unterstützt.
Das Trennelement besteht bevorzugt aus einer Berstscheibe, in der Regel aus Kunststoff bestehend, der eine Rille eingeprägt ist, entlang derer die Berstscheibe nachgibt bzw. öffnet und damit bevorzugte Öffnungssegmente aufweist.
In einer speziellen Ausführungsform ist das innere Gefäß durch mindestens zwei Druckweitergabeelemente, die mit der Seitenwand einer flexiblen Kunststoffflasche oder auch einer Getränkedose kontaktiert sind, fixiert.
Typischerweise besteht das Druckweitergabeelement aus Kunststoff und hat eine Länge zwischen 1 und 20 cm, bevorzugt zwischen 3 und 10 cm.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verdünnungsflüssigkeit bereits im Hauptgefäß vorgelegt ist, da somit der Anwender zu jeder Gelegenheit, ohne den Inhalt zu kontaminieren, eine optimal dispergierte, oral einnehmbare, bzw. trinkfertige Lösung herstellen kann.
Besonderes Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine spezifische Anordnung der einzelnen Makrokomponenten, die die geeignete Sequenz der Vermischung festlegt. Somit kann sichergestellt werden, dass selbst Systeme, die beispielsweise außerhalb eines spezifischen pH-Wertes oder einer spezifischen Ionenstärke koagulieren würden oder aber sich schlecht oder überhaupt nicht lösen würden, optimal dispergierbar sind.
Typischerweise ist der sequenzielle Mischvorgang mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung viel effizienter und damit schneller bzw. überhaupt in vernünftigem Zeitraum erst möglich.
Als Makrokomponente wird im Hauptgefäß üblicherweise eine wässrige Lösung vorgelegt, in der Regel Mineralwasser oder eine Trinklösung, deren volumenspe-zifische Trockenmasse üblicherweise um einen Faktor 5, bevorzugt um einen Faktor 10 geringer ist als die des Gemisches aus den Makrokomponenten #1 und #2.
Die Makrokomponenten #1 und #2 stellen Säure-Base-Systeme dar, wobei als Basenkomponente stets Carbonate und/oder Hydrogencarbonate enthalten sind. Sie setzen bei gegenseitigem Kontakt bzw. Vermischen Kohlendioxid frei, und zwar in einem Druckbereich zwischen 0,1 und 30 bar, bevorzugt zwischen 0,5 und 5 bar. Ein diesbezüglicher Druckanstieg im Bereich des inneren Gefäßes von ca. 1 bar kann zum definierten Öffnen des 2.Trennelements, bei entsprechender Prägetiefe, ausgenutzt werden. Das innere Gefäß weist dabei in der Regel ein Volumen von 2 bis 200 ml, bevorzugt zwischen 5 und 50 ml oder ein Volumen im Bereich von 0,5 bis 100 ml, bevorzugt zwischen 2 und 50 ml auf. Das Hauptgefäß hat typischerweise ein Volumen zwischen 20 ml bis 3 l, bevorzugt zwischen 50 ml und 1.5 l und besonders bevorzugt zwischen 100 ml und 1 l. Das typische Volumenverhältnis zwischen dem Hauptgefäß und dem inneren Gefäß liegt zwischen 100:1 und 5:1, bevorzugt zwischen 70:1 und 10:1.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das mindestens eine innere Gefäß 3 Makrokomponenten. Die Makrokomponente #3 stellt dabei typischerweise ein Konzentrat mit sensorischen Mikrokomponenten dar, die typischerweise infolge der hohen Konzentration auf sich selbst konservierend wirken.
Für sauerstoffangereicherte Systeme, die auch ein 3-Makrokomponenten-System für das mindestens eine innere Gefäß präferieren, werden in der wässrigen Lösung aus ernährungsphysiologischen Gründen dabei möglichst hohe Sauerstoffpatialdrucke realisiert, in der Regel zwischen 1.0 und 15 bar, bevorzugt zwischen 2 und 10 bar.
Damit das 3. Trennelement in jedem Fall dann öffnet, wenn das 2. Trennelement öffnet, ist es derart konzipiert, dass dessen Öffnungsdruck kleiner als der des 2. Trennelements ist. Typischerweise öffnet dieses dritte Tennelement konsekutiv zum 2. Trennelement, d.h. in einem Zeitintervall zum Öffnungszeitpunkt des zweiten Trennelementes von weniger als 0,2 Sekunden.
Typischerweise wird über eine Leitspirale, die auf der Innenseite des Flaschenverschlusses angeordnet ist und die im hier verwendeten Terminus als Teil des Hauptgefäßes definiert wird, das Druckweitergabeelement nach unten, d.h. gegen das erste Trennelement gedrückt. Dabei dirigiert bevorzugt eine Fixierscheibe, bzw. eine darin befindliche Führungsschiene die Bewegung des Druckweitergabeelements hebelförmig auf das erste Trennelement zu. Das Spiralelement kann dabei von außen zur Mitte hin erhöht oder aber von innen nach außen erhöht sein. Im ersten Fall wird das Druckweitergabeelement von außen nach innen gegen das erste Trennelement gedrückt, im zweiten Fall von innen nach außen. Bevorzugt wird das Druckweitergabeelement während des Aufschraubens in Richtung des 1. Trennelements befördert. Hierzu ist es erforderlich, dass die Steigerung der Leitspirale größer ist als die Gewindehöhe des Verschlusses. In dieser Form ist die Dichtleistung des Verschlusses in der Regel höher und die Bedienbarkeit durch den Anwender besser. Aber auch der umgekehrte Fall, nämlich der, dass durch das Zudrehen des Verschlusses das Druckweitergabeelement auf das erste Trennelements hinzu bewegt wird, ist u. a. dann bevorzugt, wenn die Fixierscheibe tiefer im Flaschenhals sitzen soll.
Bevorzugt bestehen die Makrokomponenten #1 und #2 aus partikulären Substanzen, entweder als Trockensubstanz und/oder als wässrige Suspension. Damit sich diese mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens leicht und schnell auflösen, sollten sie kleiner als 100 µm, bevorzugt kleiner als 10 µm sein. Typischerweise sind die partikulären Spezies der Suspension zu 80% kleiner 1 µm.
Ein weiteres wesentliches Merkmal des Verfahrens ist, dass sich infolge der Reaktion von Makrokomponente #1 mit Makrokomponente #2 sehr schnell der mittlere Partikeldurchmesser der jeweiligen Edukte drastisch verringert. Typischerweise handelt es sich hierbei um wenige Sekunden. In einem langsamen Prozess setzt zeitgleich ein Agglomerisierungsprozess ein, der nach Stunden dazu führt, dass sich häufig, selbst mit bloßem Auge, Agglomerate erkennen lassen, die sich dann über Tage am Boden der Flüssigkeit absetzen. In der Regel folgt dem Agglomerisierungsvorgang ein Rekristallisationsprozess, in dem die involvierten Spezies, typischerweise Mikronährstoffe, Nutrazeutika oder auch Pharmazeutika, in wesentlichem Umfang ihre Bioverfügbarkeit einbüßen. Beispielsweise gilt das für Spuren- und Ultraspurenelemente wie Eisen, Kobalt, Silber, Wolfram, Gold, Kupfer, sowie wie viele Pflanzeninhaltsstoffe wie Carotinoide.
In der Regel hat das innere Gefäß, das die Makrokomponenten #1 und #2 enthält, die Form eines Zylinders, so dass die Makrokomponenten durch ein entsprechend rundes Trennelement separiert sind. Alternativ dazu können die Komponenten auch in zwei inneren Gefäßen vorliegen, die untereinander mit einem Schlauch, einem Rohr oder dergleichen verbunden sind.
Das Hauptgefäß bleibt während des Mischvorgangs jederzeit geschlossen. Sofern die Kraftübertragung auf das erste Trennelement über einen Drehverschluss erfolgt, sind typischerweise zwei vollständige Dichtpositionen zwischen Verschluss und dem oberen Bereich der Flaschenöffnung vorhanden. In einer besonders vorteilhaften Ausprägung der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet sich auf mindestens einer der Verschluss-Dichtpositionen eine ringförmige Auswölbung, die auf dem inneren Dichtzylinder aufgebracht ist. Auf der Innenseite des Flaschenverschlusses befindet sich dann eine entsprechende Vertiefung. Beim Drehen von einer Dichtposition auf die nächste ist vorübergehend die Dichtleistung des Verschlusses reduziert, ohne dass dabei aber die Dichtwirkung völlig entfallen würde.
Typischerweise wird für Anwendungen im Getränkebereich eine PET-Flasche mit einem Durchmesser am Flaschehals zwischen 25 und 50 mm, bevorzugt ca. 38 mm, eingesetzt. Hierdurch lassen sich kompakte Abmessungen der inneren Gefäße einhalten
Die Erfindung stellt zudem ein inneres Gefäß für eine oben beschriebene Vorrichtung und/oder zur Durchführung eines oben beschriebenen Verfahrens Verfügung, welches mindestens zwei Kammern zur Aufnahme jeweils einer Makrokomponente aufweist, wobei die Kammern im Ausgangszustand durch jeweils ein Trennelement voneinander und durch ein weiteres Trennelement nach außen abgeschlossen sind. Die Erfindung sieht des Weiteren die Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung als Getränkeflasche, Getränkedose oder Trinkampulle für Nahrungsergänzungsmittel und Ergänzend Bilanzierte Diät vor. Zudem sieht die Erfindung die Verwendung des inneren Gefäßes als Einsatz für eine Getränkeflasche, Getränkedose oder Trinkampulle für Nahrungsergänzungsmittel und Ergänzend Bilanzierte Diät vor.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dieselben Bauteile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen:

Figur 1: eine schematische seitliche Schnitt-Darstellung der erfindungsge- mäßen Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform im Schnitt im Ausgangszustand,
Figur 2: SchnittA eine schematische Darstellung des Verschlusses einer ersten Ausführungsform in Ansicht von unten, Schnitt B eine schematische Darstellung des Fixierelements, Schnitt C eine schematische Darstellung des Druckweitergabele- ments mit Fixierstab, Schnitt D eine schematische Darstellung des zweiten Trennele- ments in Aufsicht.
Figur 3: eine schematische seitliche Schnitt-Darstellung der erfindungsge- mäßen Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform im Schnitt in halb geöffnetem beziehungsweise halb aktiviertem Zustand,
Figur 4: eine schematische seitliche Schnitt-Darstellung der erfindungsge- mäßen Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform im Schnitt in ge- öffnetem Zustand,
Figur 5: eine schematische seitliche Schnitt-Darstellung des Verschlusses in einer ersten Ausführungsform im Schnitt,
Figur 6: eine schematische seitliche Schnitt-Darstellung der erfindungsge- mäßen Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform im Schnitt im Ausgansgzustand, und
Figur 7: eine schematische seitliche Schnitt-Darstellung der erfindungsge- mäßen Vorrichtung in einer dritten Ausführungsform im Schnitt im Ausgangszustand (A), im halb geöffneten bzw. aktivierten Zustand (B) kurz nach dem Aktivieren/Öffnen, im halbgeöffneten bzw. akti- vierten Zustand mit durchmischten Makrokomponenten (C), in ge- öffnetem Zustand (D).

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1

Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in "Nullstellung", in der die Vorrichtung lange Zeit aufbewahrt werden kann. Die Vorrichtung hat ein inneres Gefäß 130 mit zwei Kammern 100, 200 zur Aufnahme der Makrokomponenten. Die Makrokomponenten #1 (8) und #2 (10) sind anhand der geschlossenen Trennelemente 9 und 12 im inneren Gefäß von einander sowie gegenüber der Makrokomponenten #3 - dem Inhalt der Flasche - getrennt. Ein wichtiger Bestandteil des inneren Gefäßes ist dabei der flexible Abschlussdeckel, über den hindurch einerseits die Kraft auf die erste Trenneinheit übertragen wird (Figur 3), der aber andererseits hinreichend stabil ist, um den Druckanstieg, der sich während der Vermischung der Makrokomponenten #1 und #2 ergibt, weniger nachzugeben, als das das zweite Trennelement tut.
Über die Fixierstäbe wird das innere Gefäß, das im Wesentlichen durch die Elemente 6, 11 und 12 begrenzt wird, im Inneren der Flasche 13 fixiert. Diese Fixierung ist ferner Voraussetzung, damit das Druckweitergabeelement 3 nebst Stossstift 7, eine Kraft auf das erste Trennelement übertragen kann. Damit diese Kraft, die ursprünglich über die Drehbewegung am Verschluss 14 in das System eingebracht wird, zu einem wesentlichen Anteil auf das erste Trennelement übertragen wird, bedarf es des Zusammenspiels der Leitspirale mit der Fixierscheibe, wodurch das obere Ende des Druckweitergabeelements in einer Art Hebelbewegung in Richtung auf das erste Trennelement geschoben wird.
Figur 2: Schnitt A zeigt die Sicht von unten durch den Verschluss. Die Leitspirale 5, die ein Bestandteil des Verschlusses ist, ist derart ausgeformt, dass sie das Druckweitergabeelement 3 in die Mitte und nach unten schiebt. Die dabei auf das Druckweitergabeelement 3 ausgeübte Kraft wird über die Fixierschiene 15 (siehe Schnitt B) in eine gerichtete Bewegung überführt. Im dargestellten Fall dreht man hierzu den Verschluss zu. Schnitt B: Durch die Perforation des Fixierelements 25 wird das Ausfließverhalten der Flüssigkeit homogenisiert. Schnitt C zeigt, dass die Fixierstäbe 26 (der hintere ist der Übersichtlichkeit wegen auf den anderen Bildern weggelassen) das Ausfließverhalten im Wesentlichen nicht stören. Schnitt D zeigt das 2. Trennelement 12 mit einer Einprägung 27, entlang derer sich der Öffnungsvorgang vollzieht, wobei das innere Segment 37 bezüglich der Bildebene nach unten gedrückt wird.
Figur 3 zeigt die Vorrichtung halbgeöffnet bzw. aktiviert, wobei die Makrokomponenten #1 und #2 sich bereits miteinander zu einer Dispersion 180 vermischt haben, in der logischen Sekunde, bevor in der Zelle, die durch die Elemente 6, 11 und 12 begrenzt wird, das 2. Trennelement berstet.
Figur 4 zeigt das innere Gefäß vollkommen geöffnet. Die Dispersion der Makrokomponenten #1 und #2 ergießt sich dabei gerade in die Flüssigkeit des Hauptgefäßes, die hier der Übersicht halber nicht eingezeichnet ist.
Figur 5 zeigt Details des Verschlusses: Über den am inneren Dichtzylinder 4 aufgesetzten Dichtring 41, der mit einer entsprechenden Nut auf der Innenseite des Flaschenhalses kooperiert, wird eine 2. Dichtposition realisiert, in der üblicherweise die Aktivierung erfolgt.

Beispiel 2

Figur 6 zeigt eine 2. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung umfasst ein inneres Gefäß mit zwei Kammern 100, 200 zur Aufnahme jeweils einer Makrokomponente. Über die axial fixierten Druckweitergabeelemente 30 wird durch deren Zusammendrücken entlang der Pfeile das erste Trennelement 39 aufgedrückt bzw. aufgehebelt. Die entsprechende Kunststofflasche fixiert die Druckweitergabeelemente 30 über entsprechende Ausbuchtungen bzw. Einbuchtungen an den vorgesehenen Kontaktbereichen 29.

Beispiel 3

Figur 7 illustriert eine weitere Ausführungsform der Erfindung, welche einen pneumatischen Öffnungsmechanismus realisiert. Das innere Gefäß 1300 ist im gezeigten Beispiel als Doppelkammerkartusche ausgebildet. Es umfaßt zwei Kammern 100, 200. Die Kammer 100 ist von einem als Siegel ausgebildeten Trennelement 49 gegenüber der Kammer 200 abgeschlossen. Das innere Gefäß 1300 ist im in Abbildung A dargestellten Ausgangszustand von einem als Siegel ausgebildeten weiteren Trennelement 59 nach außen abgeschlossen, also insbesondere gegenüber dem Inneren eines - nicht dargestellten -Hauptgefäßes. In der Kammer 100 ist eine erste Makrokomponente 8 vorgelegt. In der Kammer 200 ist eine zweite Makrokomponente 10 vorgelegt. Über den Makrokomponenten befindet sich ein Gasraum 60.
In dem in Abbildung A dargestellten Ausgangszustand ist ein Hauptgefäß, beispielsweise eine Flasche, mit eingebautem inneren Gefäß 1300, das mit Makrokomponenten befüllt ist, lagerfähig. Das Hauptgefäß steht unter einem Druck, der hier als äußerer Druck bezeichnet wird, welcher dem Druck im Gasvolumen 60 in den Kammern 100, 200 entspricht, der hier als innerer Druck bezeichnet wird. Um den Inhalt des Hauptgefäßes unter Druck zu se-tzen, also sozusagen vorzuspannen, kann vorteilhafterweise Stickstoff und/ oder Sauerstoff eingesetzt werden. Grundsätzlich liegt auch der Einsatz anderer Gase wie zum Beispiel Kohlendioxid im Rahmen der Erfindung, jedoch kann dies bei einigen Anwendungsfällen weniger vorteilhaft sein, wenn Kohlendioxid zu einem so starken Sprudeln des Getränks führen würde, daß dieses Sprudeln für den Konsumenten nicht mehr akzeptabel wäre.
Wird das Hauptgefäß geöffnet, sinkt der äußere Druck ab, so daß das Gasvolumen 60 aufgrund des relativ erhöhten inneren Drucks expandiert. Infolge dieser Expansion wird das Siegel 49 geöffnet und die Makrokomponenten beginnen sich zu vermischen (Abbildung B). Das geöffnete Siegel 49 bildet dabei eine Verbindung 300 zwischen den Kammern 100 und 200 des inneren Gefäßes. Vorzugsweise wird das Hauptgefäß spätestens jetzt wieder verschlossen.
Die Makrokomponenten sind nun in Kontakt miteinander. Das Hauptgefäß kann nun zur weiteren beziehungsweise schnelleren Durchmischung der Makrokomponenten geschüttelt werden. Durch das Durchmischen der Makrokomponenten 8, 10 entsteht infolge einer Säure-Base-Reaktion C02. Dadurch nimmt das Volumen des Gasraums 60 weiter zu (Abbildung C), bis schließlich das zweite Siegel 59 gesprengt wird (Abbildung D). Nach dem Durchbrechen des zweiten Trennelements 59 wird das Gemisch 180 aus den Makrokomponenten 8, 10 in die umgebende Flüssigkeit - nicht dargestellt-, welche im Hauptgefäß vorgelegt wird, ausgeschüttet beziehungsweise gepreßt. Durch weiteres Schütteln kann die Verteilung des Gemisches 180 unterstützt werden.
Die Doppelkammerkartusche 1300 wird bevorzugt über einen Spreizdübel in der richtigen Lage zum Hauptgefäß fixiert. Insbesondere wird die Doppelkammerkartusche im Inneren des Hauptgefäßes positioniert.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern vielmehr in vielfältiger Weise variiert werden kann. Beispielsweise kann das innere Gefäß auch mehr als zwei Kammern und entsprechend mehr Trennelemente aufweisen. Insbesondere können die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden.

Bezugszeichenliste

Figur 1

1: Haltestab für inneres Gefäß
2: Fixierscheibe und Ausguss-Homogenisator
3: Druckweitergabelement
4: Dichtzylinder im Verschluss
5: Leitspirale
6: flexibler Abschlussdeckel
7: Stossstift
8: Makrokomponente #1
9: erstes Trennelement (zu)
10: Makrokomponente #2
11: Wand des inneren Gefäßes
12: zweites Trennelement (zu)
13: Hauptgefäß (Flasche)
130: inneres Gefäß
14: Drehverschluß

Figur 2

Schnitt A

140: Dichtzylinder des Schraubverschlusses
5: Spirale mit Leitrille
34: seitliche Verschlusswand

Schnitt B

15: Fixierschiene der Fixierscheibe
25: Umrandung der Fixierscheibe
3: Druckweitergabeelement

Schnitt C

3: Druckweitergabeelement
26: Halterungsverstrebung zur Fixierung des inneren Gefäßes

Schnitt D

17: Kontaktfläche zwischen innerem Gefäß und Trennelement
27: Öffnungsrille
37: Inneres Segment, das bei Öffnung aufgedrückt wird

Figur 5

5: Leitspirale des Drehverschlusses im Profil
4: innerer Dichtzylinder mit aufgesetzter Dichterhöhung
41: Dichterhöhung des inneren Dichtzylinders 4
14: Seitenwand Drehverschluss
48: Gewinde Verschluss
58: Gewinde Flaschenhals

Figur 6

30: Seitlich gespreizte Druckweitergabeelemente
29: Kontaktbereiche zu flexibler Wandung einer Kunststoffflasche
39: Erstes Trennelement, das auf seitlichen Druck herausspringt

Figur 7

59: zweites Trennelement, als Siegel ausgebildet
10: Makrokomponente #2
49: erstes Trennelement, als Sigel ausgebildet
8: Makrokomponente #1
60: Gasvolumen
100, 200: Kammern
1300: inneres Gefäß, als Doppelkammerkartusche ausgebildet
180: Dispersion bzw. Mischung aus den Makrokomponenten #1, #2

Claims

Verfahren zur sequenziellen Dispergierung von Makrokomponenten, zu dessen Durchführung ein Gefäß (130, 1300) bereitgestellt wird, welches mindestens zwei Kammern (100, 200) zur Aufnahme jeweils einer Makrokomponente (8, 10) aufweist, wobei die Makrokomponenten (8, 10) in den Kammern (100, 200) im Ausgangszustand durch jeweils ein Trennelement (9, 39, 49) voneinander und durch ein weiteres Trennelement (12, 59) nach außen abgeschlossen sind, umfassend folgende Schritte:
a) Öffnen eines ersten Trennelements (9, 39, 49) unter Anwendung einer mechanischen Kraft,

b) Kontaktieren beziehungsweise Vermischen der beiden Makrokomponenten (8, 10), welche jeweils im Ausgangszustand mit dem ersten Trennelement (9, 39, 49) in Kontakt standen, unter Freisetzung eines Gases, das zu einem dem Mischungs- beziehungsweise Dispergierungsgrad korrespondierendem Druckanstieg führt, welcher ein zweites Trennelement (12, 59 zum Bersten bringt,

c) Kontanktieren beziehungsweise Vermischen des Gemisches (180) aus den Makrokomponenten (8, 10) aus Schritt b) mit mindestens einer dritten Makrokomponente.
Verfahren nach Anspruch 1 umfassend Schritt d) Bewegen, insbesondere Schütteln, des Gemisches aus Schritt c), um die Durchmischung zu steigern.
Verfahren zur sequentiellen Dispergierung von Makrokomponenten, nach Anspruch 1 oder 2, umfassend folgende Schritte:
a) Öffnen eines ersten Trennelements unter Anwendung einer mechanischen Kraft, i) wobei diese Kraft durch mindestens zwei im wesentlichen geschlossene Gefäße hindurchreicht,

b) Kontaktieren beziehungsweise Vermischen der beiden Makrokomponenten #1 und #2, welche mit dem ersten Trennelement in Kontakt stehen, unter Freisetzung eines Gases,
i) das zu einem dem Mischungs- beziehungsweise Dispergierungsgrad korrespondierenden Druckanstieg führt und bei einem defineirten Schwellenwert ein zweites Trennelement zum Bersten bringt,

ii) wobei das Gesmich aus den Makrokomponeten #1 und #2 mit mindestens einer dritten Makrokomponente in Kontakt gebracht beziehungsweise mit dieser vermischt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Makrokomponente eine wässrige Flüssigkeit im Hauptgefäß ist.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 30%, bevorzugt mindetens 50% aller kolloidal gelösten Partikel kleiner 100 nm sind.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Trennelement konsekutiv zu dem 2. Trennelement geöffnet wird.
Vorrichtung zur sequentiellen Herstellung von Dispersionen enstprechend den Verfahrensansprüchen 1 bis 6, mit einem Hauptgefäß und mindestens einem inneren Gefäß (130, 1300), welches mindestens zwei Kammern (100, 200) zur Aufnahme von mindestens zwei voneinander im inneren Gefäß separat vorliegenden Makrokomponenten (8, 10) umfasst, wobei die Wandung der Kammern (100, 200) zumindest teilweise von jeweils einem Trennelement (9, 39, 49, 12, 59) gebildet wird, und wobei die Trennelemente so dimensioniert sind, dass ein erstes Trennelement (9, 39, 49), das im befüllten Zustand des inneren Gefäßes im Ausgangszustand die in den Kammern (100, 200) vorgelegten Makrokomponenten (8, 10) voneinander separiert, bei Einwirken einer äußeren Kraft geöffnet wird, so dass eine offene Verbindung (300) zwischen den Kammern entsteht, während ein zweites Trennelement (12, 59), das im nicht vollständig geöffneten Zustand des inneren Gefäßes zumindest eine Kammer des inneren Gefäßes nach außen zum Hauptgefäß hin nach aussen abschließt, noch geschlossen bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Trennelement so ausgelegt ist, dass es erst durch Einwirken eines erhöhten Druckes geöffnet wird, welcher infolge eines Druckanstiegs aufgrund der Reaktion der Makrokomponenten miteinander nach dem Öffnen des ersten Trennelements entsteht.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Trennelement zumindest ein bevorzugtes Öffnungsssegment umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur sequentiellen Herstellung von Dispersionen entsprechend den Verfahrensansprüchen 1 bis 6 in einem Hauptgefäß mindestens ein inneres Gefäß enthalten ist, wobei letzteres
c) mindestens zwei Makrokomponenten, eine Makrokomponente #1 und eine Makrokomponente #2 enthält und

d) mindestens zwei Trennelemente mit jeweils bevorzugten Offnungsssegmenten umfasst,
i) wobei das erste Trennelement, das die Makrokomponenten #1 und #2 separiert, mit einem flexiblen und / oder beweglichen Bereich der inneren Oberfläche des Hauptgefäßes direkt oder indirekt kontaktiert ist und

ii) wobei die Makrokomponten #1 und #2 zusammen ein Säure-Base-System darstellen, das bei Kontakt Kohlendioxid freisetzt.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Hauptgefäßes zwischen 20 ml und 3 l, beträgt bevorzugt zwischen 50 ml und 1,5 l, besonders bevorzugt zwischen 100 ml und 1 l.