EP4304384A1 - Aromaspeicher für die speicherung von duftstoffen, verfahren zu seiner herstellung sowie trinksystem mit einem solchen aromaspeicher - Google Patents

Aromaspeicher für die speicherung von duftstoffen, verfahren zu seiner herstellung sowie trinksystem mit einem solchen aromaspeicher

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Publication number
EP4304384A1
EP4304384A1 EP22710574.9A EP22710574A EP4304384A1 EP 4304384 A1 EP4304384 A1 EP 4304384A1 EP 22710574 A EP22710574 A EP 22710574A EP 4304384 A1 EP4304384 A1 EP 4304384A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fragrance
granules
fragrances
aroma
porous
Prior art date
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Pending
Application number
EP22710574.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rudolf Ernst
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
August Toepfer & Co & Co Kg GmbH
Original Assignee
August Toepfer & Co & Co Kg GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by August Toepfer & Co & Co Kg GmbH filed Critical August Toepfer & Co & Co Kg GmbH
Publication of EP4304384A1 publication Critical patent/EP4304384A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • A47G2400/04Influencing taste or nutritional properties

Definitions

  • Flavor store for storing fragrances, method for its production and drinking system with such a flavor store
  • Drinking vessels or drinking systems are known from the prior art, in which the user is given a taste experience by so-called retronasal smelling when enjoying a beverage that is tasteless per se, such as in particular pure drinking water, mineral water or table water.
  • the drinking vessels such as drinking bottles, are equipped with a fragrance body or aroma container or aroma reservoir from which aroma substances escape and are fed into the throat of the user when drinking, where the taste experience is then triggered.
  • Such a drinking system is available on the market, for example in the form of the drinking system offered by the German air up GmbH under the air up® brand (cf. www.air-up.com).
  • This drinking system consists of a specially shaped drinking bottle and replaceable aroma reservoirs to be specified by the provider as “pods”, which emit a fragrance or flavoring when using the drinking system, in order to trigger a taste experience when drinking water in particular. It the manufacturer offers pods with different aromas as "flavours”, e.g. raspberry, lemon, cherry, cucumber, etc. Disclosures relating to this prior art and to such drinking systems can also be found in the patent literature. Reference should be made here, for example, to the documents DE 20 2016 004 961 U1, DE 20 2017 000 239 U1, DE 10 2018 000 382 U1, DE 10 2018 003 669 A1 and DE 10 2018 222 299 A1.
  • the liquid fragrance is dripped onto a composite material made of plastic fleece, filter paper and cellulose fibers immediately before it is introduced into the aroma reservoir. All three components have the property of being fiber materials.
  • the fragrant liquid is stored by wetting the outside of the fibres.
  • the main advantage of such systems which are based on fiber wetting, is that they can be produced quickly and cheaply. There are usually only seconds or a few minutes between the sprinkling of the fiber materials and their inclusion in the closed aroma containers.
  • a major problem with this approach is that such systems are comparatively unstable because the mobility of the fragrant substance on the surface of the storage fibers is not restricted.
  • warming up the aroma reservoir can greatly increase the mobility of the fragrant substances, which can lead to overdosing during the subsequent drinking process.
  • Such overheating is relevant in practice if such a drinking bottle is left in a car in the summer, for example.
  • the migration risk of concentrated fragrances limits the possible loading of the carrier material with fragrances.
  • the conveyed air is perfumed primarily on the surface of the fiber composite.
  • the actual, e.g. cuboid, fiber body is hardly flowed through due to flushing short circuit, because the internal air resistance of the fiber body is very high.
  • the absorption of the fragrances from the sucked air takes place in primarily on the surface of the fiber body.
  • the largest part of the fiber surface, i.e. the interior of the fiber body is not actively involved in the release of the fragrance into the air passing by, but only serves as a store for the fragrance.
  • the liquid fragrances, which wet the fibers inside the fibrous body migrate to the outside of the fibrous body and only then perfume the passing air there. Therefore, the reactive contact area is comparatively small, especially in relation to the stored quantity of fragrances and in relation to the volume of the fragrance container.
  • the small reactive contact area means that the scent experience is comparatively small in relation to the amount of scent used.
  • an aroma reservoir for storing fragrances and for delivering the fragrances to a drinking system with the characteristics of claim 1.
  • Developments of such an aroma reservoir according to the invention that are recognized as being advantageous are described in more detail in claims 2 to 10 .
  • the invention specifies a method for producing an aroma reservoir for storing fragrances and for delivering the fragrances to a drinking system, as defined in claim 11. Before some developments of the method are described in claims 12 to 19 be. Finally, a further aspect of the solution to this problem according to the invention lies in a drinking system with the features of claim 20.
  • An aroma reservoir according to the invention for storing fragrances and for delivering the fragrances to a drinking system initially comprises a container.
  • This container has a wall enclosing a receiving space, in which at least one air inlet opening and at least one air outlet opening are provided.
  • This container can advantageously be designed in such a way that the flow rate of the air flowing through it is as large as possible.
  • the cross-section of the container is advantageously chosen so that it is preferably related to a length through which flow occurs has a diameter/length ratio of 5:1 or more.
  • the container can in particular also consist of a material that is obtained from renewable raw materials and/or can be recycled or composted.
  • the container can be made of cork or a plastic obtained from plant material.
  • the aroma reservoir also includes a substrate material arranged in the receiving space, which is loaded with a fragrance and releases the fragrance to air flowing in through the air inlet opening, flowing past the substrate material and flowing out through the air outlet opening.
  • the substrate material is a storage material in the form of porous or microporous granules.
  • the use according to the invention of a porous or microporous granulate instead of a non-woven fabric used in the prior art allows the liquid fragrance to be stored by migrating into the porous or microporous storage material and adsorbing the fragrance on inner surfaces in the pores of the storage material and thus a much higher loading of the Storage material with the fragrance, or with the fragrances. It is of course a prerequisite that the storage material does not react with the fragrance, but merely stores it and then releases it again.
  • the pore structure of the granules must also be open-pored, ie the inner pores must be accessible for migration of the fragrance from the outer surface of the granules.
  • a porous granulate used according to the invention is characterized in particular by the inner surface mentioned, namely the surface of the pores or micropores lying in the interior of the granulate.
  • the pore size of the granules is selected in a way that is matched to a molecular size of the fragrance used in each case. If the pores are too small in relation to the size of the molecules of the fragrance used, the fragrances will not migrate into the granules. Conversely, if the pores are too large in relation to the size of the molecules of the fragrance used, then on the one hand there is not enough storage surface available and the fragrance is released again too quickly and in an uncontrolled manner.
  • the use of a granulate for storing the fragrances also has the important advantage that the outer surface effectively flowed against, at which the fragrance is released to the passing air, is significantly larger, namely in particular between 200% and 1000%, than the surface surface of nonwovens based on the given container volume.
  • the granules will flow through because the granules fill the container very well up to the walls due to their free-flowing nature. This closes any large air gaps and the air must flow through the granulate. Since the air gaps within the granules are very small, the flow rate is increased in these, which promotes the evaporation of the fragrances.
  • Nonwovens are generally not flown through; the air flows past the fleece. Therefore, the air is only scented on the outside of the fleece pack. Spent fragrance is replaced by migration from the inside of the fleece to the outside.
  • the user of a drinking system provided with the aroma reservoir can be given a uniform fragrance experience over the entire useful life of a filling of fragrance (of the aroma reservoir).
  • the vapor pressure of the fragrance since it is primarily adsorbed on the inner surfaces of the granules, is so low that it is released in a lower concentration compared to primarily superficial adsorption on a non-woven material.
  • a user of the drinking system provided with the aroma container then has an intense olfactory experience and believes he is drinking lemonade.
  • the content of fragrance in the air sucked in when drinking is so low that sensitization by the fragrance is not possible.
  • the vapor pressure of the fragrance remains comparably high at the beginning of use, so that even if the aroma container is already clearly empty and has been used for a longer period of time, the user experiences a largely consistently intense smell experience.
  • the evaporation rate of the fragrance depends not on the occupied area but on the size of the openings of the pores and channels, so it changes only slightly during use.
  • the adsorbing surface is small and the intensity of the scent experience decreases noticeably as the amount adsorbed decreases.
  • the fleece has been freshly sprinkled with fragrance, or when the aroma reservoir containing such a fleece has been freshly opened, the user has an overwhelming smell experience.
  • the fragrance experience is significantly weaker due to the decreasing vapor pressure, which is unsatisfactory.
  • fragrances used are essential oils or perfume oils
  • water-based products can also be used, which can then require a different type of granulate.
  • Ideal granules for storing the fragrances described above are, inter alia, polymers or copolymers, either of plant origin, here cork has proven to be particularly suitable, or on a synthetic, in particular petrochemical, basis, such as an inhomogeneously crystalline copolymer of ethylene vinyl acetate (EVA) and polyethylene (PE). Very good results are achieved with copolymers of EVA and polyethylene PE, the EVA proportion of which is 10 to 50 percent by weight, in particular 20 to 40 percent by weight.
  • EVA proportion of EVA and PE has proven particularly suitable for absorbing essential oils such as lemon oil or lime oil, the EVA proportion of which is approximately 30 percent by weight, in particular 28 percent by weight. Basically, the storage capacity for perfume with increasing EVA content.
  • Cork is a waterproof lipophilic biopolymer.
  • the air-filled, dead cork cells form a natural hard foam.
  • Cork can absorb more than 50% by weight of fragrances and release them again evenly.
  • cork or if another natural, in particular vegetable, material is used as a storage material, it can be treated beforehand in order to reduce or completely eliminate or exclude microbiological contamination of the material. Such a treatment can, for example, take place thermally. It is also advantageous to wash tannic acids out of the cork if they have been stored in the cork by the cork-producing plant, because tannic acids can potentially attack the fragrances that are to be stored in the cork.
  • inorganic granules that are porous and, for example, non-polar or lipophilic can also be used.
  • Bentonite or clay granules, in particular smectic clay, are suitable for this purpose.
  • inorganic granulates tend to generate fine dust through mechanical abrasion, which should not get into the human respiratory tract unfiltered. Therefore, special measures are required here to safely keep out the sen fine dust from the air provided with fragrances by means of the aroma storage device according to the invention.
  • the incorporation of the fragrances in the granules, in particular in the pores of the granules, takes place through migration, which in turn is based on capillary effects.
  • the migration is promoted in that the fragrance and carrier material are filled into a closed container, so that a high concentration or a high vapor pressure of the volatile fragrance arises in the atmosphere of the closed container.
  • the release of the stored fragrances is based on the same mechanism, but in the opposite direction. In this case, fresh, unscented air is guided past the granulate, so that the vapor pressure of the liquid fragrance acts in the opposite direction.
  • the storage material in the form of porous or microporous granules can in particular have a particle size of 2 mm to 8 mm, preferably 4 mm to 6 mm. It has turned out to be a particularly advantageous procedure to remove any fines by sieving before the perfuming process from a fine fraction below 1 mm, because this fine fraction can form a sticky mass in connection with the liquid fragrances, which disrupts the process and the production of free-flowing fragrance granules is prevented, but instead promotes uncontrolled clumping. It is important for a good retronasal scent experience for the user of a drinking system equipped with the aroma reservoir according to the invention that the flow resistance of the breathing air when the scent is sucked in is sufficiently low and also defined.
  • the particles of the granulate should not be too small.
  • the granules should advantageously have a minimum size in order to ensure a low flow resistance.
  • the resistance experienced by the air to be charged with the fragrance when flowing through the granules in the aroma reservoir should not be greater than 1000 Pa, preferably not greater than 500 Pa, particularly preferably not greater than 200 Pa.
  • the size of the granules should only vary within a predetermined range in order to obtain a uniform flow, a defined flow resistance and a uniform charging and discharging with and from the fragrance.
  • a granulate can be selected whose grain size is 95 percent within a size interval of 30 percent.
  • a method according to the invention for producing an aroma reservoir for storing fragrances and for delivering the fragrances to a drinking system includes the following steps: a. providing a closable, in particular capsule-like, container having a receiving space and a wall enclosing this receiving space, in which at least one air inlet opening and at least one air outlet opening is provided; b.
  • a storage material in the form of a porous or microporous granulate; c. loading the storage material with one or more fragrances; i.e. Filling the receiving space with the storage material loaded with the fragrance or substances; e. Closing the receiving space filled with the storage material loaded with the fragrance(s).
  • the storage material is loaded by migrating the fragrance(s) into the porous or microporous granules.
  • the migration of the fragrances into the porous granules typically takes place using the capillary effect. This means that the pore size and the electrochemical properties of the granules and the fragrance to be stored must be matched to one another.
  • the loading of the porous or microporous granules with the liquid fragrance through migration into the porous or microporous storage material allows a much higher loading of the storage material with the fragrance or with the fragrances.
  • the storage of the liquid fragrances in the storage material can be spatially and temporally decoupled from the packaging process of the fragrance carrier in the fragrance body.
  • This decoupling means that more time is available for the liquid fragrances to penetrate the storage material.
  • the incorporation of the fragrances in this storage material is more stable because the underlying physical processes, namely diffusion or migration, are the same for incorporation and release. They basically work in both directions with the same efficiency. It follows from this that a storage material that can be loaded quickly with the fragrance also releases it again relatively quickly, or that a storage material whose loading with fragrance takes more time also releases it again over a longer period of time.
  • the process of loading the storage material which is separated spatially and temporally from the packaging of the storage material in the aroma storage, also makes it possible to supply energy to the loading process, either directly, e.g. by heating the process container, or indirectly, e.g. by heat being generated by internal friction in the storage medium, when this is moved.
  • a reaction vessel in which loading occurs may be pressurized either directly by subjecting the vessel to a pressurized gas, which is another form of energy input, or indirectly by expansion of the feeds as a result of those described above Warming. In any case, it is considered advantageous to design the reaction vessel to be pressure-tight.
  • An energy supply as described above enables the desired one-way street effect, namely that the incorporation of the fragrances into the storage medium with the supply of energy from the outside takes place significantly faster than the release without energy supply.
  • substantially higher stable concentrations of fragrances in the storage material can be reached, namely 20 to 50 percent by weight.
  • the loading process can take place in particular in a rotating or oscillating mixing vessel, which can be, for example, a pressure-resistant mixing drum of a rotary mixer or a tumble mixer.
  • This mixing vessel can be The advantage of having a smooth inner wall without tools can be a pressure-resistant, tool-free mixing drum, for example. This is preferred because raw tools can damage the granules.
  • a mixing drum that is used can preferably be cylindrical, particularly preferably with an ellipsoidal cross section, and can rotate or oscillate about an axis.
  • a speed or oscillation frequency of the rotating or oscillating mixing vessel can be selected in particular in such a way that the material to be mixed forms a rotating or oscillating roller in the interior. It is preferably avoided in particular to promote the product with the help of centrifugal force up to the high point and drop it, because this can damage the granules. If a rotating mixing vessel is used, the speed is advantageously adjusted to between 5 and 15 revolutions per minute (rpm), preferably to 10 rpm.
  • fragrances and/or granules would be desirable, but is hardly practicable in practice since the flash point of most fragrances is low, usually around 45 degrees. Energy is therefore preferably supplied to the loading process very slowly and very evenly via the drive of the mixing vessel. After the end of loading in a rotating or oscillating mixing vessel, the granules loaded with the fragrance can then be left to rest in order to achieve further absorption of fragrance and to stabilize the system. Compliance with the rest period makes it possible in particular to produce stable fragrance granules that are dry on the surface. In the resting phase, the fragrance can in particular migrate into the core of the individual grains of the granulate, i.e. migrate there.
  • the process of loading the granules can take place in particular with the following steps:
  • the granules can also be filled into the mixing vessel before the fragrance and the fragrance can be injected continuously in order to avoid lump formation that would disrupt the process.
  • the total filling level of the mixing vessel should preferably not exceed 35 to 40% of the maximum filling volume of the mixing vessel.
  • the mixing vessel can be turned or oscillated at intervals, e.g. every 10 to 15 minutes two to ten times, in order to avoid clumping of the loaded storage material
  • fragrances that have to be extracted from the starting material, eg a plant material, using ethanol.
  • An example of this is natural vanilla. Fragrances produced in this way have the disadvantage that a slight note of alcohol or chemicals cannot be avoided. Consumers describe these as "laboratory" or "chemical” smells.
  • the starting material is first fine grind. This ground material is then dissolved or suspended in a suitable liquid, such as alcohol or water. This liquid is then applied to a suitable carrier, ideally granules, in a mechanical mixing process. The carrier liquid is then evaporated or dried off.
  • the finely ground solid fragrances now stick to the surface of the granulate due to electrochemical interactions. There they develop their fragrance effect when they are introduced into the fragrance container.
  • a further aspect of the invention relates to a drinking system consisting of a drinking vessel and an associated aroma reservoir that is or can be connected to the drinking vessel as described above, so that when drinking from the drinking vessel through the air inlet opening in the wall of the aroma reservoir, Substrate material stored fragrance offset air is passed through the air outlet and to the mouth of the drinker.
  • Example 2 20 liters of dried cork granules with an average particle size of 3 mm and a bulk density of 3 kg to 4 kg were placed in a mixing drum with a capacity of 50 liters and with an ellipsoidal cross section taken parallel to the axis of rotation. A liquid natural peach flavor was then added to the granules. The mixing drum rotated at 10 rpm for 4 to 6 hours. The mixing drum was then allowed to rest for 15 hours, stirring at 10 rpm for 15 minutes every hour in order to prevent the granules from clumping. Subsequently, liquid aroma had been completely absorbed by the granules and the granules were capable of use. The granules removed from the drum smelled intensely of peach.
  • the granules were carefully sieved after being loaded with the fragrance in order to remove the abrasion that occurred during the loading process described.
  • the loaded granules were then packed into sachets immediately after the abraded material had been sieved off, in order to prevent a loss of fragrance through storage until the container was filled to form the aroma storage to be transported to another processing location.
  • Aluminum-laminated bags made of plastic or paper, for example, can be used as the material for the portion bags.
  • the granules were loaded with the fragrance at room temperature. But it can also be advantageous to carry out the loading of the granules at elevated temperature to the exploit lower viscosity of a fragrance at elevated temperature. However, the shorter processing times should be weighed against the advantage of working below the flash point of the fragrance, which sets a limit above which explosion-proof design of the manufacturing apparatus becomes necessary.
  • a fluidized bed process as described above in Example 3 has the advantage over the mixing drum that the granules are less mechanically stressed and therefore have more corners and edges after being loaded with aromas, where the fragrance is picked up by the air flowing through and transported further as an aerosol can be.
  • fragrances with a low vapor pressure such as vanilla or strawberry, are therefore preferably applied in a fluidized bed.
  • thermoplastics such as EVA/PE copolymer
  • the temperature of the loading process should be limited so that the polymer does not soften, as this would lead to a reduction in the inner surface area of the granules.
  • Containers as described in DE20201 6004961 U1 or in DE 102018003669A1 were used as drinking containers of the drinking system.
  • Commercially available aroma containers as described in utility model DE202016004961 U1, were used for the test, and aroma containers were used for the test.
  • Five prepared drinking systems were used for the test. Without being informed about the type of aroma reservoir and the difference between the drinking systems, five subjects then each received one of the drinking systems provided with the aroma reservoir formed according to the prior art and one with an aroma reservoir formed according to the invention. The subjects received a questionnaire in which they were asked to record their sensory impressions.
  • the differently prepared drinking systems were the same both externally and structurally, differing only in a marking that the subject could not decipher, which indicated to the experimenter whether it was a state-of-the-art drinking system or one with one aroma container according to the invention acted.

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Abstract

Offenbart wird ein Aromaspeicher für die Speicherung von Duftstoffen und für die Abgabe der Duftstoffe an ein Trinksystem. Dieser Aromaspeicher umfasst einen Behälter, der eine einen Aufnahmeraum einschließenden Wandung aufweist. In der Wandung sind wenigstens eine Lufteinlassöffnung sowie wenigstens eine Luftauslassöffnung vorgesehen. Der Aromaspeicher umfasst weiterhin ein in dem Aufnahmeraum angeordnetes Substratmaterial, welches mit einem Duftstoff beladen ist und den Duftstoff an durch die Lufteinlassöffnung einströmende, an dem Substratmaterial vorbeiströmende und durch die Luftauslassöffnung ausströmende Luft abgibt. Der erfindungsgemäße Aromaspeicher zeichnet sich dadurch aus, dass das Substratmaterial ein Speichermaterial in Form eines porösen oder mikroporösen Granulats ist. Dieser Aromaspeicher kann mit einem weit höheren Anteil an Duftstoff beladen werden als bekannte Träger auf Basis eines Vliesmaterials und kann diesen Duftstoff besonders effizient und gleichmäßig wieder abgeben. Offenbart werden zudem ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Aromaspeichers sowie eine Trinksystem mit einem Trinkgefäß sowie einem diesem zugeordneten, mit dem Trinkgefäß verbundenen oder verbindbaren Aromaspeicher.

Description

Aromaspeicher für die Speicherung von Duftstoffen, Verfahren zu seiner Herstellung sowie Trinksystem mit einem solchen Aromaspeicher
Aus dem Stand der Technik sind Trinkgefäße bzw. Trinksysteme bekannt, bei de nen dem Nutzer beim Genuss eines an sich geschmacksneutralen Getränkes, wie insbesondere reinem Trinkwasser, Mineral- oder Tafelwasser, über das soge nannte retronasale Riechen ein Geschmackserlebnis ermöglicht wird. Hierzu wer den die Trinkgefäße, wie z.B. Trinkflaschen, mit einem Duftkörper bzw. Arom abehälter oder Aromaspeicher ausgestattet aus dem Aromastoffe austreten und dem Nutzer beim Trinken in den Rachenraum mit zugeführt werden, dort dann das Geschmackserlebnis auslösen.
Am Markt ist ein solches Trinksystem z.B. in Form des von der deutschen air up GmbH unter der Marke air up® angebotenen Trinksystems erhältlich (vergl. www.air-up.com). Dieses Trinksystem besteht aus einer besonders geformten Trinkflasche und auswechselbar an dieser festzulegenden, von der Anbieterin als „Pods" bezeichneten Aromaspeichern, die beim Gebrauch des Trinksystems ei nen Duft- oder Aromastoff abgeben, um so beim Trinken von insbesondere Was ser ein Geschmackserlebnis auszulösen. Es werden von der Herstellerin Pods mit unterschiedlichen Aromen als „Geschmacksrichtungen" angeboten, z.B. Him beere, Zitrone, Kirsche, Gurke usw. Auch in der Patentliteratur finden sich Offenbarungen zu diesem Stand der Tech nik und zu derartigen Trinksystemen. Zu verweisen ist hier z.B. auf die Schriften DE 20 2016 004 961 U1 , DE 20 2017 000 239 U1 , DE 10 2018 000 382 U1 , DE 10 2018 003 669 A1 und DE 10 2018 222 299 A1 .
Alle vorbekannten Systeme haben gemein, dass dort in den Trinkvorgang Aro mastoffe, typischerweise in Form von wässrig oder in Alkohol gelösten Aromen, eingebracht und diese zuvor in einem entsprechenden Depot, das dann der Ab gabe dient, gespeichert werden müssen, z.B. in einem Aromabehälter, bzw. Aro maspeicher.
Im Stand der Technik wird der flüssige Duftstoff unmittelbar vor dem Einbringen in den Aromaspeicher auf einen Materialverbund aus Kunststoff-Vlies, Filterpa pier und Zellstofffasern geträufelt. Alle drei Bestandteile habe die Eigenschaft Fa sermaterialien zu sein. Die Speicherung der duftenden Flüssigkeit geschieht durch Benetzung der Außenseite der Fasern. Der Vorteil solcher Systeme, die auf einer Faserbenetzung basieren, besteht vor allem darin, dass sie schnell und billig zu produzieren sind. Zwischen dem Beträufeln der Fasermaterialien und deren Einschluss in den geschlossenen Aromabehältern liegen üblicherweise nur Sekun den oder wenige Minuten. Ein wesentliches Problem dieser Vorgehensweise ist jedoch, dass solche Systeme vergleichsweise instabil sind, weil die Mobilität der duftenden Substanz an der Oberfläche der Speicherfasern nicht eingeschränkt wird. Insbesondere eine Erwärmung des Aromaspeichers kann die Mobilität der duftenden Substanzen stark erhöhen, was zur Überdosierung beim nachfolgen den Trinkvorgang führen kann. Solche eine Überwärmung ist in der Praxis rele vant, wenn eine solche Trinkflasche zum Beispiel im Sommer in einem Auto zu rückgelassen wird. Im Stand der Technik begrenzt das Migrationsrisiko konzen trierter Duftstoffe die mögliche Beladung das Trägermaterials mit Duftstoffen.
Die Parfümierung der geförderten Luft erfolgt in dem bekannten System nach dem Stand der Technik in erster Linie an der Oberfläche des Faserverbundes. Der eigentliche, bspw. quaderförmige, Faserköper wird wegen Spülungskurzschlus ses kaum durchströmt, weil der innere Luftwiderstand des Faserkörpers sehr hoch ist. Die Aufnahme der Duftstoffe von der angesaugten Luft geschieht in erster Linie an Oberfläche des Faserkörpers. Der größte Teil der Faseroberfläche, also das Innere des Faserkörpers, ist nicht aktiv an der Duftstoffabgabe an die vorbeistreichende Luft beteiligt, sondern dient nur als Speicher für den Duftstoff. Die flüssigen Duftstoffe, welche die Fasern im Innern des Faserkörpers benetzen, migrieren an die Außenseite des Faserkörpers und parfümieren erst dann dort die vorbeistreichende Luft. Daher ist die reaktive Kontaktfläche vergleichsweise klein, vor allem im Verhältnis zur gespeicherten Menge an Duftstoffen und im Verhältnis zum Volumen des Duftbehälters. Die geringe reaktive Kontaktfläche hat zur Folge, dass Dufterlebnis im Verhältnis zur einsetzten Menge an Duftstoff vergleichsweise gering ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Duftabgabesystem für Trinksysteme zu schaffen, das ein besseres Duft- und Trinkerlebnis ermöglichen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Aromaspeicher für die Speicherung von Duftstoffen und für die Abgabe der Duftstoffe an ein Trinksystem mit den Merk malen des Anspruchs 1 . Als vorteilhaft erkannte Weiterbildungen eines solchen erfindungsgemäßen Aromaspeichers sind in den Ansprüchen 2 bis 10 näher aus geführt. In einem weiteren Aspekt gibt die Erfindung ein Verfahren zum Herstel len eines Aromaspeicher für die Speicherung von Duftstoffen und für die Abgabe der Duftstoffe an ein Trinksystem an, wie es in Anspruch 11 bestimmt ist. Vor teilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 12 bis 19 be schrieben. Schließlich liegt ein weiterer Aspekt der erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe in einem Trinksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 20.
Ein erfindungsgemäßer Aromaspeicher für die Speicherung von Duftstoffen und für die Abgabe der Duftstoffe an ein Trinksystem umfasst zunächst einen Behäl ter. Dieser Behälter weist eine einen Aufnahmeraum einschließende Wandung auf, in der wenigstens eine Lufteinlassöffnung sowie wenigstens eine Luftaus lassöffnung vorgesehen sind. Dieser Behälter kann vorteilhafterweise so gestaltet sein, dass die Strömungsgeschwindigkeit der ihn durchströmenden Luft mög lichst groß ist. Zu diesem Zweck wird der Querschnitt des Behälters vorteilhaf terweise so gewählt, dass er bezogen auf eine durchströmte Länge vorzugsweise eine Durchmesser/Längen-Verhältnis von 5:1 oder mehr aufweist. Der Behälter kann dabei insbesondere auch aus einem Material bestehen, dass aus nachwach senden Rohstoffen gewonnen und/oder recycel- oder kompostierbar ist. So kann z.B. der Behälter aus Kork oder einem aus pflanzlichem Material gewonnen Kunststoff gebildet sein.
Der Aromaspeicher umfasst weiterhin ein in dem Aufnahmeraum angeordnetes Substratmaterial, welches mit einem Duftstoff beladen ist und den Duftstoff an durch die Lufteinlassöffnung einströmende, an dem Substratmaterial vorbeiströ mende und durch die Luftauslassöffnung ausströmende Luft abgibt. Das Beson dere an diesem Aromaspeicher ist nun allgemein, dass das Substratmaterial ein Speichermaterial in Form eines porösen oder mikroporösen Granulats ist.
Die erfindungsgemäße Verwendung eines porösen oder mikroporösen Granulats anstelle eines im Stand der Technik verwendeten Vliesgewebes ermöglicht eine Speicherung des flüssigen Duftstoffes durch Migration in das poröse oder mikro poröse Speichermaterial und Adsorption des Duftstoffes an inneren Oberflächen in den Poren des Speichermaterials und damit eine weit höhere Beladung des Speichermaterials mit dem Duftstoff, bzw. mit den Duftstoffen. Dabei ist natür lich eine Voraussetzung, dass das Speichermaterial mit dem Duftstoff nicht rea giert, sondern diesen lediglich speichert und dann wieder abgibt bzw. freisetzt. Die Porenstruktur des Granulats muss zudem offenporig sein, d.h. die innenlie genden Poren müssen für eine Migration des Duftstoffes von der äußeren Ober fläche des Granulats her zugänglich sein. Ein erfindungsgemäß eingesetztes porö ses Granulat zeichnet sich insbesondere durch die erwähnte innere Oberfläche aus, nämlich die im Innern des Granulats liegende Oberfläche der Poren oder Mik roporen. Die Porengröße des Granulates wird dabei abgestimmt gewählt auf eine Molekülgröße des jeweils verwendeten Duftstoffes. Sind die Poren zu klein im Verhältnis zur Größe der Moleküle des verwendeten Duftstoffes, dann erfolgt keine Migration der Duftstoffe in das Granulat. Umgekehrt, sind die Poren zu groß im Verhältnis zur Größe der Moleküle des verwendeten Duftstoffes, dann steht einerseits nicht genügend Speicheroberfläche zur Verfügung und der Duft stoff wird zu schnell und zu unkontrolliert wieder abgegeben. Die Verwendung eines Granulates für die Speicherung der Duftstoffe hat zudem den wichtigen Vorteil, dass die wirksam angeströmte äußere Oberfläche, an wel cher der Duftstoff an die vorbeistreichende Luft abgegeben wird, wesentlich, nämlich insbesondere zwischen 200 % und 1000 %, größer ist als die Oberflä che von Vliesen bezogen auf das gegebene Behälter-Volumen.
Das Granulat wird, wenn der Behälter geeignet gestaltet ist, durchströmt, weil das Granulat den Behälter wegen seiner freifließenden Natur sehr gut bis an die Wandungen heran ausfüllt. So werden mögliche große Luftspalte verschlossen, und die Luft muss das Granulat durchströmen. Da die Luftspalte innerhalb des Granulats sehr klein dimensioniert sind, wird in diesen die Strömungsgeschwin digkeit erhöht, was die Verdampfung der Duftstoffe fördert. Vliese werden in der Regel gerade nicht durchströmt; die Luft strömt am Vlies vorbei. Daher wird die Luft nur an der Außenseite des Vliespaketes parfümiert. Verbrauchter Duftstoff wird ersetzt durch Migration aus dem Inneren des Vlieses an die Außenseiten.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines porösen oder mikroporösen Gra nulats kann erreicht werden, dem Verwender eines mit dem Aromaspeicher ver sehenen Trinksystems ein gleichmäßiges Dufterlebnis über die gesamte Ge brauchsdauer einer Füllung Duftstoff (des Aromaspeichers) zu verschaffen.
Dies bedingt sich durch den in die Poren oder Mikroporen des Granulats migrier ten Duftstoff. So ist zu Beginn des Gebrauchs der Dampfdruck des Duftstoffes, da er vorrangig an den inneren Oberflächen des Granulats adsorbiert ist, so nied rig, dass er in verglichen mit einer vorrangig oberflächlichen Adsorption an einem Vliesmaterial geringerer Konzentration abgegeben wird. Ein Nutzer des mit dem Aromabehälter versehenen Trinksystems hat dann zwar ein intensives Geruchser lebnis und glaubt, eine Limonade zu trinken. Allerdings ist der Gehalt an Duft stoff in der beim Trinken mit angesaugten Luft so niedrig ist, dass eine Sensibili sierung durch den Riechstoff nicht möglich ist.
Durch die Einlagerung des Duftstoffes in den Poren oder Mikroporen und die über die Dauer des Gebrauchs stattfindende Migration an die äußere Oberfläche des Granulats bleibt der Dampfdruck des Duftstoffs auch dann vergleichbar hoch wie zu Beginn der Nutzung, so dass auch bei schon deutlich entladenem Aromabehäl ter und längerem Gebrauch der Anwender ein weitgehend gleichbleibend intensi ves Geruchserlebnis erfährt. Bei dem erfindungsgemäß verwendeten Granulat hängt die Verdampfungsrate des Duftstoffes, und damit das Geruchserlebnis für den Anwender, nicht von der belegten Fläche, sondern von der Größe der Öff nungen der Poren und Kanäle ab, ändert sich also während des Gebrauchs nur wenig.
Bei einem im Stand der Technik verwendeten Vlies hingegen ist die adsorbie rende Oberfläche klein und die Intensität des Dufterlebnisses nimmt mit Ab nahme der adsorbierten Menge spürbar ab. Wenn das Vlies frisch mit Duftstoff beträufelt worden ist, bzw. wenn der ein solches Vlies enthaltende Aromaspei cher frisch angebrochen wurde, hat der Anwender ein überwältigendes Ge ruchserlebnis. Gegen Ende, wenn der Vorrat beinahe aufgebraucht ist, ist das Dufterlebnis allerdings wegen des abnehmenden Dampfdrucks deutlich schwä cher, was unbefriedigend ist.
In dem Fall, dass die eingesetzten Duftstoffe ätherische Öle oder Parfümöle sind, hat sich herausgestellt, dass die besten Einlagerungs-Ergebnisse erzielt werden können mit Granulaten, welche an den Oberflächen hydrophob und lipophil sind. Es können aber auch wasserbasierte Produkte Verwendung finden, was dann eine andere Art von Granulaten erfordern kann.
Ideale Granulate für die Speicherung der oben beschriebenen Duftstoffe sind, un ter anderem Polymere oder Copolymere, entweder pflanzlichen Ursprungs, hier hat sich insbesondere Kork als geeignet herausgestellt, oder auf synthetischer, insbesondere petrochemischer, Basis, wie zum Beispiel ein inhomogen kristallines Copolymer aus Ethylen-Vinylacetat (EVA) und Polyethylen (PE). Sehr gute Ergeb nisse werden erzielt mit Copolymeren aus EVA und Polyethylen PE, deren EVA- Anteil bei 10 bis 50 Gewichtsprozent, insbesondere bei 20 bis 40 Gewichtspro zent, liegt. Für die Aufnahme von ätherischen Ölen, wie Zitronenöl oder Limet tenöl hat sich ein Copolymer aus EVA und PE als besonders geeignet erwiesen, dessen EVA-Anteil bei ungefähr 30 Gewichtsprozent, insbesondere bei 28 Ge wichtsprozent liegt. Grundsätzlich gilt, dass die Speicherfähigkeit für Parfüm mit steigendem EVA-Gehalt zunimmt. Deutlich oberhalb von 50 % verändert sich aber die Konsistenz des Copolymers ins Kautschukartige, was die Stabilität und Anwendung des mit dem Duftstoff beladenen Granulates beeinträchtig. Unter halb von 10 % EVA Anteil nimmt die Aufnahmefähigkeit für Duftstoffe deutlich ab, kann dann nicht mehr ausreichend sein. EVA/PE Copolymere können mit bis zu 30 % Gewichtsanteil Duftstoffen beladen werden. Die Einlagerung der Duft stoffe erfolgt interkristallin im Granulat. Deswegen muss das EVA/PE Copolymer- Granulat ein inhomogenes Kristallgemisch sein, und darf beim Herstellungspro zess nicht so stark durchgeschmolzen werden, dass sich ein homogener Misch kristall ergibt.
Sehr gute Ergebnisse konnten im Rahmen der Erfindung mit Korkgranulaten er zielt werden. Kork ist ein wasserundurchlässiges lipophiles Biopolymer. Die luft gefüllten, abgestorbenen Korkzellen bilden einen natürlichen Hartschaum. Kork kann über 50 Gew.-% an Duftstoffen aufnehmen und gleichmäßig wieder abge ben. Wenn Kork oder wenn ein anderes natürliches, insbesondere pflanzliches, Material als Speichermaterial verwendet wird, kann dieser bzw. kann dieses zu vor behandelt werden, um eine mikrobiologische Belastung des Materials zu ver ringern oder ganz zu eliminieren, bzw. auszuschließen. Eine solche Behandlung kann z.B. thermisch erfolgen. Es ist außerdem vorteilhaft, aus dem Kork Gerb säuren auszuwaschen, soweit diese von der korkproduzierenden Pflanze in die sem eingelagert worden sind, weil Gerbsäuren potentiell die Duftstoffe angreifen können, die in den Kork eingelagert werden sollen.
Es können grundsätzlich auch anorganische Granulate verwendet werden, die po rös sind und z.B. unpolar bzw. lipophil sind. Es kommen dafür beispielsweise Bentonit oder Tongranulat, hierbei insbesondere smektitischer Ton, in Betracht.
Anorganische Granulate haben allerdings die Tendenz, durch mechanischen Ab rieb Feinstaub zu generieren, der nicht ungefiltert in die Atemwege des Men schen geraten sollte. Daher sind hier besondere Maßnahmen erforderlich, um die sen Feinstaub aus der mittels des Aromaspeichers nach der Erfindung mit Duft stoffen versehenen Luft sicher herauszuhalten. Die Einlagerung der Duftstoffe in das Granulat, insbesondere in die Poren des Granulates, erfolgt durch Migration, welche ihrerseits wieder auf Kapillareffekten beruht. Die Migration wird dadurch gefördert, dass Duftstoff und Trägermaterial in einen geschlossenen Behälter ein gefüllt werden, so dass eine hohe Konzentration bzw. ein hoher Dampfdruck des flüchtigen Duftstoffes in der Atmosphäre des geschlossenen Behälters entste hen. Die Freisetzung der gespeicherten Duftstoffe beruht auf dem gleichen Me chanismus, der aber in umgekehrter Richtung erfolgt. In diesem Fall wird frische, unparfümierte Luft am Granulat vorbeigeführt, so dass der Dampfdruck des flüs sigen Duftstoffes in umgekehrter Richtung wirkt.
Das Speichermaterial in Form des porösen oder mikroporösen Granulates kann insbesondere eine Korngröße von 2 mm bis 8 mm, vorzugsweise 4 mm bis 6 mm aufweisen. Dabei hat sich als ein besonders vorteilhaftes Vorgehen herausge stellt, jedwedes Granulat vor dem Parfümierungsprozess durch Absiebung von ei nem Feinanteils unter 1 mm zu befreien, weil dieser Feinanteil in Verbindung mit den flüssigen Duftstoffen eine klebrige Masse bilden kann, die den Prozess stört und die Produktion eines frei fließenden Duftgranulates verhindert, vielmehr statt- dessen eine unkontrollierte Klumpenbildung fördert. Wichtig für ein gutes retro- nasales Dufterlebnis des Anwenders eins mit dem erfindungsgemäßen Aroma speicher ausgestatteten Trinksystems ist, dass der Strömungswiderstand der Atemluft beim Ansaugen des _Duftstoffes ausreichend niedrig und zudem defi niert ist. Um dieses zu erreichen, sollten die Partikel des Granulats nicht zu klein gewählt sein. Dabei sollten die Granulatkörner mit Vorteil eine Mindestgröße ha ben, um einen geringen Strömungswiderstand zu gewährleisten. Der Widerstand, den die mit dem Duftstoff zu beladene Luft beim Durchströmen des Granulats in dem Aromaspeicher erfährt sollte nicht größer sein als 1000 Pa, vorzugsweise nicht größer als 500 Pa, besonders bevorzugt nicht größer als 200 Pa.
Mit Vorteil sollte die Größe der Granulatkörner nur in einem vorgegebenen Rah men variieren, um eine gleichmäßige Durchströmung, einen definierten Strö mungswiderstand und eine gleichmäßige Be- und Entladung mit und von dem Duftstoff zu erhalten. Insbesondere kann ein Granulat gewählt werden, dessen Korngröße sich zu 95 Prozent in einem Größenintervall von 30 Prozent bewegt. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Aromaspeichers für die Speicherung von Duftstoffen und für die Abgabe der Duftstoffe an ein Trinksys tem beinhaltet folgende Schritte: a. Bereitstellen eines einen Aufnahmeraum und eine diesen Aufnahmeraum umschließende Wandung, in der wenigstens eine Lufteinlassöffnung sowie wenigstens eine Luftauslassöffnung vorgesehen ist, aufweisenden, ver schließbaren, insbesondere kapselartigen, Behälters; b. Bereitstellen eines Speichermaterials in Form eines porösen oder mikroporö sen Granulats; c. Beladen des Speichermaterials mit einem oder mehreren Duftstoffen; d. Befüllen des Aufnahmeraums mit dem mit dem oder den Duftstoffen belade nen Speichermaterial; e. Verschließen des mit dem mit dem oder den Duftstoffen beladenen Spei chermaterials befüllten Aufnahmeraums.
Das Beladen des Speichermaterials erfolgt dabei erfindungsgemäß durch Migra tion des oder der Duftstoffe in das poröse oder mikroporöse Granulat. Die Migra tion der Duftstoffe in das poröse Granulat erfolgt dabei typischerweise unter Ausnutzung des Kapillareffektes. Das bedeutet, dass die Porengröße und die elektrochemischen Eigenschaften von Granulat und einzulagerndem Duftstoff aufeinander abgestimmt sein müssen.
Wie bereits vorstehend dargestellt, ermöglicht die Beladung des porösen oder mikroporösen Granulats mit dem flüssigen Duftstoff durch Migration in das po röse oder mikroporöse Speichermaterial eine weit höhere Beladung des Speicher materials mit dem Duftstoff, bzw. mit den Duftstoffen. Um ein Handling des Gra nulats beim Einfüllen in den Behälter zu erleichtern, kann vorgesehen sein, das Granulat - vor oder nach dem Beladen mit dem Duftstoff - zu einem Verbund zu fügen, z.B. durch Verpressen, Sintern oder dergleichen Maßnahmen. Wichtig hierbei ist allerdings, dass die innere Porenstruktur des Granulats erhalten bleibt und die Poren offen bleiben zur Oberfläche des Granulats, so dass der Duftstoff aus den Poren zu der Oberfläche bzw. beim Beladen in umgekehrter Richtung migrieren kann. Weiterhin kann so insbesondere die Speicherung der flüssigen Duftstoffe in dem Speichermaterial räumlich und zeitlich vom Verpackungsprozess des Duftträgers in den Duftkörper entkoppelt werden. Durch diese Entkoppelung steht mehr Zeit zur Verfügung für die Durchdringung des Speichermaterials durch die flüssigen Duftstoffe. In der Folge ist dann die Einlagerung der Duftstoffe in dieses Spei chermaterial stabiler, weil die zu Grunde liegenden physikalischen Prozesse, näm lich Diffusion bzw. Migration für Einlagerung und Freigabe die gleichen sind. Sie funktionieren grundsätzlich in beide Richtungen mit der gleichen Leistungsfähig keit. Daraus folgt, dass ein Speichermaterial, welches schnell mit dem Duftstoff beladen werden kann, diesen auch relativ schnell wieder abgibt, bzw. dass ein Speichermaterial, dessen Beladung mit Duftstoff mehr Zeit in Anspruch nimmt, diesen auch über einen längeren Zeitraum wieder abgibt.
Der von der Verpackung des Speichermaterials in dem Aromaspeicher räumlich und zeitlich abgetrennte Prozess des Beladens des Speichermaterials ermöglicht es außerdem, dem Beladungsprozess Energie zuzuführen, entweder direkt z.B. durch Heizung des Prozessbehälters oder indirekt z.B. dadurch, dass Wärme er zeugt wird durch innere Reibung im Speichermedium, wenn dieses bewegt wird. Außerdem kann ein Reaktionsgefäß, in dem die Beladung erfolgt, unter Druck ge setzt werden, entweder direkt dadurch, dass der Behälter mit einem Druckgas beaufschlagt wird, was eine weitere Form der Energiezufuhr darstellt, oder indi rekt durch Expansion der Einsatzstoffe in Folge der oben beschriebenen Erwär mung. In jedem Fall wird es als vorteilhaft angesehen, den Reaktionsbehälter druckdicht auszuführen. Eine wie vorstehend beschriebene Energiezufuhr ermög licht den angestrebten Einbahnstraßeneffekt, nämlich, dass die Einlagerung der Duftstoffe in das Speichermedium unter Zufuhr von Energie von außen deutlich schneller erfolgt als die Freisetzung ohne Energiezufuhr. Außerdem können we sentlich höhere stabile Konzentrationen an Duftstoffen im Speichermaterial er reicht werden, nämlich 20 bis 50 Gewichtsprozent.
Der Beladungsprozess kann insbesondere in einem rotierenden oder oszillierenden Mischgefäß erfolgen, bei dem es sich z.B. um eine druckfeste Mischtrommel ei nes Dreh- oder eines Taumelmischers handeln kann. Dieses Mischgefäß kann mit Vorteil eine glatte Innenwand ohne Werkzeuge aufweisen, kann also z.B. eine druckfeste, werkzeuglose Mischtrommel sein. Dies wird bevorzugt, da Rohwerk zeuge das Granulat beschädigen können. Eine verwendete Mischtrommel kann vorzugsweise zylindrisch, besonders bevorzugt mit ellipsoidem Querschnitt, aus geführt sein und um eine Achse rotieren oder oszillieren.
Eine Drehzahl, bzw. Oszillationsfrequenz des rotierenden oder oszillierenden Mischgefäßes kann insbesondere so gewählt werden, dass das Mischgut im In nern eine rotierende oder oszillierende Walze bildet. Es wird dabei vorzugsweise insbesondere vermieden, das Produkt mit Hilfe der Zentrifugalkraft bis zum Hoch punkt zu fördern und fallen zu lassen, weil dies zur Beschädigung des Granulates führen kann. Im Falle der Verwendung eines rotierenden Mischgefäßes wird die Drehzahl vorteilhaft eingestellt von 5 bis 15 Umdrehungen pro Minute (U/min), vorzugsweise auf 10 U/min.
Eine Vorwärmung von Duftstoffen und / oder Granulat wäre zwar wünschens wert, ist in der Praxis aber kaum praktikabel, da der Flammpunkt der meisten Duftstoffe niedrig liegt, in der Regel um die 45 Grad. Bevorzugt wird dem Bela dungsprozess daher sehr langsam und sehr gleichmäßig Energie über den Antrieb des Mischgefäßes zugeführt. Nach dem Ende der Beladung in einem rotierenden oder oszillierenden Mischgefäß kann das mit dem Duftstoff beladene Granulat dann noch ruhen gelassen werden, um so eine weitere Aufnahme von Duftstoff zu erreichen und das System zu stabilisieren. Das Einhalten der Ruhezeit ermög licht es insbesondere ein stabiles Duftgranulat zu erzeugen, das an der Oberflä che trocken ist. In der Ruhephase kann der Duftstoff insbesondere bis in den Kern der einzelnen Körner des Granulats einwandern, also dorthin migrieren.
Der Vorgang der Beladung des Granulats kann insbesondere mit folgenden Schritten ablaufen:
Absieben von Feinanteil aus dem Rohgranulat,
Einfüllen der Duftflüssigkeit in das Mischgefäß,
Einfüllen des Granulates in das Mischgefäß, Mischen in oszillierender oder rotierender Bewegung, z.B. rotierende mit ge ringer Drehzahl von z.B. ca. 10 U/min, über einen Zeitraum von z.B. 4 bis 6 Stunden,
Ruhen der Mischung in dem stehenden Mischgefäß für 18 bis 20 Stunden. Absieben der Fertigware, um Abrieb zu entfernen, der sich während des Mischprozesses gebildet hat.
Wenn eine Einfärbung des Speichermaterials gewünscht ist, so dann ein z.B. pul verförmiger Farbstoff, insbesondere vor dem Einfüllen der Duftflüssigkeit, in das Mischgefäß gegeben werden, oder alternativ vorher im flüssigen Duftstoff sus pendiert oder gelöst werden. Alternativ zu der vorstehend genannten Reihenfolge kann das Granulat auch vor dem Duftstoff in das Mischgefäße eingefüllt werden und kann der Duftstoff kontinuierlich eingedüst werden, um eine den Prozess störende Klumpenbildung zu vermeiden.
Der Füllgrad des Mischgefäßes insgesamt sollte vorzugsweise 35 bis 40 % vom maximalen Füllvolumen des Mischgefäßes nicht überschreiten.
Während der Ruhezeit kann das Mischgefäß ggf. in Abständen gedreht oder os zilliert werden, z.B. alle 10 bis 15 Minuten zwei- bis zehnmal, um Verklumpun gen des beladenen Speichermaterials zu vermeiden
Mit diesem Verfahren sind Beladungsgrade von bis zu 30, ja sogar bis zu 70, Ge wichtsprozent bezogen auf das Granulat zu erreichen.
Werden die Parameter richtig gewählt, dann bilden sich keinerlei Verblockungen und Verklebungen des Granulates und keine Feuchtenester.
Es gibt natürliche Duftstoffe, die aus dem Ausgangsmaterial, z.B. einem Pflan zenmaterial mit Hilfe von Ethanol extrahiert werden müssen. Ein Beispiel dafür ist natürliche Vanille. Solchermaßen hergestellte Duftstoffe haben den Nachteil, dass eine leichte Alkohol- oder Chemienote nicht vermieden werden kann. Ver braucher beschreiben diese als „Labor"- oder „chemischen" Geruch. Um derar tige Duftrichtungen ohne störenden Ethanol-Einfluss anbieten zu können, muss ein anderer Ansatz gewählt werden: Das Ausgangsmaterial wird zunächst fein vermahlen. Dieses Mahlgut wird dann in einer geeigneten Flüssigkeit, wie Alko hol oder Wasser aufgelöst oder suspendiert. Diese Flüssigkeit wird dann in einem mechanischen Mischprozess aufgetragen auf einen geeigneten Trägerstoff, ideal erweise Granulat. Danach wird die Trägerflüssigkeit abgedampft oder abgetrock net. Die feinvermahlenen festkörperfömigen Duftstoffe bleiben nun haften an der Oberfläche des Granulates auf Grund von elektrochemischen Wechselwirkungen. Dort entfalten sie ihre Duftwirkung, wenn sie in den Duftbehälter eingebracht werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft schließlich ein Trinksystem aus einem Trinkgefäß sowie einem diesem zugeordneten, mit dem Trinkgefäß so verbunde nen oder verbindbaren wie vorstehend beschriebenen Aromaspeicher, dass beim Trinken aus dem Trinkgefäß durch die Lufteinlassöffnung in der Wandung des Aromaspeichers eingesaugte, mit dem in dem Substratmaterial gespeicherten Duftstoff versetzte Luft durch die Luftaustrittsöffnung hindurch und zu dem Mund des Trinkenden geführt wird.
Nachfolgend werden mögliche Ausführungsvarianten zur Beladung eines porösen oder mikroporösen Granulats mit einem Duftstoff beschrieben:
Beispiel 1 :
In einer Mischtrommel mit 50 Liter Inhalt und mit einem parallel zur Rotations achse genommenen ellipsoiden Querschnitt wurden 20 Liter EVA/PE-Copolymer Granulat mit einer mittleren Korngröße von 5 mm und mit 28 Prozent EVA-Anteil und mit einem Schüttgewicht von 1 1 ,8 kg vorgelegt. Das Granulat wurde an schließend einem gesättigten Dampfdruck von naturreinem Zitronenöl ausge setzt. Die Mischtrommel rotierte für 4 bis 6 Stunden mit 15 U/min. Anschließend wurde die Mischtrommel für 15 Stunden ruhen gelassen, wobei alle Stunde für 10 min mit 15 U/min gerührt wurde, um ein Verklumpen des Granulats zu ver meiden. Anschließend war das Granulat mit dem ätherischen Öl gesättigt und verwendungsfähig. Das aus der Trommel entnommene Granulat roch intensiv nach Zitrone.
Beispiel 2: In einer Mischtrommel mit 50 Liter Inhalt und mit einem parallel zur Rotations achse genommenen ellipsoiden Querschnitt wurden 20 Liter getrocknetes Kork granulat mit einer mittleren Korngröße von 3 mm und mit einem Schüttgewicht von 3 kg bis 4 kg vorgelegt. Das Granulat wurde anschließend einem flüssigen natürlichen Pfirsicharoma versetzt. Die Mischtrommel rotierte für 4 bis 6 Stunden mit 10 U/min. Anschließend wurde die Mischtrommel für 15 Stunden ruhen ge lassen, wobei alle Stunde für 15 min mit 10 U/min gerührt wurde, um ein Ver klumpen des Granulats zu vermeiden. Anschließend war flüssige Aroma von dem Granulat vollständig aufgenommen worden und war das Granulat verwendungs fähig. Das aus der Trommel entnommene Granulat roch intensiv nach Pfirsich.
Beispiel 3:
In einem Wirbelschichttrockner mit einer Siebfläche von 20 cm Durchmesser wurden 2,25 Liter EVA/PE-Copolymer auf die Siebfläche gebracht. Die Granulat schicht wurde mit einem Luftstrom, der von unten durch die Schicht geführt wurde angehoben. Die Luft wurde mit Orangenöl gesättigt und im Kreis geführt. Nach einer halben Stunde war das Granulat mit dem ätherischen Öl gesättigt und konnte entnommen werden. Das Granulat duftete intensiv nach Orange.
In allen drei Beispielen wurde das Granulat nach dem Beladen mit dem Duftstoff vorsichtig gesiebt, um den bei den geschilderten Beladungsprozess auftretenden Abrieb zu entfernen.
Das beladene Granulat wurde dann direkt nach dem Absieben des Abriebs in Por tionsbeutel verpackt, um einen Verlust an Riechstoff durch die Lagerung bis zum Befüllen der Behälter zum Bilden der Aromaspeicher zu verhindern, das Granulat dabei ggf. auch über einen längeren Zeitraum lagern und/oder zu einem anderen Verarbeitungsort transportieren zu können. Als Material für die Portionsbeutel können z.B. aluminiumkaschierte Beutel aus Kunststoff oder Papier verwendet werden.
In den vorstehend geschilderten Beispielen wurde die Beladung des Granulats mit dem Duftstoff bei Raumtemperatur durchgeführt. Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Beladung des Granulats bei erhöhter Temperatur durchzuführen, um die niedrigere Viskosität eines Duftstoffs bei erhöhter Temperatur auszunutzen. Die kürzeren Verfahrenszeiten sollten aber abgewogen werden gegenüber dem Vor teil, unterhalb vom Flammpunkt des Duftstoffs zu arbeiten, der eine Grenze bil det, oberhalb derer eine explosionsgeschützte Ausführung der Herstellungsappa ratur notwendig wird.
Ein wie vorstehend im Beispiel 3 beschriebener Wirbelschichtprozess hat gegen über der Mischtrommel den Vorteil, dass die Granulatkörner weniger mechanisch belastet werden und deshalb nach der Beladung mit Aromen mehr Ecken und Kanten haben, an denen der Duftstoff von der durchströmenden Luft aufgenom men und als Aerosol weitertransportiert werden kann. Insbesondere Duftstoffe mit niedrigem Dampfdruck, wie z.B. Vanille oder Erdbeere, werden daher bevor zugt in einer Wirbelschicht aufgebracht werden.
Werden aus Thermoplasten bestehende Granulate, wie EVA/PE-Copolymer, mit Duftstoff beladen, sollte die Temperatur des Beladungsprozesses so begrenzt werden, dass keine Erweichung des Polymers stattfindet, da dies zu einer Verrin gerung der inneren Oberfläche des Granulates führen würde.
Herstellungsverfahren, bei denen die Wirbelschicht in einem rotierenden oder os zillierenden Mischgefäß erzeugt wird, sind ebenfalls möglich.
Weiterhin wurden Vergleichstests mit gleich gebildeten Trinksystemen durchge führt, die einmal mit nach dem Stand der Technik mit einem mit Duftstoff be netzten Vlies gebildeten Aromaspeichern versehen waren, einmal mit nach der vorliegenden Erfindung gebildeten, mit Duftstoff beladenes Granulat enthaltenden Aromaspeichern. Als Duftstoff wurde ein Zitronenöl eingesetzt.
Als Trinkbehälter des Trinksystems wurden Behälter eingesetzt, wie sie in der DE20201 6004961 U1 , bzw. in der DE 102018003669A1 beschrieben sind. Für den Test wurden zum einen handelsübliche Aromabehälter, wie in dem Ge brauchsmuster DE202016004961 U1 beschrieben, verwendet und zum anderen Aromabehälter, bei denen vor Testbeginn das dort enthaltene Vlies entfernt und durch das erfindungsgemäße, mit dem Duftstoff beladene Granulat ersetzt wurde. Dabei wurden je fünf präparierte Trinksystem für den Test verwendet. Fünf Pro banden erhielten dann - ohne dass sie über die Art der Aromaspeicher und den Unterschied der Trinksysteme informiert waren - je eines der mit dem nach dem Stand der Technik gebildeten Aromaspeicher versehenen Trinksysteme und eines mit einem erfindungsgemäß gebildeten Aromaspeicher. Die Probanden erhielten einen Fragebogen, auf dem sie ihre Sinneseindrücke festhalten sollten. Die unter schiedlich präparierten Trinksysteme waren äußerlich und auch in ihrem Aufbau gleich, unterschieden sich nur durch eine für den Probanden nicht entschlüssel bare Markierung, die für den Versuchsleiter anzeigte, ob es sich um ein Trinksys tem nach dem Stand der Technik oder um eines mit einem erfindungsgemäßen Aromabehälter handelte.
Alle fünf Testpersonen berichteten anschließend über das Trinksystem nach dem Stand der Technik, dass direkt nach dem Anbrechen des Aromabehälters der Ge schmackseindruck bei den ersten Schlucken aus dem Trinksystem zufriedenstel lend war, dass der Geschmackseindruck im Verlauf des Gebrauchs aber stark nachließ, so dass am Ende der Gebrauchsdauer des Aromabehälters, bei der letz ten Füllung der Flasche, das Geschmackserlebnis schal war.
Zu den Trinksystemen mit den erfindungsgemäßen Aromaspeichern berichteten alle Testpersonen, dass der erste Geschmackseindruck nach Öffnen des Arom abehälters deutlich intensiver war und dass das Geruchserlebnis über die Ge brauchsdauer weniger stark nachließ und dass das Erlebnis auch bei der letzten Füllung des Trinksystems positiv war. Die Testpersonen beichteten alle, dass die erfindungsgemäßen Aromaspeicher den Geschmackseindruck einer wirklichen Li monade vermitteln konnten.

Claims

Ansprüche
1 . Aromaspeicher für die Speicherung von Duftstoffen und für die Abgabe der Duftstoffe an ein Trinksystem, wobei der Aromaspeicher einen Behälter um fasst, der eine einen Aufnahmeraum einschließenden Wandung aufweist, in der wenigstens eine Lufteinlassöffnung sowie wenigstens eine Luftauslass öffnung vorgesehen sind, und wobei der Aromaspeicher weiterhin ein in dem Aufnahmeraum angeordnetes Substratmaterial umfasst, welches mit einem Duftstoff beladen ist und den Duftstoff an durch die Lufteinlassöff nung einströmende, an dem Substratmaterial vorbeiströmende und durch die Luftauslassöffnung ausströmende Luft abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Substratmaterial ein Speichermaterial in Form eines porösen oder mikroporösen Granulats ist.
2. Aromaspeicher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Spei chermaterial ein poröses oder mikroporöses Granulat aus einem hydropho ben und lipophilen Material ist.
3. Aromaspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Speichermaterial ein poröses oder mikroporöses Granulat aus einem Polymer oder Copolymer ist.
4. Aromaspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Poly mer oder Copolymer ein solches pflanzlichen Ursprungs ist, insbesondere Kork.
5. Aromaspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Poly mer oder Copolymer synthetischen Ursprungs ist, insbesondere petrochemi- schen Ursprungs.
6. Aromaspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spei chermaterial ein Copolymer aus Ethylen-Vinylacetat (EVA) und Polyethylen (PE) ist.
7. Aromaspeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des EVA an dem Copolymer 10 bis 50 Gewichtsprozent, insbesondere 20 bis 40 Gewichtsprozent, beträgt.
8. Aromaspeicher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein anorganisches Material als in Form eines porösen oder mikroporösen Granulats vorliegendem Speichermaterial, insbesondere in Form eines Gra nulats aus Porenbeton, Schaumbeton, Bentonit, Zeolith oder porösen Ton körpern, insbesondere solche aus smektischem Ton.
9. Aromaspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Granulat eine Korngröße von 2 mm bis 8 mm, vor zugsweise 4 mm bis 6 mm, aufweist.
10. Aromaspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Granulat eine Korngröße aufweist, die sich zu 95 Prozent in einem Größenintervall von 30 Prozent bewegt.
1 1 . Verfahren zum Herstellen eines Aromaspeichers, insbesondere eines Aroma speichers nach einem der Ansprüche 1 bis 10, für die Speicherung von Duftstoffen und für die Abgabe der Duftstoffe an ein Trinksystem mit fol genden Schritten: a. Bereitstellen eines einen Aufnahmeraum und eine diesen Aufnahme raum umschließende Wandung, in der wenigstens eine Lufteinlassöff nung sowie wenigstens eine Luftauslassöffnung vorgesehen ist, auf weisenden, verschließbaren, insbesondere kapselartigen, Behälters; b. Bereitstellen eines Speichermaterials in Form eines porösen oder mikro porösen Granulats; c. Beladen des Speichermaterials mit einem oder mehreren Duftstoffen; d. Befüllen des Aufnahmeraums mit dem mit dem oder den Duftstoffen beladenen Speichermaterial; e. Verschließen des mit dem mit dem oder den Duftstoffen beladenen Speichermaterials befüllten Aufnahmeraums; wobei das Beladen des Speichermaterials durch Migration des oder der Duftstoffe in das poröse oder mikroporöse Granulat erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Beladen des Speichermediums in einem rotierenden oder oszillierenden Mischgefäß erfolgt, in dem das Speichermedium in Form des porösen oder mikroporösen Granulats und der Duftstoff in flüssiger Form eingegeben sind.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischge fäß eine glatte und werkzeuglose Innenwand aufweist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des rotierenden Mischgefäßes oder dass die Oszillations frequenz des oszillierenden Mischgefäßes derart gewählt wird, dass das Mischgut im Innern des Mischgefäßes eine rotierende oder oszillierende Walze bildet.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein rotierendes Mischgefäß verwendet wird, und dass eine Drehzahl des Mischgefäßes von 5 bis 15 U/min eingestellt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischgefäß zum Beladen mit dem oder den Duftstoffen über einen Zeitraum von 4 bis 6 Stunden rotieren oder oszillieren gelassen wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Beladen in dem rotierenden Mischgefäß, das mit dem oder den Duftstoffen beladene Speichermaterial in Form des porösen oder mikro porösen Granulats vor dem Schritt d. ruhen gelassen wird, insbesondere über einen Zeitraum von 18 bis 20 Stunden und insbesondere in dem Mischgefäß.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass während des Beladens des Speichermediums mit dem einen oder den mehreren Duftstoffen ein Energieeintrag erfolgt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Duftstoff oder den Duftstoffen beladene Speichermaterial vor dem Schritt d. abgesiebt wird zur Absonderung von Partikeln unterhalb eines vorgebbaren Durchmessers.
20. Trinksystem aus einem Trinkgefäß sowie einem diesem zugeordneten, mit dem Trinkgefäß so verbundenen oder verbindbaren Aromaspeicher nach ei nem der Ansprüche 1 bis 10 oder einem nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 19 hergestellten Aromaspeicher, dass beim Trinken aus dem Trinkgefäß durch die Lufteinlassöffnung in der Wandung des Aro maspeichers eingesaugte, mit dem in dem Substratmaterial gespeicherten Duftstoff versetzte Luft durch die Luftaustrittsöffnung hindurch und zu dem Mund des Trinkenden geführt wird.
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