KR100540322B1 - 기포 형성을 감소시키는 예비탄산화 방법 - Google Patents

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KR100540322B1
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페드로엘. 두라오
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프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드
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Abstract

탄산 음료를 제조하고 이를 병에 담을 때 과다한 기포를 발생시키는 탄산 음료의 경향은 (a) 산소 또는 공기가 용해되어 있는 물 또는 물과 시럽의 혼합물을 제공하고, 상기 혼합물에 가해지는 압력을 대기압 보다 높게 유지시키는 단계; (b) 어떠한 용해된 가스도 상기 혼합물로부터 방출되지 않을 정도의 충분한 압력을 유지시키면서 상기 혼합물을 이산화탄소로 포화시키고, 생성된 혼합물을 단계 (c)에 공급하는 단계; 및 (c) 추가의 이산화탄소를 상기 혼합물에 용해시키고 상기 혼합물에 가해지는 압력을 대기압 보다 높게 유지시키면서 단계 (b)에서 생성된 혼합물로부터 용해된 산소 또는 공기를 제거하는 단계를 포함하는 방법으로 감소된다.

Description

기포 형성을 감소시키는 예비탄산화 방법 {PRECARBONATION PROCESS TO REDUCE FOAMING}
본 발명은 그 자체로서 음용 가능한 탄산수 및 착향제와 같은 다른 성분도 함유하는 음용 가능한 탄산수를 의미하는 탄산 음료의 제조에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 이들의 포장시, 탄산화, 음료 및 용기의 감소된 손실을 나타내는 탄산 음료를 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
통상의 탄산화 공정에서, 이산화탄소를 물 또는 시럽-물 혼합물(바람직하게는 냉각 상태)에 용해시켜 탄산 제품을 제조한다. 일반적으로는, 높은 압력하에 이산화탄소를 용해시켜 높은 평형 상태에서 물을 포화시킨다. 생성물이 용기내로 채워진 후, 압력은 조절 속도에서 1기압으로 감소된다. 이산화탄소의 일부는 용액의 외부로 빠져나와 액체 표면의 상부에 기포를 형성한다. 생성물은 대부분의 이산화탄소가 빠져나올 수 있기 전에 캡으로 밀봉되는 것이 일반적이다.
기포가 과다하게 생성되는 경우, 누출을 막기 위해 충전 및 감압 속도가 감소되어야 한다. 그러나, 감소된 충전 및 감압 속도는 생성률을 감소시킬 것이다. 이러한 감소는 사실상 생산성을 감소시킬 것이다.
한편, 충전 라인에서 고압으로 작업하는 것은 일부 가압된 병의 파열 및 변형을 야기할 수 있다. 생성물이 손실되고 플랜트가 가동 중단되고 깨진 병의 교체 및 처분의 가외 비용을 필요로 하기 때문에, 유리 및 플라스틱 병의 파열 및 변형은 충전하는 사람에게 상당한 비용 부담을 지운다. 유리병의 파열은 공장 작업자들에게 위험할 수도 있다.
이와 같이, 시럽 및 소다수와 같은 성분들을 낭비하지 않고 병의 파열에 수반되는 위험성 및 비용 부담 없이 음료 생산 속도를 증가시킬 필요가 있다.
용해된 공기가 지나친 기포 형성의 주된 원인중의 하나라고 일반적으로 여겨지고 있다. 그러므로, 어떠한 다른 성분과 혼합되기 전 그리고 탄산화 전에 물로부터 용해된 공기를 제거하기 위해 진공 탈기 단계가 산업에서 이용되고 있다. 공기를 제거하는데 사용되는 장비는 탈기 장치라 불리운다. 진공은 일반적으로 진공 펌프에 의해 제공된다. 전형적인 탈기 장치는 1 내지 5psia의 진공이 적용되면서 물이 관통하는 빈 챔버를 포함한다.
불행히도, 이러한 방법은 기포 형성 문제에 대한 제한된 개선만을 보여주었다. 기포 형성의 추가의 감소, 및 병 충전의 증가된 속도는 이와 같은 방식으로는 가능하지 않았다. 이러한 방법에서의 이산화탄소 손실은 또한 감압 단계 동안 매우 높다.
카보네이터로부터 흘러나오는 소량의 가스의 경우와 같이 시럽을 탈기시키기 위한 시도는 성공을 거두지 못했다. 고중량의 시럽은 점도가 매우 높기 때문에, 요망되는 용해된 공기 제거를 달성하기 위해서는 지나치게 많은 용적의 제거 가스가 필요하다.
발명의 간단한 설명
본 발명의 일면에 따르면, 본 발명은,
(a) 산소 또는 공기가 용해되어 있는 음용수(시럽 또는 그 밖의 성분들과 이미 혼합될 수 있는)를 제공하고, 상기 음용수에 가해지는 압력을 대기압 보다 높게 유지시키는 단계;
(b) 어떠한 가스도 상기 음용수로부터 방출되지 않을 정도의 충분한 압력을 유지시키면서 상기 음용수를 이산화탄소로 포화시키고, 어떠한 가스도 상기 음용수로부터 방출되지 않을 정도의 충분한 압력을 유지시키면서 생성된 혼합물을 단계 (c)에 공급하는 단계; 및
(c) 이산화탄소를 상기 혼합물에 용해시키고 상기 혼합물에 가해지는 압력을 대기압보다 높게 유지시키면서 단계 (b)에서 생성된 혼합물로부터 용해된 산소 또는 공기를 제거하는 단계를 포함하여, 불필요한 기포 발생 경향이 감소된 탄산 음료를 제조하는 방법에 관한 것이다. 바람직하게는, 혼합물로부터 제거되는 용해된 산소 또는 공기는 압력이 혼합물상에 유지되게 하면서 혼합물로부터 배기된다. 그런 다음, 탄산 음료는 단계 (c)로부터 회수되고, 밀봉 포장된다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 실시할 때 다수의 예견치 못했던 장점을 제공한다. 예를 들어, 음료가 병 및 그 밖의 용기내로 충전될 때 음료는 상당히 감소된 기포 형성을 나타낸다. 이것은 충전 장치가 고속으로 작동되게 하며, 이로써 보다 높은 제조속도를 제공한다. 이것은 또한 음료에서 기포 형성의 감소된 수준 및 탄산화의 적합한 수준을 여전히 유지하면서, 충전 장치가 감소된 압력에서 작동되게 하며, 이로써 이산화탄소 소모량이 감소된다.
본 발명은 물과 시럽의 혼합물을 처리할 수 있다. "시럽"은 물과 혼합되어 음용 가능한 음료를 형성시킬 수 있는 임의의 생성물을 의미한다. 시럽은 전형적으로 착향제, 감미료 및 그 밖의 기능성 첨가제를 포함하는 성분들의 혼합물이며, 소량의 물을 함유한다(반드시 물을 필요로 하는 것은 아니지만). 시럽의 성분은 수용성 또는 수분산성일 수 있다.
물은 음용 가능해야 한다. 통상의 실시에서, 물은 오퍼레이터에 의해 처리되어 안전하며 청결하게 된다. 전형적으로, 유입되는 음용수는 먼저 용해된 고형물 및 색을 제거하기 위해 처리된다. 그런 다음, 상기 음용수는 살균되고 여과된다. 처리된 음용수는 또한 다량의 용해된 공기를 제거하기 위해 탈기될 수 있다. 이 단계에서 물의 탈기를 위한 기술은 당해 기술분야에 널리 공지되어 있다.
그런 다음, 처리된 음용수는 연속적인 냉각장치와 같은 임의의 적합한 장치를 통해서 예를 들어 5-10℃로 냉각될 수 있다. 대안적으로, 물은 공기 또는 산소가 탄산화 공정 후의 생성물로부터 제거되는 단계 (c)에서 사용된 장비에서 냉각될 수 있다. 상기 물의 냉각은 그 안에 용해되는 이산화탄소의 용해도를 향상시킨다.
시럽을 사용한 소다의 제조시, 시럽은 혼합기내로 계량되고 물로 희석되어 물과 시럽의 혼합물을 형성한다. 시럽 대 물의 비율은 시럽 및 오퍼레이터의 선호에 좌우되며; 전형적인 비의 결정방법은 당해 기술분야에 널리 공지되어 있다. 시럽과 물의 혼합물은 그 안에 용해된 산소를 함유한다. 전형적으로, 상기 혼합물은 그 안에 용해된 공기를 함유할 것이며, 물론 산소도 함유할 것이다. 그러나, 본원의 상세한 설명은 용해된 산소를 언급할 것이며, 이는 용해된 가스로서 산소로만 한정되지 않는 것으로 이해된다. 전형적으로, 공기로부터 용해된 산소의 모든 부분에 대해, 혼합물은 질소의 1.5배를 함유할 것이다. 산소가 본원에서 용해된 가스를 일컫는데 사용되는데, 그 이유는 용해된 산소 수준은 용해된 산소 계량기로 측정할 수 있지만 용해된 질소는 측정하기가 훨씬 더 어렵기 때문이다.
실온에서, 시럽은 10mg/L 정도의 산소를 함유할 수 있는 반면, 탈기된 물은 1mg/L 정도의 산소를 함유할 수 있다. 따라서, 시럽과 물의 20:80 혼합물은 2.8mg/L 정도의 용해된 산소와 4.2mg/L 정도의 질소를 함유하는 혼합물을 생성시킬 것이다. 따라서, 물과 시럽의 혼합물은 전형적으로 3mg/L 이하의 산소 또는 7mg/L 이하의 용해된 가스를 함유한다. 물이 예비적으로 탈기되지 않는 경우, 용해된 산소는 시럽-물 혼합물에서 약 10-12mg/L 이하일 수 있다.
그런 다음, 물(또는 물-시럽 혼합물)은 1기압 초과의 압력, 바람직하게는 4bar 초과의 압력, 바람직하게는, 물과 시럽이 혼합되는 단계로부터 펌핑될 때의 라인 압력하에 있게 된다. 그런 다음, 상기 물은 이산화탄소로 포화되어 대기압에서 과포화 수준일 것으로 예상되는 이산화탄소를 함유하게 된다. 이산화탄소 함량은 전형적으로 1.0V/V(1 부피의 액체 당 가스의 부피) 이상, 바람직하게는 3.5V/V 이상이다. 바람직하게는, 상기 물은 이산화탄소를 용해시키는 이산화탄소 주입장치와 같은 장치를 통해 통과된다. 이들 장치는 우수한 가스-액체 계면 물질 전달을 위한 미세한 가스 기포를 생성시킬 수 있다. 이러한 이산화탄소 첨가 단계로부터 배출되는 2개 상 혼합물은 여전히 라인 압력하에 있게 된다. 이에 의해 액체중으로의 매우 신속한 이산화탄소 용해가 일어날 수 있게 된다.
이산화탄소 주입장치 이외의 다른 유형의 이산화탄소 용해 장치가 사전 탄산화기로서 사용될 수 있다[참고문헌: 미국특허 제 4,743,405호]. 프랙스에어, 인코포레이티드(Praxair, Inc.)에 의해 개발된 초음속 혼합기와 같은 다른 인라인 가스 용해 장치가 사용될 수 있다[참고문헌: 미국특허 제 5,061,406호]. 이들 인라인 가스 용해 장치는 짧은 체류 시간에 걸쳐 용해시킬 수 있는 이산화탄소의 초미세 기포를 생성시킬 수 있는 이들의 능력 때문에 본 출원에서 바람직하게 선택된다.
이들 장치 모두가 액체 및 이산화탄소가 벤투리관의 좁은 통로부를 통해 고속으로 가속되는 벤투리 콘을 가지고 있다. 압력 헤드 또는 위치 에너지는 운동 에너지로 전환된다. 2개 상 혼합물의 경우에, 음속은 50ft/초 미만일 수 있다. 따라서, 2상 혼합물의 속도는 음속, 또는 초음속 2상 흐름 지배형태를 능가할 수 있다. 벤투리관의 좁은 통로부로부터 배출될 때, 그 속도는 감소되며 강한 충격파가 형성된다. 이러한 충격파는 가스 기포를 매우 미세한 기포로 분쇄시킨다. 확장부 콘에서, 운동 에너지는 다시 위치 에너지 및 압력 헤드로 전환된다.
라인 내측의 압력 헤드는 이산화탄소가 잔류 이산화탄소 기포 없이 완전히 용해되게 한다. 이것은 평형화된 이산화탄소 기포가 없는 2개 상 흐름이 다운스트림 스트리퍼/탄산화 유니트의 작동을 방해할 것이기 때문에 중요하다.
역류 가스 용해 장치는 바람직하지 않다. 역류 가스 용해가 효과적인 장치임에도 불구하고, 과량의 이산화탄소가 배기되기 때문이다. 압력은 타워의 하부에서 소실되므로 별도의 펌프를 사용하여 액체 압력 및 속도를 상승시켜야 한다. 라인 압력이 도달될 때까지는, 액체는 더 이상 고압 용해와 동일한 평형 농도를 갖지 않는다. 그렇게 되면, 본 발명의 장점은 완전히 실현될 수 없다.
압력은 이산화탄소로 포화된 후의 탄산화된 액체상에 유지된다. 압력은 어떠한 산소(공기) 또는 그 밖의 가스도 방출되지 않을 정도로 충분히 높아야 한다. 바람직하게는, 그리고 용이하게는, 이러한 압력은 이산화탄소로 포화되기 전에 액체상에 가해지는 압력과 적어도 동일하다. 용해된 산소(공기)가 방출될 수 있는 이산화탄소 포화 단계와 후속적인 단계 사이에서 압력 손실 없이 승압 상태를 유지시키는 것은 이 지점에서 임의의 압력 감소가 액체를 기포화시킬 것이기 때문에 중요하다. 기포 형성은 이러한 공정의 작동을 중단시키거나 용해시킬 수 있는 이산화탄소의 양을 심하게 방해할 것이다.
적절하게 혼합된 탄산화된 액체는 그 다음 단계로서, 용해된 산소(공기)가 상기 혼합물로부터 방출되는 공기 제거 단계로 공급되고, 그 중에 약간 더 많은 이산화탄소가 액체중으로 용해되고, 이때 압력은 액체 위의 가스 공간에 유지된다. 이 단계에서 사용된 공기 제거 유니트로서 사용하기에 적합한 장치는 가스-액체 접촉 시간을 증가시키기 위해 내부에 트레이 및 배플을 갖는 드럼일 수 있다. 시럽으로부터의 또는 물로부터의 미량으로 용해된 산소 또는 공기는 액체로부터 제거된다.
소량의 이산화탄소는 이 단계에서 액체중으로 추가로 용해되는데, 이 단계에 존재하는 조건하에서 최대의 이산화탄소 용해도로 용해되는 것이 바람직하다. 그런 다음, 제거되고 충분히 탄산화된 생성물은 상기 유니트로부터 제거된다. 이 단계로부터 방출되는 생성물중의 용해된 가스(이산화탄소 이외의 가스)의 전체 함량은 1mg/L 미만의 용해된 산소 또는 2.5mg/L 미만의 용해된 공기 및 종종 0.01mg/L의 용해된 산소 또는 0.025mg/L의 용해된 공기이다.
이 단계에서 액체 혼합물에 가해지는 압력은 1barg 이상, 바람직하게는 3barg 이상이어야 한다. 이러한 압력이 유지되면서, 용해된 산소(공기)가 제거된다. 압력 조절기를 사용하거나 상기 유니트의 상부에 작은 제거기(purge)를 유지시킴으로써, 상기 생성물로부터 제거된 산소(공기)가 상기 시스템으로부터 제거된다. 이러한 유니트가 전형적으로 역류 장치이므로, 퍼지 속도는 제거하려는 공기가 고분율인 경우에도 매우 작을 수 있다. 이러한 퍼지가 압력하에 수행되는 것은 중요하다. 유니트 내부의 압력이 지나치게 많이 감소되는 경우, 보다 많은 용해된 공기가 제거될 수 있지만, 용해된 이산화탄소 수준도 또한 감소되어, 불충분한 탄산화로 인한 밋밋한 맛의 생성물을 생성시키게 된다. 더욱이, 지나치게 낮은 압력에서는, 기포가 유니트내에 발생되어 생성물의 손실을 야기한다.
제거되고 충분히 탄산화된 음료가 기포 형성을 촉진시키는 촉매로서 매우 적은 양의 용해된 산소를 함유하므로, 상기 음료는 매우 낮은 기포 형성 및 누출 경향을 갖는다. 이러한 경향은 원료의 손실량을 감소시키고 병 및 캔에서의 충전 수준의 변동을 피하게 한다.
더욱이, 용해된 공기 없이 이러한 방법으로 제조된 탄산 음료는 보다 많은 양의 용해된 공기를 함유하는, 다른 방식으로 제조된 음료 보다도 저속으로 탈탄산화될 것이다. 따라서, 동일한 양의 용해된 이산화탄소가 밀봉된 병 또는 캔에 유지되는 동안에는 낮은 충전 압력이 사용될 수 있다. 충전 압력의 감소는 충전 과정 동안에 손실되는 이산화탄소의 양을 줄이는 장점을 갖는다. 이것은 단순히 압력을 고수준 대신에 저수준으로 강하시킴으로써 달성된다. 예를 들어, 4.0 Kg/cm2의 압력을 3.0 Kg/cm2로 감소시키게 되면 이산화탄소가 10 내지 15% 절감될 수 있다. 압력의 감소는 또한 충전 동안에 파열되거나 변형되는 병의 수를 감소시켜 안전성을 향상시키고 원료 물질 및 병을 절감시킬 것이다.
당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 2-단계 공정이 단일 단계 공정보다 많은 양의 이산화탄소를 사용할 것으로 예견되기 때문에 경제적인 방법이 아니라고 예견할 것이다. 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 그 대신에 보통 탄산화기 성능을 개선시키는 쪽을 선택할 것이다. 그러나, 놀랍게도, 본 발명의 2-단계 공정은 충전기가 보다 적은 양의 이산화탄소 손실로 작동될 수 있기 때문에 궁극적으로는 보다 적은 양의 이산화탄소를 사용하게 된다.
실시예 1
본 실시예에서는, 본 발명의 방법을 사용하여 소다를 제조하였다. 본 실시예의 목적은 감소된 기포 형성 및 개선된 생산성으로 5℃에서 3.8v/v의 탄산화 수준을 달성하는데 있다. 산소/공기 제거 단계는 압력 릴리프(relief)가 소다 충전 압력 보다는 높지만 이산화탄소 공급 압력 보다는 낮게 설정되어 있는 "카보쿨러(Carbocooler)" (Mojonnier) OA-9317을 사용하였다. 이러한 장치는 역류 가스/액체 접촉을 제공하며 수개의 냉각된 플레이트를 포함한다. 액체는 가스가 액체 표면 위로 통과할 때 상기 판 아래로 계단식으로 떨어진다.
결과는 이산화탄소를 주입기로 용해시키고, 시럽-물 혼합물을 라인 압력하에 있게 한 후, 용해된 산소(공기)를 방출시킴으로써, 상기 시스템이 전체 CO2 손실량을 12%까지 감소시킬 수 있음을 보여주었다. 본 발명의 경우에 가능하게 되는 저압에서 충전시킴으로써, 충전기는 병 파열의 발생률을 83% 감소시켰다.
라인 압력하에서의 탄산화는 충전 압력을 통상의 4.5 Kg/cm2에서 2 Kg/cm2(게이지)으로 감소시켰다. 이들 데이터로부터, 약 3.4v/v의 CO2가 주입 단계에서 용해되었음을 알 수 있다. 충전 압력의 감소는 작동 성능을 실질적으로 개선시킨다.
시험 결과의 상세한 설명은 하기 표에 제시되어 있다.
표 1에서, 이산화탄소 손실율은 공기 제거 단계에서 방출된 공기와 함께 배기된 이산화탄소의 양, 부수적인 작업 손실율 및 병을 캡으로 밀폐시키기 전에 충전기에서 압력 감소 사이클 동안의 손실율이다. 사용된 이산화탄소의 전체량과 소다 병에 실제적으로 잔류하는 양 사이에는 차이가 있다.
소다 생성 동안의 월별 CO2 손실율
CO2 손실율(%)
통상의 경우 본 발명의 경우
1개월 48 35
2개월 50 37
3개월 44 31
표 2는 파열된 유리병의 감소를 나타낸다. 기계 고장율의 감소 이외에, 각각의 파열된 병 때문에 그 근처에 있는 9개의 다른 병이 버려져야 하는 관점에서 볼 때 본 발명의 경우에는 실질적인 비용 절감이 달성된 것이다.
1시간 당 유리병 파열
유리병 사이즈 통상의 경우 본 발명의 경우
1ℓ 12 1
290ml 30 6
상기 유리병은 캡으로 밀폐되기 전에, 짧은 시간 동안 대기에 노출된다. 이러한 과정에서, 유리병의 천정 공간내의 압력은 감소되어 CO2의 손실을 야기한다. 고압 상태에서는, 낮은 충전 압력에서보다 많은 CO2가 이 단계에서 배출된다.
소다가 상기 유리병에 충전된 후, 이산화탄소가 용액으로부터 방출되기 위해서는 일정 기간의 시간이 필요하다. 기포가 덜 형성되는 경우, 충전 및 캡에 의한 밀폐 속도가 빨라질 수 있다. 이것은 대기중으로 손실되는 이산화탄소의 양과 공정에 필요한 이산화탄소의 양을 감소시킨다.
표 3은 보다 적은 기포 형성으로 인한 하나의 전형적인 충전기에서의 생산성의 증가, 보다 안정한 작동 및 보다 적은 고장율을 나타낸다. 생산성은 15%까지 증가하였다.
라인 생산율: 시간당 충전된 소다병의 경우
통상의 경우 본 발명의 경우
1,310 1,511
실시예 2 : 라인 속도는 감소된 기포 형성으로 인해 증가한다: 포도 소다 PET 2L
본 실시예는 기포 형성율이 높은 생성물에서 기포 형성을 감소시킴으로써 얼마나 많은 라인 속도 개선이 달성될 수 있는가를 나타낸다. 포도 소다는 병에 담기에 가장 어려운 생성물중의 하나이다. 포도향은 보통의 기포 보다 더 많은 기포를 야기하는 계면활성제이다. 그 결과, 이러한 라인은 22,000개의 병/시간의 디자인 속도에 비해 상당히 낮은 디자인 속도, 18,000개의 병/시간으로 가동된다. 라인 속도의 감소는 기포가 캡에 의한 밀폐 전에 침착될 수 있도록 병에 조절방식으로 배기시키기 위한 시간을 보다 많이 제공하는데 필요하다.
하기 표 4는 이들 시험으로부터의 결과를 담고 있다. 하기 표를 통해 알 수 있는 바와 같이, 이러한 시험 동안에, 라인 속도는 1시간 당 18,000개의 2L 병으로부터 1시간 당 21,500개의 2L 병으로 증가되었는데, 이는 거의 20%가 개선되었음을 나타낸다.
실시예 3 : 유용성 및 피드스톡 사용의 감소 - 콜라, PET 2L
이들 시험으로부터의 결과는 표 4에 포함되어 있다. 이들 시험에서, 본 발명에 의해 충전 압력이 6barg에서 3.8barg로 감소되었다. 이들 시험은 기포 형성이 얼마나 많이 감소되는가를 결정하기 위해 디자인되었으므로, (보통 라인 속도를 증가하게 되면 기포 형성이 증가되기 때문에) 라인 속도는 일정하게 유지되었다. 그러나, 여기에서 라인 속도가 기포 형성을 증가시키지 않으면서 증가될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 라인 압력이 감소될 때, 펌프의 액체 유량은 7%까지 감소하였고, 시간당 제조된 리터는 산소/공기 방출 단계에서 사용된 장비의 설정된 수치를 초과하였다(48,000L/시간에 대하여 49,000L/시간). 이것은 추가의 유용하고 예기치 않은 장점이었다.
본 발명의 방법 및 통상의 방법을 사용하여 시스템에서 1주일에 걸쳐 시럽 손실량을 모니터링하였다. 본 발명의 방법에 의한 시럽 손실량은 거의 반으로 줄었다.
이들 시험과 거의 동시에, 본 발명은 이러한 플랜트에서 라인의 약 50% 정도를 사용하고 있었다. 이들 시험을 수행하는 동안에 플랜트에서 일반적인 CO2 용량의 모니터링도 또한 하기 표 4에 기록되어 있다. 이러한 데이터는 CO2 손실량의 거의 1/3 감소를 보여준다(최종 생성물에서 70%의 추가 CO2가 필요하였던 것이 단지 45%의 추가 CO2만 필요하게 됨).
제조업자에 의한 제조율 시험(실시예 2에서의 이산화탄소 주입율은 1.8 내지 2v/v CO2 였으며; 실시예 3에서의 이산화탄소 주입율은 2 내지 2.5v/v CO2 였다)
실시예 2 실시예 3
생성물 포도 소다 콜라
공기 제거 단계 : 유니트 파라믹스(KHS) 파라믹스
공기 제거 유니트 유동 용량(L/시간) 44,000 48,000
CO2 수준(v/v) 3.5 4.2
통상의 경우 본 발명의 경우 통상의 경우 본 발명의 경우
공기 제거 유니트의 온도(℃) 4 4 4 4
공기 제거 유니트의 압력(barg) 4.5 2.5 6 3.8
제조된 평균 2L PET 병/시간 18000 21500 2300 24500
시럽 손실율(ℓ/1일) 미측정 미측정 500 250
플랜트에서 널리 이용되는 이론적인 평균 CO2 이용율(%)(1개월) 170% 145%
실시예 4 : 오렌지 소다의 플랜트 제조시(290ml 유리) 용해된 공기를 감소시키는데 사용된 인-라인 이산화탄소 주입
본 실시예에서는, 용해된 공기에 대한 본 발명의 효과를 시험하였다. 본 발명을 사용하여 생성된 용해된 산소의 양과 통상의 방법을 사용하여 생성된 용해된 산소의 양을 측정하였다. 이러한 결과는 하기 표 5에 기재되어 있다.
용해된 산소량 비교
실시예 4
생성물 오렌지 소다, 290ml 유리
공기 제거 유니트 : 타입 카보쿨러 Mojonnier OA-9317
공기 제거 유니트 유동 용량(병/시간) 22,000
CO2 수준(v/v) 3.0
통상의 경우 본 발명의 경우
공기 제거 유니트의 온도(℃) 4 4
공기 제거 유니트의 압력(barg) 5.5 2
사전 탄산화 수준(v/v) 0 1.7
측정된 최종 탄산화 수준(v/v) 2.8 2.8
공기 제거 유니트 다음의 용해된 산소의 양(ppb) 170 20
이러한 공정은 물이 시럽과 혼합되기 전에 물에 대한 탈기장치에 소량의 CO2를 용해시켜서 주입전에도 저수준의 CO2가 존재하게 하였다(약 0.7v/v CO2). 탈기된 공정수 및 시럽중에 용해되어 있는 산소량을 측정하고, 시럽:물의 공급 비율을 앎으로써, 공기 제거 유니트로 유입되는 용해된 산소가 100 내지 200ppb 임이 결정되었다. 유입된 용해된 산소의 양은 탈기된 공정수 및 시럽중에 용해되어 있는 산소의 양을 측정함으로써 평가되었다.
따라서, 통상적인 처리의 경우에는 용해된 산소의 양을 거의 감소시키지 않았다. 그러나, 인-라인 이산화탄소 주입을 포함하는 본 발명은 용해된 산소의 양을 80 내지 90% 감소시켰다. 이러한 실험을 수행하기 전에, 당업자라면 CO2가 용액으로부터 빠져나와야 할 것이기 때문에 용해된 공기를 실질적으로 감소시키기 위해 공기 제거 유니트에서의 압력이 포화 압력 보다 낮아야 할 것이라는 것을 예견했을 것이다. 그러나, 이들 실험은 공기 제거 유니트에서 CO2가 용액내로 유입됨을 입증하고 있다. 이러함에도 불구하고, 용해된 산소(및, 논리적으로 확대 해석하는 경우, 용해된 공기)가 감소되었다.
이상에서와 같이, 본 발명의 방법은 시럽 및 소다수와 같은 성분들을 낭비하지 않고 병의 파열에 수반되는 위험성 및 비용 부담 없이 음료 생산 비율을 증가시킨다.

Claims (10)

  1. (a) 공기 또는 산소가 용해되어 있는 물을 제공하고, 물에 가해지는 압력을 대기압 보다 높게 유지시키는 단계;
    (b) 어떠한 가스도 물로부터 방출되지 않을 정도의 충분한 압력을 유지시키면서 1 부피의 물 당 1.0 부피 이상의 이산화탄소 함량을 제공하기에 충분한 이산화탄소를 물에 용해시키고, 어떠한 가스도 물로부터 방출되지 않을 정도의 충분한 압력을 유지시키면서 생성된 혼합물을 단계 (c)에 공급하는 단계; 및
    (c) 추가의 이산화탄소를 혼합물에 용해시키고 혼합물 상부에 대기압보다 높은 압력을 갖는 가스 공간을 유지시키면서 단계 (b)에서 형성된 혼합물로부터 용해된 공기 또는 산소를 제거하는 단계를 포함하여, 불필요한 기포 발생 경향이 감소된 탄산 음료를 제조하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 혼합물로부터 제거되는 용해된 산소 또는 공기가 혼합물로부터 배기되는 동안 압력이 혼합물 상부에서 유지하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 단계 (c)에서, 가스 공간이 이산화탄소를 함유하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 단계 (a)에 제공된 물에 공기가 용해되어 있고, 이 공기는 단계 (c)에서 물로부터 제거하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 혼합물이 단계 (c)에 공급될 때 혼합물에 유지되는 압력이 이산화탄소로 포화되기 전에 액체 상에 가해지는 압력 이상인 방법.
  6. (a) 산소 또는 공기가 용해되어 있는 물과 시럽의 혼합물을 제공하고, 혼합물에 가해지는 압력을 대기압 보다 높게 유지시키는 단계;
    (b) 어떠한 용해된 가스도 혼합물로부터 방출되지 않을 정도의 충분한 압력을 유지시키면서 1 부피의 혼합물 당 1.0 부피 이상의 이산화탄소 함량을 제공하기에 충분한 이산화탄소를 혼합물에 용해시키고, 용해된 가스가 혼합물로부터 방출될 정도까지 압력을 감소시키지는 않으면서 생성된 혼합물을 단계 (c)에 공급하는 단계; 및
    (c) 이산화탄소를 혼합물에 용해시키고 혼합물 상부에 대기압보다 높은 압력을 갖는 가스 공간을 유지시키면서 단계 (b)에서 형성된 혼합물로부터 용해된 공기 또는 산소를 제거하는 단계를 포함하여, 불필요한 기포 발생 경향이 감소된 탄산 음료를 제조하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 혼합물로부터 제거되는 용해된 산소 또는 공기가 혼합물로부터 배기되는 동안 압력이 혼합물 상부에서 유지되는 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 단계 (c)에서, 가스 공간이 이산화탄소를 함유하는 방법.
  9. 제 6항에 있어서, 단계 (a)에 제공된 혼합물에 공기가 용해되어 있고, 이 공기는 단계 (c)에서 혼합물로부터 제거되는 방법.
  10. 제 6항에 있어서, 혼합물이 단계 (c)에 공급될 때 혼합물에 유지되는 압력이 이산화탄소로 포화되기 전에 액체 상에 가해지는 압력 이상인 방법.
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