KR19990007570A - 캔음료의 자체 냉각방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캔용기의 내부에 압축 저장된 액화탄산가스를 기화시키면서 캔용기의 외부로 배출시키는 캔음료의 자체 냉각방법에 있어서, 상기 액화탄산가스를 캔용기 내부에 마련된 별도의 공간에 1차로 기화 확산시킨 후 여기서 기화되지 않은 액화탄산가스를 2차로 외부의 힘에 의해 뚫린 방출구를 통해 기화시키면서 캔용기의 외부로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 캔음료의 자체 냉각방법에 관한 것으로, 이 방법에 의하면 냉매실의 액체탄산가스를 용기내의 별도 공간에 노즐이나 노즐관을 통해 기화 확산시킴으로서 1차적으로 기화열을 용기내 음료로부터 빼앗아 가게되고, 이 과정에서 미처 기화되지 못한 액체탄산가스를 확산관에 천공되는 구멍을 통하여 용기의 외부로 방출하면서 이 구멍이 2차적인 노즐 역할을 하게 되어 여기서 다시 기화열을 음료로부터 빼앗게 되어 적은 양의 냉매를 사용하여 음료의 온도를 -15℃ 이상 냉각시킬 수 있는 바, 캔음료의 냉각효과를 획기적으로 개선할 수 있다.

Description

캔음료의 자체 냉각방법

본 발명은 캔음료의 자체 냉각방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캔용기의 내부에 냉매실을 구비하여 별도의 냉장수단에 의해 음료를 냉각하지 않고 냉매실에 충전된 냉매를 캔용기의 외부로 기화 방출하여 음료를 냉각시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.

대부분의 음료는 따뜻하게 하거나 차게하여 마시게 되는데, 이를 위하여 통상 가정이나 수퍼 등에서는 온장고, 냉장고, 냉장쇼케이스, 드라이아이스 등을 이용하게 된다. 그리고 야외에 나갈 때에는 아이스박스 등을 이용하여 음료를 냉각시키게 된다.

그런데, 음료를 냉각시키기 위한 장치로서 아이스박스 등은 부피가 크고 무겁기 때문에 등산이나 하이킹 등 야외 나들이를 할 때에 그 휴대가 매우 불편하다. 또한 아이스박스는 음료를 장시간 냉장시킬 수 없어 오랜시간 동안 음료를 냉장시킬 수 없다.

한편 사람들은 간혹 음료 등을 냉동시켜 야외할동중 상온에서 녹아 시원해진 음료를 마시게 되지만 이 방법은 냉동된 것이 녹았을 때 음료의 맛이나 성분 파괴가 일어나지 않는 음료(물)에만 이용 가능하고, 이 또한 오랜시간 동안 음료를 냉장상태로 유지하기 어렵다.

따라서 야외에서도 언제나 시원한 음료를 마실 수 있는 방안이 연구되기 시작하였으며, 그 결과로 자체 냉각형 캔용기(이하, 냉각캔 이라 한다)가 개발되었으며, 지금도 이에 대한 꾸준한 연구가 계속되고 있다.

냉각캔은 캔용기의 내부에 냉매실을 만들어 음료 섭취시 냉매에 의한 흡열반응, 발열반응 등을 이용하여 캔용기 내부의 음료를 냉각시키고자 한 것으로, 여러 가지 유형이 있다.

제 1 유형으로 캔용기 내에 물주머니와 약제실을 만들고 음료섭취시 약제실에 물이 유입되도록하여 물과 약제의 반응에 의해 음료와 반응물간에 열교환에 의해 음료를 냉각시키는 기술이 알려져 있다.

그러나 이 기술은 캔용기에 냉매실로서 물주머니와 약제실을 함께 만들어야 하므로 음료의 냉각수단이 차지하는 공간이 클 수 밖에 없었으며, 따라서 캔용기 자체를 크게 만들어야 하므로 경제적이지 못하다. 또한 냉매실의 표면적을 최대한 넓게 만들어도 충분한 열교환이 이루어지기 까지 시간이 많이 걸리기 때문에 갈증이 날 때 시원한 음료의 바로 섭취하지 못하게 되는 등 여러 가지 제약이 따른다.

제 2 유형으로 캔용기의 내부에 냉매가 충전되는 냉매실을 마련하고 용기의 외부로부터 냉매실을 터뜨릴 수 침봉 등을 구비하여, 침봉을 이용 냉매실을 떠뜨려 음료속으로 냉매를 분출시켜서 발열 및 흡열반응 원리를 이용, 음료를 냉각시키는 기술이 알려져 있다.

그러나 이 방법에 의하면 냉매를 음료내에 기화 확산시켜 냉각시키는데, 음료출구가 개방된 경우에는 냉매가 기화되면서 확산될 때 내부의 압력에 의해 음료가 캔의 외부로 배출될 수 밖에 없고, 음료출구가 개방되지 않은 경우에는 내부 압력에 의해 용기가 터질 위험도 내포하고 있다. 또한 이 방법은 300㎖ 캔용기에 냉매를 50㎖ 이상 충전하여 사용하여도 음료의 냉각정도가 -8℃를 넘기 어려워 그 효과도 작은 실정이다.

제 3 유형으로 상기 제 2 유형과 비슷하나 냉매를 캔용기의 외부로 냉매를 분출시켜 음료를 냉각하는 기술이 알려져 있으나, 이 방법도 현재까지 알려진 기술로 충분히 음료를 냉각시키기 위해서는 많은 양의 냉매가 필요해 용기 자체가 커질 수 밖에 없었다. 또한 이 기술로도 -10℃ 이상 음료를 냉각시키기 어려웠다.

이와같은 종래의 냉각캔 기술에 있어서는 음료를 보다 저온으로 냉각시키기 위하여 냉매실의 음료와의 접촉면적 즉, 표면적을 최대한 넓히려는 시도 등이 계속되었지만 아직까지 상온에서 음료를 충분히 낮은 온도로 냉각시킬 수는 없었던 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 압축 액화 저장된 탄산가스(CO₂)를 2차에 걸쳐 기화 확산시켜 최대한 액화탄산가스가 모두 기화되어 캔용기의 외부로 배출되도록 함으로서 액화탄산가스의 기화시 발열 및 흡열 반응에 의해 캔용기 내부의 음료를 -15℃ 이하로 자체 냉각할 수 있도록 하여 별도의 냉장시설에 보관하지 않고도 즉석에서 시원한 음료를 섭취할 수 있도록 하는 캔음료의 자체 냉각방법을 제공하는 데에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 적은 양의 액체탄산가스를 이용하여 충분히 캔음료를 냉각시킬 수 있도록하여 자체 냉각에 따른 냉매실의 크기를 최대한 축소할 수 있도록 하는 캔음료의 자체 냉각방법을 제공하는 데에 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 캔음료의 자체 냉각방법은, 캔용기의 내부에 압축 저장된 액화탄산가스를 기화시키면서 캔용기의 외부로 배출시키는 캔음료의 자체 냉각방법에 있어서, 상기 액화탄산가스를 용기내에 마련된 별도의 공간에 1차로 기화 확산시킨 후 여기서 기화되지 않은 액화탄산가스를 2차로 외부의 힘에 의해 뚫린 방출구를 통해 기화시키면서 캔용기의 외부로 배출되도록 한 데에 특징이 있다.

이와 같은 본 발명이 실현되기 위해서는 캔용기 내에 액화탄산가스가 충전되는 냉매실과, 냉매실의 액화탄산가스를 기화시키는 노즐이나 노즐관과, 상기에서 기화된 탄산가스가 확산되는 확산관과, 확산관의 단부에 구멍을 뚫을 수 있는 침봉과, 침봉에 의해 뚫린 구멍(제2노즐)을 통해 미기화 액화탄산가스가 2차적으로 기화되면서 외부로 배출되는 배출관이 구비되어야 한다.

즉, 기존 냉각캔에 비해 노즐과 확산관의 더 구비토록 하여 음료의 냉각 정도를 획기적으로 개선할 수 있다. 외부에 의해 침봉이 확산관을 단부(구체적으로는 확산관의 단부에 마련된 안전판)을 찌르게 되면 냉매실의 압력에 의해 침봉이 외부로 밀려 원위치되고 아울러 냉매실이 캔용기 외부와 연통된다. 따라서 압축된 액화탄산가스는 유동상태가 되면서 노즐을 통해 확산관에 기화 확산되면서 음료로 부터 기화열을 빼앗게 된다. 이때에 액화탄산가스는 노즐을 통과하면서 전부 기체 상태로 확산되지 못하고 일부는 액화상태로 확산관에 유입되며, 냉매는 노즐을 통과하는 과정에서 유체역학상 온도가 더욱 떨어지게 되어 이의 기화에 따른 열을 음료에서 보다 많이 흡수하게 되어 음료의 냉각이 보다 신속히 그리고 효과적으로 이루어지게 되는 것이다. 이렇게 확산관에 유입된 탄산가스 및 일부 액화탄산가스는 침봉에 의해 파열된 부분을 통해 용기 외부로 기화 배출되면서 2차적으로 음료와의 열교환이 이루어진다.

이와같은 본 발명의 방법에 의하면 음료의 온도를 -15℃ 이상으로 냉각시킬 수 있는데, 이를 실시예를 통해 살펴보기로 한다.

실시예 1

시중에 유통되고 있는 350㎖의 스틸캔과 동일한 캔용기의 저면에 자체 냉각장치를 만들어 조립하였다. 냉각장치에 있어서 냉매실은 원통형으로 용적이 6㎖인 것을 5개를 만들어 각각 노즐관으로 확산관에 연결하였다. 이때 노즐직경은 0.5㎜오 하였고, 확산관은 내부지름과 길이를 10㎜와 20㎜로 하였다.

상기 캔용기에 시판 사이다를 넣고 냉매실에 탄산가스를 30기압이 되도록 압축 저장한 후, 침봉으로 확산관의 단부를 찔러 구멍을 형성하였다. 약 60초에 걸쳐 냉매실의 액체탄산가스가 기화되어 용기의 외부로 방출되었다.

음료의 냉각전의 온도와 냉각 후 온도를 측정한 결과, 약 -17℃의 온도차이를 보였다.

실시예 2

실시예 1과 같은 장치를 이용하였으나, 확산관의 길이를 보다 짧은 것을 사용하면서 같은 방법으로 음료의 냉각 전,후의 온도차이를 측정하였다.

확산관의 길이가 짧아지면서 온도차가 조금씩 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 이 실험결과 확산관의 길이 또는 용적이 클수록 캔용기내 음료의 냉각 효과가 우수함을 알 수 있었다.

그 외에 냉매실을 하나로 만들고 같은 노즐관 대신 노즐을 사용하여 실시예 1과 같은 방법으로 냉각 전,후의 온도를 비교해 본 결과, 냉매실의 음료와 접촉하는 표면적이 작을수록 냉각 효과가 조금씩 떨어졌으나 이 방법에 의해서도 냉각 전,후의 온도차가 -15℃ 이상 이었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 캔음료의 자체 냉각방법은 냉매실의 액체탄산가스를 용기내의 별도 공간에 노즐이나 노즐관을 통해 기화 확산시킴으로서 1차적으로 기화열을 용기내 음료로부터 빼앗아 가게되고, 이 과정에서 미처 기화되지 못한 액체탄산가스를 확산관에 천공되는 구멍을 통하여 용기의 외부로 방출하면서 이 구멍이 2차적인 노즐 역할을 하게 되어 여기서 다시 기화열을 음료로부터 빼앗게 되어 적은 양의 냉매를 사용하여도 음료의 온도를 -15℃ 이상 냉각시킬 수 있는 바, 캔음료의 냉각효과를 획기적으로 개선하는 효과를 갖게 되는 것이다.

Claims (1)

1. 캔용기의 내부에 압축 저장된 액화탄산가스를 기화시키면서 캔용기의 외부로 배출시키는 캔음료의 자체 냉각방법에 있어서, 상기 액화탄산가스를 용기내에 마련된 별도의 공간에 1차로 기화 확산시킨 후 여기서 기화되지 않은 액화탄산가스를 2차로 외부의 힘에 의해 뚫린 방출구를 통해 기화시키면서 캔용기의 외부로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 캔음료의 자체 냉각방법.