KR20050109453A - 음료를 음료 용기에 충전시키는 방법 및 장치와, 그에대응하는 음료 용기 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 방법에 따르면, 개시 액체(14)로부터 제조된 음료(15)로 음료 용기(10)를 충전시키는 단계와 음료 안에 용해된 기체를 포함시키는 단계가, 소정의 잔여 기체 체적(14)이 음료 용기(10) 안의 음료(15) 위에 잔류하는 방식으로 음료 용기(10)를 음료(15)로 충전시키는 충전 장치(50)를 구비하는 본 발명의 장치(20)에서 수행된다. 본 발명의 장치는 또한 음료 용기(10)를 폐쇄시키는 폐쇄 장치(74)를 구비한다. 본 발명에 따르면, 음료 용기(10)의 전달 방향에서 폐쇄 장치(74)의 상류측에 직접적으로 배치된 액체 산소 공급 장치(64)는 소정량의 액체 산소를 음료 용기(10) 안으로 도입한다. 본 발명의 음료 용기는 적어도 유효 기간 전까지는 음료 안에 용해된 기체, 특히 산소의 균일한 높은 농도를 유지할 수 있다.
Description
본 발명은 원액으로부터 제조되고 기체가 그 안에 용해되어 있는 음료를 음료 용기에 충전시키는 방법에 관한 것으로서, 이것은 소정의 잔여 기체 체적이 음료 용기 안의 음료 위에 남겨지는 방식으로 음료 용기를 채우는 단계와, 음료 용기의 용기 개구를 폐쇄하는 단계를 구비한다.
이러한 유형의 방법은 예를 들면 DE-U-201 01 692 에 개시되어 있다. 상기 문헌에는 음료병이 가압된 산소 농후화 음료수(oxygen enriched water)로 채워지는 방법이 설명되어 있다. 이러한 방법에서는 또한 일반적으로 관습화된 바로서, 음료 용기가 그것의 개구 상부 가장자리까지 완전히 채워지지는 않지만, 잔여 기체 체적은 음료 용기의 개구 가장자리와 충전된 음료 용기 안의 음료 액체 표면 사이에 남아 있게 된다. 산소 농후화 음료수의 경우에, 한편으로는 음료 안의 상이한 산소 분압 때문에, 그리고 다른 한편으로는 잔여 기체 체적 때문에, 음료 안에 용해된 산소의 일부가 배출되어서 결과적으로 음료 안의 산소 함량이 감소되는 단점과 연관된다. 따라서, 음료내에 한정된 산소 함량을 달성하려면, 잔여 기체 체적 안으로의 손실을 보상하도록 그에 대응되는 다량의 산소가 음료 안에 이러한 수단에 의해서 정상적으로 용해되어야 한다. 여기에서 주목되어야 하는 점은 최소한의 보관 수명 기간이 종료되었을 때 음료 안에 용해된 산소량은 적어도 음료 용기의 라벨(label)에 표시된 용해 산소량에 대응하여야 한다는 것이다. 상기에 언급된 산소의 바람직하지 않은 배출은 특히 소비자에 의해서 개봉된 플라스틱 병의 경우에 불리한데, 이는 유리병에 비하여 플라스틱 병에서 보다 큰 잔여 기체 체적이 나타나기 때문이다.
더욱이, 선행 기술에 있어서, 소정량의 액체 질소를 공급함으로써 잔여 기체 체적이 가압되는, 음료 용기를 음료로 충전시키는 방법이 공지되어 있다. 이에 관해서 예를 들면, EP-B-O 481 019 및 EP-B-0 854 089 를 참조할 수 있다. 특히 맥주나 또는 과일 쥬스의 포장에서는 액체 질소가 잔여 기체 체적으로 공급된다. 액체 질소의 공급은 용기가 폐쇄되거나 또는 시일되기 전에 용기로부터 잔여 기체 체적내에 존재하는 산소를 대체하는 역할을 한다. 잔여 체적에서의 산소의 존재는 소망스럽지 않은데, 이는 음료 및, 특히 음료의 향미를 구성하는 성분들이 산화에 민감하기 때문이다. 더욱이, 산소는 미생물의 증식을 증진시켜서, 예를 들면 알코올 음료의 경우에 음료의 에테르화에 이를 수 있다.
DE-C-34 19 855 는 이와 관련하여 특히 액체 질소에서 극저온 액체의 중단되지 않은 제트의 전달을 위한 장치를 더 개시한다.
도 1 은 제 1 의 구현예에 따라서 본 발명의 방법과 본 발명의 장치의 구조 및 기능을 설명하는 개략적인 블록 다이아그램이다.
도 2 는 제 2 의 구현예에 따라서 본 발명의 방법과 본 발명의 장치의 구조 및 기능을 설명하는 개략적인 블록 다이아그램이다.
도 3 은 본 발명의 방법에 의해 충전된 음료 용기의 개략적인 도면을 나타낸다.
대조적으로, 본 발명의 목적은 음료 안에 용해된 기체, 특히 산소의 소망스럽지 않은 배출이 완전히 방지되지 않는다면 적어도 현저하게 감소되는, 위에 언급된 유형의 장치를 설명하는 것이다.
이러한 목적은 본 발명에 따라서 상기에 언급된 유형의 방법에 의하여 달성되는데, 여기에서 소정량의 액체 산소는 음료 용기 안으로 도입되고 음료 용기는 액체 산소의 도입 이후에 직접적으로 폐쇄된다.
액체 산소의 소정량이 음료 용기 안으로 공급된 이후에, 액체 산소는 증발되기 시작한다. 결과적인 기체성 산소는 잔여 기체 체적내에 존재하는 기체를 대체하며 따라서 잔여 기체 체적 안에 실질적으로 완전하게 이상적으로 산소 기체로 이루어진 분위기를 발생시킨다. 용기의 개구가 시일되거나 또는 폐쇄된 이후에, 액체 산소의 다른 증발은 잔여 기체 체적내의 압력 상승으로 이어지며 따라서 전체 음료 용기내의 압력 상승으로 이어진다. 이러한 방식으로 잔여 기체 체적 안에 산소 분압이 우세하게 되는데, 이것은 음료 안에 용해된 산소의 원하지 않는 배출이 완전하게 방지되지 않는다면 적어도 방해될 정도로 높다.
음료 용기의 체적에 따라서, 액체 산소의 소정량은 적어도 약 0.1 ml 일 수 있으며, 바람직스럽게는 약 0.1 ml 과 약 3.0 ml 사이일 수 있고, 보다 바람직스럽게는 약 0.1 ml 과 약 1.5 ml 사이일 수 있으며, 여전히 보다 바람직스럽게는 약 0.1 ml 과 약 1.0 ml 사이일 수 있다. 이와 관련하여, 1 kg 의 액체 산소는 액체 산소의 0.867 l 의 체적과 등가이거나, 또는 증발 이후에는 기체성 산소의 0.747 m3 과 등가이다. 산소 함유 음료를 가진 종래 방식으로 충전된 PET 병들이 폐쇄 이후에 약 2.5 bar 내지 3.0 bar 의 압력을 가지는 반면에, 본 발명에 따라서 채워진 음료 용기는 이후에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 상기 특정된 액체 산소량의 도입시에 최대 7.0 bar 의 압력을 가진다. 따라서 본 발명의 방법에 의해 채워진 음료 용기들은 종래 음료 용기 보다 상당히 높은 내부 압력을 가지며, 음료 안에 용해된 기체, 특히 산소의 함량도 종래의 방법에 의해 채워진 음료 용기 안의 것 보다 본 발명에 의해 채워진 음료 용기 안에서 상당히 높으며, 이것은 용기 안에 처음에 용해된 기체의, 특히 산소의 동일한 농도에서 그러하며, 즉, 음료 용기가 음료로 채워지는 시점에서 그러하다.
본 발명에서 이루어진 장점들은 병의 체적, 병의 형상, 폐쇄 유형 및 음료 안의 소망되는 산소 함량과 독립적인 것이다. 즉, 본 발명의 장점들은 유리병에서뿐만 아니라, 플라스틱 병에서도 달성될 수 있으며, 단층 플라스틱 병에서뿐만 아니라, 다층 플라스틱 병에서도 달성될 수 있고, 부가적인 시일 층을 가지거나 또는 가지지 않은 폐쇄부의 경우 및 잔여 기체 체적을 수용하는 병목 영역이 상이한 형상일 경우에, 플라스틱 폐쇄부나 또는 금속 폐쇄부를 가지는 금속 병과, 다층의 플라스틱 병들에서도 달성될 수 있다.
음료 용기 안으로 공급되어야 하는 액체 산소의 양은 예를 들면 일정한 통과 단면의 밸브를 개방하는 시간을 적절하게 선택함으로써 결정될 수 있다. 여기에서, 예를 들면, 캘리브레이션 실험에 있어서, 단위 시간당 밸브의 일정한 통과 단면을 통하여 유동하는 액체 산소의 양이 결정되었다면, 액체 산소의 소망되는 양을 음료 용기 안으로 전달하는 소정의 시간 주기동안 밸브를 개방하는 것으로 충분하다. 계량용 밸브의 주기, 즉, 일정한 통과 단면의 개방과 폐쇄는 예를 들면 충전 장치의 주기의 함수로서나 또는 음료 용기의 존재를 결정하기 위한 적절한 센서들의 출력 신호의 함수로서 수행될 수 있다. 밸브의 통과 단면은 액체 산소의 필요량이 충전 장치의 리듬(rhythm)에 의해 미리 결정되는 가용의 시간에 용기 안으로 도입될 수 있는 방식으로 문제없이 선택될 수 있다.
충전 장치가 매우 빠른 작동 리듬을 미리 결정하였다면, 즉 액체 산소의 공급에 단지 적은 시간만이 이용될 수 있다면, 액체 산소의 주기화된 공급으로부터 연속적인 공급으로 이전되도록 밸브의 일정한 통과 단면을 개방하고 선택하는데 필요한 변환 시간과 관련하여 유리할 수 있다. 이러한 경우에, 용기 안으로 도입된 액체 산소의 양은 산소 제트 영역에서의 용기 개구의 체류 시간 동안 계량 밸브에 의하여 단위 시간당 전달되는 액체 산소량에 의해 결정될 수 있다. 여기에서는 충전 장치에 의해 미리 결정되는 리듬을 제한하거나 또는 적절하게 확장함으로써 일정한 통과 단면에 맞추는 것이 필요할 수 있다.
진보된 본 발명에서는 예를 들면 액체 질소와 같은 냉각용 액체와 기체성 산소로 충전된 열 교환기에서 음료 용기 안으로 공급되기 직전에 산소가 액화되는 것이 제안된다. 이러한 방법의 변형은 특히 폭발과 화재의 위험에서 액체 산소에 기인한 작업상의 위험성과 관련하여 특별히 유리한 것으로 증명되었다.
본 발명의 방법은 음료 안에 용해된 기체가 산소일때만 유익하게 사용될 수 있지만, 또한 이산화탄소-산소 혼합물이 음료 안에 용해되어 있을 때도 그러하다. 이산화탄소의 소망되지 않은 이탈이나 또는 배출이나 또는 기체 제거(degassing)는 실제에 있어서 산소 기체의 기체 제거보다 문제가 되지 않는데, 이는 음료내의 이산화탄소가 통상적으로 상당히 높은 농도에서 존재하기 때문이다.
예를 들면, 이산화탄소-산소 혼합물은 약 200 mg/l 과 약 500 mg/l 사이에서, 그리고 바람직스럽게는 약 200 mg/l 과 약 400 mg/l 사이의 산소로 존재할 수 있고, 약 1.0 g/l 과 약 4.0 g/l 사이에서, 바람직스럽게는 약 1.0 g/l 과 약 2.0 g/l 사이에서, 보다 바람직스럽게는 약 1.4 g/l 과 약 1.8 g/l 사이에서, 보다 바람직스럽게는 약 1.5 g/l 과 약 1.7 g/l 사이의 이산화탄소로 존재할 수 있다. 이러한 수치를 가지고, 음료 용기의 폐쇄 및 음료 용기의 충전 직후의 음료 상태에 대한 기준이 이루어진다.
음료 안에 또는 음료의 제조를 위한 개시 액체(initial liquid) 안에 가능한 한 많은 산소를 용해시킬 수 있도록, 산소로 농후화되기 전에 개시 액체가 이미 이산화탄소로 농후화되는 것이 유익했던 것으로 증명되었다. 개시 액체는 이산화탄소를 미리 기체 제거시키지 않으면서 이산화탄소로 농후화될 수 있다.
그러나, 개시 액체를 미리 혼합된 이산화탄소-산소 혼합물로 농후화시키는 것도 원리상으로는 마찬가지로 가능하다. 이러한 이산화탄소-산소 혼합물은 예를 들면 체적비로 약 2 % 와 약 50 % 사이의 산소와 체적비로 약 98 % 와 약 50 % 사이의 이산화탄소를 포함하며, 바람직스럽게는 체적비로 약 25 % 의 산소와 체적비로 약 75 % 의 이산화탄소를 포함한다. 혼합 비율에 대한 이러한 숫자들은 여기에서 농후화 장치의 정상적인 작동에 관한 것이며, 즉 농후화의 가동 단계의 폐쇄 이후의 그것의 작동에 관한 것이다.
"기체 제거(degassing)"는 개시 액체의 한정된 기초 상태를 만들기 위하여, 예를 들면 샘물과 같은 개시 액체에 이미 자연적으로 용해되어 있는, 특히 산소와 같은 목표 기체의 제거를 의미하도록 통상적으로 취해진다. 이러한 기체 제거는 개시 액체에 존재하는 그 어떤 산소의 분류(fraction)라도 배출시키기 위하여, 맥주, 과일 쥬스, 레모네이드등의 제조에 필요한데, 이들은 이미 위에서 설명된 바와 같이, 특히 향미 물질과 같은 성분들의 산화에 이를 수 있기 때문이다. 그에 대조적으로, "기체 제거"는 개시 액체 안에 존재하는 기체의 의도되지는 않았지만 허용된 이탈 또는 배출을 의미하도록 취해진다. 예를 들면, 산소로 농후화되는 동안에, 개시 액체를 한편으로는 이산화탄소로, 다른 한편으로는 산소로 상기 설명된 바와 같이 분리 농후화시키는 경우에, 이산화탄소의 이탈 또는 기체 제거가 발생할 수 있다. 그러나, 이는 허용될 수 있는데, 이는 위에서 언급된 바와 같이 이산화탄소가 개시 액체 안에 상당히 큰 정도로 용해될 수 있기 때문이다.
더욱이, 개시 액체를 예를 들면 이산화탄소나 또는 산소나 또는 이산화탄소-산소 혼합물과 같은 기체로 농후화시키는 것과 관련하여, 개시 액체를 기체로 "포화"시키는 것이 언급된다는 사실을 참조할 수 있다.
진보된 본 발명에서는 기체가 그 안에 용해되는 개시 액체의 흡수 용량을 증가시킬 수 있도록 하기 위하여, 기체로 농후화되기 전에 개시 액체가 약 3℃ 와 약 9℃ 사이, 바람직스럽게는 약 6℃ 의 온도로 냉각되는 것이 제안되었다. 농후화된 물의 제조 및 충전에 있어서, 이러한 온도는 실질적으로 음료 용기의 충전까지 유지된다. 혼합된 성분을 가진 음료의 제조에 있어서, 예를 들면 당분 음료의 제조에 있어서, 성분들의 혼합은 개시 액체을 약간 따뜻하게 하는 것으로 이끌 수 있다. 그러나, 이는 통상적으로 약 2℃ 의 값을 초과하지 않는다.
음료로 충전되기 이전에 음료 용기 안에 한정된 분위기를 형성할 수 있도록, 음료 용기가 음료로 충전되기 이전에 예를 들면 이산화탄소 기체와 같은 불활성 기체로 가압되는 것이 제안되었다. 불활성 기체의 예비 압축의 압력은 약 5.0 bar 와 약 8.0 bar 사이일 수 있으며, 바람직스럽게는 약 6.5 bar 와 약 7.0 bar 사이이다.
음료 용기를 불활성 기체로 예비 압축하는 것은 순수한 산소 기체 또는 살균된 공기로 예비 압축되는 것과 비교하여 몇가지 작동상의 장점을 가진다. 예를 들면, 순수한 산소 기체로 예비 압축하는 경우에, 특별한 화재 예방 조치가 취해져야만 하는 반면에, 살균된 공기로 예비 압축하는 경우에, 이를 위해 필요한 콤프레서와 살균 필터의 사용에 기인하여, 예를 들면 미생물에 의해서 살균 필터들이 오염되거나 콤프레서에 흠결이 있는 경우에 음료의 향미를 손상시킬 위험성이 있다. 따라서 독립적인 보호가 음료 용기를 불활성 기체로, 특히 이산화탄소 기체로 예비 압축하는 것이 개념이다.
위에서 이미 언급된 바와 같이, 개시 액체는 실질적으로 물을 포함할 수 있다. 미네랄 음용수와 식수(MTVO)에 대한 독일 규정이 여기에서 고려될 것이며, 특히 음료수, 샘물, 식수(table water), 천연 미네랄 음용수 및 치료용 음료수들이 고려될 것이다.
더욱이, 적어도 하나의 성분이 초기 액체에 부가될 수 있다. 고려하게 되는 성분으로서 다음의 물질들을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 물질일 수 있다 : 설탕, 설탕 대체물, 감미료, 향미제, 키니제, 카페인, 아미노산으로부터 형성된 타우린 또는 그와 유사한 물질, 영양제, 착색제, 식물 및 허브 추출물, 우유 및 유장 제품, 알콜, 지방산, 과일 및/또는 채소 및/또는 시리얼로부터의 물질, 유기 및 무기산, 농축제(thickeners), 유화제들이 그것이다.
유익하게는, 산소에 저항하는 성분(oxygen-resistant)이 여기에서 사용된다. 적어도 하나의 성분을 부가하는 것이 예를 들면 개시 액체를 이산화탄소로 농후화시키는 것과 산소로 농후화시키는 것 사이에서 수행될 수 있다.
다른 특징에 따르면, 본 발명은 특히 본 발명의 방법을 수행하기 위하여, 개시 액체로부터 제조되고 기체가 그 안에 용해되어 있는 음료로 음료 용기를 충전시키는 장치에 관한 것으로서, 이것은 소정의 잔여 기체 체적이 음료 용기 안에서 음료의 위에 남아 있는 방식으로 음료 용기를 음료로 충전시키는 충전 장치 및, 음료 용기를 폐쇄시키는 폐쇄 장치를 구비하며, 폐쇄 장치의 바로 상류측에 음료 용기의 전달 방향으로 배치된 액체 산소 공급 장치를 더 구비하며, 이러한 액체 산소 공급 장치는 액체 산소의 소정량을 음료 용기 안으로 도입한다. 이러한 충전 장치는 또한 위에 특정된 목적을 달성한다.
이러한 충전 장치에 대하여 독립 청구항에 특정된 진전의 가능성과 그러한 진전의 가능성에 의해서 달성될 수 있는 장점들과 관련하여, 본 발명의 방법에 대한 위의 설명이 참조될 수 있다. 특히, 등압 충전(isobarometic filling) 원리에 의해 작동되는 충전 장치가 사용될 수 있다.
다른 특징에 따르면, 본 발명은 음료 안에 흡수된 용해 기체를 포함하는 음료를 가진 음료 용기에 관한 것으로서, 음료 용기는 본 발명의 방법에 의해 충전되었던 것이 바람직스러우며 또한 본 발명의 장치를 이용하는 것이 바람직스럽고, 음료수로 채워지고 그리고 음료 용기의 개구가 폐쇄된 이후에는 용기 안으로 도입된 액체 산소의 소정량의 적어도 일부를 기화시킴으로써 압력하에 놓인다. 이러한 음료 용기는 또한 최소의 재고 수명이 종료될 때까지 음료 안에 용해된 산소의 높은 농도를 유지할 수 있기 때문에 위에서 특정된 목적을 달성한다.
산소-포함 음료를 담고 있는 통상적으로 채워진 PET 병이 개봉 후에는 약 2.5 bar 내지 3.0 bar 의 압력을 가지는 반면에, 음료 용기 안에 우세한 압력은 약 3.1 bar 와 약 7.0 bar 사이의 값을 가질 수 있고, 바람직스럽게는 약 3.1 bar 와 약 6.0 bar 사이의 값을 가질 수 있으며, 보다 바람직스럽게는 약 3.5 bar 와 약 4.6 bar 사이의 값을 가질 수 있다.
이전에 위에서 이미 언급된 바와 같이, 용기의 벽은 유리 또는 플라스틱 또는 금속으로부터 제조될 수 있으며, 플라스틱 용기의 경우에, 용기의 벽은 단일층의 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 적절한 금속들은 특히 주석 플레이트나 또는 알루미늄이다.
플라스틱 콘테이너의 다층 구조는 여기에서 예를 들면 다중의 베이스 플라스틱 층들, 예를 들면 PET 층들을 구비하고, 그러한 층들 사이에 적어도 하나의 방벽층이 함입되는데 이것은 예를 들면 나일론 층인 베이스 플라스틱 보다 낮은 기체 투과성을 가진다. 그러나, 부가적으로, 또는 대안으로서, 음료 용기의 내측 및/또는 외측에서 베이스 플라스틱에 예를 들면 증발, 스프레이, 또는 그와 유사한 코팅 방법들에 의해서 적절한 방벽 코팅을 제공하는 것도 가능하다. 그러한 방벽 코팅은 성분으로서 예를 들면 실리콘을 구비할 수 있다.
바람직스럽지 않은 기체 제거, 특히 산소의 제거를 더욱 방지할 수 있도록, 용기의 개구와 용기 개구를 폐쇄하는 뚜껑 사이에 시일링 요소, 바람직스럽게는 시일링 디스크가 배치되는 것이 제안된다.
본 발명은 첨부된 도면에 기초하여 예로 든 구현예를 참조하여 이후에 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1 에 있어서, 기체가 그 안에 용해된 음료를 제조하고 충전시키는 본 발명에 따른 장치가 전체적으로 도면 번호 20 으로 표시되어 있다.
액체 저수조(22) 안에, 예를 들면 천연 미네랄 음용수와 같은 개시 액체(24)가 음료(15)를 제조하기 위해서 제공된다 (도 3 참조). 그에 대응하여, 액체 저수조(22)는 소스(source) 자체나 또는 중간 저장 탱크에 의해 형성될 수 있다. 라인(26)을 통하여, 개시 액체(24)는 냉각 장치(28) 안으로 공급되는데 여기에서 개시 액체(24)는 소정의 온도로 냉각된다.
다른 라인(30)을 통하여, 개시 액체는 이산화탄소 농후화 장치(32)로 통과되는데, 여기에서 개시 액체(24)는 이산화탄소 기체로써 충만되거나 또는 혼합된다. 이산화탄소 기체는 라인(34)을 통하여 농후화 장치(32)로 공급된다.
개시 액체(24)는 이산화탄소 농후화의 상류측에서 기체 제거가 이루어질 필요가 없다는 점이 강조되어야 한다. 그러한 기체 제거는 개시 액체 안에 자연적으로 존재하는 그 어떤 산소라도 배출시킬 목적을 통상적으로 가지는데, 따라서 예를 들면 이후에 개시 액체에 부가되는 향미료 물질과 같은 성분을 산소가 손상시킬 수 없도록, 특히 산화시킬 수 없도록 한다. 그러나, 본 경우에는 개시 액체가 산소로 더욱 농후화되기 때문에, 그 어떤 경우에 있어서도, 설명되어야 하는 차후의 방법 단계에서, 기체 제거는 완전히 생략될 수 있다.
소망된다면, 이산화탄소로 농후화된 개시 액체(24)가 라인(36)을 통하여 혼합기(38) 안으로 통과되며 여기에서 개시 액체(24)는 위에서 나열되었던 그룹으로부터 선택된 성분들, 예를 들면 시럽, 아로마 물질 또는 향미료 물질, 마그네슘 탄산염 또는 그와 유사한 물질과 혼합된다. 이러한 성분들은 도면 번호 40 으로 집합적으로 표시된 라인을 통하여 혼합기(38)로 공급된다. 그러나, 이와는 다르게, 이산화탄소 농후 개시 액체(24)는 제 2 농후화 장치(44)로 공급될 수 있다.
라인(42)을 통하여, 이산화탄소로 농후화되고 그리고 소망된다면 성분들과 혼합된 개시 액체가 제 2 의 농후화 장치(44) 안으로 통과되는데, 여기에서 개시 액체는 산소 기체로 농후화되거나 또는 충만된다. 산소 기체는 라인(46)을 통하여 농후화 장치(44)로 공급된다.
그렇게 완성된 음료(15)는 다음에 라인(48)을 통하여 충전 장치(50)로 공급되는데, 여기에서 음료 용기(10)(도 3) 안으로, 바람직스럽게는 등압 충전 원리에 의해서 충전된다.
음료(15)내에서 그 안에 용해된 산소를 가능한 한 높은 농도로 유지할 수 있도록 하기 위하여, 산소 농후화의 방법 단계는 음료 용기(10)를 음료(15)로 채우는 것의 상류측에 있는 마지막 방법 단계이며, 산소 농후화는 이산화탄소 농후화 및 성분들 혼합의 방법 단계에 독립적으로, 즉 분리된 방법 단계로 진행되는 것이 중요한다.
비록 이산화탄소 농후화의 하류측에서 성분들의 혼합을 수행하는 것이 바람직스러운 것으로 이전에 설명되었을지라도, 이것은 원칙적으로 이산화탄소 농후화의 상류측에서 수행될 수 있다.
세척된 음료 용기(10)는 용기 저장부(51) 안에 제공되며 그곳으로부터 전달 부분(54)을 통하여 예압 장치(56)로 전달된다. 예압 장치(56)에 있어서, 음료 용기(10)의 내부(13)(도 3 참조)는 예를 들면 이산화탄소 기체와 같은 불활성 기체로 채워지는데, 이것은 공급 라인(58)을 통해 공급되고 소정의 압력으로 예압된다.
다른 전달 부분(60)을 통하여, 그렇게 제조된 음료 용기(10)는 충전 장치(50)를 통과되며, 충전 장치에서 각각의 음료 용기(10)들은 소정량의 음료(15)로 채워진다. 이러한 과정에서 이산화탄소 기체가 그 안에 놓여지는 잔여의 기체 체적(14)(도 3 참조)은 음료 용기(10) 안에서 음료(15)의 위에 유지된다. 이러한 잔여의 기체 체적은 또한 음료 용기(10)의 머리공간(head-space)으로 지칭되기도 한다.
다른 전달 부분(62)을 통하여, 충전된 음료 용기(10)는 소정량의 액체 산소가 음료 용기(10) 안으로 통과되는 스테이션(64)을 통과한다. 액체 산소의 도입 직후에, 잔여 기체 체적(14)으로부터의 불활성 기체를 포화시키고 대체시키기 시작함으로써, 실질적으로 순수한 산소 분위기가 잔여의 기체 체적(14) 안에 형성된다.
액체 산소는 예를 들면 열교환기와 같은 액화 장치(66)에서 제조될 수 있는데, 그에 대하여 공급 라인(68)을 통하여 처음에 기체 산소가 공급되고 그리고 공급 라인(70)을 통하여 액체 질소가 냉매로서 공급된다. 열교환기(66)에서 액화된 산소는 라인(72)을 통하여 스테이션(64)으로 통과된다.
폐쇄 장치(74) 안에서 액체 산소의 도입 직후에, 음료 용기(10)의 개구(12)는 뚜껑(17)(도 3 참조)에 의해서 페쇄된다. 또한 뚜껑(17)과 용기 개구(12) 사이에, 음료 용기(10)의 기체 밀폐 시일을 더욱 향상시키는 역할을 가진 시일링 디스크(16)가 배치될 수 있다. 스테이션(64)과 폐쇄 장치(74) 사이에 전달 부분(76)은, 용기 개구(12)의 폐쇄시에 스테이션(64)에서 음료 용기(10) 안으로 도입된 액체 산소의 모두가 아직 증발되지는 않는 크기이다. 바람직스럽게는, 용기 개구(12)가 액체 산소의 도입 이후에 늦어도 약 1 초 후에 폐쇄된다. 물론, 음료 용기의 충전과 폐쇄 사이에서, 충분한 양의 액체 산소가 음료 용기로 공급된다면 통과하는데 보다 긴 시간 기간이 허용될 수 있다.
이와 관련하여, 음료 용기(10)의 폐쇄 이전에서조차도 액체 산소로부터 증발에 의해 형성된 산소 기체는 중요한 분출 기능(flushing function)을 담당하고 있다는 사실이 참조될 수 있다. 첫째, 이것은 머리공간(14) 안에 여전히 위치하는 불활성 기체 잔여물을 대체하며 머리공간(14) 안의 실질적으로 순수한 산소 분위기를 보장한다. 둘째, 용기 개구(12)로부터 떠나는 산소 기체는 뚜껑(17)에 접근할 때 그것의 "단지와 같은(pot-like)" 뚜껑의 체적을 분출시킴으로써 소망스럽지 않은 기체가 뚜껑(17)에 의해서 머리공간(14) 안으로 운반될 수 없다. 이것은 특히 큰 체적의 폐쇄부의 경우에, 예를 들면 다시 폐쇄가 가능한 폐쇄부인 경우에 유리한데, 이것은 "스포츠용 뚜껑"으로 지칭되는, 개방 상태에서도 음료 용기에 연결되어 유지되는 것과 같은 것이다.
그러나, 시일링 요소(16)가 사용되었을 때 분출은 명백히 가능하지 않거나 또는 약간의 정도로만 가능하다는 점이 주목되어야 한다. 그러나, 시일링 요소(16)의 존재 때문에, 분출 기능은 전혀 필요하지 않은데, 이는 그 어떤 경우에도 시일링 요소(16)는 소망되지 않은 기체가 머리 공간(14) 안으로 운반되는 것을 방지하기 때문이다.
음료 용기(10)의 폐쇄 이후에, 여전히 증발하고 있는 잔여의 액체 산소는 음료 용기(10) 안의 압력에서의 증가에 이른다. 실질적으로 순수한 산소 분위기는 이러한 방식으로 잔여의 기체 체적(14) 안에 존재하기 때문에, 이러한 잔여의 기체 체적(14)에서는 음료(15) 안에 용해된 산소가 음료(15)로부터 기체 제거되는 경향이 완전하게 배제되지는 않더라도 종래 기술에 비하여 적어도 감소되기에 충분할 정도로 높은 산소 분압이 우세하게 된다.
폐쇄 스테이션(74)으로부터, 그렇게 충전된 음료 용기들은 운반 부분(78)을 통하여 도시되지 않은 포장 스테이션으로 통과되는데, 포장 스테이션에서 음료 용기들은 음료 상자 또는 그와 유사한 것으로 포장된다.
음료 용기(10)들이 예를 들면 유리나 또는 플라스틱, 바람직스럽게는 PET (도 3 참조)로부터 제조된 용기벽(11)을 예를 들어 가질 수 있다. 플라스틱 용기의 경우에, 용기 벽(11)은 더욱이 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
산소와, 그리고 소망된다면 이산화탄소로 농후화된 음료의 종래 제조 및 포장과 비교하면, 본 발명의 방법과 장치를 사용함으로써, 마무리 충전되고 폐쇄된 음료 용기내에서 적어도 약 30 % 내지 35 % 의 산소 함량의 증가를 달성할 수 있다.
도 2 는 음료 안에 기체가 용해된 음료를 제조하고 포장하기 위한 본 발명 장치의 다른 구현예를 도시한다. 이것은 실질적으로 도 1 에 따른 구현예에 대응한다. 따라서, 도 2 에 있어서, 유사한 부분들은 도 1 에서와 같은 표시가 주어지지만, 수정된 부분과 관련된 표시는 밑줄이 표시되어 있다. 더욱이, 도 2 에 따른 구현예는 이후에 도 1 에 따른 구현예와 상이한 곳에서만 설명될 것이며, 그에 대한 설명은 그에 의해서 명백하게 이루어진다.
음료(15)의 제조 및 포장을 위한 장치(20')는, 개시 액체(24)가 농후화 장치(32,44)나 또는 2 개의 분리된 단계로 이산화탄소 및 산소로 농후화되지 않지만, 단일의 농후화 장치(32')에서 농후화된다는 점에서만, 도 1 에 따른 장치(20)와 상이하다. 이를 위해서, 이산화탄소 기체는 혼합기(33')로 제 1 라인(34')을 통하여공급되고 산소 기체는 제 2 라인(3')을 통하여 혼합기(33')로 공급된다. 혼합기(33') 안에서, 2 가지 기체들은 소정의 비율로 서로 혼합되는데, 예를 들면 체적으로 약 25 % 의 산소 기체 내지 체적으로 약 75% 의 이산화탄소 기체로 혼합된다. 다음에 미리 혼합된 이산화탄소-산소 혼합물이 라인(35')을 통하여 농후화 장치(32')로 공급된다.
본 발명은 음료수등의 기체 농후화에 적용될 수 있다.
Claims (33)
- 개시 액체로부터 제조되고 음료 안에 용해된 기체를 가지는 음료(15)로 음료 용기(10)를 충전시키는 방법으로서,소정의 잔여 기체 체적(14)이 음료 용기(10)내에서 음료(15)의 위에 남아있는 방식으로 음료 용기(10)를 음료(15)로 채우는 단계; 및음료 용기(10)의 용기 개구(12)를 폐쇄하는 단계;를 구비하고,액체 산소의 소정량이 음료 용기(10) 안으로 도입되고 음료 용기(10)는 액체 산소의 도입 직후에 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 음료 용기를 충전시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,액체 산소의 소정량은 적어도 약 0.1 ml 이고, 바람직스럽게는 약 0.1 ml 와 약 3.0 ml 사이에 있고, 보다 바람직스럽게는 약 0.1 ml 와 약 1.5 ml 사이에 있으며, 더욱 바람직스럽게는 약 0.1 ml 와 약 1.0 ml 사이에 있는 것을 특징으로 하는, 음료 용기를 충전시키는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,음료 용기(10) 안으로 공급되어야 하는 액체 산소의 양은 일정한 통로 단면의 밸브 개방 시간을 적절하게 선택함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는, 음료 용기를 충전시키는 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항의 한 항에 있어서,산소는 음료 용기(10) 안으로 공급되기 직전에, 예를 들면 액체 질소와 같은 냉각 매체와 기체 산소로 충전된 열교환기(66) 내에서만 액화되는 것을 특징으로 하는, 음료 용기를 충전시키는 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항의 한 항에 있어서,음료(15) 안에 용해된 기체는 산소 또는 이산화탄소-산소 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 음료 용기를 충전시키는 방법.
- 제 5 항에 있어서,이산화탄소-산소 혼합물은 약 200 mg/l 과 약 500 mg/l 사이의, 바람직스럽게는 약 200 mg/l 과 약 400 mg/l 사이의 산소와, 약 1.0 g/l 과 약 4.0 g/l 사이, 바람직스럽게는 약 1.0 g/l 과 약 2.0 g/l 사이, 보다 바람직스럽게는 약 1.4 g/l 과 약 1.8 g/l 사이, 더욱 바람직스럽게는 약 1.5 g/l 과 약 1.7 g/l 사이의 이산화탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 음료 용기를 충전시키는 방법.
- 제 1 항 내지 제 6 항의 한 항에 있어서,개시 액체(24)는 산소로 농후화되기 전에 이미 이산화탄소로 농후화되었던 것을 특징으로 하는, 음료 용기를 충전시키는 방법.
- 제 7 항에 있어서,개시 액체(24)는 이전에 기체 제거(degassing) 없이 이산화탄소로 농후화된 것을 특징으로 하는, 음료 용기를 충전시키는 방법.
- 제 1 항 내지 제 6 항의 어느 한 항에 있어서,개시 액체(24)는 이산화탄소-산소 혼합물로 농후화되는 것을 특징으로 하는, 음료 용기를 충전시키는 방법.
- 제 9 항에 있어서,이산화탄소-산소 혼합물은 체적으로 약 2 % 와 체적으로 약 50 % 의 산소와 체적으로 약 98 % 와 체적으로 약 50 % 사이의 이산화탄소와, 바람직스럽게는 체적으로 약 25 % 의 산소와 체적으로 약 75 % 의 이산화탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 음료 용기를 충전시키는 방법.
- 제 1 항 내지 제 10 항의 어느 한 항에 있어서,개시 액체(24)는 기체로 농후화되기 전에 약 3℃ 와 약 9℃ 사이의 온도, 바람직스럽게는 약 6℃의 온도로 냉각되는 것을 특징으로 하는, 음료 용기를 충전시키는 방법.
- 제 1 항의 전제부와, 소망된다면 제 1 항 내지 제 11 항의 어느 한 항의 특징부에 있어서,음료 용기(10)는 음료(15)로 충전되기 이전에 예를 들면 이산화탄소 기체와 같은 불활성 기체로 예압되는 것을 특징으로 하는, 음료 용기를 충전시키는 방법.
- 제 12 항에 있어서,불활성 기체의 예압 압력은 약 5.0 bar 와 약 8.0 bar 사이이고, 바람직스럽게는 약 6.5 bar 와 약 7.0 bar 사이인 것을 특징으로 하는, 음료 용기를 충전시키는 방법.
- 제 1 항 내지 제 13 항의 어느 한 항에 있어서,개시 액체(24)는 실질적으로 물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 음료 용기를 충전시키는 방법.
- 제 1 항 내지 제 14 항의 어느 한 항에 있어서,적어도 하나의 성분은 개시 액체(24)에 부가되는 것을 특징으로 하는, 음료 용기를 충전시키는 방법.
- 제 7 항 및 제 15 항에 있어서,적어도 하나의 성분이 이산화탄소에 의한 농후화와 산소에 의한 농후화 사이에 개시 액체(24)에 더해지는 것을 특징으로 하는, 음료 용기를 충전시키는 방법.
- 개시 액체(24)로부터 제조되고 그리고 그 안에 용해된 기체를 가지는 음료(15)로 음료 용기(10)를 충전시키는 장치(20)로서, 특히 제 1 항 내지 제 16 항들중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치이며,소정의 잔여 기체 체적(14)이 음료 용기(10) 안에서 음료(15)의 위에 유지되는 방식으로 음료 용기(10)를 음료(15)로 충전시키는 충전 장치(50); 및음료 용기(10)를 폐쇄시키는 폐쇄 장치(74);를 구비하고,음료 용기(10)의 전달 방향에서 폐쇄 장치(74)의 상류측에 인접하여 배치되고 소정량의 액체 산소를 음료 용기(10) 안으로 도입하는 액체 산소 공급 장치(64)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 음료 용기 충전 장치.
- 제 17 항에 있어서,액체 산소 공급 장치(64)는 일정한 통과 단면을 가진 밸브를 구비하고, 그 밸브의 개방 지속 기간은 시간에 맞춰서 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 음료 용기 충전 장치.
- 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,액체 산소 공급 장치(64)는, 기체 산소를 공급하기 위한 제 1 공급 라인(68)에 연결되고 그리고 다음에 예를 들면 액체 질소와 같은 냉각 매체를 공급하기 위한 제 2 의 공급 라인(70)에 연결되는 열교환기(66)를 구비하는 것을 특징으로 하는 음료 용기 충전 장치.
- 제 17 항 내지 제 19 항의 어느 한 항에 있어서,음료(15) 안에 용해된 기체는 산소이거나 또는 이산화탄소-산소 혼합물인 것을 특징으로 하는 음료 용기 충전 장치.
- 제 20 항에 있어서,제 1 농후화 장치(32)는 개시 액체(24)를 이산화탄소로 농후화시키도록 제공되고 제 2 농후화 장치(44)는 개시 액체(24)를 산소로 농후화시키도록 제공되며, 제 2 농후화 장치는 개시 액체(24)의 전달 방향에서 제 1 농후화 장치(32)의 하류측에 배치되는 것을 특징으로 하는 음료 용기 충전 장치.
- 제 20 항에 있어서,농후화 장치(32')는 이산화탄소-산소 혼합물로 개시 액체(24)를 농후화하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 음료 용기 충전 장치.
- 제 17 항 내지 제 22 항의 어느 한 항에 있어서,저수조(22)로부터의 개시 액체(24)를 기체로 농후화시키기 이전에 약 3℃ 와 약 9℃ 사이의 온도로, 보다 바람직스럽게는 약 6℃ 의 온도로 냉각시키는 냉각 장치(28)가 제공되는 것을 특징으로 하는 음료 용기 충전 장치.
- 제 17 항의 전제부와, 적절하다면 제 17 항 내지 제 23 항의 어느 한 항의 특징부에 있어서,음료(15)로 충전되기 이전에, 예를 들면 이산화탄소 기체와 같은 불활성 기체로 음료 용기(10)를 예압하는 예압 장치(56)가 제공되는 것을 특징으로 하는 음료 용기 충전 장치.
- 제 24 항에 있어서,불활성 기체의 예압 압력은 약 5.0 bar 와 약 8.0 bar 사이이고, 바람직스럽게는 약 6.5 bar 와 약 7.0 bar 사이인 것을 특징으로 하는 음료 용기 충전 장치.
- 제 17 항 내지 제 25 항의 어느 한 항에 있어서,개시 액체(24)를 적어도 하나의 성분과 혼합시키는 혼합 장치(38)가 제공되는 것을 특징으로 하는 음료 용기 충전 장치.
- 제 21 항 및 제 26 항에 있어서,혼합 장치(38)는 개시 액체(24)의 전달 방향에서 제 1 농후화 장치(32)와 제 2 농후화 장치(44) 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 음료 용기 충전 장치.
- 제 17 항 내지 제 27 항의 어느 한 항에 있어서,충전 장치(50)는 등압 충전 원리에 따라서 작동하는 충전 장치인 것을 특징으로 하는 음료 용기 충전 장치.
- 음료 안에 용해되어 흡수된 기체를 포함하는 음료(15)를 가지는 음료 용기(10)로서, 특히 제 1 항 내지 제 16 항의 어느 한 항에 따른 방법에 의해서 충전되고, 특히 제 17 항 내지 제 28 항의 어느 한 항에 따른 장치(20)를 사용하며,음료(15)로 충전되고 용기의 개구(12)가 폐쇄된 이후에, 음료 용기 안으로 도입된 소정량의 액체 산소의 적어도 일부를 증발시킴으로써 음료 용기가 압력하에 있는 것을 특징으로 하는 음료 용기.
- 제 29 항에 있어서,압력은 약 3.1 bar 와 약 7.0 bar 사이의 값을 가지고, 바람직스럽게는 약 3.1 bar 와 약 6.0 bar 사이의 값을 가지며, 보다 바람직스럽게는 약 3.5 bar 와 약 4.6 bar 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 음료 용기.
- 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서,용기의 벽(11)은 유리 또는 플라스틱으로, 바람직스럽게는 PET 또는 금속으로, 바람직스럽게는 주석 플레이트나 또는 알루미늄이나 또는 이들 재료들중 적어도 2 개의 조합으로 제조되는 것을 특징으로 하는 음료 용기.
- 제 31 항에 있어서,플라스틱으로부터 제조된 용기 벽(11)은 다층 구조인 것을 특징으로 하는 음료 용기.
- 제 29 항 내지 제 32 항의 어느 한 항에 있어서,시일링 요소(16), 바람직스럽게는 시일링 디스크가 용기 개구(12)와, 용기 개구(12)를 폐쇄하는 뚜껑(17) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 음료 용기.
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