TW201636611A - 在開放容器飲料中量測碳酸化位準的方法 - Google Patents
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Abstract
於一開放容器飲料中之二氧化碳位準是藉由將一量之該飲料轉移至一管體來量測。一封閉件被固定至該管體上以形成一含有該飲料之封閉容積。一探針被插穿過該封閉件以接觸該飲料，且一樣本係從該管體轉移至一量測儀器以測定其二氧化碳位準。該等方法允許在量測開放容器飲料之碳酸化位準上相對於現今可得之技術有顯著更大的精確度及可靠度。
Description
本發明係有關於量測開放容器飲料中之碳酸化位準的方法。
飲料中的二氧化碳位準會顯著地影響味道及其他特性，諸如口感。為此原因，碳酸化位準經常在裝瓶操作期間被小心地監測。若干用於測定瓶裝飲料中二氧化碳量的儀器係為商業上可得。一普遍技術涉及將一探針插穿過一經密封容器(如，經飲料充填之罐子或瓶子)的封閉件並將液體樣本轉移至一量測腔室。在該量測腔室被封閉後，其容積係經由流體密式(fluid-tight)地裝配至該腔室的一可撓性膜體或一活塞型式注射器擴張。在該擴張後所建立的平衡壓力以及該樣本的溫度接著被量測。二氧化碳含量可接著基於亨利定律(Henry’s law)來計算。布洛德等人(Bloder et al.)之美國專利6,874,351描述一適於因應氧與氮之溶解量使得二氧化碳位準可更準確地被量測的儀器。
雖然如此相對精確的量測技術可得用於量測瓶裝飲料中的碳酸化位準，此等技術並不適合用於量測在開
放大氣條件中之飲料中的碳酸化位準，諸如存在於一被打開之容器中之飲料或是例如配給自噴泉式設備者。用於量測開放容器飲料中之碳酸化位準的技術一般採用所謂“手搖(handshake)”方法，其涉及將一液體樣本置放入一量測管體(vessel)中並接著搖動以達到平衡壓力。該管體時常裝備有一壓力計及溫度計，其讀值可被使用於計算碳酸化位準。如此之技術比起前述關於瓶裝飲料所使用之技術一般較不精確且較不可靠。量測中誤差可能被引入，不僅是來自所使用之設備，亦是經由做量測的個體，包括自一操作者至下一者的技術變異。會為所欲的是發展出一種用於更精確且更可靠地量測開放容器飲料中碳酸化位準的方法。
在一方面，一種方法被提供用於量測一開放容器飲料中的二氧化碳位準。一量之該飲料被轉移至一管體以至少部分地充填該管體。一封閉件接著被固定至該管體上以形成一含有該飲料的封閉容積。一探針被插穿過該封閉件以接觸該飲料，且一樣本係從該管體轉移至一用以測定二氧化碳位準的量測儀器。
該量測儀器可採用若干不同原理來量測二氧化碳位準。在一技術中，一量測腔室的容積被擴張且所擴張之容積的平衡壓力被量測。基於所量測之平衡壓力及溫度，樣本的二氧化碳位準可被確認。
在另一技術中，一量測儀器可使用一選擇性膜體
來測定二氧化碳位準。該膜體對二氧化碳為可滲透的，但對其他氣體(氮、氧等等)為不可滲透的。通過該選擇性膜體的二氧化碳數量被量測，依此可測定存在於樣本中的二氧化碳數量。
又另一用於量測二氧化碳位準的技術是利用紅外線(IR)光。在此技術中，一束IR光係通過一液體樣本。其折射角被量測且，基於所量測的折射角，該樣本的碳酸化位準可被測定。
此中所描述的方法允許在量測開放容器飲料之碳酸化位準上相對於現今可得之手搖技術有顯著更大的精確度及可靠度。如此中所描述的方法容許使用迄今只對瓶裝飲料有用之更精確的量測儀器。進一步言之，藉由避免對於手動攪動(搖動)飲料樣本以達到平衡壓力的需求，量測係更可靠且較不易有人為誤差。
50‧‧‧管體
51‧‧‧墊圈
52a、52b、52c‧‧‧蓋體
53‧‧‧閥
54‧‧‧封閉件、頂部
55‧‧‧螺紋
56‧‧‧容器(本體)
58‧‧‧底部部分
60‧‧‧碳酸化量測裝置
62‧‧‧流動閥
63‧‧‧活塞
64a‧‧‧入口閥
64b‧‧‧出口閥、樣本出口軟管
65‧‧‧量測腔室
100‧‧‧IR CO2感測器
101‧‧‧腔室
101a‧‧‧入口
101b‧‧‧出口
102‧‧‧(IR輻射)來源
103‧‧‧(IR輻射)偵測器
105‧‧‧(準直)透鏡
106a、106b‧‧‧(光學干擾)濾器
107a、107b‧‧‧斷續器
108‧‧‧(聚焦)透鏡
對本發明及其某些優點之更完全的理解可藉由在思及所伴隨之圖式下參照以下詳細說明來獲得，其中：
圖1為一流程圖，其例示出依據本發明之一實施態樣的一種量測飲料中二氧化碳位準的方法。
圖2為一圖表，其例示出一用於補償在量測二氧化碳位準期間之諸如氧及氮之溶解氣體的技術。
圖3為一依據本發明之一實施態樣可被使用之量測腔室的圖示。
圖4圖解例示出依據本發明之另一實施態樣可被
使用於量測二氧化碳位準的一選擇性膜體。
圖5圖解例示出依據本發明之又另一實施態樣可被使用於量測二氧化碳位準的一紅外線(IR)感測器。
圖6為一依據本發明之一實施態樣可被使用之碳酸化量測管體的等角視圖。
圖7為一已將螺紋封閉件移開之碳酸化量測管體的等角視圖。
一般而言，此中所描述的方法係特別適用於量測開放容器飲料中之碳酸化(二氧化碳)位準。當使用於此中，“開放容器”意指在裝瓶操作後已被打開之飲料，諸如一被打開之罐子，或是一可能已用一可再密封(如，扭轉頂部(twist-top))之封閉件再封閉之經打開的塑膠或玻璃瓶子。在一些事例中，可為有用的是量測一被打開之罐子中的碳酸化位準以確認在指定時間間隔之後碳酸化的損失。亦可為有用的是量測一經打開接著再密封之碳酸化軟性飲品(carbonated soft drink,CSD)或碳酸化水瓶子中在指定時間間隔之後的碳酸化位準以量測碳酸化的任何損失。術語“開放容器”及相似表達也意指未被容置之飲料，諸如配給自噴泉式設備者或類似物。此中所描述的方法可被使用於量測任何型式之碳酸化飲料的碳酸化位準，包括酒精性及非酒精性飲料，如，軟性飲品、水果飲品、碳酸化水、及類似物。
此中所描述的方法可採用商業上可得之碳酸化
量測儀器及可適用於與所使用之特別儀器一起使用之一適合的碳酸化管體。可被使用之適合的碳酸化量測儀器及碳酸化管體的細節係討論於此中下文，儘管應被強調的是本發明並不限於此中所例示之特別設備的細節。相反地，此中所述之原理可，在當可能必要時，於做出適合的調適下，被應用於各種其他型式的量測儀器及碳酸化管體，其對閱讀了本揭露內容之熟習此藝者而言將是明顯的。
關於此中所描述之方法，可使用各種碳酸化量測儀器(於此中有時稱為“量測儀器”或“儀器”)。三種一般儀器類別將在下文中討論，儘管應被認同的是本發明並不限於此等特別型式之儀器。第一型式之量測儀器涉及基於亨利定律來測定二氧化碳位準，其中一量測腔室的容積被擴張且擴張容積的平衡壓力及平衡溫度被量測。基於所量測之平衡壓力、平衡溫度、及已知容積，樣本的二氧化碳位準可被確認。
在此特別型式之儀器中，其量測腔室係可擴張以允許一樣本的平衡壓力在一或更多擴張容積下量測。如此儀器之一實例係描述於布洛德等人(Bloder et al.)之美國專利6,874,351，其揭露內容係特此以其整體併入以作為參考。如此儀器係商業上可得自於安東帕(Anton Paar)，在商標名卡波QC®(CarboQC®)之下。該儀器能使一樣本液體中其他溶解氣體(尤其是氮及氧)對二氧化碳含量所具有之效應最小化。該樣本液體中所溶解之個別氣體的實際溶解度
及/或飽和壓力可被確認且因此該等氣體的含量之量亦可被測定。
當液體樣本在量測腔室中被擴張，一液體相及一氣體相係形成自原始單一液體相，在該原始單一液體相中所有氣體都被溶解。因為二氧化碳、氧、及氮在樣本液體中有非常不同的溶解度，在該氣體相中個別氣體的分壓比例實質不同於在原始(擴張前)樣本液體中溶解氣體的飽和壓力比例。一般的原理是，當容積增加，一氣體在一液體中的溶解度越低，溶解於該液體中之該氣體的分壓將減少越多。
為了測定二或更多種溶解在樣本液體中之氣體的量，二或更多增加步驟被執行。在各個容積增加步驟之後，接著被建立的平衡壓力及盛行溫度被各自量測。從所確認之值來計算個別氣體組分的含量之量及，若所欲，還有溶解度及/或飽和壓力。由於容積之增加，基於亨利(Henry’s)及波以耳(Boyle’s)定律，以下分壓係發生於氣體相中：p'=p/(l+k/(L*ps))
p'為一氣體在量測腔室容積增加後的分壓；p為該氣體在液體中的原始飽和壓力；k為容積增加因子；L為該氣體在樣本液體中的溶解度；及ps為標準壓力(1巴)。
使用布洛德等人(Bloder et al.)之美國專利
6,874,351中所描述的多重步驟容積擴張方法，溶解於樣本液體中之二氧化碳及/或其他氣體的溶解度亦可被測定。這在當溶解於樣本液體中之數種氣體的含量之量擬被測定且擬被測定之個別溶解氣體在實際液體本身中之溶解度並未精確知悉時特別重要。此為時常之事例，因為樣本液體組成物之其餘物對於溶解於其中之氣體的溶解度具有強烈的效應。例如，前述氣體在一酸性飲料中的溶解度可能大大地不同於相同氣體在純水中的溶解度。
若溶解於樣本液體中之一氣體的存在量係遠大於溶解於其中的所有其他氣體，且若該等其他氣體的溶解度係實質較低並可能甚至相像，該等其他氣體可被當作一單一氣體組分。此為有利的，若例如連同樣本的二氧化碳含量，僅有例如空氣含量要被測定，或是若僅有所有其他溶解氣體對所確認二氧化碳含量的效應要被排除。在此事例中，可能於針對該等“其他”溶解氣體之“假設”溶解度的方程式系統中使用其等之實際溶解度的一加權平均值。
若例如僅有CO2的含量及溶解度被探求，且氧及氮僅被溶解至一少量等級，則藉由兩次相應大幅容積增加，如，達10%及達20%，氧及氮的效應可被壓制至其可被忽視之程度，而無須特定容積增加步驟以將其納入考量。因為氧及氮之非常低的溶解度，其等在氣體相中之分壓由於經增加容積之增加而明顯地減少且不再顯著。
因為氣體於液體中之溶解度是取決於溫度達一可觀的程度，除了在溫度條件保持幾乎恆定下的例行量
測，會為可取的是量測樣本液體的溫度且將其包括於計算中。若程序涉及僅一量測腔室以於其中相繼施行容積增加步驟，則量測條件的恆定係以簡單的方式確保。
圖2以圖表例示出多重容積擴張原理以達到排除溶解的空氣及/或氮對量測結果之影響的目的。CO2含量被量測於量測腔室之兩種不同容積擴張下，例如於10%及30%下。若兩結果是相等的，則可以推斷沒有溶解的空氣或氮存在，且因而不需要校正。若溶解的空氣或氮存在，則第二結果將低於第一結果。該兩結果之間的差異接著可被使用來計算一校正量，藉此排除溶解的空氣或氮對量測結果的影響。
在一些實例中，一活塞型式注射器可被使用於增加量測腔室的容積。在其他實例中，一可再現地變形的膜體，如，由一彈性體或類似物製成者，可被使用於擴張量測腔室的容積。又其他技術亦可被使用於擴張量測腔室的容積，前提是流體密式(fluid-tightness)在容積擴張期間被維持。除了依前所描述者做出平衡壓力量測，選擇性氣體感測器亦可被使用來測定溶解於液體中之個別氣體的含量。
若所欲，一功率受調節的(power-regulated)超音波轉換器可被使用來促進空化效應(cavitation effects)，同時在量測腔室中引起所欲之平衡壓力的建立。所使用之超音波能量的數量可為適於被分析的特別液體。
使用中，流體密式量測腔室可被樣本液體完全地充填且流體密式地封閉。其內部空間之邊界或壁的一部分
區域可被使用於改變其內部空間的容積。該部分區域之定位及/或表面幾何被變化，同時充分保有其流體密式。當一膜體被使用作為該部分區域，其最初可被定位於一標準定位及標準幾何。該膜體可為可移動至，及/或可變形為，至少一界定的位置定位及/或表面幾何，其效應是要在各個事例中對應於一可調整之容積增加因子產生該量測腔室內部空間容積之增加。若二或更多種溶解於液體中之氣體要被選擇性地測定，則該量測腔室之內部空間邊界或壁的一部分區域可在其定位及/或表面幾何上為可變異的，俾使得其可移動至，及/或可變形為，至少兩相互不同之所界定的位置定位及/或表面幾何。
另一採用活塞以造成樣本容積擴張之碳酸化量測裝置的非限制性實例被描述於威爾蘭等人(Wieland et al.)之美國專利4,726,769，其揭露內容係特此以其整體併入以作為參考。
圖3係圖解例示出一種碳酸化量測裝置60，其具有一入口閥64a以供輸送一樣本至一量測腔室65中。該量測腔室65的容積可藉由一活塞63之致動來擴張。一流動閥62允許調節樣本流動至該量測腔室65中。在量測完成後，該樣本係從該量測腔室65通過一出口閥64b排出。
可被使用之一第二型式的量測儀器涉及一選擇性膜體，特別是對二氧化碳為可滲透但對其他氣體為不可滲透者。在將二氧化碳與樣本中之其餘液體及氣體組分分離後，一適合的裝置可被使用於測定該二氧化碳之位準。
例如，可得自於哈希奧比菲亞(Hach Orbisphere)的一種裝置型式採用熱傳導性來量測滲透通過一選擇性膜體之CO2的量。該選擇性膜體作為一濾器來從樣本分離二氧化碳並生成一富含CO2的滲透物，如圖4中所圖示。兩個首要特徵支配著膜體的性能：滲透性(一特定氣體通過該膜體的通量)及選擇性(該膜體讓一氣體種類通過而不讓另一種通過的偏好)。有數種可能的膜體分離機制，包括努特生擴散(Knudson diffusion)、分子篩選(molecular sieving)、溶液擴散分離、表面擴散、及毛細凝結。分子篩選及溶液擴散是大部分氣體分離膜體的主要機制。努特生分離是基於氣體分子通過小至足以防止大量擴散的膜體孔隙。分離是基於氣體分子因與孔隙壁碰撞所致之平均路徑的差異，其與分子量有關。明確言之，對任何氣體對(gas pair)的選擇性是由其等分子量之平方根的反比來決定。例如，就CO2/N2之分離，努特申擴散(Knudsen diffusion)預測了一小於單位的選擇性(a selectivity of less than unity)。
分子篩選依靠尺寸排拒(size exclusion)來分離氣體混合物。膜體中之孔隙具有相對於氣體分子之動力(篩選)直徑受控制的尺寸。此允許較小氣體以遠比較大氣體分子更快的速率擴散。在此事例中，CO2/N2選擇性係大於單位，因為CO2具有比N2更小的動力直徑。表面擴散是所吸附氣體沿著有孔膜體之孔隙壁的遷移。表面擴散速率是由所吸附氣體與孔隙表面之間的交互作用位準來決定。因此，分子相對於此交互作用之強度沿著孔隙壁擴散，而分離主要是
藉由個別氣體之此交互作用等級的差異來達到。表面擴散之一延伸是當蒸氣壓力變低時，所吸附氣體會於孔隙中歷經部分凝結。此經凝結組分比氣體更迅速地擴散通過孔隙，導致可凝結氣體的分離。此已知為毛細凝結。
聚合型膜體一般是無孔的，因而通過其等之氣體滲透是以溶液擴散機制為特徵。此是基於特定氣體在該膜體中的溶解度及其等通過該稠密膜體基質的擴散。因此，分離不僅是擴散相依，也依靠著各種氣體種類與聚合物之間的物理-化學交互作用，其決定會蓄積在膜體聚合型基質中之氣體的數量。
可被使用之一第三型式的量測儀器涉及使一紅外線(IR)光束通過一液體樣本並量測其折射角以測定該樣本的碳酸化位準。一氣體中紅外線輻射的吸收發生於原子及分子層級。在CO2的事例中，多原子型分子結構決定了光子激發模式及能量交換速率，且因而決定了光學能量吸收發生處之波長。因為此吸收效應發生在分子層級，紅外線輻射沿著一給定透射路徑之吸收取決於存在的分子數目。於4.26微米處之吸收數量係直接與存在之CO2的分子分率成比例。另外，因為壓力及溫度會影響氣體的密度，該吸收亦取決於做出紅外線吸收量測處的壓力及溫度。
此選擇性光學吸收現象具有應用如一種用於測定溶解於液體中之氣體組分之存在及數量的方法。例如，普遍使用之一基本CO2感測技術採用一紅外線輻射來源(典型地為白熾燈)及一紅外線偵測器(典型地為半導體光二極
體)於一封閉腔室中，而氣體樣本被引入其中以供測試。一窄帶干擾濾器被使用作為該光二極體偵測器的光學窗體以使其僅選擇性針對4.26微米吸收波長。就該測試腔室中一給定的光學路徑長度，該光偵測器輸出可使用具有一已知CO2氣體濃度的氣體混合物來校準以提供一有用的儀器來用於感測溶解於液體樣本中的CO2。此配置的基本敏感度取決於以便將到達該偵測器之與CO2吸收無關之紅外線輻射的數量最小化之該干擾濾器的銳度、含有CO2分子的該光學路徑長度、該紅外線輻射來源的亮度穩定性、及該光二極體偵測器之偵測反應的穩定性。會影響該方法之敏感度及校準準確度的其他因子包括通過該測試腔室之氣體樣本中可能的亂流流動、該紅外線輻射來源及偵測器的老化、以及該來源及偵測器光學窗體上的污染蓄積。
一以IR為基礎之量測儀器的實例係圖示於圖5。經補償之IR CO2感測器100具有兩光學路徑，但只有一單一IR輻射來源102及一單一IR輻射偵測器103。一對固定的光學干擾濾器106a及106b與一光學斷續器(chopper)108組合達到4.26微米(氣體衰減波長)處及3.9微米(參考波長)處之分離及獨立量測。藉由以3.9微米量測來正常化4.26微米吸收量測，該IR來源102及該偵測器103中的老化效應、以及，至某一程度，該光學窗體之污染效應被補償。
樣本可經由一入口101a被引入至腔室101中且在量測後通過出口101b。該腔室101一般可為管狀之形狀且具有一圓形橫截面積。其內部構件，亦即準直透鏡105、濾器
106a及106b、斷續器107、及聚焦透鏡108，可被製成圓形之形狀以一般性地符合於腔室101之內直徑。該準直透鏡105使來自來源102之紅外線輻射準直。該聚焦透鏡108將該輻射聚焦於偵測器103。透鏡105及108典型地為藍寶石或鍺透鏡。
當腔室101為圓柱形，濾器106a及106b可各自具有一半圓形幾何。一濾器過濾沿著腔室101長度之準直輻射橫截面的一第一半，而另一濾器過濾該準直輻射橫截面的另一半。一濾器選擇性針對3.9微米波長，而另一者選擇性針對4.26微米波長。濾器106a及106b之效應是要將輻射路徑分割成半，以致使一半包含4.26微米波長輻射，而另一半包含3.9微米波長輻射。
斷續器107a及107b分別截斷通過濾器106a及106b之輻射。斷續器107a及107b之幾何符合於濾器106a及106b之幾何，俾使得各個斷續器具有一半圓形幾何。斷續器107a及107b作為交變閘(alternating shutters)以阻斷及通過透射通過該等濾器106a及106b之輻射。其等依序操作，俾使得偵測器103依序且週期性地接收來自濾器107a之參考訊號及來自濾器107b之CO2-衰減訊號(或反之亦然)。
斷續器107a及107b可用液晶裝置(LCDs)來執行，諸如一種兩段式液晶斷續器。一LCD陣列可被使用，俾使得其頂部部分係用以截斷來自濾器106a之輻射，而其底部部分係用以截斷來自濾器106b之輻射。該兩部分係因此可獨立地操作。
習用電子電路及處理裝置(未顯示)可被用以控
制斷續器107a及107b並藉由3.9微米訊號正常化4.26微米訊號。通過斷續器107b之訊號的衰減取決於腔室101內光學路徑中存在之CO2的數量。該IR CO2感測器之其他細節被揭露於給予歐文(Owen)之美國專利6,969,857中，其揭露內容係特此以其整體併入以作為參考。
一適合的碳酸化管體可被用以收集開放容器飲料並將其以一適當的狀態呈現至碳酸化量測儀器以供分析。該碳酸化管體一般應被組構成保留液體中有溶解氣體之狀態，並具有一適合的封閉件(如，螺旋頂部或類似物)以避免氣體從樣本散逸及避免任何周圍氣體變成被溶解於液體樣本中。
圖6及圖7例示出可被使用之一種碳酸化管體50的實例。該管體50是商業上可得自於特派得(TapRite)(型號2701-16A及2701-15)之碳酸化管體的一修改版本。該碳酸化管體50具有一用於持留飲料容積之一般圓柱形容器56以及一可被固定以形成一流體密式之封閉容積的封閉件54。該管體，如商業上可得者，在其螺旋頂部(screw top)54中具有三個孔口以透過其等接收計量器(未顯示)。在描繪於圖6的該修改版本中，該三個孔口係用蓋體52a-52c密封封閉。另一修改為一孔口係形成於該封閉件54之大約中心處以透過其置放一閥53。該閥53容許一探針(未例示)插入至該封閉容積中以從該容器56擷取一樣本，同時另外維持流體密式條件。如圖7中所示，該封閉件54可藉由扭轉於螺紋55上而被
固定至該容器本體56。一墊圈51可被提供以進一步促進一流體密式環境。
一相對於商業上可得之管體所做出之進一步修改為該管體50之底部部分58之形狀可被修改以致使該底部部分58可裝配至一所使用之樣本轉移裝置的收容器中。例如，若一樣本轉移裝置被組構成接收一標準尺寸之12oz.罐子，則該碳酸化管體50之底部部分58可具有一對應於一標準尺寸12oz.罐子之底部部分的形狀，以致使該管體50可被接收至該樣本轉移裝置的收容器中。
雖一螺紋封閉件54被例示，但任何其他適合的手段可被用於固定封閉件，諸如一閂扣(latch)或其他型式的鎖定機制。最時常地，一飲料樣本係從其既存容器(或直接從一噴泉式配給裝置)轉移至該管體50中。然而，若所欲，該飲料連同其既存容器(如，一有或無罩蓋之可棄式杯子)可被一起置放入該管體50中。在此情況中，該探針可被插穿過該閥53並穿過該可棄式杯子的罩蓋(若存在)而呈與該飲料接觸。
進一步地，雖用於接收該閥53之孔口被例示為相對於該封閉件54之上表面置於中心處，應被認同的是各種其他組構係為可能的，包括將該孔口定位於該封閉件54之非為其上表面中心的位置處。該孔口可被定位於任何位置，前提是其允許液體樣本之適當轉移。
一種持留冰/水混合物之小型浴槽容器(未例示)、或其他適合型式的熱交換器可被用以冷卻碳酸化管
體。冷卻飲料樣本可為有利於在樣本容積中保留盡可能多的溶解CO2。
當，尤其是針對開放容器飲料，量測碳酸化位準時所存在的挑戰之一為樣本轉移攜帶有二氧化碳損失及/或外部氣體溶解至液體樣本中之風險。為了最小化此等風險，有利的是使用被設計成防止氣體轉移至液體樣本及從液體樣本轉移的充填系統來轉移樣本。例如，施用加壓氣體至該容器的頭部空間係降低自樣本損失CO2的風險。可被使用之一商業上可得之裝置的實例為一穿孔及充填裝置(Piercing and Filling Device,PFD)，其可得自於安東帕(Anton Paar)。該PFD具有一探針(未例示)，其被插穿過碳酸化管體之閥53。一飲料樣本使用一壓縮惰性氣體來轉移，俾使得諸如二氧化碳及氧之溶解氣體的數量在轉移期間不受影響。
以下實例係為例示性目的而提供，且不應視為限制本發明之範疇。參照圖1中所示流程圖，此實例例示出一種量測被打開之軟性飲品罐子中之碳酸化位準的方法，其使用先前所描述之裝備有一穿孔及充填裝置(PFD)之安東帕(Anton Paar)卡波QC(CarboQC)儀器。
最初，樣本流動應被檢查。參照圖3，通過量測腔室65之流動應俾使得當充填時間被設定為大約30秒時，
大約有150mL的樣本被取用。該流率可藉由轉動流動閥62來調整，順時針以供減少樣本流動及逆時針以供增加樣本流動。可觀之較低或較高的流動速率可能因量測腔室65中之樣本殘留(sample carry-over)或氣體泡沫(gas bubbles)導致錯誤的量測。流率應在起動測試之前依所需調整，但無需在每次操作之前檢查。最小沖流容積(flush volume)應為至少150mL、100mL針對相同樣本。最小沖流時間應為不短於20秒或長於35秒。
一燒杯或量筒可被用以檢查該流率如下。將樣本出口軟管(hose)64b之T-軟管連接件插入至一已被充填有至少150mL之DI水的燒杯中。選擇功能表“儀器>淋洗”並將淋洗時間設定至30秒。將流動閥62定位於約10%流動，即，接近於最小流動定位。進行如下所述之量測。檢查取用液體之容積(其應為150mL)。若該容積並未在所要求之範圍中，則輕微打開或封閉流動閥62或調整淋洗時間並重複此等步驟直到該容積係在所要求之範圍內。
一經標記之瓶子可被用以檢查該流率如下。於一透明的0.5L(16oz.)或相似尺寸之PET瓶子上做出容積標記“0”及“150mL”。使用水及一量筒或一秤來正確地將此等標記置於該瓶子上。用去離子水充填該瓶子達至該“0”標記並將其封閉。將該瓶子插入至該PFD。選擇功能表“儀器>淋洗”並將淋洗時間設定至30秒。將流動閥62定位於約10%流動，即，接近於最小流動定位。進行如下所述之量測。檢查取用液體之容積(其應為150mL)。若該容積並未在所
要求之範圍中，則輕微打開或封閉流動閥62或調整淋洗時間並重複此等步驟直到該容積係在所要求之範圍內。
稱量可被用以檢查該流率如下。稱量一全飲料之瓶子或罐子並記錄其重量。將該包裝插入至該PFD。選擇功能表“儀器>淋洗”並將淋洗時間設定至30秒。將流動閥62定位於約10%流動，即，接近於最小流動定位。進行如下所述之量測。從該PFD移開該包裝並將其再次稱量。該重量應已減少達150g。
當將碳酸化樣本從系統收集至碳酸化管體中時，應被認同的是該轉移處理可能衝擊碳酸化讀值。用於從系統收集樣本之方法應被標準化以供該系統能確保一致的讀值。所欲的是將樣本充填至容器的頂部。在樣本被收集至碳酸化管體中後，該碳酸化管體當移動至PFD時被非常和緩地處置以降低對碳酸化之任何衝擊。
藉由製備一種小型冰/水浴槽開始。將該碳酸化管體之底部置放入至該冰/水浴槽達至少10分鐘。
將PFD之樣本管移動至最高定位。將安全屏蔽(safety shield)完全向上推動。移開PET瓶子配接器。若必要，調整穿孔頭部之定位。從冰浴槽取回碳酸化管體之底部。將殘餘水搖離該碳酸化管體之底部。從正被量測的系統獲得碳酸化樣本。將該碳酸化管體之底部置放於一位準表面上並將蓋緊密地旋上。將該碳酸化管體插入至PFD(其底部應貼合地裝配於開口(cut-out)中)。向下推動該安全屏
蔽直到安全銷接合。將該安全屏蔽持留於下並拉動啟動桿。將該PFD之樣本管下降至該碳酸化管體中直到其距該碳酸化管體之底部大約¼”(避免碰觸該底部)並接著緊固該樣本管。
接下來，在碳酸化量測儀器上就被測試樣本(如，糖軟性飲品、配餐軟性飲品等等)選擇適當的方法。不同方法因應著二氧化碳在不同飲料中的不同溶解度。訂製方法可被創造以因應存在於瓶子或罐子中之頭部空間氣體與液體之間的二氧化碳分佈。
按壓<起動>以開始量測。量測腔室先被淋洗並充填有150mL之新樣本。觀視地檢驗該量測腔室以確保一無泡沫之樣本流動。若泡沫在大約15秒後並未消散，則濾器可能需要清潔。檢查壓縮氣體供應之壓力。其應為6±0.5巴(相對於87±7psi)。
一旦淋洗結束，分析將開始。活塞將在攪拌器呈連續操作下向下移動至一第一暫停點(halt)及接著至一第二暫停點。若樣本具有高含量之粒子(如，果肉)，則濾器之篩趨向於阻塞。此可能趨向於使量測腔室之壓力下降。檢查樣本充填期間之壓力。當使用一PFD時，該壓力不應達5巴(70psia)以下。若篩完全被阻塞，則泡沫及發泡體會形成在濾器與量測腔室之間的軟管中及在量測腔室本身中。
為量測結果等待大約90秒。該量測結果將被顯示、儲存於記憶體中、以及，若所欲，列印出來。該活塞將接著向上移動，但該量測腔室將保持封閉。
於PFD處，將樣本管向上移動至最高定位並將其緊固。推動啟動桿以使系統去能。將安全屏蔽向上移動至最高定位並移開碳酸化管體。任擇地，用秤來檢查是否從瓶子或罐子取出正確的樣本數量。
若無進一步的量測要被施行，則清潔系統。若儀器在最後樣本量測之後未被使用達多於30分鐘，則用去離子水淋洗該儀器。使用去離子水之規律零點檢查有助於確保儀器之固有功能性。使用去離子水進行零點檢查應為0±0.02vol(0±0.03g/L)。若使用含有CO2之水進行零點檢查及調整，則其後果將為不當之偏移。
僅有轉移平衡樣本應被轉移至量測腔室。若樣本在分析之前未被平衡(搖動)，則其後果可能會是錯誤的結果或低重複性。
在卡波QC(CarboQC)顯示器上所顯示之充填壓力應為5.5至6巴(相對於79psi至87psi)，且量測腔室應被充填而無泡沫。樣本充填期間太低的樣本壓力可能在樣本腔室中導致泡沫。後果是起始容積將包括氣體泡沫，因此產出不正確的結果。
下方表1呈現出基於罐裝百事(Pepsi®)品牌軟性飲品之單一-及多-實驗室驗證數據。就使用罐子之多實驗室而言，在平均氣體容積為3.6且2% RSD為1%(其量測係經由標準卡波QC(CarboQC)程序，TM200.082)下，任何人應會預期經由此程序(AMS-001)量測的碳酸化會具有平均氣體容積為3.4且2% RSD為2.71%，假若該等罐子係經冷藏。
單一實驗室結果係相似：經由TM200.082之平均氣體容積為3.62且2% RSD為0.17%，而經由AMS-001者為3.43且2% RSD為2.26%。
下方表2呈現出針對山露(Mountain Dew®)品牌軟性飲品之數據。多實驗室結果提出兩方法之間的最小差異。就TM200.082而言，平均氣體容積為2.41且2% RSD為1.68%；而就AMS-001而言，平均為2.35且2% RSD為1.69%。
前面之說明應被視為例示性者，而非限制性者。
應被認同的是可做出各種修改而不背離如此中所描述及所請求之本發明的精神或範疇。
Claims (18)
- 一種量測一開放容器飲料中之二氧化碳位準的方法，該方法包含：提供一開放容器飲料；將一量之該飲料轉移至一管體以至少部分地充填該管體；將一封閉件固定至該管體上以形成一含有該量之該飲料的封閉容積；將一探針插穿過該封閉件以接觸該飲料；將該飲料之一樣本從該管體轉移至二氧化碳量測儀器；以及測定該樣本之二氧化碳位準。
- 如請求項1之方法，其進一步包含一降低該管體中所含有之該飲料之溫度的步驟。
- 如請求項2之方法，其中該飲料之溫度是藉由將該管體置放於一冰浴槽中來降低。
- 如請求項1之方法，其中該樣本之二氧化碳位準是藉由以下步驟來測定：將該樣本置放於一可擴張之量測腔室中；擴張該量測腔室之容積；以及量測該擴張容積的平衡壓力。
- 如請求項4之方法，其中該量測腔室之容積是藉由移置流體密式地裝配至該量測腔室的一活塞型式注射器來擴張。
- 如請求項4之方法，其中該量測腔室之容積是藉由移置一可撓性膜體來擴張。
- 如請求項6之方法，其中該膜體是由一彈性體建構成。
- 如請求項4之方法，其進一步包含以下步驟：將該量測腔室之容積擴張至一第二擴張容積；以及量測在該第二擴張容積中之平衡壓力。
- 如請求項4之方法，其進一步包含一施用超音波能量至該量測腔室的步驟。
- 如請求項1之方法，其進一步包含一施用加壓氣體至該管體之頭部空間的步驟。
- 如請求項1之方法，其中該樣本之二氧化碳位準是藉由以下步驟來測定：使該樣本與一CO2-選擇性膜體接觸；以及量測通過該膜體之滲透物的數量。
- 如請求項1之方法，其中該樣本之二氧化碳位準是藉由以下步驟來測定：使紅外線輻射通過該樣本；以及量測其折射角以測定二氧化碳位準。
- 如請求項1之方法，其中該飲料為碳酸化軟性飲品。
- 如請求項1之方法，其中該飲料為碳酸化水。
- 如請求項1之方法，其中該飲料被提供於打開的罐子中。
- 如請求項1之方法，其中該飲料被提供於打開的瓶子中。
- 如請求項1之方法，其中該飲料被配給自噴泉式配給裝置。
- 如請求項17之方法，其中該飲料被提供於一可棄式杯子中，且該可棄式杯子與該飲料一起被置放至該管體中。
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