TWI621401B - 氧化還原電位調整裝置及抗氧化機能性飲料生產設備 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種氧化還原電位調整裝置，用於連接至一液體基質供給裝置與一二氧化碳調整室之間，該氧化還原電位調整裝置包括一調整室及一氫氣產生器，其中該調整室具有一氣體輸入暨排洩端、一液體輸入端及一輸出端，該液體輸入端經由一第一主輸送管與該液體基質供給裝置相互連通，且該輸出端經由一第二主輸送管與該二氧化碳調整室相互連通，該氫氣產生器經由一第一氣體輸送管與該氣體輸入暨排洩端相互連通。本發明還提供一種抗氧化機能性飲料生產設備。

Description

氧化還原電位調整裝置及抗氧化機能性飲料生產設備

本發明涉及功能性飲用水領域，特別是指一種可以結合市面上現有的碳酸飲料生產設備，以製備出帶有清爽氣泡口感的抗氧化機能性飲料的氧化還原電位調整裝置及其抗氧化機能性飲料生產設備。

食品與健康的關係已密不可分，即使是佔食品產業重要地位的飲料也不例外。隨著對生活品質的追求以及保健養生觀念日盛，一般大眾對講求天然食材以及強調保健機能性飲料的需求呈現出日漸增多的趨勢。

經調查發現，國人中愛喝碳酸飲料的人數比例偏多，主要是因為碳酸飲料可以消暑而購買，其次是喜愛碳酸飲料的氣泡感而購買；另外，大約有四成的消費者則是習慣在慶祝或用餐時搭配飲用碳酸飲料。值得注意的是，消費者大多了解碳酸飲料可能對人體造成的危害，舉例來說，許多碳酸飲料幾乎都單獨或同時含有防腐劑「苯甲酸鹽」和抗氧化劑「維生素C」，兩者若是加在一起，有時會有交互作用，並可能引起化學變化而產生致癌物苯；儘管如此，他們仍然會繼續飲用或推薦他人飲用。由此可知，碳酸飲料對消費者仍有著不小的吸引力。

近年來，生物學、醫學、生命科學等領域的科學研究得到了一個共同的結論，就是人類的健康與壽命都與生命過程中產生的 自由基有關。簡單來說，人類生命的代謝過程中所產生的自由基是人體中一種非常活躍且不穩定的物質，原因在於它會與細胞發生反應，使細胞出現異常或死亡，進而造成各種慢性疾病和老化。一般來說，自由基對細胞的傷害主要有下述四種：1.使脂質過氧化，降低解毒功能；2.傷害細胞的DNA，造成細胞突變；3.破壞體內代謝酵素，干擾離子平衡；及4.造成發炎反應，降低免疫功能。

根據許多醫學研究報告指出，自由基與老化、動脈硬化、腦中風、心臟病、白內障、肺氣腫、糖尿病、老年失智症、癌症等皆有密切關係。若想要減低自由基的傷害，一般可從兩方面著手：其一是減少自由基生成，例如，可透過維持良好的生活習慣、避免處於受汙染的環境、控管飲食與情緒等手段來達成；另一是想辦法消除或減低已經生成的自由基的影響，例如，可透過攝取食物中之抗氧化物來減少自由基的產生。科學家近幾年發現“攝入人體內之氫氣具有顯著的抗氧化(即清除自由基)作用”。氫氣可在保健型飲料產品中扮演相當重要的角色。溶存高含量氫氣的飲用水稱富氫水(又名水素水，Hydrogen Water)在市面上己經問世好幾年，但基於製程技術問題或富氫水本身在飲用上特色很有限，富氫水在市面上持續無法普及。

然而，檢討目前富氫水所面臨的推廣上的困境，作為一種保健型飲用水必須要達到可工業化生產和商業化運作之穩定且有效的質量指標之外，更應該具備產品本身的特色才能算是完備一個飲保健型飲用水的所有要件。含有氫氣的碳酸飲料更可以從樂趣或歡樂的角度帶給廣大消費者更容易接觸體驗氫氣帶來的抗氧化能力，而更擴大保健型飲料的產品能力。然而目前市場上並無合適於生產含氫氣碳酸飲料的技術與設備。對於氫氣將帶來革命性的飲料產業世代來說，當前技術存在相當大的不足之處。

本發明結合現有成熟技術為主軸，主要目的在於提供一種氧化還原電位調整裝置及其抗氧化機能性飲料生產設備，其可降低富含氫氣之碳酸飲料的製程技術的困難度和複雜度，且所製備出的碳酸飲料中可溶存比較高且穩定的氫含量。

為達前揭目的，本發明實施例所提供的氧化還原電位調整裝置適於連接至一抗氧化機能性飲料生產設備，其包括一液體基質供給裝置與一二氧化碳調整室，且該氧化還原電位調整裝置接設於該液體基質供給裝置與該二氧化碳調整室之間，該氧化還原電位調整裝置包括一調整室及一氫氣產生器。其中，該調整室具有一氣體輸入暨排洩端、一液體輸入端及一輸出端，該液體輸入端經由一第一主輸送管與該液體基質供給裝置相互連通，且該輸出端經由一第二主輸送管與該二氧化碳調整室相互連通；該氫氣產生器經由一第一氣體輸送管與該氣體輸入暨排洩端相互連通。

本發明實施例所提供的抗氧化機能性飲料生產設備包括一液體基質供給裝置、一二氧化碳調整室及一氧化還原電位調整裝置，其中該氧化還原電位調整裝置接設於該液體基質供給裝置與該二氧化碳調整室之間，並包括一調整室及一氫氣產生器。其中，該調整室具有一氣體輸入暨排洩端、一液體輸入端及一輸出端，該液體輸入端經由一第一主輸送管與該液體基質供給裝置相互連通，且該輸出端經由一第二主輸送管與該二氧化碳調整室相互連通；該氫氣產生器經由一第一氣體輸送管與該氣體輸入暨排洩端相互連通；如此該液體基質供給裝置用於暫存一液體基質，而該氧化還原電位調整裝置用於在該液體基質中混入氫氣，且該二氧化碳調整室用於在含氫氣之該液體基質中進一步混入二氧化碳氣體。

本發明的有益效果在於：本發明所提供的氧化還原電位調整裝置可以和現有的任合碳酸飲料生產設備相互連接，以工業化生 產日常生活所需之以碳酸水為基底的抗氧化機能性飲料，使消費者在飲用後可以增強自身的抵抗力及免疫力。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

A‧‧‧飲料生產設備

1‧‧‧液體基質供給裝置

11‧‧‧液體基質進料管

12‧‧‧過濾器

2‧‧‧二氧化碳調整室

21‧‧‧液位偵測單元

22‧‧‧氣體輸入暨排洩端

23‧‧‧輸出端

24‧‧‧液體輸入端

25‧‧‧二氧化碳氣體供應源

3‧‧‧裝瓶裝置

4‧‧‧氧化還原電位調整裝置

41‧‧‧調整室

411‧‧‧液體輸入端

412‧‧‧輸出端

413‧‧‧氣體輸入暨排洩端

414‧‧‧液位偵測單元

42‧‧‧氫氣產生器

421‧‧‧氫氣進料管

422‧‧‧過濾器

43‧‧‧臭氧模組

431‧‧‧循環管

5‧‧‧真空幫浦

60‧‧‧第一主輸送管

601‧‧‧第一止逆閥

602‧‧‧第一幫浦

62‧‧‧第二主輸送管

621‧‧‧第二止逆閥

622‧‧‧第二幫浦

64‧‧‧第一氣體輸送管

641‧‧‧過濾器

66‧‧‧第一液體排放管

68‧‧‧第一氣體排放管

70‧‧‧第二氣體排放管

72‧‧‧第二液體排放管

74‧‧‧第二氣體輸送管

X1-X4‧‧‧分歧點

圖1為根據本發明之氧化還原電位調整裝置之飲料生產設備的示意圖。

圖2為根據所述氧化還原電位調整裝置之飲料生產設備的架構圖。

根據研究指出，飲用碳酸水有調節身體機能、恢復體力等作用，其中所攝取的碳酸可以中和導致疲勞的乳酸，並有助於血液流通順暢和促進新陳代謝；因此，本發明特別提供一種氧化還原電位調整裝置，其於使用時可以和一碳酸飲料生產設備相互連接，例如，用於製備果汁型、果味型、可樂型等含二氧化碳氣體之飲料的設備，藉以工業化生產日常生活所需之以碳酸水為基底的抗氧化機能性飲料，進而消費者可即時地依照個人喜好選擇飲料產品，且消費者飲用後可以達到中和(平衡)及/或降低氫氧自由基及氧化性壓力等對人體造成之傷害的功效。

下文中特舉一較佳實施例，並配合所附圖式來說明本發明的實施方式，所屬領域中具有通常知識者可由本說明書所揭示的內容瞭解本發明的優點與功效。另外，本發明可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，也就是說本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在本發明的精神下進行各種修飾與變更。此外，所附圖式僅做為簡單示意用途，並非依實際尺寸的描繪，先予敘明。

請參閱圖1，為根據本發明一較佳實施例之氧化還原電位調整 裝置之飲料生產設備的示意圖。如圖1所示，一種市面上現有的飲料生產設備A至少包括一液體基質供給裝置1、一二氧化碳調整室2及一裝瓶裝置3，而本實施例所提供的氧化還原電位調整裝置4可接設於液體基質供給裝置1與二氧化碳調整室2之間。其中，液體基質供給裝置1用於暫存一液體基質，氧化還原電位調整裝置4用於在液體基質中混入氫氣，二氧化碳調整室2用於在含氫氣之液體基質中進一步混入二氧化碳氣體，當混合完成後輸送至裝瓶裝置3，並配合真空幫浦5進行填充裝瓶及封蓋。

接下來將先簡單介紹根據本發明之飲料生產設備A中各個裝置單元的具體例和作用，而後再適時地補充說明所有基本裝置單元之間的對應關係。

請參閱圖2，為根據所述氧化還原電位調整裝置之飲料生產設備的架構圖。如圖2所示，氧化還原電位調整裝置4包括一調整室41及一氫氣產生器42；在氣體和液體的輸送設計上，調整室41至少具有一液體輸入端411、一輸出端412及一氣體輸入暨排洩端413，其中液體輸入端411經由第一主輸送管60與液體基質供給裝置1相互連通，輸出端412經由第二主輸送管62與二氧化碳調整室2相互連通，且氣體輸入暨排洩端413經由第一氣體輸送管64與氫氣產生器42相互連通。

為了實現飲料生產設備A中之氣、液體的自動循環輸送，第一主輸送管60上設有間隔排列的第一止逆閥601與第一幫浦602，其中第一止逆閥601的安裝位置靠近調整室41的液體輸入端411。第二主輸送管62上設有間隔排列的第二止逆閥621與第二幫浦622，其中第二幫浦622的安裝位置靠近調整室41的輸出端412。第二主輸送管62並具有一位於第二幫浦622與調整室41的輸出端412之間的分歧點X1，且分歧點X1上進一步接設第一液體排放管66。第一氣體輸送管64具有一靠近調整室41的氣體輸入暨排洩端413的分歧點X2，且分歧點X2上進一步接設第一 氣體排放管68。

具體地說，調整室41可為一氣液混合室，其作用為提供氫氣與液體基質在適當條的件下進行混合，以將氫氣混入液體基質中且不會逸散出來，進而形成富含氫氣之液體基質，例如，氫氣與水混合後形成的富氫水。調整室41內並可設有一液位偵測單元414，用於偵測不同的液位，例如，液位偵測單元414可為一多段水面液位偵測器，且可配置於調整室41內之一適當位置。

氫氣產生器42用於供應純潔氫氣，較佳地，氫氣產生器42可透過電解水來產生氫氣，其中水分子會在電極上發生電化學反應以分解成氫氣及氧氣，此種產氫方式較為簡易且製氫成本較低；應理解，可使用於氧化還原電位調整裝置4的氫氣產生器42並無特殊限制，係為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知。

較佳地，氫氣產生器42與第一氣體輸送管64之間可進一步接設一氫氣進料管421，且氫氣進料管421上設有一過濾器422，用於防止細菌和病毒被帶入調整室41。

液體基質供給裝置1用於供應未接觸氫氣之飲用水或各式飲料(如：果汁型、果味型等)，其中飲用水中較佳係含有礦物質(如：鈣、鉀、鈉、鐵、鋅、鎂等)。較佳地，暫存於液體基質供給裝置1中的液體基質可先經過多道濾芯以將雜質、汙染物、病菌及微生物等予以濾除，所述多道濾芯可包括活性碳過濾芯、紫外線殺菌濾芯及奈米銀濾芯等；應理解，可用於淨化水質的濾芯並無特殊限制，係為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知。

或者，對於本實施例之其他實施態樣，液體基質供給裝置1與第一主輸送管60之間可進一步接設一液體基質進料管11，且液體基質進料管11上設有一過濾器12，藉此濾除液體基質中之有害物質，同時保留對人體有益的物質。

二氧化碳調整室2可為另一個氣液混合室，其作用為提供二 氧化碳氣體與含氫氣之液體基質在適當條的件下進行混合，以於富含氫氣之液體基質中進一步混入二氧化碳氣體，並且氫氣與二氧化碳氣體都不會逸散出來，進而形成具有高抗氧化能力的碳酸飲料，例如，二氧化碳氣體與富氫水混合後形成的富含氫氣之碳酸水；所述抗氧化機能性飲料的氧化還原電位(ORP)介於約-10至-600mV。類似地，二氧化碳調整室2內並可設有一液位偵測單元21(如：多段水面液位偵測器)，且可配置於二氧化碳調整室2內之一適當位置。

在氣體和液體的輸送設計上，二氧化碳調整室2至少具有一氣體輸入暨排洩端22、一液體輸入端24及一輸出端23，其中氣體輸入暨排洩端22用於連接二氧化碳氣體供應源25，液體輸入端24用於連接第二主輸送管62，輸出端23則用於連接裝瓶裝置3。

更詳細地說，第一氣體輸送管64具有靠近二氧化碳調整室2之氣體輸入暨排洩端22的一分歧點X3及一位於二氧化碳氣體供應源25與分歧點X3之間的另一分歧點X4，其中分歧點X3上進一步接設一第二氣體排放管70；較佳地，第一氣體輸送管64上設有一位於二氧化碳氣體供應源25與分歧點X4之間的過濾器641，用於防止細菌和病毒被帶入二氧化碳調整室2。

進一步說明二氧化碳調整室2及二氧化碳氣體供應源25與裝瓶裝置3之間的連結關係，二氧化碳調整室2的輸出端23經由第二液體排放管72與裝瓶裝置3相互連通，且二氧化碳氣體供應源25從第一氣體輸送管64的分歧點X4並經由第二氣體輸送管74與裝瓶裝置3相互連通。較佳地，第二氣體輸送管74進一步連接真空幫浦5。

請複參閱圖2，為了進行飲料生產設備A中之管線消毒作業，包括利用臭氧氣體/臭氧水對各個裝置單元(如：調整室、氫氣產生器等)進行消毒，理想化條件是臭氧水中的臭氧濃度須達到4-5mg/L；氧化還原電位調整裝置4可進一步包括一臭氧模組43，且 臭氧模組43經由一循環管431而分別與第一和第二主輸送管60、62相互連通。

本實施例所提供的氧化還原電位調整裝置4及其飲料生產設備A的特徵、優點及其所能達成之功效已具體說明如上，接下來將說明飲料生產設備A用於製備富含氫氣之碳酸飲料的細部流程。

首先，依所欲製備碳酸飲料的種類，於液體基質供給裝置1內導入相應的液體基質(如：飲用水或果汁飲料)，直到累積至一定的量，即開始製備流程。值得注意的是，於開始之前，可由臭氧模組43提供臭氧氣體/臭氧水以進行消毒作業，例如，臭氧氣體/臭氧水可經由第一主輸送管60輸送至調整室41，或者，亦可經由循環管431及第二主輸送管62輸送至二氧化碳調整室2。

液體基質中可添加抗氧化營養素，其有助於鞏固人體對抗自由基的防禦，進而可預防老化及多種慢性疾病。本實施例中，抗氧化營養素可包括用於消除、抑制自由基的天然抗氧化劑及/或幫助人體形成抗氧化酵素的成分，前者例如但不限於維生素A、維生素C、維生素E、硫辛酸、前花青素及CoQ10，後者例如但不限於銅、鋅、硒及鐵等。值得說明的是，雖然氫氣和許多維生素一樣都具有抗氧化能力，但是氫氣並無法取代這些維生素的其他功效，因此維生素的添加仍然是有必要的。

接著，可藉由一控制單元(圖中未繪示)及液位偵測單元414對液體基質進料管11和第一主輸送管60上的閥件(圖中未標示)及第一幫浦602分別加以控制，透過調節液體基質的流量和流向，以將液體基質導入調整室41；並藉由所述控制單元控制氫氣進料管421和第一氣體輸送管64上的閥件(圖中未標示)，以將氫氣產生器42所提供的氫氣導入調整室41，使液體基質與氫氣接觸以生成富含氫氣之液體基質，過程中多餘的氫氣可以從第一氣體排放管68洩除；理想化條件是，液體基質係在大於0bar且小於10bar 的氣體壓力下與氫氣接觸。

然後，藉由所述控制單元控制第二主輸送管62上的閥件(圖中未標示)及液位偵測單元21，以將富含氫氣之液體基質從調整室41輸送至二氧化碳調整室2；並藉由所述控制單元控制第一氣體輸送管64上的閥件，以將二氧化碳氣體供應源25所提供的二氧化碳氣體導入二氧化碳調整室2，使富含氫氣之液體基質與二氧化碳氣體接觸以生成富含氫氣之碳酸飲料，過程中多餘的與二氧化碳氣體可以從第二氣體排放管70洩除；理想化條件是，富含氫氣之液體基質係在大於0bar且小於10bar的氣體壓力下與二氧化碳氣體接觸。

最後，藉由所述控制單元控制第二液體排放管上的閥件(圖中未標示)，以將富含氫氣之碳酸飲料從二氧化碳調整室2輸送至裝瓶裝置3進行填充裝瓶及封蓋，較佳地，瓶裝容器可選用具氫氣阻隔性的合成樹脂製瓶、玻璃製瓶、金屬製瓶；並藉由所述控制單元控制第二氣體輸送管上的閥件(圖中未標示)，以以將二氧化碳氣體供應源25所提供的二氧化碳氣體同時導入裝瓶裝置3，且控制真空幫浦5運作以將裝瓶裝置3中之作業環境抽真空。據此，所製得的瓶裝富含氫氣之碳酸飲料可以長期儲存，開瓶即可飲用。

惟以上所述僅為本發明之較佳實施例，非意欲侷限本發明之專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效變化，均同理皆包含於本發明之權利保護範圍內，合予陳明。

Claims (19)

1. 一種氧化還原電位調整裝置，適於連接至一抗氧化機能性飲料生產設備，其包括一液體基質供給裝置與一二氧化碳調整室，且該氧化還原電位調整裝置接設於該液體基質供給裝置與該二氧化碳調整室之間，該氧化還原電位調整裝置包括：一調整室，該調整室具有一氣體輸入暨排洩端、一液體輸入端及一輸出端，該液體輸入端經由一第一主輸送管與該液體基質供給裝置相互連通，且該輸出端經由一第二主輸送管與該二氧化碳調整室相互連通；以及一氫氣產生器，該氫氣產生器經由一第一氣體輸送管與該氣體輸入暨排洩端相互連通，其中該第一氣體輸送管具有一靠近該氣體輸入暨排洩端的第一分歧點，且該第一分歧點上進一步接設有一氣體排放管。
2. 如請求項1所述的氧化還原電位調整裝置，其中該第一主輸送管與該液體基質供給裝置之間設有一液體基質進料管，該液體基質進料管上設有一第一過濾器。
3. 如請求項1所述的氧化還原電位調整裝置，其中該第一主輸送管上依序設有一靠近該調整室的該液體輸入端的第一止逆閥及一與該第一止逆閥間隔排列的第一幫浦。
4. 如請求項3所述的氧化還原電位調整裝置，其中該第二主輸送管上依序設有一靠近該調整室的該輸出端的第二幫浦及一與該第二幫浦間隔排列的第二止逆閥。
5. 如請求項1所述的氧化還原電位調整裝置，其中該第一氣體輸送管與該氫氣產生器之間設有一氫氣進料管，該氫氣進料管上設有一第二過濾器。
6. 如請求項1所述的氧化還原電位調整裝置，更包括一臭氧模組，且該臭氧模組經由一循環管而分別與該第一主輸送管及該第二主輸送管相互連通。
7. 如請求項4所述的氧化還原電位調整裝置，其中該第一氣體輸送管具有一位於該第二幫浦與該輸出端的第二分歧點，且該第二分歧點上進一步接設有一液體排放管。
8. 一種抗氧化機能性飲料生產設備，包括：一液體基質供給裝置與一二氧化碳調整室；以及一氧化還原電位調整裝置，該氧化還原電位調整裝置接設於該液體基質供給裝置與該二氧化碳調整室之間，其中該氧化還原電位調整裝置包括：一調整室，該調整室具有一氣體輸入暨排洩端、一液體輸入端及一輸出端，該液體輸入端經由一第一主輸送管與該液體基質供給裝置相互連通，且該輸出端經由一第二主輸送管與該二氧化碳調整室之一液體輸入端相互連通；以及一氫氣產生器，該氫氣產生器經由一第一氣體輸送管與該氣體輸入暨排洩端相互連通，其中該第一氣體輸送管具有一靠近該氣體輸入暨排洩端的第一分歧點，且該第一分歧點上進一步接設有一第一氣體排放管；其中，該液體基質供給裝置用於暫存一液體基質，而該氧化還原電位調整裝置用於在該液體基質中混入氫氣，且該二氧化碳調整室用於在含氫氣之該液體基質中進一步混入二氧化碳氣體。
9. 如請求項8所述的抗氧化機能性飲料生產設備，其中該第一主輸送管與該液體基質供給裝置之間設有一液體基質進料管，該液體基質進料管上設有一第一過濾器。
10. 如請求項8所述的抗氧化機能性飲料生產設備，其中該第一主輸送管上依序設有一靠近該調整室的該液體輸入端的第一止逆閥及一與該第一止逆閥間隔排列的第一幫浦。
11. 如請求項10所述的抗氧化機能性飲料生產設備，其中該第二主輸送管上依序設有一靠近該調整室的該輸出端的第二幫浦及一 與該第二幫浦間隔排列的第二止逆閥。
12. 如請求項8所述的抗氧化機能性飲料生產設備，其中該第一氣體輸送管與該氫氣產生器之間設有一氫氣進料管，該氫氣進料管上設有一第二過濾器。
13. 如請求項8所述的抗氧化機能性飲料生產設備，更包括一臭氧模組，且該臭氧模組經由一循環管而分別與該第一主輸送管及該第二主輸送管相互連通。
14. 如請求項11所述的抗氧化機能性飲料生產設備，其中該第一氣體輸送管具有一位於該第二幫浦與該輸出端的第二分歧點，且該第二分歧點上進一步接設有一第一液體排放管。
15. 如請求項8所述的抗氧化機能性飲料生產設備，更包括一個二氧化碳氣體供應源，且該二氧化碳氣體供應源經由該第一氣體輸送管與該二氧化碳調整室之一氣體輸入端相互連通。
16. 如請求項15所述的抗氧化機能性飲料生產設備，其中該第一氣體輸送管具有一靠近該二氧化碳調整室之該氣體輸入端的第三分歧點，且該第三分歧點上進一步接設有一第二氣體排放管。
17. 如請求項16所述的抗氧化機能性飲料生產設備，其中該第一氣體輸送管具有一位於該二氧化碳氣體供應源與該第三分歧點之間的第四分歧點，且該第一氣體輸送管上設有一位於該二氧化碳氣體供應源與該第四分歧點之間的第三過濾器。
18. 如請求項17所述的抗氧化機能性飲料生產設備，更包括一裝瓶裝置，該二氧化碳調整室之一輸出端經由一第二液體排放管與該裝瓶裝置相互連通，且該第四分歧點與該裝瓶裝置之間設有一第二氣體輸送管。
19. 如請求項18所述的抗氧化機能性飲料生產設備，更包括一真空幫浦，且該真空幫浦連接至該第二氣體輸送管。