ES2612103T3 - Método y aparato para carbonatación basada en cartucho de bebidas - Google Patents

Abstract

Un sistema de preparación de bebida, que comprende: un suministro de líquido precursor de bebida (10) dispuesto para proporcionar un líquido precursor; una cámara del cartucho (3) dispuesta de modo que contenga una primera y segunda porción de cartucho; una primera porción de cartucho dispuesta en la cámara del cartucho (3) y que contiene una fuente de dióxido de carbono (41) dispuesta de modo que emita gas dióxido de carbono para su uso en la carbonatación del líquido precursor (2); y una segunda porción de cartucho dispuesta en la cámara del cartucho (3) y que contiene un medio de bebida (42) dispuesto de modo que se mezcle con el líquido precursor (2) para formar una bebida; en el que el sistema está dispuesto para carbonatar el líquido precursor (2) usando el gas dióxido de carbono emitido por la primera porción de cartucho y para mezclar el medio de bebida (42) de la segunda porción de cartucho sin el líquido precursor (2); caracterizado por que un cartucho individual (4) que tiene un espacio interno que está sellado proporciona la primera y segunda porción de cartucho, así como la primera y segunda cámara (46, 47) de dicho cartucho (4), estando dichas cámaras aisladas entre sí; por que el sistema se dispone de modo que introduzca gas presurizado en la segunda cámara (47) del cartucho (4) para forzar que el medio de bebida (42) se mueva hacia fuera de la segunda cámara; por que el suministro de líquido precursor de bebida (10) incluye una bomba (13) y un depósito (11) para recibir el líquido precursor (2) procedente de la bomba (13) y para recibir gas dióxido de carbono procedente de la cámara del cartucho (3) para disolver el gas dióxido de carbono en el líquido precursor a una presión mayor que la presión atmosférica con el fin de carbonatar el líquido precursor; y por que el sistema incluye además una cámara de mezcla dispuesta de modo que mezcle el medio de bebida (42) procedente del cartucho (4) con el líquido precursor (2) procedente del depósito (11) para formar una bebida.

Description

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líquido precursor 2, la presencia de un recipiente adecuado para recibir una bebida descargada desde el sistema 1 (por ejemplo, para prevenir que se derrame), la presencia de agua u otro líquido precursor 2 en el depósito 11 o en otro lugar en el suministro de precursor 10, un caudal de flujo de líquido en la bomba 13 o conducto asociado, la presencia de un espacio de cabecera en el depósito 11 (por ejemplo, si no se desea ningún espacio de cabecera, se puede activar una válvula para descargar el gas del espacio de cabecera, o si solamente se desea que exista dióxido de carbono en el espacio de cabecera, se puede activar una válvula de absorción para descarar aire en el espacio de cabecera y sustituir el aire con dióxido de carbono), y así sucesivamente.

Para provocar que el sistema de preparación de bebida 1 cree una bebida carbonatada, un usuario puede proporcionar en primer lugar una cantidad deseada de líquido precursor 2 en el depósito 11, junto con hielo opcional y/o un medio de bebida. De manera alternativa, el líquido carbonatado puede ser aromatizado después de que la carbonatación está completa ya sea automáticamente o por medios manuales. El depósito 11 es acoplado entonces con la tapa 12, tal como enroscando una rosca de tornillo sobre el depósito 11 con la tapa 12, activando un mecanismo de abrazadera, u otro. Un cartucho 4 que contiene una fuente de dióxido de carbono 41 (por ejemplo, en forma sólida, tal como una zeolita cargada) puede ser sustituido en la cámara de cartucho 3 y la cámara 3 cerrada. La cámara de cartucho 3 puede operar de cualquier manera adecuada, por ejemplo como se encuentra en muchas máquinas de café basadas en cartucho u otras máquinas de bebidas. Por ejemplo, puede accionarse una palanca manual para elevar una tapa de la cámara 3, exponer una porción del receptor del cartucho de la cámara 3. Con el cartucho 4 en la cámara 3, la palanca puede ser activada de nuevo para cerrar la tapa, sellando la cámara 3 cerrada. El controlador 5 puede activar entonces el sistema 1 para suministrar líquido a la cámara 3, por ejemplo, para causar que se genere dióxido de carbono. El controlador 5 puede iniciar la operación de una manera automática, por ejemplo sobre la base de la detección de la presencia de un cartucho 4 en la cámara 3, el líquido 2 en el depósito 11 y el cierre de la cámara 3. De manera alternativa, el controlador 5 puede iniciar el funcionamiento del sistema en respuesta a un usuario que pulsa un botón de inicio o proporciona entrada de otra manera (por ejemplo, por activación de voz) para iniciar la preparación de la bebida. El controlador 5 puede iniciar la operación de la bomba 13, absorbiendo líquido desde el tubo de inmersión 15 y descargando el líquido 2 en la tobera 14. La válvula 21 puede abrirse para suministrar una porción adecuada del líquido precursor 2 hasta la cámara 3 y el gas dióxido de carbono creado puede ser suministrado al depósito 11 por el suministro de gas 30. La operación puede continuar durante una cantidad de tiempo preajustada, o en base a otras condiciones, tales como un nivel detectado de carbonatación, una caída en la producción de gas por el cartucho 4, u otros parámetros. Durante el funcionamiento, la cantidad de líquido proporcionada a la cámara 3 puede ser controlada para controlar la salida de gas desde el cartucho. El control del líquido proporcionado al cartucho 4 puede realizarse sobre la base de una secuencia de tiempo (por ejemplo, la válvula 21 puede abrirse durante un periodo de tiempo, seguido por el cierre de la válvula durante un periodo de tiempo, y así sucesivamente), sobre la base de una presión deseada (por ejemplo, el suministro de líquido puede ser detenido cuando la presión en la cámara 3 y/o en el depósito 11 excede un umbral, y se reanuda cuando la presión cae por debajo del umbral u otro valor), sobre la base de un volumen de líquido de activación suministrado a la cámara 3 (por ejemplo, un volumen específico puede ser suministrado al cartucho 4), u otras disposiciones. Cuando se ha completado, el usuario puede retirar la bebida y el depósito 11 fuera de la tapa 12.

La figura 1 muestra solamente una forma de realización ilustrativa de un sistema de preparación de bebida 1, pero son posibles otras disposiciones, incluyendo sistemas que incorporan otros aspectos de la invención. Por ejemplo, en un aspecto de la invención, la aromatización de una bebida carbonatada se puede realizar de una manera automática, y puede tener lugar en un cartucho. Esta característica puede facilitar el proceso de formación de la bebida y hacerlo más conveniente para un usuario, así como ayudar a reducir la probabilidad de contaminación cruzada entre bebidas y/o la necesidad de aclarar una cámara de mezcla. Es decir, que mezclando un medio de bebida con el líquido precursor en un cartucho (que puede ser desechable) cada bebida preparada por el sistema 1 se puede preparar efectivamente utilizando su propia cámara de mezcla. Por ejemplo, si se prepara una bebida de cereza carbonatada utilizando el sistema 1, seguido por una bebida de limón, puede existir una posibilidad de que el sabor de cereza dejado detrás en una cámara de mezcla se traslade a la siguiente bebida de limón. Aclarando o limpiando de otra manera una cámara de mezcla puede ayudar a eliminar o reducir tal transferencia de sabor, pero mezclando cada bebida en un cartucho puede eliminar la necesidad de aclarar totalmente una cámara de mezcla u otros componentes del sistema.

En otro aspecto de la invención, el líquido precursor puede ser carbonatado utilizando un contactor (un tipo de carbonatador) que incluye una membrana poros (por ejemplo, que es porosa al menos al gas) que tiene un lado de gas y un lado de líquido. El líquido precursor sobre el lado del líquido del carbonatador puede estar expuesto al gas sobre el lado del gas de la membrana y puesto que la membrana puede estar dispuesta para incrementar el área de la superficie del líquido expuesto al gas, la disolución del dióxido de carbono u otro gas en el líquido precursor se puede realizar más rápidamente que utilizando otras técnicas. En una forma de realización, el carbonatador puede incluir un contactor con una disposición de fibras huecas, en la que las fibras huecas fabricadas de un material hidrófobo, tal como polipropileno, transportan el líquido precursor. Las fibras son porosas, con agujeros que, combinados con la hidrofobicidad del material, permiten el contacto del gas sobre el exterior de las fibras con el líquido, previniendo al mismo tiempo que el líquido salga desde el interior de las fibras. Contactores de membrana

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adecuados para tal uso se fabrican por Membrana of Charlotte, Carolina del Norte, USA.

Todavía en otro aspecto de la invención, una cámara de cartucho de un sistema de preparación de bebida puede estar dispuesta para retener primera y segunda porciones de cartucho, donde la primera porción de cartucho contiene una fuente de dióxido de carbono dispuesta para emitir gas dióxido de carbono para uso en la carbonatación del líquido precursor, y la segunda porción de cartucho contiene un medio de bebida dispuesto para ser mezclado con un precursor líquido para formar una bebida. La cámara del cartucho puede tener una porción individual de recepción del cartucho para recibir ambas porciones del cartucho, o puede incluir una pluralidad de porciones de recepción del cartucho que están separadas unas de las otras, por ejemplo para recibir dos o más cartuchos cada uno de los cuales que está asociado con una primera o segunda porción de cartucho. Tal disposición puede ayudar a simplificar el uso del sistema, particularmente donde las porciones del cartucho están dispuestas solamente para un solo uso, por ejemplo formación de un volumen individual de bebida y que es desechado a continuación. Por ejemplo, se puede permitir a un usuario colocar uno o dos cartuchos que incluyen la primera y la segunda porciones de cartucho en porciones de recepción de la cámara del cartucho sin la necesidad de establecer conexiones a prueba herméticas a la presión, a prueba de fugas u otras conexiones necesarias para la preparación adecuado del sistema. En su lugar, las porciones del cartucho se pueden colocar simplemente en un receptor, y la cámara del cartucho se puede cerrar, preparando el sistema para la producción de bebida.

La figura 2 muestra otra forma de realización ilustrativa que incorpora los aspectos de utilizar un contactor de membrana para carbonatar el líquido precursor con un gas proporcionado por un cartucho, mezclar un medio de bebida con líquido en un cartucho y usar la cámara del cartucho que recibe la primera y segunda porciones del cartucho que contienen, respectivamente, una fuente de gas y medio de bebida. Esta forma de realización es similar a la mostrada en la figura 1 en muchos aspectos, y se puede modificar para tener uno o más componentes similares a los de la figura 1. No obstante, ciertas disposiciones alternativas se muestran en la figura 2 para ilustrar algunos otros modos, en los que un sistema de preparación d bebidas 1 puede ser modificado de acuerdo con aspectos de la invención. En esta forma de realización, el depósito 11 es un depósito cerrado que no tiene ninguna tapa desmontable. El depósito 11 puede tener cualquier volumen adecuado, y está acoplado para conexión de fluido a una bomba 13, que puede hacer circular el líquido precursor 2 a través de un contactor 6 y de retorno al depósito 11 a través de una tobera 14. Como se ha descrito anteriormente, el líquido precursor 2 puede pasar a través de las fibras huecas en el contactor 6 para tomar dióxido de carbono u otro gas alrededor de las fibras, pero esta disposición podría invertirse, con gas fluyendo en las fibras y el líquido precursor 2 localizado sobre el exterior de las fibras. Un filtro 16 pude estar previsto para eliminar materiales en el líquido precursor 2 que pueden obstruir las fibras, poros en los filtros o interferir de otra manera con el funcionamiento el contactor 6. De manera alternativa o adicional, el filtro 16 puede acondicionar el líquido 2, por ejemplo ablandándolo, eliminando las sustancias alcalinas u otros elementos que tienden a elevar el pH del líquido 2, eliminando los elementos que pueden prevenir la formación de una bebida de buen sabor, y así sucesivamente. Por ejemplo, el filtro 16 puede incluir un carbón vegetal activado y/u otros componentes hallados en filtros de agua utilizados comúnmente. El contactor 6 puede estar dispuesto para tener una pluralidad de fibras huecas que se extienden dentro de un tubo cerrado u otra cámara, de manera que los pasos interiores de las fibras conectan en conexión de fluido una entrada de fluido del contactor 6 hasta una salida de fluido. El espacio de gas alrededor de las fibras se puede comunicar con el suministro de dióxido de carbono 30 a través de uno o más orificios sobre el lado de gas del contactor 6. Debería entenderse, sin embargo, que el contactor 6 puede estar dispuesto de otras maneras, tales como con una o más membranas en forma de una lámina plana u otras formas no tubulares para definir un lado del líquido y un lado del gas del contactor 6.

El suministro de fluido de activación 20 está dispuesto de manera similar al de la figura 1, con una válvula controlable 21 acoplada en conexión de fluido a una salida de la bomba 13. No obstante, en esta forma de realización, el suministro de fluido de activación 20 introduce líquido cerca de un fondo de la cámara del cartucho 3 y del cartucho 4. Esta disposición puede ayudar al suministro de fluido de activación 20 a controlar mejor la liberación del gas desde la fuente de dióxido de carbono 41. Por ejemplo, el goteo de agua sobre la fuente de dióxido de carbono 41 desde la parte superior puede permitir la pulverización del agua sobre una zona amplia, permitiendo que zeolitas cargadas u otros materiales fuente se dispersen sobre una zona amplia para liberar gas. Proporcionando líquido desde abajo, el suministro de fluido de activación 20 puede inundar el cartucho 4 y/o la cámara 3, permitiendo de esta manera que el agua contacte con los materiales fuente 41 comenzando desde abajo hacia arriba. Esto puede permitir un control más estrecho del volumen de materiales fuente 41 que son activados para la liberación del gas. En el caso de que la fuente de dióxido de carbono 41 pueda absorber o mover de otra manera agua hacia arriba (tal como por acción capilar), porciones de la fuente 41 pueden ser separadas unas de las otras por agentes no absorbente. Por ejemplo, la fuente 41 puede incluir un conjunto de discos apilados de material de zeolita que están separados por un material no absorbente, tal como separadores de metal o separadores de plástico sólido. Esto puede permitir al suministro de fluido 20 incrementar paso a paso el nivel de fluido en el cartucho 4 durante un periodo de tiempo para activar secuencialmente discos individuales.

El gas producido por el cartucho 4 es conducido por el suministro de gas 30 (a través de un filtro 32 opcional y un conducto 31) hasta el lado del gas del contactor 6. El conducto 31 puede incluir una válvula de retención de boya de agua u otra disposición que permita que el gas pase hasta el contactor 6, pero impide que el líquido salga desde la

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cámara del cartucho 3. Por ejemplo, una bola flotante en la cámara del cartucho 3 puede dejar libre normalmente una abertura del conducto 31 para flujo de gas, pero puede elevarse hacia arriba sobre la superficie de líquido en el cartucho 4 para cerrar la abertura, por ejemplo, en el caso de que el suministro de fluido de activación 20 proporcione un exceso de líquido de activación. El controlador 5 puede supervisar la presión del gas en la cámara 3, en el conducto 31 y/o en el lado del gas del contactor 6 para controlar el suministro de fluido de activación 20 y la producción de gas. En una forma de realización, el suministro de fluido de activación 20 puede ser controlado para proporcionar aproximadamente 35-45 psi de presión del gas en el lado del gas del contactor 6. Se ha encontrado que esta presión funciona al menos adecuadamente en la carbonatación aproximadamente a 400-500 ml de agua a una temperatura de aproximadamente 0 grados C en aproximadamente 30-60 segundos utilizando un contactor de fibras huecas, como se describe con más detalle a continuación en los ejemplos. A medida que se disuelve dióxido de carbono en el contactor en el líquido precursor 2, la presión sobre el lado del gas caerá, indicando al controlador 5 que suministre líquido adicional 2 al cartucho 4a para provocar que se cree gas adicional. De manera similar al sistema en la figura 1, este proceso puede realizarse sobre la base de cualquier criterio, tal como el paso de una cantidad específica de tiempo, la detección de un nivel especificado de carbonatación del líquido 2, el agotamiento de la fuente de dióxido de carbono 41, un volumen de líquido suministrado al cartucho 4a, etc., de manera que se puede mantener una presión del gas dióxido de carbono dentro de un rango deseado por encima de presión ambiente.

Una vez que la carbonatación del líquido precursor 2 está completa, el controlador 5 puede dirigir el líquido 2 hasta u cartucho de medio de bebida 4b en la cámara del cartucho 3. Aunque se puede hacer que el líquido precursor 23 fluya desde el depósito 11 de cualquier manera adecuada (tal como por gravedad, una bomba, etc.) en esta forma de realización, el controlador 5 activa una bomba de aire 7 que presuriza el depósito 11, de tal manera que el líquido precursor 2 es forzado a fluir a través de un conducto hasta la cámara del cartucho 3 y el cartucho de medio de bebida 4b. En otras formas de realización, la presión del gas creada por la fuente de dióxido de carbono 41 se puede utilizar para presurizar el depósito 11 e impulsar el flujo del líquido precursor hasta el cartucho de medio de bebida 4b. Por ejemplo, cuando la carbonatación está completa, el gas desde el cartucho 4a puede ser conducido directamente en el depósito 11 en lugar de ser conducido hasta el contactor 6 para presurizar el depósito 11. Aunque no se muestra ninguna válvula en el conducto acopla en conexión de fluido el depósito 11 y el cartucho 4b, se puede añadir una válvula controlable, una bomba u otro componente adecuado para controlar el flujo, si se desea. El uso de aire u otro gas para mover el líquido 2 a través del cartucho 4b (o para expulsar medio de bebida fuera del cartucho 4b) puede permitir al sistema 1 “purgar” el cartucho 4b al final o cerca del final del proceso de bebida, por ejemplo para eliminar cualquier material fuera del cartucho 4b. Esto puede ser útil para hacer que el cartucho 4b sea menos engorroso de manipular (por ejemplo, reduciendo la probabilidad de que el cartucho 4b gotee cuando se retira fuera de la cámara 3. Un proceso similar se puede utilizar para purgar el cartucho 4a, por ejemplo utilizando una bomba de aire o gas producido por la fuente 41.

El flujo de líquido precursor 2 a través del cartucho de medio de bebida 4b puede provocar que el líquido 2 se mezcle con el medio de bebida 42 antes de ser descargado, por ejemplo, a una copa de espera 8 u otro recipiente. El cartucho de medio d bebida 4b puede incluir cualquier material adecuado de preparación de bebida (medio de bebida), tal como zumos concentrados, café molido o extracto de café líquido, hojas de té, infusión de té de hierbas secas, concentrado de bebida en polvo, extracto o polvo de frutos secos, aromas o colores naturales y/o artificiales, ácidos, aromas, modificadores de la viscosidad, agentes de enturbiamiento, antioxidantes, caldos concentrados en polvo o líquidos u otras sopas, materiales medicinales en polvo o líquidos (tales como vitaminas en polvo, minerales, ingredientes bioactivos, fármacos u otros productos farmacéuticos, agentes nutricionales, etc.), leche en polvo o líquida u otros desnatadores, edulcorantes, espesantes, y así sucesivamente. (Cuando se utiliza aquí, “mezcla” de un líquido con un medio de bebida incluye una variedad de mecanismos, tales como la disolución de sustancias en el medio de bebida en el líquido, la extracción de sustancias desde el medio de bebida, y/o el líquido que recibe de otra manera algún material desde el medio de bebida). El líquido 2 puede ser introducido en el cartucho 4b de cualquier manera adecuada y/o el cartucho 4b puede disponerse de cualquier manera adecuada para ayudar a mezclar el líquido 2 con el medio de bebida 42. Por ejemplo, el líquido precursor 2 puede ser introducido en el cartucho 4b para provocar una espiral u otro patrón de flujo, el cartucho 4b puede incluir un laberinto u otra trayectoria de flujo tortuosa para causar turbulencia en el flujo para ayudar en la mezcla, y así sucesivamente. Una ventaja potencial de mezclar el líquido precursor 2 en un cartucho de medio de bebida 4b es que se puede evitar la contaminación cruzada del medio d bebida, que puede ocurrir con el uso de una cámara de mezcla que se utiliza para mezclar medio de bebida y líquido 2 para cada bebida preparada por el sistema 1. No obstante, el sistema 1 podría modificarse para emplear una cámara de mezcla reutilizada, por ejemplo un espacio donde el medio de bebida 42, que es proporcionado desde un cartucho 4b y el líquido precursor 2 son mezclados juntos de la misma manera que se forman bebidas de la fuente por máquinas de bebidas comerciales. Por ejemplo, el medio de bebida 42 podría ser impulsado desde el cartucho 4b (por ejemplo, por aire comprimido, presión de gas dióxido de carbono creada por el cartucho 4a, por gravedad, por aspiración causada por una bomba abductora, venturi u otra disposición, etc.) en una cámara de mezcla, donde se introduce también el líquido precursor 2. El lavado de la cámara de mezcla puede ser o no necesario, por ejemplo para ayudar a prevenir la contaminación cruzada entre bebidas. En algunas disposiciones, todo el volumen de medio de bebida 42 puede ser descargado en la cámara de mezcla, provocado que la cantidad inicial de líquido precursor 2 aromatizado que sale desde la cámara de mezcla

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tenga una concentración alta de medio de bebida. No obstante, a medida que el medio de bebida 42 es barrido desde la cámara de mezcla por el líquido precursor, el líquido precursor propiamente dicho puede lavar efectivamente la cámara de mezcla.

La forma de realización de la figura 2 podría modificarse para que el flujo de líquido precursor 2 que sale desde el contactor 6 sea conducido directamente hasta el cartucho de medio de bebida 4b o a otra cámara de mezcla, donde el medio de bebida 42 se mezcla con el líquido precursor carbonatado 2, por ejemplo como se muestra en la figura

3. Esto significa que en esta forma de realización ilustrada, el líquido precursor 2 carbonatado no circula desde el depósito 11, a través del contactor 6 y de retorno al depósito 11, sino que en su lugar el líquido precursor 2 realiza una sola pasada a través el contactor 6 y luego pasa a la mezcla con el medio de bebida 42 en una cámara de mezcla 9 y se descarga en una copa 8. La cámara de mezcla 9 puede adoptar cualquier forma adecuada, por ejemplo, puede hacer que el líquido precursor 2 y el medio de bebida 42 se muevan en una espiral, remolino u otra forma para mejorar la mezcla, puede tener una o más palas accionadas con motor, hélices u otros elementos para mezclar el contenido de la cámara 9, y así sucesivamente. La cámara de mezcla 9 puede estar también refrigerada, por ejemplo por un sistema de refrigeración, para ayudar a enfriar la bebida proporcionada a la copa 8. De manera alternativa, el líquido precursor 2 puede enfriarse en el depósito 11 y/o en cualquier otro lugar en el sistema 1. En el caso de que el líquido carbonatado 2 no esté aromatizado o donde el líquido 3 es mezclado con el medio de bebida 42 antes de pasar a través del carbonatador 6, la cámara de mezcla 9 se puede eliminar o se puede disponer para mezclar el líquido precursor 2 y el medio de bebida 42 curso arriba del contactor 6. De manera alternativa, el suministro de líquido precursor 10 puede estar dispuesto para mezclar el líquido precursor 2 con el medio de bebida 42 en el cartucho 4b antes de conducir el líquido 2 hasta el contactor 6. El controlador 5 puede detectar la presión del gas sobre el lado del gas el contactor 6 y controlar el suministro de fluido al cartucho 4a de manera correspondiente, por ejemplo para mantener una presión adecuada del gas en el contactor 6. El depósito 11 puede ser un tanque de almacenamiento de agua, que no está presurizado en esta forma de realización, y se puede retirar fuera del sistema 11, por ejemplo para facilitar el llenado por un usuario. El usuario puede añadir hielo y/o medio de bebida al líquido precursor 2 en el depósito 11, si lo desea. De manera alternativa, el depósito 11 y la bomba 13 pueden ser sustituidos por una conexión de pistón a suministro de agua presurizada y una válvula de control y/o reductor de presión opcionales. Naturalmente, como con otras formas de realización, el sistema 1 puede estar encerrado de manera conveniente en una carcasa que tiene una pantalla visible, botones de entrada del usuario, pulsadores o pantalla táctil, dispositivos accionados por el usuario para abrir/cerrar una cámara de cartucho, y otras características halladas en las máquinas de preparación de bebidas.

Son posibles otras disposiciones para un sistema de preparación de bebidas 1, tal como se muestra en la figura 4. En esta forma de realización ilustrativa, la cámara de cartucho 3 está combinada con el depósito 11, de tal manera que el cartucho 4a, que tiene una fuente de dióxido de carbono 41, está localizada en el depósito 11. El cartucho 4a puede estar colocado en el depósito 11 / cámara de cartucho 3, retirando la tapa 12 desde el depósito 11. Se puede proporcionar líquido al cartucho 4a por cualquier suministro de fluido 20 de activación adecuado, tal como una disposición similar a la figura 1, una jeringa o bomba de pistón que suministra una cantidad dosificada de líquido al cartucho 4a, y otros. En esta forma de realización, el suministro de dióxido de carbono 30 se combina con el depósito 11, de tal manera que una porción del depósito funciona para suministrar gas dióxido de carbono al líquido precursor 2. La bomba 13 puede ayudar al proceso de carbonatación haciendo circular el líquido 2 y pulverizando el líquido 2 en un espacio de cabecera del depósito 11 que está lleno con dióxido de carbono. En otra forma de realización, un contactor 6 puede estar previsto en el depósito 11 (por ejemplo, en la localización de la tobera 14), de manera que el líquido 2 fluye a través de las fibras huecas que se extienden hacia abajo desde la tapa 12, mientras el dióxido de carbono en el espacio de cabecera es absorbido por el líquido, mientras pasa a través de las fibras. Todavía en otra disposición, la porción de membrana de un contactor 6 puede estar sumergida al menos parcialmente en el líquido precursor 2, y puede pasar gas desde la fuente 41 a través de las fibras huecas del contactor 6. Como resultado, el líquido 2 sobre el lado exterior de las fibras puede tomar dióxido de carbono desde el gas que pasa a través de las fibras.

Aunque la cámara del cartucho 3 puede estar dispuesta de cualquier manera adecuada, la figura 5 muestra una disposición ilustrativa, en la que tanto el cartucho de fuente de dióxido de carbono 4a como también un cartucho de medio de bebida 4b pueden ser recibidos por la misma cámara de cartucho 3. En esta forma de realización, los cartuchos 4a, 4b (que tienen, respectivamente, una porción que contienen una fuente de gas 41 y medio de bebida 42) son recibidos en receptores de cartuchos 33 separados, y cada receptor de cartucho 33 puede incluir un elemento de perforación 34 en una parte inferior del receptor del cartucho 33. El elemento de perforación 34, que puede incluir una aguja hueca, clavo, cuchilla u otra disposición, puede formar una abertura en el cartucho 4 respectivo. De manera alternativa, los cartuchos 4 pueden tener aberturas definidas, por ejemplo uno o más orificios, que incluyen un tabique u otro elemento del tipo de válvula que permite el flujo dentro y/o fuera del cartucho 4. De manera similar, la tapa 12 puede incluir un elemento de perforación 35 que forma una abertura en la parte superior el cartucho 4 respectivo, por ejemplo, cuando la tapa 12 está cerrada. Cuando está cerrada, la tapa 12 puede formar una cámara sellada, en la que los cartuchos 4a, 4b están localizados y aislados uno del otro. Las aberturas formadas en los cartuchos 4a, 4b pueden permitir la comunicación con el espacio interior de los cartuchos 4a, 4b, como se perfila en la figura 5. Por ejemplo, una abertura en la parte superior del cartucho 4a puede permitir que gas dióxido de carbono u otro gas salga desde la cámara del cartucho 3, mientras que la abertura en la parte inferior del

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prevenir que el cartucho reviente. De manera alternativa, se puede permitir que la presión en el cartucho 4 se escape a un espacio alrededor del cartucho 4 para igualar la presión dentro y fuera del cartucho. El líquido precursor carbonatado 2 y/o la mezcla de líquido / burbujas de gas pueden pasar a través del filtro 48 dentro de la segunda cámara 47 para mezcla con el medio de bebida 42. A continuación, la mezcla de líquido precursor 2 y medio de bebida 42 puede salir del cartucho 4, por ejemplo a través de un elemento de perforación 34 en el fondo del contenedor 44. La disolución del dióxido de carbono en el líquido precursor 2 así como la mezcla del medio de bebida 42 con el líquido 2 pueden continuar después de que los materiales han salido del cartucho 4. Por ejemplo, una cámara de mezcla puede estar localizada curso abajo del cartucho 4 para ayudar a una mezcla más a fondo del medio de bebida y el líquido, si es necesario. Además, un conducto curso abajo el cartucho puede ayudar a la disolución continua del gas, por ejemplo manteniendo la presión en el líquido.

En la forma de realización anterior, el cartucho 4 ha sido descrito con una parte inferior y una parte superior definida con el cartucho operando en una configuración vertical. No obstante, como se sugiere en conexión con las figuras 7 y 8, un cartucho puede ser accionado en cualquier orientación adecuada. Por ejemplo, la figura 10 muestra una forma de realización, en la que se utiliza un cartucho configurado como se ha representado en la figura 9, mientras que el cartucho 4 está sobre su lateral. (Hay que hincar que el cartucho 4b en las figuras 7 y 8 se puede utilizar de manera similar a la mostrada en la figura 10). El líquido precursor puede ser introducido en la primera cámara (o porción) 46 (por ejemplo, a través del elemento de perforación 35), provocando que la fuente d Egas 41 emita gas y que inunde al menos parcialmente el espacio interior del cartucho 4. Como con la forma de realización mostrada en la figura 9, el líquido puede ser carbonatado y mezclado con el medio de bebida 42 antes de que salga desde el cartucho, por ejemplo a través del elemento de perforación 34.

Como se ha mencionado anteriormente, un cartucho individual 4 puede estar dispuesto para tener primera y segunda cámaras 46, 47 que están aisladas una de la otra. La figura 11 muestra una forma de realización de este tipo, en la que primera y segunda cámaras (o porciones) 46, 47 están separadas por una pared 49. Un cartucho como se muestra en la figura 11 se puede utilizar, por ejemplo, en un sistema 1 como se muestra en la figura 2, aunque la cámara del cartucho 3 no tiene que modificarse para alojar el cartucho individual 4. Como se muestra en la figura 11, en una forma de realización, el líquido de activación puede ser proporcionado a través de un elemento de perforación 35 en una parte superior de la primera cámara (o porción) 46, y el gas puede salir a través del mismo orificio o de un orificio diferente. De manera alternativa, se puede introducir líquido de activación a través del elemento de perforación 34 en la parte inferior de la primera cámara (o porción) 46, y el gas puede salir a través del elemento de perforación 35 en la parte superior. Todavía en otra forma de realización, el líquido precursor puede ser introducido en el elemento de perforación superior 35 y el líquido carbonatado puede salir a través del elemento de perforación inferior 34. La primera cámara (o porción) 46 puede incluir un filtro u otros componentes adecuados, por ejemplo, para ayudar a prevenir que la fuente de gas 41 salga desde la cámara (o porción) 46. Con respecto a la segunda cámara (o porción) 47, se puede introducir aire u otro gas a través del elemento de perforación 35 en la parte superior de la segunda cámara (o porción) 47, provocando que el medio de bebida 42 se mueva fuera del elemento de perforación 34 en la parte inferior de la segunda cámara (o porción) 47. De manera alternativa, el líquido precursor puede ser introducido a través del elemento de perforación 35 en una parte superior de la segunda cámara 47, se puede mezclar con el medio de bebida 42 y puede salir desde el cartucho 4 fuera del elemento de perforación 34. Como se ha descrito anteriormente, la disposición del elemento de perforación 34, 35 en esta forma de realización ilustrativa no debería interpretarse como aspectos de limitación de la invención de ninguna manera. Esto decir, que los elementos de perforación no tienen que utilizarse forzosamente, sino que en su lugar la entrada y salida del flujo del cartucho 4 puede tener lugar a través de orificios definidos u potra abertura en el cartucho 4. Además, los orificios de flujo u otras aberturas en el cartucho no tienen que estar localizados necesariamente en la parte superior, en la parte inferior o en otra localización específica.

El / los cartuchos puede(n) estar fabricado(s) de cualquier material adecuado, y no están limitados a los diseños de contenedor y de tapa mostrados aquí. Por ejemplo, el / los cartucho(s) puede(n) estar fabricado(s) o incluir de otra manera materiales que proporcionan una barrera a la humedad y/o a los gases, tales como oxígeno, vapor de agua, etc. En una forma de realización, el / los cartucho(s) se pueden fabricar de un laminado de polímero, por ejemplo formado de una lámina que incluye una capa de poliestireno o polipropileno y una capa de EVOH y/u otro material de barrera, tal como una lámina metálica. Además, los materiales y/o el diseño de los cartuchos pueden variar de acuerdo con los materiales contenidos en el cartucho. Por ejemplo, un cartucho de gas 4a puede requerir una barrera a la humedad robusta, mientras que un cartucho de medio de bebida 4b puede no requerir una resistencia a la humedad tal alta. Por lo tanto, los cartuchos se pueden fabricar de diferentes materiales y/o de diferentes maneras. Además, el interior del cartucho se puede diseñar diferente de acuerdo con una función deseada. Por ejemplo, un cartucho de medio de bebida 4b puede incluye desviadores u otras estructuras que provocan que el líquido / medio de bebida sigua una trayectoria tortuosa pata favorecer la mezcla. El cartucho de gas 4a puede estar dispuesto para contener la fuente de gas 41 en una localización particular u otra disposición en el espacio interior, por ejemplo, para ayudar a controlar la humedad de la fuente 41 con el líquido de activación.

Ejemplo 1

Las propiedades de liberación de un adsorbente de dióxido de carbono fueron medidas de la siguiente manera: se

10

15

20

25

30

35

40

45

obtuvieron 8 x 12 perlas de zeolita de sodio 13X (tal como está disponible en el comercio a partir de UOP MOLSIV Adsorbents). Las perlas fueron colocadas en un disco de cerámica y quemadas en un horno Vulcan D550 fabricado por Ceramco. La temperatura en el horno que contenía las perlas se elevó hasta 550 ºC a una velocidad de 3 ºC/min y se mantuvo a 550 ºC durante 5 horas para combustión y preparación de las perlas para carga con dióxido de carbono.

Las perlas fueron retiradas del horno y fueron transferidas inmediatamente a un contenedor de metal equipado con una tapa montada estrechamente y con orificios de entrada y salida que permiten la circulación del gas. Con las perlas selladas en el contenedor, el contenedor se inundó con gas dióxido de carbono y se presurizó a 15 psig. (No obstante, hay que hincar que los experimentos se realizaron entre 5-32 psig). La cámara fue mantenida a la presión ajustada durante 1 hora. Durante este periodo de retención, la cámara fue sangrada cada 15 minutos. Al término de este periodo, una cantidad de gas había sido adsorbido por las perlas.

Se midió una muestra de 30 g de zeolita 13X cargada y se llenó un cubo con 250 ml de agua a temperatura ambiente de 22ºC. El cubo y el agua se colocaron en una lanaza y se ajustó a cero la balanza. Entonces se añadieron los 30 g de zeolita cargada al cubo y se midió el cambio en peso con respecto al tiempo. Se mostró que el cambio de peso se mantuvo aproximadamente constante después de un periodo de 50 segundos, y que las perlas perdieron aproximadamente 4,2 g (14 % en peso) de peso atribuido a la liberación de dióxido de carbono. Naturalmente, parte al dióxido de carbono puede haberse disuelto en el agua.

Tiempo (segundos)

Peso (gramos)

0

30

25

26,7

50

25,8

75

25,6

100

25,5

Ejemplo 2

Se preparó zeolita cargada 13X como en el Ejemplo 1. Se colocó una muestra de 30 g de zeolitas cargadas en la cámara de metal con un orificio de entrada de agua en la parte inferior y un orificio de salida de gas en la parte superior. La cámara que contenía las zeolitas tenía 34 x 34 mm de sección transversal y tenía 2 discos de filtro metálicos con 64 agujeros de 1/16” de diámetro para retener el material de zeolita. Se inundó entonces agua del grifo en la parte inferior de la cámara perpendicularmente a la sección transversal con un caudal de flujo medio de 60 ml/min. El gas evolucionó a través del orificio de salida en la parte superior.

La presencia del gas en la cámara se midió con un manómetro y se controló utilizando una válvula de aguja fijada a l orificio de salida de la cámara de gas. La válvula de aguja se ajustó para mantener la cámara a una presión de 35 psig ajustando manualmente la válvula en el transcurso de la exposición de las zeolitas cargadas en la cámara a agua. Una vez que la válvula estaba ajustada a una presión de funcionamiento, el sistema actuaría de forma repetida con muestras de zeolita cargada de la misma manera.

Ejemplo 3

Se preparó zeolita cargada 13X como en el Ejemplo 1. Luego se colocó una muestra de 30 g de las zeolitas cargadas en un contenedor de copa de laminado de poliestireno-polietileno-EVOH semi-rígido de 50 ml y se sello térmicamente con una tapa de lámina. Los cartuchos de zeolita cargados fueron colocados entonces en una cámara de cartucho de metal sellada y se perforó en la parte superior y en la parte inferior.

Se introdujo agua del grifo en la parte inferior del cartucho con el flujo controlado por una válvula de solenoide, La válvula de solenoide fue activada a través de un conmutador de presión conectado a la salida de gas de la parte superior de la cámara del cartucho. Durante tres ensayos diferentes, el conmutador de presión se ajustó a tres presiones de funcionamiento diferentes de 5, 22 y 35 psi. El gas resultante a las presiones ajustadas se introdujo entonces en el lado de la cáscara de un contactor de membrana hidrófobo (1x5,5 Minimodule from Liquicel, of Charlotte, Carolina el Norte). El otro orificio del lado de la cáscara fue taponado para prevenir el escape del gas. Se hizo circular agua desde un recipiente que contenía 400 ml de agua y aproximadamente 50ng de hielo desde del recipiente, a través del contactor, y de retorno al recipiente (por ejemplo como se muestra en la figura 2) utilizando una bomba vibratoria Ulka (Milán, Italia) tipo EAX 5 a través del lado del lumen del contactor de membrana. La presión del recipiente y del contactarse mantuvo a la misma presión a la que el gas fue producido. El sistema produjo gas y se hizo circular el agua durante aproximadamente 60 segundos antes de detenerlo.

imagen8

Claims (1)

1. imagen1

   imagen2