RS59183B1

RS59183B1 - Sistem, postupak i kapsule za proizvodnju gaziranih napitaka

Info

Publication number: RS59183B1
Authority: RS
Inventors: Pinchas Shalev
Original assignee: So Spark Ltd
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2013-08-18
Publication date: 2019-10-31
Also published as: CN112167498A; SI2890277T1; JP2015534498A; EP2890277B1; KR102393240B1; IL261990A; PT2890277T; CA3080765A1; US10143977B2; BR112015004589A2; DK2890277T3; CN112155145A; US9700852B2; AU2013311061A1; RU2633265C2; US20140065266A1; EP2890277A2; KR102171841B1; IL261991A; KR102344769B1

Description

Opis

POZADINA PRONALASKA

[0001] Ovaj pronalazak je definisan patentnim zahtevima i odnosi se na proizvodnju gaziranih napitaka.

[0002] Gazirani napici se proizvode rastvaranjem ugljendioksida u tečnosti, obično pritiskanjem tečnosti pomoću ugljendioksida. Kada je pritisak gaziranog napitka nizak, mehurići ugljendioksida se mogu formirati i izaći iz rastvora.

[0003] Ugljendioksid se obično obezbeđuje kao gas pod pritiskom u rezervoarima ili kartridžima pod pritiskom. Na primer, gazirana voda se može napraviti pomoću punjivog sifona za soda vodu, ili kartridža ugljendioksida za jednokratnu upotrebu. Sifon za soda vodu se može napuniti ohlađenom vodom, a ugljendioksid se može dodati pod pritiskom. Gazirani napici proizvedeni na ovaj način mogu biti tek blago ispunjeni gasom.

[0004] Alternativno, karbonatori ili uređaji za karbonizaciju se mogu koristiti. Karbonatori su u rasponu od kućnih uređaja poput Sodastream™ do velikih karbonatora. Karbonatori pumpaju vodu u komoru pod pritiskom, gde se voda kombinuje sa CO2iz rezervoara pod pritiskom. Karbonizovana voda pod pritiskom može se mešati sa ukusima, obično u obliku sirupa.

[0005] Međutim, rezervoari CO2pod pritiskom su skupi za proizvodnju i zahtevaju pažljivo rukovanje. Transport rezervoara CO2pod pritiskom je komplikovan zbog njihove velike težine i visokog pritiska. Takođe, nije dozvoljeno prevoziti rezervoare CO2pod pritiskom u avionima. Pored toga, ponovno punjenje rezervoara CO2pod pritiskom zahteva da rezervoar bude odnet u servis, što predstavlja opterećenje.

[0006] CO2se takođe može obezbediti hemijskom reakcijom, na primer, natrijum bikarbonata i limunske kiseline. Međutim, ovaj postupak je nepraktičan pošto hemijska reakcija dovodi do stvaranja drugih materijala poput soli koje mogu uticati na ukus napitka i degradirati ga. Razdvajanje tečnosti od soli je komplikovano i čini ovaj postupak nepraktičnim.

[0007] US Patent No.5,182,084 to Plester opisuje prenosivi karbonator koji uključuje ugradni sistem snabdevanja CO2kojim se upravlja preko kartridža za jednokratnu upotrebu koji generišu gas. CO2se generiše hemijskom reakcijom između reagenasa koji karbonizuju i/ili ubrzavaju dejstvo vode. Sistem opisan u US 5,182,084 je predviđen za održavanje konstantnog pritiska gasa kad god se karbonizovana voda povuče. Karbonator opisan u US 5,182,084 je veoma složen, uključuje mnogo mehaničkih elemenata, stacionarnih i pokretnih (dinamičkih), kao što je opisano, na primer, u Fig.4.

[0008] US Patent No.5,350,587 to Plester opisuje generator gasa CO2koji hemijski generiše ovaj gas iz hemijske reakcije između dva reagensa sadržana u zajedničkoj posudi. Ovaj generator ima za cilj da automatski obezbedi gas kako bi se održao konstantan pritisak gasa u praznom prostoru u odnosu na referentni pritisak. Dok se tvrdi da se na ovaj način obezbeđuje uređaj jednostavan za upotrebu od strane korisnika koji nisu profesionalci na bazi jedinica generatora gasa za jednokratnu upotrebu, u praksi ovaj uređaj prema ovom patentu, kao što se može videti, na primer, u Fig.3A - 3L, uključuje izuzetno složene mehaničke elemente koji uključuju posude unutar posuda, mehaničke ventile napravljene za kontrolu raspoređivanja gasa i oslobađanje reagenasa, itd.

[0009] US Patent No.4,636,337 to Gupta opisuje uređaj i postupak za rasejavanje gasa CO2radi karbonizacije vode. Ovaj uređaj i postupak koriste generator gasa pomoću dva hemijski aktivna reagensa u prisustvu vode. Ovaj uređaj ispušta višak vazduha kako bi se održao pritisak u praznom prostoru na dovoljno visokom nivou, dok u isto vreme omogućava kontinuiran protok CO2kroz karbonizovanu tečnost.

[0010] US Patent No.5,192,513 to Stumphauzer opisuje uređaj i postupak za brzu karbonizaciju vode upotrebom hemijske reakcije koja se odvija u jednoj posudi pod pritiskom, prenoseći CO2u drugu posudu pod pritiskom. Jedan cilj opisanog uređaja i postupka jeste da obezbedi jednostavan, jeftin i efikasan postupak za brzo generisanje CO2i karbonizovane vode. Međutim, uređaj, kao što je prikazano na primer u Fig.1, je veoma složen i uključuje veliki broj delova, zbog čega je daleko od jednostavnog.

[0011] US Patent No.5,021,219 to Rudick opisuje uređaj i postupak za samoregulaciju generatora gasa CO2za karbonizaciju tečnosti. Generator gasa sastoji se od dve tečne komore za sadržavanje tečnih reagenasa koji, kada se hemijski spoje, reaguju i proizvode gas. Ovde opisani uređaji su takođe složeni, uključuju veliki broj delova i ne rade sa reagensima za jednokratnu upotrebu.

[0012] GB Patent No.323102 to Blaxter opisuje uređaj za karbonizaciju koji pumpa karbonizovanu vodu zajedno sa ugljendioksidom u posudu za karbonizaciju koja se takođe snabdeva negaziranom vodom koja se pumpa u tu posudu i u pumpu za mešanje koja ubacuje vodu i ugljendioksid u posudu za karbonizaciju.

[0013] International Patent Application Publication No. WO 94/10860 to Stumphauzer opisuje uređaj i postupak za brzu karbonizaciju tečnosti. Ovaj uređaj sastoji se od dve spojene posude u kojima se proizvodi gas pomoću jedinjenja ugljendioksida i vode koja, kada hemijski reaguje sa jedinjenjem, proizvodi gas. Ovaj uređaj je veoma kabast i uključuje veliki broj delova (ventili, zaptivači, opruge, cevi i slično).

[0014] International Patent Application Publication No. WO 2011/094677 to Novak opisuje sistem, postupak i kartridž za karbonizaciju tečnosti. Ugljendioksid se može obezbediti u kartridžu koji se koristi za generisanje gasa CO2koji se rastvara u tečnosti.

[0015] US Patent Publication No.2011/226343 to Novak et al. opisuje sistem, postupak i kartridž za karbonizaciju prethodne tečnosti radi formiranja napitka. Ovaj sistem i postupak koji su opisali Novak et al. zahtevaju punjenje zeolita ugljendioksidom izlaganjem zeolita temperaturi od 550°C tokom 5 sati u peći, a zatim neposredan prenos granula zeolita u zaptivenu metalnu posudu, punjenje posude ugljendioksidom i hermetizaciju posude na 5-32 psig tokom 1 sata. Tokom ovog postupka granule zeolita se pune ugljendioksidom koji se može osloboditi kada je izložen vodi ili drugim tečnostima, kao i vodenoj pari i vlazi. U skladu sa tim, napunjeni zeolit mora biti upakovan u suvom objektu i u pakovanju otpornom na vlagu. Može biti shvaćeno da gore navedeni postupak punjenja čini pripremu kartridža za pripremu karbonizovanog napitka relativno skupom. Drugi nedostatak gore navedenog sistema i postupka jeste u tome što je napunjeni zeolit izrazito osetljiv na vlagu i bilo kakva interakcija sa vlagom ili tečnostima aktivira oslobađanje ugljendioksida iz kartridža. Stoga, rok trajanja takvih kartridža je ograničen i neophodno je pažljivo rukovanje radi izbegavanja mehaničkih oštećenja zaptivenog pakovanja zeolita u kartridžu.

[0016] International Patent Application Publication No. WO 2012/076863 to Stamp opisuje uređaj za proizvodnju ugljendioksida iz krečnjaka, uključujući nuklearni reaktor za generisanje toplote i rotacionu peć. Konstrukcija prenosa toplote se obezbeđuje za prenos toplote iz nuklearnog reaktora u unutrašnjost rotacione peći. Krečnjak u rotacionoj peći se stoga zagreva na temperaturi dovoljnoj za oslobađanje ugljendioksida.

SAŽETAK PRONALASKA

[0017] U jednom aspektu, ovaj pronalazak obezbeđuje: sistem za proizvodnju gaziranih napitaka, sistem koji obuhvata zaptivenu komoru pod pritiskom prilagođenu za punjenje natrijum bikarbonatom; vod za gas ili cev za punjenje boce povezanu na svom bližem kraju sa navedenom komorom radi obezbeđivanja navedenog gasa iz navedene komore u posudu ili bocu; uređaj (207) za zagrevanje; regulator temperature za merenje temperature u navedenoj zaptivenoj komori pod pritiskom i obezbeđivanje povratne informacije navedenom uređaju za zagrevanje, radi zagrevanja navedene zaptivene komore pod pritiskom na temperaturi u opsegu 150-400 stepeni Celzijusa; pri čemu navedena komora obuhvata osnovni element i gornji element, a navedeni osnovni element i navedeni gornji element su prilagođeni da održavaju pritisak u navedenoj komori u zatvorenom položaju i da otvaraju i omogućavaju uvođenje i uklanjanje natrijum bikarbonata u otvorenom položaju. Ovaj sistem može dalje obuhvatati zatvarač posude postavljen tako da cev prolazi preko zatvarača na način koji stvara pritisak, pri čemu je navedeni zatvarač postavljen na udaljenosti od daljeg kraja cevi kako bi se obezbedilo da, kada se posuda napunjena tečnošću prilagodi i obezbedi navedenim zatvaračem posude, navedeni dalji kraj navedene cevi bude potopljen u navedenu tečnost. Ovaj sistem može dalje obuhvatati sredstva za cirkulisanje, što obuhvata cirkulacionu pumpu, ulaznu cev povezanu sa navedenom pumpom na ulaznom priključku i napravljenu tako da je njen slobodan kraj potopljen u navedenu tečnost u navedenoj posudi kada je navedena posuda spojena sa navedenim sistemom i napunjena tečnošću, a izlazna cev je povezana sa navedenom pumpom na njenom izlaznom priključku i napravljena tako da prska tečnost dobijenu iz navedene pumpe u praznom prostoru navedene posude.

[0018] U drugom aspektu, ovaj pronalazak obezbeđuje postupak proizvodnje gaziranih napitaka upotrebom sistema kao što se zahteva najmanje u patentnom zahtevu 1.

[0019] Dalje je opisana kapsula za obezbeđivanje gasovitog ugljendioksida za proizvodnju gaziranih napitaka u sistemu kao što je gore opisano, pri čemu kapsula sadrži natrijum bikarbonat u jednom obliku od čvrste materije, praha, mokrog praha, rastvora, emulzije i suspenzije. Ova kapsula ne čini deo ovog pronalaska. Ova kapsula može dalje obuhvatati najmanje jedan oblik aditiva sa liste koja obuhvata: aditiv ukusa, aditiv arome i aditiv boje. Aditiv(i) mogu biti u čvrstom ili tečnom stanju. Ova kapsula može obuhvatati, dodatno ili alternativno, ljuspice neobojenog ili drugog materijala visoke magnetne propusnosti. Ova kapsula može biti inkapsulirana u tanki omotač obojenog materijala, pri čemu taj omotač ima jedan ili više otvora napravljenih u njegovom zidu kako bi se omogućilo oslobađanje gasa proizvedenog u omotaču. Ovaj omotač može imati više od jednog odeljka. Najmanje jedan od odeljaka može obuhvatati materijal prenosioca ugljendioksida u čvrstom obliku ili obliku praha, a najmanje jedan dodatni odeljak može obuhvatati tečnost za vlaženje materijala prenosioca ugljendioksida pre zagrevanja omotača kako bi se otpočelo oslobađanje gasa iz materijala prenosioca ugljendioksida.

KRATAK OPIS CRTEŽA

[0020]

Fig.1 je šematski prikaz sistema za karbonizaciju, prema primerima izvođenja ovog pronalaska;

Fig.2 je šematski prikaz sistema za obezbeđivanje gasa pod pritiskom za proizvodnju gaziranih napitaka prema primerima izvođenja ovog pronalaska;

Fig.3 je šematski prikaz sistema za obezbeđivanje gasa za proizvodnju gaziranih napitaka prema primerima izvođenja ovog pronalaska;

Fig.4 je šematski prikaz sistema za obezbeđivanje gasa za proizvodnju gaziranih napitaka prema primerima izvođenja ovog pronalaska;

Fig.5 je šematski prikaz sistema za obezbeđivanje gasa za proizvodnju gaziranih napitaka prema primerima izvođenja ovog pronalaska;

Fig.6A i 6B su izgledi poprečnih preseka dva oblika jedinica za proizvodnju gasa napravljeni preko sredine jedinica za proizvodnju gasa, prema dva primera izvođenja ovog pronalaska;

Fig.7 je izgled poprečnog preseka jedinice za proizvodnju gasa napravljen preko sredine jedinice za proizvodnju gasa, prema primerima izvođenja ovog pronalaska; i

Fig.8A i 8B su grafikonski prikazi postupaka za obezbeđivanje gasa, poput CO2, za proizvodnju, na primer, gaziranih napitaka.

[0021] Biće shvaćeno da, radi jednostavnosti i jasnoće prikaza, elementi prikazani na crtežima nisu nužno nacrtani u stvarnoj razmeri. Na primer, dimenzije nekih od elemenata mogu biti uveličane u odnosu na druge elemente radi jasnoće. Dalje, tamo gde je procenjeno da je prikladno, referentni brojevi se mogu ponavljati među crtežima radi prikaza odgovarajućih ili analognih elemenata.

DETALJAN OPIS PRONALASKA

[0022] Zagrevanje kompozicija na temperaturi višoj od temperature termičkog razlaganja tih kompozicija radi njihovog razlaganja je dobro poznato. Slično zagrevanje kompozicija na temperaturi višoj od temperature faze tranzicije radi dovođenja kompozicije u fazu tranzicije je dobro poznato. Na primer, zagrevanje kompozicije koja uključuje CO2na temperaturi višoj od temperature termičkog razlaganja može je razložiti, što može dovesti do toga da razloženi materijal oslobodi CO2. U mnogim slučajevima takav postupak je poznat kao kalcinacija, ili reakcija kalcinacije. Na primer, kada je krečnjak kalciniran, hemijska reakcija se izražava na ovaj način:

CaCO3→ CaO CO2(g)

Odnosno, postupak kalcinacije je razložio krečnjak na kreč (kalcijum oksid) i ugljendioksid. Dobro poznati primeri postupaka kalcinacije, koji se uglavnom sprovode u velikim (industrijskim) razmerama, su predviđeni za uklanjanje određenih neželjenih komponenata iz kompozicije. Jedan primer je razlaganje hidratisanih minerala, kao u kalcinaciji boksita i gipsa, radi uklanjanja kristalne vode. Drugi primer je razlaganje isparljive materije sadržane u sirovom naftnom koksu, a još jedan primer je uklanjanje jona amonijuma u sintezi zeolita.

[0023] Poznati su mnogi uređaji i postupci za karbonizaciju tečnosti. Neki zahtevaju složene i kabaste uređaje i višefazne postupke, čak i za proizvodnju karbonizovanog napitka za ličnu upotrebu. Nekoliko poznatih uređaja i postupaka opisuju upotrebu parova reagenasa koji, kada se hemijski aktiviraju, oslobađaju ugljendioksid koji se može koristiti za karbonizaciju tečnosti, radi stvaranja gaziranog napitka. Drugi uređaji i postupci koriste CO2pod pritiskom koji je sadržan u posudama visokog pritiska iz kojih se CO2pod pritiskom može osloboditi u posudu koja zadržava napitak kako bi se karbonizovao. Upotreba parova reagenasa za proizvodnju CO2zahteva sredstva za držanje reagenasa međusobno razdvojenih dok ne dođe do hemijske reakcije, a za mnoge uređaje poznate u ovoj oblasti tehnike neophodni su složeni i kabasti uređaji za karbonizaciju radi kontrole postupka karbonizacije. Upotreba posuda za CO2pod pritiskom je obično manje složena od upotrebe uređaja za karbonizaciju zasnovanih na hemijskoj reakciji parova reagenasa, međutim rukovanje posudama za CO2pod pritiskom je obično nezgodno, a kod posuda za višekratnu upotrebu postoji i opterećenje nošenja napunjenih posuda iz skladišta i vraćanje praznih na isto mesto.

[0024] Pronalazač ovog pronalaska, čiji primeri izvođenja su ovde opisani u nastavku, otkrio je da količina CO2koja se može osloboditi iz relativno male količine natrijum bikarbonata tokom postupka kalcinacije je relativno veoma velika. Na primer, iz tablete natrijum bikarbonata koja teži 35 grama, kada je kalcinirana na temperaturi od oko 60-200 stepeni Celzijusa, CO2se oslobađa u količini dovoljnoj za karbonizaciju vode ili slične tečnosti u količini od 1,5 litara, sa nivoom karbonizacije od oko 2 do 4 zapremine, i temperaturom od 2 do 15 stepeni. Ovaj odnos proizvodnje CO2je veoma visok u poređenju sa drugim poznatim postupcima. Ovo omogućava proizvodnju, po želji korisnika, količine CO2dovoljne za posudu od 1 litra od tablete natrijum bikarbonata koja teži oko 25g.

[0025] Zagrevanje materijala poput natrijum bikarbonata (NaHCO3), koji se u daljem tekstu navodi kao prenosilac CO2, može osloboditi gasoviti CO2. Na primer, prilikom zagrevanja natrijum bikarbonata u čvrstom obliku u zatvorenoj posudi na temperaturi višoj od temperature razlaganja primenjuje se sledeća formula:

2NaHCO3(s) ↔ Na2CO3(s) H2O(g) CO2(g)

Isto se primenjuje, uz neophodne izmene, na natrijum bikarbonat u drugim stanjima i formama, kao u stanju suvog ili mokrog praha ili u stanju rastvora ili emulzije.

[0026] Prema primerima izvođenja ovog pronalaska, gazirani napici, koji se takođe navode i kao karbonizovani napici, mogu se proizvoditi zagrevanjem prenosioca CO2i rastvaranjem oslobođenog gasovitog CO2u vodi ili drugoj tečnosti poput soka ili vina.

[0027] Na temperaturi iznad 70 °C (stepeni Celzijusa) natrijum bikarbonat se postepeno razlaže u natrijum karbonat, vodu i ugljen dioksid. Ova konverzija je brza na 200 °C. Na primer, zagrevanje 8 grama natrijum bikarbonata na 180 stepeni Celzijusa može proizvesti 1,5 litara gasovitog CO2. Da bi se dostigao visok nivo karbonizacije komercijalnih gaziranih napitaka, 3 do 4 litara gasa je neophodno za svaka 2 litra tečnosti. Stoga, zagrevanje oko 16 - 35 grama natrijum bikarbonata može proizvesti dovoljno gasa za 2 litra gaziranog napitka.

[0028] Prema eksperimentima koje je sproveo pronalazač ovog pronalaska, upotreba mokrog praha, suspenzije ili rastvora natrijum bikarbonata kao prenosnika CO2može omogućiti proizvodnju sličnih količina gasovitog CO2, po istoj stopi proizvodnje, dok se rastvor, suspenzija ili mokri prah zagrevaju na nižoj temperaturi u poređenju sa proizvodnjom iz suvog praha. Na primer, zagrevanje 25 grama suvog praha natrijum bikarbonata na temperaturi od 180°C će proizvesti 2 litra gasovitog CO2za otprilike 100-130 sekundi. Upotreba iste količine natrijum bikarbonata u obliku rastvora će proizvesti istu količinu gasovitog CO2, po sličnoj stopi, kada se zagreje na temperaturi nižoj od 180°C. Biće shvaćeno da će zagrevanje rastvora na višim temperaturama obezbediti višu stopu proizvodnje gasa. Treba napomenuti, međutim, da zagrevanje natrijum bikarbonata na temperaturi višoj od 200°C (stepeni Celzijusa) može prouzrokovati zaptivanje čestica natrijum bikarbonata, a CO2zatim može biti zarobljen u česticama praha.

[0029] Prema primerima izvođenja ovog pronalaska, prilikom upotrebe natrijum bikarbonata u stanju rastvora, suspenzije, emulzije ili mokrog praha, rastvarač koji se koristi za rastvor ili suspenziju ili tečnost koja se koristi za vlaženje praha može biti voda, jestivo ulje ili aromatična ulja. Alternativno ili dodatno, tečnost koja se koristi kao rastvarač ili za vlaženje praha može biti aromatizovana tečnost.

[0030] Sada se pozivamo na Fig.1, koja predstavlja šematski prikaz sistema 10 za karbonizaciju, prema primerima izvođenja ovog pronalaska. Sistem 10 obuhvata jedinicu 20 za proizvodnju CO2koja se povezuje preko voda 23 za gas i kroz čep 24 za raspoređivanje gasa na priključak 23A za raspoređivanje gasa. Jedinica 20 za proizvodnju gasa obuhvata osnovni element 20B za proizvodnju gasa, gornji element 20A za proizvodnju gasa, jedinicu 20C za snabdevanje toplotnom energijom i sigurnosni odušak 20D pritiska. Osnovni element 20B i gornji element 20A su projektovani da formiraju zaptivenu komoru 21 pod pritiskom sa dva ispusta. Prvi ispust je povezan na vod 23 za gas. Ovaj ispust se koristi za obezbeđivanje CO2pod pritiskom kada se sistem 10 koristi za karbonizaciju. Drugi ispust je moguć preko sigurnosnog oduška 20D, kada je pritisak u komori 21 viši od prethodno definisane vrednosti. Vod 23 za gas može imati, blizu njegovog daljeg kraja, čep 24 za raspoređivanje gasa koji se može prilagoditi da čvrsto i sigurno pričvrsti posudu, poput posude 100 za tečnost, i priključak 23A za raspoređivanje gasa prilagođen da bude potopljen u tečnost u posudi 100, kako bi joj se obezbedio CO2. Komora 21 je projektovana da smesti određenu količinu materijala prenosioca CO2, na primer u obliku tablete (ili kapsule), poput tablete 15. Kada komora 21 sadrži materijal prenosioca CO2, poput natrijum bikarbonata i čvrsto je zatvorena, materijal prenosioca se može zagrejati pomoću jedinice 20C za snabdevanje toplotnom energijom kada se napaja električnom energijom. Kada temperatura materijala 15 prenosioca dostigne vrednosti razlaganja, jedinica 20C za snabdevanje toplotnom energijom može biti oslobođena, a kada se njen pritisak popne dovoljno visoko (više nego pritisak praznog hoda u vodu 23 i posudi 100), CO2počinje da teče u posudu 100 i otpočinje karbonizacija tečnosti u posudi 100. Stopa proizvodnje i snabdevanja CO2može se kontrolisati, na primer, kontrolisanjem temperature razlaganja.

[0031] Sada se pozivamo na Fig.2, koja predstavlja šematski prikaz sistema 200 za obezbeđivanje gasa pod pritiskom za proizvodnju gaziranih napitaka prema primerima izvođenja ovog pronalaska. Prema primerima izvođenja ovog pronalaska, sistem 200 uključuje komoru 204 pod visokim pritiskom koja obuhvata gornji element 204A komore i osnovni element 204B komore. Komora 204 pod pritiskom se povezuje sa posudom (ili bocom) 201 za tečnost kroz zaptivenu cev 202 pod pritiskom za punjenje boce. Cev 202 se povezuje sa komorom 204 na jednom kraju i sa bocom 201, kroz izlaz 202B cevi, na drugom kraju. Izlaz 202B cevi može se uneti u bocu 1, a zatvarač 202A boce može se staviti na cev 202 kako bi se omogućilo zaptivanje povezivanja cevi 202 sa bocom 201. Jedinica 205 za materijal prenosioca CO2se stavlja u komoru 204 pre nego što se njen gornji element 204A i osnovni element 204B čvrsto spoje jedan sa drugim. Sistem 200 takođe uključuje uređaj 207 za zagrevanje koji zagreva komoru 204 pod pritiskom i njenu jedinicu 205 za materijal prenosioca sadržanu u njoj. Kada se komora 204 pod pritiskom zatvori i zagreje, jedinica 205 za materijal prenosioca CO2u komori 204 pod pritiskom se zagreva, a gasoviti CO2se oslobađa u komoru 204 pod pritiskom. Oslobođeni gas može teći iz komore 204 pod pritiskom u bocu 201 kroz cev 202, zatvarač 202A boce i izlaz 202B cevi. Tokom rada, sistem 200 može biti pod pritiskom od 20 - 150 psi, ili višim. Stoga zatvarač 202A boce i izlaz 202B cevi koji formiraju vezu sistema 200 sa bocom 201 treba da podržavaju nivoe pritiska sistema 200 i da se zaptivaju pod pritiskom na ovim nivoima pritiska, što važi i za komoru 204 pod pritiskom, bocu 201 i cev 202.

[0032] Kao što je dobro poznato u ovoj oblasti tehnike, tačka ključanja supstance je temperatura na kojoj je pritisak isparavanja tečnosti jednak pritisku koji okružuje tečnost i na kojoj se tečnost pretvara u paru. Stoga, podizanje pritiska koji okružuje tečnost će dovesti do podizanja temperature na kojoj tečnost dostiže tačku ključanja. Odnosno, tečnost pod visokim okolnim pritiskom ima višu tačku ključanja nego kada je tečnost pod atmosferskim pritiskom.

[0033] Prema ovom pronalasku, materijal prenosioca CO2 je natrijum bikarbonat. Prema nekim primerima izvođenja ovog pronalaska, materijal prenosioca CO2može se staviti u jedinicu 205 za materijal prenosioca CO2u komori 204 pod pritiskom i može biti vlažan pre zagrevanja. Prilikom zagrevanja materijala prenosioca CO2u vlažnom obliku, tečnost služi kao provodnik toplote sve dok tečnost koja vlaži materijal prenosioca CO2ostaje u tečnom stanju. Pošto je komora 204 pod pritiskom zaptivena, zagrevanje materijala prenosioca CO2u komori 204 pod pritiskom podiže pritisak u komori 204, i stoga podiže temperaturu na kojoj tečnost u komori 204 isparava. Stoga, tečnost zadržava karakteristike toplotne provodljivosti na višim temperaturama u odnosu na atmosferski pritisak i stoga ostaje efektivna kao provodnik toplote tokom postupka zagrevanja materijala prenosioca CO2na temperaturama preko 100°C.

[0034] Prema nekim primerima izvođenja ovog pronalaska, uređaj 207 za zagrevanje može biti uređaj za indukciono zagrevanje. Prema drugim primerima izvođenja, uređaj 207 za zagrevanje može biti mikrotalasni grejač.

[0035] Sistem 200 uključuje regulator 206 temperature koji može uključivati temperaturni senzor za merenje temperature u komori 204 i za obezbeđivanje povratne informacije uređaju 207 za zagrevanje kako bi se temperatura regulisala tako da bude između 150 do 400 stepeni Celzijusa. Biće shvaćeno da, kada je materijal prenosioca CO2u jedinici 205 u vlažnom obliku, mogu biti neophodne niže temperature. Dalje, kao što je gore napomenuto, kada je materijal prenosioca natrijum bikarbonat, zagrevanje na temperaturi preko 200 stepeni Celzijusa nije pogodno.

[0036] Jedinica 205 za materijal prenosioca CO2može biti obezbeđena u bilo kom odgovarajućem obliku poput praha (suvog ili mokrog), tablete, kapsule itd. Jedinica 205 za materijal prenosioca CO2može biti pomešana ili na drugi način obezbeđena sa različitim drugim aromatizujućim materijalima koji se mogu oslobađati kao gas i mešati sa napitkom. Na primer, tableta može uključivati sloj natrijum bikarbonata i više slojeva aditiva.

[0037] Sada se pozivamo na Fig.3, koja predstavlja šematski prikaz sistema 300 za obezbeđivanje gasa za proizvodnju gaziranih napitaka prema primerima izvođenja ovog pronalaska. Sistem 300 može biti veoma sličan sistemu 200 u Fig.2, međutim on može dalje obuhvatati ventilator 303 za hlađenje gasa koji teče u cevi 320 koja može biti, na primer, spiralnog oblika kako bi se omogućilo efikasnije hlađenje proizvedenog gasa.

[0038] Sada se pozivamo na Fig.4, koja predstavlja šematski prikaz sistema 400 za obezbeđivanje gasa za proizvodnju gaziranih napitaka prema primerima izvođenja ovog pronalaska. Sistem 400 obuhvata jedinicu 20 za proizvodnju CO2koja se povezuje preko voda 23 za gas i može biti povezana preko čepa 24 za raspoređivanje gasa sa priključkom 23A za raspoređivanje gasa. Jedinica 20 za proizvodnju gasa obuhvata osnovni element 20B za proizvodnju gasa, gornji element 20A za proizvodnju gasa, jedinicu 20C za snabdevanje energijom i može obuhvatati sigurnosni odušak 20D pritiska. Osnovni element 20B i gornji element 20A su projektovani da formiraju zaptivenu komoru 21 pod pritiskom sa dva ispusta. Prvi ispust je veza sa vodom 23 za gas. Ovaj ispust se koristi za obezbeđivanje CO2pod pritiskom kada se sistem 400 koristi za karbonizaciju. Drugi ispust je obezbeđen preko sigurnosnog oduška 20D, kada je pritisak u komori 21 viši od prethodno definisane vrednosti. Vod 23 za gas može imati, blizu njegovog daljeg kraja, čep 24 za raspoređivanje gasa koji se može prilagoditi da čvrsto pričvrsti posudu, poput posude 100 za tečnost, i priključak 23A za raspoređivanje gasa prilagođen da bude potopljen u tečnost u posudi 100, kako bi joj se obezbedio CO2. Komora 21 može biti projektovana i može funkcionisati slično komori 21 opisanoj u Fig.1.

[0039] Prema jednom primeru izvođenja ovog pronalaska, jedinica 20 za proizvodnju gasa može dalje imati ulaz (nije prikazan) za uvođenje tečnosti iz izvora (poput posude 100 za tečnost), koji se nalazi izvan jedinice 20 za proizvodnju gasa, u zaptivenu komoru 21 pod pritiskom, za vlaženje materijala prenosioca CO2 koji se nalazi u komori 21 u čvrstom obliku ili u obliku suvog praha. Osobe sa iskustvom u ovoj oblasti tehnike će shvatiti da ulaz u komoru 21 može dalje obuhvatati jednosmerni ventil (nije prikazan) koji sprečava gas proizveden u komori 21 da izađe kroz jednosmerni ventil.

[0040] Prema nekim primerima izvođenja, tečnost koja se uvodi u komoru 21 može biti voda. Prema drugim primerima izvođenja, tečnost koja se uvodi u komoru 21 može biti voda sa aditivima, poput aditiva arome i/ili boje. U dodatnim primerima izvođenja ovog pronalaska, tečnost koja se uvodi u komoru 21 može biti jestivo ulje i/ili aromatično ulje. Prema drugim primerima izvođenja, ova tečnost može biti emulzija vode i ulja, poput aromatičnog ulja. Biće shvaćeno da se mogu koristiti druge tečnosti.

[0041] Sistem 400 može dalje obuhvatati sredstva 40 za cirkulisanje, poput pumpe, koja je prilagođena da pumpa tečnost iz posude 100 preko cevi 40A, čiji je dalji kraj prilagođen da bude potopljen u tečnost u posudi 100 i da vrati tu tečnost preko cevi 40B u posudu 100. Prema jednom primeru izvođenja, cevi 40A i 40B mogu prolaziti preko čepa 24 za raspoređivanje, međutim mogu se koristiti drugi primeri izvođenja. Prema drugom ili dodatnom primeru izvođenja, cevi 40A i 40B mogu prolaziti kroz izmenjivač toplote (nije prikazan) radi hlađenja tečnosti u cevima 40A i 40B na željenu temperaturu. Kraj cevi 40B koji je dalji od sredstava 40 za cirkulisanje može biti na udaljenosti od čepa 24 koja će obezbediti da ostane izvan tečnosti u posudi 100 kada se posuda 100 suštinski nalazi u uspravnom položaju. Tečnost koja se vraća preko cevi 40B može se prskati u prazan prostor posude 100, na primer formiranjem daljeg kraja cevi 40B radi obezbeđivanja tečnosti u obliku spreja. Cirkulisanje prouzrokovano radom sredstava 40 za cirkulisanje može poboljšati (odnosno povećati količinu gasovitog CO2rastvorenog u posudi) i ubrzati rastvaranje CO2u tečnosti. Pronalazač ovog pronalaska opisanog u ovoj prijavi je otkrio da, kada je pritisak sistema 400 u ravnoteži sa pritiskom u posudi 100, nakon što je određena količina gasa rastvorena, aktivacija sredstava 40 za cirkulisanje kako bi se karbonizovana tečnost pumpala iz posude 100 i prskala nazad u prazan prostor pojačava stopu rastvaranja gasa u tečnosti tako da pritisak u posudi 100 opada zbog dodatnog gasa koji je rastvoren u tečnosti i stoga je pritisak koji proizvodi jedinica 20 za proizvodnju CO2sada viši od pritiska u posudi 100, pa je stoga dodatna količina gasa obezbeđena posudi 100. Stoga, sredstva 40 za cirkulisanje se mogu aktivirati kontinuirano ili periodično tokom proizvodnje gasa od strane jedinice 20 za proizvodnju gasa kako bi se omogućilo rastvaranje većih količina gasa u tečnosti. Indikator kiselosti koji je stavljen u posudu 100 je pokazao ponovljeni porast kiselosti tečnosti u posudi 100 pošto se aktivacija sredstava za cirkulisanje nastavila, što pokazuje da je količina gasovitog CO2u posudi 100 porasla sa aktivacijom sredstava 40 za cirkulisanje. Biće shvaćeno da bilo koji drugi sistem i postupak poznat u ovoj oblasti tehnike za rastvaranje gasovitog CO2u tečnosti u posudi 100 može biti upotrebljen.

[0042] Sada se pozivamo na Fig.5, koja predstavlja šematski prikaz sistema 500 za obezbeđivanje gasa za proizvodnju gaziranih napitaka prema primerima izvođenja ovog pronalaska. Komora 20, vod 23, čep 24 i priključak 23A za raspoređivanje gasa su napravljeni i mogu funkcionisati u velikoj meri kao njihovi respektivni elementi u primeru izvođenja za Fig.1. Sistem 500 može dalje obuhvatati jedinicu 30 za kontrolu pritiska, što obuhvata prenosioca 30A pritiska/merač pritiska, jedinicu 30B za kontrolu pritiska i liniju 30C za kontrolu zagrevanja. Pritisak proizvedenog gasa može se izmeriti u vodu 23 za gas ili na sličnoj lokaciji. Indikaciju pritiska gasa može obezbediti jedinica 30B za kontrolu pritiska. Jedinica za kontrolu pritiska može delovati kao jednostavna ON/OFF jedinica koja može isključiti jedinicu 20C za snabdevanje toplotnom energijom kada izmereni pritisak gasa prekorači prvu prethodno definisanu vrednost i obnoviti zagrevanje kada taj pritisak padne ispod druge prethodno definisane vrednosti pritiska. U drugim primerima izvođenja, kontrolna jedinica 30B može obavljati složenije kontrolne funkcije, poput kombinacije jedne ili više od proporcionalne, diferencijalne i integralne (PID) kontrole razlike između izmerenog pritiska i referentne vrednosti. Druge kontrolne funkcije se takođe mogu koristiti, radi ostvarivanja bržeg odgovora, preciznijeg rezultujućeg pritiska i slično. Osobi sa iskustvom u ovoj oblasti tehnike će biti očigledno da količina toplote prenete u aktivni materijal, poput tablete 15 sa Fig.1, 4 i 5 ili tablete 205 sa Fig 2 i 3, ima dejstvo na ukupnu količinu i stopu oslobađanja proizvedenog gasa, tako da, kada količina obezbeđene toplote dovede do toga da tableta 15 ili tableta 205 dostigne temperaturu višu od temperature razlaganja, gas će početi da se oslobađa, a temperatura viša od toga će povećati stopu oslobađanja.

[0043] Toplota se može preneti u tablete, prema primerima izvođenja ovog pronalaska, prema jednom ili više sa liste različitih postupaka zagrevanja. Sada se pozivamo na Fig.6A i 6B, koje su bočni izgledi poprečnog preseka dva različita oblika jedinica 620 i 630 za proizvodnju gasa, respektivno, načinjeni preko sredine jedinica za proizvodnju gasa, i na Fig.6C, 6D i 6E, 6F koje su opcioni gornji izgledi istih, prema dva primera izvođenja ovog pronalaska. Jedinice 620 i 630 za proizvodnju gasa su projektovane da prenose toplotu u respektivne tablete 650 i 652 mehanizmom provođenja toplote. Toplota se proizvodi u jedinici 620C, 630C za napajanje toplotnom energijom, koje se mogu formirati kao generatori toplote (npr. jedan ili više elemenata električnog grejača) i sprovodi se u tablete 650, 652 preko osnovne jedinice 620B, 630B komore za zagrevanje. Kako bi se omogućio visok kapacitet provodljivosti veličine površinskog područja koje ima interakciju sa tabletama 650, 652, unutrašnji donji prednji deo osnovne jedinice 520B, 630B je napravljen tako da su rebra za zagrevanje isturena iz donjeg dela prema unutrašnjosti komore 620, 630 respektivno. Ovi istureni delovi formiraju rebra 622, 632 za zagrevanje respektivno, koja u izgledima pod pravim uglom u odnosu na ravan izgleda Fig.6A, 6B mogu imati oblik kao što je prikazano u Fig.6C/6D ili Fig.6E/6F respektivno, pri čemu su isturena rebra opisana debelim crnim linijama. Tablete 650, 652 će se zatim formirati respektivno sa prorezima radi labavog pričvršćivanja za njihova respektivna rebra 622, 632. Dalje poboljšanje prenosa toplote može se ostvariti upotrebom natrijum bikarbonata u vlažnom obliku, poput rastvora natrijum bikarbonata ili mokrog praha. Kao što je gore detaljno navedeno uz pozivanje na Fig.4, prema nekim primerima izvođenja, materijal prenosioca CO2 u tabletama 650, 652 može biti u suvom obliku i može biti vlažan pre zagrevanja od strane tečnosti uvedene u jedinice 620 i 630 za proizvodnju gasa preko ulaza za tečnost (nije prikazano).

[0044] Toplota se može proizvesti, prema primerima izvođenja ovog pronalaska, u tableti u jedinici za proizvodnju gasa, pomoću mehanizma za indukciono zagrevanje. Sada se pozivamo na Fig.7, koji je izgled poprečnog preseka jedinice 720 za proizvodnju gasa napravljenog preko sredine jedinice za proizvodnju gasa, prema primerima izvođenja ovog pronalaska. U ovom primeru izvođenja jedinica 720C za napajanje toplotnom energijom jedinice 720 za generisanje gasa se formira kao indukcioni elektromagnetni generator naizmenične struje, kao što je poznato u ovoj oblasti tehnike za indukciono zagrevanje. Tableta 750 uključuje, ravnomerno raspoređene u njenoj unutrašnjosti, ljuspice legura železa ili neobojenih metala. Prema nekim primerima izvođenja, ove ljuspice mogu biti napravljene od drugog materijala visoke magnetne propusnosti. Kada se jedinica 720C za napajanje toplotnom energijom stavi pod napon, elektromagnetna energija pokreće zagrevanje ljuspica železa/neobojenih metala u tableti 750, koja sa druge strane zagreva aktivni materijal tablete. U eksperimentima koje je sproveo pronalazač ovog pronalaska primećeno je da je struja kojom se napaja jedinica 720C za napajanje toplotnom energijom jednaka struji kojom se napaja grejač koji radi mehanizmom provođenja toplote, pri čemu je, ipak, zagrevanje tablete sa istom količinom natrijum bikarbonata dovelo do zagrevanja na istoj temperaturi u vremenskom periodu kraćem u odnosu na mehanizam provođenja toplote, a količina proizvedenog gasovitog CO2je bila veća u poređenju sa gasom proizvedenim pomoću mehanizma provođenja toplote.

[0045] Tablete napravljene za upotrebu prilikom indukcionog zagrevanja mogu obuhvatati određenu količinu ljuspica neobojenih metala, za koju je predviđeno da obezbedi dovoljno zagrevanja u definisanom vremenskom periodu. Prema drugom primeru izvođenja, materijal za generisanje toplote mogu biti ljuspice ugljenika. Veličina, gustina sfere i nivo jedinstvenosti disperzije ljuspica u tableti mogu se odabrati kako bi se dostigao neophodni nivo zagrevanja i vreme neophodno za to zagrevanje. Prema nekim primerima izvođenja, tablete za proizvodnju gasovitog CO2mogu dalje obuhvatati aditive ukusa, aditive arome, aditive boje i slično.

[0046] U eksperimentima koje je sproveo, pronalazač ovog pronalaska otkrio je da se, prilikom zagrevanja tablete pomoću indukcionog mehanizma, stopa razlaganja tablete i stopa proizvodnje gasa mogu održati na istom nivou kao i prilikom kondukcionog zagrevanja na nižim temperaturama komore za zagrevanje.

[0047] Jedinice 720A i 720B komore za zagrevanje mogu biti napravljene od obojenih metala, što će smanjiti njihovo zagrevanje kada se aktivira elektromagnetna energija.

[0048] Sada se pozivamo na Fig.8A i 8B, koje su grafikonski prikazi postupaka za obezbeđivanje gasa, poput CO2, za proizvodnju, na primer, gaziranih napitaka. U bloku 810 obezbeđen je sistem koji uključuje komoru pod pritiskom i zaptivenu cev pod pritiskom za punjenje boce koja se povezuje sa bocom. U bloku 820 boca je napunjena tečnošću i pričvršćena je za sistem na način koji stvara pritisak. U bloku 830 prenosilac CO2poput natrijum bikarbonata je stavljen u komoru pod pritiskom. U bloku 840 komora pod pritiskom je zaptivena, a u bloku 850 komora pod pritiskom je zagrejana. Kao što se može videti u bloku 845 u Fig.8B, prema nekim primerima izvođenja ovog pronalaska, nakon što je komora pod pritiskom zaptivena, tečnost se može uvesti u komoru pod pritiskom iz spoljnog izvora tečnosti, poput boce. Tečnost uvedena u komoru može vlažiti prenosioca CO2u komori pod pritiskom i može služiti kao provodnik toplote. U bloku 860 gasoviti CO2koji se oslobađa iz prenosioca (koji se nalazi u komori pod pritiskom) teče kroz cev u bocu. Opciono, sredstva za cirkulisanje se mogu aktivirati za pumpanje tečnosti iz posude i povratno prskanje u praznom prostoru posude. Gas se zatim rastvara u tečnosti koja se nalazi u boci u bloku 870 radi stvaranja gaziranog napitka.

[0049] Prema nekim primerima izvođenja ovog postupka prema ovom pronalasku, uvođenje tečnosti u komoru pod pritiskom može prethoditi zagrevanju prenosioca CO2 u komori pod pritiskom.

Claims

Patentni zahtevi

1. Sistem za obezbeđivanje gasovitog ugljendioksida za proizvodnju gaziranih napitaka, pri čemu taj sistem obuhvata:

zaptivenu komoru (21; 204; 304) pod pritiskom prilagođenu za punjenje natrijum bikarbonatom; vod za gas ili cev (23; 202; 320) za punjenje boce povezanu sa njenim bližim krajem do navedene komore kako bi se obezbedio navedeni gas iz navedene komore u posudu ili bocu;

uređaj (207) za zagrevanje; i

regulator (206) temperature za merenje temperature u navedenoj zaptivenoj komori pod pritiskom i za obezbeđivanje povratne informacije navedenom uređaju (207) za zagrevanje, radi zagrevanja navedene zaptivene komore pod pritiskom na temperaturi u opsegu od 150 – 400 stepeni Celzijusa;

pri čemu navedena komora obuhvata osnovni element (20B; 204B, 620B) i gornji element (20A; 204A, 620A), a navedeni osnovni element i navedeni gornji element su prilagođeni da održavaju pritisak u navedenoj komori u zatvorenom položaju i da otvaraju i omogućavaju uvođenje i uklanjanje natrijum bikarbonata u otvorenom položaju.

2. Sistem prema zahtevu 1 koji dalje obuhvata zatvarač (24; 202A) posude postavljen tako da navedena cev (23; 202; 320) prolazi preko navedenog zatvarača na način koji stvara pritisak, pri čemu je navedeni zatvarač postavljen na udaljenosti od daljeg kraja navedene cevi kako bi se obezbedilo da, kada se posuda napunjena tečnošću prilagodi i obezbedi navedenim zatvaračem posude, navedeni dalji kraj navedene cevi bude potopljen u navedenu tečnost.

3. Sistem prema zahtevu 2 koji dalje obuhvata sredstva (40) za cirkulisanje, koja obuhvataju: cirkulacionu pumpu koja obuhvata ulaznu cev (40A) i izlaznu cev (40B), pri čemu je cirkulaciona pumpa prilagođena da pumpa tečnost iz navedene posude preko navedene ulazne cevi (40A) kada se dalji kraj navedene ulazne cevi potopi u tečnost u navedenoj posudi i da prska tu tečnost preko navedene izlazne cevi (40B) u prazan prostor u navedenoj posudi.

4. Sistem prema zahtevu 2, pri čemu navedeni osnovni element (620A) obuhvata rebra (622, 632) za zagrevanje koja izlaze iz unutrašnjeg prednjeg dela tog elementa.

5. Sistem prema zahtevu 2, pri čemu navedeni uređaj (20C, 207) za zagrevanje obuhvata jedan ili više električnih grejnih elemenata za obezbeđivanje toplote navedenom natrijum bikarbonatu.

6. Sistem prema zahtevu 2, pri čemu navedeni uređaj za zagrevanje obuhvata elektromagnetni element za obezbeđivanje elektromagnetne energije navedenoj supstanci mehanizmom indukcionog zagrevanja.

7. Sistem prema zahtevu 2, pri čemu je navedeni uređaj za zagrevanje mikrotalasni grejač.

8. Sistem prema zahtevu 2 koji dalje obuhvata jedinicu (30) za kontrolu pritiska, koja obuhvata: liniju (30C) za kontrolu zagrevanja;

indikator (30B) pritiska za obezbeđivanje indikacije pritiska u navedenoj cevi pod pritiskom; i pri čemu je uređaj za kontrolu pritiska postavljen tako da obezbeđuje signal za kontrolu temperature u navedenom uređaju za zagrevanje, i da kontroliše navedeni pritisak pomoću navedenog uređaja (20C) za zagrevanje.

9. Sistem prema zahtevu 2, pri čemu je navedeni vod za gas oblikovan kao spirala i dalje obuhvata: ventilator za hlađenje prilagođen za protok vazduha u navedenu spiralnu cev.

10. Sistem prema zahtevu 1 koji dalje obuhvata sigurnosni odušak (20D) pritiska za oslobađanje pritiska iz navedene komore kada navedeni pritisak pređe prethodno definisani nivo pritiska.

11. Postupak proizvodnje gaziranih napitaka koji koristi sistem prema bilo kom od zahteva 1-10, pri čemu postupak obuhvata:

postavljanje boce (100; 201; 301) napunjene tečnošću na zaptivenu cev (23; 202; 320) za punjenje boce pod pritiskom na način koji stvara pritisak;

postavljanje natrijum bikarbonata u komoru (21; 204; 304);

zaptivanje komore (21; 204; 304) pod pritiskom; i

zagrevanje navedene komore na temperaturi u opsegu od 150 - 400 stepeni Celzijusa radi oslobađanja ugljendioksida iz navedenog natrijum bikarbonata,

pri čemu je natrijum bikarbonat najmanje u jednom obliku od:

a) čvrste materije,

b) suvog praha,

c) mokrog praha,

d) u rastvoru,

e) u emulziji, ili

f) u suspenziji.