CN101484570A - 包含不溶性气体的饮料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及不溶性气体在饮料中的用途，其用于改善气沫特性，和提供可由饮用者感受到的更令人愉悦和醇和的口感体验。

Description

包含不溶性气体的饮料
技术领域
本发明涉及不溶性气体在例如啤酒或软饮料等饮料中的应用。
背景技术
以往的会起泡的、发出嘶嘶响的冒泡饮料是通常已知的碳酸化饮料。此处的术语“碳酸化”是指二氧化碳溶于该饮料。一般而言，这些饮料主要成分是水，而且一部分二氧化碳与水反应而形成碳酸，其余的二氧化碳则留在物理溶液中。二氧化碳经常要借助加压包装，不在等于环境压力(101,335Pa)的条件下包装，即使在例如0℃等相当低的温度下装入也不行。
当消费者打开包装时，该包装的顶部空间中的压力会骤然变至不足以将二氧化碳保持在溶液内，于是二氧化碳开始逃逸。不过，这是要花费数十分钟的一个缓慢过程，因此饮用者在二氧化碳气泡逸出舌头周围的下颚中的薄液层时将在口中体验到特有的发涩、发痒的口感。碳酸会带来显著强烈的刺激性酸味。破裂的二氧化碳气泡在破裂时会产生气溶胶细雾，其引起鼻内的嗅觉器官的注意，由此产生了气味。
可能正是这种“清爽感”，几千年使人们为之陶醉。天然冒泡的水和像啤酒和香槟那样的发酵的冒泡饮料总是广受欢迎。不过，二氧化碳可发挥更多的功能：特别是对于啤酒而言，通常期望，与优质泡沫饮料一起供应，通常饮料的质量达到这样的程度，在饮用结束时仍然维持少许二氧化碳。
这种气沫是由上升的二氧化碳气泡产生的，而二氧化碳气泡则一定是源于玻璃饮用杯中的某种瑕疵，或者源于悬浮在此液体中的颗粒。这些气泡升至表面的速度要快于根据斯托克斯定律预想的速度，这是因为它们在上升的同时因流体静力压下降的缘故而膨胀，和因为因扩散进入周围液体的气泡从而导致气泡生长/增大/扩散。当它们冲开表面时，它们将一层液体携带至上部的拱顶(dome)。如果气泡上升得足够快，一个气泡将压在一层其他气泡上，于是形成了气沫液(broth)。最初，这种气沫液由带着占据了空隙容积的粘液层的球形气泡组成。如果使玻璃杯倾斜，如下面的饮料一样，气沫将维持水平面。这样是因为液体的该部分空隙容积遵循泊肃叶(Poiseuilles)方程。但是，不久，液体流动，气泡将开始接触，这些气泡具有多面小片体，小片体之间存在非常薄的液层。很快，所有的气泡都将变成多面体。最有可能出现的多面体，即非欧拉多面体，是由六边形和五边形构成的。气沫至此成为固态，液体在多面小片体的面之间的运动至此被毛细管流控制。
气沫液除了具有美学上的吸引力之外，还起到保护啤酒的还原味道的作用，例如，可保护啤酒完整味道分布中的α-异humolonic酸或软饮料中的醛类或萜品醇类免于受到大气中的氧气的侵袭。为此，幸运巧合的是，二氧化碳比环境大气重约50％，这使得它可以停留在气沫液的顶部而作为水蒸汽饱和罩来保护气沫以避免它变干。
气沫的寿命可随粘度和初始气泡尺寸而异，从几秒钟至几小时不等。对于很多类型的饮料而言，都希望延长此寿命。一种延长气沫寿命的方式是简单地增加所溶解的二氧化碳的量。亨利定律在某种程度上可适用于这样的饮料。
更具粘性的泡沫可通过添加各种聚合物来产生，或通过以产生这些聚合物的方式指导发酵。这些聚合物通常是多糖。还已知添加六氢α-异humolonic酸可产生非常稳定的气沫。
另一延长气沫寿命的方式是在饮料中除了二氧化碳之外还溶解另一可溶性气体，例如一氧化二氮(N2O)，这增加了溶解气体的总量。
US 2002/0197364公开了一种生产装在罐或瓶或其他合适的容器内的液体制品的方法。该方法包括将氮气、二氧化碳和一氧化二氮中的一种或多种气体注入液体产品的步骤。
WO 00/23357描述了一种通过摇晃来改善装在罐、瓶或其他合适的容器中的氮化液体制品的起沫特性的方法。此外，该文献公开了一种方法，其特征在于，在将液体制品充入罐或瓶或其他合适的容器之前、期间或之后，将一氧化二氮和可选的氮气和/或二氧化碳注入该液体制品。
此外，多年来，在全世界范围内，氮气已用于氮化的烈性啤酒以获得奶油状的气沫。不过，为了利用氮气得到可信的奶油状气沫，某些措施是必要的。
Guinness(基尼斯)和Caffries使用所谓的小装置工艺，其中，充满氮气的塑料“小装置”具有小孔，在压力下降时产生大量的小气泡，从而产生奶油状气沫。
另一种在氮化啤酒中产生奶油状气沫的方法是使用由Guinness出售的所谓SURGER，其通过超声来产生奶油状气沫。
在饮料中使用氩气和氢气是已知的，但其目的不是为了改善气沫特性。
GB1408995公开了一种在例如啤酒、葡萄酒和软饮料等饮料中溶解例如氮气、氩气和氢气等惰性气体的方法，该方法包括：从容器中除去空气，将惰性气体引入该容器，然后将饮料装入该容器，使得该容器内的气压为5～90psig(磅/平方英寸)。该方法的目的是改善味道和耐劣化性。
然而，在冒泡饮料领域始终存在着这样的难题：如何使饮料具有持续长久的气沫而又不会给饮料的味道造成负面影响。另一个难题是，提供一种冒泡饮料，其中，所溶解的一种或多种气体可在饮用者饮用该饮料时提供愉悦的口感。
尽管本领域现已知晓大量的冒泡饮料，但仍然存在这样的未被满足的需求：即，提供一种可在饮用者饮用该饮料时提供更愉悦的口感体验的改良饮料。还存在这样的需求：提供一种可在倾倒时产生更稳定的气沫的饮料。另外还存在这样的需求：提供一种具有上述性质的改良饮料，且在获得这些性质时，不会大幅增加饮料的制造成本。
发明内容
本发明涉及不溶性气体在饮料中用于改善气沫特性并提供更令人愉悦和醇和的口感体验的用途。
该效果可通过溶解一种或多种以下不溶性气体而实现：环烃类、氪气、丙烷、乙烷、甲烷、氩气、氧气、氮气、氢气、氖气和/或氦气，前提是，氮气作为所述不溶性气体使用时不是单独使用。优选的是，所述饮料还在该饮料中包含一种或多种可溶性气体，例如N2O和CO2。
因此，在第一方面，本发明提供了不溶性气体用于改善饮料的气沫特性的用途，前提是氮气不是唯一使用的不溶性气体。
在一个优选实施方式中，提供了使用在室温环境压力下的溶解度小于1.0g/l的所述不溶性气体。
在另一优选实施方式中，提供了使用的所述不溶性气体选自环烃类、氪气、丙烷、乙烷、甲烷、氩气、氧气、氢气、氖气和氦气。
在第三个优选实施方式中，提供了不溶性气体在饮料中的所述用途，所述不溶性气体的用量为约0.1g/l至约2g/l，优选为约0.3g/l至约1g/l。
在另一优选实施方式中，所述饮料是啤酒或软饮料。
在进一步优选的一个实施方式中，提供了N2O的用量为约0.1g/l至约15g/l，优选为约1g/l至约10g/l，特别优选为约4g/l至约6g/l。
在另一优选实施方式中，提供了CO2的用量为约0.1g/l至约15g/l，优选为约1g/l至约10g/l，特别优选为约4g/l至约6g/l。
在另一个优选实施方式中，进一步提供了使用N2。
在第二方面，本发明提供了具有改善的气沫特性的饮料，该饮料包含N2O和不溶性气体，前提是N2不是包含在该饮料中的唯一的不溶性气体。
在一个优选实施方式中，提供了包含所述不溶性气体的所述饮料，所述不溶性气体在室温环境压力下的溶解度小于1.0g/l。
在第二个优选的实施方式中，提供了包含选自以下不溶性气体的饮料：环烃类、氪气、丙烷、乙烷、甲烷、氩气、氧气、氢气、氖气和氦气。
在第三个优选实施方式中，所述饮料是啤酒或软饮料。
在另一优选实施方式中，提供了包含N2O的所述饮料，该N2O的含量为约0.1g/l至约15g/l，优选为约1g/l至约10g/l，特别优选为约4g/l至约6g/l。
在进一步优选的实施方式中，提供了包含所述不溶性气体的所述饮料，所述不溶性气体的含量为约0.1g/l至约2g/l，优选为约0.3g/l至约1g/l。
在另一优选实施方式中，提供了还包含CO2的所述饮料，该CO2的含量为约0.1g/l至约15g/l，优选为约1g/l至约10g/l，特别优选为约4g/l至约6g/l。
在另一个优选实施方式中，提供了还包含N2的所述饮料。
具体实施方式
本发明的一个目的是完全或部分地解决上述未得到满足的需要。更具体地说，本发明的一个目的是提供一种饮料，该饮料可在被消费者饮用时赋予消费者改善的口感体验。本发明的另一目的是提供带有持续更久的气沫的饮料。而且，本发明的目的还在于提供具有上述性质的饮料，而且所提供的该饮料的生产不比传统饮料难，生产成本也不比传统饮料高。
上述目的以及许多其他目的、优势和特征将通过以下的描述而变得明显，其可通过本发明的技术方案通过包含不溶性气体的饮料例如啤酒或软饮料来实现，前提是，氮气不是唯一使用的不溶性气体。优选的是，所述饮料还包含可溶性气体，例如N2O和CO2。
优选的是，所述饮料包含一种或多种以下不溶性气体：环烃类、氪气、丙烷、乙烷、甲烷、氩气、氧气、氮气、氢气、氖气和/或氦气，前提是，氮气作为所述不溶性气体使用时不是单独使用。更优选的是，所述饮料还包含一种或多种可溶性气体，例如N2O和CO2。
优选的是，所述饮料是啤酒。不过，本发明不局限于啤酒。相反，本发明提供了不溶性气体和例如N2O等某些其他气体在啤酒和非啤酒饮料中的用途，所述非啤酒饮料有例如矿泉水、加味酒精饮料(FlavouredAlcoholic Beverages)、以麦芽饮料(malt drinks)等。优选的是，可将N2O用于特定类型的饮料，其中，N2O特别有利之处在于具有如上所述的对气沫品质以及甜味的独特益处。这些类型的饮料包括表层发酵啤酒和底层发酵啤酒等。具体地说，所包括的啤酒类型是Wit(比利时小麦啤酒)型、Weizen(小麦啤酒)型、Dunkel-weizen(黑色小麦啤酒)型或Ale(爱尔啤酒)型，例如Paleblond(淡金黄色)、Brown(褐色啤酒)、Bitter IPA(苦味IPA)或大麦酒(Barley wines)和烈性。底层发酵型啤酒包括美国低度贮藏啤酒(lager)、维也纳型啤酒、
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和红啤酒或典型的慕尼黑型啤酒、黑慕尼黑和博克啤酒(Bock)，以及最后的波罗的海波特(Baltic Porter)型。在所有的情况下，不溶性气体以及优选溶于饮料的N2O都可提供醇和、令人愉悦的口感，并提供令人愉悦的稳定的气沫。
优选的是，所述饮料包含约0.01g/l至约5g/l的所述不溶性气体。更优选的是，所述饮料包含约0.1g/l至约2g/l的所述不溶性气体。更加优选的是，所述饮料包含约0.3g/l至约1g/l的所述不溶性气体。
此外，所述饮料优选包含约0.1g/l至约15g/l的N2O。更优选的是，所述饮料包含约1g/l至约10g/l的N2O。更加优选的是，所述饮料包含约4g/l至约6g/l的N2O。
此外，所述饮料优选包含约0.1g/l至约15g/l的CO2。更优选的是，所述饮料包含约1g/l至约10g/l的CO2。更加优选的是，所述饮料包含约4g/l至约6g/l的CO2。
事实上，气泡越小，所产生的气沫持续越久。然而，对于在这样的二氧化碳/水体系中能形成多小的气泡存在着物理上的极限，该物理极限取决于表面张力。具体地说，如果假想的气泡小于2×(该液体的表面张力)/P(其中P是以牛顿/m2表示的该气泡所“见到”的压强)，它将会破裂，并被重新吸收到液体中。因此，表面张力越小，气泡越小。
根据表面化学可知，高表面张力与高溶解度相配的。这是因为，具有高溶解度的分子不易被排斥到表面。
通过添加少量的比CO2更具不溶性的气体，该气体在平衡压力骤然减小时将导致自发形成更小的气泡。
本发明人已发现，在通常的碳酸饮料中，初始气泡直径约为40微米，但通过添加0.3g/l至1g/l的量的更具不溶性的气体，种子气泡的尺寸将缩小3个数量级，种子气泡的数量则以类似的数量级增多。
本发明人发现，通过在饮料中溶解不溶性气体而产生更小的气泡，可提供更稳定且持续更久的气沫，而且不会影响该饮料的味道。事实上，上述溶有不溶性气体的饮料提供了更具粘性、更可口的奶油状气沫，从而可积极地构成整体上的令人愉悦的口感体验，和饮用者所感受到的感观。
因此，根据本发明，该发现提供了一个技术方案，该技术方案可解决所述的难题，即，改善冒泡饮料的气沫特性和口感体验而不显著影响成本。
基于该发现，根据本发明，可将几种不溶性气体用于提供具有所述改善的气沫特性的饮料。
本发明所述的不溶性气体是在室温环境压力下的溶解度小于1.0g/l的气体，优选该溶解度小于0.5g/l，更优选小于0.1g/l。
本发明的不溶性气体选自由以下气体组成的组：环烃类、氪气、丙烷、乙烷、甲烷、氩气、氧气、氮气、氢气、氖气和氦气。从左到右，不溶性依次增大。
氩气容易以液态或压缩气体形式获得。由于它可以通过大气(在大气中占0.9％)蒸馏来提取，因此非常充足，呈惰性，在环境中具有极好的惰性，无毒(因为它不形成化合物)而且安全。
氧气是易得的，而且因为非常充足，所以相当便宜；它在大气中占20.9％，可像氩气那样通过蒸馏来提取。
氢气可以在远离***极限的用量和浓度下使用，同样也可以认为是安全的。
氦气也是适用于该应用的一种有效气体。
本发明人还发现，在饮料中将不溶性气体与N2O组合使用可增强气沫特性和口感体验，而且不需要采用背景技术中提到的有关氮气的其他措施。一氧化二氮不仅有助于形成更好的奶油状、稳定可口的气沫，而且还使饮料具有令人愉悦的甜味。
不过，改善饮料的气沫的方法还不止这些。二氧化碳是三原子线性分子，由于其对称的O＝C＝O，它不具有偶极矩，因此在物理学上易溶于水。然而，二氧化碳会与水反应，并形成碳酸，因此仅能部分地溶解成物理溶液。可以通过添加更强的酸来降低饮料的pH值，从而促使碳酸形成反应平衡反向进行。但是，很快，酸味将遭致反感。有人可能想到使用其他气体，例如HFC和各种HCFC。甚至带有独特的苹果香味的乙烯本来也可以用于例如苹果汁饮品。但这些气体都是温室气体，并可引起恶心和欣快感。然而，它们现已广泛地用于空调设备、冰箱和气溶胶罐。
相反，如上所述，本发明提供了一种或多种不溶性气体单独的使用或与一氧化二氮和/或二氧化碳的组合使用，其中，所述不溶性气体选自环烃类、氪气、丙烷、乙烷、甲烷、氩气、氧气、氮气、氢气、氖气和氦气，前提是，氮气作为所述不溶性气体使用时不是单独使用。
一氧化二氮是线性分子，但不对称。其结构是N＝N＝O。该电子结构仅能通过使用轨道理论来解释。它具有高偶极矩，它溶于水时所遵循的机理与二氧化碳的机理极为不同。但除此之外，N2O和CO2之间存在许多相似性：两者具有几乎相同的熔点，属于同晶型，可以以任何比率共结晶，具有相似的沸点(N2O和CO2分别为-89℃和-79℃)，它们在室温和约80巴压力下可保持液态，它们都具有44的分子量，而且它们在水中具有相似的溶解度。根据J.Chem.Eng.Data(1995年，第40期，627-629页)，它们在303K至333K范围内的亨利定律常数和扩散常数相差在5％以内。这是令人意外的，因为两者的溶解机理如此地不同，一个是通过化学反应，另一个是通过纯物理方式。就亚硝酸而言，其不通过溶于水来形成，而是必须经过一番周折才能制得。在自然界中，N2O可由某些细菌形成。在人造方面，它的制造是通过将硝酸铵加热至190℃，或者根据Ullmann所述，采用利用亚硝酸和氨之间的直接反应的新方法来制得。根据Gmelin(盖墨林)所述，它是吸热的，但是与乙炔不同，要让它***是非常困难的，仅能使用高强度引爆剂而且仅能在高温下进行。
实施例/优选实施方式
以下实验用于阐释本发明，但不得视为对本发明的范围的限定。
在实验中，在5℃时，从50升桶装的新鲜嘉士伯比尔森啤酒(Pilsner)中倒去17升，然后晃动该桶，静置2小时以使气沫平息，并通风进入大气中，然后再次晃动该桶，静置，通风进入大气中。在六次晃动后，该桶的内容物已完全“跑气”。持续地使用脱水器来保持无菌。该桶一直置于5℃进行冷藏。
然后，将该桶与氦气瓶和N2O气瓶连接。将这两个气瓶的减压阀都控制在3巴，晃动啤酒，并将该桶密封。
第二日，将该氦气/N2O/CO2混合物通风进入大气，并重复该程序。在4日后，氦气和N2O的压力在过夜后将不会发生可计量的下降。
在接下来的一天进行进一步的压力调整，3日后，压力将在3巴处保持不变。
然后将该啤酒冷藏，并在实验室灌装机上在无菌条件下从塞栓处放酒以装入通用的33cl瓶。一周后，将啤酒通常倒入测试用玻璃杯。所得的啤酒具有奶油状的气沫和纯正的甜味，并感觉不到由二氧化碳产生的“刺痛感”。
按上述方式将啤酒脱气通常会导致某些蛋白质的变性，一般认为这些蛋白质有助于形成气沫。尽管不想被理论所束缚，但据信这是由晃动啤酒所造成，可能CO2在该过程中也起了重要作用。这些变性蛋白质在相衬显微镜中极具特征性地呈现为覆盖层。当使用上述程序时，该现象将根本不出现，而仅含CO2的经过晃动的对照桶则在一日后出现覆盖层。
尽管上述发明已经在发明实施例方面得到描述，但对本领域技术人员而言显而易见的是，在不背离以下的权利要求所定义的发明的条件下，若干变型也是可以想到的。

Claims (16)

1.不溶性气体用于改善饮料的气沫特性的用途，前提是氮气不是唯一使用的不溶性气体。
2.根据权利要求1所述的用途，其中，所述不溶性气体在室温和环境压力下的溶解度小于1.0g/l。
3.根据权利要求1或2所述的用途，其中，所述不溶性气体选自环烃类、氪气、丙烷、乙烷、甲烷、氩气、氧气、氢气、氖气和氦气。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其中，所述饮料包含的所述不溶性气体的量是约0.1g/l至约2g/l，优选为约0.3g/l至约1g/l。
5.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其中，所述饮料是啤酒或软饮料。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其还包括使用N2O，该N2O的用量为约0.1g/l至约15g/l，优选为约1g/l至约10g/l，特别优选为约4g/l至约6g/l。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其还包括使用CO2，该CO2的用量为约0.1g/l至约15g/l，优选为约1g/l至约10g/l，特别优选为约4
g/l至约6g/l。
8.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其还包括使用N2。
9.具有改善的气沫特性的饮料，所述饮料包含N2O和不溶性气体，前提是N2不是包含在该饮料中的唯一的不溶性气体。
10.根据权利要求9所述的饮料，其中，所述不溶性气体在室温和环境压力下的溶解度小于1.0g/l。
11.根据权利要求9或10所述的饮料，其中，所述不溶性气体选自环烃类、氪气、丙烷、乙烷、甲烷、氩气、氧气、氢气、氖气和氦气。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的饮料，所述饮料是啤酒或软饮料。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的饮料，其中，所述饮料包含的N2O的含量是约0.1g/l至约15g/l，优选为约1g/l至约10g/l，特别优选为约4g/l至约6g/l。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的饮料，其中，所述饮料包含的所述不溶性气体的含量为约0.1g/l至约2g/l，优选为约0.3g/l至约1g/l。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的饮料，所述饮料还包含CO2，CO2的含量为约0.1g/l至约15g/l，优选为约1g/l至约10g/l，特别优选为约4g/l至约6g/l。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的饮料，所述饮料还包含N2。
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