CN102639014B - 碳酸饮料的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有溶解的二氧化碳不易逃逸、饮用时感觉气泡细小且可自由控制碳酸感的新品质的碳酸饮料、以及该碳酸饮料的制造方法。使含有碳酸气的液体通过可在加压条件下产生空化的装置，通过在液体中产生空化，可将溶解的碳酸气微细化。

Description

碳酸饮料的制造方法
技术领域
本发明涉及碳酸水、罐装含有碳酸蒸馏酒（日文:KanChu-hi）等所代表的所谓的碳酸饮料及其制造方法。更加详细地说，涉及具有碳酸感长久持续、饮用时感觉气泡的大小细小且柔和的品质的碳酸饮料及其制造方法。
背景技术
容器装碳酸饮料的工业制造方法，在如Tuchenhagen公司的Carbonator（碳酸化器）所代表的配管中将饮料和二氧化碳用特殊搅拌器混合从而制造碳酸饮料的方法是近来使用的主要方法（例如专利文献1）。此外，也有在充满二氧化碳的罐中将饮料喷雾，使饮料涂布在罐内设置的复数隔板上，在隔板上形成饮料薄膜，因此可使饮料高效吸收二氧化碳的方法（专利文献2）。虽然以往这些制造方法是主要方法，但存在着以下问题，用这些方法得到的碳酸饮料其碳酸气泡大、碳酸感过强，而使口中、喉咙略感疼痛，且碳酸容易逃逸。
另一方面，在欧洲从古至今一直保留着选取自然涌出的水即矿泉水，将其装入容器内作为饮料饮用的习惯。因为这是从地层深处涌出的水，所以含有来自天然的二氧化碳，具有口感柔和等特有的品质，品质的范围实际上也是各种各样。
此外，法国的香槟酒、西班牙的卡瓦酒所代表的发泡性葡萄酒，通过将瓶内二次发酵所产生的二氧化碳封存在瓶内而制造，有对于其碳酸品质，特别是对于气泡的细小度、碳酸保持时间的长度的定评。
这样，希望开发出可工业化制造气泡细小、口感柔和、碳酸保持时间长的碳酸饮料的方法。本申请人对这种方法深入研究的结果，已经开发出使用在压力容器中产生二氧化碳的微细气泡的方法，从而向饮料用液体中供给二氧化碳的方法（专利文献3）。用该方法制造的碳酸饮料与以往使用碳酸化器制造的碳酸饮料相比，具有气泡细小、碳酸气保持性良好且感觉有适度碳酸感的优异的效果。但是，专利文献3的方法具有要在饮料用液体中赋予高浓度碳酸气时需要略花一些时间的趋势。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特表平7-509181号公报
专利文献2日本特公平8-2415号公报
专利文献3日本特开2009－100705号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于：开发可在较短时间内制造出与以往通过碳酸化器等制造的碳酸饮料相比，具有溶解的二氧化碳不易逃逸、饮用时感觉气泡细小且可自由控制碳酸感的全新品质的碳酸饮料的新型方法。
本发明者进行深入研究，结果是基于与以往方法完全不同的设想，开发出了可制造具有微细气泡的碳酸饮料的新方法，从而完成了本发明。具体地说，通过使预先含有碳酸气的饮料或者天然含有碳酸气的饮料中在加压条件下产生空化，从而将饮料中溶解的碳酸气微细化。
即本发明包括以下方案。
1.一种碳酸饮料的制造方法，其特征在于，包括使在加压条件下的含有碳酸气的液体通过可产生空化的装置，并在该液体中产生空化。
2.根据上述1中所述的方法，其特征在于，可产生空化的装置为微纳米气泡发生装置。
3.根据上述1或2中所述的方法，其特征在于，通过空化产生的气泡直径小于1mm。
4.根据上述2或3中所述的方法，其特征在于，所述微纳米气泡发生装置具有如下台阶部，在经过加压的液体流动的流路上，向下游侧方向的直径不连续地增大的至少1个以上的台阶部。
5.根据上述2～4中任一项所述的方法，其特征在于，所述微纳米气泡发生装置如下配置，具有经过加压的液体流动的复数流路，在各流路的下游侧出口，至少2个以上的流路连结成共通的空间。
6.根据上述2～5中任一项所述的方法，其特征在于，所述微纳米气泡发生装置具有如下锥形，在经过加压的液体流动的流路内壁上，***的位置向下游侧偏斜的锥形。
7.根据上述1～6中任一项所述的方法，其特征在于，碳酸饮料中溶解的二氧化碳量为200～12000PPm。
通过本发明，可在较短时间内制造出具有二氧化碳的保持能力强且气泡的大小细小、与以往使用碳酸化器等制造的碳酸饮料完全不同的品质的碳酸饮料。
附图说明
图1表示产生空化的方法的一例。
图2表示产生空化的喷嘴内壁形状的一例。
图3是本发明的碳酸饮料制造工艺的示意图。
图4是表示通过本发明的方法得到的碳酸饮料与对比例中得到的碳酸饮料中碳酸气残留率的变化图。
具体实施方式
本发明中，通过使含有碳酸气的液体中在加压条件下产生空化，从而将饮料中溶解的碳酸气微细化。
本发明中，碳酸饮料或含有碳酸气的饮料或含有碳酸气的液体是指：通过发酵等而原本即含有二氧化碳的饮料（啤酒等）、在其制造工序中的任一阶段使其强制性含有二氧化碳的饮料（碳酸水、含有二氧化碳的清凉饮料及酒精性饮料等）。本发明的碳酸饮料中的碳酸气（即二氧化碳）浓度无特别限定，通常为作为碳酸饮料饮用的饮料浓度即可，典型的为200～12000ppm左右，更优选为2500～7500ppm左右。
作为制造强制性含有碳酸气的液体的方法，可使用本领域技术人员通常使用的方法，例如不限定于此，可以在加压下使二氧化碳溶解于液体中，也可以使用Tuchenhagen公司的碳酸化器等的搅拌器在配管中混合液体和二氧化碳，此外，也可以通过在充满二氧化碳的罐中将液体喷雾而使液体吸收二氧化碳，还可以将饮料用液体和碳酸水混合而作为碳酸饮料。作为含有碳酸气的液体，只要是适合饮料用的液体，无特别限制，例如可使用水、含有甜味剂、酸味剂、香料、酒精等材料的水等。此外，也可使用威士忌、烧酒、烈性酒类、葡萄酒及啤酒等的酒类及其中间原料液。
本发明中，首先将原本含有碳酸气的液体或强制性含有碳酸气的液体置于加压条件下。加压条件只要是在液体中溶解的碳酸气不逃逸程度的压力即可，无特别限定。例如，可使用碳酸饮料储存中通常使用的压力，可为0.1～0.5MPa左右，更优选为0.1～0.4MPa左右
而后，使加压下的液体通过可产生空化的装置。空化是指在流动中的液体中，由于各部分流速不同等而出现局部压力低的部分，在该压力降低部分溶解的气体作为微细气泡而瞬间析出的现象。本发明中，使含有碳酸气的液体中产生空化，从而使碳酸气作为微细气泡暂时析出。该暂时析出的微细气泡的碳酸气被液体渦流剪切而进一步微细化。而后在加压下的液体中再次溶解。通过重复该操作，使液体中溶解的二氧化碳微细化，从而细小均匀地分散在液体中。
作为可产生空化的装置可无特别限制地使用：例如日本特开2008-161829号公报、日本特开2007-301561号公报及日本特开2005-204951号公报等中所记载的使用含有气体的液体而可使气泡微细化的微纳米气泡发生装置、通过空化的原理发生微气泡、纳米气泡的气泡粉碎喷嘴。
例如，不限定于此，使用日本特开2007-301561号公报中记载的气泡粉碎喷嘴，可在含有碳酸气的液体中产生空化。日本特开2007-301561号公报中记载的喷嘴具有如下形态，随着液体向下游流动，液体通过的流路直径不连续地增大。这样，使用直径不连续地增大的喷嘴时产生空化的状态如图1（a）及（b）概略表示。图1（a）及（b）中斜线部为喷嘴壁，空白部为流路。流路具有直径不连续地增大的形状(台阶)。液体向箭头方向流动。流路中的扩大部（台阶）可相对于如图1（a）所示的流动方向垂直设置，也可如图1（b）所示具有倾斜地设置。液体通过直径不连续地增大的流路时，会在流动的垂直方向上产生速度分布，因乱流而引起剥离现象。剥离区域局部为低压，溶解气体会暂时析出（产生空化）。析出的气体因流路变化所产生的涡流而被微细化。
此外，因这样的喷嘴可具有复数流路，这些复数的流路配置成在流路的下游侧出口连结成共通的空间时会促进气体的微细化，所以优选。此种流路的例子如图2（a）及（b）所示。图2（a）为从上游侧观察流路的图，图2（b）为从下游侧观察流路的图。图2（a）中9个小圆表示的9条流路在下游侧（图2（b））中连结成3个空间（中间的3个圆）。3个空间（中间的圆)中，分别为3条流路（小圆）连结。此外，将图2（b）中的喷嘴从A-B面切割时的纵剖面图为图1。
而且可在本发明中使用的喷嘴也可在流路内壁上具有***的位置向下游侧偏斜的锥形。此种锥形的例子如图2（c）所示。在图2（c）中，箭头表示液体流动的方向。通过此种锥形，促进气体的微细化。
且图1及图2为可在本发明中使用的气泡粉碎喷嘴（微纳米气泡发生装置）的一例，流路的形状、条数、配置、锥形的形状、数量等可根据需要适当改变。
只要使用如上所述的微纳米气泡发生装置或气泡粉碎喷嘴可在含有碳酸气的液体中产生空化即可，作为通过空化在液体中产生的气泡，优选具有小于1mm的直径。
本发明的碳酸饮料制造工艺的概略如图3所示。首先，关闭阀门1及阀门2，将含有碳酸气的液体使用公知方法（未图示）填充到加压罐中。将加压罐的压力调整为碳酸饮料储存中通常使用的程度的压力，例如为0.1～0.5MPa左右，更优选为0.1～0.4MPa左右。打开阀门1，使回转泵运转，将含有碳酸气的液体从加压罐循环至微纳米气泡（MNB）发生装置。在MNB发生装置中，液体中溶解的碳酸气通过空化现象作为微细气泡暂时析出，析出的气泡通过液体的涡流被进一步微细化，且在加压下再次溶解在液体中。通过MNB发生装置的液体返回到加压罐中。通过反复重复该加压罐→MNB发生装置→加压罐的循环，可使液体中溶解的碳酸气微细化。碳酸气的微细化结束后，关闭阀门1，打开阀门2，将碳酸饮料从加压罐送至储存容器（未图示）。
循环的含有碳酸气的液体的流量或流速可根据控制目标碳酸饮料的种类、气体的溶解量、所使用的MNB装置的种类、循环次数所形成的碳酸感等适当设定。流量或流速可通过在循环通路中设置流量计测定。
用于调节加压罐中含有碳酸气的液体温度的方法，例如，也可设置冷却套管、热交换器等。图3表示将加压罐外周通过冷水冷却的例子。含有碳酸气的液体温度可适当设定，但因液体温度越低碳酸气的溶解度越高，所以，通常优选在本发明的方法的全部工序中提前冷却到1～5℃左右，优选为1～2℃左右。
图3为用于实施本发明的制造方法的装置的一例，本发明的方法的实施不限于该装置。此外，图3中所示的压力计、流量计、阀门、回转泵等的数量及位置也为一例，可根据需要适当改变。
通过本发明的方法制造的碳酸饮料可以填充到铝罐、钢罐、PET瓶、玻璃瓶等作为碳酸饮料用容器而通常使用的容器中作为容器装饮料，也可使用家庭用或业务用的饮料机提供给消费者。
通过本发明的方法得到的碳酸饮料具有气泡非常细小、口感柔和的性质。本发明的碳酸饮料中气泡的大小例如刚打开铝罐等容器注入玻璃杯后所看见的气泡的大小，优选为1mm以下，更优选为500μm以下。该气泡的大小例如可通过高速照相机测定。且本发明的碳酸饮料具有如下特征，即使在注入玻璃杯中数秒后也容易维持微细气泡。例如，即使在注入玻璃杯中后的开放状态下，经过15秒后，也能维持优选的大多数气泡为1mm以下程度的大小。
此外，通过本发明的方法制造的碳酸饮料具有如下特征，静置在开放***中时，饮料中碳酸气的损失量与以往通过碳酸化器等制造的碳酸饮料中碳酸气的损失量相比要小。例如，在通过溶解的二氧化碳量为3600ppm的本发明的方法制造的碳酸饮料的情况下，20℃静置30分钟后溶解的二氧化碳的残留率优选为0.55以上。且残留率可根据以下实施例（溶解的二氧化碳经时变化的测定）中所记载的方法求出。
而且，本发明的方法因为是预先准备含有碳酸气的液体，使该液体中的碳酸气微细化的方法，所以，与使二氧化碳微细化的同时向液体中喷吹的专利文献3的方法相比，具有可在更短时间内制造出气泡细小的碳酸饮料的优点。这一点特别是对制造碳酸气浓度高的碳酸饮料的情况更有利。此外，本发明的方法也可应用于原本含有碳酸气的液体（啤酒等）的气泡的微细化。而且，本发明的方法通过改变在产生空化的装置中循环的次数，从而可控制气泡的细小程度，可控制饮料的碳酸感。
实施例
以下举出实施例更加具体地说明本发明，但本发明不限于这些实施例。
［实施例1］
使用图3所示的装置制造碳酸饮料。
（i）含有碳酸气的液体的准备
向具备3根串联的静态混合器（Static-Mixer）（日本株式会社则武（NORITAKE CO.,LIMITED）制）的装置中供给离子交换水及二氧化碳（离子交换水流量8L/分钟、二氧化碳流量20L/分钟），制造10L含有碳酸气的液体（碳酸水）。所得到的碳酸水的气体压力为0.2MPa(碳酸气浓度为3600ppm，20℃产品温度)。
（ii）二氧化碳的微细化
而后，将含有碳酸气的液体10L填充到具有冷却套管的圆筒形加压罐（内容量为20L，高度为42cm，直径为24cm，加压压力为0.1MPa（液温为2℃时））中，使冷却水在冷却套管中循环，将液体冷却到2℃以下的温度。冷却后，使回转泵运转，将含有碳酸气的液体从加压罐循环至微纳米气泡发生装置（流量：18L/分钟），使液体中含有的碳酸气微细化。作为微纳米气泡发生装置，使用如日本特开2007－301561号公报中所记载的如下喷嘴，配置成复数的流路在下游侧出口连结成共通的空间，各流路具有直径不连续地增大的台阶，且在流路内壁上具有***的位置向下游侧偏斜的锥形（株式会社AURA TEC制）。循环40分钟后，停止回转泵的运转。将所得到的碳酸水保持加压状态装入200mL玻璃制瓶内密封。
［实施例2］
除了将循环时间从40分钟变更为10分钟以外，其他与实施例1相同。
［对比例1］
根据通常的碳酸饮料的制造方法（不将二氧化碳微细化的方法）制造碳酸饮料。
向具备3根串联的静态混合器（日本株式会社则武（NORITAKE CO.,LIMITED）制）的装置中供给离子交换水及二氧化碳（离子交换水流量8L/分钟、二氧化碳流量20L/分钟），制造10L含有碳酸气的液体（碳酸水）。所得到的碳酸水的气体压力为0.2MPa（二氧化碳浓度为3600ppm，20℃产品温度）。将所得到的碳酸水保持加压状态装入200mL玻璃制瓶内密封。
［评价］
（1）溶解的二氧化碳量经时变化的测定
将实施例1、实施例2及对比例1中制造的装入碳酸水的玻璃制瓶在20℃恒温槽内浸渍1小时，使碳酸水的温度达到20℃后，将各玻璃制瓶开封，并将碳酸水50mL轻轻地加入塑料制杯（圆筒形、口径50mm）中。
加入杯中时（0分钟）以及在经过2分钟、4分钟、8分钟、16分钟、30分钟时，用移液管从杯中吸取碳酸水2.8mL，再轻轻地加入装有0.2mL的25M氢氧化钠水溶液（用12g氢氧化钠和50mL超纯水制备）的Falcon管内，然后将管轻轻地振荡2次。通过该操作，将碳酸水中溶解的二氧化碳转化为Na2CO3以及NaHCO3。
而后，将得到的溶液的10μL导入下述条件下的高效液相色谱仪中，使Na2CO3以及NaHCO3转化为H2CO3，测定H2CO3量。
＜高效液相色谱仪的条件＞
使用器材：日本Shimadzu公司制、有机酸分析***
使用色谱柱：日本Shimadzu公司制、产品名SPR-H
色谱柱温度：40℃
分析时间：18分钟
流动相：4mM对甲苯磺酸水溶液
缓冲液：4mM对甲苯磺酸水溶液和含有100μM EDTA的16mM Bis-Tris水溶液的混合溶液
流动相流速：0.8mL/分钟
缓冲液流速：0.8mL/分钟
检测器：电导检测器
由此可间接地对碳酸水中溶解的二氧化碳量进行定量。使用0PPm、1000PPm、2000PPm、4000PPm、6000PPm以及8000PPm的碳酸氢钠水溶液预先制作校正曲线，利用该校正曲线进行定量。对各样品进行3次测定，计算平均值。然后将实施例1实施例2及对比例1的各水平中的加入杯中时（0分钟）溶解的二氧化碳作为1，计算出2分钟、4分钟、8分钟、16分钟、30分钟时的二氧化碳残留率。结果如图4所示。
从图4可知，使用本发明的方法制造的碳酸饮料（实施例1，2）与以往用搅拌器制造的碳酸饮料（比较例1）相比，即使经过一定时间后，仍含有更多的二氧化碳。即通过本发明的方法制造的碳酸饮料与以往使用搅拌器制造的碳酸饮料相比，二氧化碳不易逃逸，二氧化碳的保持能力优异。且用本发明的方法（实施例1，2），可在较短时间内制造出具有微细气泡的碳酸饮料。
（2）感官评价
对于实施例1以及对比例1中制造的碳酸水进行感官评价。结果如表1所示。通过本发明的制造方法，可制造气泡细小、碳酸感长久保持的碳酸饮料。
表1

Claims (5)

1.一种碳酸饮料的制造方法，其特征在于，包括使在加压条件下的溶解有碳酸气的液体通过可产生空化的装置，并通过在该液体中在加压条件下产生空化使碳酸气微细气泡析出；以及使所述析出的碳酸气微细气泡在加压下的液体中再次溶解，所述可产生空化的装置为微纳米气泡发生装置，所述微纳米气泡发生装置具有如下台阶部，在经过加压的液体流动的流路上，向下游侧方向的直径不连续地增大的至少1个以上的台阶部。
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，通过空化产生的气泡直径小于1mm。
3.根据权利要求1或2中所述的方法，其特征在于，所述微纳米气泡发生装置如下配置，具有经过加压的液体流动的复数流路，在各流路的下游侧出口，至少2个以上的流路连结成共通的空间。
4.根据权利要求1或2中的方法，其特征在于，所述微纳米气泡发生装置具有如下锥形，在经过加压的液体流动的流路内壁上，***的位置向下游侧偏斜的锥形。
5.根据权利要求1或2中所述的方法，其特征在于，碳酸饮料中溶解的二氧化碳量为200～12000PPm。
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