NO332297B1 - Bruk av karbondioksidregulatorer for a forlenge holdbarhetstiden til plastinnpakninger - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for å etterfylle karbondioksidgass i en karbonert drikkevarebeholder hvor en karbondioksidregulator frigir karbondioksid ved en rate omtrent lik raten til karbondioksidtapet fra beholderen. Det er også vist et innpakningssystem for å opprettholde et konsistent trykk av karbonert drikkevare omfattende en innlukning, en plastbeholder og en karbondioksidregulator. Også vist er en fremgangsmåte for å lage et innpakningssystem for å opprettholde et konsistent trykk i en karbonert drikkevare omfattende overstøping av en forhåndsform rundt en sammenstilling for en karbondioksidregulator eller blande en karbondioksidregulator inn i plastmaterialet brukt for å forme legemet av en beholder for den karbonerte drikkevaren. Også vist er en karbondioksidregulator-sammensetning for etterfylling av karbondioksidgass i en karbonert drikkevarebeholder omfattende polymeriske karbonater, organiske karbonater eller materialer som adsorberer og deretter frigir karbondioksid.

Description

Oppfinnelsens område

Foreliggende oppfinnelse vedrører bruk av karbondioksidregulatorer for å forlenge holdbarhetstiden til plastinnpakninger.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Plast- og metallbeholdere har erstattet glass i tapping av drikkevarer hvor det er nødvendig med enkel håndtering, lav vekt og at det ikke går i stykker. Plastinnpakning, spesielt polyetylenteraftalat(PET)flasker er mye brukt for innpakking av karbonerte produkter, så som øl, alkoholfrie drikkevarer, ikke-gassholdig vann og noen meieriprodukter. For hvert av disse produktene er det en viss optimal mengde av karbonering eller karbondioksid (noen ganger referert til i dette dokumentet som "C02") trykk innenfor innpakningen for å opprettholde dens optimale kvalitet. I konvensjonell plastinnpakning er det vanskelig å opprettholde C02-trykket ved dette optimale nivået i en forlenget tidsperiode.

Plastinnpakning er permeabelt for C02og over tid vil trykket innenfor flasken svek-kes. Til slutt, etter at en definert mengde av karbonering er tapt, er produktet ikke lenger egnet for bruk, som vanligvis blir bestemt ved en merkbar og uakseptabel endring i lukt eller smak. Det punktet hvor dette skjer, vil generelt definere holdbarhetstiden for innpakningen. C02-tapsraten er svært avhengig av vekt og dimen-sjonene til innpakningen og av temperaturen ved hvilken den lagres. Lettere, tyn-nere flasker mister karboneringen raskere, kan ikke motstå høye indre trykk, og har kortere holdbarhetstider. Ettersom plastflaskene blir mindre, blir den relative raten for karboneringstapet raskere. Gjennomtrengningen er raskere ved høyere temperaturer, reduserer holdbarhetstiden og gjør det vanskelig å lagre karbonerte drikkevarer i plastbeholdere i varme klimaer og fortsatt opprettholde en rimelig holdbarhetstid. Plastflasker med lengre holdbarhetstid, som er letter og billigere, og som har evnen til å lagre flasker lenger uten nedkjøling, har en rekke økonomiske fordeler.

En rekke tilnærmelser har vært anvendt i forhold til problemene beskrevet ovenfor. En enkel fremgangsmåte for å forlenge holdbarhetstiden av en karbonert drikkevare er å tilsette ytterligere karbondioksid ved tappepunktet. Dette blir for tiden brukt for karbonerte alkoholfrie drikkevarer og øl, men dens effektivitet hindres på grunn av effekten av overkarbonering på produktkvalitet og de negative effektene som dette kan forårsake på den fysiske ytelsen til flasken. Små forskjeller i indre trykk innenfor innpakningen forårsaker betydelige forskjeller i de musserende kvalitetene til drikkevaren. Oppløst C02påvirker også smaken. Disse presise kravene varierer fra produkt til produkt.

Overkarbonering blir også hindret av trykkbegrensningene til innpakningen. Å gjøre flasken mer motstandsdyktig mot trykk er mulig, men krever bruk av ytterligere materiale i flaskekonstruksjonen eller mer eksotiske plasttyper med høyere styrke.

Karbonering kan opprettholdes ved å redusere C02-gjennomtrengningsraten. Dette involverer typisk anvendelse av en sekundær barrierebelegning på en PET-flaske, bruk av en dyrere, mindre gjennomtrengbar polymer enn PET, fabrikkering av mul-tilagsflaskekonstruksjoner, eller kombinasjoner av disse fremgangsmåtene. Disse fremstillingstilnærmelsene er alltid vesentlig dyrere enn hva som er tilfellet i typisk polyesterplastproduksjon, og ofte skaper disse nye problemer, spesielt med resirku-lering.

Karbondioksidgenererende materialer er blitt brukt innen teknikken for å forlenge holdbarhetstiden for karbonerte drikkevarer. Molekylsiler behandlet med karbondioksid har blitt brukt for å karbonere drikkevarer ved reaksjonen til det bundne karbondioksidet med vann.

US patent nr. 6852783 utstedt til Hekal og US patentsøknad nr. 2004/0242746 Al til Freedman et. al beskriver en C02-frigjørende sammensetning som kan innlemmes eller settes inn i innpakningen for karbonerte drikkevarer. Sammensetningen i disse referansene beskriver over 25 vektprosent uorganisk karbonat som sjelden får karbondioksider blandet inn i termoplasten. En PET-flaske på 32 gram med 25 % belastning av natriumbikarbonat har et potensiale for å frigjøre 4,5 gram karbondioksid. Dette er ca. ti ganger høyere enn nødvendig for anvendelse i en PET-ølflaske og ville sannsynligvis forårsake en usikker trykksetting av innpakningen. Disse strukturene frigjør også deres karbondioksid for raskt til å regulere trykket i en forlenget periode, spesielt dersom de ble fremstilt i polyetylentereftalat i mot-setning til polyetylen, som har en mye lavere gjennomtrengningsrate for fuktighet. Vi har funnet slike høye belastningsnivåer til å være uegnet for vår anvendelse siden de har potensial til å frigjøre altfor mye karbondioksid inn i innpakningen.

Fra US 5855942 A er det kjent en fremgangsmåte for å beholde karbonoksid i kull-syreholdige drikker. Det anvendes en karbondioksidregulator for å forlenge hold-barheten til drikker omfattende karbondioksid, slik at karbondioksid etterfylles når karbondioksid tapes gjennom beholderen. Det anvendes en karbonsyreester, slik som 1,3-butylen karbonat, dietylkarbonat, neopentylenekarbonat og propylenkarbonat eller blandinger av disse. Mengden og typen av karbonsyreester valgt er basert på forekomsten av karbondioksidtap gjennom veggene i beholderen (se kolonne 2, linje 24-54 og kravene).

Fra US 4025655 A er det angitt metoder for tilsetting av karbondioksid i drikkebe-holdere, oppnådd ved en fremgangsmåte omfattende overstøping av en forhåndsform rundt en sammenstilling for en C02-regulator (se kolonne 2, linje 15-29, kolonne 13, linje 30-52, kolonne 14, linje 26-45 og tegningene 5 og 7-9).

Fra US 4110255 A er det kjent en fremgangsmåte for å fremstille et innpakningssystem for å opprettholde et konsistent trykk i en karbonert drikkevare som omfatter blanding av karbondioksidregulator inn i det termoplastiske materialet brukt for å forme legemet av en beholder (se kravene og tegningene 1, 3 og 5).

Oppsummering av oppfinnelsen

Sammenfatningsvis er oppfinnelsen slik som definert ved de vedlagte patentkrave-ne.

Denne oppfinnelsen er rettet mot en fremgangsmåte for å etterfylle karbondioksidgass i en beholder for karbonert drikkevare ifølge det selvstendige krav 1. Fremgangsmåten omfatter det å sette inn en karbondioksidregulator i drikkebeholderen eller i en innlukning av beholderen og frigjøre karbondioksid fra nevnte karbondioksidregulator via en kjemisk reaksjon. Frigjøring av karbondioksid reguleres ved en rate som er omtrent like raten av karbondioksidtap fra beholderen.

Oppfinnelsen er også rettet mot en innlukking for anvendelse med en beholder inneholdende en karbonert drikke ifølge krav 9. Fordelaktige utførelser av oppfinnelsen fremgår av de tilhørende uselvstendige krav.

En "karbonert drikkevare" som brukt heri er en vandig løsning i hvilken karbondioksid, i området fra omtrent 2 til omtrent 5 vol C02/vol H20, fortrinnsvis omtrent 3,3 til omtrent 4,2 vol C02/vol HsO for karbonerte alkoholfrie drikkevarer, og omtrent 2,7 til omtrent 3,3 vol C02/vol H20 for øl, har blitt oppløst.

"Karbondioksidregulator" som brukt heri er en sammensetning som virker for å opprettholde et mer konstant karbondioksidtrykk innenfor en innpakning i en tidsperiode ved å enten langsomt frigjøre C02gjennom en kontrollert kjemisk reak-sjonsprosess eller ved å absorbere og desorbere C02gjennom en fysikalsk prosess hvor raten av denne frigjøringen er omtrent lik den for C02-raten for innpakningen.

Egnede C02-regulatorer inkluderer: polymeriske karbonater, cykliske organiske

karbonater, organiske karbonater, så som a I kyl karbonat, etylen karbonat, propylenkarbonat, polypropylenkarbonat, vinyl karbonat, glyserinkarbonat, butylenkarbonat, dietylkarbonat, etylpyrokarbonat, metylpyrokarbonat, dialkyldikarbonat eller blandinger derav; uorganiske karbonater, så som natriumbikarbonat, jernkarbonat, kalsiumkarbonat, litiumkarbonat og blandinger derav; molekylsiler, zeolitter, aktivt kull, silikageler og koordinasjonspolymerer, metallorganiske rammeverk ("MOF-er"), og isorektikulære metallorganiske rammeverk (IRMOF-er). Mengden av C02-regulator benyttet avhenger av ønskelig mengde av karbondioksidfrigivelse som er avhengig av mengden av karbondioksidtap fra beholderen under holdbarhetstiden for beholderen.

Områder i flasken i hvilke C02-regulatoren kan plasseres inkluderer, men er ikke begrenset til, flaskelukning, flaskeavslutning/hals, flaskebunnen eller blandet i plastresinet som omfatter flasken.

Kort beskrivelse av tegningene

Figur 1 er en avbildning av effekten av en karbondioksidregulator på ytelsen av en PET-ølflaske. Figur 2 er en avbildning av effekten av en karbondioksidregulator på ytelsen av en karbonert flaske for alkoholfrie drikkevarer. Figur 3 er en avbildning av en karbondioksidregulatorinnlukning med diskinnsetting og foring. Figur 4 er en avbildning av en karbondioksidregulatorsammenstilling med disk og foring. Figur 5 er en avbildning av en karbondioksidregulatorinnlukning med innsettings-pluggsammenstilling. Figur 6 er en avbildning av en finpusset innsetningssammenstilling for en karbondioksidregulator. Figur 7 er en avbildning av karbondioksidutbytte for et organisk karbonat aktivert av vanndamp. Figur 8 er en avbildning av effekten av poseporsjonspakkemateriale på raten av karbondioksidfrigjøring.

Figur 9 er en avbildning av karbondioksidtap på indre flasketrykk.

Figur 10 er en avbildning av formetning av karbondioksid i flasker på 567 gram (20 ounce).

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Det finnes et stort antall sammensetninger som kan tjene som karbondioksidregulatorer. Disse sammensetningene kan deles inn i to kategorier. Den første kategorien er sammensetninger som genererer eller frigjør karbondioksid via en kontrollert kjemisk reaksjon. Slike sammensetninger inkluderer: a) polymerer, så som alifatiske polyketoner, som genererer karbondioksid som et degraderings biprodukt av polymerens reaksjon med oksygen eller organiske og uorganiske karbonatgrupper som frigjør karbondioksid ved hydrolyse, spesielt ved nærvær av syrer. Katalysato-rer, bindemidler og andre additiver kan kombineres med disse materialene for å hjelpe til med å kontrollere karbondioksidfrigjøringsprosessen; og b) organiske karbonater, så som alkylkarbonater, etylenkarbonat, propylenkarbonat, polypropylenkarbonat, vinyl karbonat, glyserinkarbonat, buty len karbonat, dietylkarbonat, etylpyrokarbonat, metylpyrokarbonat, cykliske karbonata kry later, så som trimetylolpropankarbonatakrylat, og dialkyldikarbonater som generer karbondioksid ved hydrolyse som kan forhøyes ved reaksjon med en syre, så som sitronsyre eller fosforsyre.

Den andre kategorien er sorbentsammensetninger som lager karbondioksid og deretter frigjør den inn i beholderen ettersom karbondioksid minstes fra innpakningen. Disse inkluderer: absorbenter så som silikagel; molesiler, zeolitter, leirer, aktivert alumina, aktivt kull og koordinasjonspolymerer, metallorganiske rammeverk eller "MOF-er" og isorektikulære metallorganiske rammeverk eller "IRMOF-er" som er krystallinske materialer av metalloksid og organiske syrer analogt med zeolitter. Disse materialene kan lages for å ha varierende porestørrelser og karbondioksidlag-ringskapasitet.

De forskjellige karbondioksidgeneratorene beskrevet ovenfor kan blandes inn i polymeren som utgjør beholderen eller innlukningen. De kan også eksistere som lag i en multilags innlukning, foring eller flaskedesign. Alternativt kan de støpes inn i et innlegg eller en disk som kan plasseres på toppen av flaskeinnlukningen eller i et innlegg som kan plasseres på det finpussede området av beholderen. Noen desig-ner er vist i figurene 3-6.

I systemer hvor fuktighet brukes for å regulere frigjøringsraten for C02/kan karbondioksidregulatoren være innkapslet eller blandet med en passende polymer valgt for dens permeabilitet for fuktighet og C02. Ved riktig valg av innkapsling eller barrierepolymer, kan fuktighetsgjennomtrengningsraten brukes til å kontrollere C02-frigjøringsraten og matche C02-tapsraten til innpakningen og derved oppnå en innpakning som opprettholder et nesten konstant internt C02-trykk i en tidsperiode. Denne tidsperioden er referert til som reguleringsperioden.

I systemer hvor oksygen brukes for å regulere frigjøringsraten for C02, kan karbondioksidregulatoren være innkapslet eller blandet i en egnet polymer valgt for dens gjennomtrengelighet for oksygen og C02. Igjen, ved riktig valg, kan C02-genereringsraten reguleres for å tilpasse C02-tapsraten for innpakningen og opprettholde et nesten konstant internt C02-trykk for en tidsperiode.

Når karbondioksidregulatoren fremstilles fra et C02-adsorberende materiale, kan ytterligere C02nødvendig for å forlenge holdbarhetstiden innlemmes gjennom overkarbonering ved fyllingspunktet. Innpakningen kan være overkarbonert med den nøyaktige mengden av C02nødvendig, basert på den ønskede økningen i holdbarhetstiden, reguleringsperioden og C02-permeabiliteten av innpakningen. C02-reguleringsmaterialet må raskt absorbere dette overskuddet av C02før innpakningen kan deformere på grunn av overskudds-C02. Denne absorbansen burde skje i løpet av omtrent seks timer og fortrinnsvis i løpet av omtrent én time. C02-regulatoren burde deretter frigjøre det adsorberte karbondioksidet ved en lavere rate enn, eller fortrinnsvis omtrent lik raten til karbondioksidtapet fra selve innpakningen. Dette vil sikre at et ensartet og stabilt internt C02-trykk opprettholdes. Ytelse av spesifikke regulatorsammensetninger kan optimaliseres ved riktig tørking, impregnering og fremstillingsforhold som er godt kjent for fagmannen. Det er fore trukket å minimalisere volumet til karbondioksidregulatoren slik at innpaknings-rommet brukes effektivt.

Alternativt kan karbondioksidregulatoren bli forhåndsladet med C02for et miljø av C02-gass slik at den adsorberer og holder tilstrekkelig C02-gass for å erstatte C02-tapet fra beholderen under normal bruk av beholderen.

Karbondioksidregulatoren kan innlemmes i innpakningen på mange måter. Disse inkluderer, men er ikke begrenset til, å plassere den på innsiden av innlukningen, enten i en liten kopp eller som en fabrikkert disk. Disse er illustrert i figurene 3-5. Disse designene har flere komponenter, lukningslegemet 10, karbondioksidregulatormaterialet 20 og en foring eller koppmateriale 30 som støtter karbondioksidregulatoren 20 og kan separere den fra innpakningsinnholdet. Foringsmaterialet kan være designet for å assistere i å regulere C02-tapsraten til karbondioksidregulatormaterialet, enten ved å fungere som en kontroll av C02-gjennomtrengelighetsraten direkte, eller ved å kontrollere raten hvor en aktivator kan nå frem til karbondioksidregulatoren. Vann og vanndamp kan fungere som en aktivator i mange systemer. Karbondioksidregulatormengden kan variere avhengig av kravene til innpakningen. For mindre økninger i holdbarhetstiden kan et tynt innlegg plasseres på innsiden av innlukningen. For større effekt, hvor det vil være nødvendig med mer karbondioksidregulator, vil designen på koppen eller plugginnlukningen tillate bruk av større mengder karbondioksidregulator.

Karbondioksidregulatoren kan plasseres i flasken 40 etter at den er tilvirket, ved å plassere et formet stykke i en egnet posisjon i flasken. Dette er illustrert i figur 6. En tilnærmelse vil være et kortere rørformet stykke plassert i en slisse støpt inn i det ferdige området til flasken, enten under eller etter formblåsing. En annen tilnærmelse vil være å overstøpe en flaskeform rundt en karbondioksidregulatorsammenstilling, ved å plassere sammenstillingen på kjernepinnen til en konvensjonell innsprøytingsform og deretter overstøpe en foreløpig form rundt denne sammenstillingen ved bruk av en polymer, så som PET. Den foreløpige formen som inneholder karbondioksidregulatorsammenstillingen vil deretter bli blåst inn i en flaske ved bruk av konvensjonelt utstyr. Et annet konsept ville være å bruke strekkstav for å posisjonere en regulatorsammenstilling av flasken under formblåsingen.

Karbondioksidregulatoren kan også blandes inn i plasten som brukes til å forme innpakningslegemet eller innlukningen. Den foreløpige formen som inneholder karbondioksidregulatorsammenstillingen vil deretter bli blåst inn i en flaske ved hjelp av konvensjonelt utstyr. For et slikt system vil det være fordelaktig dersom karbondioksidregulatoren ikke ville bli aktiv før innpakningen var fylt opp.

Karbondioksidregulatoren kan også tilsettes som et lag i en multilagsfremstilling, enten som et lag i flasken, et lag i innlukningen eller et lag i foringen. Dette laget kan lages av et hvilket som helst av de konvensjonelle multilags ekstrusjons- og tilvirkningsmåter vanlig i industrien, inkludert multilagsytelsesfremstilling, multi-lagsfolieekstrusjon, belegning og laminering. Antallet lag i den endelige innpak-ningsformen kan være fra to til ti lag, og fortrinnsvis tre til fem lag.

Frigjøringsratekarbonering fra karbondioksidregulatoren kan videre reguleres ved enten laminering med en folie, belegge karbondioksidregulatorsammenstillingen, eller ved å blande karbondioksidregulatoren inn i et annet materiale, spesielt en plast. Dette kan også forenkle tilvirkningen av karbondioksidregulatoren til en form som er egnet for denne applikasjonen. En tilnærmelse ville inkludere blanding av karbondioksidregulatormateriale inn i polymeren brukt til å danne innlukningsforingen eller blande karbondioksidregulatormaterialet inn i materialet som brukes til å produsere selve innlukningen.

Molekylsiler er en foretrukket karbondioksidregulator for denne oppfinnelsen. Vel-formede, ikke-kompakterte molekylsiler har evnen til å absorbere høye C02-nivåer. 13x-molekylsiler absorberer omtrent 18 % av sin vekt av C02ved flasketrykk. For en flaske med karbonert alkoholfri drikkevare på 240 gram (12 oz.) som er karbonert til 4,0 vol, er således ca. 0,525 g C02-gass nødvendig for å erstatte tapt C02fra innpakningen og dobler holdbarhetstiden. Hhensiktsmessige molekylsiler for å fungere som karbondioksidregulatorer inkluderer, men er ikke begrenset til, alumi-niumsilikatmaterialer allment kjent som 13X, 3A, 4A og 5A-siler, faujasitt og borosi-likatsiler. Disse materialene kan modifiseres ved ionebytteprosesser for å modifisere deres fysikalske egenskaper, og kan kombineres med fyllemidler, bindemidler og andre prosesseringshjelpemidler.

Et annet sett karbondioksidregulatorer er koordinasjonspolymerer, metallorganiske rammeverk ("MOF-er") og isorektikulære metallorganiske rammeverk (IRMOF-er). Disse er polymeriske strukturer laget ved reaksjonen av metall og organometall-reagenter med organiske fordelingsmolekyler, slik at en åpen, porøs struktur opp-nås. En hvilken som helst av de forskjellige beslektede høyporøsitetsgittersysteme-ne fremstilt gjennom en slik reaksjon og som er i stand til å absorbere og frigjøre karbondioksid, burde være inkludert.

Et annet sett karbondoksidregulatorer inkluderer organiske og uorganiske karbonater. Disse materialene reagerer med vann for å danne karbondioksid, spesielt i nærværet av syrekatalysatorer. Blanding av disse materialene inn i PET og aktive-ring av dem ved å fylle innpakningen med en syredrikk, er en foretrukket utførelse av vår oppfinnelse. Egnede uorganiske karbonater vil inkludere natriumbikarbonat, kalsiumkarbonat og jernkarbonat. Egnede polymeriske karbonater ville inkludere sykliske karbonatkopolymerer, så som poly(vinylalkohol)cyklisk karbonat og polycyklisk karbonata kry lat eller lineære alifatiske karbonatpolymerer. Poly(vinyl-alkohol)cyklisk karbonat dannes ved den katalyserte reaksjonen til polyvinylalkohol med dietylkarbonat. Et polycyklisk karbonatakrylat kan lages ved å polymerisere monomeren, trimetylolpropankarbonatakrylat, som lages fra den katalyserte reaksjonen mellom 2-etyl-2-(hydroksylmetyl)-l,3-propandiol (trimetylpropan) og dietylkarbonat.

Et annet sett karbondioksidregulatorer er polymerer som oksiderer for å danne karbondioksid. Et eksempel på disse ville være alifatiske polyketoner, eksempel ville inkludere polymerer laget av reaksjonen til etylen og/eller propylen med karbon-monoksid.

En av parameterne som er viktige for å optimalisere den foreliggende oppfinnelsen er å maksimere densiteten til C02i C02-kilden. Jo høyere densitet i kilden med hensyn til mol-C02per enhetsvolum, desto mer C02kan innlemmes i innpakningen for å forlenge holdbarhetstiden, samtidig med at volumet okkupert av kilden mini-maliseres. En rekke materialer og deres C02-densiteter er vist i tabell 1 under. En annen utfordring er regulering av C02-frigjøringen fra kilden slik at den generelt tilsvarer C02-tapsraten fra innpakningen. C02-frigjøringen kan optimaliseres gjennom valg av selve kilden, regulering av aktiveringen til C02-frigjøringsreaksjonen eller ved passende valg av membraner, belegg eller folier som separerer C02-kilden fra drikken. Forskjellige fremgangsmåter er forklart i eksempelavsnittet nedenfor.

En annen parameter viktig for å optimalisere den foreliggende oppfinnelsen er volumet, eller tykkelsen, av karbondioksidregulatoren påkrevd for å produsere tilstrekkelig mengder C02. For å kalkulere karbondioksidregulatorinnsetningen eller tykkelsen for en variasjon av reaktantmaterialet, er det gjort en rekke kalkulasjo-ner som antar 100 % konvertering av karbonatreaktant til C02. Når det gjelder di-eller tri-funksjonelle organiske syrer, kan én eller flere av syregruppene reagere, men for kalkulasjonsformål i tabellen under, er det antatt at bare én syregruppe reagerer. CaC03og fumarsyrekombinasjonen er inkludert for å demonstrere effekten av tettere (høyere utbytte av C02per volum) reaktantpar. Til slutt er etylenkarbonat vist som et eksempel på en organisk kilde av karbonat, som dekompone-rer ved reaksjonen med vann og krever ikke syring. Tabell 2 under viser effekten av reaktantene på innsetningstykkelsen.

Noen karbondioksidregulatorer kan være forhåndsladet med C02ved å utsette den for et miljø med C02-gass, slik at den absorberer og holder tilstrekkelig C02-gass for å erstatte C02-tap fra beholderen under normalt bruk av beholderen. Fortrinnsvis frigjøres C02fra karbondioksidregulatoren ved en rate omtrent lik raten for C02-gjennomtrengningstapet fra beholderen.

En fremgangsmåte for å lade karbondioksidregulatoren med C02er å plassere en disk eller innsetning av karbondioksidregulatorsammensetningen inn i lukningen eller finpussingen av en karbonert drikkeflaske og deretter ha overtrykk på flasken med en mengde C02-gass som er nødvendig for å forlenge beholderholdbarheten til det ønskede målet. Overskudds-C02blir deretter raskt absorbert av karbondioksidregulatoren, slik at flasken ikke blir for mye belastet. Det sorberte C02blir deretter frigjort i det frie rommet til den karbonerte drikken ettersom damptrykket til C02avtar når produkt-C02tapes fra innpakningen. En annen fremgangsmåte er å for-håndslade disken eller sette inn karbondioksidregulatoren med C02og plassere den forhåndsladede disken inn i innlukningen eller finpussingen under tapping og/eller korkeprosessen.

Eksempler

Eksempel 1

Forskjellige karbondioksidregulatorer, spesielt organiske karbonater, ble testet for å bestemme hvorvidt de kunne aktiveres med vanndamp alene og uten en organisk syre til stede. Resultatene vist i figur 7 illustrerer at vanndamp aktiverer (web-produksjon fra organiske karbonater ved hydrolyse og en organisk syre er ikke nødvendig.

Eksempel 2

En rekke foringsmaterialer ble testet for å bestemme effekten av permeabiliteten til foringsmaterialet på C02-produksjonsraten. En blanding av natriumbikarbonat og sitronsyre ble forseglet i en pose suspendert over 25 ml vann i en forseglet flaske. Posene ble tilvirket fra tre forskjellige materialer med forskjellige permeabiliteter for fuktighet: en tepose av papir, polylaktisk syre og polyetylen. Resultatene i figur 8 demonstrerer at en svært lav fuktighetsbarriere tillater den raskeste C02-genereringsraten og den høyere fuktighetsbarrieren tilveiebrakt ved polyetylen gir den langsomste raten. Således kan et fuktighetsbarrieremateriale mellom karbondioksidregulatorsammensetningen og den karbonerte drikkevaren brukes for å regulere C02-produksjonsraten.

Eksempel 3 - Sorbent CO^- metninq og frigjøring

Forskjellige karbondioksidgeneratorer, spesielt sorbentmaterialer ble testet for å

bestemme deres kapasitet for å lagre og frigi C02under høyt trykk og for derved å forlenge holdbarhetstiden for en karbonert drikk. De valgte sorbentmaterialene ble først mettet i et miljø medhøytrykks-C02. Sorbentmaterialene ble dermed plassert i 400 ml (20 oz) flasker og flaskene ble raskt karbonert med tørr-is og korket. Molekylsilene ble oppnådd fra kommersielle kilder og enten brukt slik som mottatt, eller tørket ved oppvarming under vakuum. 13X-molekylsilene diskutert under ble tilveiebrakt fra Aldrich Chemical Company, og enten brukt slik som mottatt, eller tør-ket under vakuum før bruk. C02-tapsraten fra flaskene ble registrert over tid. Resultatene er vist under i tabell 3:

Forsøk 4 - Overtrvkkssettinq av flasker som har molekvlsilder med CO?

Et forsøk ble gjennomført for å teste konseptet med overtrykkssetting av flasken, lagre overskudds-C02i molekylen og frigjøre absorbert C02tilbake til flaskens luft-rom. Fire sett 240 ml (12 oz) flasker, hver med et innhold på 15 cc vann og karbonert med tørr-is, ble testet. Det første settet var en kontroll og ble ladet med bare 4,0 volumer C02. Det andre settet ble ladet med 4,75 volumer av C02og omtrent 3 gram fint pulverisert 13X-molekylsil tørket under vakuum og inneholdt i et testrør og ble også innelukket i flasken. Det tredje settet ble ladet med 4,75 volumer av C02og omtrent 3 gram utørket finpulerisert 13X-molekylsil også inneholdt i et testrør ble innelukket i flasken.

Resultatene vist i figur 9 viser at kontrollflaskene mistet C02ved en normal rate. Imidlertid viste de to settene som inneholdt molekylsilene et initielt raskt fall i C02-trykket, som indikerer at C02ble raskt absorbert av molekylsilene. C02-nivået i luftrommet i flaskene økte deretter, fordi molekylsilen sendte C02tilbake til flasken. Disse to settene viste en teoretisk økning på 11 uker i holdbarhetstid sammenlignet med kontrollen.

For de følgende eksemplene ble PET-flasker laget ved bruk av konvensjonelle injek-sjonsformblåsingsprosedyrer. Den ble laget av en konvensjonell PET-flaskeresin. Flaskene for karbonerte alkoholfrie drikkevarer (CSD) veide 26,5 gram og hadde et volum på 240 ml (12 ounces). Ølflaskene brukt i de følgende eksemplene hadde en vekt på 37 gram, et volum på 500 ml, en sjampanjebase, en 1716-finpussing, som er flaskens hals og munning, og brukte en konvensjonell CSD-lukning.

Effekten av karbondioksidregulatorer på interntrykket av PET-flasker ble gjennom-ført ved å plassere en vektet mengde av regulatorprøver i et testrør og plassere det inn i PET-flasken. Ti milliliter vann ble tilsatt flasken på en slik måte at bare vanndamp kom i kontakt med absorbenten. Flaskene ble deretter karbonert i henhold til fremgangsmåten vist i US patent nr. 5473161. Alle testflaskene ble evaluert i tripli-kat.

Mengden av karbondioksid i flasken ble målt ved FT-IR i henhold til fremgangsmåten beskrevet i US patent nr. 5473161 under lisens fra The Coca-Cola Company. Dette tilsvarer direkte det interne C02-trykket i flaskene. Målinger ble gjort perio-disk for å spore mengden av C02som ble igjen i forpakningen. En konverterings-faktor for signalet ble brukt for å konvertere FT-IR-resultatet til volumer av C02, en terminologi vanligvis brukt i innpakningsindustrien når mengden karbonisering skal beskrives i en karbonert drikkevare. Et volum C02er mengden som er nødvendig for å gi en atmosfære av trykk til pakningen ved 20 °C. Konverteringskonstanten ble bestemt ved å plassere en kjent mengde C02i en flaske og måle C02-nivået innenfor en times forsegling. Konverteringskonstanten ble bestemt ved flere trykk og ble funnet å være konstant innenfor nøyaktigheten av vår test.

Holdbarhetstiden bestemmes av hvor lang tid det tar for C02-trykket i pakken å falle til en minimum akseptabel verdi. Kravet varierer med det innpakkede produktet. For karbonerte alkoholfrie drikkevarer brukes et første karboneringsnivå på omtrent 4,0 volumer med et minimum akseptabelt nivå på ca. 3,3-3,4 volumer. Dette er et tap på 15-17,5 %. For øl er det minimale karboneringsnivået typisk 2,7 volumer med et initielt nivå på 3,0 volumer. Det initielle karboneringsnivået for hver test ble bestemt for å måle C02-nivået innenfor pakken kort etter forsegling. I tilfeller hvor holdbarhetstiden ikke ble oppnådd ved slutten av vårt forsøk, ble ver-dien bestemt ved ekstrapolering som vist i figurene 1 og 2. De fleste pakningene ble brukt i god tid før deres endelige holdbarhetstid er nådd.

Å opprettholde et svært konsistent karboneringsnivå når hoveddelen av pakningene vil bli brukt er viktig for produktkvaliteten. Perioden der det indre C02-trykket for-blir relativt konstant er definert som reguleringsperioden. Dette er illustrert i figurene 1 og 2.

Komparativt eksempel 5

En PET-ølflaske med 1716-finpuss og CSD-innlukning ble karbonert til et nivå på 3,3 volumer C02. Dette er et noe høyerer initielt karboneringsnivå enn typisk for industrien. For øl blir holdbarhetstiden nådd når karboneringsnivået når 2,7 volumer. Holdbarhetstid og C02-tapsrateresultater er vist i tabell 4 og figur 2.

Komparativt eksempel 6

En 240 ml CSD-flaske med en CSD-innpakning ble karbonert til et nivå på 4,0 nivåer av C02. For mineralvann ble holdbarhetstiden nådd ved 3,3 - 3,4 volumer av C02. Resultater er vist i tabell 4.

Eksempel 5: Effekt av 13X- siler på holdbarhetstiden av PET- ølflasker

Et gram tørket 13X-molkylsilpulver ble plassert i et testrør innenfor den samme kombinasjonen av PET-flaskeinnlukning brukt i Komparativt eksempel 5. C02ble tilsatt slik at et karboneringsnivå på 3,6 volumer C02ville føre til fravær av absorbenten. Resultatene er vist i figur 1 og tabell 4. Karbonering ble overvåket inntil minimumskravet for øl, 2,7 volumer C02, ble oppnådd. Plassering av adsorbenten på innsiden av pakningen førte til en umiddelbar reduksjon av målt C02innenfor flasken og holdbarhetstiden for pakningen ble forlenget med 36 dager i forhold til Komparativt eksempel 5.

Eksempel 6: Effekt av 13X- molekylsiler på holdbarhetstiden til CSD- flasker

Dette forsøket ble gjennomført som eksempel 5, med unntak av at en 240 ml (12 ounce) CSD-flaske og CSD-innlukning ble brukt. Et gram tørket molekylsilpulver ble plassert i et testrør på innsiden av den samme PET-flasken. C02ble tilsatt slik at et karboneringsnivå på 4,35 volumer ville føre til fraværet av adsorbenten. Karboneringsnivået ble overvåket over tid. Resultatene er vist i figur 2 og tabell 4. Plassering av adsorbenten på innsiden av pakningen førte til en umiddelbar reduksjon av fritt C02og holdbarhetstiden for pakningen ble forlenget med 42 dager sammenlignet med det komparative eksempelet 6.

Sammenligning av forskjellige molekylsiler

En rekke kommersielle molekylsiler (vist som individuelle bokstaver i tabellene under) ble testet i henhold til prosedyren beskrevet ovenfor ved bruk av et gram molekylsil. Disse materialene ble tilveiebrakt fra forskjellige produsenter (vist som "Mfr" i tabellene under) og brukt som mottatt. Et gram av hvert materiale ble testet i 240 ml (12 ounce) CSD-flasker med PCO (kun plastlukking)-finpussing ved tilsatt karbondioksidvolum på 4,5 volumer karbondioksid. Det initielle karbondioksidtrykket ble målt en time etter fylling. Data på disse molekylsilene er vist i tabell 5. Effekten av tørketemperatur på karbondioksidbevaringsytelsen ble også målt. Tør-king av molekylsiler øker ofte deres kapasitet for adsorpsjon. Siler ble tørket ved 120 °C i 15,5 timer og testet som beskrevet ovenfor. Resultatene er vist i tabell 6.

Siler ble tørket ved 240 °C og testet som beskrevet ovenfor. Resultatene er gitt i tabell 7.

Effekt av overflateareal på ytelse

En prøve av 13X-silpulver ble malt ved bruk av en Spex Mill-kvern for å minke dens partikkelstørrelse og øke dens overflateareal. Overflatearealet og partikkelstørrel-sen til Aldrich 13X-siler før og etter oppmaling er vist i tabell 8.

Ytelsen til disse materialene ble testet som beskrevet ovenfor ved bruk av 12 unses CSD-flasker med PCO-finpussing og et gram sil. Resultatene er vist i tabell 9.

Effekten av molekylsiler i tablettform

Molkylsiler ble presset til pellets og testet, enten ved å eksponere tabletten til gass-rommet i flasken eller ved å senke tabletten i vann på innsiden av beholderen. Resultatene er vist i tabell 10.

Effekten av belegg for å modifisere ytelsen til siltabletter

Molekylsiltabletter ble fremstilt ved kompresjon og tørket ved 125 °C. De ble belagt med en 2 % løsning av General Electric Silicone RTV615A 01P ved å blande 10 deler av elastomer med 1 del herdemiddel, i heptan. Tablettene ble dyppet i beleg-ningen og fikk lufttørke ved romtemperatur. De belagte og ikke-belagte tablettene ble plassert i luftrommet til en 12 unses CSD-flaske og testet som beskrevet ovenfor, og resultatene er vist i tabell 11.

Effekten av molekylsiler i innlukkede innsetninger

En liten innsetning ble fremstilt ved injeksjonsstøping av en kopp som kunne passe på innsiden av innlukningen og også fungere som foringsforseglingsmekanisme. Denne koppen ble designet for å inneholde 1 g av molekylsilmateriale og for å pas se på innsiden av finpussingen til en 12 unses CSD-flaske. Disse koppene ble injek-sjon sstø pt fra polyetylen og polypropylen og karboneringsgjenholdelsesytelsen til molekylsilene plassert i disse koppene ble testet som beskrevet ovenfor. Data er vist i tabell 12.

Sammenligning av molekylsiler med askaritt

Ytelsen til 13X-molekylsiler og askaritt, et karbondioksidadsorberende mineral, blir sammenlignet som beskrevet ovenfor ved bruk av lg av hvert materiale. Resultatene er vist i tabell 13.

Svreaktiverte requlatorsvstemer

En hensiktsmessig fremgangsmåte for regulering av C02-frigjøring ville være gjennom kontakt av pakken med drikkevaren. Mange karbonerte alkoholfrie drikkevarer er ganske syreholdige, og gjør således syreholdighet til en hensiktsmessig utløser for C02-frigjøring fra en karbondioksidregulator inkorporert i en PET-flaske eller innlukning. Vanlige syrer funnet i drikkevarer inkluderer fosforsyre og sitronsyre.

Egnede karbondioksidregulatorer for dette konseptet ville inkludere uorganiske karbonater, så som kalsiumkarbonat, organiske karbonatoligomerer og polymerer, så som vist i tabell 14, og kombinasjoner derav. De uorganiske karbonatene og de organiske karbonatoligomerene ble tilveiebrakt fra Aldrich Chemical Compapny. Cykliske karbonatpolymerer ble tilveiebrakt fra professor Morton H. Litt i Depart-ment of Macromolecular Science and Engineering ved Case Western Reserve Uni-versity.

PET ble tørrblandet med forskjellige kilder av karbondioksid og satt sammen på en labskala APV-tvillingskrueekstruder for å danne en vannavkjølt streng. Ca. tre gram materiale ble plassert i en løsning med pH 2 av fosforsyre i en 155 ml luftrom-ampulle og forseglet med en krympetopp-silikonpakning. Generering av karbondioksid ble overvåket av en GC. Miniliterne av karbondioksid generert per gram regu-latormateriale per dag er vist i tabell 14. Den omtrentlige mengden av regulator krevd for å matche C02-frigjøringsraten for en konvensjonell 12 unses alkoholfri karbonert drikkebeholder er også indikert.

Effekt av formetninq

Tabletter av 4A-ekstruderte pellets med PET som bindemiddel ble fremstilt og mettet. 11,3 gram 4A-sil ble brukt med 4,8 gram PET. De to materialene ble blandet sammen, og formet til en sylindrisk kompakt i en trykkpresse ved 10 000 psig og

ca. 100 til 120 C. Tablettene ble mettet i C02ved romtemperatur og 300 psig i 36 timer. Tablettene absorberte 1,47 gram C02i gjennomsnitt. Tablettene hadde blitt delt i to for å kunne putte dem inn i flaskene. Flaskene (6) ble lukket og overvåket. Figur 10 viser at holdbarhetstiden ble forlenget med det 4A-formettede materialet. Et maksimum i C02-nivået i flasken oppstod underveis gjennom testen, som viser den langsomme prosessen av C02-utvikling fra 4A-materialet. Tabletter av 13X ble fremstilt i en tilsvarende prosess. 3,2 gram pulverisert 13X (Aldrich, som for 4A) og 4,8 gram PET ble formet til tabletter, delt i to og mettet med C02ved romtemperatur, 300 psig i 36 timer. De mettede pelletsene ble plassert i PET-flasker og C02-nivåene overvåket. Holdbarhetstiden ble forlenget av ekstra C02. Tablettene hadde adsorbert 0,52 gram C02i gjennomsnitt.

PET-folie, 5,25 kvadrattommer, 10 mil tykk, og ustrukket, ble mettet ved romtemperatur og 300 psig i 36 timer. 29 gram folie blir tildelt hver flaske. PET-folien ble mettet med C02ved romtemperatur i 36 timer ved 300 psig. Folien adsorberte 0,99 gram C02i gjennomsnitt. Folien ble plassert i PET-flasker (6) og det indre C02-nivået ble overvåket. C02-en som ble utviklet fra PET-folien forlenget holdbarhetstiden som vist i figur 10.

Videre diskusjon av eksempler 5 og 6c

Plassering av egnet adsorbent innenfor en PET-karbonert drikkeflaske tillater ytterligere C02å bli tilsatt uten å forårsake en økning i det indre trykket av flasken. Dette kan lett ses i eksemplene 5 og 6. I eksempel 5, ble C02tilsatt for å danne et karboneringsnivå på 3,6 volumer, men etter forsegling ble bare 3,38 volumer målt. I eksempel 6 ble bare 4,35 volumer tilsatt, men kun 3,89 volumer ble målt innen én time etter forsegling. I hvert tilfelle ble C02raskt adsorbert, hvilket forhindret innvirkning på flasken pga. overkarbonering.

Adsorbert C02ble deretter langsomt frigitt inn i flasken over tid, som førte til et mye mer konstant C02-trykk innenfor innpakningen.

Reguleringsperioden var 30 og 34 dager for henholdsvis eksemplene 5 og 6. Dette er godt innenfor tidsperioden hvor de fleste høyvolumskarbonerte drikkevarene blir pakket og solgt.

Den ultimate holdbarhetstiden for eksemplene 5 og 6 er vesentlig lenger enn det kan ses av de komparativt eksemplene. Holdbarhetstiden ble forlenget til over 30 dager i hvert tilfelle. En rekke forskjellige molekylsiler ble evaluert som en basis for en karbondioksidregulator. Som illustrert i tabell 5 fant vi at en mengde materialer er effektive.

Vi undersøkte effekten av tørketemperatur på karbondioksidregulatorytelsen. Vi fant at det ikke var nødvendig å tørke molekylsil basert på regulatorer for å oppnå utmerket ytelse og at tørking av dem til en temperatur lavere enn konvensjonelt brukt for å tørke disse materialene, 120 °C, ga noe forbedret ytelse. Tørking ved høyere temperatur, 240 °C, førte til en vesentlig nedgang i reguleringsperioden. Å unngå behovet for å tørke silene før bruk ville være svært fordelaktig i flere desig-ner karbondioksidregulatorer.

Økning av partikkelstørrelsen og overflatearealet til adsorbenten førte til en vesentlig økning i mengden av C02som en karbondioksidregulator kunne adsorbere, som vist i tabell 5. Optimalisering av partikkelstørrelse og overflateareal for en særskilt karbondioksidregulator ville være et spørsmål om rutineeksperimentering.

Den fysikalske formen til regulatoren vil være viktig i utviklingen av en optimalisert karbondioksidregulatordesign. Vi fant at molekylsiler presset til en form av en tab-lett kunne være vel så effektiv som en regulator av molekylsilpulver. Optimalisering av formen og fasongen til regulatoren er igjen et spørsmål om rutineeksperimentering.

Belegging av molekylsiltabletter er forventet å være en særskilt effektiv fremgangsmåte for produksjon av en regulator. Et kritisk særtrekk ved denne beleg-gingen ville være å tillate den raske adsorpsjonen av C02under flaskefyllingen, for å gjøre det lettere med overtrykk som en fremgangsmåte for å tilføre ytterligere karbondioksid. Vi fant at silikonbelegg var effektive, som vist i tabell 11.

En innsettingskoppsammenstilling representerer en praktisk fremgangsmåte for å fremstille et karbondioksidregulatorsystem. Vi fant at polyetylenbaserte innset-tingskopper kunne være effektive, som illustrert i tabell 12. Andre polyolefiner egnet for slike sammenstillinger ville inkludere termoplastisk polyolefinelastomerer, etylenkopolymerer, så som lineære lavdensitetspolyetylen og ultralavdensitetspoly-etylen, etylenpropylenkopolymerer, propylenkopolymerer og styrentermoplastiske elastomerer. Mykere polyolefinmaterialer i stand til å danne en tett forsegling med overflaten til innpakningen ville være foretrukket. Bestemmelse av optimaliserte dimensjoner og materialer for en innsettingskopp eller annen regulatorform er et spørsmål om rutineeksperimentering.

Mange materialer som adsorberer karbondioksid danner ikke lett regulatorsystemer som er illustrert i tabell 13. Askaritt er et mineral som lett adsorberer store mengder karbondioksid, men som ikke i sin rene form produserer en egnet karbondioksidregulator, siden C02ikke frigis ved en rate tilsvarende raten til C02-tapet fra innpakningen.

En fagmann innen området ville være bevisst at det er et antall faktorer som ville kunne forbedre denne oppfinnelsen. Det er fordelaktig at adsorbentene har høyest mulig kapasitet for å adsorbere karbondioksid. Kapasiteten er vekten av karbondioksid adsorbert per adsorbentvekt. Adsorbenter med høyere C02- adsorpsjonskapasitet ville være foretrukket, siden mindre ville måtte tilsettes pakningen for å generere den ønskede forbedringen i holdbarhetstid.

Det kan også være viktig med betingelsene som disse håndteres under. Det er vel-kjent at oppvarming av molekylsiler kan fjerne innfangede forbindelser og danne mer kapasitet. Overtørking svekker overraskende ytelsen til disse materialene som C02-regulator.

Det kan være nødvendig å kombinere molekylsilen med et bindemateriale for forenkle dens tilvirkning til deler egnet for denne applikasjonen. Den typen som trengs ville avhenge av silegenskapene og de endelige egenskapene som trengs i det endelige tilvirkede stykket. De ville inkludere uorganiske bindemidler som ofte benyt-tes for å forbedre de mekaniske egenskapene til molekylsiler, organiske polymerer i hvilke adsorbenten kan blandes og lavere molekylvektresiner og oligomerer i hvilke adsorbenten kan dispergeres. Dette kunne være varmeherdende eller termoplastisk i natur, og kan inkludere materialer så som silikongummi, polyolefiner, epoksier, umettede polyestere og polyesteroligomerer.

Det er viktig å regulere raten ved hvilken adsorbert C02frigjøres fra adsorbenten og for å forhindre flytende vann fra å forårsake en plutselig frigjøring av adsorbert C02, for å unngå fjerningen av følsomme komponenter til drikkevaren, eller for å tillate komponenter av innpakningen å kontakte regulatoren på en kontrollert måte. Dette kan gjøres enten ved å plassere adsorbenten inn i en polymer med en lav permeabilitet for vann eller plassere en tynnfllmsfolie av en slik polymer mellom drikkevaren og adsorbentmaterialet. Dette materialet ville trenge å tillate C02å lett adsorbere overkarboneringen og kan være omfattet av en semi-permeabel membran, en permeabel membran eller et materiale med høy C02-permeabilitet og deres kombinasjoner. Egnede materialer inkluderer polyolefiner, så som lavdensitetspolyetylen, høydensitetspolyetylen, polypropylen, etylen-propylenelastomerer, etylen-vinylasetatkopolymerer og silikongummi. Egnede membranmaterialer kan inkludere flytende, impermeable/gasspermeable materialer, så som Goretex eller tilsvarende strukturer. Særskilt foretrukne utførelser av vår oppfinnelse er blanding av adsorbenten inn i en egnet polymer og bruke dette for å lage selve flaskeinnlukningen, sette inn en tilveiebrakt adsorbent inn i innlukningen bak innlukningsforingen, be-skytte en rørformet innsetting med en tynn folie eller belegning av C02-permeabelt polymer eller støpe en rørformet innsetting fra en kombinasjon av adsorbent og C02-permeabel polymer. Den foretrukne fremgangsmåten for å plassere adsorben ten inn i flasken og optimalisere dens ytelse er et spørsmål om ytterligere eksperi-mentering.

Karbondioksidregulator kan også dannes ved å blande C02-frigjøringsmaterialer inn i PET som vist i tabell 14. For en slik karbondioksidregulator er det kritisk at C02-frigjøringen ikke skjer før fylling av innpakningen, slik at karbondioksidregulatorytelsen ikke tapes i flaskelagringen. En rekke uorganiske og organiske karbonater kan blandes inn i PET ved en konsentrasjon under 20 vektprosent og fortrinnsvis under 10 vektprosent og oppnå en C02-frigjøringsrate tilsvarende C02-tapsraten til en konvensjonell PET-innpakning. Disse aktiveres ved å eksponere for vann med et pH-område tilsvarende mange karbonerte mineralvanndrikkevarer.

Et aspekt ved denne oppfinnelsen er å tillate karbonerte drikkevarer å bli lagret i lengre perioder i varme omgivelser uten behov for dyrere belegninger eller kaldlag-ringsforhold. I varme omgivelser kan lagringstemperaturen være ganske høy og siden permeabiliteten for karbondioksid i flasker er proporsjonal med temperaturen, blir C02-tapsratene høyere. I tillegg, på grunn av disse temperaturene, kan det indre trykket innenfor flasken nå opp til farlige nivåer. Således er det spesielt foretrukket et system som kan opprettholde et stabilt og jevnt trykk og øke holdbarhetstiden.

Et annet aspekt ved denne oppfinnelsen er å tillate lett-vekting av gjeldende karbonerte drikkeflasker og opprettholde deres gjeldende holdbarhetstid. Gjennomtrengningsraten for en innpakning er omvendt proporsjonal med tykkelsen til innpak-ningsveggen. Det er økonomisk fordelaktig å lage innpakningen så lettvektet som mulig, som fører til redusert veggtykkelse. Et system som forlenger holdbarhetstiden for konvensjonell innpakning vil være i stand til å gi tynnvegget innpakning en holdbarhetstid tilsvarende den for konvensjonell innpakning. Mange av flaskene i anvendelse som teknologien er rettet mot er innpakninger som ikke kan gjøres mer lettvektet uten et videre tap i holdbarhetstid eller gjennom bruk av dyrere flaske-produksjonsteknikker.

Et annet aspekt ved denne oppfinnelsen er å tillate opprettholdelse av mer optimalt og stabilt karboneringsnivå for lengre tidsperioder og således gi en mer jevn pro-duktsmak og -kvalitet. Mengden av oppløst karbondioksid i en drikkevare er proporsjonal med karbondioksidtrykket i beholderen. Oppløst karbondioksidkonsentra-sjon påvirker pH og andre egenskaper ved drikkevaren. En stabil mengde av opp-løst karbondioksid vil likestilles med en mer jevn smak for drikkevareproduktet.

Et annet aspekt ved denne oppfinnelsen er kontrollen av karbondioksidfrigjøringsra-ten, og at denne frigjøringsraten ikke materielt overskrider gjennomtrengningsraten for innpakningen. Overtrykksetting av karbonerte drikkeflasker er et vesentlig problem og kan føre til punktering av innpakningen, en økonomisk og trygg be-traktning. Ethvert effektivt C02-reguleringssystem for karbonerte drikkeflasker må ikke frigjøre karbondioksid ved en rate som er vesentlig høyere enn raten til C02-tapet fra innpakningen. Ideelt skulle frigjøringsrate være lik eller noe mindre enn gjennomtrengningsraten fra innpakningen og burde ikke overskride en rate på 125 % til gjennomtrengningsraten for innpakningen. Den må også være i stand til å frigi C02på en konsistent måte i en lengre tidsperiode, ideelt i en periode på opptil tre måneder og i minst to uker.

Et annet aspekt ved denne oppfinnelsen er at den er selvregulerende med hensyn til det termiske miljøet for innpakningen, slik at i et varmere miljø, når karboneringstapet er høyere, kan regulatorene på en naturlig måte frigi høyere mengder karbondioksid som etterfyller tapene.

Et annet aspekt ved denne oppfinnelse er å tilveiebringe et innpakningssystem som kan tillate overkarbonering uten å øke trykket inne i innpakningen og tillate lett-vektsflasker å være akseptable for å holde karbonerte drikkevarer. Tilsetting av ekstra karbonering ved fyllepunktet er en svært økonomisk fremgangsmåte for å forlenge holdbarhetstiden til karbonerte leskedrikkevarer, og brukes i dag til innpakning av alkoholfrie drikkevarer og øl. Å opprettholde dette høyere initielle trykk-nivået er begrenset av innpakningsevnen for dette. Et system som adsorberer og frigjør på nytt dette karbondioksidet vil ekspandere mengden av overkarbonering, som kan gjøres under fylling og som vil gjøre det lettere å bruke beholdere med lavere trykkmotstand.

Karbondioksidregulering vil også lette bruken av beholdere som har lavere modu-lus. Mange plastmaterialer er ikke egnet for innpakning av karbonerte drikkevarer fordi de ikke kan inneholde de høye interne trykk som kan utvikles med alkoholfrie karbonerte drikkevarer. Et eksempel er polyolefiner, så som polypropylen. Bruken av karboneringsregulator med en lavere modulusplast, så som polypropylen, kunne tillate den å være generelt nyttig for innpakning av karbonerte drikkevarer.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for etterfylling av karbondioksidgass i en lukket og forseglet karbonert drikkebeholder som holder på en drikk, karakterisert ved:

1. innsetting av en karbondioksidregulator i beholderen eller inn i en innlukning av beholderen hvori innsettingen skjer slik at karbondioksidregulatoren ikke kommer i kontakt med den karbonerte drikken og hvori karbondioksidregulatoren er en sorbent som kan absorbere eller adsorbere og frigjøre karbondioksidgass mens den er i beholderen og ved tilstedeværelse av drikken; og ii. regulere frigjøring av karbondioksid fra karbondioksidregulatoren over en periode på minst to uker ved en rate omtrent lik raten til karbondioksidtapet fra beholderen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvori karbondioksidregulatoren eventuelt kan være forladet med karbondioksid før innsetting av karbondioksidregulatoren inn i beholderen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvori nevnte karbondioksidregulator eventuelt kan lades ved plassering av en innsats av nevnte karbondioksidregulator i en lukning eller avslutning av nevnte beholder og deretter overtrykksette nevnte beholder med en egnet mengde av karbondioksid.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvori karbondioksidregulatoren omfatter molekylsiler.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvori nevnte karbondioksidregulator omfatter silikageler, molekylsiler, leirer, aktivert alumina, zeolitter, koordinasjonspolymerer, metallorganiske rammeverk og isoretikulære metallorganiske rammeverk.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvori frigjøringen av karbondioksid fra karbondioksidregulatoren er over en periode på tre måneder.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvori mengden av karbondioksid innenfor den karbonerte drikkebeholderen opprettholdes i området av 2 til 5 vol C02/vol H20.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, hvori mengden av karbondioksid innenfor den karbonerte drikkebeholderen opprettholdes i området av 2 til 5 vol C02/vol H20.

9. En innlukking for anvendelse med en beholder inneholdende en karbonert drikke, karakterisert ved: et innlukningslegeme tilpasset for forsegling av en beholder, innlukningsle-gemet har en sorbent som kan absorbere eller adsorbere og frigjøre karbondioksidgass inn i beholderen ved tilstedeværelse av drikken.

10. Innlukking ifølge krav 9, videre omfattende en foring for å støtte karbondioksidregulatoren.

11. Innlukking ifølge krav 9, hvori karbondioksidregulatoren er et lag i innluk-kingen.