TWI590765B - 含氫飲料用水之製造方法及其製造裝置 - Google Patents

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Description

含氫飲料用水之製造方法及其製造裝置
本發明係關於一種含氫飲料用水之製造方法及其製造裝置。
近年來，水中溶解有氫氣之含氫水(亦簡稱為氫水)由於具有較高之還原性，故而具有抑制金屬之氧化或食品類之腐爛之效果，又，於轉用於飲用之情形時，可期待各種健康障礙之改善，因此受到注目。
作為製造含氫飲料用水之方法，例如有使自儲氣瓶供給之氫氣或藉由水電解而產生之氫氣溶解於原水中之方法。
但是，僅將氫氣供給至原水中時，於室溫、大氣壓下溶存於原水中之氮氣、氧氣等會阻礙氫氣之溶解，因此該溶存氫濃度遠未達到氫之飽和濃度。
因此，例如提出有如下方法：於去除空氣後之壓力容器內填充氫氣，將該壓力容器內之氫氣壓力保持為2~10氣壓而直接將原水呈噴淋狀噴灑至該壓力容器內，使其與氫氣接觸，藉此高效率地使氫氣溶解(專利文獻1)。
又，提出有如下方法：於自成為原料之水對殘留氣體進行脫氣之後，將所獲得之脫氣水及經加壓之氫氣導入至氣體透過膜模組，使氫氣溶解於脫氣水中，藉此有效率地提高溶存氫濃度(專利文獻2)。又，提出有填充由該方法製造之含氫飲料用水之附有流出口之包裝容 器。而且，揭示有如下方法：於開始填充該含氫水之前，變更調整含氫水之填充噴嘴之流路，對附有流出口之包裝容器之內部進行抽吸，其後，再次變更調整該填充噴嘴之流路，將溶解有氫氣之含氫水自預先貯存有其之含氫水槽填充至包裝容器內(專利文獻3)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3606466號公報
[專利文獻2]日本專利特開2010-269246號公報
[專利文獻3]日本專利特開2011-240959號公報
然而，專利文獻1所揭示之製造方法具有如下問題：由於為批次式，故而生產性較低，為了大量生產氫水，必須使製造裝置大型化。又，亦產生不僅無法將氫氣高效率地溶解於原料水中，而且每批之氫濃度產生不均之問題。
又，於專利文獻2及專利文獻3所揭示之方法中，於剛製造含氫水後，雖然實現較飽和氫濃度高之溶存氫濃度，但由於填充時暫時貯存於含氫水槽，故而含氫水於大氣壓下被開放，因此含氫水之溶存氫濃度會減少至飽和氫濃度或其以下。
如此，於在室溫、大氣壓下將含氫水填充於保存容器並密閉之情形時，亦產生如下問題：於密閉保存容器之前的期間，有溶存氫氣化而逸散至外部氣體中，填充於保存容器之含氫水之溶存氫濃度較剛製造後之含氫水之溶存氫濃度大幅降低之情況，進而含氫水之品質容易變差。
本發明者為了解決上述問題而進行努力研究，結果發現，對自 供給至脫氣裝置之淨化水至注入至包裝容器之含氫水為止之水流路徑加載較先前相當高之壓力，並且將加載有該壓力之含氫水不貯存於槽等而直接注入填充至包裝容器內，藉此，於剛填充至包裝容器後，亦可顯著提高含氫水之溶存氫濃度並且可使溶存氧濃度降低，尤其可抑制填充時含氫水之溶存氫濃度到達較低水準地將含氫水填充至包裝容器內，從而完成本發明。
即，本發明係關於一種含氫飲料用水之製造裝置，其係連續地製造含氫飲料用水之裝置，且包括：(a)脫氣裝置，其經由中空纖維膜將所供給之原料之淨化水進行脫氣；(b)氫溶解裝置，其經由中空纖維膜使加壓氫氣溶解於自上述脫氣裝置供給之脫氣水；(c)填充裝置，其對附有流出口之包裝容器自其注入口填充自上述氫溶解裝置供給之含氫水；(d)密封裝置，其對上述含氫水之填充完成之附有流出口之包裝容器之注入口進行密封；而且包括：壓力泵，其可對自供給至上述脫氣裝置(a)之淨化水至上述填充裝置(c)中注入至包裝容器之含氫水為止之水流路徑加載壓力；釋壓閥，其連接於將藉由該壓力泵加載壓力後之水流路徑與加載壓力前之水流路徑連通之環形流路，於加載壓力後之水流路徑中之水壓低於固定基準壓力之期間，關閉該環形流路，於該水壓超過固定基準壓力時，打開該環形流路；進而包括限流孔，該限流孔連接於較上述填充裝置(c)靠前之水流路徑，將供給至該填充裝置(c)之經加載基準壓力之含氫水之流量限制為固定基準流量以下； 又，上述填充裝置(c)為如下者：於裝置本體內具有與填充口相接之空腔，且將軸閥以其前端部面向該填充口之方式可往復移動地設置，又，上述空腔與來自氫溶解裝置(b)之水流路徑連通，而成為藉由該軸閥之往復移動，可將與上述填充口連接之包裝容器之注入口與來自氫溶解裝置(b)之水流路徑連通，且可阻斷該連通之閥機構者；又，上述空腔經由軸閥內部之或沿軸閥外表面之氣體路徑而與氣體減壓構件及氣體加壓構件連接，且該氣體路徑成為藉由上述軸閥之往復移動而開閉之構造。
於上述製造裝置中，藉由壓力泵加載之上述基準壓力較佳為0.1MPa至0.5MPa。
又，本發明係關於一種含氫飲料用水之製造方法，其係連續地製造含氫飲料用水之方法，且包含如下步驟：(A)脫氣步驟，其係於脫氣裝置中，經由中空纖維膜對所供給之原料之淨化水進行脫氣，並將所獲得之脫氣水送至氫溶解裝置；(B)氫溶解步驟，其係於上述氫溶解裝置中，經由中空纖維膜使加壓氫氣溶解於所供給之脫氣水，並將所獲得之含氫水送至填充裝置；(C)填充步驟，其係於上述填充裝置中，對附有流出口之包裝容器自其注入口填充所供給之含氫水；及(D)密封步驟，其係對填充有含氫水之附有流出口之包裝容器之注入口進行密封；且對自上述脫氣步驟(A)中供給至脫氣裝置之淨化水至上述填充步驟(c)中注入至包裝容器之含氫水為止之水流路徑，藉由壓力泵之運轉而加載壓力，藉此將經加載壓力之含氫水供給至上述填充裝置；上述填充步驟(C)包含如下階段：成為軸閥關閉上述填充裝置之填充口，而且來自上述氫溶解步 驟(B)之加載有壓力之含氫水被供給至與該填充口相接之空腔內之狀態的準備階段；繼而，將上述包裝容器之注入口與該填充口連接，然後經由設置於上述軸閥之氣體路徑並藉由氣體減壓構件將上述包裝容器內部之氣體去除的脫氣階段；其後，關閉上述氣體路徑，繼而上述軸閥打開上述填充口，將加載有壓力之含氫水直接注入至上述包裝容器內的注入階段；及其次，於上述軸閥關閉上述填充口後，打開上述氣體路徑，藉由氣體加壓構件經由上述氣體路徑將加壓空氣導入至上述空腔內，藉此將殘留於填充裝置內之含氫水排出至上述包裝容器內的排出階段；且該填充步驟(C)包含如下步驟，即，於解除上述注入口與上述填充口之連接時立即移行至上述密封步驟(D)。
本發明之含氫飲料用水之製造方法較佳為如下態樣，即，於藉由上述壓力泵加載壓力後之水流路徑中之水壓超過固定基準壓力時，打開連接於自加載壓力後之水流路徑向加載壓力前之水流路徑之環形流路的釋壓閥，藉此可將經加載基準壓力之含氫水穩定地供給至上述填充裝置。
又，較佳為如下態樣，即，於上述填充步驟(C)中，上述軸閥開閉上述填充口之動作係以固定週期反覆進行，並且藉由限流孔將自上述氫溶解步驟(B)供給至上述填充裝置之經加載基準壓力之含氫水之流量限制為固定基準流量以下。
再者，本發明之含氫飲料用水之製造方法較佳為使用上述製造裝置而進行。
又，於上述製造方法中，較佳為，藉由壓力泵之運轉而加載之上述基準壓力為0.1MPa至0.5MPa，即，相對於大氣壓進一步施加之 壓力為0.1MPa~0.5MPa。
本發明之製造裝置可不使剛溶解氫氣後之含氫水之溶存氫濃度大幅降低地將含氫水填充至包裝容器內，即，可將填充於包裝容器內之含氫水之溶存氫濃度維持為遠遠高於先前之製造方法之值，並且即便於製造後經過長期之天數亦可保持該高水準之溶存氫濃度。因此，本發明之製造裝置非常適於本發明之製造方法之高效率使用，可充分發揮下述所示之本發明之製造方法之效果。
又，根據本發明之製造方法，可提高所獲得之含氫水之溶存氫濃度，且使溶存氧濃度降低，而且，尤其可於維持著剛溶解氫氣後之含氫水之較高之溶存氫濃度之狀態下將含氫水填充至包裝容器內。即，可製造填充於包裝容器內之含氫水之溶存氫濃度保持為與剛溶解氫氣後之含氫水之溶存氫濃度為大致相同水準的含氫水，並且，即便於製造後經過長期之天數，亦可於含氫水製品中保持該高水準之溶存氫濃度。
1‧‧‧含氫飲料用水製造裝置
2‧‧‧原料水供給裝置
3‧‧‧過濾塔
4‧‧‧安全過濾塔
5‧‧‧壓力泵
6‧‧‧脫氣塔
7‧‧‧電解裝置
8‧‧‧氫溶解塔
9‧‧‧填充裝置
10‧‧‧加熱殺菌裝置
11‧‧‧包裝裝置
12‧‧‧釋壓閥
13‧‧‧限流孔
14‧‧‧真空泵
61‧‧‧中空纖維膜模組
81‧‧‧中空纖維膜模組
611‧‧‧中空纖維膜
612‧‧‧水室
613‧‧‧氣體室
811‧‧‧中空纖維膜
812‧‧‧水室
813‧‧‧氣體室
L1‧‧‧配管
L2‧‧‧配管
L3‧‧‧配管
L4‧‧‧配管
L5‧‧‧配管
L6‧‧‧配管
L7‧‧‧配管
L9‧‧‧配管
L10‧‧‧配管
圖1係表示可用於本發明之含氫飲料用水之製造方法之、含氫飲料用水製造裝置之一形態的圖。
圖2係表示用於圖1中之脫氣塔之中空纖維膜模組之一形態的圖。
圖3係表示用於圖1中之氫溶解塔之中空纖維膜模組之一形態的圖。
圖4(a)、(b)係表示於先前之製造方法中將含氫水填充至附有流出口之包裝容器之步驟之圖。
圖5係表示於可用於本發明之製造方法之含氫飲料用水製造裝置中將含氫水填充至附有流出口之包裝容器之步驟中之準備階段的圖。
圖6係表示於可用於本發明之製造方法之含氫飲料用水製造裝置中將含氫水填充至附有流出口之包裝容器之步驟中之脫氣階段的圖。
圖7係表示於可用於本發明之製造方法之含氫飲料用水製造裝置中將含氫水填充至附有流出口之包裝容器之步驟中之注入階段的圖。
圖8係表示於可用於本發明之製造方法之含氫飲料用水製造裝置中將含氫水填充至附有流出口之包裝容器之步驟中之注入階段的圖。
圖9係表示於可用於本發明之製造方法之含氫飲料用水製造裝置中將含氫水填充至附有流出口之包裝容器之步驟中之排出階段的圖。
圖10係表示於可用於本發明之製造方法之含氫飲料用水製造裝置中將含氫水填充至附有流出口之包裝容器之步驟之流程圖。
如上所述，於先前之製造方法中，採用將溶解有氫氣之含氫水暫時貯存於含氫水槽中，將其填充至附有流出口之包裝容器內之方法。
圖4表示先前之含氫水之製造中之填充裝置及使用該裝置之填充方法之一例。
如圖4(a)及(b)所示，於先前之含氫水之填充方法中，使用包含含氫水槽及用以自其取出固定量之含氫水之活塞之計量裝置、與經由水流路徑連接於該計量裝置之填充裝置。於填充裝置設置有用以填充至包裝容器內之填充口與可打開/封閉該填充口之軸閥。該軸閥與活塞連動地往復移動，即，如圖4(b)所示般當活塞上升(+P)時，軸閥上升(+P)，藉此，該填充口與自計量裝置之水流路徑連通，又，如圖4(a)所示般當活塞下降(-P)時，軸閥下降，藉此該填充口與自計量裝置之水流路徑封閉。又，於軸閥之上方之內部設置有氣體可連通之氣體路徑，又，於軸閥之上部設置有可將氣體路徑與減壓裝置(未圖示)連通或封閉連通之真空管閥。藉由此種機構，可進行經由該填充口對附有 流出口之包裝容器之含氫水之計量填充。
具體之填充步驟如下。
首先，如圖4(a)所示，所製造之含氫水被暫時貯存於含氫水槽。繼而，藉由降下連接於含氫水槽之活塞，而對固定量之含氫水進行計量。此時，填充裝置之軸閥阻斷自計量裝置之水流路徑與填充口之連通。繼而，於該狀態下，即於開始含氫水對附有流出口之包裝容器之填充之前，將殘留於該包裝容器內之氣體經由設置於軸閥之氣體路徑而抽吸去除。
於完成氣體自附有流出口之包裝容器之抽吸去除後，使填充裝置之軸閥與計量裝置之活塞同步上升。藉此，含氫水自計量裝置經由水流路徑被送入至填充裝置，自該填充裝置之填充口對附有流出口之包裝容器內填充含氫水。
如此，於先前技術中，為了對填充於附有流出口之包裝容器之特定量之含氫水進行計量，必須使用利用活塞之計量裝置，而且必須使用用於其之含氫水槽。而且，含氫水由於貯存於含氫水槽而成為大氣開放，即於填充前成為暫時於常壓環境下保管之形態。因此，於剛製造含氫水後，即便可實現較高之溶存氫濃度，亦於成為常壓環境下時，溶存於含氫水之氫以氫氣之形式游離(氣化)，產生溶存氫濃度之降低。
本發明者不僅對提高含氫水之溶存氫濃度之方法進行研究，而且對以維持著該較高之溶存氫濃度之狀態填充至包裝容器之方法進行研究。
而且，本發明者發現一種用以廢棄迄今為止填充含氫水時使用之計量裝置及含氫水槽，能夠將氫溶解步驟中製造之含氫水直接(不貯存)送至填充裝置的裝置及製造方法，並且發現提高含氫水之溶存氫濃度並且亦考慮到製造上之安全性之裝置及製造方法。
以下，對本發明進行詳細敍述。
<含氫飲料用水之製造方法>
本發明之連續地製造含氫飲料用水之方法係至少具備(A)脫氣步驟、(B)氫溶解步驟、(C)填充步驟、(D)密封步驟而成。
對自上述脫氣步驟(A)中供給至脫氣裝置之淨化水至上述填充步驟(C)中注入至包裝容器之含氫水為止之水流路徑，可藉由壓力泵之運轉而加載大幅高於先前之壓力，例如加載後述之0.1MPa至0.5MPa之基準壓力，藉此將加載有上述基準壓力之含氫水供給至上述填充裝置。
又，上述填充步驟(C)包括以下所示之複數個連續之階段。
即，包含如下階段：成為軸閥關閉上述填充裝置之填充口，而且來自上述氫溶解步驟(B)之加載有壓力(基準壓力)之含氫水被供給至與該填充口相接之空腔內之狀態的準備階段；繼而，將上述包裝容器之注入口與該填充口連接，然後經由設置於上述軸閥之氣體路徑藉由氣體減壓構件將上述包裝容器內部之氣體去除的脫氣階段；其後，關閉上述氣體路徑，繼而上述軸閥打開上述填充口，將加載有壓力(基準壓力)之含氫水直接注入至上述包裝容器內的注入階段；其次，於上述軸閥關閉上述填充口後，打開上述氣體路徑，藉由氣體加壓構件經由上述氣體路徑將加壓空氣導入至上述空腔內，藉此將殘留於填充裝置內之含氫水排出至上述包裝容器內的排出階段；且該填充步驟(C)包含如下步驟：於解除上述注入口與上述填充口之連接時立即移行至上述密封步驟(D)。
於藉由上述壓力泵加載壓力後之水流路徑中之水壓超過固定基 準壓力(例如0.1MPa至0.5MPa)時，打開連接於自加載壓力後之水流路徑向加載壓力前之水流路徑之環形流路的釋壓閥，藉此可將加載有基準壓力之含氫水穩定地供給至上述填充裝置。
又，於上述填充步驟(C)中，以固定週期反覆進行上述軸閥開閉上述填充口之動作，並且藉由限流孔將自上述氫溶解步驟(B)供給至上述填充裝置之加載有基準壓力之含氫水之流量限制為固定基準流量以下。藉此，可設定填充裝置中之含氫水對包裝容器之填充量。
又，於上述填充步驟(C)中，最後，藉由將殘留於填充裝置內之含氫水排出至上述包裝容器內，可將含氫水對上述包裝容器內之填充量保持為所設定之固定量。
本發明之製造方法可使用例如以下所示之本發明之含氫飲料用水之製造裝置而較佳地製造。
<含氫飲料用水之製造裝置>
本發明之連續地製造含氫飲料用水之裝置係至少具備(a)脫氣裝置、(b)氫溶解裝置、(c)填充裝置、(d)密封裝置而成。
以下，對各裝置進行詳細說明。
(a)脫氣裝置
本裝置係經由中空纖維膜對所供給之原料之淨化水進行脫氣之裝置。
上述脫氣裝置(a)只要可進行氧氣、氮氣、二氧化碳等溶存氣體之脫氣，則無特別限制，例如可使用真空脫氣裝置、或具備中空纖維膜模組之脫氣裝置，但由於可高效率地對微量溶存之氣體進行脫氣，故而較佳為使用具備中空纖維膜模組之脫氣裝置。
該中空纖維膜模組通常係將數量較多之中空纖維膜呈束狀地且於膜間設置適當空間地配置而成，而且，藉由中空纖維膜劃分為水室與氣體室，使上述淨化水通過水室，並將氣體室進行減壓，藉此對流 動於水室之溶存氣體進行脫氣。
又，中空纖維膜模組亦可排列2個以上而使用，尤其可藉由將2個以上之中空纖維膜模組串列使用，而更高效率地對微量溶存之氣體進行脫氣。
又，本發明中，由於對將淨化水供給至脫氣裝置之水流路徑加載有壓力，故而對本裝置中使用之中空纖維膜要求較高之耐壓性能，中空纖維膜只要具有此種耐壓性能，則其種類並無特別限制，例如可使用聚丙烯、聚二甲基矽氧烷、聚碳酸酯-聚二甲基矽氧烷嵌段共聚物、聚乙烯基苯酚-聚二甲基矽氧烷-聚碸嵌段共聚物、聚(4-甲基戊烯-1-)、聚(2,6-二甲基苯醚)、聚四氟乙烯等高分子膜。
再者，本發明中，由於對將淨化水供給至脫氣裝置之水流路徑加載有較高之壓力，故而本裝置中使用之中空纖維膜與對水流路徑加載有較低之壓力之先前技術相比，有中空纖維膜之消耗變快之虞，因此較理想為採用耐壓性更優異之等級者。
再者，為了提高脫氣效率，亦可於加溫下實施淨化水之脫氣，於此情形時，為了提高其後之氫溶解效率，要求冷卻至低溫、至少室溫(25℃左右)為止。
再者，本脫氣裝置(a)所使用之淨化水例如可於淨化裝置中對成為原料之水進行過濾而獲得。
成為原料之水只要為自適於飲用之水源供給者，則無特別限制，可列舉自來水(藉由供於自來水企業用之水管、專用水管或簡易專用水管而供給之水)或地下水等。
上述淨化裝置通常係具備活性碳過濾裝置與膜過濾裝置而成。
藉由上述活性碳過濾裝置，進行成為原料之水之黴臭、三鹵甲烷之去除、或脫氯處理等。又，亦可藉由安全過濾器過濾裝置去除懸浮物(包含活性碳等)、或大腸桿菌等細菌、隱胞子蟲屬等病原性原蟲 等。
作為可用於膜過濾裝置之膜，可列舉精密過濾膜(MF膜)、超過濾膜(UF膜)、奈米過濾膜(NF膜)、逆滲透膜(RO膜)，若考慮操作性、或作為飲用情形時成為味道之關鍵之礦物成分之殘留性，則最理想為使用MF膜。於使用NF膜或RO膜時，為了易於去除鈉離子或鉀離子等溶存於原水之礦物成分，存在如下情況：於製成適於飲用之水時，於後續步驟中必須調整該等礦物成分之殘留率、或重新添加等。並且，於此情形時，操作變得繁雜，故而欠佳。
(b)氫溶解裝置
本裝置係經由中空纖維膜使加壓氫氣溶解於自上述脫氣裝置(a)供給之脫氣水之裝置。
作為上述氫溶解裝置(b)，就每單位時間、每單位空間之氫氣溶解量較大，可易於提高氫氣之溶解效率而言，使用具備中空纖維膜模組之氫溶解裝置。
上述中空纖維膜模組通常係將數量較多之中空纖維膜呈束狀地且於膜間設置適當空間地配置而成，而且，藉由中空纖維膜劃分為水室與氣體室，使上述脫氣水通過水室，並對氣體室供給氫氣，藉此使氫氣溶解於流動於水室之脫氣水。
又，中空纖維膜模組亦可排列2個以上而使用，尤其可藉由將2個以上之中空纖維膜模組串列使用，而進一步提高氫氣之溶解效率。
又，本發明中，由於對將脫氣水供給至氫溶解裝置之水流路徑加載有壓力，故而對本裝置所使用之中空纖維膜要求較高之耐壓性能，中空纖維膜只要具有此種較高之耐壓性能，則其種類並無特別限制，作為本裝置所使用之中空纖維膜，可使用作為上述中空纖維膜列舉之高分子膜。
氫氣之供給方法並無特別限制，例如對由市售之高純度氫氣瓶 或水電解等獲得之氫氣施加壓力而供給至中空纖維膜模組之氣體室。此處，作為加載於氫氣之壓力，例如為0.1MPa至0.5MPa，即作為相對於大氣壓(約0.1MPa)進一步施加之壓力，為0.1MPa至0.5MPa。藉由對氫氣加載壓力，可進一步提高溶存氫濃度。
再者，本發明中，如下所述，於將脫氣水供給至氫溶解裝置(b)之水流路徑加載有較高之壓力。因此，與於水流路徑加載有較低之壓力之先前技術相比，本裝置所使用之中空纖維膜有中空纖維膜之消耗變快之虞，因此該中空纖維膜較理想為採用耐壓性更優異之等級者。
本發明之製造裝置之特徵在於具備壓力泵，該壓力泵可對自供給至上述脫氣裝置(a)之淨化水至後述填充裝置(c)中注入至包裝容器之含氫水為止之水流路徑加載壓力。藉此，可將加載有較先前相當高之壓力且溶存氫濃度較高之含氫水經由水流路徑輸送至填充裝置。
上述壓力泵只要為可對水流路徑(配管)加載壓力者，則無特別限制，可使用公知之壓力泵。
又，於本發明之製造裝置設置有環形流路，該環形流路將藉由上述壓力泵加載壓力後之水流路徑(即朝向上述脫氣裝置(a)之水流路徑)與藉由上述壓力泵加載壓力前之水流路徑連通。
於上述環形流路連接有釋壓閥。該釋壓閥係以於藉由壓力泵加載壓力後之水流路徑中之水壓超過固定基準壓力時打開該環形流路之方式發揮功能，且以於該水壓低於固定基準之期間關閉該環形流路之方式發揮功能。即，承擔如下作用：藉由該釋壓閥之開閉而隨時進行壓力泵與環形流路之間之水循環，藉此將上述水壓維持為基準壓力以下。
作為上述基準壓力，就上述中空纖維膜之消耗或各裝置之耐壓性能等觀點而言，例如應用0.1MPa至0.5MPa，較佳為例如0.1MPa至0.4MPa，例如0.1MPa至0.3MPa。即，作為相對於大氣壓(約0.1 MPa)進一步施加之壓力，於水流路徑加載0.1MPa至0.5MPa之壓力。
本發明之製造裝置於較後述填充裝置(c)靠前之水流路徑、例如於上述氫溶解裝置(b)與填充裝置(c)之間之水流路徑具備限流孔。上述限流孔承擔將供給至該填充裝置(c)之藉由上述壓力泵加載有基準壓力之含氫水之流量限制為固定基準流量以下之作用。隨著含氫水對包裝容器之注入開始，水流路徑中之水壓降低，但與無限流孔之情形相比，可藉由設置限流孔而抑制壓力之降低量，有助於含氫水對填充裝置之穩定之供給。如此，限流孔亦承擔順利且安全地進行含氫水對包裝容器之填充之作用。
(c)填充裝置
本裝置係對附有流出口之包裝容器自其注入口填充自上述氫溶解裝置(b)供給之含氫水之裝置。
作為上述附有流出口之包裝容器，尤其鋁層壓膜製之附有流出口之袋狀容器由於氣密性較高，可防止氫之流出，故而較佳。
本填充裝置(c)於裝置本體內具有與填充口相接之空腔，且將軸閥以其前端部面向該填充口之方式可往復移動地設置。又，上述空腔與來自氫溶解裝置(b)之水流路徑連通，而且，成為藉由該軸閥之往復移動，可將與上述填充口連接之包裝容器之注入口和來自氫溶解裝置(b)之水流路徑連通，且可阻斷該連通之閥機構者。
又，裝置本體內之上述空腔經由軸閥內部之或沿軸閥外表面之氣體路徑而與氣體減壓構件及氣體加壓構件連接。上述氣體路徑成為藉由上述軸閥之往復移動而開閉之構造、即藉由該軸閥之往復移動而將該氣體路徑與該空腔連通/阻斷連通之構造。
上述軸閥設定為以固定週期進行往復移動，藉此，上述填充口以固定週期反覆開閉。再者，與該軸閥之以固定週期之往復移動連動地，上述氣體路徑亦以固定週期反覆開閉。
而且，於上述填充口打開之期間，進行含氫水對包裝容器之注入，填充裝置中之含氫水之填充量可藉由軸閥之往復移動之週期(填充口之開閉)與利用限流孔之基準流量之設定(限流孔徑)而進行設定。
(d)密封裝置
本裝置係將含氫水之填充完成之附有流出口之包裝容器之注入口進行密封之裝置。
本裝置只要為可將自填充裝置輸送之附有流出口之包裝容器之注入口立即密封者，則無特別限制，可使用公知之密封裝置。
繼而，於密封步驟結束後，將附有流出口之包裝容器適當送至加熱殺菌裝置進行加熱殺菌，完成最終製品。
作為加熱殺菌裝置，例如可使用加熱蒸氣殺菌裝置，殺菌時之加熱溫度及加熱時間較理想為考慮F值(於固定溫度下使固定數量之特定細菌孢子或細菌滅絕所需之加熱溫度(分))或製品品質而適當決定。例如，加熱溫度及加熱時間為85~90℃、20分鐘~1小時，例如採用於85℃下30分鐘之加熱溫度及加熱時間。
[實施例]
藉由圖進一步具體地說明本發明之較理想之實施形態，但並不因此而限定本發明。
[實施例本發明之含氫飲料用水之製造方法]
將可用於本發明之含氫飲料用水之製造方法之含氫飲料用水製造裝置之一形態示於圖1。
本製造裝置1主要包括原料水供給裝置2、過濾塔3、安全過濾塔4、壓力泵5、脫氣塔6、電解裝置7、及氫溶解塔8、填充裝置9、以及釋壓閥12、限流孔13。脫氣塔6相當於上述脫氣裝置(a)，氫溶解塔8相當於氫溶解裝置(b)。
首先，說明本製造裝置內中之水(原料水、淨化水、脫氣水、含 氫水)流動之整體圖像。
如圖1所示，自原料水供給裝置2供給之成為原料之水經由配管L1而被供給至填充有活性碳層之過濾塔3，於此處藉由活性碳處理而進行脫氯處理。
其次，自過濾塔3吐出之水經由配管L2而被送入至設置有MF膜之安全過濾塔4。
繼而，自安全過濾塔4吐出之淨化水經由配管L3被送入至壓力泵5。
壓力泵5係發揮對自安全過濾塔4吐出之淨化水(供給至脫氣塔6之淨化水)至注入至後述附有流出口之包裝容器之含氫水為止的水流路徑(L4至L6)加載壓力之作用，藉由對淨化水至含氫水加載較先前相當高之壓力(例如利用後述之環形流路及釋壓閥之壓力調整後之基準壓力：0.1至0.5MPa)，可將溶存氫濃度較高之含氫水經由水流路徑輸送至填充裝置。
繼而，自壓力泵5吐出之淨化水經由配管L4被送入至脫氣塔6。再者，如下所述，自壓力泵5吐出之淨化水之一部分經由配管L7(環形流路)而再次返回至壓力泵5，即通常時可形成循環流，又，於該配管L7設置釋壓閥12，藉由釋壓閥12之開閉，進行環形流路之利用配管L7之水循環運轉/水循環停止。
於脫氣塔6設置有中空纖維膜模組61，該中空纖維膜模組61如圖2所示般藉由中空纖維膜611而劃分為水室612與氣體室613。而且，氣體室613藉由真空泵14而被保持為減壓，藉此，流動於水室612之淨化水中所溶存之氣體(氧氣、氮氣、二氧化碳等)透過中空纖維膜611移行至氣體室613，藉此將流動於水室612之淨化水進行脫氣。
溶存氣體經脫氣之脫氣水繼而經由配管L5而被送入至設置有中空纖維膜模組81之氫溶解塔8。
該中空纖維膜模組81如圖3所示般藉由中空纖維膜811而劃分為水室812與氣體室813。而且，於氣體室813中，經由配管L10供給藉由電解裝置7製造之氫氣。供給至電解裝置7之水係自上述原水供給裝置2經由配管L9而供給。
繼而，於中空纖維膜模組81中，藉由將自電解裝置7供給之氫氣進行加壓並送入至氣體室813，氫氣因分壓差而透過中空纖維膜811，被供給至流動於水室812中之脫氣水，從而製造含氫水。
如此獲得之含氫水維持著所加載之較高之壓力之狀態而經由配管L6被供給至填充裝置9。再者，如下所述，於自氫溶解塔8向填充裝置9之配管L6設置有調整含氫水之流量之限流孔13。繼而，於該填充裝置9中，含氫水自附有流出口之包裝容器之注入口被注入、填充至該包裝容器內，其後將該容器之注入口密封。其後，繼而將密封於附有流出口之包裝容器之水製品於加熱殺菌裝置10中進行加熱殺菌。加熱殺菌係依照食品衛生法上之規定，例如以85℃、30分鐘之加熱處理實施。最後，已加熱殺菌之水製品藉由包裝裝置11進行裝箱處理。
圖5至圖9係表示可用於本發明之製造方法之含氫飲料用水製造裝置中之壓力泵以後之水之流動之詳細情況者，即針對每個階段說明對附有流出口之包裝容器填充含氫水之步驟之圖(圖5：準備階段，圖6：脫氣階段，圖7及圖8：注入階段，圖9：排出階段)。
又，圖10係表示關於可用於本發明之製造方法之含氫飲料用水製造裝置中之填充步驟，示出後述圖5至圖9所示之階段中之設置於填充裝置之軸閥之往復動作、該軸閥中之真空管閥之開閉、包裝容器對填充裝置之連接/解除、設置於環形流路之釋壓閥之開閉之流程圖。
再者，如圖5至圖9所示，以將藉由壓力泵加載壓力後之水流路徑與加載壓力前之水流路徑連通之方式設置有環形流路。而且，於環形流路設置有釋壓閥，該釋壓閥係以保持當水流路徑之水壓超過固定 基準壓力時打開，於低於固定基準壓力之期間關閉之狀態之方式作動。
又，於氫溶解裝置與填充裝置之間設置有流量調整用之限流孔。
進而，填充裝置於裝置本體內具有與填充口相接之空腔，又，將軸閥以其前端部面向該填充口之方式可往復移動(圖中為上下移動)地設置，該軸閥之往復移動係以固定週期反覆進行。進而，上述空腔與自氫溶解裝置之水流路徑連通，而且，藉由該軸閥之往復移動，可將與上述填充口連接之包裝容器之注入口和自氫溶解裝置之水流路徑連通，且可阻斷該連通，即可進行填充口之開閉。
又，上述空腔經由軸閥內部之氣體路徑而與氣體減壓構件(氣體抽吸構件)及氣體加壓構件(氣體注入構件)連接，且該氣體路徑成為藉由上述軸閥之往復移動(圖中為上下移動)而開閉之構造。
首先，如圖5所示，於填充步驟之準備階段，軸閥處於關閉上述填充裝置之填充口之狀態，而且成為加載有壓力之含氫水自上述氫溶解步驟被供給至與該填充口相接之空腔內之狀態。本階段中，由於所製造之含氫水停留於填充裝置之空腔內，故而為了使藉由壓力泵加載壓力後之水流路徑中之水壓固定，於該水壓超過基準壓力之情形時，釋壓閥以打開環形流路之方式發揮功能，於壓力泵與環形流路之間進行水循環。
再者，於圖5中表示軸閥關閉填充口與氣體路徑之兩者之狀態，但於本階段中，軸閥只要至少關閉填充口即可，可如下述圖6所示般處於打開氣體路徑之狀態。
其次，於圖6所示之脫氣階段，將附有流出口之包裝容器之注入口與填充裝置之填充口連接。軸閥依然處於關閉填充口之狀態(未達到使自氫溶解裝置之水流路徑與包裝容器之注入口連通之狀態)，但 處於使設置於軸閥內部之氣體路徑與空腔連通之狀態、即打開氣體路徑之狀態(圖中向+Q方向略微移動)。繼而，打開軸閥上方之真空管閥，經由設置於軸閥之氣體路徑並藉由氣體減壓構件(未圖示)將該包裝容器內部之氣體去除。本階段中，依然於壓力泵與環形流路之間進行水循環。
其後，於圖7及圖8所示之注入階段，首先藉由關閉軸閥上方之真空管閥，而將上述氣體路徑之與外部之連通封閉。繼而，軸閥處於以上述填充口成為打開之狀態之方式充分移動(圖中向+Q方向進一步移動)之狀態，即，使自氫溶解裝置之水流路徑與包裝容器之注入口連通，將含氫水直接注入至上述包裝容器內(圖中含氫水向+W方向流動)。
再者，如圖所示，於氫溶解裝置與填充裝置之間設置有限流孔，藉此可將自氫溶解裝置供給之加載有上述基準壓力之含氫水之流量限制為固定基準流量以下，順利且安全地進行對包裝容器之注入。
又，於注入階段之初(圖7)，於壓力泵與環形流路之間進行水循環，但當開始注入時，加載壓力後之水流路徑中之水壓較基準壓力降低。而且，於該壓力降低之期間，連接於環形流路之釋壓閥封閉，水循環停止(圖8)。
繼而，於上述注入階段中將相當量之含氫水填充至包裝容器內後，移行至圖9所示之排出階段。本階段中，軸閥將自氫溶解裝置之水流路徑與包裝容器之注入口之連通封閉，但保持軸閥內部之氣體路徑與空腔之連通，即成為填充口關閉而氣體路徑打開之狀態(圖中向-Q方向略微移動)。此時，所製造之含氫水停留於填充裝置之空腔內，另一方面，當水流路徑中之水壓超過基準壓力時，釋壓閥以再次打開環形流路之方式發揮功能，於壓力泵與環形流路之間進行水循環。
其後，打開軸閥上方之真空管閥，經由軸閥內部之氣體路徑並 藉由氣體加壓構件(未圖示)將加壓空氣導入至上述空腔內，藉此將殘留於填充裝置內之含氫水排出至上述包裝容器內。藉此，將含氫水對包裝容器內之填充量保持為固定量。
繼而，最後，解除包裝容器之注入口與填充裝置之填充口之連接(返回至圖5)，藉由密封裝置(未圖示)立即將該含氫水之填充完成之包裝容器之注入口密封。
<實施例1及實施例2>
使用圖1(至圖3)所示之製造裝置以及圖5至圖9所示之填充方法，使用自來水作為淨化水之原料，製造填充有由本發明之含氫飲料用水之製造方法獲得之含氫飲料用水之水製品。
於本例中，將供給至氫溶解裝置之氫氣壓力設為0.25~0.3MPa(較大氣壓高0.25~0.3MPa之壓力)。又，將對自供給至脫氣裝置之淨化水至填充裝置中注入至包裝容器之含氫水為止之水流路徑加載之基準壓力設為0.3MPa(較大氣壓高0.3MPa之壓力)。再者，當水流路徑中之水壓超過上述基準壓力(0.3MPa)時，打開釋壓閥，開始環形流路與壓力泵之間之水循環而將水壓保持為基準壓力值，另一方面，於含氫水對包裝容器之填充之期間，於該水壓低於基準壓力之期間，關閉釋壓閥而使上述水循環停止。又，於本例中，於進行供給至填充裝置之含氫水之流量調整時，採用6 之限流孔，將軸閥之往復移動設為70次/分鐘(後述之容器容量150mL之情形)及20次/分鐘(該容器容量為500mL之情形)。又，於對包裝容器填充特定量後，加載壓力後之水流路徑中之加載壓力成為0.2MPa左右(較大氣壓高0.2MPa左右之加壓狀態)。
又，作為附有流出口之包裝容器，於實施例1中使用容器容量為150mL之附有流出口之包裝容器，於實施例2中使用容器容量為500mL之附有流出口之包裝容器。
再者，含氫水之溶存氫濃度於室溫、大氣壓下為2.6ppm左右(2.4~2.8ppm)。上述溶存氫濃度係於填充至包裝容器後將包裝容器進行加熱殺菌(85℃、30分鐘)之前之含氫水之溶存氫濃度。
[比較例基於先前技術之含氫飲料用水之製造方法]
藉由依據日本專利特開2010-269246號公報所記載之方法之製造方法，製造比較例之含氫飲料用水。
具體而言，藉由如下方法製造含氫水，即，包含如下步驟：(1)淨化步驟，其係於淨化裝置中對成為原料之水進行過濾及淨化，並將所獲得之淨化水輸送至脫氣裝置；(2)脫氣步驟，其係對供給至上述脫氣裝置之淨化水進行脫氣，並將所獲得之脫氣水輸送至氫溶解裝置；(3)氫溶解步驟，其係使氫氣溶解於供給至上述氫溶解裝置之脫氣水，並將所獲得之氫溶解水輸送至殺菌裝置；(4)殺菌步驟，其係對供給至上述殺菌裝置之氫溶解水進行殺菌，並將所獲得之含氫水輸送至填充裝置；(5)填充步驟，其係將供給至上述填充裝置之含氫水填充至密封容器，並將所填充之水製品輸送至加熱殺菌裝置；及(6)加熱殺菌步驟，其係對輸送至上述加熱殺菌裝置之水製品進行加熱殺菌；且上述氫溶解裝置係具備氣體透過膜模組而成，該氣體透過膜模組藉由氣體透過膜而劃分為水室與氣體室，使上述脫氣水通過水室，另一方面對氣體室供給氫氣而加壓，藉此使氫氣溶解於上述脫氣水。
<比較例1及比較例2>
藉由圖4所示之基於先前技術之填充方法將所獲得之含氫水填充至包裝容器，製造比較例之水製品。即，首先將所製造之含氫水暫時貯存於含氫水槽，繼而將連接於含氫水槽之計量裝置之活塞降下，對固定量之含氫水進行計量。再者，如圖4(a)所示，於開始填充含氫水之前，經由填充裝置之軸閥內之氣體路徑將殘留於包裝容器內之氣體抽吸去除。
其後，藉由使填充裝置之軸閥與計量裝置之活塞同步上升，而經由填充口對包裝容器內填充含氫水。
最後，將附有流出口之包裝容器之注入口密封而製成水製品，繼而將該水製品於加熱殺菌裝置中進行加熱殺菌(85℃、30分鐘)。
再者，作為包裝容器，於比較例1中使用容器容量為150mL之附有流出口之包裝容器，於比較例2中使用容器容量為500mL之附有流出口之包裝容器。
又，依照本例之含氫水之溶存氫濃度於室溫、大氣壓下為1.5ppm左右。上述溶存氫濃度係於填充至包裝容器後對包裝容器進行加熱殺菌(85℃、30分鐘)之前之含氫水之溶存氫濃度。
<溶存氫濃度之經時变化>
將藉由先前技術製造之於包裝容器填充有含氫飲料用水之水製品(比較例)與藉由上述本發明之製造方法製造之於包裝容器填充有含氫飲料用水之水製品(實施例)保存固定期間。對製造水製品後經過60天後、經過90天後、經過120天後、經過150天後、經過180天後(於室溫(25℃±5℃下保管))之溶存氫濃度、pH值及氧化還原電位(vs.Ag/AgCl)進行測定。再者，關於各水製品，分別製作5個製品，以其等之平均值之形式算出測定結果。
關於實施例1及實施例2、以及比較例1及比較例2，將所測定之溶存氫濃度dH變化、pH值變化、及氧化還原電位ORP之變化示於表1~表3。
再者，20℃、1個大氣壓下之飽和氫濃度為1.6ppm。
如表1至表3所示，於依照本發明之實施例之水製品中，即便經過180天後亦保持較高之溶存氫濃度，又，氧化還原電位亦維持較低之值，藉由本發明之製造方法，即便於長時間之保管後，亦可將含氫 水維持為較高之品質。
另一方面，於比較例之水製品中，於經過60天之時間點，溶存氫濃度已降低1.0ppm，又，於製品容量150mL之水製品(比較例1)中，於經過120天後，於製品容量500mL之水製品(比較例2)中，經過150天後，成為氧化還原電位轉變為正值之結果。
該等之結果為，若假定至水製品之實際流通或消耗之前之保管期間，則於本發明之製造方法中，可於實際消耗(攝取)之時間點之前將含氫水之品質維持為較高值，另一方面，於先前之製造方法中，結果證實於該保管期間中含氫水之品質顯著降低。
如上，藉由採用上述構成，本發明之製造方法可提高所獲得之含氫水之溶存氫濃度並且使溶存氧濃度降低，尤其可抑制含氫水之溶存氫濃度到達較低水準地將含氫水填充至包裝容器內。
又，本發明之製造裝置適於本發明之製造方法之高效率使用，可充分發揮本發明之製造方法之上述效果。
1‧‧‧含氫飲料用水製造裝置
2‧‧‧原料水供給裝置
3‧‧‧過濾塔
4‧‧‧安全過濾塔
5‧‧‧壓力泵
6‧‧‧脫氣塔
7‧‧‧電解裝置
8‧‧‧氫溶解塔
9‧‧‧填充裝置
10‧‧‧加熱殺菌裝置
11‧‧‧包裝裝置
12‧‧‧釋壓閥
13‧‧‧限流孔
14‧‧‧真空泵
L1‧‧‧配管
L2‧‧‧配管
L3‧‧‧配管
L4‧‧‧配管
L5‧‧‧配管
L6‧‧‧配管
L7‧‧‧配管
L9‧‧‧配管
L10‧‧‧配管

Claims (7)

  1. 一種含氫飲料用水之製造裝置，其係連續地製造含氫飲料用水之裝置，且包括：(a)脫氣裝置，其經由中空纖維膜將所供給之原料之淨化水進行脫氣；(b)氫溶解裝置，其經由中空纖維膜使加壓氫氣溶解於自上述脫氣裝置供給之脫氣水；(c)填充裝置，其對附有流出口之包裝容器自其注入口填充自上述氫溶解裝置供給之含氫水；(d)密封裝置，其將上述含氫水之填充完成之附有流出口之包裝容器之注入口進行密封；而且包括：壓力泵，其可對自供給至上述脫氣裝置(a)之淨化水至上述填充裝置(c)中注入至包裝容器之含氫水為止之水流路徑加載壓力；釋壓閥，其連接於將藉由該壓力泵加載壓力後之水流路徑與加載壓力前之水流路徑連通之環形流路，於加載壓力後之水流路徑中之水壓低於固定基準壓力之期間關閉該環形流路，於該水壓超過固定基準壓力時打開該環形流路；進而包括限流孔，該限流孔連接於較上述填充裝置(c)靠前之水流路徑，將供給至該填充裝置(c)之經加載基準壓力之含氫水之流量限制為固定基準流量以下；又，上述填充裝置(c)為如下者：於裝置本體內具有與填充口相接之空腔，且將軸閥以其前端部面向該填充口之方式可往復移動地設置，又，上述空腔與來自氫溶解裝置(b)之水流路徑連 通，而成為藉由該軸閥之往復移動可將與上述填充口連接之包裝容器之注入口與來自氫溶解裝置(b)之水流路徑連通，且可阻斷該連通之閥機構；又，上述空腔經由軸閥內部之或沿軸閥外表面之氣體路徑而與氣體減壓構件及氣體加壓構件連接，且該氣體路徑成為藉由上述軸閥之往復移動而開閉之構造。
  2. 如請求項1之含氫飲料用水之製造裝置，其中上述基準壓力為0.1MPa至0.5MPa。
  3. 一種含氫飲料用水之製造方法，其係連續地製造含氫飲料用水之方法，且包含如下步驟：(A)脫氣步驟，其係於脫氣裝置中，經由中空纖維膜對所供給之原料之淨化水進行脫氣，並將所獲得之脫氣水送至氫溶解裝置；(B)氫溶解步驟，其係於上述氫溶解裝置中，經由中空纖維膜使加壓氫氣溶解於所供給之脫氣水，並將所獲得之含氫水送至填充裝置；(C)填充步驟，其係於上述填充裝置中，對附有流出口之包裝容器自其注入口填充所供給之含氫水；及(D)密封步驟，其係將填充有含氫水之附有流出口之包裝容器之注入口進行密封；且對自上述脫氣步驟(A)中供給至脫氣裝置之淨化水至上述填充步驟(C)中注入至包裝容器之含氫水為止之水流路徑，藉由壓力泵之運轉而加載壓力，藉此將加載有壓力之含氫水供給至上述填充裝置；上述填充步驟(C)包含如下階段：成為軸閥關閉上述填充裝置之填充口，而且來自上述氫溶解 步驟(B)之加載有壓力之含氫水被供給至與該填充口相接之空腔內之狀態的準備階段；繼而，將上述包裝容器之注入口與該填充口連接，然後經由設置於上述軸閥之氣體路徑並藉由氣體減壓構件將上述包裝容器內部之氣體去除的脫氣階段；其後，關閉上述氣體路徑，繼而上述軸閥打開上述填充口，將經加載壓力之含氫水直接注入至上述包裝容器內的注入階段；及其次，於上述軸閥關閉上述填充口後，打開上述氣體路徑，藉由氣體加壓構件經由上述氣體路徑將加壓空氣導入至上述空腔內，藉此將殘留於填充裝置內之含氫水排出至上述包裝容器內的排出階段；且該填充步驟(C)包含如下步驟，即，於解除上述注入口與上述填充口之連接時立即移行至上述密封步驟(D)。
  4. 如請求項3之含氫飲料用水之製造方法，其中於藉由上述壓力泵加載壓力後之水流路徑中之水壓超過固定基準壓力時，打開連接於自加載壓力後之水流路徑向加載壓力前之水流路徑之環形流路的釋壓閥，藉此可將經加載基準壓力之含氫水穩定地供給至上述填充裝置。
  5. 如請求項3或4之含氫飲料用水之製造方法，其中於上述填充步驟(C)中，上述軸閥開閉上述填充口之動作係以固定週期反覆進行，並且藉由限流孔將自上述氫溶解步驟(B)供給至上述填充裝置之經加載基準壓力之含氫水之流量限制為固定基準流量以下。
  6. 如請求項3或4之含氫飲料用水之製造方法，其中使用如請求項1之含氫飲料用水之製造裝置而進行。
  7. 如請求項3或4之含氫飲料用水之製造方法，其中上述基準壓力為0.1MPa至0.5MPa。
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