(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡性飲料を製造するための方法であって、前記方法は、
圧力チャンバーと、ボトルに連結可能である加圧密封されるボトル供給パイプと、を準備する工程と、
加圧密封方式で、液体が充填されたボトルを、加圧密封されるボトル供給パイプに取り付ける工程と、
実質的に乾燥した重炭酸ナトリウム粉末を前記チャンバー内に配置する工程と、
前記チャンバーを加圧密封する工程と、
重炭酸ナトリウムから二酸化炭素を放出させるために前記チャンバー内で前記実質的に乾燥した重炭酸ナトリウム粉末を１５０〜２００℃の範囲の温度に加熱する工程と、
放出された二酸化炭素を前記加圧密封されるボトル供給パイプを介して前記ボトルに供給する工程と、
前記二酸化炭素を前記ボトル内の前記液体に溶解させる工程と、
を含む、方法。
【請求項２】
前記ボトルから液体をポンプ輸送し、かつそれを噴霧して前記ボトルへ戻すための循環手段を作動させる工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記加熱する工程が、前記チャンバーの周囲に位置する電気ヒータを通電することにより行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記加熱する工程が、前記実質的に乾燥した重炭酸ナトリウム粉末に誘導加熱エネルギーを供給することにより行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
液体に二酸化炭素ガスを供給するための装置であって、前記装置は、
実質的に乾燥した重炭酸ナトリウム粉末が充填されるように構成された、加圧密封される圧力チャンバーと、
液体に前記チャンバーから前記二酸化炭素ガスを供給するためのガス導管であって、その近位端で前記チャンバーと連結されたガス導管と、
重炭酸ナトリウムから二酸化炭素を放出させるために前記チャンバー内で前記実質的に乾燥した重炭酸ナトリウム粉末を１５０〜２００℃の範囲の温度に加熱するためにエネルギーを供給する熱エネルギーユニットと、
を含み、前記チャンバーは、ベース要素およびキャップ要素を含み、前記ベース要素および前記キャップ要素は、閉鎖位置では前記チャンバー内の圧力を保つように、かつ開放位置にある時には開放して物質の入出を可能にするように構成されている、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置は容器キャップをさらに含み、前記容器キャップは、前記導管が、加圧密封方式で、前記容器キャップを通るように配置されており、前記容器キャップは、前記導管の遠位端から離れて配置され、液体が充填された容器が前記容器キャップに合せられ、固定された時に、前記導管の前記遠位端が前記液体中に確実に浸漬されるようになっている、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置は循環手段をさらに含み、前記循環手段は、
循環ポンプと、
入口導管であって、同入口導管の入口ポートで前記ポンプに連結され、かつ前記容器が前記装置に取り付けられて液体が充填されている時にその自由端が前記容器内の前記液体中に浸漬されるように構成された、入口導管と、
出口導管であって、同出口導管の出口ポートで前記ポンプに連結され、かつ前記ポンプから受け取った液体を前記容器のヘッドスペース中に噴霧するように構成された、出口導管と、
を含む装置。
【請求項８】
前記ベース要素が、前記ベース要素の内面から突出する加熱フィンを含めて形成されている、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記熱エネルギーユニットが、前記実質的に乾燥した重炭酸ナトリウム粉末に熱を供給するための１以上の電気発熱要素を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記熱エネルギーユニットが、誘導加熱機構により前記実質的に乾燥した重炭酸ナトリウム粉末に電磁エネルギーを供給するための電磁素子を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
前記熱エネルギーユニットがマイクロ波ヒータである、請求項６に記載の装置。
【請求項１２】
請求項６に記載の装置は圧力制御ユニットをさらに含み、前記圧力制御ユニットは、
熱管理ラインと、
前記ガス導管中の圧力の示度を与える圧力伝送器または圧力ゲージのうちの少なくとも一方と、を含み、
前記圧力制御ユニットは、前記熱エネルギーユニットにより前記圧力を制御するために前記熱エネルギーユニットへ温度調節信号を供給する、装置。
【請求項１３】
前記ガス導管が冷却要素として成形され、
冷却要素として成形された前記ガス導管の外面に空気を流すように構成された冷却ファンをさらに含む請求項６に記載の装置。
【請求項１４】
前記圧力が所定の圧力レベルを超えた時に前記チャンバーから圧力を除去するための安全圧力出口をさらに含む、請求項５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡性飲料を製造するためのシステム、方法およびカプセルに関する。
【背景技術】
【０００２】
発泡性飲料は、二酸化炭素を液体中に溶解させることにより、典型的には、二酸化炭素を含む液体を加圧することにより製造される。発泡性飲料の圧力が低い場合、二酸化炭素の気泡が形成され、溶液から出てくることがある。
【０００３】
二酸化炭素は、典型的には、加圧タンクまたはカートリッジにおいて加圧ガスとして提供される。例えば、炭酸水は、再充電可能なソーダサイフォン、または使い捨ての二酸化炭素カートリッジによって作製することができる。ソーダサイフォンには冷水が充填され、二酸化炭素が圧力下で添加され得る。このようにして製造される発泡性飲料はわずかにガスを含んだ状態になる傾向がある。
【０００４】
代替的に、カーボネーター（ｃａｒｂｏｎａｔｏｒ）または炭酸化機（ｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎ  ｍａｃｈｉｎｅ）を使用してもよい。カーボネーターは、Ｓｏｄａｓｔｒｅａｍ（商標名）などの家庭用規模の機械から大規模カーボネーターまである。カーボネーターは、加圧チャンバー中へ水をポンプ輸送し、そのチャンバーにて水は加圧タンクからのＣＯ２と合わせられる。加圧炭酸化された水は、典型的には、シロップの形態の、香味料と混合され得る。
【０００５】
しかしながら、加圧ＣＯ２タンクは製造に費用がかかり、取り扱いに注意を要する。加圧ＣＯ２タンクの輸送はそれらの重量が重く圧力が高いことから困難である。また、加圧ＣＯ２タンクを飛行機で（ｉｎ  ｐｌａｉｎｓ）空輸することは許可されていない。加えて、加圧ＣＯ２タンクの再補充には、タンクをサービスサイトへ持って行く必要があり、それは負担である。
【０００６】
ＣＯ２はまた、化学反応、例えば重炭酸ナトリウムとクエン酸との反応によっても提供され得る。しかしながら、この方法は、その化学反応によって飲料の味に影響を及ぼし劣化させ得る塩のような他の材料がもたらされることから現実的ではない。液体と塩との分離は困難であり、そのことがこのアプローチを非現実的なものにしている。
【０００７】
Ｐｌｅｓｔｅｒの特許文献１には、使い捨てのガス発生カートリッジにおいて操作される内部ＣＯ２供給システムを含むポータブルカーボネーターが開示されている。水を炭酸化し、かつ／または推進力を与える（ｐｒｏｐｅｌｓ）試薬間の化学反応によってＣＯ２を発生させる。特許文献１に開示されているシステムは、炭酸水をくみ出す時は必ず一定のガス圧を維持するものである。特許文献１に開示されているカーボネーターは、非常に複雑であり、例えば、図４に示されているような、固定および可動の（動的な）多くの機械的要素を含む。
【０００８】
Ｐｌｅｓｔｅｒの特許文献２には、共通の容器内に含まれる２つの試薬間の化学反応によりガスを化学的に発生させるＣＯ２ガス発生器が開示されている。その発生器は、基準圧力の一定の基準でヘッドスペースガス圧を維持するようにガスを自動供給することを目的とする。使い捨てのガス発生器ユニットに基づいて、専門家ではない使用者による使用が容易な装置を提供すると主張しているが、実際には、この特許による装置は、例えば、その図３Ａ〜図３Ｌに見られるように、容器内の容器、ガスの廃棄および試薬の放出を制御するように作製された機械弁などを含む非常に複雑な機械要素を含む。
【０００９】
Ｇｕｐｔａの特許文献３には、水を炭酸化するためにＣＯ２ガスを分配するための装置および方法が開示されている。その装置および方法は、水の存在下で２つの化学活性試薬を用いるガス発生器を使用する。その装置は、炭酸液を通るＣＯ２の連続流を可能にしながら、ヘッドスペース内の圧力を十分に高いレベルで維持するためのブリードを教示している。
【００１０】
Ｓｔｕｍｐｈａｕｚｅｒの特許文献４には、１つの圧力容器で起こる化学反応を用い、そのＣＯ２を第２の圧力容器へ移して水を迅速に炭酸化するための装置および方法が開示されている。開示されている装置および方法の１つの目的は、ＣＯ２を迅速に発生させ、水を炭酸化するための、簡単で費用のかからない効率的な方法を提供することである。しかしながら、その装置は、例えば、図１に開示されているように、非常に複雑であり、それを駆動する多数の部品を含み、簡単であることからかけ離れている。
【００１１】
Ｒｕｄｉｃｋの特許文献５には、液体を炭酸化するためのＣＯ２ガス発生器を自動制御するための装置および方法が開示されている。そのガス発生器は、化学的に隣接した時に反応し、ガスを生成する液体試薬を収容するための２つの液体チャンバーからなる。この場合もまた、開示されている装置は、複雑であり、多数の部品を含み、使い捨ての試薬パッケージでは動作しない。
【００１２】
Ｂｌａｘｔｅｒの特許文献６には、炭酸化される水を二酸化炭素とともに、ポンプ輸送により脱気水も供給される炭酸化容器と、水および二酸化炭素を炭酸化容器に供給する混合ポンプとへポンプ輸送する炭酸化装置が開示されている。
【００１３】
Ｓｔｕｍｐｈａｕｚｅｒの特許文献７には、液体を迅速に炭酸化するための装置および方法が開示されている。その装置は、連結された２つの容器からなり、それらの容器では、二酸化炭素化合物と、その化合物と化学反応した時にガスを生成する水とを用いてガスが生成される。その装置は、非常に嵩高いものであり、多数の部品（弁、シール、ばね、導管など）を含む。
【００１４】
Ｎｏｖａｋの特許文献８には、液体を炭酸化するためのシステム、方法およびカートリッジが開示されている。二酸化炭素は、液体中へ溶解させるＣＯ２ガスを発生させるために使用されるカートリッジ中で供給され得る。
【００１５】
Ｎｏｖａｋらの特許文献９には、飲料を形成するための前駆液を炭酸化するためのシステム、方法およびカートリッジが開示されている。Ｎｏｖａｋらにより開示されているシステムおよび方法は、ゼオライトを炉内で５５０℃の温度に５時間曝した後、直ちにゼオライトビーズを密封金属容器へ移し、その容器に二酸化炭素を大量に送り込み、その容器を３４．４７〜２２０．６ｋＰａ（５〜３２ｐｓｉｇ）まで１時間加圧することによりゼオライトに二酸化炭素を装入することを必要とする。このプロセスの間に、ゼオライトビーズに二酸化炭素が装入されるが、この二酸化炭素は、水または他の流体だけでなく、水蒸気および湿気に曝された時にも放出される可能性がある。従って、装入されたゼオライトは、湿気のない施設内で、かつ、耐湿性パッケージで包装する必要がある。上記装入プロセスによって、炭酸飲料の製造のためのカートリッジの調製に比較的費用がかかることになると考えられる。上記システムおよび方法の別の不都合な点は、装入されたゼオライトは湿気の影響を極めて受けやすく、湿気または流体との相互作用によりカートリッジからの二酸化炭素の放出が活発になることである。よって、そのようなカートリッジの保存期間は限られており、カートリッジ内のゼオライトの密封パッケージに対する機械的損傷を避けるには注意して取り扱う必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許第５，１８２，０８４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，３５０，５８７号明細書
【特許文献３】米国特許第４，６３６，３３７号明細書
【特許文献４】米国特許第５，１９２，５１３号明細書
【特許文献５】米国特許第５，０２１，２１９号明細書
【特許文献６】英国特許第３２３１０２号明細書
【特許文献７】国際公開第９４／１０８６０号
【特許文献８】国際公開第２０１１／０９４６７７号
【特許文献９】米国特許出願公開第２０１１／２２６３４３号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
二酸化炭素ガスを供給するための装置が開示されており、同装置は、二酸化炭素を含む物質が充填されるように構成された加圧密封される圧力チャンバーと、同チャンバーからガスを供給するためのガス導管であって、その近位端で同チャンバーと連結されているガス導管と、同チャンバー内で同物質を加熱するべくエネルギーを供給するための熱エネルギーユニットと、圧力が所定の圧力レベルを超えた時に同チャンバーから圧力を除去するための安全圧力出口と、を含み、同チャンバーは、ベース要素およびキャップ要素を含み、同ベース要素および同キャップ要素は、閉鎖位置ではチャンバー内の圧力を保つように、かつ開放位置にある時には開放して物質の入出を可能にするように構成されている。方法は、ボトルから液体をポンプ輸送し、かつ、それを噴霧して同ボトルへ戻すための循環手段を作動させる工程をさらに含み得る。同方法は、熱の供給が、同チャンバーの周囲に位置する電気ヒータを通電することにより、マイクロ波方式の発熱要素を使用することにより、または物質に誘導加熱エネルギーを供給することにより行われる点を特徴とし得る。
【００１８】
また、発泡性飲料を製造するための方法も開示されており、同方法は、圧力チャンバー、およびボトルに連結可能でありかつ加圧密封可能なボトル供給パイプを準備する工程と、加圧密封方式で、液体が充填されたボトルを、加圧密封されるボトル供給パイプに取り付ける工程と、二酸化炭素を含む物質をチャンバー内に配置する工程と、同チャンバーを加圧密封する工程と、基体（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）に熱を供給する工程とを含む。同装置は、容器キャップをさらに含み得る。同キャップは、導管が加圧密封方式で同キャップを経由して通るように配置されており、同キャップは、同導管の遠位端から離れて配置され、液体が充填された容器が容器キャップに合せられ、固定された時に、導管の遠位端が液体中に確実に浸漬されるようになっている。装置は、循環ポンプと、入口導管であって同入口導管の入口ポートでポンプに連結され、かつ容器が装置に取り付けられて液体が充填された時にその自由端が容器中の液体中に浸漬されるように構成された入口導管と、出口導管であって同出口導管の出口ポートでポンプに連結され、かつポンプから受け取った液体を容器のヘッドスペース中に噴霧するように構成された出口導管と、を含む循環手段をさらに含み得る。
【００１９】
さらに、二酸化炭素ガスを供給するための装置中でガスを生成するためのカプセルが開示されており、同カプセルは、固体、粉末、湿潤粉末、溶液、エマルジョンおよび懸濁液の形態のうちの一つの形態である重炭酸ナトリウムを含む。同カプセルは、食味添加物、香味添加物、および着色添加物からなるリストからの少なくとも１つの添加物をさらに含み得る。１または複数の前記添加物は、固体状態または流体状態のいずれかであり得る。付随的に又は代替的に、同カプセルは、高透磁率を有する鉄系材料または他の材料のチップを含み得る。同カプセルは、非鉄系材料の薄いエンベロープ中に封入することができ、この場合には、同エンベロープ中で生成されたガスの放出を可能にするように、エンベロープには、その壁中に１以上の穴が形成されている。同エンベロープは、２つ以上のコンパートメントを有し得る。前記コンパートメントの少なくとも１つは、固体または粉末形態の二酸化炭素担体材料を含み得、少なくとも１つの更なるコンパートメントは、同二酸化炭素担体材料からのガス放出を開始するために同エンベロープを加熱する前に同二酸化炭素担体材料を湿潤させるための流体を含み得る。
【００２０】
本発明と見なされる主題を、明瞭に特許請求している。しかしながら、本発明は、構成および操作方法の両方、ならびにその目的、特徴、および利点に関しては、以下の詳細な説明を参照し、添付の図面と合わせて読めば最もよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態による炭酸化（ｃａｒｂｏｎａｔｉｎｇ）システムの概略図である。
【図２】本発明の実施形態による、発泡性飲料の製造のための加圧ガス供給システムの概略図である。
【図３】本発明の実施形態による、発泡性飲料の製造のためのガス供給システムの概略図である。
【図４】本発明の実施形態による、発泡性飲料の製造のためのガス供給システムの概略図である。
【図５】本発明の実施形態による、発泡性飲料の製造のためのガス供給システムの概略図である。
【図６Ａ】図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の２つの実施形態によるガス生成ユニットの中央を横断して作成した２つのガス生成ユニット形態の断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の２つの実施形態によるガス生成ユニットの中央を横断して作成した２つのガス生成ユニット形態の断面図である。
【図６Ｃ】ガス生成ユニット６２０の任意の上面図である。
【図６Ｄ】ガス生成ユニット６２０の任意の上面図である。
【図６Ｅ】ガス生成ユニット６３０の任意の上面図である。
【図６Ｆ】ガス生成ユニット６３０の任意の上面図である。
【図７】本発明の実施形態によるガス生成ユニットの中央を横断して作成したガス生成ユニットの断面図である。
【図８Ａ】本発明の実施形態による、例えば、発泡性飲料の製造のためのＣＯ２などのガスの供給方法のフローチャートである。
【図８Ｂ】本発明の実施形態による、例えば、発泡性飲料の製造のためのＣＯ２などのガスの供給方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図面の簡略化および明瞭化のために、図面に示した要素は、必ずしも一定の縮尺比で描かれたものではないことを理解されたい。例えば、一部の要素の寸法を、明瞭化のために他の要素よりも拡大していることがある。さらに、適切と考えられる場合には、対応または類似する要素を示すために参照番号を図面間で繰り返していることがある。
【００２３】
以下の詳細な説明では、本発明の理解を深めるために数多くの具体的な詳細を示す。しかしながら、当業者には、これらの具体的な詳細がなくても本発明を実施できることが理解されるであろう。他の例では、本発明を不明瞭にしないように、周知の方法、手順、および成分を詳細に記載していない。
【００２４】
本発明の実施形態をこの点に関して限定するものではないが、本明細書において用いる用語「複数（ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」および「複数（ａ  ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」とは、例えば、「多数（ｍｕｌｔｉｐｌｅ）」または「２以上」を包含し得る。用語「複数（ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」または「複数（ａ  ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」は、２つ以上の成分、装置、要素、ユニット、パラメータなどを記載するために、明細書を通じて使用することができる。特に断りのない限り、本明細書に記載する方法の実施形態は、特定の順序またはシーケンスに制約されるものではない。加えて、記載する方法の実施形態またはその要素の一部は同じ時点で存在してよく、または行ってよい。
【００２５】
組成物をその組成物の熱分解温度より高い温度まで加熱して、それを分解することはよく知られている。同様に、組成物を相転移温度より高い温度まで加熱して、その組成物に相転移を生じさせることもよく知られている。例えば、ＣＯ２を含む組成物を熱分解温度より高い温度まで加熱することによりそれを分解することができ、そのようにして分解された材料からＣＯ２を放出させることができる。多くの場合、そのようなプロセスはか焼、またはか焼反応として知られている。例えば、石灰石をか焼する場合、その化学反応を表す。
【００２６】
ＣａＣＯ３→ＣａＯ＋ＣＯ２（ｇ）
つまり、か焼プロセスは、石灰石を石灰（酸化カルシウム）と二酸化炭素とに分解するプロセスである。主に大規模（工業規模）で行われるか焼プロセスの周知の例は、組成物から特定の望ましくない成分を除去するものである。一例は、結晶水を除去するための、ボーキサイトおよびセッコウのか焼の場合のような含水鉱物の分解である。別の例は生石油コークスに含まれる揮発性物質の分解であり、さらに別の例はゼオライト合成中のアンモニウムイオンの除去である。
【００２７】
液体に炭酸ガスを入れるための装置および方法は数多く知られている。幾らかのものは、個人用の炭酸飲料の製造でさえも、複雑で嵩高い装置および多段階からなる方法を必要とする。複数の公知の装置および方法では、ガス飲料を作り出すために化学的に活性化されると、液体の炭酸化（ｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎ）に使用され得る二酸化炭素を放出する試薬対の使用が開示されている。他の装置および方法は、高圧容器に収容されている予備加圧されたＣＯ２を利用し、加圧されたＣＯ２がその高圧容器から飲料が入っている容器中に放出され、その飲料が炭酸化され得る。ＣＯ２生成のための試薬対の使用は、化学反応が起こるまで試薬を互いに離しておくための手段を必要とし、当技術分野で公知の多くの装置では、炭酸化プロセスを制御するために複雑で嵩高い炭酸化装置を必要とする。加圧ＣＯ２容器の使用は一般にはあまり複雑ではなく、そして炭酸化する装置の使用が試薬対の化学反応に基づく。しかしながら、加圧ＣＯ２の容器の取り扱いは一般に不便であり、使い捨てでない容器の場合、店舗から充填された容器を運び、そして店舗へ空になった容器を戻すといった負担がある。
【００２８】
本明細書において以下に記載する本発明の実施形態の発明者は、か焼プロセス中に比較的少量の重炭酸ナトリウムから放出され得るＣＯ２の量が非常に多いことを発見した。例えば、３５ｇ重量の重炭酸ナトリウムのタブレットから、約６０〜２００℃の温度でか焼すると、炭酸化レベル（ｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎ  ｌｅｖｅｌ）約２〜４容量、および温度２〜１５度を有する１．５リットル量で水または類似の液体を炭酸化するのに十分な量でＣＯ２は放出される。このＣＯ２生成率は、他の公知の方法と比べて非常に高い。これは使用者の希望により、約２５ｇ重量の重炭酸ナトリウムタブレットから１リットルの容器に対して十分であるＣＯ２の量を生成することを可能にする。
【００２９】
本明細書において後にＣＯ２担体と呼ぶ、二酸化炭素（ＣＯ２）を含む重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）または他の物質などの材料を加熱することにより、ＣＯ２ガスを放出することができる。例えば、密閉容器内で固体形態の重炭酸ナトリウムを分解温度より高い温度まで加熱する場合、以下が適用される。
【００３０】
２ＮａＨＣＯ３（ｓ）⇔Ｎａ２ＣＯ３（ｓ）＋Ｈ２Ｏ（ｇ）＋ＣＯ２（ｇ）
他の状態および形態の、例えば、乾燥粉末もしくは湿潤粉末、または溶液もしくはエマルジョンの状態の重炭酸ナトリウムにも、必要な変更を含めて同じことが適用される。
【００３１】
本発明の実施形態によれば、炭酸飲料とも呼ばれている発泡性飲料は、ＣＯ２担体を加熱することにより、かつ放出されたＣＯ２ガスを水または、ジュースもしくはワインなどの他の液体中に溶解させることによって製造することができる。
【００３２】
７０℃（摂氏度）を超える温度では、重炭酸ナトリウムは炭酸ナトリウム、水および二酸化炭素へと徐々に分解する。変換は２００℃では速い。例えば、８ｇの重炭酸ナトリウムを摂氏１８０度で加熱することにより、１．５リットルのＣＯ２ガスを生成することができる。市販の発泡性飲料の高炭酸化レベルに到達するためには、２リットルの液体に対して３〜４リットルのガスが必要である。従って、約１６〜３５ｇの重炭酸ナトリウムを加熱することにより、２リットルの発泡性飲料に対して十分なガスを生成することができる。
【００３３】
本発明の発明者により行われた実験によれば、重炭酸ナトリウムなどのＣＯ２担体の湿潤粉末、懸濁液または溶液の使用では、その溶液、懸濁液または湿潤粉末を加熱する温度が、乾燥粉末からの生成と比較して低くても、同じ生成速度で同様の量のＣＯ２ガスの生成を可能にすることができる。例えば、２５ｇの乾燥重炭酸ナトリウム粉末を１８０℃の温度まで加熱すると、およそ１００〜１３０秒で２リットルのＣＯ２ガスが得られる。同じ量の重炭酸ナトリウムの溶液形態での使用では、同様の速度で、同じ容量のＣＯ２ガスが生成されるのは加熱する温度が１８０℃より低い時である。その溶液を加熱する温度が高くなるほど得られるガス生成速度が速くなることは理解されるであろう。しかしながら、重炭酸ナトリウムを、２００℃（摂氏度）を超える温度まで加熱すると、重炭酸ナトリウム粒子の密封が起こり、その後、ＣＯ２がその粉末の粒子内に捕捉される可能性があることに留意しなければならない。
【００３４】
本発明の実施形態によれば、ＣＯ２担体を溶液、懸濁液、エマルジョンまたは湿潤粉末の状態で使用する場合、その溶液もしくは懸濁液に用いる溶媒またはその粉末を湿潤させるのに用いる流体は、水、食用油または芳香油であり得る。代替的に又は付随的に、溶媒としてまたは粉末を湿潤させるのに用いる流体は、風味付けされた流体であり得る。
【００３５】
ここで、図１を参照する。この図は、本発明の実施形態による炭酸化システム１０の概略図である。システム１０は、ガス導管２３を介し、ガス処理プラグ２４を通ってガス処理ポート２３Ａに連結されたＣＯ２生成ユニット２０を含み得る。ガス生成ユニット２０は、ガス生成ベース要素２０Ｂ、ガス生成キャップ要素２０Ａ、熱エネルギー供給ユニット２０Ｃおよび圧力安全弁２０Ｄを含み得る。ベース要素２０Ｂおよびキャップ要素２０Ａは、２つの出口を有する耐圧チャンバー２１を形成するように設計されている。第１の出口は、ガス導管２３への連結部である。この出口は、システム１０を炭酸化に使用している時に、加圧されたＣＯ２を供給するために用いられる。第２の出口は、チャンバー２１内部の圧力が所定の値より高い時に、安全弁２０Ｄを介して出口となり得る。ガス導管２３は、その遠位端の近くに、液体容器１００などの容器を固くかつ安全に取り付けるように構成され得るガス処理プラグ２４と、容器１００中の液体中に浸漬させて、それにＣＯ２を供給するように構成されたガス処理ポート２３Ａとを有し得る。チャンバー２１は、例えば、タブレット１５などのタブレット（またはカプセル）の形態の、特定量のＣＯ２担体材料に適合するように設計されている。チャンバー２１に、重炭酸ナトリウムなどのＣＯ２担体材料が入り、それがしっかりと閉じられると、その担体材料は、電気エネルギーにより通電された時に熱エネルギー供給ユニット２０Ｃにより加熱され得る。担体材料１５の温度が分解値に到達したら、熱エネルギー供給ユニット２０Ｃを開放してよく、その圧力が十分に高く（導管２３および容器１００内のアイドリング状態の圧力より高く）上昇すると、ＣＯ２が容器１００中へ流れ始め、容器１００中の液体の炭酸化が始まる。ＣＯ２生成および供給の速度は、例えば、分解の温度の管理により制御され得る。
【００３６】
図２を参照する。この図は、本発明の実施形態による、発泡性飲料の製造のための加圧ガス供給システム２００の概略図である。本発明の実施形態によれば、システム２００は、チャンバーキャップ要素２０４Ａおよびチャンバーベース要素２０４Ｂを含む高圧チャンバー２０４を含み得る。圧力チャンバー２０４は、加圧密封されるボトル供給パイプ２０２を通じて液体容器（またはボトル）２０１に連結可能である。パイプ２０２は、一方の端部でチャンバー２０４に、もう一方の端部でパイプ出口２０２Ａを通じてボトル２０１に連結し得る。パイプ出口２０２Ａは、ボトル１に挿入され得る。ボトルキャップ２０２Ｂは、パイプ２０２のボトル２０１への連結を封止可能にするために、パイプ２０２上に組み立てられ得る。ＣＯ２担体材料ユニット２０５は、そのキャップ要素２０４Ａおよびベース要素２０４Ｂが互いにしっかりと閉じられる前に、チャンバー２０４内に配置され得る。また、システム２００は、圧力チャンバー２０４を加熱するための加熱装置２０７およびその中に入れられるその担体材料ユニット２０５も含み得る。圧力チャンバー２０４が閉じられ、加熱されると、圧力チャンバー２０４内のＣＯ２担体材料ユニット２０５が加熱され、ＣＯ２ガスが圧力チャンバー２０４中へ放出される。放出されたガスは、圧力チャンバー２０４からパイプ２０２、ボトルキャップ２０２Ｂおよびパイプ出口２０２Ａを通ってボトル２０１中へ流れ得る。作動中、システム２００は、１３７．９〜１０３４ｋＰａ（２０〜１５０ｐｓｉ）、またはそれより高い圧力下にあり得る。従って、システム２００のボトル２０１への連結を形成するボトルキャップ２０２Ｂおよびパイプ出口２０２Ａは、システム２００の圧力レベルを維持し、これらの圧力レベルで加圧密封されるべきであり、従って、圧力チャンバー２０４、ボトル２０１、およびパイプ２０２であるべきである。
【００３７】
当技術分野で周知の通り、物質の沸点とは、液体の蒸気圧がその液体周囲の圧力に等しく、その液体が蒸気へと変わる温度である。よって、液体周囲の圧力の上昇は、流体が沸点に到達する温度の上昇をもたらす。つまり、周囲の圧力が高い液体は、その液体が大気圧にある時よりも沸点が高くなる。
【００３８】
本発明のいくつかの実施形態によれば、ＣＯ２担体材料は、圧力チャンバー２０４内部のＣＯ２担体材料ユニット２０５内に配置してよく、加熱前に湿潤させてよい。湿潤形態のＣＯ２担体材料を加熱する場合、ＣＯ２担体材料を湿潤させる流体が液体状態のままである限り、その流体は熱伝導体として機能する。圧力チャンバー２０４は加圧密封されているため、圧力チャンバー２０４内でのＣＯ２担体材料の加熱によりチャンバー２０４内の圧力が上昇し、その結果、チャンバー２０４内の流体が蒸発する温度が上昇する。そのため、その流体は大気圧下より高い温度でその熱伝導性を維持し、従って、１００℃を超える温度までのＣＯ２担体材料の加熱プロセス中、熱伝導体としてなお有効である。
【００３９】
本発明のいくつかの実施形態によれば、加熱装置２０７は誘導加熱装置であり得る。他の実施形態によれば、加熱装置２０７はマイクロ波ヒータであり得る。
システム２００は、チャンバー２０４内部の温度を測定し、加熱装置２０７にフィードバックを提供して、その温度を、例えば、１５０〜４００℃の間にあるように調整するために温度センサーを含み得る温度調節器２０６を含み得る。ユニット２０５中のＣＯ２担体材料が湿潤形態の場合、より低い温度が必要とされ得ることは理解されるであろう。さらに、上述の通り、担体材料が重炭酸ナトリウムである場合、２００℃を超える温度まで加熱することは有益ではない。
【００４０】
ＣＯ２担体材料ユニット２０５は、粉末（乾燥または湿潤のいずれか）、タブレット、カプセルなどのような任意の好適な形態で提供され得る。ＣＯ２担体材料ユニット２０５は、ガスとして放出され、飲料と混ざり得る様々の他の香味材料とともに混合されるかあるいは提供され得る。例えば、タブレットは、１つの重炭酸ナトリウム層および複数の添加物層を含み得る。
【００４１】
ここで、図３を参照する。この図は、本発明の実施形態による、発泡性飲料の製造のためのガス供給システム３００の概略図である。システム３００は、図２のシステム２００とかなり似ているかもしれないが、システム３００は、パイプ３２０中を流れるガスを冷却するためのファン３０３をさらに含み得る。ファン３０３は、例えば、生成されたガスのより効率的な冷却を可能にするように螺旋形のものであり得る。
【００４２】
ここで、図４を参照する。この図は、本発明の実施形態による、発泡性飲料の製造のためのガス供給システム４００の概略図である。システム４００は、ガス導管２３を介し、ガス処理プラグ２４を通ってガス処理ポート２３Ａに連結されたＣＯ２生成ユニット２０を含み得る。ガス生成ユニット２０は、ガス生成ベース要素２０Ｂ、ガス生成キャップ要素２０Ａ、熱エネルギー供給ユニット２０Ｃおよび圧力安全弁２０Ｄを含み得る。ベース要素２０Ｂおよびキャップ要素２０Ａは、２つの出口を有する耐圧チャンバー２１を形成するように設計されている。第１の出口は、ガス導管２３への連結部である。この出口は、システム４００を炭酸化に使用している時に、加圧されたＣＯ２を供給するために用いられる。第２の出口は、チャンバー２１内部の圧力が所定の値より高い時に、安全弁２０Ｄを介して、使用可能となる。ガス導管２３は、その遠位端の近くに、液体容器１００などの容器を固く取り付けるように構成され得るガス処理プラグ２４と、容器１００中の液体中に浸漬させて、それにＣＯ２を供給するように構成されたガス処理ポート２３Ａとを有し得る。チャンバー２１は、図１に関して記載したチャンバー２１と同様に設計され、かつ機能し得る。
【００４３】
本発明の一実施形態によれば、ガス生成ユニット２０は、固体または乾燥粉末の形態でチャンバー２１内に配置されたＣＯ２担体材料を湿潤させるために、ガス生成ユニット２０の外部にある供給源（例えば、液体容器１００）から、耐圧チャンバー２１中へ流体を導入するための入口（示されていない）をさらに備え得る。チャンバー２１への入口は一方弁（示されていない）であってチャンバー２１中で生成されたガスがそこから出ることを防ぐ一方弁をさらに含み得ることを当業者は理解できるであろう。
【００４４】
いくつかの実施形態によれば、チャンバー２１中へ導入される流体は、水であり得る。他の実施形態によれば、チャンバー２１中へ導入される流体は、香味および／または着色添加物などの添加物を含む水であり得る。本発明のさらに追加の実施形態では、チャンバー２１中へ導入される流体は、食用油および／または芳香油であり得る。他の実施形態によれば、その流体は、水と芳香油などの油とのエマルジョンであり得る。他の流体を用いてもよいことが理解されるであろう。
【００４５】
システム４００は、その遠位端を容器１００内の液体中に浸漬させるように構成された導管４０Ａを介して容器１００から液体をポンプ輸送し、かつ、その液体を導管４０Ｂを介して容器１００中へ戻すように構成された、ポンプなどの循環手段４０をさらに含み得る。一実施形態によれば、導管４０Ａおよび４０Ｂは、処理プラグ２４を経由して通っていてよいが、他の実施形態を利用してもよい。別の実施形態または追加の実施形態によれば、導管４０Ａおよび４０Ｂは、導管４０Ａおよび４０Ｂ中の流体を所望の温度まで冷却するために熱交換器（示されていない）を通してもよい。循環手段４０から遠位側にある導管４０Ｂの先端は、プラグ２４から離れていてもよく、このことにより、容器１００が実質的に直立位置にある時にその先端が容器１００中の液体の外に残ることが確実となる。導管４０Ｂを介して戻された液体は、例えば、液体を噴霧の形で提供するように導管４０Ｂの遠位端を形成することによって、容器１００のヘッドスペース中へ噴霧され得る。循環手段４０の操作によってもたらされる循環は、液体中へのＣＯ２の溶解を向上させ（すなわち、容器中に溶解したＣＯ２ガスの量を消費し（ｅｘｐｅｎｄ））、速めることができる。本出願に記載する発明の発明者は、システム４００が容器１００内部の圧力と圧力平衡状態にある時、特定量のガスが溶解した後、炭酸液が容器１００からポンプ輸送され、それが噴霧されてそのヘッドスペースへ戻されるように循環手段４０が作動することによって、液体中へのガスの溶解速度が上昇し、その結果、追加のガスが液体中に溶解したために容器１００内部の圧力が低下し、これによって、ＣＯ２生成ユニット２０によって生じる圧力は容器１００内部の圧力より高くなり、それゆえ、ガスの追加量が容器１００へ供給されるということを見出した。従って、循環手段４０は、液体中により多くの量のガスを溶解させ得るようにするために、ガス生成ユニット２０によるガス生成中に連続的にまたは周期的に作動させてよい。容器１００内に配置された酸性度インジケータは、循環手段を作動し続けていると、容器１００中の液体の酸性度の上昇が繰り返されることを示し、これは、循環手段４０の作動によって容器１００中のＣＯ２ガスの量が増えたことを示している。容器１００内の液体中にＣＯ２ガスを溶解させるための、当技術分野で公知の任意の他のシステムおよび方法を用いてもよいことが理解される。
【００４６】
ここで、図５を参照する。この図は、本発明の実施形態による、発泡性飲料の製造のためのガス供給システム５００の概略図である。チャンバー２０、導管２３、プラグ２４およびガス処理ポート２３Ａが組み込まれ、図１の実施形態におけるそれぞれの要素と非常によく似た働きをし得る。システム５００は、圧力伝送器／ゲージ表示３０Ａ、圧力制御装置３０Ｂおよび熱管理ライン３０Ｃを含む圧力制御ユニット３０をさらに含み得る。生成ガスの圧力は、ガス導管２３内または同じような場所で測定され得る。ガス圧は圧力制御装置３０Ｂにより表示され得る。圧力制御ユニットは、測定されたガス圧が第１の所定値を超えた時には熱エネルギー供給ユニット２０Ｃを切り、その圧力が第２の所定圧力値を下回った時には加熱を再開し得る単純なオン／オフ式ユニットとして機能し得る。他の実施形態では、制御装置３０Ｂは、より複雑な制御機能、例えば、測定された圧力と基準値との差の比例、微分および積分（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ，  ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ  ａｎｄ  ｉｎｔｅｇｒａｌ）（ＰＩＤ）制御の１以上の組合せを果たし得る。より迅速な応答、より正確な、結果として生じる圧力などを得るために、他の制御機能も利用してよい。図１、図４および図５のタブレット１５または図２および図３のタブレット２０５などの活性材料に伝達された熱量が、生成ガスの放出の総量および速度に影響を及ぼし、それにより、与えられた熱量によってタブレット１５またはタブレット２０５の、分解温度より高い温度への到達が起こると、ガスが放出し始め、それより高い温度では放出速度が増すことは当業者には明らかであろう。
【００４７】
本発明の実施形態によれば、様々な加熱方法のリストからの１以上によりタブレットに熱を伝達することができる。ここで、図６Ａおよび図６Ｂを参照する。これらの図は、ガス生成ユニットの中央を横断して作成した２つの異なるガス生成ユニット形態６２０および６３０のそれぞれの断面側面図である。図６Ｃ、図６Ｄおよび図６Ｅ、図６Ｆも参照する。これらの図は、本発明の２つの実施形態による前記の任意の上面図である。ガス生成ユニット６２０および６３０は、熱伝導機構により対応するタブレット６５０および６５２に熱を伝達するように設計されている。熱は、発熱器（例えば、１以上の電気ヒータ素子）として形成され得る熱エネルギー供給ユニット６２０Ｃ、６３０Ｃで生成され、加熱チャンバーベースユニット６２０Ｂ、６３０Ｂを介してタブレット６５０、６５２に伝導される。タブレット６５０、６５２と相互作用する表面積のサイズを高熱伝導能にするために、ベースユニット５２０Ｂ、６３０Ｂの底部内面はそれぞれ、チャンバー６２０、６３０の内側に向かって底部から突出する加熱フィンを含むように作製される。これらの凸部はそれぞれ加熱フィン６２２、６３２を形成し、図６Ａ、図６Ｂの図の面に対して垂直な図では、加熱フィンは図６Ｃ／図６Ｄまたは図６Ｅ／図６Ｆのそれぞれに示す形態を有し得る。これらの図面では、突出するフィンは太い黒線で記載されている。次に、タブレット６５０、６５２は、対応するフィン６２２、６３２とゆるく嵌合する凹部を含むように形成される。熱伝達のさらなる向上は、重炭酸ナトリウム溶液または湿潤粉末などの湿潤形態のＣＯ２担体材料を用いることにより達成することができる。図４を参照して上記したように、いくつかの実施形態によれば、タブレット６５０、６５２におけるＣＯ２担体材料は、乾燥形態のものであり得、加熱前に、流体入口（示されていない）を介してガス生成ユニット６２０および６３０中へ導入される流体により湿潤させてもよい。
【００４８】
本発明の実施形態によれば、熱は、誘導加熱機構を用いて、ガス生成ユニット中のタブレット内部で生成することができる。ここで、図７を参照する。この図は、本発明の実施形態による、ガス生成ユニットの中央を横断して作成したガス生成ユニット７２０の断面図である。この実施形態では、ガス発生ユニット７２０の熱エネルギー供給ユニット７２０Ｃは、誘導加熱について当技術分野で公知のように、誘導ＡＣ電磁発電機として形成されている。タブレット７５０は、その中にほぼ均一に広がった、鉄または鉄系合金のチップを含む。いくつかの実施形態によれば、これらのチップは、高透磁率を有する他の材料で作製され得る。熱エネルギー供給ユニット７２０Ｃが通電されると、電磁エネルギーによってタブレット７５０内部の鉄／鉄系チップの加熱が行われ、次に、タブレットの活性材料が加熱される。本発明の発明者によって行われた実験では、熱エネルギー供給ユニット７２０Ｃに供給される電力は熱伝導機構で機能するヒータに供給される電力と等しいが、同じ量の重炭酸ナトリウムを有するタブレットの加熱により、熱伝導機構と比べて短い時間内で同じ温度までの加熱が生じ、生成ＣＯ２ガスの量は熱伝導機構を用いて生成されたガスより多いことが観察された。
【００４９】
誘導加熱を用いて使用するために作製されたタブレットは、定められた期間内で十分な加熱を提供するように計算された特定量の鉄系チップを含み得る。別の実施形態によれば、発熱材料は炭素チップであり得る。タブレット中のチップのサイズ、球状密度および分散の均一性レベルは、必要な加熱レベルおよびその加熱に必要な時間を達成するように選択することができる。いくつかの実施形態によれば、ＣＯ２ガス生成用のタブレットは、食味添加物、香味添加物、着色添加物などをさらに含み得る。
【００５０】
本発明の発明者によって行われた実験では、誘導機構を用いてタブレットを加熱する時、タブレット分解速度とガス生成速度は、加熱チャンバーの温度が低い伝導加熱による場合と同じように保つことができることが見出された。
【００５１】
加熱チャンバーユニット７２０Ａおよび７２０Ｂは、電磁エネルギーを活性化する時にその加熱を最小にする非鉄系金属で作ることができる。
次に、図８Ａおよび図８Ｂを参照する。これらの図は、本発明の実施形態による、例えば発泡性飲料の製造のためのＣＯ２などのガスの供給方法のフローチャートである。ブロック８１０では、圧力チャンバー、およびボトルに連結可能であり、かつ加圧密封されるボトル供給パイプを含むシステムが準備される。ブロック８２０では、ボトルに液体が充填され、加圧密封方式で同ボトルが前記システムに取り付けられる。ブロック８３０では、重炭酸ナトリウムまたは二酸化炭素を含む他の物質などのＣＯ２担体が前記圧力チャンバー内に配置される。ブロック８４０では、前記圧力チャンバーが加圧密封され、ブロック８５０では、前記圧力チャンバーが加熱される。図８Ｂのブロック８４５に見られるように、本発明のいくつかの実施形態によれば、前記圧力チャンバーが加圧密封された後、流体が外部流体供給源から、例えば、前記ボトルから前記圧力チャンバー中へ導入され得る。前記チャンバー中へ導入された流体は、前記圧力チャンバー中のＣＯ２担体を湿潤させることができ、熱伝導体としての役割を果たすことができる。ブロック８６０では、前記担体（前記圧力チャンバー内に配置されている）から放出されたＣＯ２ガスが前記パイプを通って前記ボトル中へ流れる。選択的に、循環手段を作動させて、前記容器から液体をポンプ輸送し、かつ、それを噴霧して前記容器中のヘッドスペースへ戻すことができる。その後、前記ガスが、ブロック８７０では前記ボトル中に見られる液体中に溶解し、発泡性飲料がもたらされる。
【００５２】
本発明による方法のいくつかの実施形態によれば、前記圧力チャンバー中への流体の導入は、前記圧力チャンバー内にあるＣＯ２担体の加熱の前に行ってよい。
発泡性飲料の調製に関連して本発明の実施形態を記載したが、本発明の実施形態はこの用途に限定されない。炭酸液が必要とされる任意の他の好適な用途でも本発明の実施形態によれば炭酸液を製造することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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