TWI618676B

TWI618676B - 瓶裝富氫水飲料、瓶裝富氫水飲料之製備系統及製備方法

Info

Publication number: TWI618676B
Application number: TW104114394A
Authority: TW
Inventors: 法翰; 繆仁超; 郭富誠
Original assignee: 光騰國際科技股份有限公司
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2018-03-21
Also published as: TW201639791A

Abstract

本發明提供一種瓶裝富氫水飲料之製備方法，包括以下之步驟：首先，提供富氫水飲料；接著，在所述富氫水飲料中混入氮氣，以形成含氮之富氫水飲料；然後，將所述含氮之富氫水飲料填充到一瓶裝容器內，而所述含氮之富氫水飲料於填充時，其中一部分的氫氣及氮氣會同時從液體表面釋出以將空氣完全趕出於所述瓶裝容器；最後，迅速將所述瓶裝容器予以密封，以使所述瓶裝容器內之未被所述富氫水飲料所佔據的一氣體容置空間中保存氫氣及氮氣。本發明還提供一種利用上述方法製備之瓶裝富氫水飲料及其製備系統。

Description

瓶裝富氫水飲料、瓶裝富氫水飲料之製備系統及製備方法

本發明涉及功能性飲用水領域，特別是指一種安全性佳且可以被長效保存的瓶裝富氫水飲料、及瓶裝富氫水飲料之製備系統及製備方法。

按，生物學、醫學、生命科學等領域的科學研究得到了一個共同的結論，就是人類的健康與壽命都與生命過程中產生的自由基有關。簡單來說，人類生命的代謝過程中產生的自由基是人體中一種非常活躍且不穩定的物質，它會與細胞發生反應，使細胞出現異常或死亡，並造成各種慢性病和老化。自由基對細胞的傷害，主要有四項：1.使脂質過氧化，降低解毒功能；2.傷害細胞的DNA，造成細胞突變；3.破壞體內代謝酵素，干擾離子平衡；及4.造成發炎反應，降低免疫功能。根據許多醫學研究報告指出，自由基與老化、動脈硬化、腦中風、心臟病、白內障、肺氣腫、糖尿病、老年失智症、癌症等皆有密切關係。

想要減低自由基的傷害，一般可從兩方面著手：其一是減少自由基生成，例如，可透過維持良好的生活習慣、避免處於受汙染的環境、控管飲食與情緒等手段來達成；另一是想辦法消除或減低已經生成的自由基的影響，例如，可透過攝取食物中之抗氧化物來減少自由基的產生。然而就後者來說，大部分的抗氧化物(如維生素)並不容易穿透細胞膜，且不能針對性地只把惡性活性氧消滅，更何況大量的維生素不容易被人體吸收及儲存。

基於日本科學家2007年發表“攝入人體內之氫氣具有顯著的抗氧化(即清除自由基)作用”的研究結果，掀起了富氫水的研究熱潮。富氫水(又名水素水，Hydrogen Water)不但是健康水，更是目前最理想且最安全的抗氧化劑；原因在於，富氫水很容易進入到細胞內並參與細胞間之物質代謝，從而促進細胞排毒，並增加細胞的水合作用，以提升人體的免疫力，對氧自由基引起的各種疾病都有良好的預防及治療效果；並且，富氫水除了可供飲用外，還可當作保濕化妝水使用，對皮膚美容及褪除色斑特別有效。

然而，作為一種保健型飲用水必須要達到可工業化生產和商業化運作之穩定且有效的質量指標；也就是說，富氫水本身作為一種商品勢必要解決飲料的衛生要求、具體的含氫量指標要求、保存或運輸要求、及是否可穩定大量生產的技術特性等幾大問題。一般市售的飲料由於技術成熟早都已經解決上述問題問檻，但由於氫氣非常容易逸散，傳統的富氫水飲料技術無法全面滿足上面的要求。現有的技術是透過可靠的包裝容器，例如金屬容器或玻璃容器能有效減緩氫氣耗散的速度，但封罐過程中會一同封存氧氣而造成加速氫氣逸散，保存上約2個月左右已沒有氫氣含量，雖然可透過嚴格的溫度控制或滿瓶裝填來降低氫氣耗散的量，但成品無法承受有效的高溫滅菌程序。因此總觀目前的氫水飲料技術仍然存在一些不足之處。

本發明基於高安全性及長久保存性的考量，主要之目的在於提供一種瓶裝富氫水飲料、及瓶裝富氫水飲料之製備系統及製備方法，所述瓶裝富氫水飲料可保持水中比較高的氫氣含量，同時滿足氫水產品的儲存運輸需求。

為達前揭目的，本發明實施例提供的瓶裝富氫水飲料，其特徵在於，在一瓶裝容器內填充富氫水飲料，所述瓶裝容器內具有一未被所述富氫水飲料所佔據的一氣體容置空間，氫氣及具惰性的氣體被保存在所述氣體容置空間內。

本發明實施例提供的瓶裝富氫水飲料之製備系統包括：一氫氣產生器、一水儲存槽、一水源、一過濾裝置、具惰性氣體供應源、及一裝瓶裝置。其中，所述水儲存槽具有一氣體輸入端、一液體輸入端、及一輸出端，其中所述氣體輸入端與所述氫氣產生器相連通；所述水源與所述水儲存槽之所述液體輸人端相連通；所述過濾裝置設置於所述水儲存槽與所述水源之間；所述具惰性氣體供應源經由一氣液混合器以與所述水源之所述輸出端相連通；所述裝瓶裝置與所述氣液混合器相連通。

本發明實施例提供的瓶裝富氫水飲料之製備方法包括以下之步驟：首先，提供富氫水飲料；接著，在所述富氫水飲料中混入氮氣，以形成含氮之富氫水飲料；然後，將所述含氮之富氫水飲料填充到一瓶裝容器內，而所述含氮之富氫水飲料於填充時，其中一部分的氫氣及氮氣會同時從液體表面釋出以將空氣完全趕出於所述瓶裝容器；最後，迅速將所述瓶裝容器予以密封，以使所述瓶裝容器內之未被所述富氫水飲料所佔據的一氣體容置空間中保存氫氣及氮氣。

本發明至少具有以下有益效果：首先，本發明之方法利用“氫氣與飲用水在特定壓力下進行接觸(導入於水儲存槽3內的氫氣壓力是保持在1bar左右或更高)以形成富氫水飲料，並配合在富氫水飲料中混入氮氣，且所通入氫氣的壓力大於所通入氮氣的壓力”的技術手段，可提供飲用水與氫氣間之良好接觸，使飲用水中能溶解大量氫氣，所形成的富氫水飲料具有高還原性(氧化還原電位可以達到-600~-700mV)。

再者，由於氮氣的加入可以將瓶內的空氣趕出瓶外，並可幫助瓶裝容器內達成壓力平衡狀態，以保持水中的氫氣不析出，因此所製得的瓶裝富氫水飲料成品可以長期維持初期的高還原性狀態，開瓶即可飲用。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

100‧‧‧瓶裝富氫水飲料之製備系統

1‧‧‧氫氣產生器

2‧‧‧氣液分離器

3‧‧‧水儲存槽

31‧‧‧氣體輸入端

32‧‧‧液體輸入端

33‧‧‧輸出端

4‧‧‧水源

5‧‧‧過濾裝置

51‧‧‧活性碳過濾芯

52‧‧‧紫外線殺菌濾芯

53‧‧‧奈米銀濾心

6‧‧‧具惰性氣體供應源

7‧‧‧氣液混合器

8‧‧‧裝瓶裝置

B‧‧‧瓶裝容器

H‧‧‧富氫水飲料

S‧‧‧氣體容置空間

圖1為本發明之瓶裝富氫水飲料之製備方法的流程示意圖。

圖2為本發明之瓶裝富氫水飲料之製備系統的架構圖。

圖3為圖2所示之步驟S104的製程示意圖。

本發明所揭示技術內容主要是關於「利用“無須在水中添加化學物質且無須耗費大量能源”的方法製備富氫水飲料，而後將所製成的富氫水飲料填充於瓶裝容器內，並保持水中的氫氣不析出」的技術手段，透過此技術手段的具體實現，可工業化生產日常生活所需的保健飲用水。

下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式說明本發明的實施方式，本領域的技術人員可由本說明書所揭示的內容瞭解本發明的優點與功效。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明的圖式僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，先予敘明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所揭示的內容並非用以限制本發明的技術範疇。

請先參閱圖1，本發明較佳實施例提供的瓶裝富氫水飲料之製備方法包括：步驟S100，提供富氫水飲料；步驟S102，在富氫水飲料中混入氮氣，以形成含氮之富氫水飲料；步驟S104，將含氮之富氫水飲料填充到瓶裝容器內，而含氮之富氫水飲料於填充時，其中一部分的氫氣及氮氣會同時從表面釋出以將空氣完全趕出於瓶裝容器；步驟S106，迅速將瓶裝容器予以密封，以在瓶裝容器內之未被富氫水飲料所佔據的一氣體容置空間中保存氫氣及氮氣。

請配合參閱圖2，為本發明之瓶裝富氫水飲料之製備系統的架構圖。須說明的是，瓶裝富氫水飲料之製備系統100適用於執行上述各個步驟。如圖所示，製備系統100包括一氫氣產生器1、一水儲存槽3、一水源4、一過濾裝置5、一具惰性氣體供應源6、一氣液混合器7(gas/water mixer)、及一裝瓶裝置8。接下來將會先簡單介紹製備系統100中所有基本裝置單元之間的連結關係、各個基本裝置單元的具體例、及各個基本裝置單元的作用，而後再適時地補充上述各個步驟與基本裝置單元間的對應關係。

大體上來說，製備系統100在氣體和液體的輸送設計上，水儲存槽3至少具有一氣體輸入端31、一液體輸入端32、及一輸出端33，其中氣體輸入端31連接氫氣產生器1，液體輸入端32經由過濾裝置5連接水源4，且輸出端33與具惰性氣體供應源6同時經由氣液混合器7以連接裝瓶裝置8。

更進一步來說，製備系統100在正常運作時，氫氣產生器1作為系統中的氫氣源，可連續且穩定地供應氫氣於水儲存槽3內。而較佳的設計是，氫氣產生器1可透過電解水來產生氫氣，其中水分子會在電極上發生電化學反應以分解成氫氣及氧氣；本領域的技術人員應理解，雖然此種產氫方式較為簡易且製氫成本較低，但本發明並不限制於此。

水源4可供應與氫氣接觸前的飲用水或各種飲料例如含果蔬汁飲料、碳酸飲料、茶類飲料或機能飲料於水儲存槽3內，而飲用水中之礦物質較佳為鈣、鉀、鈉、鐵、鋅、鎂。且為進一步符合飲用水的水質標準，由水源4提供的飲用水在導入水儲存槽3之前須經過過濾裝置5以濾除水中的雜質、汙染物、病菌、及微生物等。本實施例中，過濾裝置5可以僅包括一活性碳過濾芯51、一紫外線殺菌濾芯5、或一奈米銀濾芯53；而較佳的設計是，過濾裝置5同時包括所述三者，其中活性碳過濾芯51連通於水源，一奈米銀濾芯53連通於水儲存槽3之液體輸入端32，紫外線殺菌濾芯52接設於活性碳過濾芯51與奈米銀濾芯53之間。由於各個濾芯的作用為本領域的技術人員所熟知，故在此不予贅述。

水儲存槽3提供氫氣與飲用水在特定壓力下進行接觸，使氫氣溶解於飲用水中；本實施例中，導入於水儲存槽3內的氫氣壓力是保持在1bar左右或更高，以維持飲用水與氫氣間的良好接觸狀態，進而獲得飲用水中能溶解大量氫氣的富氫水飲料，其氧化還原電位(ORP)可以達到-600~-700mV(即具有高還原性)。再者，可於氫氣產生器1與水儲存槽3之氣體輸入端31之間進一步設置一氣液分離器(gas/water separator)，藉此去除氣體水分及顆粒物質。須說明的是，本文中所提及“富氫水飲料”一詞，指的是單純富氫水或利用富氫水調製而成之各種味道的飲料。

具惰性氣體供應源6可以在富氫水飲料流經過氣液混合器7的期間，供應具惰性的氣體至氣液混合器7，由氣液混合器7將具惰性的氣體及富氫水飲料混合後，再輸送至裝瓶裝置8以進行填充裝瓶及封蓋。本實施例中，具惰性的氣體可為氮氣，但本發明並不限制於此；舉例來說，在其他的實施例中，具惰性的氣體可為包含氮氣與氦氣、氖氣、氬氣、及二氧化碳氣體之中的至少一種的混合氣體。

請再配合參閱圖3，其顯示富氫水飲料於進行填充裝瓶及封蓋的過程。值得注意的是，富氫水飲料於填充時，由於瓶裝容器B內的氣體壓力處於不平衡狀態，因而其中一部分的氫氣及氮氣會自液體表面釋出，並可將瓶裝容器B內的空氣完全趕出瓶裝容器B外；此時若迅速瓶裝容器B予以密封，則瓶裝容器B內可形成一未被富氫水飲料填滿之一氣體容置空間S，且氣體容置空間S內僅保存有氫氣及氮氣，同時瓶裝容器B內可達成壓力平衡狀態，以保持水中的氫氣不析出。據此，所製得的瓶裝富氫水飲料可以長期儲存，開瓶即可飲用。附帶一提，瓶裝容器B可為具氫氣阻隔性的合成樹脂製瓶、玻璃製瓶、金屬製瓶。

請一併參閱圖1至圖3，首先，製備系統100於執行步驟S100時，由氫氣產生器1供應的氫氣會先進入氣液分離器2，將氣體水分及顆粒物質去除後再導入於水儲存槽3；另外，由水源4供應的飲用水則會先進入過濾裝置5，將飲用水中之雜質、汙染物、病菌、及微生物等濾除後再導入於水儲存槽3；而後氫氣與飲用水即可在特定壓力下進行接觸並形成富氫水飲料。

接著，製備系統100於執行步驟S102時，所形成的富氫水飲料會先進入氣液混合器7，同時在氣液混合器7之中與由具惰性氣體供應源6提供的氮氣進行混合後再導入於裝瓶裝置8，其中富氫水飲料之中即暫時存在有氫氣及氮氣。

然後，製備系統100於執行步驟S104及步驟S106時，所形成的含氮氣之富氫水飲料可由裝瓶裝置8注入瓶裝容器B，且裝瓶裝置8會在瓶裝容器B內之富氫水飲料填充至一定程度時，迅速在瓶裝容器B上加蓋，藉此將瓶裝容器B予以密封，完成瓶裝富氫水飲料的製備。

〔發明效果〕

綜上所述，與傳統製備富氫水產品的方法相比，利用上述本發明之方法所製成的瓶裝富氫水飲料至少具有以下優點：首先，本發明之方法利用“氫氣與飲用水在特定壓力下進行接觸(導入於水儲存槽3內的氫氣壓力是保持在1bar左右或更高)以形成富氫水飲料，並配合在富氫水飲料中混入氮氣，且所通入氫氣的壓力大於所通入氮氣的壓力”的技術手段，可提供飲用水與氫氣間之良好接觸，使飲用水中能溶解大量氫氣，所形成的富氫水飲料具有高還原性(氧化還原電位可以達到-600~-700mV)。

承上述，利用本發明之方法製成的瓶裝富氫水飲料中，氣體容置空間S的體積可滿足以下之關係式：V_f(T₀)1.1×V_w(T_o)×[ρ(T_o)/ρ(T)-1]，其中，V_f(T₀)表示氣體容置空間的最小體積，V_w(T_o)表示富氫水飲料填充於瓶裝容器的初始體積，ρ(T_o)表示富氫水飲料填充於瓶裝容器的初始密度，ρ(T)表示富氫水飲料填充於瓶裝容器於設定之最高使用溫度下的最終密度。藉此，所製得的瓶裝富氫水飲料成品安全性高，其可以保存在比較寬廣的環境溫度範圍內而不會有容器變形或過壓滲漏的危險，便於運輸和銷售。

此外，本發明之方法無須在水中添加化學物質且無須耗費大量能源，因此有利於工業化生產。

惟以上所述僅為本發明之較佳實施例，非意欲侷限本發明之專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效變化，均同理皆包含於本發明之權利保護範圍內，合予陳明。

Claims

一種瓶裝富氫水飲料之製備方法，包括以下之步驟：提供富氫水飲料；在所述富氫水飲料中混入氮氣，以形成含氮之富氫水飲料；將所述含氮之富氫水飲料填充到一瓶裝容器內，而所述含氮之富氫水飲料於填充時，其中一部分的氫氣及氮氣會同時從液體表面釋出以將空氣完全趕出於所述瓶裝容器；以及迅速將所述瓶裝容器予以密封，以使所述瓶裝容器內之未被所述富氫水飲料所佔據的一氣體容置空間中保存氫氣及氮氣。
如請求項1所述的瓶裝富氫水飲料之製備方法，其中在所述提供富氫水飲料的步驟中，更進一步包括：在飲用水、含果蔬汁飲料、碳酸飲料、茶類飲料或機能飲料中混入氫氣以形成所述含氮之富氫水飲料，且所通入氫氣的壓力大於所通入氮氣的壓力。
如請求項1所述的瓶裝富氫水飲料之製備方法，其中所述氣體容置空間的體積滿足以下之關係式：V_f(T₀)1.1×V_w(T_o)×[ρ(T_o)/ρ(T)-1]，其中，V_f(T₀)表示所述氣體容置空間的最小體積，V_w(T_o)表示所述富氫水飲料填充於所述瓶裝容器的初始體積，ρ(T_o)表示所述富氫水飲料填充於所述瓶裝容器的初始密度，ρ(T)表示所述富氫水飲料填充於所述瓶裝容器並於設定之最高使用溫度下的最終密度。
一種瓶裝富氫水飲料之製備系統，包括：一氫氣產生器；一水儲存槽，其具有一氣體輸入端、一液體輸入端及一輸出端，其中所述氣體輸入端與所述氫氣產生器相連通；一水源，其與所述水儲存槽之所述液體輸入端相連通；一過濾裝置，其設置於所述水儲存槽與所述水源之間；一具惰性氣體供應源，其經由一氣液混合器與所述水源之所述輸出端相連通；以及一裝瓶裝置，其與所述氣液混合器相連通；其中，所述水源用於供應飲用水至所述水儲存槽，所述氫氣產生器用於供應氫氣至所述水儲存槽內，使所述氫氣與所述飲用水接觸而形成一富氫水飲料，所述具惰性氣體供應源用於供應具惰性氣體至所述氣液混合器，所述氣液混合器用於將所述氮氣混入所述富氫水飲料，以形成一含氮之富氫水飲料，所述裝瓶裝置用於將所述含氮之富氫水飲料填充於一瓶裝容器內，而所述含氮之富氫水飲料於填充時，其中一部分的氫氣及氮氣會同時從液體表面釋出以將空氣完全趕出於所述玻璃容器。
如請求項4所述的瓶裝富氫水飲料之製備系統，其中所述氫氣產生器與所述水儲存槽之所述氣體輸入端之間進一步設置一氣液分離器。
如請求項5所述的瓶裝富氫水飲料之製備系統，其中所述過濾裝置包括一活性碳過濾芯、一奈米銀濾心、或一紫外線殺菌濾芯。