本發(fā)明涉及功能性飲用水領(lǐng)域，尤指一種安全性佳且可以被長效保存的瓶裝富氫水飲料及其制備方法與制備系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)研究得到了一個共同的結(jié)論，就是人類的健康與壽命都與生命過程中產(chǎn)生的自由基有關(guān)。簡單來說，人類生命的代謝過程中產(chǎn)生的自由基是人體中一種非常活躍且不穩(wěn)定的物質(zhì)，它會與細(xì)胞發(fā)生反應(yīng)，使細(xì)胞出現(xiàn)異?；蛩劳?，并造成各種慢性病和老化。自由基對細(xì)胞的傷害，主要有四項：

1.使脂質(zhì)過氧化，降低解毒功能；

2.傷害細(xì)胞的DNA，造成細(xì)胞突變；

3.破壞體內(nèi)代謝酵素，干擾離子平衡；及

4.造成發(fā)炎反應(yīng)，降低免疫功能。

根據(jù)許多醫(yī)學(xué)研究報告指出，自由基與老化、動脈硬化、腦中風(fēng)、心臟病、白內(nèi)障、肺氣腫、糖尿病、老年失智癥、癌癥等均有密切關(guān)系。

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，可通過維持良好的生活習(xí)慣、避免處于受污染的環(huán)境、控制飲 食與情緒等手段來達(dá)成；另一方面是想辦法消除或減低已經(jīng)生成的自由基的影響，例如，可通過攝取食物中的抗氧化物來減少自由基的產(chǎn)生。然而就后者來說，大部分的抗氧化物(如維生素)并不容易穿透細(xì)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。

基于日本科學(xué)家2007年發(fā)表“攝入人體內(nèi)的氫氣具有顯著的抗氧化(即清除自由基)作用”的研究結(jié)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；原因在于，富氫水很容易進入到細(xì)胞內(nèi)并參與細(xì)胞間的物質(zhì)代謝，從而促進細(xì)胞排毒，并增加細(xì)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(yù)防及治療效果；并且，富氫水除了可供飲用外，還可當(dāng)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(dá)到可工業(yè)化生產(chǎn)和商業(yè)化運作的穩(wěn)定且有效的質(zhì)量指標(biāo)；也就是說，富氫水本身作為一種商品勢必要解決飲料的衛(wèi)生要求、具體的含氫量指標(biāo)要求、保存或運輸要求及是否可穩(wěn)定大量生產(chǎn)的技術(shù)特性等幾大問題。一般市售的飲料由于技術(shù)成熟早都已經(jīng)解決上述問題問檻，但由于氫氣非常容易逸散，傳統(tǒng)的富氫水飲料技術(shù)無法全面滿足上面的要求?，F(xiàn)有的技術(shù)是通過可靠的包裝容器，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，雖然可通過嚴(yán)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(shù)仍然存在一些不足之處。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于高安全性及長久保存性的考量，主要的目的在于提供一種瓶裝富氫水飲料及其制備方法與制備系統(tǒng)，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(chǎn)品的儲存運輸需求。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明實施例提供的瓶裝富氫水飲料，其特征在于，在一瓶裝容器內(nèi)填充富氫水飲料，所述瓶裝容器內(nèi)具有一未被所述富氫水飲料所占據(jù)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(nèi)。

本發(fā)明實施例提供的瓶裝富氫水飲料的制備系統(tǒng)包括：一氫氣產(chǎn)生器、一水儲存槽、一水源、一過濾裝置、具惰性氣體供應(yīng)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(chǎn)生器相連通；所述水源與所述水儲存槽的所述液體輸入端相連通；所述過濾裝置設(shè)置于所述水儲存槽與所述水源之間；所述具惰性氣體供應(yīng)源經(jīng)由一氣液混合器以與所述水儲存槽的所述輸出端相連通；所述裝瓶裝置與所述氣液混合器相連通。

本發(fā)明實施例提供的瓶裝富氫水飲料的制備方法包括以下步驟：首先，提供富氫水飲料；接著，在所述富氫水飲料中混入氮氣，以形成含氮的富氫水飲料；然后，將所述含氮的富氫水飲料填充到一瓶裝容器內(nèi)，而所述含氮的富氫水飲料于填充時，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從所述瓶裝容器中完全趕出；最后，迅速將所述瓶裝容器予以密封，以使所述瓶裝容器內(nèi)的未被所述富氫水飲料所占據(jù)的一氣體容置空間中保存氫氣及氮氣。

本發(fā)明至少具有以下有益效果：

首先，本發(fā)明的方法利用“氫氣與飲用水在特定壓力下進行接觸(導(dǎo)入于水儲存槽3內(nèi)的氫氣壓力是保持在1bar左右或更高)以形成富氫水飲料，并配合在富氫水飲料中混入氮氣，且所通入氫氣的壓力大于所通入 氮氣的壓力”的技術(shù)手段，可提供飲用水與氫氣間的良好接觸，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(dá)到-600mV～-700mV)。

再者，由于氮氣的加入可以將瓶內(nèi)的空氣趕出瓶外，并可幫助瓶裝容器內(nèi)達(dá)成壓力平衡狀態(tài)，以保持水中的氫氣不析出，因此所制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(tài)，開瓶即可飲用。

為使能更進一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅用來說明本發(fā)明，而非對本發(fā)明的權(quán)利范圍作任何的限制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的瓶裝富氫水飲料的制備方法的流程示意圖。

圖2為本發(fā)明的瓶裝富氫水飲料的制備系統(tǒng)的架構(gòu)圖。

圖3為圖2所示的步驟S104的制作過程示意圖。

【符號說明】

100 瓶裝富氫水飲料的制備系統(tǒng)

1 氫氣產(chǎn)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 納米銀濾芯

6 具惰性氣體供應(yīng)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

具體實施方式

本發(fā)明所披露的技術(shù)內(nèi)容主要是關(guān)于利用“無須在水中添加化學(xué)物質(zhì)且無須耗費大量能源”的方法制備富氫水飲料，而后將所制成的富氫水飲料填充于瓶裝容器內(nèi)，并保持水中的氫氣不析出的技術(shù)手段，通過此技術(shù)手段的具體實現(xiàn)，可工業(yè)化生產(chǎn)日常生活所需的保健飲用水。

下文特舉一優(yōu)選實施例，并配合所附圖式說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可由本說明書所披露的內(nèi)容了解本發(fā)明的優(yōu)點與效果。本發(fā)明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點與應(yīng)用，在不悖離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發(fā)明的圖式僅為簡單示意說明，并非依實際尺寸描繪，先予敘明。以下的實施方式將進一步詳細(xì)說明本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容，但所披露的內(nèi)容并非用以限制本發(fā)明的技術(shù)范疇。

請先參閱圖1，本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的瓶裝富氫水飲料的制備方法包括：步驟S100，提供富氫水飲料；步驟S102，在富氫水飲料中混入氮氣，以形成含氮的富氫水飲料；步驟S104，將含氮的富氫水飲料填充到瓶裝容器內(nèi)，而含氮的富氫水飲料于填充時，其中一部分的氫氣及氮氣會同時從表面釋出以將空氣從瓶裝容器中完全趕出；步驟S106，迅速將瓶裝容器予以密封，以在瓶裝容器內(nèi)的未被富氫水飲料所占據(jù)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(fā)明的瓶裝富氫水飲料的制備系統(tǒng)的架構(gòu)圖。須說明的是，瓶裝富氫水飲料的制備系統(tǒng)100適用于執(zhí)行上述各個步驟。如圖所示，制備系統(tǒng)100包括一氫氣產(chǎn)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(yīng)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制備系統(tǒng)100中所有基本裝置單元之間的連結(jié)關(guān)系、各個基本裝置單元的具體例及各個基本裝置單元的作用，而后再適時地補充上述各個步驟與基本裝置單元間的對應(yīng)關(guān)系。

大體上來說，制備系統(tǒng)100在氣體和液體的輸送設(shè)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(chǎn)生器1，液體輸入端32經(jīng)由過濾裝置5連接水源4，且輸出端33與具惰性氣體供應(yīng)源6同時經(jīng)由氣液混合器7以連接裝瓶裝置8。

更進一步來說，制備系統(tǒng)100在正常運作時，氫氣產(chǎn)生器1作為系統(tǒng)中的氫氣源可連續(xù)且穩(wěn)定地供應(yīng)氫氣于水儲存槽3內(nèi)。而優(yōu)選的設(shè)計是，氫氣產(chǎn)生器1可通過電解水來產(chǎn)生氫氣，其中水分子會在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)以分解成氫氣及氧氣；本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，雖然此種產(chǎn)氫方式較為簡易且制氫成本較低，但本發(fā)明并不限制于此。

水源4可供應(yīng)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于水儲存槽3內(nèi)，而飲用水中的礦物質(zhì)優(yōu)選為鈣、鉀、鈉、鐵、鋅、鎂。且為進一步符合飲用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，由水源4提供的飲用水在導(dǎo)入水儲存槽3之前須經(jīng)過過濾裝置5以濾除水中的雜質(zhì)、污染物、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或一納米銀濾芯53；而優(yōu)選的設(shè)計是，過濾裝置5同時包括所述三者，其中活性碳過濾芯51連通于水源，一納米銀濾芯53連通于水儲存槽3的液體輸入端32，紫外線殺菌濾芯52接設(shè)于活性碳過濾芯51與納米銀濾芯53之間。由于各個濾芯的作用為本領(lǐng)域的技術(shù)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，使氫氣溶解于飲用水中；本實施例中，導(dǎo)入于水儲存槽3內(nèi)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(tài)，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(dá)到-600mV～-700mV(即具有高還原性)。再者，可于氫氣產(chǎn)生器1與水儲存槽3的氣體輸入端31之間進一步設(shè)置一氣液分離器(gas/water separator)，藉此去除氣體水分及顆粒物質(zhì)。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(diào)制而成的各種味道的飲料。

具惰性氣體供應(yīng)源6可以在富氫水飲料流經(jīng)氣液混合器7的期間，供應(yīng)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后，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(fā)明并不限制于此；舉例來說，在其他的實 施例中，具惰性的氣體可為包含氮氣并包含氦氣、氖氣、氬氣及二氧化碳?xì)怏w之中的至少一種的混合氣體。

請再配合參閱圖3，其顯示富氫水飲料于進行填充裝瓶及封蓋的過程。值得注意的是，富氫水飲料于填充時，由于瓶裝容器B內(nèi)的氣體壓力處于不平衡狀態(tài)，因而其中一部分的氫氣及氮氣會自液體表面釋出，并可將瓶裝容器B內(nèi)的空氣完全趕出到瓶裝容器B外；此時若迅速將瓶裝容器B予以密封，則瓶裝容器B內(nèi)可形成一未被富氫水飲料填滿的一氣體容置空間S，且氣體容置空間S內(nèi)僅保存有氫氣及氮氣，同時瓶裝容器B內(nèi)可達(dá)成壓力平衡狀態(tài)，以保持水中的氫氣不析出。據(jù)此，所制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制瓶、玻璃制瓶、金屬制瓶。

請一并參閱圖1至圖3，首先，制備系統(tǒng)100于執(zhí)行步驟S100時，由氫氣產(chǎn)生器1供應(yīng)的氫氣會先進入氣液分離器2，將氣體水分及顆粒物質(zhì)去除后再導(dǎo)入于水儲存槽3；另外，由水源4供應(yīng)的飲用水則會先進入過濾裝置5，將飲用水中的雜質(zhì)、污染物、病菌及微生物等濾除后再導(dǎo)入于水儲存槽3；而后氫氣與飲用水即可在特定壓力下進行接觸并形成富氫水飲料。

接著，制備系統(tǒng)100于執(zhí)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中與由具惰性氣體供應(yīng)源6提供的氮氣進行混合后再導(dǎo)入于裝瓶裝置8，其中在富氫水飲料中即暫時存在有氫氣及氮氣。

然后，制備系統(tǒng)100于執(zhí)行步驟S104及步驟S106時，所形成的含氮氣的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(nèi)的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制備。

[發(fā)明效果]

綜上所述，與傳統(tǒng)制備富氫水產(chǎn)品的方法相比，利用上述本發(fā)明的方法所制成的瓶裝富氫水飲料至少具有以下優(yōu)點：

首先，本發(fā)明的方法利用“氫氣與飲用水在特定壓力下進行接觸(導(dǎo)入于水儲存槽3內(nèi)的氫氣壓力是保持在1bar左右或更高)以形成富氫水飲料，并配合在富氫水飲料中混入氮氣，且所通入氫氣的壓力大于所通入氮氣的壓力”的技術(shù)手段，可提供飲用水與氫氣間的良好接觸，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(dá)到-600mV～-700mV)。

再者，由于氮氣的加入可以將瓶內(nèi)的空氣趕出瓶外，并可幫助瓶裝容器內(nèi)達(dá)成壓力平衡狀態(tài)，以保持水中的氫氣不析出，因此所制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(tài)，開瓶即可飲用。

承上述，利用本發(fā)明的方法制成的瓶裝富氫水飲料中，氣體容置空間S的體積可滿足以下的關(guān)系式：

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于瓶裝容器的初始體積，ρ(T_o)表示富氫水飲料填充于瓶裝容器的初始密度，ρ(T)表示富氫水飲料填充于瓶裝容器于設(shè)定的最高使用溫度下的最終密度。藉此，所制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(huán)境溫度范圍內(nèi)而不會有容器變形或過壓滲漏的危險，便于運輸和銷售。

此外，本發(fā)明的方法無須在水中添加化學(xué)物質(zhì)且無須耗費大量能源，因此有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

然以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，非意欲局限本發(fā)明的專利保護范圍，故舉凡運用本發(fā)明說明書及圖式內(nèi)容所為的等效變化，同理均包含于本發(fā)明的權(quán)利保護范圍內(nèi)，合予陳明。