2016年5月1日日曜日

超・強・微炭酸を、20円以下で作る方法。(炭酸サーバー)

超強力な炭酸水


以下の超炭酸と作り方の動画をご覧ください。





(動画に登場した器具を「炭酸製造器キリツボといいます」)

炭酸製造器キリツボの特徴は以下の通りです。




炭酸水(超炭酸)が作れる。強度は市販品越え

超炭酸・強炭酸・(微炭酸)を作ることができます。
超炭酸は、市販の強炭酸より、約1.3倍の二酸化炭素が含まれています。ピリピリとした感覚を楽しめます。(動画では、超炭酸と強炭酸が写っています。)

二酸化炭素含有量について、超炭酸は1リットルの水につき約6.5ℓのCO2、市販品の強炭酸は1ℓの水につき約4.8ℓのCo2が含まれています。(超炭酸におきましては、凝った作り方をすれば、含有量をさらに増やすことができます。)


市販品の1/3以下のコストで炭酸製造が可能

ランニングコストがとても安い


20円というコストは、作製原料である、クエン酸、重炭酸ナトリウム(重層、炭酸水素ナトリウム)の価格から計算しております。
超炭酸のコストは、クエン酸を7900円(25kg)、重層を3200円(25kg)で購入し、それぞれを45㏄使用した時の値です。強炭酸のコストは、クエン酸、重層を30ccずつ使用した時の値です。
よって、超炭酸は500mlあたり「20円」、強炭酸は「13円」と記載しました。

(クエン酸・重層は大容量のものが割安です。保管取り扱いについては、小分け方法をご覧ください)

シンプルな構造の器具

器具(キリツボ)は、「2本のボトルを密閉連結しただけの物」であるとご理解ください。(圧力計測器や開放弁も備わっていますが、まずはボトルを連結しただけのものとご理解ください)。
ペットボトルを密閉連結(接続)したようなもの

飲料と二酸化炭素(クエン酸、重層、水)で作る。原理はシンプル。

炭酸作製の基本は、飲料に二酸化炭素を加圧接触させることです。この器具においては、片方のボトルで、クエン酸、重層、水を化学反応させて二酸化炭素を得ます。二酸化炭素は空間を満たし、飲料に溶け込みます。(クエン酸・重層は飲料側に混入しません。)

ヘンリーの法則を利用する


炭酸製造は、動画が示す通り、数ステップ

「CO2の発生」と「飲料の炭酸化」をイメージしながら作る必要があります。
手順については、動画または、イラスト付き詳細をご覧ください。


(その他)安心して器具を使用できる

・ 器具を構成する部品は、固くて厚い材料からできています。耐圧は15気圧以上です。
(詳しい情報については、イラスト付き詳細をご覧ください)
・ また、器具には、開放弁が2つ備えられています。これらは、6.5気圧以上の内部の圧力が加えられると、開放弁が作動し、内圧を6.5気圧以下に保ちます。 (6.5気圧はどの程度か?それは、自転車のタイヤにかかるっている空気圧とほぼ同等であると想像してください)
・ さらに、圧力計も装備されております。これは、内部の圧力値を常時示します。圧力値の把握は適切な判断、安心材料になります。
・チューブ等の変形を繰り返す部分がないので、故障が起きにくい構造です。
・ 疲労試験(1~9気圧、10,000サイクル)をクリアしています。加えて、器具を2年間半(3000サイクル以上)連続実使用実績があります。

(やってはいけないリストはこちら










以下のリンクも見てください。よろしくお願いします。

炭酸製造器キリツボの説明書





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炭酸製造器キリツボのことを気に入った方は、

炭酸製造器キリツボの説明書
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お問い合わせ
(お問い合わせは、問い合わせフォームもしくはメールでお願いします。)
名前:KIRITSUBO
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2016年4月28日木曜日

炭酸製造器キリツボ (基本技術編)

炭酸製造器キリツボが、安価に、安全に、(超)炭酸を作ることができる器具であることを、前ブログで紹介いたしました。




今回は、前回簡単に記した「技術的な事柄」について紹介いたします。

  1. 構成部品と役割
  2. 炭酸製造のための原料
  3. 炭酸製造の手順


技術事項をしっかり理解することは、製造時の「要領の良さ」や「安心」につながります。
(大丈夫!内容は簡単です!ただし、前回のブログは先に見てください。見ていただいたことを前提に、このブログを書いていますので。。。)







キリツボの構成部品と役割



配管(継ぎ手)の組み合わせ




キャップ: ボトルと接続配管を接続する役割をします。プラスチック(ポリアセタール)製。

接続配管: キャップ、ボールバルブ、開放弁、圧力計をつなぐ役割をします。ポリアセタール製。

ボールバルブ: 二酸化炭素や液体の通過もしくは、遮断をします。ポリ塩化ビニルがメインの材質です。

圧力計
器具内部、ペットボトル内部の気圧の強さを、数字で表します。内部の状態がわかれば、炭酸強度の加減をすることができる他、状況を知ることにより「安心」につながります。計測範囲は0MPa~1.0MPaです。(0.1MPaは約1気圧と理解してください。 少し専門的な話になりますが、圧力はゲージ圧で示されます。ゲージ圧0MPa=大気圧の0.1MPa、ゲージ圧0.55MPa = 大気圧0.65MPaです)。 メインの材質はステンレス鋼です

開放弁: 
器具内部の圧力を一定値以下にします。これにより、破裂事故を防ぐことができます。6.5気圧(大気圧)以上になると開放弁が働き始めます。メインの材質はポリアセタールです。

開放弁カバー: 
開放弁作動時に、水浸しになるアクシデントを防ぐことができます。ポリアセタール製。 

炭酸用PETボトル
皆さま御存知のPETボトルです。 製造直後は16気圧の耐圧性がありますが、傷をつけたり、直射日光に長時間晒すと強度が低下します。ポリエチレンテレフタレート(PET)製。

フィルター
水を通しつつ、粉末であるクエン酸と重曹を留めることができます。このフィルターのおかげで、密閉空間の構築後、好みのタイミングで炭酸ガスを発生させることができます。ポリウレタン製。

支持台:キリツボが転倒しないようにするための台です。高さの調節が可能です。ステンレス製です。








原料(炭酸飲料生成時に消費されるものです)


飲料(最終的にお口に入るものですが、消費原料としてここに載せました)
水、ジュース、コーヒー、お茶、酒、ワイン、牛乳、梅酒等のことです。飲料の種類により、炭酸化作業の難度が異なります。もっとも簡単なものは「水」です。 「牛乳」はとても難しく、上級者向きの飲料です。


重曹
重炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムとも言います。化学式はNaHCO3です。水に溶けると弱アルカリ性になります。KIRITSUBOにおいては、クエン酸と水を混ぜ合わせることにより、「二酸化炭素CO2」および、「クエン酸3ナトリウム」を生成します。このうちCO2は飲料の炭酸化に用いられます。クエン酸3ナトリウムは捨てられます。

クエン酸
化学式はCです。水に溶けると弱酸性になります。KIRITSUBOにおいては、重曹と水を混ぜ合わせることにより、「二酸化炭素CO2」および、「クエン酸3ナトリウム」を生成します。


重曹とクエン酸の化学反応を起こすために用いられます。一般的に、化学反応を促進させたい場合(つまり、炭酸作製速度を速める場合)、水は冷水よりも「温水」が好ましいといえます。






炭酸飲料製造の手順

(通常の強炭酸の作り方を示します。)



1.飲料500mlを冷やします
強炭酸を目指す方は、飲料をしっかり冷やしてください。理想は、「凍らない温度」かつ「低い温度」です。チルドが理想です。
これは、二酸化炭素(気体)は低温液体ほど溶け込みやすいという性質があるためです。また、凍ると二酸化炭素が溶け込まなくなるばかりでなく、容器を破損してしまう恐れがあります。

2.キリツボ一式を用意します。
キリツボ本体、支持台、炭酸用ペットボトル(1000ml用)、フィルター付き炭酸用ペットボトル、クエン酸、重曹、計量カップ、計量スプーン、粉末ロート、を準備します。 2つの開放弁カバーがキリツボにしっかりと取り付けられているか確認します。パッキンがキャップにはめ込まれているか確認します。
実験器具一式



3.二酸化炭素発生のための容器をセットします。
計量カップに150cc175ccの水(ぬるま湯)を注ぎます。フィルター付き炭酸用ペットボトルにロートをセットします。計量カップ内の水(ぬるま湯)をフィルター付き炭酸用ペットボトルに注ぎます。(この時、フィルター濡れた状態)
給湯器を使うと便利


濡れていない他のロートをフィルター付き炭酸用ペットボトルにセットします。重曹を計量スプーン1さじ(30cc)すくい、フィルターに落とします。クエン酸(30cc)を、重曹同様に、フィルターにめがけて落とします。

クエン酸重曹と水をフィルターで分ける
(イラストでは、明瞭さを目指すため、粉末色を緑と紫にしていますが、実物は「白」です。)
この段階で、重曹やクエン酸の粉末はフィルターの上部にあり、水(ぬるま湯*)はフィルターの下部にあり、水と粉末類は接触していません。よって化学反応はまだ起きません。


4.飲料側のボトルをセットします。
炭酸用PETボトル(1000ml)に手順1の飲料500mlを注ぎます。
じょうごを使うと便利

イラストの通り、ボトルの下半分だけ飲料が満たされますが、問題ありません。

5.キリツボで密閉空間を完成させます。
キリツボ本体(圧力計側のキャップ部)に手順4のボトルをしっかり締め取り付けます。
(しっかり締めないと空気漏れが起こる恐れがあります。左手でキリツボを持ち、右手の指をボトルの底の凹凸にはめ、ひねるとしっかり締まります)

また、転倒を防ぐために、支持台を用います。
支持台の代わりにディスプレイスタンドを使うも良し


手順3の重曹クエン酸入りボトルをキリツボに取り付けます。これも、しっかり締め、取り付けます。
ボールバルブ2を「閉」にし、ボールバルブ1を「開」にします。
エスロンのミニボールバルブ

これで、外部から遮断された、密閉空間の出来上がりです。(下の右側のイラストは、キリツボを緑の仮想面で切断した時の断面を示しています。赤で囲われた領域が密閉された空間です。)
密封連結された状態をイメージ




6.二酸化炭素を発生させます。
両手でそれぞれのペットボトルを軽く持ちます。
まずは、フィルター付きの炭酸用ペットボトル(右手側)に意識を集中します。
ペットボトルを掴む

重曹・クエン酸・水を混合させるため、水を粉末に接触させなければなりません。そのため、ボトルを上下に振ります(下の左イラスト)。下の右イラストのようにフィルター下にある水を、フィルター通過させ、粉末まで移動させます。
この時、注意していただきたいのは、右側のボトルにおいて、イラストの印より上に水を移動させないようにすることです。水が×印より上方に移動すると、クエン酸重曹の溶液が飲料に混入し、飲料の味を損ねてしまう恐れがあります。
飲料に溶け込ませるの二酸化炭素のみ!を意識してください


7.KIRITSUBO内部の圧力を上昇させると同時に、飲料にCO2を溶け込ませます。
重曹・クエン酸・水の化学反応によりCO2は生成され、KIRITSUBO内部の圧力は上昇していきます。内部の圧力(内圧)は圧力計により知ることができます。
内圧上昇が始まったら、今度は左右のボトルと圧力計に意識を集中します
単位はMPaメガパスカル。0.1MPaで約1気圧


圧力の上昇を確認したら、左側ボトルを意識しながらボトルを上下に振ります(右手側をほぼ固定し、左手側を大きめに振るのがコツです)。このシャッフルにより、ボトル内部の水が拡散し、二酸化炭素と接触する飲料の面積が増えます。結果、CO2は飲料に溶け込むため(飲料炭酸化のため)、内圧が下がります
ヘンリーの法則(気体が液体へ溶解する現象)を体感しよう。

右側のボトルのシャッフルは内圧上昇(CO2発生促進)、左側のシャッフルは内圧下降(CO2の溶け込み)になるものとご理解ください。
圧力計を見ながら、ゲージ圧0.55MPaゲージ圧)を超えないよう、左右ボトルをシャッフルし調節をします。

(ゲージ圧0.55MPa(ゲージ圧)以上になると、開放弁が働き始めます。開放弁が働くと内部のCO2は外に出ていきますので、結果、原料を無駄にすることになります。超えないようにうまく調節しましょう
破裂防止のため、開放弁(安全弁)が作動する
上の図は、0.55MPa(ゲージ圧)以上になり開放弁が働いている状態です。開放弁が働いた結果、CO2が外部に放出され、ゲージ圧が下がります。


8.お好みのタイミングでバルブの開閉を行い、炭酸飲料を得ます。
目標の圧力値に達したら、バルブ1を「閉」にし、バルブ2を「半開」にします。バルブ2を急全開しないようにしてください。(これは、圧力解放時ペットボトル内の泡が急成長し、吹き出しの恐れがあるためです)。
噴き出さないようにゆっくり弁を開ける

泡が破壊され、消滅するまでゆっくり内圧を下げていきます。
泡が完全になくなったら、右側ペットボトルをキリツボから外します。
そして、キリツボを強く15回程度、強く、振ります。
ペットボトルをシャッフルして完全に炭酸ガスを溶け込ませる


9.炭酸飲料の出来上がり、そのまま飲むか、保存するかはご自由に。
撹拌を終えたら、バルブ1を「開」にし、内圧を大気圧にします。
圧力を完全開放する。このときゲージ圧は0になる

炭酸飲料の入ったペットボトルをキリツボから取り外します。あとは、グラスに注いで飲むか、炭酸用ペットボトル500mlに移し保存します。(炭酸用ペットボトルに保存する場合、満タンになるまで飲料を入れてください。また、ふたはきつく締めましょう。保存温度は0℃に近いほど良いでしょう。そうすることにより、保存中、炭酸の強度が損なわれずに済みます。)

















(*記載情報に間違いがある場合は、コメントを下さい。)



以下のリンクも見てください。よろしくお願いします。

ものすご~く強い炭酸飲料を、しかも、20円以下で作る方法。(炭酸サーバー)

技術編(キリツボの構成部品、炭酸作成手順の詳細)











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2016年4月27日水曜日

炭酸水製造関連の基礎知識

(今回の記事は、炭酸製造器キリツボそのものの話ではなく、「炭酸製造のための入門知識」のためのものです。炭酸製造器キリツボについては、この記事をご覧ください。)


炭酸水の自宅製造は一般的ではなく、
「重曹ってなに?」「クエン酸ってなに?」「化学反応?」「二酸化炭素?」「しょっぱい味の炭酸水?」「圧力?」「???」とお考えの方は、多くいらっしゃると思います。

今回の記事は、これらの疑問を、具体的なイメージを用いて理解するためのものです。(上記のすべてを理解している方は、この記事は退屈かもしれません。この記事は無視してください。)

さあ、入門の方々!一緒にイメージしましょう!大丈夫です。イメージできます!





「重曹って何?」「クエン酸って何?」


「重曹」も「クエン酸」も、食品添加物に使用される白色粉末です。
重曹は水に溶けると弱アルカリ性を示し、苦味を生じます。重曹が用いられる代表的なものは、ベーキングパウダー、膨らし粉です。
重曹(重炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム)、白色粉末


クエン酸は水に溶けると弱酸性を示し、レモンのような酸味(酸っぱさ)を生じます。クエン酸が含まれる代表的なものは、果物です。

クエン酸、重層より粒が荒い

両者とも、工業用、食品用、医療用の商品が存在しますが、炭酸水製造には食品グレードをお使いください。

重曹は複数の名称がある。クエン酸は2種類の製品がある。「迷うべからず」。

重曹は、「重炭酸ナトリウム」「炭酸水素ナトリウム」とも呼ばれています。重曹、重炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムは「すべて同じもの」を指します。名前のみが異なるのです。購入時は迷わないようにお願いします。
一方、クエン酸は、「クエン酸(無水)」「クエン酸(結晶)」があります。両者は異なります。無水は名前のごとく「水が無」で、完全なサラサラ乾燥状態です。無水のほうが扱いやすいので、商品購入の際は、可能ならば、「クエン酸(無水)」を選んでください。



大内容量の商品は「割安・得」!小容量のものは「割高・損」!

重曹とクエン酸は、ドラッグストアもしくはネットショップで手に入れることができます。
また、これらは商品の内容量に反比例して、単価が下がるようです。
(amazon.co.jpの商品の価格を参照すると。。。)

重曹
300gの商品は、260円 (0.86円/g) 。
1kgの商品は、420円 (0.42円/g) 。
5kgの商品は、1200円 (0.24円/g) 。
25kgの商品は、3200円 (0.12円/g) 。

クエン酸
300gの商品は、 350円(1.16円/g)。
1kgの商品は、630円(0.63円/g)。
5kgの商品、 2,100円(0.42円/g)。
25kgの商品は、8,000円(0.32円/g)。

<追記>
キリツボ販売の重曹1kgは1gあたり0.18円、クエン酸1kgは0.42円です。



「化学反応?」「二酸化炭素?」「しょっぱい味の炭酸水?」

炭酸水ファンの間では、水の中に重層とクエン酸をいれて、二酸化炭素の生じる化学反応を起こし、「炭酸水を得る方法」が知られています。しかしながら同時に、この炭酸水は、「しょっぱい!苦い!まずい!」という評価も知られています。以下↓じっくり見ていきましょう。


クエン酸と重曹のみを混ぜても、化学反応は起こらない。しかし、水を追加すると…

さて、ここで、実験します。重曹、クエン酸、乾いたグラスを用意します。




グラスに、クエン酸と重曹を、適当な量を投入します。


スプーンで混ぜます。反応はありません。




しかし、水を適当な量、追加すると。。。。
シュワシュワっという発泡音とともに、泡が噴き出します。




炭酸水の出来上がりです。
味わってみましょう。

美味しいですか?
「この味が好みだ」と、言うの方は、炭酸メーカーは不要かもしれません。



「内圧?」とは

この炭酸水は、まだ捨てないでください。
コップの口に手のひらで完全にふさぎ、コップの内部と外部を遮断してください。




手のひらを押す力を感じますね?これは、「内圧」です。
発泡が続く場合、内圧はどんどん上がり、内圧が手を押しのけるため、最終的にコップを完全にふさぐことができなくなります。


1気圧、1MPaとは具体的にどれぐらい強さなのか?


圧力とは、1cm2あたりに1kg重が働くときの表現ことです。(もう少し細かく言いますと、面1cm2に対して垂直方向の力1kg重)。つまり1圧力 = 1kg重/cm2。また、気圧とは大気の圧力をいいます。私たちのいる地表は1圧力(1cm2あたり1kg重がかかっています)。つまり、1気圧=1kg重/cm2。 
以下、例題を出します、一緒にイメージしましょう。


Q1. 上記のコップに手のひらを当てたときの話になりますが、問題を出します。
コップ飲み口の半径が3cm(面積は約27cm2)、コップを塞ぐためにに加えていた手の力が27kg重だったときに、発泡による内圧上昇によって手が押しのけられました。発泡によって内圧はいくら上がりましたか?

A1. 1気圧です。
(重量を面積で割ると、27kg重/27cm2なので、1kg/cm2より1気圧)

注意していただきたいのは、内圧上昇が1気圧であって、内圧は2気圧であることです。コップ内部はもともと1気圧あり、内圧上昇によって1気圧加えられたからです。(地上には常に約1気圧の圧力が加わっています。)


Q2. Q1において、コップを使わず、代わりにペットボトルを用います(ペットボトルは、飲み口の面積がコップよりも小さい)飲み口の半径が1cm(面積は約3cm2)、塞ぐ力が27kg重だったとき、内圧の上昇はいくらでしょうか?

A2. 9気圧です。
(重量を面積で割ると、27kg重/3cm2なので、9kg/cm2より9気圧)



1気圧は、0.098MPa(メガパスカル)と言うこともできます。おおざっぱにいうと、1気圧=約0.1MPaです。炭酸製造に用いられる圧力計には「MPa」がよくでてきますので、覚えましょう。例えば、0.5MPaの内圧というと、器具内部の壁に1cm2あたり5kg重が加わっていることになります。



数字の話は、少し難しいところなのですが、内圧がどういったものなのかイメージしていただければ、炭酸製造の理解が容易になるでしょう。








(*記載情報に間違いがある場合は、コメントを下さい。)



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2015年9月22日火曜日

要領よく炭酸製造するテクニック


先の記事でも述べましたが、炭酸製造器キリツボを用いた炭酸製造は、オートマチックのものではなくマニュアルです。操作者の要領の善し悪しにより、作業効率等の結果が異なります。

今回は、要領よく作る方法の1つを紹介します。

KIRITSUBOがおすすめするテクニックです。(最良とは限りません)






テクニックの基本は、「作り置き」をすることと、正確さを求めすぎないことです。作り置きにおいては、例えば、500ml飲料1本のために、器具の準備・洗浄・片付けをするよりも、10本のために、準備・洗浄・片付けをしたほうが、楽にストレスなく作製作業をすることができます。また、ここで言う「正確さ」とは、原料の投入量、圧力、温度のことです。これらにおいて、多少の誤差は問題ありません。

(用意できるペットボトル、フィルター、冷蔵庫のスペースは家庭により異なるため、上記と同じ作製法を適用することができないこともあります。その場合は、本数を調整する等の工夫が必要になります。)







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2015年9月2日水曜日

KIRITSUBO取扱商品一覧

KIRITSUBOが販売(予定)している商品は以下の通りです。複数のショップで販売中です。(それぞれ値段や決済方法が異なります。)


炭酸製造器キリツボ










炭酸製造用キット(高級グレード)



炭酸製造用キット(低級グレード)













フィルター内蔵ペットボトル













パッキン



計量カップ 250ml













粉末ロート









計量スプーン 30cc




配管接続用ペットボトルキャップ




小型圧力計





ステンレス圧力計




PVCボールバルブ



真鍮製開放弁



---------------------------以下、販売予定-------------------------------

炭酸用ペットボトル1000ml
炭酸用ペットボトル500ml
クエン酸
重炭酸ナトリウム



2015年8月15日土曜日

安全弁の構造


真鍮製(黄銅)の安全弁の構造について書きます。
(炭酸製造器キリツボにも、開放弁(安全弁)が取り付けられております。しかし、この真鍮製の安全弁は食品衛生法に適合しないため、キリツボには用いられていません。)



仕様

真鍮製の安全弁は↓写真のような形状をしています。




安全弁は通常、
コンプレッサーや空気配管用の、安全器具として利用が可能です。
この安全弁の接続口サイズは、NPT1/4オスです。
この安全弁の作動圧力(ゲージ圧)は0.65MPa(初期値)です。




内部構造分解
安全弁の分解写真は以下の通りです。(いろんな角度からの写真です)

サイズは、


 そして、各部品の名称と材質は、

・ケーシング(真鍮+クロムメッキ)
・蓋(真鍮+クロムメッキ)
・ロッド(金属箇所:真鍮+クロムメッキ、プラスチック箇所:ポリプロピレン)
・バネ(SUP9Aクロムマンガン鋼)
・キーリング(鉄)



作動圧力変更方法

作動圧力値を調節できるの?」という質問をよくいただきます。お答えいたします。調節可能です。(*ただし、フタのネジ部に噛潰しがあるため、調整作業が容易でないとの指摘をいただいております)




圧力設定値は、1気圧~10気圧(ゲージ圧)まで可能です。
(内部バネの変更をすれば、10気圧以上も可能かもしれません。)
私が試した結果では、作動圧力3気圧、8気圧等が可能でした。(以下gif)














(*記載情報に間違いがある場合は、コメントを下さい。コメントをいただいたうえ正誤をしっかり再検討し、記事を修正いたします。)











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ものすご~く強い炭酸飲料を、しかも、20円以下で作る方法