(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプにより導管内に圧送している飲料中の溶媒又は溶質の濃度値を測定する計測部と、液体の圧力センサと、温度センサとを備え、計測部は屈折率の測定により演算を行なって飲料中の溶媒又は溶質の濃度値を測定しており、圧力センサは導管内のポンプの駆動停止に基づく動圧を測定しており、計測部は屈折率の測定による濃度測定精度が±０．０１％であり、且つ温度センサにより計測した温度に応じた温度補正値とポンプの駆動停止による動圧に応じた補正値を演算して、計測した濃度値を補正することを特徴とする濃度計測装置。
【請求項２】
ポンプにより導管内に圧送している飲料中の溶媒又は溶質の濃度値を測定する方法において、濃度測定精度が±０．０１％であり、飲料の屈折率の測定により計測した飲料中の溶媒又は溶質の濃度値に、圧力センサにより測定した導管内のポンプの駆動停止による動圧に基づく補正をし且つ温度センサにより計測した温度に応じた温度補正を行うことを特徴とする飲料の濃度計測方法。
【請求項３】
請求項２に記載の濃度計測方法により測定した飲料中の溶媒又は溶質の濃度値に基づいて飲料に混ぜる希釈水量を制御することを特徴とする飲料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体の濃度計測装置に関し、特に導管内を連続して流れる液体の濃度を高精度で測定する濃度計測装置、飲料の濃度計測方法及び飲料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、飲料の製造方法には、ビバレッジ調合とシロップ調合とがある。ビバレッジ調合は、調合タンクに水、溶質又は溶媒等の各原料を投入し、製品濃度に調合し、一バッチ（回分）毎に濃度を確認して容器に飲料を充填する充填工程に送り出す（払い出す）調合方法である。
【０００３】
シロップ調合は、溶質又は溶媒の各原料を例えば３〜７倍程度の高濃度に調合してシロップとし、このシロップの濃度を測定した後に、水でシロップを希釈し、製品濃度にして、充填工程に払い出すという調合方法である。
【０００４】
かかるビバレッジ調合又はシロップ調合において、充填工程に払い出す前の製品濃度を確認するため、従来、充填工程への払い出し時における製品濃度を測定し、製品の濃度管理（又は規格管理）をしている。
【０００５】
このような飲料の製品濃度を測定する方法として、飲料に対する光の屈折率を測定し、その屈折率の比較により濃度を測定する屈折式濃度計による濃度測定方法が公知である。この濃度測定方法では、屈折率と蔗糖溶液の関係式より演算し、飲料の濃度を測定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の屈折式濃度計では、測定精度に限界があり、例えば、濃度の測定精度は±０．０５％であるため、測定精度が±０．０５％以下を要求されるような濃度の低い飲料や狭い濃度管理範囲（又は狭い濃度規格範囲）の濃度に対しては、必ずしも有効でない場合がある。
【０００７】
この場合、測定精度の高い屈折式濃度計、例えば、測定精度が±０．０１％のものを用いることにより、濃度の低い飲料や狭い管理範囲の濃度の測定をすることが考えられる。
【０００８】
しかし、高い精度の屈折式濃度計を用いた場合、飲料の製造ラインにおけるライン圧力（導管内圧力）に応じて液体の屈折率が変化することがあり、この屈折率の変化が屈折式濃度計の精度範囲を超えるため、たとえ高い精度の屈折式濃度計を用いても高精度の濃度測定が困難になるという問題がある。
【０００９】
例えば、図６には、飲料製造時における飲料を移送するライン（導管）内の圧力変動と、屈折式濃度計による濃度測定値との関係を示しているが、この図６から明らかなように、圧送ポンプの駆動停止により生じるライン内の圧力変動等により、屈折式濃度計による濃度値が変動を生じることが明らかである。しかも、この圧力変動により濃度値は０．０１〜０．０５％の範囲で変化する。
【００１０】
このように、従来は、濃度を測定する液体にかかる圧力により、屈折式濃度計の測定値が変動するため、精度の高い濃度管理が困難であった。
【００１１】
そこで、本発明は、精度の高い濃度管理ができる濃度計測装置、飲料の濃度計測方法及び飲料の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ポンプにより導管内に圧送している飲料中の溶媒又は溶質の濃度値を測定する計測部と、液体の圧力センサと、温度センサとを備え、計測部は屈折率の測定により演算を行なって飲料中の溶媒又は溶質の濃度値を測定しており、圧力センサは導管内のポンプの駆動停止に基づく動圧を測定しており、計測部は屈折率の測定による濃度測定精度が±０．０１％であり、且つ温度センサにより計測した温度に応じた温度補正値とポンプの駆動停止による動圧に応じた補正値を演算して、計測した濃度値を補正することを特徴とする。
【００１３】
この請求項１に記載の発明によれば、液体中の溶媒又は溶質の濃度値を、液体に作用する圧力に応じて補正しているので、液体に作用する圧力変化に伴う測定値の変動を補正できるので、高い精度で溶液の濃度を計測でき且つ溶液の濃度管理を精度良く行なうことができる。
【００１４】
【００１５】
液体の温度補正を行なっているので、温度による測定濃度の誤差を補正し、更に高い精度での溶液の濃度を計測できる。
【００１６】
【００１７】
液体の濃度の測定を液体の屈折率の測定により行なう、屈折式濃度計でおこなっているので、低い濃度の計測を高い精度で、簡易且つ迅速に行なうことができる。
【００１８】
【００１９】
液体の屈折率より濃度を測定する測定精度が±０．０１％であり、計測部の測定精度が高い場合には、特に液体に作用するポンプの駆動停止に基づく圧力の変動による影響を受け易いが、圧力補正することにより、高精度の濃度測定を実現できる。
【００２０】
【００２１】
導管内の動圧の測定が容易に行なうことができるとともに、測定位置等による誤差の影響を受け難いことから、精度の高い圧力補正を行なうことができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、ポンプにより導管内に圧送している飲料中の溶媒又は溶質の濃度値を測定する方法において、濃度測定精度が±０．０１％であり、屈折率の測定により計測した飲料中の溶媒又は溶質の濃度値に、圧力センサにより測定した導管内のポンプの駆動停止による動圧に基づく補正をし且つ温度センサにより計測した温度に応じた温度補正を行うことを特徴とする。
【００２３】
この請求項２に記載の発明では、飲料の製造工程における濃度計測では、製造工程中に飲料を圧送するポンプの駆動及び停止により飲料中の溶質及び溶媒の濃度値が圧力変動の影響を受けやすいが、飲料を圧送する導管内の圧力補正をすることにより、飲料製品の濃度管理を高い精度で行なうことができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、請求項２に記載の濃度計測方法により測定した飲料中の溶媒又は溶質の濃度値に基づいて飲料に混ぜる希釈水量を制御することを特徴とする。
【００２５】
この請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の作用効果を奏するとともに、飲料の製造工程において、測定した濃度値に基づいて希釈水量を制御して、飲料の濃度調整を行なうので、高い精度で濃度管理された飲料製品を連続的に且つ大量に製造することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面の図１〜図４を参照して、本発明の第１実施の形態を詳細に説明する。
【００２７】
本発明の第１実施の形態にかかる濃度計測装置１を用いた飲料の製造ライン（製造装置）３は、いわゆるシロップ調合による製造方法で行なわれている。このシロップ調合による製造ライン３において、調合タンク１１では、抽出液、糖液、果汁等の原料や、水等を注入して、例えば製品飲料の３倍〜７倍程度の高濃度のシロップ液に調合する。
【００２８】
調合タンク１１のシロップ液は、ポンプ１３により流量制御バルブ１５を介してブレンダ１７に圧送される。このブレンダ１７では、流量制御バルブ１９を介して希釈用の水が流入される。即ち、ブレンダ１７では、シロップ液と水との流入量が制御され、所定の濃度になるように供給される。
【００２９】
ブレンダ１７で混合された液は、ミキシングタンク２１で更に攪拌混合され製品飲料として、ポンプ２３により、容器に飲料を充填する充填工程に導出される。
【００３０】
この充填工程の手前には、本発明にかかる濃度計測装置（屈折式濃度計）１が設けられており、充填工程の手前で製品となる飲料の濃度値を計測し、濃度の確認をしている。
【００３１】
ここで、本実施の形態にかかる濃度計測装置１について説明する。濃度計測装置１は、図２に示すように、演算本体部２７、光学ユニット（計測部）２９、温度センサ３１、圧力センサ３３とを主要部として構成されている。
【００３２】
光学ユニット２９は、飲料の屈折率を計測し、温度センサ３１により測定した飲料の温度に基づいて、屈折率を補正した後、温度補正した屈折率の信号を演算本体部２７の濃度値演算部３５に送る。濃度値演算部３５では、予め屈折率と濃度値との関係を求めているスケール（基準となる屈折率基準）が記憶されており、測定した屈折率とスケールの屈折率とを比較して、飲料の濃度値を決定する。本実施の形態では、圧力センサ３３を除く濃度計測装置１の構成部分として、ＰＲＭ−２０００（商品名：アタゴ社製）を用いた。このＰＲＭ−２０００は、濃度値の測定精度が±０．０１％であり、飲料のうち低濃度で狭い規格幅の飲料の濃度測定が可能である。
【００３３】
一方、圧力センサ３３は、ポンプ２３により飲料が圧送されるライン（導管）に設けられており、ライン内を圧送される飲料に作用する圧力（動圧）を測定し、測定した圧力信号を補正値演算部３７に送出している。
【００３４】
補正値演算部３７では、飲料の圧力と濃度値との関係を予め実験により求めておき、測定した圧力に応じて、濃度値を補正する。濃度値の補正は、飲料に作用する圧力に応じて変動する濃度値を加減するものであっても良いし、測定した濃度値に補正係数を掛算するものであっても良い。
【００３５】
また、予め行なった実験の結果、飲料の圧力と濃度値とが一定の相関関係を満たす場合には、相関関数による補正であっても良い。圧力補正値は、濃度を測定する飲料の種類や液体中に溶けている溶媒または溶質によっても異なるので、測定対象とする飲料毎に予め補正値を実験等により求めておくことが望ましい。
【００３６】
特に、低い濃度の飲料や規格幅の狭い飲料等において、精度の高い濃度測定が要求されている場合には、測定する屈折率が飲料に作用する圧力によって変動しやすいが、かかる圧力の変動を受けても本実施の形態では飲料の圧力に基づいて濃度値を補正するので、高い精度の濃度測定が可能である。
【００３７】
圧力補正後の濃度値は、コンピュータ出力３９及び外部出力４１に送出されるとともに、表示部４３に表示され、また、測定した濃度値が所定の範囲の濃度値を超えている場合には、警報部４５により作業者に知らせる。
【００３８】
次に、図３及び図４を参照して、濃度計測装置１の作用を説明する。濃度計測装置１では、ステップＳ１において、光学ユニット２９が飲料の屈折率を測定し、ステップＳ２において温度センサ３１で測定した温度に基づいて測定値の補正をおこない、ステップＳ３で濃度値を算出する。
【００３９】
次に、ステップＳ５において、圧力センサ３３が測定した圧力に基づいて補正値演算部３７が補正する濃度値を決定し、ステップＳ６において、濃度値演算部３５で濃度値の圧力補正を行なう。
【００４０】
ステップＳ７において、この濃度値が所定の範囲の値を超えているか否か判断し、超えている場合には、ステップＳ８で警報部４５において、警報を発する。
【００４１】
一方、ステップＳ７で濃度値が所定範囲内にある場合には、ステップＳ９において、濃度値が所定値Ａよりも大きいか否か判断し、大きくない場合にはステップＳ１０で希釈水のバルブ１９を閉じ方向に制御して希釈水の流量を少なくし、製品飲料の濃度を高める。ステップＳ９で濃度値が所定値Ａよりも大きい場合には、更に、ステップＳ１１で濃度値が所定値Ｂより小さいか否か判断し、小さくない場合にはステップＳ１２で希釈水のバルブ１９を開き方向に制御して、希釈水の流量を多くして製品飲料の濃度を低くする。その後、ステップＳ１３で所定時間をカウントし、ステップＳ１に戻る。
【００４２】
尚、上述した実施の形態では、ステップＳ９〜ステップＳ１２において、希釈水のバルブ１９を自動制御する構成とし、測定した濃度をフィードバックしたが、これに限らず、濃度のフィードバック制御を行なわないものであってもよい。この場合には、ステップＳ９〜ステップＳ１２がないフローとなる。また、上述した濃度のフィードバック制御では、希釈水の流量制御バルブのみを制御することに限らず、シロップの流量制御バルブをも制御するものであってもよい。
【００４３】
次に、本発明の他の実施の形態について説明するが、上述した実施の形態と同様の作用効果を奏する部分には、同一の符号を付することによって、その部分の詳細な説明を省略する。
【００４４】
図５には第２実施の形態を示しており、ビバレッジ調合による飲料の製造方法を示している。この第２実施の形態では、調合タンク４７において、各原料を投入し、製品濃度に調合した飲料を払い出しポンプ４９によりチューブストレーナ５１を通して、充填工程に圧送するが、充填工程の手前のラインに屈折式濃度計５５及び圧力計５３を設けた構成を示したものである。この実施の形態では、上述した光学ユニット２９及び温度センサ３１とからなる屈折式濃度計５５で測定した濃度値の信号と、圧力計５３により測定した飲料の圧力値の信号とをパソコン５７に送出して演算し、上述した第１実施の形態と同様に、測定した濃度値に温度補正値と圧力補正値とを加えて、製品飲料の濃度を計測するものである。
【００４５】
また、従来、低濃度のために規格管理が不可能であったお茶等の飲料についても上述した実施の形態と同様に本発明にかかる濃度計測装置及び濃度計測方法を適用して、規格管理（濃度管理）をすることができる。
【００４６】
本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【発明の効果】
【００５０】
【００５１】
請求項１に記載の発明によれば、飲料の濃度の測定を液体の屈折率の測定により行なういわゆる屈折式濃度計でおこなっているので、低い濃度の計測を高い精度で、簡易且つ迅速に行なうことができる。
【００５２】
液体の濃度を測定する測定精度が±０．０１％であり、計測部の測定精度が高い場合には、特に液体に作用するポンプ脈度に基づく圧力の変動による影響を受け易いが、圧力補正をすることにより、高精度の濃度測定を実現できる。
【００５３】
導管内の動圧の測定が容易に行なうことができるとともに、測定位置等による誤差の影響を受け難いことから、更に精度の高い圧力補正を行なうことができる。
【００５４】
請求項２記載の発明によれば、飲料の製造工程における濃度計測では、製造工程中に飲料を圧送するポンプの駆動停止により飲料中の溶質及び溶媒の濃度が圧力変動の影響を受けてやすいが、飲料を圧送する導管内のポンプの駆動停止に基づく圧力補正をすることにより、飲料製品の規格管理または濃度管理を高い精度で行なうことができる。
【００５５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の効果を奏するとともに、飲料の製造工程において、測定した濃度に基づいて希釈水量を制御して、飲料の濃度調整を行なうので、高い精度で濃度管理された飲料製品を連続的に且つ大量に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる濃度計測装置を用いた飲料の製造工程の図である。
【図２】図１に示す濃度計測装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す濃度計測装置のフローチャートである。
【図４】図１に示す濃度計測装置のフローチャートである。
【図５】第２実施の形態にかかる濃度計測装置を用いた飲料の製造工程の図である。
【図６】飲料製造時におけるライン圧力変動と測定した濃度値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１    濃度計測装置
１９  流量制御バルブ
２９  光学ユニット（計測部）
３１  温度センサ
３３  圧力センサ
【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６】
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