(57)【要約】【課題】安価で容易に充填の際に発生した泡を消失できる充填方法及び充填設備を提供する。【解決手段】充填設備４を用いて容器に飲料を充填する充填方法であって、充填設備４内の雰囲気温度を常温より高い温度に調節して容器に飲料を充填する。【選択図】図１
2018140822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填設備を用いて容器に飲料を充填する充填方法であって、
前記充填設備内の雰囲気温度を常温より高い温度に調節して前記容器に飲料を充填する充填方法。
【請求項２】
充填設備を用いて容器に飲料を充填する充填方法であって、
前記充填設備の雰囲気温度を前記容器に充填された飲料の液温が上昇するような温度に調節して前記容器に飲料を充填する充填方法。
【請求項３】
飲料が充填された前記容器の空寸部に残る空気を窒素ガスで置換したあとに蓋を取り付ける請求項１又は２に記載の充填方法。
【請求項４】
所定温度範囲の蒸気又は空気の少なくともいずれかを、前記充填設備内に供給する請求項１から３のいずれか一項に記載の充填方法。
【請求項５】
前記充填設備の上流側に備えられ、雰囲気温度が加温された洗浄設備内において洗浄された前記容器に対して、飲料が充填される請求項１から４のいずれか一項に記載の充填方法。
【請求項６】
容器に飲料を充填する充填設備であって、
前記充填設備内の雰囲気温度を加温する加温手段と、
前記容器に飲料を充填する際に、前記充填設備内の雰囲気温度が常温より高い温度となるように前記加温手段を制御する制御手段とが備えられた充填設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充填設備を用いて容器に飲料を充填する充填方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
香料を添加し果物などの風味をつけた飲料水、いわゆるフレーバーウォーターは、蓋を取り付けたあとの容器内に酸素が残存すると、これが飲料に溶け込むなどして香料を酸化させ風味が劣化してしまう虞があった。
【０００３】
特許文献１には、飲料を容器に充填する際に、容器内の入味線上の空間、すなわち空寸部内の残存酸素を窒素ガスによって置換することで除去し、保存時における飲料品質の安定性させ、劣化を防止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−０９０６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
飲料は充填時に液面において衝突し攪拌され、該液面に空気が内包された泡が生じる。従来の技術では、空寸部の空気を窒素ガスに置換することはできるが、泡に内包された空気までを置換することはできない。蓋を取り付けたあともこの泡に内包された空気に含まれる酸素が飲料に溶け込むなどして、香料を酸化させ風味を劣化させる原因となりうる。そこで、飲料の品質に影響を及ぼすことなく、液面に発生した泡を消失させる技術が求められていた。
【０００６】
本発明は、上述したような問題点を解決するためのものであり、安価で容易に充填の際に発生した泡を消失できる充填方法及び充填設備を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するための、本発明に係る充填方法の特徴構成は、充填設備を用いて容器に飲料を充填する充填方法であって、前記充填設備内の雰囲気温度を常温より高い温度に調節して前記容器に飲料を充填する点にある。
【０００８】
泡は、泡を構成する液膜が、重力により下部に流れ、上部の膜厚が薄くなり消失するのであるが、発明者らは、鋭意研究の結果、雰囲気温度を高めると、泡の液膜の温度が上昇し、泡の表面張力が低下するため、泡を速やかに消失させることができることを見出した。
【０００９】
常温より高い温度において容器に飲料を充填することにより、常温において容器に飲料を充填する場合に比べて、容器に充填された飲料の温度を高くすることができる。したがって泡を速やかに消失させることができ、そして、その状態で蓋を取り付けることができるため、容器に残存する酸素を減らすことができる。
【００１０】
上述の目的を達成するための、本発明に係る充填方法の特徴構成は、充填設備を用いて容器に飲料を充填する充填方法であって、前記充填設備の雰囲気温度を前記容器に充填された飲料の液温が上昇するような温度に調節して前記容器に飲料を充填する点にある。
【００１１】
飲料の液温を上昇させることによって、泡を確実に速やかに消失させることができる。そして、その状態で蓋を取り付けることができるため、容器に残存する酸素を減らすことができる。
【００１２】
本発明においては、飲料が充填された前記容器の空寸部に残る空気を窒素ガスで置換したあとに蓋を取り付けると好適である。
【００１３】
蓋を取り付ける前に、容器の空寸部に不活性ガス、たとえば窒素ガスを吹き込み、該空寸部に残る酸素を追い出すことができる。
【００１４】
本発明においては、所定温度範囲の蒸気又は空気の少なくともいずれかを、前記充填設備内に供給すると好適である。
【００１５】
充填設備の内部空間は、容器の搬入口及び搬出口において、充填設備の外部空間と連通している。所定温度範囲、たとえば７０℃くらいの蒸気又は空気の少なくともいずれかを、充填設備内に供給することにより雰囲気温度は常温より高い４３℃くらいまで上昇するが、外部空間に熱が逃げるため、その状態が維持される。なお、所定温度範囲は７０〜８０℃くらいであることが好ましい。これ以下の温度であれば、容器が耐熱処理をしていないＰＥＴボトルであってもガラス転移が発生しないからである。なお、蒸気は、熱伝達効率がよく、また熱容量が大きいため、泡の液膜の温度を効果的に上昇させることができ、飲料水を酸化させない点において優れている。
【００１６】
本発明においては、前記充填設備の上流側に備えられ、雰囲気温度が加温された洗浄設備内において洗浄された前記容器に対して、飲料が充填されると好適である。
【００１７】
飲料が充填される前の容器及び内部の空気の温度を、洗浄設備においてあらかじめ温めておくことにより、充填設備において雰囲気温度を高く維持することができ、飲料の充填時に発生した泡を速やかに消失させることができる。
【００１８】
上述の目的を達成するための、本発明に係る充填設備の特徴構成は、容器に飲料を充填する充填設備であって、前記充填設備内の雰囲気温度を加温する加温手段と、前記容器に飲料を充填する際に、前記充填設備内の雰囲気温度が常温より高い温度となるように前記加温手段を制御する制御手段とが備えられた点にある。
【００１９】
制御手段が、加温手段を制御することによって充填設備内の雰囲気温度が常温より高い所定の温度以上となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】容器入り飲料の製造工場の概略図
【図２】雰囲気温度が泡の消失速度に与える影響を表す図
【図３】異なる雰囲気温度において飲料を充填したときの窒素ガス置換効率を表す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、容器入り飲料の製造工場には、容器検査設備１、滅菌設備２、洗浄設備３、充填設備４、密封設備５、ラベラ６といった設備が備えられている。各設備は順に搬送手段によって連結され、容器は上流から下流へと順に搬送される。
【００２２】
少なくとも、洗浄設備３、充填設備４及び密封設備５といった設備は、エアリンサ３０、フィラー４０及びキャッパ５０といった装置を覆うチャンバＣ１、Ｃ２に無菌エア（図示せず）が供給され、チャンバＣ１、Ｃ２の内部空間が陽圧に維持されている。なお、本実施形態においては、フィラー４０及びキャッパ５０は共通のチャンバＣ２に備えられているが、個別のチャンバに備えられてもよい。
【００２３】
本実施形態においては、容器は、ＰＥＴボトルであり、飲料は、香料を添加し果物などの風味をつけた飲料水、いわゆるフレーバーウォーターである。
【００２４】
充填設備４においては、フィラー４０によって、周方向に順次搬送されるＰＥＴボトルに対して飲料の充填が行われる。フィラー４０を覆うチャンバＣ２には、雰囲気温度を加温する加温手段８が接続されている。
【００２５】
加温手段８は、充填設備４や密封設備５を薬剤洗浄したあと、これらを乾燥させるために、９０℃の蒸気及び空気の混合気体をチャンバＣ２内に供給するために備えられているものを利用することができる。
【００２６】
加温手段８は、図示されていな制御装置によって当該チャンバＣ２内の温度が常温より高い所定の温度、たとえば４０℃以上となるようにＰＩＤ制御される。たとえば、制御手段は、チャンバＣ２内の温度に基づいて、加温手段８を制御し、チャンバＣ２内の特にフィラー４０の周囲に７０℃の蒸気及び空気の混合気体を供給する。これによりチャンバＣ２内の雰囲気温度は、フィラー４０とキャッパ５０の中間あたりにおいて４３℃がくらいとなる。なお、加温手段８は、蒸気又は空気のいずれかのみをチャンバＣ２に供給することもできる。なお、常温とは、加温手段８によってチャンバＣ２内の温度制御がされていない場合の成り行きの温度をいい、通常２０±５〜１５℃くらいの範囲の温度である。
【００２７】
フィラー４０を覆うチャンバＣ２の内部空間は、ＰＥＴボトルの搬入口及び搬出口において、該チャンバＣ２の外部空間と連通している。所定温度範囲、たとえば７０℃くらいの蒸気及び空気の混合気体を、該チャンバＣ２に供給することにより雰囲気温度は４３℃くらいまで上昇するが、外部空間に熱が逃げるため、その状態が維持される。
【００２８】
なお、所定温度範囲は７０〜８０℃くらいであることが好ましい。これ以下の温度であれば、容器が耐熱処理をしていないＰＥＴボトルであってもガラス転移が発生しないからである。なお、蒸気は、熱伝達効率がよく、また熱容量が大きいため、泡の液膜の温度を効果的に上昇させることができ、飲料水を酸化させない点において優れている。
【００２９】
また、ＰＥＴボトルに充填された飲料の香料の劣化を防止するために、液温は３０℃を越えないことが好ましい。雰囲気温度が常温より高い、たとえば４３℃くらいの充填環境下において充填される際に液温は２５〜２８℃くらいまで上昇するが、充填設備４内の滞在時間は数秒から数十秒程度と短期であるため、雰囲気温度が飲料に悪影響を及ぼす虞はない。
【００３０】
フィラー４０における飲料の充填時には、液面に空気が内包された泡が生じる。この泡は、泡を構成する液膜が、重力により下部に流れ、上部の膜厚が薄くなり消失するのであるが、雰囲気温度を高めると、泡の液膜の温度が上昇し、泡の表面張力が低下するため、泡を速やかに消失させることができる。泡を消失させてから蓋を取り付けることができるため、ＰＥＴボトルの空寸部に残存する酸素を減らすことができる。
【００３１】
なお、キャッパ５０は、飲料が充填されたＰＥＴボトルの空寸部に残る空気を、不活性ガスたとえば窒素ガスで置換したあとに蓋を取り付けるように構成されている。ＰＥＴボトルの空寸部に残る酸素を追い出すことができる。
【００３２】
さらに、本実施形態においては、洗浄設備３が有するエアリンサ３０を覆うチャンバＣ１に、雰囲気温度を加温する加温手段７が接続されている。加温手段７も、洗浄設備３を薬剤洗浄したあと、洗浄設備３を乾燥させるために、９０℃の蒸気及び空気の混合気体をチャンバＣ１内に供給するために備えられているものを利用することができる。
【００３３】
加温手段７も、図示されていな制御装置によって当該チャンバＣ１内の温度が常温より高い所定の温度、たとえば４０℃以上となるようにＰＩＤ制御される。たとえば、制御手段は、チャンバＣ１内の温度に基づいて、加温手段７を制御し、チャンバＣ１内に、７０℃の蒸気及び空気の混合気体を供給する。これによりチャンバＣ１内の雰囲気温度は上昇する。なお、加温手段７は、蒸気又は空気のいずれかのみをチャンバＣ１に供給することもできる。
【００３４】
飲料が充填される前のＰＥＴボトル及び内部の空気の温度を、洗浄設備３においてあらかじめ温めておくことにより、充填設備４において雰囲気温度を高く維持することができ、飲料の充填時に発生した泡を速やかに消失させることができる。
【００３５】
雰囲気温度が、泡の消失速度に与える影響を確認するために以下の模擬実験を行った。模擬実験は、雰囲気温度が４℃、２０℃、３０℃である室内におかれた１００ｍＬのメスシリンダーに、液温が３０℃の飲料水８０ｍＬを、漏斗を使用することより投入条件を揃えて投入し、液面に発生した泡の単位時間（１秒）における体積減少量を測定することにより行った。
【００３６】
その結果を図２に示す。図２は横軸が充填時の雰囲気温度（℃）であり、縦軸が泡消失速度（ｍＬ／ｓ）である。図２に示すように、飲料水をメスシリンダーに投入する際の雰囲気温度が高いほど、泡消失速度が高いという結果が得られた。
【００３７】
上述の模擬実験の結果をふまえて、実機において雰囲気温度が、泡の消失速度に与える影響を確認するために、図１に示す容器入り飲料の製造工場において、以下の実験を行った。
【００３８】
実験は、ＰＥＴボトルに飲料を充填する充填設備４のチャンバＣ２内の雰囲気温度を、温度調節なしのときと、加温したときとのそれぞれにおいて、ＰＥＴボトルに飲料水を充填したあと、空寸部に窒素ガス置換を行い、蓋を取り付けて得られたＰＥＴボトルを水中で開封し、空寸部のガスを補足して、成分を分析することにより行った。なお、本実験においては、あらかじめ計測しておいた充填設備４の酸素濃度と、空寸部のガスに含まれる酸素濃度とから、窒素ガスの置換効率を算出した。
【００３９】
また、充填設備４から排出されるＰＥＴボトル内の液温も測定した。なお、充填設備４の下流側であるキャッパ５０の雰囲気温度を測定したところ、充填設備４の雰囲気温度の温度調節なしのときが２８℃であり、充填設備４の雰囲気温度を加温したときは４３℃であった。
【００４０】
その結果を図３に示す。図３は横軸が充填設備４から排出されるＰＥＴボトル内の飲料の液温（中味液温度）（℃）であり、縦軸が窒素ガス置換効率（％）である。
【００４１】
図３に示すように、充填設備４の雰囲気温度が２８℃であるときに充填されたＰＥＴボトル内の飲料の液温は２５．２℃であり、そのときの窒素ガス置換効率は、５０．７％であった。充填設備４の雰囲気温度が４３℃であるときに充填されたＰＥＴボトル内の飲料の液温は２６．６℃であり、そのときの窒素ガス置換効率は、５４．９％であった。
【００４２】
すなわち、飲料水をＰＥＴボトルに充填する際の雰囲気温度が高いほど、窒素ガスの置換効率が４．２ポイントも向上しているという結果が得られた。つまり、充填時に発生した泡は、ＰＥＴボトルに蓋を取り付けるまでにいくらか消失されている。なお、雰囲気温度を加温した状態においても、ＰＥＴボトル内の飲料の液温は３０℃を越えていないことから、ＰＥＴボトルに充填された飲料の香料の劣化は回避される。
【００４３】
なお、容器に充填する飲料は、フレーバーウォーターのような飲料水に限らず、お茶などの飲料であってもよい。また、容器はＰＥＴボトルに限らず、瓶などの容器であってもよい。
【００４４】
上述した実施形態は、いずれも本発明の一例であり、当該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲において適宜変更設計可能である。
【符号の説明】
【００４５】
２        ：滅菌設備
３        ：洗浄設備
４        ：充填設備
５        ：密封設備
６        ：ラベラ
７        ：加温手段
８        ：加温手段
【図１】
2018140822.tif 000003
【図２】
2018140822.tif 000004
【図３】
2018140822.tif 000005