(57)【要約】      （修正有）【課題】超微細気泡による殺菌効果により、効率的、かつ品質の低下を抑えて殺菌された飲料の製造システムの提供。【解決手段】飲料が導入され、飲料内の粒子を粉砕して均一化する均一化装置１１０と、飲料に超微細気泡を生成可能な超微細気泡生成装置１２０とを備える飲料製造システム１００であって、均一化装置は、粒子を粉砕して微細化する微細化部と、飲料と共に気体を微細化部に導入する気液混合部１２４とを有し、微細化部は、飲料と共に気体を通過させることにより、液中の気体を粉砕して微細気泡を生成し、超微細気泡生成装置は、微細化部で生成された微細気泡から超微細気泡を生成する。更に、超微細気泡生成装置が超音波により微細気泡を圧壊するバブル圧壊部１２２と、バブル圧壊部により圧壊された超微細気泡を含有するバブル含有飲料を貯留する貯留部１２３とを備え、微細化部はバブル圧壊部の上流に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲料が導入され、飲料内の粒子を粉砕して粒径を揃えることで均一化する均一化装置と、飲料に超微細気泡を生成可能な超微細気泡生成装置とを備える飲料製造システムであって、
前記均一化装置は、粒子を粉砕して微細化する微細化部を備え、飲料と共に気体を前記微細化部に導入され、
前記微細化部は、飲料と共に気体を通過させることにより、液中の気体を粉砕して微細気泡を生成し、
前記超微細気泡生成装置は、前記微細化部で生成された微細気泡から超微細気泡を生成ことを特徴とする、飲料製造システム。
【請求項２】
前記超微細気泡生成装置は、超音波により微細気泡を圧壊するバブル圧壊部と、前記バブル圧壊部により圧壊された超微細気泡を含有するバブル含有飲料を貯留する貯留部とを備え、
前記微細化部は前記バブル圧壊部の上流に設けられている、請求項１に記載の飲料製造システム。
【請求項３】
前記超微細気泡生成装置は、超音波により微細気泡を圧壊するとともに、圧壊された超微細気泡を含有するバブル含有飲料を貯留する貯留部とを備え、
前記微細化部は前記貯留部の上流に設けられている、請求項１または２に記載の飲料製造システム。
【請求項４】
前記超微細気泡生成装置は、さらに、前記バブル圧壊部の上流に微細気泡を生成するバブル生成部を備え、
前記微細化部は前記バブル生成部の上流に設けられている、請求項２に記載の飲料製造システム。
【請求項５】
前記微細化部で生成された微細気泡が、前記バブル圧壊部に供給される、請求項２に記載の飲料製造システム。
【請求項６】
前記貯留部に貯留されたバブル含有飲料を前記微細化部に再帰させる再帰流路を備える、請求項２〜５のいずれか一項に記載の飲料製造システム。
【請求項７】
飲料が導入され、飲料内の粒子を粉砕して均一化する均一化部と、飲料に超微細気泡を生成可能な超微細気泡生成部とを備え、
前記均一化部は、飲料と共に気体を導入され、飲料と共に気体を通過させることにより、液中の気体を粉砕して微細気泡を生成し、
前記超微細気泡生成部は、前記均一化部で生成された微細気泡から超微細気泡を生成することを特徴とする、飲料製造システム。
【請求項８】
飲料が導入され、飲料内の粒子を均一化する均一化部と、超音波により微細気泡を圧壊するバブル圧壊部とを備え、
前記均一化部は、飲料と共に気体を導入され、飲料と共に気体を通過させることにより、液中の気体を粉砕して微細気泡を生成し、
前記バブル圧壊部は、前記均一化部で生成された微細気泡から超微細気泡を生成することを特徴とする、飲料製造システム。
【請求項９】
飲料が導入され、飲料内の粒子を分散して均一化する均一化装置と、飲料に超微細気泡を生成可能な超微細気泡生成装置とを備えることを特徴とする、飲料製造システム。
【請求項１０】
飲料を導入され、飲料内の粒子を粉砕して均一化する均一化装置と、粒子の均一化された飲料に超微細気泡を生成する超微細気泡生成装置とを備える飲料製造システムによる飲料製造方法であって、
前記均一化装置に飲料と共に、飲料とは別経路で気体を導入すること、
前記均一化された飲料に超音波を照射し、飲料内の微細気泡を圧壊して超微細気泡を生成することを含む、飲料製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、牛乳や果汁等に代表される飲料を製造する飲料製造システムおよび飲料製造方法に関する。
【０００２】
従来知られるように、牛乳、果汁等に代表されるような飲料は、飲料の味や匂いに影響を与える粒子を有する。例えば、牛乳は、１〜１０μｍ程度の粒径の脂肪球を液中に有し、また、例えば、果汁はペクチンのようなコロイド状の食物繊維を有する。これらの粒子は、その大きさによって、飲料の味や匂いを変化させるため、飲料の製造工程においては、これら粒子の粒径を均一化する処理を施されることがある。
【０００３】
そのような均一化処理を行う装置として、ホモジナイザと称される均一化装置があり、当該装置を製造工程に組み込んだ飲料製造システムは、従来からよく知られている。ホモジナイザには種々の装置があるが、例えば、特許文献１に記載の超高圧連続式ホモジナイザは、液体供給位置から液体配給位置にかけて往復動作して液体を圧力チャンバーに超高圧で供給するレシプロプランジャを備え、当該プランジャを進退させて液体を吸引および加圧供給するとともに、加圧供給された液体がホモジナイジングバルブを通過することにより、粒径の大きな粒子が粉砕されて微細な粒子として均一化する。
【０００４】
ところで、飲料は、その製造過程において殺菌が必要となる。殺菌方法には、薬液を混ぜる方法もあるが、経口される飲料においては、他の液体を混ぜることは敬遠され、例えば、牛乳では他の液体を混ぜることは法律で禁止されている。そのため、飲料の殺菌方法としては、加熱処理が一般的となっている。加熱処理による殺菌として、例えば、特許文献２には、超高温殺菌法（ＵＨＴ法）について記載されている。
【０００５】
しかし、飲料を加熱する方法では、飲料そのものが熱により改質されてしまい、味や匂いが劣化してしまうのみならず、栄養素が破壊されてしまうという問題点があった。特に高温殺菌によれば、低温殺菌では死滅しない耐熱性菌の殺菌が可能になるが、飲料の品質が著しく低下するだけでなく、栄養素の破壊や変質の影響も大きい。例えば、牛乳における超高温瞬間殺菌法では、原乳に含まれるビタミンＤ、Ｅが失われ、イオン状カルシウムが消化性の悪いコロイド状カルシウムに変質し、消化性のよいホエイタンパク質の大半が劣化し、アミノ酸の一部が減少するなどの多くの問題を含んでいる。
【０００６】
そのような加熱殺菌の問題点を解決すべく、液体内にナノサイズの気泡のような超微細気泡を含有させることが提案されている。すなわち、超微細気泡の有する殺菌効果を飲料に適応し、安全な飲料を提供するものである。例えば、特許文献３に示す飲料水用生成装置等は、気体をナノサイズの気泡として存在させることで殺菌性や抗菌性などを長時間維持することを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００７−５３２２９２号公報
【特許文献２】特開２００９−１８３３１１号公報
【特許文献３】特開２０１１−６２６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、引用文献３に記載された装置等は、水の殺菌を主目的としており、均一化装置が用いられる飲料製造システムについては記載されていない。また、一般的にも、均一化装置を利用した飲料製造システムに超微細気泡生成装置を組み込んで殺菌処理を行うことは考えられもしなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）飲料が導入され、飲料内の粒子を粉砕して粒径を揃えることで均一化する均一化装置と、飲料に超微細気泡を生成可能な超微細気泡生成装置とを備える飲料製造システムであって、前記均一化装置は、粒子を粉砕して微細化する微細化部を備え、飲料と共に気体を前記微細化部に導入され、前記微細化部は、飲料と共に気体を通過させることにより、液中の気体を粉砕して微細気泡を生成し、前記超微細気泡生成装置は、前記微細化部で生成された微細気泡から超微細気泡を生成ことを特徴とする。
【００１０】
この飲料製造システムでは、均一化装置に飲料と共に導入された気体が、微細化部により飲料内の粒子と共に粉砕されて、微細気泡が生成される。生成された微細気泡は、超微細気泡生成装置により、さらに粒径の小さい超微細気泡に変換される。したがって、本発明に係る飲料製造システムでは、均一化装置により微細気泡が生成され、これを超微細気泡に変換することで、超微細気泡を生成するエネルギーの活用による殺菌効果により、効率的かつ、品質の低下を抑えて飲料を殺菌することができる。
【００１１】
（２）前記飲料製造システムにおいて、前記超微細気泡生成装置は、超音波により微細気泡を圧壊するバブル圧壊部と、前記バブル圧壊部により圧壊された超微細気泡を含有するバブル含有飲料を貯留する貯留部とを備え、前記微細化部は前記バブル圧壊部の上流に設けられてもよい。
【００１２】
そのような飲料製造システムによれば、微細化部により生成された微細気泡がバブル圧壊部により圧壊され超微細気泡に変換され、超微細気泡を含有するバブル含有飲料は貯留部に貯留される。これにより、この飲料製造システムでは、超微細気泡の抗菌作用に加え、超音波照射による殺菌や高圧印加による殺菌等の他の物理的殺菌作用が相まって、パスチャライゼーションと呼ばれている低温保持殺菌法（ＬＴＬＴ法：６３℃-３０分熱殺菌する方法）や高温短時間殺菌法（ＨＴＳＴ法：７２℃〜７８℃-１５秒間程度加熱殺菌する方法）、超高殺菌法（ＵＨＴ法：１３５℃〜１５０℃-０．５〜１５秒間加熱殺菌する方法）と同等以上の十分な殺菌効果を期待できる。
【００１３】
（３）一方で、前記飲料製造システムにおいて、前記超微細気泡生成装置は、超音波により微細気泡を圧壊するとともに、圧壊された超微細気泡を含有するバブル含有飲料を貯留する貯留部とを備え、前記微細化部は前記貯留部の上流に設けられていてもよい。
【００１４】
そのような飲料製造システムによれば、微細化部により生成された微細気泡が貯留部により圧壊されて超微細気泡に変換され、超微細気泡を含有するバブル含有飲料は、そのまま貯留部に貯留される。これにより、この飲料製造システムでは、超微細気泡の抗菌作用に加え、超音波照射による殺菌や高圧印加による殺菌等の他の物理的殺菌作用が相まって、パスチャライゼーションと呼ばれている低温保持殺菌法（ＬＴＬＴ法：６３℃-３０分熱殺菌する方法）や高温短時間殺菌法（ＨＴＳＴ法：７２℃〜７８℃-１５秒間程度加熱殺菌する方法）、超高殺菌法（ＵＨＴ法：１３５℃〜１５０℃-０．５〜１５秒間加熱殺菌する方法）と同等以上の十分な殺菌効果を期待できる。
【００１５】
（４）前記飲料製造システムにおいて、前記超微細気泡生成装置は、さらに、前記バブル圧壊部の上流に微細気泡を生成するバブル生成部を備え、前記微細化部は前記バブル生成部の上流に設けられていてもよい。
【００１６】
そのような飲料製造システムによれば、微細化部により生成されたバブル含有飲料が、バブル生成部を通過することで、微細気泡となっていない粒径の大きな気泡も剪断、圧壊等されて均一な微細気泡を有するバブル含有飲料が製造される。そして、バブル圧壊部は、均一な微細気泡含有飲料を供給されるため、確実かつ効率的に超微細気泡を生成することができる。
【００１７】
（５）一方で、前記飲料製造システムにおいて、前記微細化部で生成された微細気泡が、そのまま前記バブル圧壊部に供給されてもよい。そのようにすれば、バブル生成部が不要となり、安価な製造システムを構築することができる。
【００１８】
（６）前記飲料製造システムにおいて、前記貯留部に貯留されたバブル含有飲料を前記微細化部に再帰させる再帰流路を備えていてもよい。そのようにすれば、バブル含有飲料が超微細気泡に圧壊されるサイクルを循環することになり、所望の粒径のバブルを均一に含有するバブル含有飲料を確実に製造することができ、また、超微細気泡の抗菌作用に加え、超音波照射による殺菌や高圧印加による殺菌等の他の物理的殺菌を複数回作用させることができ、十分な殺菌効果を期待できる。
【００１９】
（７）本発明に係る他の一の飲料製造システムは、飲料が導入され、飲料内の粒子を均一化する均一化部と、飲料に超微細気泡を生成可能な超微細気泡生成部とを備え、前記均一化部は、飲料と共に気体を導入され、飲料と共に気体を通過させることにより、微細気泡を生成し、前記超微細気泡生成部は、前記均一化部で生成された微細気泡から超微細気泡を生成することを特徴とする。
【００２０】
この飲料製造システムでは、飲料と共に導入された気体が、均一化部で飲料内の粒子と共に均一化されて、微細気泡が生成される。生成された微細気泡はさらに粒径の小さい超微細気泡として超微細気泡生成部により変換される。したがって、本発明に係る飲料製造システムでは、均一化部により微細気泡が生成され、これを超微細気泡に変換することで超微細気泡を生成するエネルギーの活用による殺菌効果により、効率的かつ、品質の低下を抑えて飲料を殺菌することができる。
【００２１】
（８）本発明に係る他の一の飲料製造システムは、飲料が導入され、飲料内の粒子を均一化する均一化部と、超音波により微細気泡を圧壊するバブル圧壊部とを備え、前記均一化部は、飲料と共に気体を導入され、飲料と共に気体を通過させることにより、液中の気体を粉砕して微細気泡を生成し、前記バブル圧壊部は、前記均一化部で生成された微細気泡から超微細気泡を生成することを特徴とする。
【００２２】
この飲料製造システムでは、均一化部に飲料と共に導入された気体が、均一化部により飲料内の粒子と共に均一化されて、微細気泡が生成される。生成された微細気泡は超音波により圧壊されて、さらに粒径の小さい超微細気泡に変換される。したがって、本発明に係る飲料製造システムでは、均一化部により微細気泡が生成され、これを超微細気泡に変換することで超微細気泡を生成するエネルギーの活用による殺菌効果により、効率的かつ、品質の低下を抑えて飲料を殺菌することができる。
【００２３】
（９）本発明に係る他の一の飲料製造システムは、飲料が導入され、飲料内の粒子を分散して均一化する均一化装置と、飲料に超微細気泡を生成可能な超微細気泡生成装置とを備えることを特徴とする。この飲料製造システムでは、飲料が均一化装置され、飲料内の粒子を分散して均一化した後に、超微細気泡生成装置により超微細気泡を生成される。したがって、この飲料製造システムでは、粒子を均一化された飲料が、超微細気泡を生成するエネルギーの活用による殺菌効果により、効率的かつ、品質の低下を抑えて飲料を殺菌することができる。
【００２４】
（１０）本発明に係る飲料製造方法は、飲料を導入され、飲料内の粒子を分散して均一化する均一化装置と、粒子の均一化された飲料に超微細気泡を生成する超微細気泡生成装置とを備える飲料製造システムを利用する。この飲料製造方法は、前記均一化装置に飲料と共に気体を導入すること、前記均一化された飲料に超音波を照射し、飲料内のバブルを圧壊することを含む。
【００２５】
この飲料製造方法では、均一化装置に飲料と共に導入された気体が、飲料内の粒子と共に粉砕されて、微細気泡が生成される。生成された微細気泡は超微細気泡生成装置により、さらに粒径の小さい超微細気泡として変換される。したがって、本発明に係る飲料製造方法では、均一化装置により微細気泡が生成され、これを超微細気泡に変換することで効率的かつ、品質の低下を抑えて飲料を殺菌することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、効率的、かつ品質の低下を抑えて殺菌された飲料を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る飲料製造システムの機能ブロックを示す図である。
【図２】図１に示す飲料製造システムの均一化装置の高圧印加部を示す概略図である。
【図３】図１に示す飲料製造システムの均一化装置の微細化部を示す概略図である。
【図４】図１に示す飲料製造システムのバブル生成部を示す図である。
【図５】図１に示す飲料製造システムのバブル生成器を示す図である。
【図６】図１に示す飲料製造システムのバブル圧壊部を示す図である。
【図７】図１に示す飲料製造システムの貯留部を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る飲料製造システムの機能ブロックを示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る飲料製造システムの機能ブロックを示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る飲料製造システムの機能ブロックを示す図である。
【図１１】飲料製造システムの変形例に係る貯留部を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂの断面図である。
【図１２】図１１の貯留部のバブル含有液導入口を示し、(Ａ)はバブル含有液導入口の正面図、(Ｂ)はバブル含有液導入口の側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［第１の実施形態］
【００２９】
本発明の第１の実施形態に係る飲料製造システム１００について、図１〜図７を参照して説明する。飲料製造システム１００は、牛乳や果汁等に代表される飲料を製造する上で、飲料内の粒子の均一化、溶存酸素の除去および飲料の殺菌などを行う。本実施形態においては、主に、脂肪球などの粒子を含む牛乳の製造について説明する。しかし、飲料製造システム１００は他の飲料に適用されてもよい。
【００３０】
図１は、飲料製造システム１００の機能ブロック図を示す。飲料製造システム１００は、主に、飲料を均一化する均一化装置１１０、飲料内にバブルを生成する超微細気泡生成装置１２０、飲料内の溶存酸素を脱気する脱気装置１３０を備える。
【００３１】
また、飲料製造システム１００は、飲料を均一化装置１１０に導入する飲料導入部１４０、気体を均一化装置１１０および超微細気泡生成装置１２０に導入する気体導入部１５０、飲料を外部に取り出す取出部１６０、各部に冷却水を供給する冷却部１７０、超微細気泡生成装置１２０の後述する貯留部１２３を加圧する加圧部１８０、飲料を外部に排出する排出部１９０を備える。
【００３２】
本実施形態において、飲料導入部１４０は、原乳を導入することができ、気体導入部１５０は二酸化炭素ガスを導入することができる。しかし、飲料導入部１４０は、原乳の他に果汁等の他の飲料を導入できるようにしてもよく、気体導入部１５０は、酸素ガス、一酸化窒素ガス、窒素ガス等を導入できてもよく、各種の気体を切り替えて導入できるようにしてもよい。
【００３３】
飲料製造システム１００の各装置、各部は、飲料製造システム１００を集中管理する制御部１０１により管理される。制御部１０１は、外部の制御装置等と連携して、飲料製造システム１００を制御してもよい。また、飲料製造システム１００の各部は、他の制御装置等により制御されてもよい。
【００３４】
［均一化装置］
【００３５】
均一化装置１１０は、いわゆる高圧式バルブ型ホモジナイザである（例えば、特開２０１０−１７６２３号公報を参照）。したがって、均一化装置１１０は、導入された飲料に、いわゆるプランジャポンプにより高圧を作用させ、流路に設けられたホモバルブの微細な間隙より飲料を噴出させる。その際に、飲料内の粒子が、当該間隙で衝突、剪断されることにより粉砕されて微細化される。これにより、飲料内の粒子のうち粒径の比較的大きなものが微細化されて、分散および均一化する。すなわち、均一化装置１１０は、飲料内の粒子を粉砕して微細化することにより均一化する。
【００３６】
本実施形態において、均一化装置１１０には、飲料導入部１４０から飲料が導入されると共に、気体導入部１５０から気体が導入される。本実施形態において、飲料として牛乳（原乳）が導入され、気体として二酸化炭素ガスが導入される。この飲料と気体が気液混合器（図示しない）を介して高圧印加部１１１に導入され、微細化部１１９を通過することで、飲料内の粒子と気泡が微細化される。
【００３７】
図２は、飲料製造システム１００の均一化装置１１０の高圧印加部１１１を示す概略側断面図である。高圧印加部１１１は、後述するように、プランジャ１１２をシリンダブロック１１３内で進退させることにより、飲料に高圧を作用させることができる。
【００３８】
高圧印加部１１１は、気体が混合された飲料を（図２の紙面方向から）導入される導入路１１４と、導入路１１４に接続されたディスチャージバルブ１１５と、ディスチャージバルブ１１５の下流（図２の上側）に設けられた加圧空間１１６と、加圧空間１１６内を進退可能で往復運動するプランジャ１１２と、加圧空間１１６の下流に設けられたサンクションバルブ１１７と、サンクションバルブ１１７に接続され、飲料を（図２の紙面方向に向けて）導出する導出路１１８とを備える。
【００３９】
本実施形態において、導入路１１４は紙背方向から飲料を導入する。また、導出路１１８は紙面方向に飲料を導出する。さらに、ディスチャージバルブ１１５およびサンクションバルブ１１７は導入路１１４から導出路１１８に向けた流れ（図２における下方から上方に向けた流れ）のみを許容する逆止弁として機能する。また、プランジャ１１２は、シリンダブロック１１３に設けられた加圧空間１１６内を往復運動（図２における矢印の方向）可能に駆動させる駆動機構（図示しない）に結合されている。駆動機構は、カムとモータ等から構成される。
【００４０】
導入路１１４からディスチャージバルブ１１５を介して加圧空間１１６に飲料が導入された状態で、プランジャ１１２が加圧空間１１６内を前進運動することにより加圧空間１１６が加圧される。加圧された飲料は、サンクションバルブ１１７を介して導出路１１８に、高圧を作用された状態で導出される。このとき、ディスチャージバルブ１１５は逆止弁の機能により加圧された飲料を導入路１１４に戻すことはない。
【００４１】
一方、プランジャ１１２が加圧空間１１６内から後退運動することにより、加圧空間１１６は減圧される。これにより、再び、ディスチャージバルブ１１５を介して飲料が導入路１１４から導入される。このとき、サンクションバルブ１１７は逆止弁の機能により導出された飲料を加圧空間１１６に戻すことはない。
【００４２】
このようなプランジャ１１２の往復運動により、高圧印加部１１１は、高圧が作用した飲料を導出路１１８から供給できる。本実施形態において、プランジャ１１２の前進運動の圧力は最大５０ＭＰａとすることが可能で、最大５０ＭＰａの高圧を飲料に作用させることができる。また、このとき、飲料は高圧を作用させることにより急激な温度上昇を生じる。
【００４３】
さらに、プランジャ１１２は、その先端面が前進時に加圧空間１１６の内面に当たるように設計され、さらに、プランジャ１１２の先端面は微細な突起が設けられている（図示しない）。そのようにすれば、プランジャ１１２先端が収容空間の内面に当たるときに微細な空間が形成され、その空間内において粒子や気泡が微細化される。
【００４４】
図３は、飲料製造システム１００の均一化装置１１０の微細化部１１９を示す概略側断面図である。均一化装置１１０において、高圧印加部１１１の導出路１１８から導出された飲料は、高圧が作用された状態で微細化部１１９に供給される（図３における矢印の方向）。なお、複数の高圧印加部１１１を並列に接続し、タイミングを調整することで、微細化部１１９に供給する飲料の圧力を一定に保持することもできる。なお、微細化部は、バルブに微細な間隙を形成し、高圧を作用させた液体をその微細な間隙に通すことにより、液体中の粒子を微細化する、いわゆるバルブ型であるが、飲料内の粒子および気泡を微細化できれば、他の構成であってもよい。
【００４５】
微細化部１１９は、高圧を作用された状態で供給された飲料が均質バルブ１１９ａを通過する。均質バルブ１１９aは、微細な間隙１１９ｂが設けられており、この微細な間隙を通過する際に、粒子や気泡が衝突、剪断されて微細化して均一化する。この間隙を調整することにより、粒子や気泡を所望の粒径に調整することができる。一般に、均質バルブを通過した粒子および気泡は、１μｍ前後のサイズに微細化される。しかし、気泡は、数μｍ〜数十μｍのマイクロオーダーに微細化されてもよい。
【００４６】
本実施形態において、均一化装置１１０は、高圧印加部１１１と微細化部１１９とを備える高圧式バルブ型ホモジナイザであるが、飲料内の粒子を微細化、均一化できれば、他の構成であってもよい。例えば、超音波式、撹拌式等の他の方式でもよく、バルブ型に限らずノズル型等の他の型式であってもよい。しかし、高圧式の均一化装置では、飲料に高圧を作用させることによる殺菌効果を得ることができる。なお、均一化装置１１０は、一体的な１つの装置であってもよいし、分離されていくつかの別々の要素から構築されてもよい。すなわち、均一化装置１１０は、飲料製造システム１００の均一化部として機能すればよい。
【００４７】
［超微細気泡生成装置］
【００４８】
再び図１を参照するに、超微細気泡生成装置１２０は、微細化された気泡を含有するバブル含有飲料を均一化装置１１０から導入され、微細気泡をさらに粒径の小さい超微細気泡に変換し貯留する。これにより、超微細気泡を含有する飲料が生成され、超微細気泡を生成するエネルギーの活用による殺菌効果より、飲料が殺菌される。
【００４９】
超微細気泡生成装置１２０は、主に、飲料内にバブルを生成し、バブル含有飲料を製造するバブル生成部１２１と、バブル生成部１２１から供給されたバブル含有飲料内のバブルを圧壊するバブル圧壊部１２２と、バブル圧壊部１２２から供給されたバブル含有飲料を貯留する貯留部１２３とを備える。バブル生成部１２１と、バブル圧壊部１２２と、貯留部１２３とは、相互に接続されており、バブル含有飲料を循環させる循環経路(ループ)を形成している
【００５０】
超微細気泡生成装置１２０は、後述するように気体導入部１５０から飲料に気体を導入し、微細気泡を生成すると共に、貯留部１２３を介して均一化装置１１０から供給されたバブル含有飲料の微細気泡をさらに微細化する。これにより、十分に微細化された微細気泡を含有するバブル含有飲料がバブル圧壊部１２２に供給される。バブル圧壊部１２２は、十分に微細化された気泡を含有するバブル含有飲料が供給されるため、さらに粒径の小さい超微細気泡を効率的に生成できる。
【００５１】
図４は、超微細気泡生成装置１２０のバブル生成部１２１の概略図であり、（Ａ）はポンプ１２６の上流に気液混合器１２４が位置するバブル生成部１２１の概略図であり、（Ｂ）は気液混合器１２４の上流にポンプ１２６が位置するバブル生成部１２１Ｂの概略図である。
【００５２】
バブル生成部１２１は、飲料および気体を混合させる気液混合器１２４と、気液混合器１２４により気体が混合された気泡含有飲料を供給され、微細気泡含有飲料を生成するバブル生成器１２５と、気液混合器１２４から気泡含有飲料をバブル生成器１２５に供給するためのポンプ１２６とを備える（例えば、特開２０１５−１８６７８１号公報を参照）。
【００５３】
気液混合器１２４は、ポンプ１２６の上流側に設けられており、後述する貯留部１２３に接続され、また気体導入部１５０に逆止弁１５１を介して接続されている。気液混合器１２４は、再帰流路１０３を介して、均一化装置１１０から一旦貯留部１２３に供給された飲料、または貯留部１２３に貯留されたバブル含有飲料を供給される。気液混合器１２４では、ポンプ１２６の吸引力を利用して飲料と同時に気体が吸引され、気体は気泡となって飲料に含有される。したがって、バブル生成部１２１では、ポンプ１２６から気泡を含有した飲料がバブル生成器１２５に供給される。
【００５４】
バブル生成部１２１の変形例であるバブル生成部１２１Ｂでは、気液混合器１２４の上流にポンプ１２６が位置し、ポンプ１２６は再帰流路１０３を介して貯留部１２３に接続されており、気液混合器１２４は逆止弁１５１を介して気体導入部１５０に接続されている。これにより、本変形例では、貯留部１２３から供給された飲料はポンプ１２６を介して気液混合器１２４に導入され、気液混合器１２４内で気体導入部１５０から導入された気体と混合され、バブル生成器１２５に供給される。すなわち、飲料は、本変形例のように気液混合器１２４からバブル生成器１２５に導入されてもよい。
【００５５】
図５は、超微細気泡生成装置１２０のバブル生成器１２５の概略断面図である。バブル生成器１２５は、バブル生成器１２５は、気液混合器１２４から供給される気泡含有液を旋回させながら圧壊させる旋回圧壊部１２５１と、圧壊された微細気泡を含有するバブル含有液を一定時間滞留させる畜養部１２５２と、一定時間滞留された後のバブル含有液を高濃度に発泡させる発泡部１２５３と、高濃度に発泡したバブル含有液を減圧する減圧部１２５４とを備える。
【００５６】
旋回圧壊部１２５１は、配管１２５１ａと、配管１２５１ａに挿入して固定される軸状部材１２５１ｂと、軸状部材１２５１ｂに固定して取り付けられた第１および第２の鍔状部材１２５１ｃ、１２５１ｄとを備える。配管１２５１ａは、円柱状の収容空間を有し、軸状部材１２５１ｂは、円盤部材１２５１ｅを介して配管１２５１ａの一方側に取り付けて固定される。
【００５７】
第１の鍔状部材１２５１ｃは、配管１２５１ａの断面と略同一径の円盤形状に形成され、第２の鍔状部材１２５１ｄは、第１の鍔状部材１２５１ｃよりも小さい径の円盤形状に形成されている。第１の鍔状部材１２５１ｃおよび円盤部材１２５１ｅにはバブル含有液を通過させる貫通孔１２５１ｆが形成されている。
【００５８】
旋回圧壊部１２５１は、気液混合器１２４から気泡含有液を導入され（矢印ｆ１）、内部で気泡含有液を旋回しながら加速および撹拌して（矢印ｆ２およびｆ３）、畜養部１２５２に導出する（矢印ｆ４）。このとき、第１の鍔状部材１２５１ｃの貫通孔１２５１ｆでは、バブルが剪断圧壊されるとともに、バブル含有液が上流側では加圧され、下流側では減圧される（矢印ｆ３）。これにより、バブル含有液のバブル濃度が向上する。また、第２の鍔状部材１２５１ｄの側周では、バブル含有液が旋回するとともに、撹拌されて気液混合部として作用する（矢印ｆ２）。このように、旋回圧壊部１２５１は、従来よく知られるスタティックミキサー式のマイクロバブル発生装置として機能する。
【００５９】
畜養部１２５２は、旋回圧壊部１２５１の挿入された管状部材から形成され、旋回圧壊部１２５１を通過することによりバブル濃度の向上したバブル含有液を導入されて（矢印ｆ４）一定時間滞留させ、その後に発泡部１２５３にバブル含有液を導出する（矢印ｆ５）。これにより、バブル含有液内のバブルの保有電荷量、ゼータ電位を均一とすることができる。したがって、畜養部１２５２では、バブル含有液のバブルの粒径を揃えることができる。
【００６０】
また、畜養部１２５２は、畜養加圧器(図示しない)に接続されており、畜養部１２５２内を所定の圧力に加圧することができる。これにより、余剰気体による加圧圧縮効果を活用して、畜養部１２５２内の圧力を一定圧力に高めることで、バブル濃度を向上させる機能を有する。なお、図２において、畜養部１２５２にドレイン配管１２５６を示すが、通常時は閉鎖され、装置の停止時に管内の残留液を排出したり、蒸気滅菌等に利用される。
【００６１】
発泡部１２５３は、３つの配管から形成され、円柱状の通路部１２５３ａと下流ほど径の広い切頭円錐状の通路部１２５３ｂとを備える。各配管の境界には、中央にスリット孔１２５３ｃを設けられたスリット板１２５３ｄが設けられており、バブル含有液は、発泡部１２５３に導入され（矢印ｆ５）、スリット板１２５３ｄの中央に形成されたスリット孔１２５３ｃを通って円柱状の通路部１２５３ａを通過する（矢印ｆ６）。この２つのスリット孔１２５３ｃを通過することにより、バブル含有液は、上流側から２つ目の配管内の円柱状の通路部で乱流を生じながら（ｆ７）再加圧される。
【００６２】
さらに、再加圧されたバブル含有液は、切頭円錐状の通路部１２５３ｂに流れ込み、切頭円錐状の通路部のテーパに沿って拡散するように流れることにより（矢印ｆ８）、減圧されてバブル含有液の濃度が向上する。
【００６３】
減圧部１２５４は、管状部材から形成され、切頭円錐形状の拡散空間１２５４ａと、円柱状の滞留空間１２５４ｂと、円柱状の導出空間１２５４ｃとを備える。バブル含有液は、拡散空間１２５４ａにて拡散して流れ（矢印ｆ９）、減圧されることにより発泡して高濃度化する。また、バブル含有液は、滞留空間１２５４ｂにて一時滞留して、バブル含有液内のバブルの保有電荷量、ゼータ電位を均一とする。これにより、バブル含有液のバブルの粒径を揃えることができる。そして、導出空間１２５４ｃを経てバブル生成器１２５から導出される（矢印ｆ１０）。
【００６４】
バブル生成部１２１では、気液混合器１２４から供給された気泡含有液がバブル生成器１１２の旋回圧壊部１２５１、畜養部１２５２、発泡部１２５３および減圧部１２５４を経ることで、気泡含有液の気泡から第１のバブルが生成される。これにより、バブル生成部１２１は、第１のバブルを含有する第１のバブル含有液をバブル圧壊部１２２に供給することができる。本実施の形態において、バブル生成部１２１は、第１のバブルとして、マイクロオーダーの均一な粒径を高濃度に有するマイクロバブルを生成する。
【００６５】
本実施の形態に係る飲料製造システム１００のバブル生成部１２１は、旋回圧壊、畜養、発泡（加圧減圧）および減圧の機能を有し、低揚程能力のポンプであるエア式ベローズポンプや同式ダイヤフラムポンプでも微細均一化高濃度マイクロバブルを生成することが可能となり、しかも、マグネットポンプや軸流ポンプでも更なる濃度向上が可能となる。このため、これらの機能により、ポンプ１２６の種類を選ばないバブル発生装置が可能となる。
【００６６】
また、バブル生成器１２５の配管および管状部材は、ステンレスを材料に製造され、各継手部はフェルール構造を採用し、サニタリークランプ（図示なし）にて固定する。これにより、バブル生成器１２５は、組み立て容易でありながら、サニタリー性を確保し、かつ蒸気殺菌のような定置滅菌（ＳＩＰ：Ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｐｌａｃｅ）を可能としている。したがって、バブル含有液を構成する液体に飲料等を用いた場合であっても、衛生的に優れた機能を発揮する。
【００６７】
バブル生成部１２１は、バブル圧壊部１２２で圧壊される第１のバブルを生成できれば、他の構成であってもよい。例えば、従来よく知られる旋回流方式のバブル生成装置（特開２００６−１１７３６５号公報を参照）、加圧剪断方式のバブル生成装置（特開２００６−２７２２３２号公報を参照）等をバブル生成器１２５として利用することができる。しかし、均一な粒径を有するバブルをバブル圧壊部１２２に供給するためには、本実施の形態に係るバブル生成器１２５を用いることが望ましい。
【００６８】
図６は、超微細気泡生成装置１２０のバブル圧壊部１２２の概略図を示し、(Ａ)はバブル圧壊部１２２の側面図を示し、(Ｂ)はバブル圧壊部１２２の正面図を示す。バブル圧壊部１２２は、バブル生成部１２１のバブル生成器１２５に接続され、バブル生成部１２１で製造されたバブル含有飲料を通過させる通路１２２ａと、通路１２２ａの周囲を覆う外装体１２２ｂとを備え、通路１２２ａと外装体１２２ｂとから中間空間１２２ｃを有する二層構造とされている。バブル圧壊部１２２は、通路１２２ａが水平方向に延びるように配置されている。
【００６９】
外装体１２２ｂには、複数の超音波振動子１２２ｄが設けられており、各超音波振動子１２２ｄは、通路１２２ａに向けて超音波を照射する。通路１２２ａと外装体１２２ｂの間の中間空間１２２ｃには伝搬液が充填され、超音波振動子１２２ｄから照射された超音波は、伝搬液を介して通路１２２ａの内部に伝搬され、通路１２２ａの内側を流れるバブル含有飲料を超音波圧壊する。このとき、飲料内の微細気泡のみならず、粒子も圧壊される。
【００７０】
伝搬液は、冷却部１７０から供給される冷却水であり、外装体１２２ｂに設けられた伝搬液導入口１２２ｈから中間空間１２２ｃに導入され、伝搬液導出口１２２ｉから導出される。バブル圧壊部１２２は、超音波振動子の超音波照射により、通過するバブル含有飲料が加熱される。しかし、伝搬液がバブル圧壊部１２２を冷却する作用も有し、冷却液の流量により、バブル圧壊部１２２を通過するバブル含有飲料の温度を調整できる。
【００７１】
通路１２２ａは、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を材料としたパイプから形成されている。これにより、通路１２２ａは、円形の断面を有し同一径で円柱状に延び、均一な流路を形成している。通路１２２ａはバブル生成部１２１と貯留部１２３とに介在するように接続されており、バブル生成部１２１から供給されたバブル含有飲料は、通路１２２ａの内側に充満した状態で貯留部１２３まで流される。
【００７２】
外装体１２２ｂは、ステンレスを材料とし、正六角形の断面を有する六角柱状に延びる側周部材１２２ｅと、側周部材１２２ｅを延在方向の両側から挟む円板状の一対の平面部材１２２ｆとからなる。両平面部材１２２ｆは、中央に通路１２２ａをはめ込まれて、側周部材１２２ｅの六角形の中央に通路１２２ａが延びるように通路１２２ａを固定している。これにより、通路１２２ａの外側と外装体１２２ｂの側周部材１２２ｅには中間空間１２２ｃが形成され、通路１２２ａの外周と、六角形の側周部材１２２ｅの各面は、それぞれ同様の中間空間を形成している。
【００７３】
外装体１２２ｂは、六角柱の各面に超音波振動子１２２ｄを取り付けられている。超音波振動子１２２ｄは、通路１２２ａの延在方向に２段に分けて設けられており、バブル生成部１２１側を前段の超音波振動子群、貯留部１２３側を後段の超音波振動子群としている。各段の超音波振動子群は、通路１２２ａの中心軸から放射状に設けられた６つの超音波振動子１２２ｄからなる。対向する２つの超音波振動子１２２ｄが一対の発振子対となり、６つの超音波振動子１２２ｄは３対の発振子対となっている。各超音波振動子は、周波数および出力を制御部１０１により調整可能とされている。本実施形態において、１２個の超音波振動子１２２ｄは、それぞれ、同一周波数、同一出力で超音波を照射している。
【００７４】
これら６つの超音波振動子１２２ｄは、それぞれが、通路１２２ａの中央の一点に向けて超音波を照射している。したがって、各超音波振動子１２２ｄは、それぞれ異なる位置から径方向の異なる方向に向けて、かつ通路の中心に向かうように径方向の内側に向けて超音波を照射する。これにより、通路１２２ａを流れるバブル含有飲料が超音波により流れを阻害されることが抑止される。特に各一対の発振子対は、対向する位置から対向する方向に向けて超音波を発振している。これにより、通路１２２ａの中央から超音波圧壊場が形成され、通路１２２ａを通過するバブル含有飲料が圧壊されて、粒径の均一な超微細気泡が生成される。
【００７５】
バブル圧壊部１２２では、複数の方向から超音波が照射され、超音波の集中する場所に超音波圧壊場が形成される。したがって、本実施形態において、各超音波振動子群が、それぞれ、通路１２２ａ内に超音波圧壊場を形成する。前段の超音波振動子群により形成された超音波圧壊場で微細気泡の全てが圧壊されなかったとしても、後段の超音波振動子群により形成された超音波圧壊場が残りの微細気泡を圧壊するため、本実施形態に係るバブル圧壊部１２２では、確実に微細気泡を圧壊し、均一な超微細気泡を生成できる。本実施形態において、バブル圧壊部１２２は、超微細気泡として、いわゆるウルトラファインバブルを生成する。
【００７６】
本実施形態において、バブル圧壊部１２２の通路１２２ａは、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を材料としているが、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等の他の樹脂を材料としていてもよいし、衛生面で問題のない金属を材料としてもよい。また、バブル圧壊部１２２は、通路１２２ａと外装体１２２ｂとからなる二層構造とされているが、超音波を照射してバブルを圧壊できれば他の構成であってもよい。例えば、飲料を通過させても衛生面で問題のないステンレスのような金属を材料に単層構造の筒状部材を形成し、当該筒状部材の周囲に直接超音波振動子を配置し、内部に飲料を通過させるようにしてもよい。
【００７７】
本発明の実施の形態に係るバブル圧壊部１２２は、超音波圧壊場を形成し、飲料内の微細気泡を圧壊して超微細気泡に変換する。このとき、飲料内の粒子、すなわち飲料が原乳の場合は脂肪球が圧壊されて均一化する効果も得られる。また、超音波圧壊場は、連続的に超音波を照射されて形成されており、超音波圧壊場には紫外線が発生する。これにより、超音波圧壊場を通過する飲料は、紫外線による殺菌効果を得られる。
【００７８】
さらに、バブル圧壊部１２２では、超音波圧壊場を形成する超音波が飲料に照射されることにより、液中でキャビテーションにより無数の真空気泡が生じる。したがって、バブル圧壊場では、真空気泡が破裂することにより細菌の細胞壁を破壊し、一般生菌やレジオネラ菌、大腸菌等を殺菌する殺菌効果を得られる。
【００７９】
図７は、超微細気泡生成装置１２０の貯留部１２３の概略図を示し、(Ａ)は貯留部１２３の平面図を示し、(Ｂ)は貯留部１２３の正面図を示し、(Ｃ)は貯留部１２３の側面図を示し、(Ｄ)は貯留部１２３の底面図を示す。
【００８０】
貯留部１２３は、図７に示すように、主に、円柱状のタンク容器１２３ａと、タンク容器１２３ａを覆う外装容器１２３ｂとからなる。タンク容器１２３ａは、バブル含有飲料を貯留するための所定量の容積を有する貯留空間１２３ｃを形成する。また、タンク容器１２３ａと外装容器１２３ｂとの間には、冷却部１７０から冷却水が供給される冷却空間１２３ｄが形成される。
【００８１】
貯留部１２３は、さらに、飲料導入部１４０に接続される原液導入口１２３ｅと、バブル圧壊部１２２に接続されるバブル含有飲料導入口１２３ｆと、再帰流路１０３に接続される再帰導出口１２３ｇと、取出部１６０に接続されるバブル含有飲料導出口１２３ｈと、排出部１９０に接続される排出口１２３ｉと、加圧部１８０に接続される加圧口１２３ｊとを備え、これらがタンク容器１２３ａに設けられている。
【００８２】
原液導入口１２３ｅは、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３ａの上面からタンク容器１２３ａ内に連通し、飲料導入部１４０から原液をタンク容器１２３ａの頂面位置に供給する。これにより、貯留空間１２３ｃの頂部から原液が供給される。また、加圧口１２３ｊは、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３ａの上面からタンク容器１２３ａ内に連通し、加圧部１８０からの圧力をタンク容器１２３ａの貯留空間１２３ｃ内に印加する。
【００８３】
バブル含有飲料導入口１２３ｆは、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３ａの上面から、タンク容器１２３ａ内の底面部から１／２の高さ位置まで延在し、タンク容器１２３ａの上側からバブル含有飲料を供給する。バブル含有飲料は、粒径の小さい気泡ほど下方に拡散する傾向がある。
【００８４】
したがって、本実施形態において、タンク容器１２３ａの底部には、いわゆるウルトラファインバブルの存在が支配的なＮＢ領域が形成され、その上側には、ウルトラファインバブルと、いわゆるファインバブルが混在するＭＮ領域が形成され、さらにその上側にはファインバブルの存在が支配的なＭＢ領域が形成される。各領域は、液体の貯留量や装置の動作状況によりタンク容器１２３ａ内の位置が変動する。
【００８５】
バブル含有飲料導入口１２３ｆのパイプは、Ｌ字形状に折り曲げられており、水平方向にバブル含有飲料を吐出する。これにより、バブル含有飲料は、水平方向に吐出圧を受け、貯留空間１２３ｃ内で撹拌される。しかし、バブル含有飲料は上下方向に吐出圧を受けることがないため、粒径の小さいバブルが貯留空間の下方で高濃度化することを妨げない。
【００８６】
再帰導出口１２３ｇは、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３ａの底部から、タンク容器１２３ａ内の底部から１／４の高さ位置まで延在し、タンク容器１２３ａの底部から１／４の高さ位置のバブル含有飲料を再帰流路１０３に導出し、バブル含有飲料をバブル生成部１２１に再帰させる。
【００８７】
再帰導出口１２３ｇのパイプは、Ｌ字形状に折り曲げられており、水平方向にバブル含有飲料を吸引する。これにより、バブル含有飲料は、水平方向に吸引圧を受け、貯留空間１２３ｃ内で撹拌される。しかし、バブル含有飲料は上下方向に吸引圧を受けることがないため、粒径の小さいバブルが貯留空間の下方で高濃度化することを妨げない。
【００８８】
バブル含有飲料導出口１２３ｈは、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３ａの底部からタンク容器１２３ａの下面に連通し、バブル含有飲料をタンク容器１２３ａの底から取り出す。バブル含有飲料導出口１２３ｈは、減圧バルブを介して取出部１６０に接続されている。これにより、貯留空間１２３ｃ内で加圧されたバブル含有飲料が、減圧バルブを介して、減圧されながら取出部１６０に導出されるため、高濃度化されたバブル含有飲料を取り出すことができる。取出部１６０はバブル含有飲料導出部として機能する。また、減圧バルブは、従来よく知られる直動式減圧弁、パイロット作動形式減圧弁等の減圧弁を利用できる。
【００８９】
排出口１２３ｉは、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３ａ内の底面からタンク容器１２３ａ外の下段に連通し、バブル含有飲料をタンク容器１２３ａの底から排出する。さらに、貯留部１２３には、複数の水位センサが設けられており、制御部１０１が貯留部１２３内のバブル含有飲料の貯留量を管理することができる。
【００９０】
さらに、貯留部１２３には、圧力を測定する圧力トランスミッター（図示しない）と、タンク容器内の貯留空間１２３ｃを大気圧に開放するベントフィルター（図示しない）とが設けられている。圧力トランスミッターは、タンク容器１２３ａに設けられ、電気的に制御部１０１に接続され、貯留空間１２３ｃの圧力を測定することができる。ベントフィルターは、タンク容器１２３ａに設けられ、電気的に制御部１０１に接続され、貯留空間１２３ｃからの通気路を確保しながら、貯留空間１２３ｃ内の圧力調整を可能とする。
【００９１】
本実施形態において、タンク容器１２３ａは、ＳＵＳ３１６ＬやＳＵＳ３０４等のステンレス材料が使用される。しかし、タンク容器１２３ａは、他のステンレスのような金属または、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の樹脂、石英等を材料としてもよい。タンク容器１２３ａは、樹脂材料の場合には上部を樹脂溶接や接着などで完全密閉構造とされ、金属材料や樹脂材料においてはフランジ構造が採用される場合もある。石英を材料とする場合には、ＰＴＦＥ、バイトン等のシール材を介して密閉構造とされる場合もある。
【００９２】
貯留部１２３が密閉構造となることにより、貯留空間１２３ｃは大気から隔離され、貯留空間１２３ｃを加圧部１８０により加圧することが可能になる。また、ベントフィルターにより、加圧された貯留空間１２３ｃの圧力調整も可能となる。貯留空間１２３ｃの圧力は、制御部１０１が、圧力トランスミッターにより貯留空間１２３ｃ内の圧力を測定し、加圧部１８０とベントフィルターにより、所定の値に調整される。
【００９３】
本実施形態において、加圧部１８０は、０．６ＭＰａ程度まで貯留空間１２３ｃを加圧することができる。また、貯留部１２３は、加圧部１８０を作動しない場合であっても、バブル生成部１２１から圧送されるバブル含有液により、０．０１ＭＰа〜０．０５ＭＰａ程度加圧される。そして、貯留部内の圧力が０．０１ＭＰａ〜０．０５ＭＰａである場合に、バブル含有液のバブル濃度を高濃度化することを発明者は見出した。この現象を利用し、飲料製造システム１００において、貯留部内の圧力を０．０１ＭＰａ〜０．０５ＭＰａとなるように貯留部内の圧力を調整することにより、高濃度のバブル含有液を製造することができる。
【００９４】
さらに、制御部１０１は、冷却部１７０から冷却空間１２３ｄに供給される冷却水の量を管理し、貯留空間１２３ｃに貯留されたバブル含有飲料の温度を調整できる。
【００９５】
本実施形態に係る超微細気泡生成装置１２０は、バブル含有飲料供給部と貯留部１２３が分離されている。これにより、バブル含有飲料供給部は貯留部１２３の容量に影響を受けずに、粒径の均一なバブル含有飲料を一定量連続して供給し、バブル含有飲料は貯留部１２３において貯留されるので、貯留部１２３でバブルが凝集することが抑止される。
【００９６】
［脱気装置］
【００９７】
脱気装置１３０は、再帰経路１０５に接続されており、貯留部１２３からバブル含有飲料を導入され、当該バブル含有飲料を脱気した後に、再び貯留部１２３に再帰させる。脱気装置１３０は常時運転するものではなく、必要に応じて適宜作動させることができる。例えば、バブル圧壊部１２２を作動させる前または作動させた後に脱気を行ってもよいし、バブル圧壊部１２２を作動させている最中に脱気を行ってもよい。脱気のタイミングは適宜選択できる。
【００９８】
脱気装置１３０は、ケーシング内で回転する軸に取り付けられた羽根車の遠心力によって気体と飲料とを分離することができる（例えば、特表２００４／０５８３８０号公報を参照）。このような装置は、連続的に脱気が可能となるため、加熱や減圧による装置のようにバッチ処理が不要となる。
【００９９】
また、遠心分離式の装置のように圧力環境による問題も解決される。したがって、本実施形態に係る超微細気泡生成装置１２０のように、飲料の圧力調整が可能で連続的な処理が必要とされる装置と連携することに適している。しかし、脱気装置１３０は、飲料に含まれる気体、特に溶存酸素を脱気できれば、他の加圧式装置、減圧式装置、遠心分離式装置のような他の装置であってもよい。脱気装置は、飲料液中に溶存する気体や気泡を脱気する脱気部として機能する。
【０１００】
第１の実施形態に係る飲料製造システム１００において、飲料導入部１４０は、均一化装置１１０を介して、貯留部１２３に接続されている。気体導入部１５０は、均一化装置１１０およびバブル生成部１２１に接続されている。貯留部１２３は、再帰流路１０３を介してバブル生成部１２１に接続され、バブル生成部１２１は、バブル圧壊部１２２に接続され、バブル圧壊部１２２は、貯留部１２３に接続されている。これにより、飲料導入部１４０から導入された飲料は、貯留部に導入され、バブル生成部１２１、およびバブル圧壊部１２２を介して再び貯留部１２３に再帰するように、循環経路が形成されている。
【０１０１】
したがって、本実施形態における飲料製造方法では、この循環経路を飲料が循環する際に飲料内に超微細気泡が生成される。具体的には、飲料導入部１４０から飲料が均一化装置１１０を介して貯留部１２３に導入される。このとき、飲料とともに、気体導入部１５０から気体が均一化装置１１０に導入される。均一化装置１１０では、飲料に高圧を作用させ、飲料内の粒子および気泡を微細化して均一化させる。そして、均一化したバブル含有飲料は貯留部１２３に導入される。
【０１０２】
次いで、所定量のバブル含有飲料が貯留部１２３に貯留されると、貯留部１２３からバブル含有飲料がバブル生成部１２１に導入される。このとき、飲料とともに、気体導入部１５０から気体がバブル生成部１２１に導入される。バブル生成部１２１では、気体導入部１５０から導入された気体が微細気泡として生成され、微細気泡を含有したバブル含有飲料が製造される。
【０１０３】
次いで、微細気泡を含有したバブル含有飲料はバブル生成部１２１からバブル圧壊部１２２に導入される。バブル圧壊部１２２では、バブル含有飲料に超音波を照射し、飲料内の微細気泡を圧壊して超微細気泡に変換する。次いで、超微細気泡を含有したバブル含有飲料は、貯留部１２３に再び導入される。
【０１０４】
この循環経路では、バブル含有飲料の含有するバブルが所定の粒径かつ所定の濃度になるまで循環させることができる。また、貯留部１２３に貯留されたバブル含有飲料は取出部１６０から外部に適宜取り出される。また、不要になったバブル含有飲料は排出部１９０から排出することもできる。脱気装置１３０、冷却部１７０、加圧部１８０は、制御部１０１に制御されて適宜機能する。
【０１０５】
本発明の実施の形態に係る超微細気泡生成装置１２０は、バブル圧壊部１２２でバブル含有飲料を超音波圧壊するため、通過する飲料を加熱することになる。また、加熱された飲料は、貯留部１２３で貯留され、再帰流路１０３を介してバブル圧壊部１２２に再帰する。これにより、一定の温度まで飲料が加熱される。
【０１０６】
一方で、バブル圧壊部１２２は、冷却部１７０に接続されているため、飲料を加熱する程度を調整できる。また、貯留部１２３も冷却部１７０に接続されているため、飲料を所望の温度に調整して貯留、すなわち保持できる。なお、貯留部１２３で飲料を十分冷却すれば、バブル圧壊部での冷却を不要とすることもできる。
【０１０７】
例えば、循環経路を循環させることにより、飲料を６０℃程度まで加熱し、その後、貯留部で冷却保存することにより、他の殺菌効果と相まって、低温保持殺菌法（ＬＴＬＴ法）や高温短時間殺菌法（ＨＴＳＴ法）、超高温殺菌法（ＵＨＴ法）に比較して、同等以上の殺菌効果を得ることができ、しかも均一化装置との組みあわせにより５０ＭＰａ程度の圧力変化もあり、耐熱性菌であるセレウス菌等芽胞菌の殺菌も可能となる。
【０１０８】
超微細気泡生成装置１２０は、バブル生成部１２１、バブル圧壊部１２２、貯留部１２３等が一体的に装置化されている。しかし、飲料に超微細気泡を生成可能であれば、バブル生成部１２１、バブル圧壊部１２２、貯留部１２３等が飲料製造システム１００中に別々に設けられ装置化されていなくてもよい。したがって、超微細気泡生成装置１２０は、超微細気泡を生成する超微細気泡生成部として機能すればよい。
【０１０９】
これにより、本実施形態に係る飲料製造システム１００によれば、超微細気泡生成装置１２０により、例えば、いわゆる低温保持殺菌法等のように加熱殺菌することもできる。しかし、冷却を調整して非加熱状態で超微細気泡を生成することもできるため、超微細気泡の作用のみに依存した非加熱殺菌も可能となる。したがって、本実施形態に係る飲料製造システム１００によれば、従来の加熱殺菌と同等以上の殺菌能力を達成できる。
【０１１０】
［第２の実施形態］
【０１１１】
本発明の第２の実施形態に係る飲料製造システム２００について、図８を用いて説明する。図８は、飲料製造システム２００の機能ブロック図を示す。第２の実施形態に係る飲料製造システム２００は、主に、飲料を均一化する均一化部２１０と、バブル含有飲料を製造するバブル生成部２２１と、バブル含有飲料のバブルを圧壊するバブル圧壊部２２２と、バブル含有飲料を貯留する貯留部２２３と、飲料を脱気する脱気部２３０とを備える。バブル生成部２２１、バブル圧壊部２２２および貯留部２２３は、超微細気泡生成部を構成する。
【０１１２】
ここで、超微細気泡生成部は、第１の実施形態の超微細気泡生成装置のように、バブル生成部２２１、バブル圧壊部２２２、貯留部２２３等が一体的に装置化されたものであってもよいし、飲料に超微細気泡を生成可能であれば、バブル生成部２２１、バブル圧壊部２２２、貯留部２２３等が飲料製造システム２００中に別々に設けられ装置化されていなくてもよい。同様に、均一化部２１０は、均一化装置のように飲料内の粒子を分散して均一化する機能を有すれば、一体的に装置化されていてもよいし、装置化されていなくてもよい。すなわち飲料製造システム２００の各部は、所定の機能を有すれば、一体的に装置化されていてよいし、装置化されていなくてもよい。
【０１１３】
また、飲料製造システム２００は、飲料を貯留部２２３に導入する飲料導入部２４０、気体をバブル生成部２２１に導入する気体導入部２５０、飲料を貯留部２２３から外部に取り出す取出部２６０、所定の各部に冷却水を供給する冷却部２７０、貯留部２２３を加圧する加圧部２８０、飲料を貯留部２２３から外部に排出する排出部２９０等を備える。本実施形態において、飲料導入部２４０は、原乳を導入することができ、気体導入部２５０は二酸化炭素ガスを導入することができる。
【０１１４】
しかし、導入される飲料および気体は他のものであってもよい。また、飲料製造システム２００の各部は、飲料製造システム２００を集中管理する制御部２０１により管理される。制御部２０１は、外部の制御装置と連携して、飲料製造システム２００を制御してもよい。なお、脱気部２３０は、常時運転せず、必要に応じて適宜動作するように制御される。
【０１１５】
第２の実施形態に係る飲料製造システム２００は、第１の実施形態に係る飲料製造システム１００と比較して、各部の構成は同様であるが、各部の接続関係が異なる。したがって、本実施形態における説明では、第１の実施形態と同様の部分は説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
【０１１６】
飲料製造システム２００において、飲料導入部２４０は、均一化部２１０を介さず、貯留部２２３に接続され、気体導入部２５０は、均一化部２１０には接続されず、バブル生成部２２１にのみに接続されている。さらに、均一化部２１０は、バブル生成部２２１と、バブル圧壊部２２２の間に設けられている。
【０１１７】
これにより、飲料は、飲料導入部２４０から貯留部２２３に導入され、バブル生成部２２１、均一化部２１０およびバブル圧壊部２２２を介して再び貯留部２２３に再帰するように、循環経路が形成されている。また、飲料製造システム２００は、貯留部２２３から飲料を導入され気体を脱気部２３０で脱気した後に再び貯留部２２３に再帰させる再帰経路２０５を備える。
【０１１８】
本実施形態に係る飲料製造方法では、この循環経路を飲料が循環する際に飲料内に超微細気泡が生成される。具体的には、飲料導入部２４０から貯留部２２３に導入される。次いで、貯留部２２３から飲料が再帰流路２０３を介して飲料がバブル生成部２２１に導入される。このとき、飲料とともに、気体導入部２５０から気体がバブル生成部２２１に導入される。バブル生成部２２１では、気体導入部２５０から導入された気体が微細気泡に変換され、微細気泡を含有したバブル含有飲料が製造される。
【０１１９】
次いで、微細気泡を含有したバブル含有飲料は均一化部２１０に導入される。均一化部２１０では、バブル含有飲料に高圧を作用させ、飲料内の粒子を微細化する。このとき、粒子と共に気泡も微細化されるため、バブル生成部２２１で十分微細な粒径に変換されなかった比較的粒径の大きい気泡が微細化されて均一化する。
【０１２０】
次いで、均一化部２１０で粒子および気泡を均一化されたバブル含有飲料はバブル圧壊部２２２に導入される。バブル圧壊部２２２では、バブル含有飲料に超音波を照射し、飲料内の微細気泡を圧壊して超微細気泡に変換する。次いで、超微細気泡を含有したバブル含有飲料は、貯留部２２３に導入されて貯留される。
【０１２１】
この循環経路では、バブル含有飲料の含有するバブルが所定の粒径かつ所定の濃度になるまで循環させることができる。また、貯留部２２３に貯留されたバブル含有飲料は、適宜取出部２６０から外部に取り出される。また、不要になったバブル含有飲料は排出部２９０から排出することもできる。脱気部２３０、冷却部２７０、加圧部２８０は、制御部２０１に制御されて適宜機能する。
【０１２２】
本実施形態において、均一化部２１０は、バブル含有飲料を製造する循環経路内に設けられ、バブル生成部２２１とバブル圧壊部２２２の間に位置している。これにより、飲料内の粒子を均一化するとともに、バブル生成部２２１で生成された微細気泡のうち、比較的粒径の大きい気泡をさらに微細化し、粒径の均一な微細気泡を含有するバブル含有飲料を製造できる。
【０１２３】
したがって、均一化部２１０の後段のバブル圧壊部２２２では効率的に微細気泡を超微細気泡に変換できる。したがって、この循環経路においては、超微細気泡を含有するバブル含有飲料を効率よく製造でき、超微細気泡を生成するエネルギーの活用による殺菌効果に加え、超微細気泡の抗菌作用により、効率的、かつ品質の低下を抑えて殺菌された飲料を提供することができる。
【０１２４】
［第３の実施形態］
【０１２５】
本発明の第３の実施形態に係る飲料製造システム３００について図９を用いて説明する。図９は、飲料製造システム３００の機能ブロック図を示す。第３の実施形態に係る飲料製造システム３００は、主に、飲料を均一化する均一化部３１０と、バブル含有飲料を製造するバブル生成部３２１と、バブル含有飲料のバブルを圧壊するバブル圧壊部３２２と、バブル含有飲料を貯留する貯留部３２３と、飲料を脱気する脱気部３３０とを備える。バブル生成部３２１、バブル圧壊部３２２および貯留部３２３は、超微細気泡生成部を構成する。
【０１２６】
ここで、超微細気泡生成部は、第１の実施形態の超微細気泡生成装置１２０のように、バブル生成部３２１、バブル圧壊部３２２、貯留部３２３等が一体的に装置化されたものであってもよいし、飲料に超微細気泡を生成可能であれば、バブル生成部３２１、バブル圧壊部３２２、貯留部３２３等が飲料製造システム３００中に別々に設けられ装置化されていなくてもよい。同様に、均一化部３１０は、均一化装置のように飲料内の粒子を分散して均一化する機能を有すれば、一体的に装置化されていてもよいし、装置化されていなくてもよい。すなわち飲料製造システム３００の各部は、所定の機能を有すれば、一体的に装置化されていてよいし、装置化されていなくてもよい。
【０１２７】
また、飲料製造システム３００は、飲料を貯留部３２３に導入する飲料導入部３４０、気体をバブル生成部３２１に導入する気体導入部３５０、飲料を貯留部３２３から外部に取り出す取出部３６０、所定の各部に冷却水を供給する冷却部３７０、貯留部３２３を加圧する加圧部３８０、飲料を貯留部３２３から外部に排出する排出部３９０を備える。本実施形態において、飲料導入部３４０は、原乳を導入することができ、気体導入部３５０は二酸化炭素ガスを導入することができる。しかし、導入される飲料および気体は他のものであってもよい。また、各部は、飲料製造システム３００を集中管理する制御部により管理される。制御部は、外部の制御装置と連携して、飲料の製造システムを制御してもよい。なお、脱気部３３０は、常時運転せず、必要に応じて適宜動作するように制御される。
【０１２８】
第３の実施形態に係る飲料製造システム３００は、第１および第２の実施形態に係る飲料製造システム１００、２００と比較して、各部の構成は同様であるが、各部の接続関係が異なる。したがって、本実施形態における説明では、他の実施形態と同様の部分は説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
【０１２９】
飲料製造システム３００において、飲料導入部３４０は、均一化部３１０を介さず、貯留部３２３に接続され、気体導入部３５０は、均一化部３１０には接続されず、バブル生成部３２１にのみに接続されている。さらに、均一化部３１０は、バブル圧壊部３２２の後段に設けられている。また、脱気部３３０は、独自の再帰経路を備えず、均一化部３１０と貯留部３２３の間に設けられている。これにより、飲料は、貯留部３２３に導入され、バブル生成部３２１、バブル圧壊部３２２、均一化部３１０および脱気部３３０を介して再び貯留部３２３に再帰するように、循環経路が形成されている。
【０１３０】
本実施形態に係る飲料製造方法では、この循環経路を飲料が循環する際に飲料内に超微細気泡が生成される。具体的には、飲料導入部３４０から飲料が貯留部３２３に導入される。次いで、飲料が、貯留部３２３から再帰流路３０３を介してバブル生成部３２１に導入される。このとき、飲料とともに、気体導入部３５０から気体がバブル生成部３２１に導入される。バブル生成部３２１では、気体導入部３５０から導入された気体が微細気泡に変換され、微細気泡を含有したバブル含有飲料が製造される。
【０１３１】
次いで、微細気泡を含有したバブル含有飲料はバブル圧壊部３２２に導入される。バブル圧壊部３２２では、バブル含有液に超音波を照射し、飲料内の微細気泡を圧壊して超微細気泡に変換する。次いで、超微細気泡を含有するバブル含有飲料は、均一化部３１０に導入される。均一化部３１０では、バブル含有飲料に高圧を作用させ、飲料内の粒子を微細化する。
【０１３２】
このとき、粒子と共に気泡も微細化される。ただし、均一化部３１０では超微細気泡を生成できないため、本実施形態に係る均一化部３１０では、比較的粒径の大きい気泡を微細気泡に変換するのみにとどまる。次いで、均一化部３１０で主に粒子を均一化されたバブル含有飲料は脱気部３３０を介して貯留部３２３に導入されて貯留される。ここで、脱気部３３０が作動するときは、脱気部３３０を通過するバブル含有飲料が脱気され、貯留部３２３に導入される。
【０１３３】
この循環経路では、バブル含有飲料の含有するバブルが所定の粒径かつ所定の濃度になるまで循環させることができる。かつ、脱気部３３０が循環経路に組み込まれることにより循環経路を利用して飲料の脱気を行うこともできる。また、貯留部３２３に貯留されたバブル含有飲料は、適宜取出部３６０から外部に取り出される。さらに、不要になったバブル含有飲料は排出部３９０から排出することもできる。脱気部３３０、冷却部３７０、加圧部３８０は、制御部３０１に制御されて適宜機能する。
【０１３４】
本実施形態において、均一化部３１０は、バブル含有飲料を製造する循環経路内に設けられている。これにより、飲料内に超微細気泡が生成されるとともに、飲料内の粒子を均一化することができる。また、脱気部３３０は均一化部３１０の後段に設けられている。これにより、均一化部３１０で高圧を作用されたことにより高温化する飲料を脱気することができる。ここで、飲料のような液体の脱気においては、液体が高温化することにより溶残酸素濃度が低下し、脱気性能が向上するため、本実施形態において、脱気部３３０は、効率の良い脱気性能を達成できる。
【０１３５】
［第４の実施形態］
【０１３６】
本発明の第４の実施形態に係る飲料製造システム４００について図１０を用いて説明する。図１０は、飲料製造システム４００の機能ブロック図を示す。第４の実施形態に係る飲料製造システム４００は、主に、飲料を均一化する均一化部４１０と、バブル含有飲料のバブルを圧壊するバブル圧壊部４２２と、バブル含有飲料を貯留する貯留部４２３と、飲料を脱気する脱気部４３０とを備える。バブル圧壊部４２２および貯留部４２３は、超微細気泡生成部を構成する。
【０１３７】
ここで、超微細気泡生成部は、第１の実施形態の超微細気泡生成装置１２０のように、バブル圧壊部４２２、貯留部４２３等が一体的に装置化されたものであってもよいし、飲料に超微細気泡を生成可能であれば、バブル圧壊部４２２、貯留部４２３等が飲料製造システム４００中に別々に設けられ装置化されていなくてもよい。同様に、均一化部４１０は、均一化装置のように飲料内の粒子を分散して均一化する機能を有すれば、一体的に装置化されていてもよいし、装置化されていなくてもよい。すなわち飲料製造システム４００の各部は、所定の機能を有すれば、一体的に装置化されていてよいし、装置化されていなくてもよい。
【０１３８】
また、飲料製造システム４００は、飲料を貯留部４２３に導入する飲料導入部４４０、気体を均一化部４１０に導入する気体導入部４５０、飲料を貯留部４２３から外部に取り出す取出部４６０、所定の各部に冷却水を供給する冷却部４７０、貯留部４２３を加圧する加圧部４８０、飲料を貯留部４２３から外部に排出する排出部４９０を備える。実施形態において、飲料導入部４４０は、原乳を導入することができ、気体導入部４５０は二酸化炭素ガスを導入することができる。しかし、導入される飲料および気体は他のものであってもよい。また、各部は、飲料製造システム４００を集中管理する制御部により管理される。制御部４０１は、外部の制御装置と連携して、飲料の製造システムを制御してもよい。なお、脱気部４３０は、常時運転せず、必要に応じて適宜動作するように制御される。
【０１３９】
第４の実施形態に係る飲料製造システム４００は、第１〜第３の実施形態に係る飲料製造システム１００、２００、３００と比較して、各部の構成は同様であるが、バブル生成部を備えておらず、各部の接続関係が異なる。したがって、本実施形態における説明では、他の実施形態と同様の部分は説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
【０１４０】
第４の実施形態に係る飲料製造システム４００はバブル生成部を備えない。飲料製造システム４００において、飲料導入部４４０は、均一化部４１０を介さず、貯留部４２３に接続され、気体導入部４５０は、均一化部４１０に接続されている。これにより、飲料は、貯留部４２３に導入され、均一化部４１０およびバブル圧壊部４２２を介して再び貯留部４２３に再帰する循環経路が形成されている。また、また、飲料製造システム４００は、貯留部４２３から飲料を導入され気体を脱気部４３０で脱気した後に再び貯留部４２３に再帰させる再帰経路４０５を備える。
【０１４１】
この循環経路を飲料が循環する際に飲料内に超微細気泡が生成される。具体的には、飲料導入部４４０から飲料が貯留部４２３に導入される。次いで、飲料が、貯留部４２３から再帰流路４０３を介して均一化部４１０に導入される。このとき、飲料とともに、気体導入部４５０から気体が気泡となって均一化部４１０に導入される。均一化部４１０では、飲料に高圧を作用させ、粒子と共に気体導入部４５０から導入された気泡が微細気泡に粉砕され、微細気泡を含有したバブル含有飲料が製造される。
【０１４２】
次いで、微細気泡を含有したバブル含有飲料はバブル圧壊部４２２に導入される。バブル圧壊部４２２では、バブル含有飲料に超音波を照射し、飲料内の微細気泡を圧壊して超微細気泡に変換する。次いで、超微細気泡を含有するバブル含有飲料は、貯留部４２３に導入される。
【０１４３】
この循環経路では、バブル含有飲料の含有するバブルが所定の粒径かつ所定の濃度になるまで循環させることができる。また、貯留部４２３に貯留されたバブル含有飲料は、適宜取出部４６０から外部に取り出される。また、不要になったバブル含有飲料は排出部４９０から排出することもできる。加圧部４８０、冷却部４７０、脱気部４３０は、制御部に制御されて適宜機能する。
【０１４４】
本実施形態において、均一化部４１０は、バブル含有飲料を製造する循環経路内に設けられており、この均一化部４１０がバブル生成部を兼ねる働きをする。これにより、システム構成を簡易にしながら、飲料内に超微細気泡が生成されるとともに、飲料内の粒子を均一化することができる。
【０１４５】
［変形例］
【０１４６】
次に、飲料製造システム１００に適用される貯留部１２３の変形例である貯留部１２３０について図１１および図１２を用いて説明する。貯留部１２３０の説明においては、貯留部１２３と重複する内容については、一部記載を省略する。図１１(Ａ)は貯留部１２３０の平面図を示し、図１１(Ｂ)は図１１（Ａ）のＢ−Ｂの断面図を示す。
【０１４７】
貯留部１２３０は、図１１に示すように、主に、円柱状のタンク容器１２３１と、タンク容器１２３１を覆う外装容器１２３７とからなる。タンク容器１２３１は、バブル含有液を貯留するための所定量の容積を有する貯留空間１２３９を形成する。また、タンク容器１２３１と外装容器１２３７との間には、冷却空間１２９４が形成されており、冷却水導入口２９１を介して冷却部１７０から冷却水が供給され、冷却水導出口２９１より冷却水が導出される。
【０１４８】
タンク容器１２３１および外装容器１２３７は、ステンレスを材料に形成され、タンク容器１２３１は密閉構造にされている。これにより、バブル圧壊部１２２の超音波圧壊時に発生する微量ガスは、貯留部１２３０に流されてきても大気と接触することない。さらに、タンク容器１２３１が密閉構造とされているため、貯留部１２３０内の圧力制御が可能となる。
【０１４９】
貯留部１２３０は、また、タンク容器１２３１に、側周面の外側から取り付けられる複数の超音波振動子１２２４を備える。本実施形態において、貯留部１２３０は、側周面に同一の角度で同一の高さ位置に配置された８つの超音波振動子１２２４を備える。各超音波振動子１２２４は、タンク容器１２３１の中央に向けて超音波を照射する。超音波振動子１２２４は、タンク容器１２３１に設けられており、直接タンク容器１２３１に貯留されたバブル含有液に超音波を照射する。
【０１５０】
対向する２つの超音波振動子１２２４が一対の発振子対となり、８つの超音波振動子１２２４は４対の発振子対となり、タンク容器１２３１の中央に超音波圧壊場を形成する。各超音波振動子は、周波数および出力を制御部１０１により調整可能とされている。本実施の形態において、４つの超音波振動子１２２４は、それぞれ、同一周波数、同一出力で超音波を照射している。
【０１５１】
貯留部１２３０は、さらに、飲料導入部１４０に接続される飲料導入口１２３２と、バブル圧壊部１２２に接続されるバブル含有液導入口１２３３と、再帰流路１０３に接続される再帰導出口１２３４と、取出部１６０に接続されるバブル含有液導出口１２３５と、排出部１９０に接続される排出口１２３６と、加圧部１８０に接続される加圧口１２３８とを備え、これらがタンク容器１２３１に設けられている。
【０１５２】
なお、図１１においては、定置洗浄（ＣＩＰ：Ｃｌｅａｎｉｎｇ  Ｉｎ  Ｐｌａｃｅ）に利用する洗浄液導入口１２９９を示すが、通常時は閉鎖され、装置の停止時にタンク内の洗浄に利用される。洗浄液導入口１２９９は、シャワーボール１２９９ａを介してタンク容器１２３１に洗浄液を導入する。
【０１５３】
飲料導入口１２３２は、円筒のパイプからなり、後述するバブル含有液導入口１２３３のパイプと同様に、くの字形状に３０°程度の角度に折り曲げられており、さらに、先端が鉛直方向に切断されている。これにより、原液を吐出する吐出口（図示なし）を貯留空間１２３９の側面に沿わせながら、水平方向に向けて原液を吐出し、当該側面に向けて原液が吐出される。飲料導入部１４０から供給される原液が貯留空間１２３９の側面に沿って吐出されることにより、バブル含有液は貯留空間１２３９の側面に沿って導入されることになり、泡立つことを抑制される。
【０１５４】
また、加圧口１２３８は、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３１の上面からタンク容器１２３１内の頂面まで延在し、加圧部１８０からの圧力をタンク容器１２３１の貯留空間１２３９内に印加する。貯留部１２３０は、加圧部１８０により加圧された状態で液体を貯留する。
【０１５５】
バブル含有液導入口１２３３は、主に円筒のパイプ１２３３ａからなり、タンク容器１２３１の上面から、タンク容器１２３１内の底面部から２／３の高さ位置まで延在し、バブル圧壊部１２２から第２のバブル含有液をタンク容器１２３１の上側から供給する。
【０１５６】
図１２に示すように、バブル含有液導入口１２３３のパイプ１２３３ａは、くの字形状に３０°程度の角度に折り曲げられており、さらに、先端が鉛直方向に切断されている。これにより、バブル含有液を吐出する吐出口１２３３ｂを貯留空間１２３９の側面に沿わせながら、水平方向に向けてバブル含有液を吐出し、当該側面に向けてバブル含有液が吐出される。バブル含有液が貯留空間１２３９の側面に沿って吐出されることにより、バブル含有液は貯留空間１２３９の側面に沿って導入されることになり、泡立つことを抑制される。
【０１５７】
再帰導出口１２３４は、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３１内の底部から１／３の高さ位置においてタンク容器１２３１の側部から水平方向に延在してタンク容器１２３１内に連通し、タンク容器１２３１の底部から１／３の高さ位置のバブル含有液を再帰流路１０３に導出し、バブル含有液を気液混合器１２４に再帰させる。
【０１５８】
再帰導出口１２３４のパイプは、水平方向にバブル含有液を吸引する。これにより、バブル含有液は、水平方向に吸引圧を受け、貯留空間１２３９内で撹拌される。しかし、バブル含有液は上下方向に吸引圧を受けることがないため、粒径の小さいバブルが貯留空間の下方で高濃度化することを妨げない。
【０１５９】
バブル含有液導出口１２３５は、貯留部１２３と同様に、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３１の底部からタンク容器１２３１外まで延在し、バブル含有液をタンク容器１２３１の底から取り出す。排出口１２３６は、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３１内の底面からタンク容器１２３１外まで延在し、バブル含有液をタンク容器１２３１の底から排出する。
【０１６０】
貯留部１２３０が密閉構造となることにより、貯留空間１２３９は大気から隔離され、貯留空間１２３９を加圧部１８０により加圧することが可能になる。本実施の形態において、加圧部１８０は、０．６ＭＰａ程度まで貯留空間１２３９を加圧することができる。また、貯留部１２３０は、加圧部１８０を作動しない場合であっても、バブル生成部１２１から圧送されるバブル含有液により、大気圧から０．０１ＭＰа〜０．０５ＭＰａ程度加圧される。
【０１６１】
貯留部１２３０は、タンク容器の上面に設けられた通気口１２９８ａを介してベントフィルターに連通して、貯留空間１２３９からの通気路を確保する。ベントフィルターと通気口１２９８ａとの間には、開閉バルブ（図示なし）が設けられており、制御部１０１が開閉バルブの開度を調整することにより貯留空間１２３９内の圧力調整を可能とする。貯留空間１２３９の圧力は、制御部１０１が、圧力トランスミッターにより貯留空間１２３９内の圧力を測定し、加圧部１８０とベントフィルターにより、所定の値に調整される。
【０１６２】
さらに、貯留部１２３０は、タンク容器１２３１内に貯留された液体を撹拌する撹拌機Ｋを備える。撹拌機Ｋは、タンク容器１２３１の上方に設けられたモータＫ１と、モータＫ１に接続するシャフトＫ２と、シャフトＫ２に取り付けられた撹拌羽Ｋ３とを備える。モータＫ１は制御部１０１に接続しており、駆動するタイミングを制御される。
【０１６３】
ここで、微細気泡または超微細気泡をバブル含有液は、微細気泡を含有しない液体に比較して泡立ちやすい特性を有し、その特性は、牛乳等のコロイド成分を有する液体で顕著となる。したがって、バブル含有液の導入および貯留において、バブル含有液は、貯留部１２３０に導入される際に、泡立ってしまうと、バブル濃度の低下、および安定的に取出し困難となる。
【０１６４】
本変形例に係る貯留部１２３０では、バブル含有液導入口１２３３の吐出口１２３３ｂが貯留空間１２３９の側面に沿わせて形成され、バブル含有液導入口１２３３が水平方向にバブル含有液をタンク容器１２３１の側面に向けて吐出する。これにより、バブル含有液が貯留槽２１１の側周面に沿って貯留空間１２３９に導入されることにより、泡立つことを抑制して貯留することができる。
【０１６５】
実施形態１〜４において、飲料製造システムは、種々の構成を備えるが、少なくとも均一化部と超微細気泡生成部を備えていればよい。また、超微細気泡生成部は、超音波圧壊に限らず、他の手段により超微細気泡を生成するものであってもよい。
【０１６６】
上記した実施形態にかかる飲料製造システムでは、飲料が、バブル圧壊部または均一化部で加熱され、貯留部で冷却される。したがって、例えば、瞬間的に７５℃程度の高温まで飲料を加熱し、０度付近まで急速冷却することもできる。したがって、これら実施形態に係る飲料製造システムによれば、加熱と冷却の温度変化を利用して飲料を殺菌することもできる。
【０１６７】
また、上記の実施形態において、飲料すなわち原乳内に生成される超微細気泡は二酸化炭素ガスである。ここで二酸化炭素は、水と結合し、殺菌効果を有する炭酸水素イオンを生じる。これにより、飲料は超微細気泡の抗菌効果に加えて、二酸化炭素と水の結合による殺菌効果を得られる。なお、二酸化炭素成分は、脱気部の作用と、窒素バブルによる超微細気泡による置換とによって、外部に取り出される前に、液成分からほぼ完全に排除される。
【０１６８】
本発明の実施の形態に係る飲料製造システムで製造された飲料は、超微細気泡を含有している。超微細気泡は、数ヶ月という長期にわたって飲料内に残存する。したがって、これら実施形態に係る飲料製造システムにより製造された飲料は、飲料内に超微細気泡が残存し、細菌の増殖を抑制し、長期にわたって抗菌作用を得ることができる。
【０１６９】
上記の実施形態１〜４において、変形例の貯留部１２３０は適宜最適な組み合わせで接続することができる。例えば、実施形態４においては、貯留部１２３０は、均一化部４１０からバブル含有液を導入されるように接続される。そうすることで、実施形態４では、バブル圧壊部が設けれないが、貯留部１２３０により超音波圧壊をすることができる。
【０１７０】
以上、本発明の具体的な態様の例を、上記の実施形態により説明したが、本発明は、当該実施形態に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
本発明は、飲料の製造に利用することができる。
【符号の説明】
【０１７２】
１００、２００、３００、４００    飲料製造システム
１０３、２０３、３０３、４０３    再帰流路
１１０、２１０、３１０、４１０    均一化部
１１９    微細化部
１２０    超微細気泡生成装置
１２１、２２１、２３１    バブル生成部
１２２、２２２、３２２、４２２    バブル圧壊部
１２３、２２３、３２３、４２３    貯留部
１３０、２３０、３３０、４３０    脱気部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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