(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原液タンクと、水タンクと、混合手段と、両タンクの原液と水を混合手段に各別に送給する２つのポンプと、混合手段から送出された製品の糖度を連続的に検出する糖度計と、糖度計が検出する検出糖度値と設定された目標糖度値との差に基づいて当該差を縮小させるように各液の送給流量を制御する制御手段と、からなる糖度調整用混合装置において、前記糖度計の検出部を冷却する冷却手段を設け、この冷却手段は、冷却水供給管に接続された冷却水供給口から供給される冷却水によって検出部を冷却し、その冷却水を冷却水排出管に接続された冷却水排出口より排出させるように構成してなることを特徴とする糖度調整用混合装置。
【請求項２】
前記原液タンクの出口に、原液を送給するポンプの運転中は開き、ポンプの停止中は閉じる開閉弁を設けてなることを特徴とする請求項１に記載の糖度調整用混合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、お茶や果汁の飲料を製造するにあたり、原液と水とを連続的に混合して所定糖度に希釈する糖度調整用混合装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の糖度調整用混合装置は、原液タンクと、水タンクと、混合手段と、両タンクの原液と水を混合手段に各別に送給する２つのポンプと、混合手段から送出された製品の糖度を連続的に検出する糖度計と、制御手段とからなるもので、混合手段は、例えば、両ポンプから送給される原液及び水を管路中に混合するラインミキサーと、このラインミキサーの出口に接続された脱気及び混合液安定用タンクとから構成され、そして制御手段は、糖度計が検出する検出糖度値と設定された目標糖度値との差に基づいて当該差を縮小させるように各液の送給流量を制御するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような混合装置の使用において、清涼飲料等の原液は２℃程度の低い温度で供給されることが多いから、装置が待機状態になると、糖度計における検出部の温度が上昇し、表示部での表示糖度が外れることがあった。即ち、現在よく使用されている糖度計は、溶液の濃度が高くなると、屈折率が比例的に上昇する、と云う光屈折の原理を応用した屈折計からなるもので、検出部先端の一部に露出した小さなプリズム平面と、測定対象となる液体との界面で生ずる光の屈折を利用して測定を行う検出部を有し、この検出部で検出された屈折率が糖度に換算されて、表示部に表示されるようになっている。然るに、液体の温度は変わらなくても、検出部の温度が上昇すると、屈折率の測定値に変化が生じて、正確な糖度が検出され得ないことがあった。
【０００４】
本発明は、上記に鑑み、原液温度が低い場合に、装置が待機状態になるなどして検出部の温度が上昇しても、測定値に変化が生じることなく、糖度を正確に検出できるようにした糖度計を備えた糖度調整用混合装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、原液タンク１と、水タンク２と、混合手段３と、両タンク１，２の原液と水を混合手段３に各別に送給する２つのポンプ４，５と、混合手段３から送出された製品の糖度を連続的に検出する糖度計８と、糖度計８が検出する検出糖度値と設定された目標糖度値との差に基づいて当該差を縮小させるように各液の送給流量を制御する制御手段２４と、からなる糖度調整用混合装置において、前記糖度計８の検出部８ａを冷却する冷却手段１１を設け、この冷却手段１１は、冷却水供給管１１ａに接続された冷却水供給口３６ａから供給される冷却水によって検出部８ａを冷却し、その冷却水を冷却水排出管１１ｂに接続された冷却水排出口３６ｂより排出させるように構成してなることを特徴とする。
【０００６】
請求項２は、請求項１に記載の糖度調整用混合装置において、前記原液タンク１の出口１２に、原液を送給するポンプ４の運転中は開き、ポンプ４の停止中は閉じる開閉弁１３を設けてなることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る糖度調整用混合装置の全体を示すブロック線図である。この図において、１は原液タンク、２は水タンク、３は混合手段である。４は原液タンク１内の原液を混合手段３に送給するロータリーポンプ、５は水タンク２内の水を混合手段３に送給するロータリーポンプである。混合手段３は、両ポンプ４，５から送給された原液及び水を管路中で混合するラインミキサー６と、このラインミキサー６の出口に接続された脱気及び混合液安定用タンク７とから構成される。８は糖度計で、脱気及び混合液安定用タンク７の出口に接続された製品送出用配管９の途中に介装されており、この製品送出用配管９には糖度計８の下流側に、製品送出流量を検出する電磁流量検出器１０が設けられている。１１は糖度計８の検出部を冷却する冷却手段である。
【０００８】
原液タンク１の出口１２には、この原液を送給するポンプ４の運転中は開き、ポンプ４が停止すると閉じ、ポンプ４の運転が開始すると開くような開閉弁１３が設けられている。また、この原液タンク１の出口１２に接続された原液送給用配管１４にはポンプ４の手前側に、原液送給流量を検出する電磁流量検出器１５が設けられている。更に、原液タンク１及び水タンク２には夫々液面センサー１６，１７が設けられている。
【０００９】
前記ラインミキサー４は、特公昭６１−５８２１６号公報に開示されているように、管路中に右捻じりと左捻じりの螺旋状エレメントを管軸方向に交互に且つ隣接するエレメントの端が相互に９０度の角度で接するように多数個内装して成るものである。また、脱気及び混合液安定用タンク５は、図１に示すように周壁中間高さに接線方向に開口する入口１８、中央底部に開口する出口１９、前記入口１８より下側にタンク５内を上下に２分割するように張設された網２０、中央上端に開口する開閉弁２１付き脱気用配管２２、及び液面センサー２３などから構成されている。
【００１０】
また、２４はシーケンスコンピュータなどから構成される制御手段であって、前記糖度計８からの検出糖度値ＸＢｘ、設定される製品の目標糖度値ＳＢｘと原液糖度値ＧＢｘ、及び予め設定記憶せしめられた糖度−比重表（図示省略）などに基づいて制御プログラムを実行し、各ポンプ４，５の回転数調整手段（インバータなど）２５，２６を制御して、原液及び水の送給流量を制御するようになっている。
【００１１】
前記糖度計８について説明すると、この糖度計８は本体部と表示部とからなるものであるが、図２の（Ａ）及び（Ｂ）には糖度計８の本体部８ａのみを示し、表示部は図示を省略している。この図において、３２は液体導入部で、脱気及び混合液安定用タンク７からの製品が製品送出用配管９に接続される入口部３３から導入され、同配管９に接続される出口部３４から排出される。３５はプリズムで、図示の面側が液体に接して、その屈折率を検出するようになっている。この糖度計８の本体部８ａは、糖度値０〜２０°Ｂｘの範囲を±０．０５°の高精度で検出できるプロセス屈折計からなるもので、特に０〜２°Ｂｘの範囲は±０．０１°とさらに高精度であるため、お茶等の無糖飲料の糖度検出に好適である。因みに、ウーロン茶の糖度値は０．２４°Ｂｘ程度である。
【００１２】
また図２の（Ａ）及び（Ｂ）において、３６ａは冷却水供給口、３６ｂは冷却水排出口で、冷却水供給口３６ａから供給された冷却水（チルド水）は、プリズム３５周辺部から本体部８ａの内部所要部を循環して冷却した後、冷却水排出口３６ｂから排出される。この冷却水供給口３６ａ及び冷却水排出口３６ｂには、図１に概略示すように、冷却水供給管１１ａ及び冷却水排出管１１ｂが夫々接続される。尚、３７は液体導入部３２とプリズムヘッド３８との間に介装されるパッキンである。これら冷却水供給管１１ａ、冷却水排出管１１ｂ、冷却水供給口３６ａ、冷却水排出口３６ｂ及び内部循環路（図示せず）によって冷却手段１１を構成する。
【００１３】
前記制御手段２４について詳細に説明すると、この制御手段２４は、前記糖度計８が検出する検出糖度値ＸＢｘと、設定された目標糖度値ＳＢｘとの差に基づいて、この差を縮小させるように前記各ポンプ４，５の回転数調整手段２５，２６を自動制御する機能を有するものであるが、具体的には、図３に示すように、設定された原液糖度値ＧＢｘと目標糖度値ＳＢｘ、及び前記の糖度−比重表から検索した原液糖度値ＧＢｘに対応する比重Ｙｗｒと目標糖度値ＳＢｘに対応する比重Ｇｗｒに基づいて両者の混合倍率Ｒを求める機能２７と、設定された製品送出流量ＳＱと前記混合倍率Ｒとから混合手段３への原液送給流量ＳＱ／Ｒ＝ＧＱと水送給流量ＳＱ−ＧＱ＝ＷＱを演算する機能２８と、この演算値が運転開始時の原液及び水の初期送給流量となるように前記各ポンプ４，５の回転数調整手段２５，２６を制御する機能２９と、設定された原液糖度値ＧＢｘを増減調整する機能３０を備えている。
【００１４】
上記原液糖度値ＧＢｘを増減調整する機能３０は、糖度計８により検出した検出糖度値ＸＢｘと目標糖度値ＳＢｘとの差（または何れが大きいか）を求め、検出糖度値ＸＢｘ＞目標糖度値ＳＢｘの場合は、例えばＸＢｘ−ＳＢｘの値または一定値（例えば１）の＋補正値を選択し、検出糖度値ＸＢｘ＜目標糖度値ＳＢｘの場合は、例えばＳＢｘ−ＸＢｘの値または一定値（例えば１）の−補正値を選択する補正値演算機能３１を含み、設定された原液糖度値ＧＢｘに前記＋補正値または−補正値を加えて補正する。
【００１５】
更に、各ポンプ４，５の回転数調整手段２５，２６を制御する機能２９は、各ポンプ４，５から混合手段３への原液及び水の送給流量を流量検出器１０，１５によって検出し、各ポンプ４，５を吐出流量フィードバック制御することによって、各ポンプ４，５から混合手段３への原液及び水の送給流量を、演算された原液送給流量ＧＱ及び水送給流量ＷＱに一致させるように制御するものである。ここでは、流量検出器１０，１５として夫々電磁流量計を使用しているが、原液に混合する水として純水の使用もある水タンク２からの水の送給流量は直接検出せず、脱気及び混合液安定用タンク７から送出される製品の送出流量ＳＱ′を流量検出器１０で検出し、原液タンク１から混合手段３への原液の送給流量ＧＱ′を流量検出器１５で検出し、しかして水タンク２から混合手段３への水の送給流量ＷＱ′は、ＳＱ′−ＧＱ′＝ＷＱ′を演算するようにしている。
【００１６】
上記のような構成よりなる制御手段２４において、使用する原液の糖度値ＧＢｘ、製品の目標糖度値ＳＢｘ、及び製品送出流量ＳＱを制御手段１３に対し設定し、原液送給流量ＧＱと水送給流量ＷＱとを機能２７，２８により演算させる。例えば原液糖度値ＧＢｘが５０°Ｂｘ、目標糖度値ＳＢｘが１１°Ｂｘ、製品送出流量ＳＱが２００リットル／ｍｉｎとすれば、
ＧＢｘ・Ｇｗｒ／ＳＢｘ・Ｓｗｒ＝Ｒ
ＳＱ／Ｒ＝ＧＱ
ＳＱ−ＧＱ＝ＷＱ
を演算すると、混合倍率Ｒ＝５．３８７となって、原液送給流量ＧＱは約３７リットル／ｍｉｎとなり、水送給流量ＷＱは約１６３リットル／ｍｉｎとなる。
【００１７】
上記のようにして求めた原液送給流量ＧＱ及び水送給流量ＷＱと、前記流量検出器１０，１５によって検出される実際の原液送給流量ＧＱ′及び水送給流量ＷＱ′とを一致させるように、前記各ポンプ４，５の回転数調整手段２５，２６を制御する機能２９によってフィードバック制御する。この結果、原液は原液送給用ロータリーポンプ４により約３７リットル／ｍｉｎの流量でラインミキサー４に送給され、水は水送給用ロータリーポンプ５により約１６３リットル／ｍｉｎの流量でラインミキサー４に送給されて、当該原液と水とはラインミキサー６において連続的に混合される。
【００１８】
ラインミキサー６から送出された混合液は、次に脱気及び混合液安定用タンク７内に送給され、このタンク７内での回転運動と網２０を通過することにより脱気され、同時に混合むらが無くされて均質な製品となり、製品送出用配管９より次段の充填機へと送給される。なお、タンク７内の上部に分離された気体は、液面センサー２３の検出結果に基づいて脱気用配管２２中の開閉弁２１が開閉制御されることにより、自動的に排出される。
【００１９】
製品送出用配管９から次の充填機に送給される製品の糖度は糖度計８によって連続的に測定されるが、この糖度計８には、前記したように検出部８ａを冷却する冷却手段１１が設けられていることから、原液の温度が例えば２〜３℃と低い場合に、混合手段３が待機状態となっても、その冷却手段１１により検出部８ａが冷却されるため温度上昇が阻止され、したがって測定値に変化が生ぜず、表示部での表示糖度が外れるようなことがない。
【００２０】
また、制御手段２４での混合倍率Ｒの演算は、２０℃の糖度で行われるため、原液の温度が例えば２〜３℃程度と低く、したがって混合開始時の原液温度が低い場合は、糖度に誤差の生ずる不都合があるが、この不都合を回避するために、温度補正係数を作成し、原液温度を入力して、原液糖度を温度補正し、それによって原液糖度誤差を極力無くするようにしている。
【００２１】
次に、原液糖度調整機能３０による制御を組み合わせて行わせる。即ち、図４のフローチャートに示すように、糖度計８により検出した検出糖度値ＸＢｘと目標糖度値ＳＢｘとの差（または何れが大きいか）を求め、両者が一致している（許容誤差を設定しておき、前記差が許容誤差範囲内であれば、両者一致として扱うことも出来る）ときは、設定された原液糖度ＧＢｘの増減調整は行わず、流量検出器１０，１５によって検出した原液送給流量ＧＱ′及び水送給流量ＷＱ′に基づき各ポンプ４，５を吐出流量フィードバック制御を行う。そして、検出糖度値ＸＢｘが例えば１２°Ｂｘであって、目標糖度値ＳＢｘ（１１°Ｂｘ）よりも大きいときは、例えば＋１補正値を、設定されている原液糖度値５０°Ｂｘに加えて５１°Ｂｘに補正し、検出糖度値ＸＢｘが１０°Ｂｘであって、目標糖度値ＳＢｘより小さいときは、例えば−１補正値を、設定されている原液糖度値５０°Ｂｘに加えて４９°Ｂｘに補正する。
【００２２】
このように設定されている原液糖度値ＧＢｘを補正すると、この原液糖度値ＧＢｘに基づいて演算されている原液送給流量ＧＱと水送給流量ＷＱとの値が変わる。例えば前記のように原液糖度値ＧＢｘが５０°Ｂｘから５１°Ｂｘに補正されると、先に説明した混合倍率Ｒが約５．４９５となり、原液送給流量ＧＱが３７リットル／ｍｉｎから約３６リットル／ｍｉｎに変わり、水送給流量ＷＱが１６３リットル／ｍｉｎから約１６４リットル／ｍｉｎに変わる。そして、原液糖度値ＧＢｘが５０°Ｂｘから４９°Ｂｘに補正されると、先に説明した混合倍率Ｒが約５．２３２となり、原液送給流量ＧＱが３７リットル／ｍｉｎから約３８リットル／ｍｉｎに変わり、水送給流量ＷＱが１６３リットル／ｍｉｎから約１６２リットル／ｍｉｎに変わる。即ち、検出糖度値ＸＢｘ＞目標糖度値ＳＢｘの場合は、原液送給流量ＷＱが増加補正されると共に水送給流量ＷＱが減少補正される。そして、検出糖度値ＸＢｘ＜目標糖度値ＳＢｘの場合は、原液送給流量ＷＱが減少補正されると共に水送給流量ＷＱが増加補正される。
【００２３】
上記のように設定されている原液糖度ＧＢｘが補正されると、これに伴って、各ポンプ４，５の吐出流量が補正されるので、上記のように検出糖度値ＸＢｘが目標糖度値ＳＢｘよりも大きいときは、原液送給用ロータリーポンプ４の吐出流量が減少補正され、水液送給用ロータリーポンプ５の吐出流量が増加補正される。また、検出糖度値ＸＢｘが目標糖度値ＳＢｘよりも小さいときは、原液送給用ロータリーポンプ４の吐出流量が増加補正され、水液送給用ロータリーポンプ５の吐出流量が減少補正される。そして以後は、この補正された各ポンプ４，５の吐出流量と実際の原液送給流量ＷＱ′及び水送給流量ＷＱ′とに基づいて各ポンプ１，２の吐出流量フィードバック制御が行われ、原液の送給流量と水の送給流量とが、製品の検出糖度値ＸＢｘが目標糖度値ＳＢｘに等しくなるように調整される。
【００２４】
上記の設定原液糖度値ＧＢｘの増減調整作用は、各ポンプ４，５の吐出流量フィードバック制御の間、常時継続的に行われるので、結果として混合手段３から次段の充填機に送出される製品の糖度、即ち、糖度計８が検出している検出糖度値ＸＢｘは、予め設定された目標糖度値ＳＢｘと等しいか又は設定された許容誤差範囲内に納まることになる。
【００２５】
上述した糖度調整用混合装置において、原液タンク１の出口１２には、原液を送給するポンプ４の運転中は開き、そのポンプ４が停止すると閉じる開閉弁１３が設けられているから、ポンプ４の停止中に原液タンク１内の原液が原液送給用配管１４側へ漏出することがなく、それにより糖度がぶ（振）れることがなくなって、糖度の検出を正確に行うことができる。即ち、原液は水に比べて比重が大きいことから、原液タンク１の出口１２に、このような開閉弁１３が設けられていないと、ポンプ４の停止中に原液タンク１内の原液が原液送給用配管１４側へ漏出して、原液送給用配管１４内の原液が流動し、糖度計８で検出される糖度が変動することになる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の糖度調整用混合装置によれば、糖度計に検出部を冷却する冷却手段が設けられていて、その検出部を常時冷却するようにしているから、原液温度が低い場合に、装置が待機状態になっても、検出部の温度が上がることがなく、したがって測定値に変化が生じることなく、糖度を正確に検出することができる。
【００２７】
請求項２に係る発明の糖度調整用混合装置によれば、原液タンクの出口に、原液を送給するポンプの運転中は開き、ポンプが停止すると閉じる開閉弁が設けてあるから、ポンプの停止中に原液タンク内の原液が原液送給用配管側へ漏出せず、それにより糖度がぶ（振）れることがなくなって、糖度計での糖度の検出を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  糖度調整用混合装置の全体を示すブロック線図である。
【図２】  （Ａ）は糖度計の本体部を示す斜視図、（Ｂ）は同じく糖度計の本体部を示す一部分解斜視図である。
【図３】  制御手段の構成を示すブロック線図である。
【図４】  原液糖度値の増減調整手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１                  原液タンク
２                  水タンク
３                  混合手段
４                  原液送給用のロータリーポンプ
５                  水送給用のロータリーポンプ
６                  ラインミキサー
７                  脱気及び混合液安定用タンク
８                  糖度計
８ａ                糖度計の検出部
１０                電磁流量検出器
１１                冷却手段
１３                開閉弁
１５                電磁流量検出器
２４                制御手段
２５，２６          ポンプの回転数調整手段
【図１】
0003753624.tif 000002
【図２】
0003753624.tif 000003
【図３】
0003753624.tif 000004
【図４】
0003753624.tif 000005