JP2004256160A

JP2004256160A - トンネル内部低酸素雰囲気制御方法及びその装置

Info

Publication number: JP2004256160A
Application number: JP2003051144A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Morita; 佳之森田; Katsumi Senbon; 克己千本; Nagafumi Suzuki; 修文鈴木; Mitsuo Tanioka; 光雄谷岡; Fumiaki Watabe; 史章渡部; Takeshi Ebara; 健江原
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: JP4471069B2

Abstract

【課題】容器又は缶搬送路に沿って配置される不活性ガス雰囲気トンネル内への空気の巻き込みを抑えて、少ない不活性ガス量でトンネル内を均一な低酸素濃度雰囲気に保ち、容器又は蓋のヘッドスペース残存酸素量を効果的に低減させる。
【解決手段】トンネル５に沿って配置されるノズル体１０の内部に多孔質材料で形成された散気管１３を配置し、その周方向全周からノズル体内に微細孔を介して不活性ガスを噴出させることによって、ノズル体内の不活性ガス濃度がノズル体１０の軸方向に亘ってほぼ均一になり、該ノズル体からほぼ均一な流速分布で不活性ガスがトンネル内に吹出し、外部からの空気の巻き込みを防止してトンネル内を低酸素雰囲気に保つ。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不活性ガス置換包装ラインにおいて、容器又は蓋の搬送路を不活性ガス雰囲気トンネルで構成し、その内部を低酸素濃度雰囲気に保つためのトンネル内低酸素雰囲気制御方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、缶、ボトル、カップ、トレー、袋、チューブ等の容器に、酸素による品質劣化が起こる内容物を充填密封する際に、内容物の品質劣化防止を目的として、容器のヘッドスペース部の酸素を窒素ガスなどの不活性ガスで置換して密封する手段が用いられている。置換手段の主流として、たとえば、缶入り飲料及び食品缶詰では、シーマのキャンフィードターレットにノズルを設けて、缶と蓋が嵌合する直前に、不活性ガスを吹き込む方式、すなわち「アンダーカバーガッシング（ガスターレットによるノズルガッシング）方式」がある。また、フィラーからシーマ間の缶搬送コンベア上で、容器の開口部へ不活性ガスを吹き込むノズルを設置した置換方法も試みられている（例えば、特許文献１〜３参照）。しかしながら、アンダーカバーガッシング方式は、ガス置換を行う時間は極短時間しか確保できないので、特に近年の高速シーマでは高置換率を達成するのは困難である。一方、缶体搬送コンベヤー上でガス置換を行なうものは、ガス置換後密封に至るまでの容器内への空気の巻き込みを防止する手段が不足しているため、密封部に達するまでに容器内に外気が侵入してしまい、たとえガス置換部で高効率でガス置換が達成できても、密封時には満足な置換効率が得られていないという問題点がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−５８６０９号公報
【特許文献２】
特開２００２−４６７０９号公報
【特許文献３】
特開平１１−１５７５０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点を解決する手段として、本発明者らは、ヘッドスペース置換装置から巻締部に至る搬送部に、半密閉型のトンネル状のカバーを設け、不活性ガスを吹くノズル体をトンネルの両側面に配し、容器搬送中心線方向に不活性ガスを吹いて、トンネル内部の酸素濃度を低レベルに維持し、ガス置換部でガス置換された缶を低酸素濃度雰囲気下で巻締位置まで搬送することによって、外部からの空気の巻きこみを防止して高ガス置換率を得る方法を先に提案した（特願２００２−２９４１１１号）。
【０００５】
本発明者は、上記提案したものについてより効果的に安定して且つ均一に缶搬送路を低酸素濃度雰囲気に維持する方法についてさらに研究した結果、不活性ガスを吹くノズル体をトンネルの両側面に沿って長く配した場合、ノズル体からトンネル内に吹出す不活性ガスの流速分布は長手方向の面内において不均一であり、そのため対流を生じノズル体周囲の空気を巻き込み、吹出した周辺の不活性ガス濃度が不均一となり、トンネル内の不活性ガス濃度を高濃度に維持するには多量の不活性ガスを必要とし、少ない不活性ガス量で効果的に高濃度に維持することは困難であるということが分かった。
【０００６】
そこで、本発明は、トンネル内部への不活性ガス吹き込みに際して周囲の空気の巻き込みを抑えて、少ない不活性ガス量でトンネル内を均一な低酸素濃度雰囲気に保ち、容器のヘッドスペース残存酸素量又は蓋内部の酸素量を効果的に低減させることができる不活性ガス雰囲気トンネル内部の低酸素雰囲気制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決する本発明のトンネル内部低酸素雰囲気制御方法は、不活性ガス置換包装ラインにおいて、容器及び又は蓋の搬送部を半密閉型のトンネルに構成し、該トンネル内に不活性ガス噴出する枠状のノズル体を搬送路に沿って配置し、該ノズル体からその長手方向に沿って不活性ガスをほぼ均一な流速分布でトンネル内に吹出すことによって、外部からの空気の巻き込みを防止してトンネル内を低酸素雰囲気に制御することを特徴とするものである。
【０００８】
前記半密閉型のトンネルは、例えばヘッドスペースガス置換装置から密封部に至る搬送部に設けるとよい。前記不活性ガス噴出するノズル体の内部に多孔質材料で形成された散気管を配置し、該散気管の周方向全周からノズル体内に微細孔を介して不活性ガスを噴出させて、ノズル体内の不活性ガス濃度を該ノズル体の軸方向に亘ってほぼ均一にすることによって、効果的にトンネル内への不活性ガス吹出し流速分布をほぼ均一にすることができる。不活性ガス吹出し流速分布の均一化は、主に散気管の微細孔の大きさ（公称濾過精度）によって左右され、濾過精度が小さい方が風速の乱れが少ないが、濾過精度のみに限らず、前記散気管の肉厚及びガス供給圧力にも影響され、これらの要素の何れか又は全部を所定値となるように選択することによって、前記ノズル体からの不活性ガス吹出し流速分布をより効果的に制御することができる。
【０００９】
上記方法を達成する本発明のトンネル内部低酸素雰囲気制御装置は、不活性ガス置換包装ラインにおいて、容器又は蓋の搬送部を半密閉型のトンネルに構成し、該トンネル内に不活性ガスを噴出する枠状のノズル体を缶搬送路側方に沿って配置し、該ノズル体の内部に多孔質の散気管を配置したことを特徴とするものである。
【００１０】
前記散気管は、公称濾過精度が１２０μｍ以下の焼結体で形成されているのが望ましい。また、前記半密閉型のトンネルは、缶搬送路の両側に配置された不活性ガス噴出ノズル体と、該両側のノズル体を天板で連結して構成するのが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１及び図２に示す実施形態により詳細に説明する。
本実施形態のトンネル内部低酸素雰囲気制御装置は、缶詰製造ライン中のフィラーからシーマ間での缶搬送部分及び缶２０と蓋２１が合流して缶に蓋が被さる部分であるインテーク部分に配置され、その部分は半密閉型のトンネル状カバーで覆われてトンネル５を構成している。そして、缶搬送部分が、フィラー寄りの上流側から順にガス置換ゾーン１と低酸素濃度缶搬送ゾーン２に分かれており、本実施形態のトンネル内部低酸素雰囲気制御装置は低酸素濃度缶搬送ゾーン２に適用される。また、本実施形態では、キャンフィードターレット７の外周部にもノズル体１０を配置し、キャンフィードターレットによって搬送される蓋に向けて不活性ガスを吹き出し、蓋搬送ゾーン１５を低酸素濃度雰囲気に維持するようにしてある。
【００１２】
ガス置換ゾーン１では、公知の方法によりガス置換ゾーンに搬入されてくる缶２０に向けて上部の不活性ガス吹出しノズル体から所定の流速で缶２０のヘッドスペース部に不活性ガスを吹き込み、缶のヘッドスペース部の空気を置換する。なお、図１において、３は缶搬送コンベヤ、６はシーマ、７はキャンフィードターレット、８はディスチャージターレット、９はディスチャージコンベヤである。
【００１３】
低酸素濃度缶搬送ゾーン２のトンネル５は、ガス置換ゾーン１に連続して設けられ、図２及び図３に示されているように構成されている。低酸素濃度缶搬送ゾーン２は、ガス置換ゾーン１でガス置換された缶がシーマ内部のインテーク部（缶と蓋が嵌合する部分）４まで搬送される間に、缶ヘッドスペースに外気が進入して酸素量が増えるの防ぐために、トンネル内部を不活性ガスで満たすことにより外気を遮断して、トンネル内部を低酸素雰囲気に維持するものであり、不活性ガスを缶搬送路の側方から搬送路の中央に向かって吹出すように構成されている。トンネル５の低酸素濃度缶搬送ゾーン２の構成は、缶搬送路を挟んで缶の開口部より上部と開口部の下の少なくとも２０ｍｍ以上望ましくは４０ｍｍ以上の上方部に面するように、不活性ガス吹出しノズル体１０、１０を配置し、両側のノズル体を連結する天井部は、缶の開口部から僅かに上方に位置するように設けられ、図示のように天板１１で完全に覆うように構成してもよく、必要に応じて缶の上方からも不活性ガスを吹出すことができるように、不活性ガス吹出しノズル体を設けてもよい。
【００１４】
ノズル体１０、１０は、直方体状の枠体で形成され３方が閉鎖され、缶搬送路に面する側板がスリット又は多孔を有するノズル板１２で形成されている。ノズル体１０、１０は、缶搬送路に沿って細長いため、該ノズル体内に単に不活性ガス供給源から不活性ガスをパイプを介して直接供給すると内部の不活性ガス濃度が不均一になり、ノズル板１２から吹出す不活性ガスの流速分布が不均一になる問題点がある。その問題点を解決して、ノズル板１２面からの不活性ガスの吹き出しをノズル体の軸方向全面にわたって均一化するための手段として、本発明では不活性ガス吹出しノズル体１０の内部に多孔質の散気管１３をさらに配置して、２重ノズル構造にしてある。多孔質の散気管１３は、スポンジの様な空隙をもつ材質で作った管であリ、その材質は特に限定されないが、焼結体パイプで良好に形成することができる。不活性ガスを、散気管の微細な空隙を介してノズル体内部に供給することで、細長いノズル体であっても、軸方向全長にわたって均一な吹き出しを行うことが可能である。なお、図中１４は散気管１３へ不活性ガス供給パイプを接続するソケットであり、本実施形態では散気管の長手方向中央部に設けられている。
【００１５】
ノズル体内部（即ち、ノズル板１２の内側）に多孔質の散気管１３を配置することによって、該散気管１３からノズル体内に全長にわたって均一に不活性ガスが噴出し、ノズル体内の不活性ガス濃度が均一になる。したがって、ノズル板１２の全面からトンネル内に均一な流速で吹出す。そのため、ノズル体周囲の空気を巻き込むことがなくなり、吹出した周辺の不活性ガス濃度も均一になり、大量の不活性ガスを使用しなくてもトンネル内を高濃度に維持することができる。なお、散気管１３の周方向全周に微細孔を形成することが、均一な不活性ガス吹出しを行なうために望ましい。
【００１６】
上記実施形態では、缶搬送部を半密閉型のトンネルに構成し、蓋搬送部に本発明のトンネル内部低酸素雰囲気制御装置を配置することによって、蓋の内面を低酸素濃度に保つことができ、蓋による空気の持ち込みを効果的に防止することができる。また、以上のように構成された本発明のトンネル内部低酸素雰囲気制御方法及び装置は、上記のように缶詰製造ラインに適用して有効であるばかりでなく、缶、ボトル、カップ、トレー、袋、チューブ等の容器に、飲料、食品、調味料、化粧品、薬品等酸化により品質劣化が起こる内容物を充填密封する際に有効である。
【００１７】
【実施例】
本発明のトンネル内部低酸素雰囲気制御装置の効果を確認するために、次のようにして散気管１３を用いたノズル体１０を製造してそのノズル板１２から噴出す不活性ガス流速を、ノズル板１２の長さ方向１０ｃｍ間隔で５地点で測定し、その流速分布のバラツキを調べた。ノズル体１０は、その外枠を断面４０ｍｍ×４０ｍｍに形成して、その内部に外径２０ｍｍ、肉厚２ｍｍの散気管１３を配置した。散気管１３は、焼結体で構成し、焼結体の目の粗さ（公称濾過精度）を４０μｍ、７０μｍ、１００μｍ、１２０μｍの４種類製作した。そして、それぞれについて、供給口から不活性ガスを流量３００ＮＬ／ｍｉｎで供給し、図４に示すように、ノズル体の長さ方向中央部（０ｍｍ）、該中央部から両側にそれぞれ１００ｍｍ、２００ｍｍ離れた位置で、ノズル板１２から３０ｍｍ離れた位置の風速をそれぞれ測定した。その結果を表１及び図５に示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
また、比較例として図６に示すようにノズル体２５を、実施例の同様な寸法関係を有する枠体の吹出し側に、公称濾過精度４０μｍの焼結体からなるフィルターからなるノズル板２６を配置して構成し、ノズル体内に直接不活性ガスを供給して、ノズル板２６からトンネル内に不活性ガスを吹出すようにした。そして、実施例と同様に、供給口２７から不活性ガスを流量３００ＮＬ／ｍｉｎで供給し、ノズル体の長さ方向中央部（０ｍｍ）、該中央部から両側にそれぞれ１００ｍｍ、２００ｍｍ離れた位置で、ノズル板２６から３０ｍｍ離れた位置の風速をそれぞれ測定した。その結果を、表２及び図７に示す。
【００２０】
【表２】

【００２１】
これらの結果から明らかなように、実施例の場合、公称濾過精度が、４０μｍ、７０μｍ、１００μｍの散気管は、長手方向の位置による標準偏差が０．０３〜０．０６であり、バラツキが非常に少ない。これに対して、公称濾過精度が１２０μｍの散気管を使用したものは、中央部、即ち供給口に近い位置での風速が他と比べて特段と高くなっている。したがって、この場合公称濾過精度が、４４０μｍ、７０μｍ、１００μｍの散気管を使用することが望ましく、それにより外部の空気の巻き込みが少なく、トンネル内を低酸素濃度に維持することができる。なお、公称濾過精度は、必ずしも上記範囲が必ずしも常に同じ風速分布性状を示すものでなく、散気管の外径や肉厚にも影響されるので、公称濾過精度が１２０μｍであっても、外径を太くし且つ肉厚を厚くした場合は、均一な風速分布が得られる可能性がある。
【００２２】
一方、比較例の場合は、ノズル板を公称濾過精度が４０μｍのフィルターで構成してあるが、最大１．６ｍ／ｓｅｃから最低０．４ｍ／ｓｅｃと風速のバラツキが大きく、標準偏差０．４３であり、実施例の場合と比べて標準偏差が一桁も大きく、均一な風速が得られてないことが確認できた。
【００２３】
以上の実施例及び比較例の結果、本発明のようにノズル体の中に散気管を設けて、２重ノズル構造にすることによって缶搬送路に沿って設けられた細長いノズル体の側面から、トンネル内全長に亘ってほぼ均一な風速で不活性ガスをトンネル内に吹出すことができるので、外気の巻き込みが少なく、少ない不活性ガス量で効率的にトンネル内を低酸素濃度に保つことができる。逆に、比較例のように、単にノズル板（フィルター）からトンネル内に不活性ガスを噴出す場合は、フィルターの目の粗さをいかに微細にしても、ノズル体の長さ方向の流速分布は不均一になり、外部空気の巻き込みを防ぐことが困難であり、本発明の方法及び装置が効率よくガス置換効果を高めるのに有効であることが確認された。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明のトンネル内部低酸素雰囲気制御方法及びその装置によれば、ノズル体内部に多孔質の散気管を配置することによって、ノズル体の軸方向全面にわたって不活性ガスを均一に吹き出すことができる。それにより、ノズル体の軸方向全面にわたって不活性ガスの流速分布が均一になるため、空気の巻きこみが少なくなり、雰囲気酸素濃度の上昇を抑えることができる。その結果、少ない不活性ガス量でトンネル内を均一な低酸素濃度雰囲気に保ち、容器のヘッドスペース残存酸素量及び又は蓋内部の酸素量を効果的に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトンネル内部低酸素雰囲気制御装置を適用した缶詰製造ラインのガス置換ゾーンから巻締部までの配置状態を示す平面配置図である。
【図２】本発明の実施形態に係るトンネル内部低酸素雰囲気制御装置の斜視図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ断面矢視図である。
【図４】実施例にノズル体の正面図である。
【図５】実施例における公称濾過精度の異なる散気管毎の長手方向測定位置と風速の分布状況を示す線図である。
【図６】比較例のノズル体の正面図である。
【図７】比較例におけるノズルの長手方向測定位置と風速の分布状況を示す線図である。
【符号の説明】
１ガス置換ゾーン２低酸素濃度缶搬送ゾーン
３缶搬送コンベヤ４インテークゾーン
５トンネル６シーマ
７キャンフィードターレット８ディスチャージターレット
１０ノズル体１１天板
１２ノズル板１３散気管
１４ソケット

Claims

不活性ガス置換包装ラインにおいて、容器及び又は蓋の搬送部を半密閉型のトンネルに構成し、該トンネル内に不活性ガス噴出する枠状のノズル体を搬送路に沿って配置し、該ノズル体からその長手方向に沿って不活性ガスをほぼ均一な流速分布でトンネル内に吹出すことによって、外部からの空気の巻き込みを防止してトンネル内を低酸素雰囲気に制御することを特徴とするトンネル内部低酸素雰囲気制御方法。
前記搬送部は、ヘッドスペースガス置換装置から密封部に至る搬送部であることを特徴とする請求項１に記載のトンネル内部低酸素雰囲気制御方法。
前記ノズル体の内部に多孔質材料で形成された散気管を配置し、該散気管の周面からノズル体内に微細孔を介して不活性ガスを噴出させることによって、該ノズル体からトンネル内への不活性ガス吹出し流速分布をほぼ均一にした請求項１又は２に記載のトンネル内部低酸素雰囲気制御方法。
前記散気管の微細孔の直径、肉厚、ガス供給圧力の何れか又は全部を所定値となるように選択することによって、前記ノズル体からの不活性ガス吹出し速度を制御する請求項１、２又は３に記載のトンネル内部低酸素雰囲気制御方法。
不活性ガス置換包装ラインにおいて、容器又は蓋の搬送部を半密閉型のトンネルに構成し、該トンネル内に不活性ガスを噴出する枠状のノズル体を缶搬送路側方に沿って配置し、該ノズル体の内部に多孔質の散気管を配置したことを特徴とするトンネル内部低酸素雰囲気制御装置。
前記搬送部は、ヘッドスペースガス置換装置から密封部に至る搬送部であることを特徴とする請求項５に記載のトンネル内部低酸素雰囲気制御装置。
前記散気管が、公称濾過精度が１２０μｍ以下の焼結体で形成されている請求項５又は６に記載のトンネル内部低酸素雰囲気制御装置。
前記半密閉型のトンネルは、缶搬送路の両側に配置されたノズル体と、該両側の前記ノズル体を天板で連結して構成されている請求項５〜７何れかに記載のトンネル内部低酸素雰囲気制御装置。