JP2011172525A - ウォーマ或いはパストライザにおける熱処理温度の制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲温度のみならず、湿度も加味して、製品に結露を生じさせない必要最小限の熱処理温度にするような対応が自動的にできる熱処理温度の制御方法および装置を提供する。
【解決手段】低温で飲料等の液体を容器に充填する充填ラインの中で、充填した実入り容器を連続搬送中に加温するウォーマ、或いは、充填した実入り容器を連続搬送中に加温殺菌後冷却するパストライザにおいて、該ウォーマ或いはパストライザの下流側で計測した周囲温度および湿度により、前記ウォーマにおける加温温度或いは前記パストライザにおける冷却温度を調節するように制御することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、低温で飲料等の液体を容器に充填する充填ラインの中で、充填されたびん、缶等の実入り容器（以下製品と称する）を、周囲の湿った高温の雰囲気との接触により製品の表面に結露が生じることを防止するために連続搬送中に加温するウォーマ、或いは、連続搬送中に加温殺菌後冷却するパストライザにおける熱処理温度の制御に関する。

飲料等の液体を容器に充填する充填ラインにおいて、低温で充填された製品が周囲の湿った高温の雰囲気に接触して表面に結露が生じると、びん容器の製品表面にラベルを貼付する場合、結露水によってラベルの貼付が悪くなり、また、缶容器の製品を段ボールケースに梱包する場合、段ボールケースが結露水により破損するという問題を生じることがある。
従来、前記製品の結露を防止するために、低温の製品を連続搬送中に加温するウォーマ、或いは、低温の製品を連続搬送中に加温殺菌後冷却するパストライザが提案されている。（特許文献１、特許文献２）
近年は、地球温暖化防止が強く求められており、前記ウォーマ或いはパストライザでの熱処理においても、消費する熱エネルギーの節約が不可欠の課題となっている。

特開平１０−２１８１３０号公報（図１、図２、図３、図５、図６） 実公昭５９−３３３９８号公報（第１図）

前記特許文献１によれば、低温で充填された製品（飲料缶詰）を搬送経路に配置した誘導加熱コイルから成る加熱装置（ウォーマ）により、製品を搬送しながら周囲温度との温度差が所定値になるように加温して、周囲温度との温度差による製品表面の結露を生じさせないようにするとしている。
しかしながら、周囲温度との温度差により製品表面に結露が生じるのは、温度差のみならず、周囲の湿度によっても影響を受けるが、前記特許文献１の技術では、加熱装置は、製品を搬送しながら周囲温度との温度差が所定値になるように加温するのみであり、周囲湿度を加味した配慮がなされていないために、無駄な熱エネルギーを消費しているという恐れがある。

即ち、前記周囲温度と湿度は、１日の内で例えば朝と昼では変化しており、また、年間の内で例えば夏と冬という季節によって変化するというように、一定の条件ではないにも拘わらず、従来は周囲温度が高く、周囲湿度が高い或る固定した条件に備えて、製品表面に結露が生じないような温度に製品を加温するという対応をしていた。
このような従来の対応では、例えば１日の内で周囲温度および湿度が高い昼の条件に備えた製品の加温温度を設定しており、周囲温度および湿度が低い朝は製品を過剰に加温することになるため、無駄な熱エネルギーを消費しているという恐れがある。
また、仮に、朝と昼に加温条件を変更するとしても、加温条件の変更作業が必要となり、
変更作業が面倒であるという恐れがある。

また、特許文献２によれば、パストライザは、前段のゾーンに昇温用温水ノズル、中段のゾーンに熱殺菌用高温水ノズル、後段のゾーンに冷却用温水ノズルを配置し、製品を連続搬送中に、温水および高温水を製品にシャワーして、前段のゾーンで製品を順次加熱し、中段のゾーンの高温水シャワー領域で所定の高温まで上げて所定時間の熱殺菌をしてから、後段のゾーンで冷却用温水のシャワーにより順次冷却するとしている。
しかしながら、前記特許文献２のパストライザでは、製品を冷却することまでは言及されているが、パストライザ後の周囲温度、湿度に対応する冷却温度変更の制御方法および制御装置までは開示されていない。

即ち、前記パストライザ後の製品温度が周囲温度よりも低いと、周囲湿度の条件によっては製品の表面が結露する恐れがあるが、周囲温度と湿度の条件によって結露しないようにする必要最小限の製品温度（冷却温度）に制御するというような技術は開示されていない。

本発明は、低温で充填された製品を連続搬送中に加温するウォーマ、或いは、連続搬送中に加温殺菌後冷却するパストライザにおいて、該ウォーマ或いはパストライザの下流側の周囲温度と湿度が変化した場合、例えば、周囲温度が同じ場合でも湿度が低い時には、加温温度を低く設定する等、周囲温度のみならず、湿度も加味して、製品に結露を生じさせない必要最小限の熱処理温度にするような対応が自動的にできる熱処理温度の制御方法および装置を提供し、熱処理（加熱或いは冷却）のための熱エネルギーコストを節約することを目的としている。

前記の課題に対し、本発明は以下の手段により解決を図る。
（１）第１の手段のウォーマ或いはパストライザにおける熱処理温度の制御方法は、低温で飲料等の液体を容器に充填する充填ラインの中で、充填した実入り容器を連続搬送中に加温するウォーマ、或いは、充填した実入り容器を連続搬送中に加温殺菌後冷却するパストライザにおいて、該ウォーマ或いはパストライザの下流側で計測した周囲温度および湿度により、前記ウォーマにおける加温温度或いは前記パストライザにおける冷却温度を調節するように制御することを特徴とする。

（２）第２の手段のウォーマ或いはパストライザにおける熱処理温度の制御方法は、前記第１の手段のウォーマ或いはパストライザにおける熱処理温度の制御方法において、前記ウォーマが温水槽を配置し、実入り容器を連続搬送中に前記温水槽からの温水のシャワーで加温するウォーマであって、或いは、前記パストライザが温水槽を配置し、実入り容器を連続搬送中に前記温水槽からの温水のシャワーで加温殺菌後冷却するパストライザであって、前記計測した周囲温度および湿度により、前記ウォーマの前記加温のためのシャワー温度、或いは、前記パストライザの前記冷却のためのシャワー温度を調節するように制御することを特徴とする。

（３）第３の手段のウォーマ或いはパストライザにおける熱処理温度の制御装置は、低温で飲料等の液体を容器に充填する充填ラインの中で、充填した実入り容器を連続搬送中に加温するウォーマ、或いは、充填した実入り容器を連続搬送中に加温殺菌後冷却するパストライザにおいて、該ウォーマ或いはパストライザの下流側の周囲温度および湿度を計測する計測手段を設け、前記計測手段により計測した周囲温度および湿度のデータを取り込んで、前記ウォーマの前記加温温度或いは前記パストライザの前記冷却温度を調節するように制御する制御装置としたことを特徴とする。

（４）第４の手段のウォーマ或いはパストライザにおける熱処理温度の制御装置は、前記第３の手段のウォーマ或いはパストライザにおける熱処理温度の制御装置において、前記ウォーマが温水槽を配置し、実入り容器を連続搬送中に前記温水槽からの温水のシャワーで加温するウォーマであって、或いは、前記パストライザが温水槽を配置し、実入り容器を連続搬送中に前記温水槽からの温水のシャワーで加温殺菌後冷却するパストライザであって、該ウォーマ或いはパストライザの下流側で周囲温度および湿度を計測する計測手段を設け、該計測手段により計測した周囲温度および湿度のデータを取り込んで、前記ウォーマの前記加温のためのシャワー温度、或いは、前記パストライザの前記冷却のためのシャワー温度を調節するように制御する制御装置としたことを特徴とする。

請求項１から４に係わる本発明は、低温で飲料等の液体を容器に充填する充填ラインの中で、充填した実入り容器を連続搬送中に加温するウォーマ、或いは、充填した実入り容器を連続搬送中に加温殺菌後冷却するパストライザにおいて、該ウォーマ或いはパストライザの下流側で計測した周囲温度および湿度により、前記ウォーマにおける加温温度或いは前記パストライザにおける冷却温度を調節するように制御する方法または装置としたことにより、周囲温度が低くなった時、或いは、周囲温度が同じ場合でも湿度が低くなった時等に、熱処理（加温或いは冷却）温度を自動的に低く設定できるようになり、ウォーマの製品加温のための熱エネルギー或いはパストライザの製品加温殺菌後冷却のための熱エネルギーを節約でき、飲料充填ラインのランニングコストが削減できるとともに、ＣＯ２排出量削減にも貢献できるという効果を有する。

本発明に係わるウォーマにおける加温温度の制御装置の正面図である。 図１のウォーマのシャワー温度と製品温度の関係を示す線図である。

以下、この発明の実施の形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
（発明の実施の形態）

本発明の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。
図１は、本発明に係わるウォーマにおける加温温度の制御装置の正面図である。
図２は、図１のウォーマのシャワー温度と製品温度の関係を示す線図である。

図において、ウォーマ１は、低温で中味の液体が充填されたびん、缶等の実入り容器（以下製品と称する）Ｐが、該ウォーマ１の上本体２と下本体３で覆われた筺体の中で、製品搬送コンベヤ４により矢印４Ｆの方向に連続搬送され、上本体２に設置されたノズル群６Ａおよび６Ｂからの温水（１例として３２℃の温水）のシャワーを受けて、製品搬送コンベヤ４の入口部では低温（１例として５℃）の製品Ｐが出口部では所定温度（１例として３０℃）まで加温されるようになっている。
下本体３には、ノズル群６Ａおよびノズル群６Ｂからの温水のシャワーを受けて集める温水槽５Ａおよび温水槽５Ｂが配置されている。

温水槽５Ａおよび温水槽５Ｂの温水は、それぞれ配管１３Ａおよび配管１３Ｂからポンプ１２Ａおよびポンプ１２Ｂを経由し、さらに出口配管１４Ａおよび出口配管１４Ｂを経由して、それぞれノズル群６Ａおよびノズル群６Ｂへ供給されるようになっている。

また、出口配管１４Ａおよび出口配管１４Ｂには、それぞれの配管内の温水温度を測定する温度センサ１１Ａおよび温度センサ１１Ｂが備えられており、前記ノズル群６Ａおよびノズル群６Ｂからシャワーされる温水の温度は、それぞれ前記温度センサ１１Ａおよび温度センサ１１Ｂで計測される。

ここで、前記温度センサ１１Ａおよび温度センサ１１Ｂで計測した温度計測値は、制御装置１０に取り込まれ、前記温水槽５Ａおよび温水槽５Ｂの温水温度が低下した場合には、制御装置１０からの指令により、矢印Ｓの方向からスチームを供給するスチーム配管１６に設けられたスチーム供給弁１５Ａおよびスチーム供給弁１５Ｂが開となり、出口配管１７Ａおよび出口配管１７Ｂを経由して前記温水槽５Ａおよび温水槽５Ｂに供給され、前記温度センサ１１Ａおよび温度センサ１１Ｂでの温度計測値が所定温度になると制御装置１０からの指令により前記スチーム供給弁１５Ａおよびスチーム供給弁１５Ｂが閉となるように構成されている。

製品搬送コンベヤ４の出口には、コンベヤ７が隣接して設けられており、製品搬送コンベヤ４から搬送されてきた製品Ｐを後工程へ搬送するようになっている。
さらに、コンベヤ７の設置場所には、周囲温度を計測する温度計測手段８および周囲湿度を計測する湿度計測手段９が設置されていて、該温度計測手段８および湿度計測手段９により計測された温度および湿度のデータは、制御装置１０に取り込まれるようになっており、該制御装置１０内の演算で予め設定された条件になった場合に、該制御装置１０は前記スチーム供給弁１５Ａおよびスチーム供給弁１５Ｂを開または閉にする指令を出すようになっている。

次に、本発明の実施の形態に係わるウォーマ１における熱処理（加温）温度の制御装置の作用を説明する。
製品搬送コンベヤ４上を入口側から出口側に向かって搬送される製品Ｐが前記温水のシャワーを受けて加温されている温度と、各ノズル群６Ａおよびノズル群６Ｂからシャワーされる温水温度（シャワー温度とも称する）の関係を、１例として、図２を基に説明すると、製品搬送コンベヤ４の入口部に入った入口製品温度ｔｉ（１例としてｔｉ＝５℃）の製品Ｐは、ノズル群６Ａおよびノズル群６Ｂからシャワー温度ｔｓ（１例としてｔｓ＝３２℃）の温水のシャワーを受けて、図示製品温度ｔの温度線図のように徐々に温められ、製品搬送コンベヤ４の出口部では出口製品温度ｔｅ（１例としてｔｅ＝３０℃）に達する。

前記出口製品温度ｔｅは、コンベヤ７の設置場所の周囲温度と湿度の条件で製品Ｐの表面に結露が生じない必要最小限の温度であるが、コンベヤ７の設置場所の周囲温度と湿度は、１日の内で例えば朝と昼では変化しており、また、年間の内で例えば夏と冬という季節によって変化する等一定ではないので、前記出口製品温度ｔｅもコンベヤ７の設置場所の周囲温度と湿度の条件によって製品Ｐの表面に結露が生じない必要最小限の温度に変化させることが熱エネルギー節約上望ましい。

そこで、前記コンベヤ７の設置場所の周囲温度と湿度を前記温度計測手段８および湿度計測手段９により計測し、該温度計測手段８および湿度計測手段９により計測された温度および湿度のデータを制御装置１０に取り込んで、予め設定された演算によって予め設定された条件になった時に、該制御装置１０からの指令により前記スチーム供給弁１５Ａおよびスチーム供給弁１５Ｂを開または閉にして、前記シャワー温度を変化させることにより前記出口製品温度ｔｅを変化させることができる。

従来は、例えば１日の内で前記シャワー温度を変化させていなかったために、無駄な熱エネルギーを消費していたが、上記説明のように、１日の内での周囲温度と湿度の変化に対応して前記シャワー温度を変化させ、製品Ｐを表面が結露しない必要最小限の温度に加温するということにより、熱エネルギーのコストを節約することができる。

なお、上記説明では、低温で充填された製品Ｐを温水のシャワーで加温するウォーマにおいて、周囲温度と湿度の計測データを制御装置に取り込んで、制御装置からの指令によりシャワー温度を変化させる場合について説明したが、特開平１０−２１８１３０号公報の特許文献に記載されているような誘導加熱コイルから成る加熱装置により製品Ｐを加温するウォーマの場合は、周囲温度と湿度の計測データを制御装置に取り込んで、制御装置内の予め設定された演算に基づく指令により誘導加熱のための電流の増減等の制御をするとしてもよい。

また、実公昭５９−３３３９８号公報の特許文献に記載されているような、低温で充填された製品Ｐを連続搬送中に加温殺菌後冷却するパストライザにおける場合について説明する。
該パストライザでは、製品を加温殺菌後の冷却工程で、冷却のための温水のシャワー温度を低くする場合に、冷却のための温水温度を低くする必要があるが、この温度が低いということは熱エネルギーが少なくてすむということである。

従って、パストライザ後の製品温度は、周囲温度と湿度の条件で製品の表面に結露を生じさせない必要最小限の温度であることが望ましく、上記ウォーマの場合での説明と同様に、該パストライザの下流側で計測した周囲温度および湿度によりパストライザにおける冷却温度を調節するように制御することが、熱エネルギーの節約上有効である。
前記パストライザの場合でも、その実施の形態は上記ウォーマの場合と類似であるので、重複する説明は省略する。

１ ウォーマ
４ 製品搬送コンベヤ
５Ａ、５Ｂ 温水槽
６Ａ、６Ｂ ノズル群
７ コンベヤ
８ 周囲温度計測手段
９ 周囲湿度計測手段
１０ 制御装置
１１Ａ、１１Ｂ 温度センサ
１２Ａ、１２Ｂ ポンプ
１５Ａ、１５Ｂ スチーム供給弁
Ｐ 製品

Claims (4)

1. 低温で飲料等の液体を容器に充填する充填ラインの中で、充填した実入り容器を連続搬送中に加温するウォーマ、或いは、充填した実入り容器を連続搬送中に加温殺菌後冷却するパストライザにおいて、該ウォーマ或いはパストライザの下流側で計測した周囲温度および湿度により、前記ウォーマにおける加温温度或いは前記パストライザにおける冷却温度を調節するように制御することを特徴とするウォーマ或いはパストライザにおける熱処理温度の制御方法。
2. 請求項１に記載するウォーマ或いはパストライザにおける熱処理温度の制御方法において、前記ウォーマが温水槽を配置し、実入り容器を連続搬送中に前記温水槽からの温水のシャワーで加温するウォーマであって、或いは、前記パストライザが温水槽を配置し、実入り容器を連続搬送中に前記温水槽からの温水のシャワーで加温殺菌後冷却するパストライザであって、前記計測した周囲温度および湿度により、前記ウォーマの前記加温のためのシャワー温度、或いは、前記パストライザの前記冷却のためのシャワー温度を調節するように制御することを特徴とするウォーマ或いはパストライザにおける熱処理温度の制御方法。
3. 低温で飲料等の液体を容器に充填する充填ラインの中で、充填した実入り容器を連続搬送中に加温するウォーマ、或いは、充填した実入り容器を連続搬送中に加温殺菌後冷却するパストライザにおいて、該ウォーマ或いはパストライザの下流側の周囲温度および湿度を計測する計測手段を設け、前記計測手段により計測した周囲温度および湿度のデータを取り込んで、前記ウォーマの前記加温温度或いは前記パストライザの前記冷却温度を調節するように制御する制御装置としたことを特徴とするウォーマ或いはパストライザにおける熱処理温度の制御装置。
4. 請求項３に記載するウォーマ或いはパストライザにおける熱処理温度の制御装置において、前記ウォーマが温水槽を配置し、実入り容器を連続搬送中に前記温水槽からの温水のシャワーで加温するウォーマであって、或いは、前記パストライザが温水槽を配置し、実入り容器を連続搬送中に前記温水槽からの温水のシャワーで加温殺菌後冷却するパストライザであって、該ウォーマ或いはパストライザの下流側で周囲温度および湿度を計測する計測手段を設け、該計測手段により計測した周囲温度および湿度のデータを取り込んで、前記ウォーマの前記加温のためのシャワー温度、或いは、前記パストライザの前記冷却のためのシャワー温度を調節するように制御する制御装置としたことを特徴とするウォーマ或いはパストライザにおける熱処理温度の制御装置。

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