JP2015139716A - 炭酸飲料製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易かつコンパクトな構成で、炭酸ガスの吸収効率を向上させることができる炭酸飲料製造装置を提供すること。【解決手段】冷却された処理液に対してカーボネーションを行って炭酸飲料を製造する炭酸飲料製造装置１において、処理液が流通される配管２０の途中の管部２０ａに炭酸ガスを注入するためのマイクロバブルノズル２１を装着するとともに、このマイクロバブルノズル２１が装着された管部２０ａの下流側の管部２０ｂに複数の振動発生機２２Ａを直列に配設し、マイクロバブルノズル２１によって炭酸ガスが注入された処理液に対して、振動発生機２２Ａで振動を与えるものとする。【選択図】図１

Description

本発明は、炭酸飲料を製造する炭酸飲料製造装置に関し、特に、冷却された処理液が流れる配管に炭酸ガスを吹き込むことでカーボネーション（炭酸ガス溶解）を行うようにした炭酸飲料製造装置に関するものである。

従来、一般的な炭酸飲料製造装置は、脱気タンクで処理液中の空気を脱気し、脱気された処理液をプロポーショナに送ってシロップと一定比率に連続混合し、連続混合された処理液に対して必要に応じてプリカーボネータで炭酸ガスを注入した後にプレート式熱交換器で冷却し、冷却された処理液を炭酸ガスが満たされたサーチュレータタンクに送って炭酸ガスを吸収処理するようにしている（非特許文献１参照）。

従来の炭酸飲料製造装置で用いられるサーチュレータタンクについて、図５を用いて以下に説明する。

図５（ａ）に示されるように、前工程として、真空ポンプ２によって高い真空度に保持された脱気タンク３内に処理液が供給され、ジェットノズル４によってジェット流とされて脱気タンク３内の液面に激しく叩き付けられ、液中に気泡を生じさせて処理液中の空気を脱気する。
脱気された処理液は、水ポンプ５にてプロポーショナ６へと送液されるとともに、その一部がリサイクル弁７を通って再びジェットノズル４に流入する。
プロポーショナ６に送られた処理液は、このプロポーショナ６でシロップと一定比率に連続混合される。
連続混合された処理液は、配管切換盤８を経由してプリカーボネータ９へと送られ、このプリカーボネータ９で必要に応じて炭酸ガスが注入された後に、プレート式熱交換器１００へと送られる。
プレート式熱交換器１００に送られた処理液は、冷水又はブラインによって冷却され、冷却された処理液は、配管を介して下流側のサーチュレータタンク１０１へと送られる。
このようにして、プレート式熱交換器１００で冷却された処理液が送り込まれるサーチュレータタンク１０１は、タンク本体１０２と蓋部１０３の２分割された構造体からなり、タンク本体１０２の内部には、カーボネーションプレート１０４が配設されている。
そして、サーチュレータタンク１０１内に送り込まれた処理液は、スプレーノズル１０５を介してカーボネーションプレート１０４上に散布され、薄膜状に流下しながら炭酸ガスを吸収する。

ところが、図５（ａ）に示されるサーチュレータタンク１０１を用いた装置では、以下のような問題があった。
（１）カーボネーションプレート１０４を有しているため、タンク内が複雑な構造となり、ＣＩＰ洗浄性が劣る。
（２）カーボネーションプレート１０４それ自体の経年劣化（ピンホール等）による交換作業等が必要となり、メンテナンスの手間が増える。

そこで、上記の問題を解決し得るものが、例えば、特許文献１にて提案されている。

特開平２−３０７５１７号公報

新版・ソフトドリンクス編集委員会編纂、「新版ソフト・ドリンクス」、株式会社光琳出版、ｐ．５０９−５１４

図５（ｂ）に示されるように、特許文献１にて提案されている装置において、サーチュレータタンク（カーボネータタンク）１１１は、内部に炭酸ガスを所定圧力に保持するとともに、内部上方に配置した配水ノズル１１２で処理液をタンク内上部からタンク壁面に薄膜状に流下させて処理液に炭酸ガスを吸収させるようにしている。
このサーチュレータタンク１１１を採用することにより、カーボネーションプレート１０４を省略することができるので、ＣＩＰ洗浄性に優れるとともに、メンテナンスの手間を減らすことができる。

しかしながら、上記のサーチュレータタンク１１１を用いた炭酸飲料製造装置では、炭酸ガスの吸収効率を向上させるために、サーチュレータタンク１１１において炭酸ガスと処理液とを接触させる表面積を大きくする必要があり、サーチュレータタンク１１１の容積（設置面積・全高）が大きなものとならざるを得ないという問題があった。

本発明は、上記従来の炭酸飲料製造装置の有する問題点に鑑み、簡易かつコンパクトな構成で、炭酸ガスの吸収効率を向上させることができる炭酸飲料製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の炭酸飲料製造装置は、冷却された処理液に対してカーボネーションを行って炭酸飲料を製造する炭酸飲料製造装置において、処理液が流通される配管に炭酸ガスを注入するためのノズルを装着するとともに、該ノズルが装着された配管の下流側に振動発生機を配設し、ノズルによって炭酸ガスが注入された処理液に対して、振動発生機で振動を与えるようにしたことを特徴とする。

この場合において、振動発生機を、ノズルが装着された配管の下流側の複数個所に直列に配設することができる。

また、振動発生機には、バイブレータ方式又は超音波振動方式の振動発生機を採用することができる。

本発明の炭酸飲料製造装置によれば、処理液が流通される配管に装着されるノズルによってその配管内を流れる処理液中に炭酸ガスが注入されるとともに、炭酸ガスが注入された処理液に対して振動発生機からの振動が与えられるので、炭酸ガスを処理液中に均一に分散させることができるとともに、処理液の運動を活発にして炭酸ガスとの接触を促進することができ、これによって炭酸ガスの吸収効率を向上させることができる。
このような作用効果は、処理液が流通される配管に炭酸ガスを注入するためのノズルを装着するとともに、このノズルが装着された配管の下流側に振動発生機を配設するといった簡易かつコンパクトな構成で達成することができ、炭酸ガスを処理液に吸収させるために従来は必要とされていたサーチュレータタンクを用いなくても済み、装置構成の簡素化及び小型化を図ることができる。

また、振動発生機を、ノズルが装着された配管の下流側の複数個所に直列に配設することにより、処理液中の炭酸ガス溶解量の増減を微調整することができる。

本発明の一実施形態に係る炭酸飲料製造装置のフロー図である。 同炭酸飲料製造装置で用いられるバイブレータ方式の振動発生機の説明図である。 同炭酸飲料製造装置の変形例のフロー図である。 同炭酸飲料製造装置の変形例で用いられる超音波式振動発生機の説明図である。 従来の炭酸飲料製造装置のフロー図を示し、（ａ）はカーボネーションプレート薄膜流下式の炭酸飲料製造装置、（ｂ）はタンク内壁面薄膜流下式の炭酸飲料製造装置である。

次に、本発明の炭酸飲料製造装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

＜炭酸飲料製造装置の概略説明＞
図１に示される炭酸飲料製造装置１において、前工程として、真空ポンプ２によって高い真空度に保持された脱気タンク３内に処理液が供給され、ジェットノズル４によってジェット流とされて脱気タンク３内の液面に激しく叩き付けられ、液中に気泡を生じさせて処理液中の空気を脱気する。
脱気された処理液は、水ポンプ５にてプロポーショナ６へと送液されるとともに、その一部がリサイクル弁７を通って再びジェットノズル４に流入する。
プロポーショナ６に送られた処理液は、このプロポーショナ６でシロップと一定比率に連続混合される。
連続混合された処理液は、配管切換盤８を経由してプリカーボネータ９へと送られ、このプリカーボネータ９で必要に応じて炭酸ガスが注入された後に、プレート式熱交換器１０へと送られる。
なお、この前工程は、適宜構成を変更することができる。
プレート式熱交換器１０に送られた処理液は、冷水又はブラインによって冷却され、冷却された処理液は、配管２０を通って下流側へと送られる。

＜ノズルの説明＞
配管２０は、途中にノズル装着可能な管部２０ａを有し、この管部２０ａには、炭酸ガスを注入するための所要のノズル、好ましくは、マイクロバブルノズル２１が装着され、このマイクロバブルノズル２１により、管部２０ａ内を流れる処理液中に炭酸ガスの微細な気泡を注入することができるようになっている。
マイクロバブルノズル２１は、炭酸ガスの微細な気泡を発生させる機能を有するものであればよく、例えば、水を旋回させて剪断する旋回流方式のものや、ベンチュリー管に代表される乱流によって剪断する乱流方式のもの、溶解した炭酸ガスを乱流によって気泡化させる加圧溶解方式のもの等を用いることができる。
ここで、マイクロバブルノズル２１によって発生させる炭酸ガスの気泡の大きさは、配管２０内の環境下において、平均直径が１ｍｍ以下、好ましくは、５００μｍ以下、さらに好ましくは、それ以下の微細な気泡とすることが好ましい。
また、マイクロバブルノズル２１は、２個のマイクロバブルノズル２１を直列に配設するようにしているが、必要に応じて、単独で用いたり、複数のマイクロバブルノズル２１を並列に又は直列及び並列を組み合わせて配設するようにすることもできる。

＜振動発生機の説明＞
管部２０ａ内を流れる際にマイクロバブルノズル２１によって炭酸ガスが注入された処理液は、管部２０ａの下流側の管部２０ｂを通して図示されない瓶（ペットボトルを含む。）詰機、缶詰機等の充填機へと送られるが、この管部２０ｂには、所定のピッチで複数の振動発生機２２Ａが直列に配設されている。
ここで、振動発生機２２Ａは、必要に応じて、単独で用いたり、複数の振動発生機２２Ａを並列に又は直列及び並列を組み合わせて配設するようにすることもできる。
振動発生機２２Ａは、管部２０ａにおいてマイクロバブルノズル２１により炭酸ガスが注入された後の処理液に対して振動を与えるもので、図１に示される例では、管部２０ｂを流れる処理液に対して外部から間接的に機械的振動を与えるバイブレータ方式のものが用いられる。
図２に示されるように、バイブレータ方式の振動発生機２２Ａは、管部２０ｂの外周面に突設される取付片２３に、へルールクランプ等の締付バンド２４によって緊縛・締結される振動発生機本体２５を備え、この振動発生機本体２５に内蔵される振動モータの作動により、機械的振動を取付片２３及び管部２０ｂを介してその管部２０ｂ内の処理液に振動を与えることができるようになっている。
このバイブレータ方式の振動発生機２２Ａは、微炭酸飲料（１〜２ＧＶ）を始めとする炭酸飲料の製造に好適に用いることができる。

＜作用効果の説明＞
本実施形態の炭酸飲料製造装置１においては、プレート式熱交換器１０で冷却された処理液が流通される管部２０ａにマイクロバブルノズル２１が装着され、マイクロバブルノズル２１によって炭酸ガスの微細な気泡が管部２０ａ内を流れる処理液中に注入される。
これにより、気液接触面積を増加させることができるとともに、炭酸ガスの微細な気泡を処理液中に細かく均一に分散させることができるので、炭酸ガスの吸収効率を向上させることができる。
また、炭酸ガスが注入された処理液に対して振動発生機２２Ａからの振動が与えられるので、処理液の運動を活発にして炭酸ガスとの接触を促進することができ、これによっても炭酸ガスの吸収効率を向上させることができる。
さらに、振動発生機２２Ａが管部２０ｂの複数個所に直列に配設されるので、処理液中の炭酸ガス溶解量の増減を微調整することができる。
このような作用効果は、処理液が流通される管部２０ａにマイクロバブルノズル２１を装着するとともに、マイクロバブルノズル２１が装着された管部２０ａの下流側の管部２０ｂに振動発生機２２Ａを配設するといった簡易かつコンパクトな構成で達成することができ、炭酸ガスを処理液に吸収させるために従来は必要とされていたサーチュレータタンク１０１、１１１を用いなくても済み、装置構成の簡素化及び小型化を図ることができる。

以上、本発明の炭酸飲料製造装置について、一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

例えば、上記の実施形態においては、バイブレータ方式の複数の振動発生機２２Ａを管部２０ｂに直列に配設する例を示したが、これに限定されるものではなく、図３に示されるように、超音波振動方式の複数の振動発生機２２Ｂを管部２０ｂに直列に配設するようにしてもよい。
ここで、振動発生機２２Ｂは、必要に応じて、単独で用いたり、複数の振動発生機２２Ｂを並列に又は直列及び並列を組み合わせて配設するようにしたり、バイブレータ方式の振動発生機２２Ａと超音波振動方式の振動発生機２２Ｂとを併用するようにすることもできる。
ここで、振動発生機２２Ｂは、管部２０ｂを流れる処理液に対して直接的に超音波振動を与える方式のもので、図４に示されるように、処理液の入口３１ａ及び出口３１ｂとこれらの間に設けられる収容部３１ｃとを有するセル（単位容器）３１を備え、このセル３１の収容部３１ｃ内にアイソレータ（振動子）３２を差し込み、アイソレータ３２にブースタ３３を介してパワーアンプ３４を連結して構成されている。
セル３１における入口３１ａ及び出口３１ｂには、それぞれ管部２０ｂを構成する所要のパイプ材３５が接続されており、処理液が入口３１ａから収容部３１ｃ内に入り出口３１ｂを通って下流側へと流れるようになっている。
振動発生機２２Ｂにおいては、パワーアンプ３４に内蔵された圧電素子に印加することで電圧を縦方向の振動に変換し、圧電素子からの振動エネルギをブースタ３３で所定の割合に増幅し、ブースタ３３からの振動エネルギをアイソレータ３２が受けて増幅された振幅でセル３１の収容部３１ｃ内の処理液を振動させることができるようになっている。
この超音波振動方式の振動発生機２２Ｂは、強炭酸飲料（４ＧＶ〜）を始めとする炭酸飲料の製造に好適に用いられる。

本発明の炭酸飲料製造装置は、簡易かつコンパクトな構成で、炭酸ガスの吸収効率を向上させることができるという特性を有していることから、限られた設置スペースでの炭酸飲料の製造の用途に好適に用いることができる。

１ 炭酸飲料製造装置
３ 脱気タンク
６ プロポーショナ
９ プリカーボネータ
１０ プレート式熱交換器
２１ マイクロバブルノズル（ノズル）
２２Ａ 振動発生機（バイブレータ方式）
２２Ｂ 振動発生機（超音波振動方式）

Claims (4)

1. 冷却された処理液に対してカーボネーションを行って炭酸飲料を製造する炭酸飲料製造装置において、処理液が流通される配管に炭酸ガスを注入するためのノズルを装着するとともに、該ノズルが装着された配管の下流側に振動発生機を配設し、ノズルによって炭酸ガスが注入された処理液に対して、振動発生機で振動を与えるようにしたことを特徴とする炭酸飲料製造装置。
2. 振動発生機を、ノズルが装着された配管の下流側の複数個所に直列に配設したことを特徴とする請求項１記載の炭酸飲料製造装置。
3. 振動発生機が、バイブレータ方式の振動発生機であることを特徴とする請求項１又は２記載の炭酸飲料製造装置。
4. 振動発生機が、超音波振動方式の振動発生機であることを特徴とする請求項１又は２記載の炭酸飲料製造装置。

Images