JP2018069173A - 酒類の蒸留装置及びアルコール濃度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】国税庁所定分析法に準じて正確に測定したアルコール濃度によって蒸留を実時間で制御でき、しかも、安価な構成で正確なアルコール濃度の常時測定できる酒類の蒸留装置及びアルコール濃度センサを提供する。【解決手段】酒類の蒸留装置は、加熱によって蒸気を発生する蒸留部と、蒸留部で発生した蒸気を冷却して凝縮する冷却部と、冷却部で凝縮して得られた留出液のアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサと、アルコール濃度センサによって検出されたアルコール濃度が所定値以下となった際に蒸留部による加温を停止する制御部とを備えている。アルコール濃度センサは、浮ひょう型の酒精計と、この酒精計の高さ位置をレーザによって測定するレーザ距離センサとを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、酒類の蒸留装置及びこの蒸留装置に用いるアルコール濃度センサに関する。

焼酎、ウィスキー及びブランデー等の蒸留酒の蒸留装置として、特許文献１に記載された蒸留装置では、仕込み部内にもろみ等を仕込み、加熱装置により仕込み液を加熱することにより発生した蒸気が、凝縮液貯留部に導入され、この凝縮液貯留部からわたりをへて冷却部に至り、冷却及び凝縮されて留出液タンク内に導入される。留出液タンクに回収される留出液を取り出して試料検出し、そのアルコール濃度が予め定めた値より低くなったと判断されると蒸留終了となる。

特許第４８９８３５８号公報

上述したごとき従来の蒸留装置によると、留出液を試料として採取した後にこの試料を分析するというバッチ処理でアルコール濃度を検出していたため、濃度検出処理に時間を要し、適切なタイミングで蒸留終了を制御することができなかった。担当者が蒸留場所に常駐してアルコール濃度を常時測定して監視することは可能であるが、このような常駐監視は、手間及び人件費が多大となるため実現が難しかった。しかしながら、蒸留終了のタイミングを誤ってしまうと、酒質に大きな影響を与えるおそれがあることは周知の通りである。

揮発性成分の濃度を測定したり誘電率を測定することにより、留出液のアルコール濃度を実時間で測定することは可能であるが、このような測定方法は、国税庁所定分析法に準ずるものではないため、正しい測定ではなく、また、そのための装置構成が高価となるという問題があった。

従って本発明の目的は、国税庁所定分析法に準じて正確に測定したアルコール濃度によって蒸留をほぼ実時間で制御できる酒類の蒸留装置及びアルコール濃度センサを提供することにある。

本発明の他の目的は、安価な構成で正確なアルコール濃度の常時測定できる酒類の蒸留装置及びアルコール濃度センサを提供することにある。

本発明によれば、酒類の蒸留装置は、加熱によって蒸気を発生する蒸留部と、蒸留部で発生した蒸気を冷却して凝縮する冷却部と、冷却部で凝縮して得られた留出液のアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサと、アルコール濃度センサによって検出されたアルコール濃度が所定値以下となった際に蒸留部による加熱を停止する制御部とを備えている。特に本発明では、アルコール濃度センサは、浮ひょう型の酒精計と、この酒精計の高さ位置をレーザによって測定するレーザ距離センサとを備えている。

浮ひょう型の酒精計の目盛りを人間が目視して測定するのではなく、酒精計の高さ位置をレーザによって自動的に測定しているので、国税庁所定分析法に準じた方法でアルコール濃度を正確にかつ自動的に測定でき、蒸留の終了をほぼ実時間で制御することができる。しかも、そのための装置を安価に構成することができる。

アルコール濃度センサにおいて、酒精計の頂部に反射面が形成されていると共にレーザ距離センサがこの酒精計の上方に配置されており、レーザ距離センサはこのレーザ距離センサから反射面までの距離を測定するように構成されていることが好ましい。

アルコール濃度センサは、測定すべき留出液を内部に貯留して酒精計を浮かべる測定用領域を備えており、この測定用領域は貯留した留出液を所定高さ位置でオーバーフローさせるように構成されていることが好ましい。

この場合、アルコール濃度センサは、測定用領域の酒精計をレーザ距離センサからのレーザ光の線上に位置させる位置規制機構を備えていることがより好ましい。

制御部は、検出されたアルコール濃度が所定値以下となった際に蒸留部を外部に開放するように構成されていることも好ましい。

留出液の温度を検出する温度センサをさらに備えており、制御部は、温度センサからの検出温度知に応じて検出したアルコール濃度を換算修正するように構成されていることも好ましい。

本発明によれば、さらに、蒸留部で発生した蒸気を凝縮して得られた留出液のアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサであって、留出液に浮かべられる浮ひょう型の酒精計と、酒精計の高さ位置をレーザによって測定するレーザ距離センサとを備えているアルコール濃度センサが提供される。

酒精計の頂部に反射面が形成されている共にレーザ距離センサがこの酒精計の上方に配置されており、レーザ距離センサはこのレーザ距離センサから反射面までの距離を測定するように構成されていることが好ましい。

本発明によれば、国税庁所定分析法に準じた方法でアルコール濃度を正確にかつ自動的に測定でき、蒸留の終了をほぼ実時間で制御することができ、しかも、そのための装置を安価に構成することができる。

本発明の酒類の蒸留装置の一実施形態における全体構成を概略的に示す構成図である。 図１の蒸留装置におけるアルコール濃度センサの構造を概略的に示す構成図である。 図１の蒸留装置における制御盤の一部構成を概略的に示すブロック図である。 図３のプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）による蒸留制御処理を説明するフローチャートである。 図３のＰＬＣによるアルコール濃度検出処理を説明するフローチャートである。

図１は本発明の酒類の蒸留装置の一実施形態における全体構成を概略的に示している。なお、以下の説明は焼酎の蒸留装置について行うが、本発明の蒸留装置が例えばウィスキーやブランデー等のその他の蒸留酒の蒸留にも適用できることは言うまでもない。

同図において、１０は投入された焼酎もろみを加熱してアルコールを含む蒸気を発生させるもろみタンク（本発明の蒸留部に対応する）、２０はもろみタンク１０の頂部に連結されており発生した蒸気を一次冷却して凝縮する冷却コンデンサ、３０は冷却コンデンサ２０に連結されており、凝縮液を二次冷却して留出液を生成する冷却タンク（冷却コンデンサ２０及び冷却タンク３０は本発明の冷却部に対応する）、４０は冷却タンク３０に連結されており、留出液を貯留する垂れ口タンク、５０は同じく冷却タンク３０に連結されており、留出液内のアルコール濃度を繰り返し検出するアルコール濃度センサ、７０はこの蒸留装置の動作を電気的に制御する制御盤（本発明の制御部に対応する）をそれぞれ示している。

もろみタンク１０は、内部にもろみが仕込まれ、供給される蒸気により加熱されるように構成されている。即ち、もろみタンク１０の下部には、蒸気流入制御弁１１を介して蒸気が注入されて間接加熱を行うためのジャケット１２と、内部に蒸気を直接吹き込むための吹き込み管１３とが設けられている。図１には示されていないが、吹き込み管１３には、制御盤７０によって開閉駆動される蒸気吹込制御弁７４（図３）が設けられている。もろみタンク１０には、さらに、上部にもろみ投入口１４が設けられ、下部にもろみ排出口１５が設けられている。図１には示されていないが、もろみ投入口１４には、制御盤７０によって開閉駆動されるもろみ投入口制御弁７５（図３）が設けられている。

もろみタンク１０の頂部はもろみから沸き上がる蒸気が通る連結管（わたり）２１の一端に連通しており、この連結管２１の他端は冷却コンデンサ２０の入力口に連通している。この連結管２１の途中には、本実施形態では、冷却水の入出によって末垂れを除去する末垂れ落とし部２２と、洗浄シャワー２３及び２４とが設けられている。

冷却コンデンサ２０は、連結管２１を介して供給されて通過する蒸気を冷却水によって一次冷却することにより凝縮し、得られた凝縮液をその出力端部に設けられた集合部２５で収集するように構成されている。

冷却タンク３０は、冷却水制御弁３２を介してこの冷却タンク３０に供給される冷却水によって冷却されるコイル状の冷却蛇管３１を備えている。冷却蛇管３１の一端は冷却コンデンサ２０の集合部２５に連結されており、他端は垂れ口タンク４０及びアルコール濃度センサ５０に連結されている。冷却コンデンサ２０の集合部２５から冷却蛇管３１内に流入した凝縮液は、二次冷却されて留出液となり、垂れ口タンク４０及びアルコール濃度センサ５０に供給される。

垂れ口タンク４０は、冷却タンク３０から得られる留出液（本実施形態では焼酎原酒）を貯留するタンクであり、真空ポンプ４１によって真空に近い状態に吸引されている。この垂れ口タンク４０には、原酒の排出口４２が設けられている。

次に、本実施形態におけるアルコール濃度センサ５０の構成について、図２を併せ用いて詳細に説明する。

留出液取込用の第１の電動弁５１は冷却タンク３０の冷却蛇管３１の他端と第１の領域５２との間に設けられており、この第１の領域５２と外部空間との間には空気取込用の第２の電動弁５３が設けられている。第１の領域５２とアルコール濃度測定用の第２の領域５４との間には第３の電動弁５５が設けられている。第２の領域５４と排出路５６との間には留出液排出用の第４の電動弁５７が設けられている。排出路５６は留出液回収容器５８に連結されている。第１の電動弁５１、第２の電動弁５３、第３の電動弁５５及び第４の電動弁５７の各々としては、本実施形態では、株式会社キッツ製の電動ボールバルブＥＡ２００−ＵＴＥを使用している。もちろん、同様の機能を有する他の電動弁を用いても良い。

アルコール濃度測定用の第２の領域５４内には浮ひょう型の酒精計５９が設けられており、この酒精計５９は第２の領域５４内に導入された留出液に浮かべられそのアルコール濃度に応じて上下に移動するように構成されている。酒精計５９としては、本実施形態では、株式会社横田計器製作所製の０〜５０度酒精計の頂部に反射面を設けたものを使用している。もちろん、同様の機能を有する他の浮ひょう型酒精計を用いても良い。この酒精計５９は、上下に移動した際の横方向の位置ズレを防止するためのケース６０（本発明の位置規制機構に対応）内に収容されている。即ち、このケース６０は酒精計５９を横方向に位置ズレさせることなく上下方向に自由に案内し、これにより酒精計５９の軸線は常に同一線上（レーザ光線上）を維持しながらその軸線に沿って移動することとなる。また、酒精計５９の頂面には、反射面５９ａが形成されている。この反射面５９ａは、酒精計５９の頂部を平坦としてその上にアルミ箔のような金属泊を貼着するか、平坦な頂部の上に金属層を積層しても良い。

第２の領域５４は、その上面が所定の高さ位置で開口しており、この開口面５４ａから内部の留出液がオーバーフローして排出路６１に流出するように構成されている。このようにオーバーフローさせることにより、オーバーフロー面が酒精計５９の基準面となる。なお、排出路６１は留出液回収容器５８に連結されている。

酒精計５９の上方には、この酒精計５９の軸線６２上に、酒精計５９の高さ位置を測定するレーザ距離センサ６３が同軸配置されている。レーザ距離センサ６３としては、本実施形態では、株式会社キーエンス製のレーザーセンサヘッドＩＬ−３００及びその周辺機器を使用している。もちろん、同様の機能を有する他のレーザ距離センサを用いても良い。レーザ距離センサ６３により、このレーザ距離センサ６３から酒精計５９の反射面５９ａまでの距離が常時測定され、その測定データは図示しないデータ線を介して制御盤７０に送信される。

第２の領域５４には、さらに、留出液の温度を測定する温度センサ６４が設けられている。温度センサ６４としては、本実施形態では、株式会社チノ製の温度センサＲ００３−３ ＳＰを使用している。もちろん、同様の機能を有する他の温度センサを用いても良い。この温度センサ６４からの測定データは図示しないデータ線を介して制御盤７０に送信される。

図３は本実施形態の蒸留装置における制御盤７０の一部構成を概略的に示している。

同図に示すように、制御盤７０は、マイクロコンピュータ７１ａ及びメモリ７１ｂから主として構成される制御部７１と、その入力インタフェース７２及び出力インタフェース７３から構成されている。制御部７１としては、本実施形態では、株式会社キーエンス製のＰＬＣ基本ユニットＫＶ−ＮＣ３２Ｔ及びその周辺機器を使用している。もちろん、同様の機能を有する他のＰＬＣを用いても良い。

入力インタフェース７２には、レーザ距離センサ６３及び温度センサ６４が、必要であれば増幅器やＡ／Ｄ変換器（図示無し）を介して、接続されており、測定した距離データ及び温度データが制御部７１に入力されるように構成されている。図３には示されていないが、入力インタフェース７２には、制御盤７０に設けられた種々の操作スイッチ、タッチパネルディスプレイ等が接続されている。

出力インタフェース７３には、第１の電動弁５１、第２の電動弁５３、第３の電動弁５５、第４の電動弁５７、蒸気流入制御弁１１、蒸気吹込制御弁７４及びもろみ投入口制御弁７５が接続されており、これらの制御信号が出力されるように構成されている。図３には示されていないが、出力インタフェース７３には、制御盤７０に設けられた種々のランプ、ブザー及びタッチパネルディスプレイ等、並びに冷却水制御弁、真空ポンプ等の種々の機器が接続されている。

以下、図４に示すフローチャートを用いて制御盤７０のＰＬＣによる蒸留制御処理を説明する。

電源が投入され、もろみ投入口１４からもろみタンク１０内に焼酎もろみ（アルコール濃度１５％程度）が適量投入された後、蒸留開始指示がなされると、まず、蒸気流入制御弁１１が開成されてジャケット１２内に高温蒸気が供給されると共に、蒸気吹込制御弁７４が開成されてもろみタンク１０内のもろみに吹き込み管１３を介して高温蒸気が直接的に吹き込まれる（ステップＳ１）。この蒸留開始と共に冷却コンデンサ２０及び冷却タンク３０に冷却水が供給されてもろみ蒸気の冷却が行われ、真空ポンプ４１が作動して留出液の垂れ口タンク４０への貯留が行われる。

次いで、アルコール濃度センサ５０によって測定された留出液（焼酎原酒）のアルコール濃度（度数）が所定値以下となったかどうかを判別する（ステップＳ２）。アルコール濃度（度数）が所定値以下となっていない場合（ＮＯの場合）、この判別動作を繰り返し、アルコール濃度が所定値以下となった場合（ＹＥＳの場合）、その時のアルコール濃度をメモリ７１ｂに記憶させ、蒸気流入制御弁１１及び蒸気吹込制御弁７４を閉成して蒸気の流入及び吹込を停止すると共に、もろみ投入口制御弁７５を開成してもろみ投入口１４を開き、内部の蒸気を逃がすことで蒸留が終了する（ステップＳ３）。アルコール濃度が所定値以下となった場合に表示出力及び／又は音声出力のみを行い、蒸気流入制御弁１１及び蒸気吹込制御弁７４の閉成、並びにもろみ投入口制御弁７５の開成を手動で行うようにしても良い。なお、末垂れ落とし部２２並びに洗浄シャワー２３及び２４の動作については、公知技術であるため説明を省略する。

次に、図５に示すフローチャートを用いて制御盤７０のＰＬＣによるアルコール濃度検出処理を説明する。

蒸留開始指示がなされると、ＰＬＣは図５に示すアルコール濃度検出処理を開始する。まず、測定すべき留出液（焼酎原酒）のサンプリングを行う（ステップＳ１１）。このサンプリングは、第２の電動弁５３及び第３の電動弁５５を閉成した状態で第１の電動弁５１を開成し、第１の領域５２に所定量の留出液を導入する。次いで、第１の電動弁５１を閉成した状態で第２の電動弁５３及び第３の電動弁５５を開成する。これにより、第１の領域５２内の留出液が第２の領域５４へ移動してこの第２の領域５４が満たされ、その後、第２の電動弁５３及び第３の電動弁５５を閉成する。この際に第４の電動弁５７は閉成した状態とする。なお、第２の領域５４をあふれた留出液は、その上面の開口面５４ａから流出し、排出路６１を介して留出液回収容器５８内に回収される。

これにより、第２の領域５４内の留出液のアルコール濃度（度数）に応じて酒精計５９の高さが変化し、その酒精計５９の頂部の反射面５９ａとレーザ距離センサ６３との距離がこのレーザ距離センサ６３によって測定され（ステップＳ１２）、その測定データがＰＬＣへ送信される。レーザ距離センサ６３による距離測定の後、第４の電動弁５７を開成して第２の領域５４内の留出液を排出し、排出路５６を介して留出液回収容器５８内に回収させる。

次いで、ＰＬＣは、この距離に関する測定データをアルコール度数に換算する（ステップＳ１３）。この換算は、メモリ７１ｂ内に格納されている表１に示すような換算テーブルを使用して行われる。必要に応じて補間法が用いられる。この換算テーブルは、アルコール度数が１度ずつ異なる液体を用意してその液体に酒精計５９を浮かべ、レーザ距離センサ６３が実際に測定した距離データを求めることによってあらかじめ作成したものである。酒精計によって換算値が異なるため、酒精計毎に実際にアルコール度数−距離の関係を測定して換算テーブルを作成する。

次いで、ＰＬＣは、温度センサ６４によって測定した留出液の温度から、このアルコール度数の温度補正を行う（ステップＳ１４）。この温度補正は、メモリ７１ｂ内に格納されておりその一部を表２に示すようなアルコール分温度補正表を用いて行う。具体的には、ステップＳ１３で換算したアルコール度数（測定度数）に対して測定した温度における度数を求めることにより補正する。なお、このアルコール分温度補正表は、ＪＩＳＢ７５４８：２００９（酒精度浮ひょう）附属書ＡのＴａｂｌｅＩに基づいて作成される。

その後、ＰＬＣは、蒸留終了が指示されたかどうか判別し（ステップＳ１５）、蒸留終了ではない場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１１へ戻ってステップＳ１１〜Ｓ１５のアルコール濃度検出処理を繰り返す。蒸留終了が指示された場合（ＹＥＳの場合）、このアルコール濃度検出処理を終了する。

このようなアルコール濃度検出処理によれば、蒸留終了までアルコール濃度検出動作が繰り返して実行されるため、アルコール濃度をほぼ実時間で正確にかつ自動的に測定することができる。

以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、浮ひょう型の酒精計の目盛りを人間が目視して測定するのではなく、第２の領域５４内に繰り返し導入される留出液に酒精計５９を浮かべておき、その酒精計５９の頂部からの距離をレーザ距離センサ６３により常時測定し、距離−アルコール度数換算を行い、さらに、温度補正を行ってアルコール濃度を自動的に測定しているので、国税庁所定分析法に準じた方法でアルコール濃度を正確にかつ自動的に測定でき、蒸留の終了をほぼ実時間で制御することができる。しかも、そのための装置を安価に構成することができる。

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

１０ もろみタンク
１１ 蒸気流入制御弁
１２ ジャケット
１３ 吹き込み管
１４ もろみ投入口
１５ もろみ排出口
２０ 冷却コンデンサ
２１ 連結管
２２ 末垂れ落とし部
２３、２４ 洗浄シャワー
２５ 集合部
３０ 冷却タンク
３１ 冷却蛇管
３２ 冷却水制御弁
４０ 垂れ口タンク
４１ 真空ポンプ
４２ 排出口
５０ アルコール濃度センサ
５１ 第１の電動弁
５２ 第１の領域
５３ 第２の電動弁
５４ 第２の領域
５４ａ 開口面
５５ 第３の電動弁
５６、６１ 排出路
５７ 第４の電動弁
５８ 留出液回収容器
５９ 酒精計
５９ａ 反射面
６０ ケース
６２ 軸線
６３ レーザ距離センサ
６４ 温度センサ
７０ 制御盤
７１ 制御部
７１ａ マイクロコンピュータ
７１ｂ メモリ
７２ 入力インタフェース
７３ 出力インタフェース
７４ 蒸気吹込制御弁
７５ もろみ投入口制御弁

Claims (8)

1. 加熱によって蒸気を発生する蒸留部と、該蒸留部で発生した蒸気を冷却して凝縮する冷却部と、該冷却部で凝縮して得られた留出液のアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサと、該アルコール濃度センサによって検出されたアルコール濃度が所定値以下となった際に前記蒸留部による加熱を停止する制御部とを備え、
   前記アルコール濃度センサは、浮ひょう型の酒精計と、該酒精計の高さ位置をレーザによって測定するレーザ距離センサとを備えていることを特徴とする酒類の蒸留装置。
2. 前記アルコール濃度センサにおいて、前記酒精計の頂部に反射面が形成されていると共に前記レーザ距離センサが該酒精計の上方に配置されており、該レーザ距離センサは該レーザ距離センサから前記反射面までの距離を測定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の酒類の蒸留装置。
3. 前記アルコール濃度センサは、測定すべき留出液を貯留して前記酒精計を浮かべる測定用領域を備えており、該測定用領域は貯留した留出液を所定高さ位置でオーバーフローさせるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の酒類の蒸留装置。
4. 前記アルコール濃度センサは、前記測定用領域に浮かべられた前記酒精計を前記レーザ距離センサからのレーザ光の線上に位置させる位置規制機構を備えていることを特徴とする請求項３に記載の酒類の蒸留装置。
5. 前記制御部は、検出されたアルコール濃度が所定値以下となった際に前記蒸留部を外部に開放するように構成されていることを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の酒類の蒸留装置。
6. 前記留出液の温度を検出する温度センサをさらに備えており、前記制御部は、該温度センサからの検出温度知に応じて前記検出したアルコール濃度を換算修正するように構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の酒類の蒸留装置。
7. 蒸留部で発生した蒸気を凝縮して得られた留出液のアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサであって、前記留出液に浮かべられる浮ひょう型の酒精計と、該酒精計の高さ位置をレーザによって測定するレーザ距離センサとを備えていることを特徴とするアルコール濃度センサ。
8. 前記酒精計の頂部に反射面が形成されている共に前記レーザ距離センサが該酒精計の上方に配置されており、該レーザ距離センサは該レーザ距離センサから前記反射面までの距離を測定するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のアルコール濃度センサ。

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