JP2018165160A - 飲料の充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容器に充填される飲料の量のばらつきを抑制することができる飲料の充填方法を提供することを課題とする。【解決手段】飲料充填装置１００において、分岐部１２は、タンク接続管３１を流れる飲料を、主管３２を流れる飲料とバイパス管３３を流れる飲料とに分岐させる。二流体ノズル１５は、バイパス管３３を通って飲料タンク２１から流入する飲料と、タンク接続管３４を通ってガスタンク２２から流入する不活性ガスとを混合して、１次混合飲料を生成する。合流部１６は、１次混合飲料と、主管２３を通って飲料タンク２１から流入する飲料とを混合して、２次混合飲料を生成する。スタティックミキサ１７は、２次混合飲料に含まれる不活性ガスの気泡を分散させる。充填機１８は、２次混合飲料を、予め設定された充填量で容器に充填する。【選択図】図１

Description

本発明は、飲料の充填方法に関し、さらに詳しくは、気体とともに飲料を容器に充填する飲料の充填方法に関する。

近年、缶コーヒーなどの飲料の中には、飲料が充填された容器を開封前に振ることを推奨する飲料がある。開封前に容器を振ることにより、容器内で分離した成分や沈殿した成分を分散させることができるため、飲料の味にムラが出ないようにすることができる。

このように、開封前に容器を振ることを想定した飲料の場合、飲料が容器内で撹拌されるように、予め空き空間を確保する必要がある。容器内において空き空間を確保するために、気体吹き込み技術が用いられている。気体吹き込み技術は、飲料を充填する際に窒素ガスなどの不活性ガスを吹き込むことにより、飲料の層と不活性ガスの層とを容器内に形成する技術である。

しかし、従来の気体吹き込技術を用いた場合、飲料内に様々な大きさの気泡が発生する。つまり、飲料に含まれる気泡の大きさにばらつきが生じる。気泡の大きさにばらつきが生じている状態で飲料を容器に充填した場合、容器に充填される飲料の量にばらつきが生じる虞がある。つまり、従来の気体吹き込み技術を用いた場合、容器に充填される飲料の量のばらつきを抑制することが困難である。

また、二酸化炭素を飲料に含有させた炭酸飲料が、従来から市場で流通している。実開平１−７７８３２号公報（特許文献１）は、炭酸飲料のようなガス入り飲料の製造装置を開示している。実開平１−７７８３２号公報（特許文献１）に開示されている製造装置は、二流体ノズルを用いて、ガスを飲料に含有させる。

実開平１−７７８３２号公報

本発明の目的は、容器に充填される飲料の量のばらつきを抑制することができる飲料の充填方法を提供することである。

本発明に係る飲料の充填方法は、混合工程と、充填工程とを備える。混合工程は、飲料と気体とを所定の比率で混合する。充填工程は、気体が混合された飲料を所定の充填量で容器に充填する。

上記の充填方法によれば、飲料と気体とが所定の比率で混合され、気体と混合された状態の飲料が所定の充填量で充填される。これにより、容器に充填される飲料の量のばらつきを抑制することができる。

上記の充填方法において、混合工程は、二流体ノズル又はカーボネータを用いて飲料と気体とを混合してもよい。

これにより、気体と混合された飲料における気泡を微細化することができるため、容器に充填される飲料の量のばらつきをさらに抑制することができる。

上記の充填方法において、飲料の充填方法は、さらに、算出工程と、調整工程とを備えてもよい。算出工程は、飲料を貯留するタンクから供給される飲料の流量の積算値を算出する。調整工程は、算出工程により算出された飲料の積算値に対する気体の流量の積算値の比率が所定の比率となるように、飲料と混合される気体の量を調整する。

これにより、供給される飲料の流量の変化に応じて、飲料と混合される気体の量を調整することができる。従って、容器に充填される飲料の量のばらつきをさらに抑制することができる。

上記の充填方法において、混合工程は、第１混合工程と、第２混合工程とを含んでもよい。第１混合工程は、二流体ノズルを用いて飲料と気体とを混合する。第２混合工程は、二流体ノズルにより気体と混合された飲料と、気体が混合されていない飲料とを混合する。充填工程は、第２混合工程により混合された飲料を容器に充填する。

これにより、二流体ノズルを用いて飲料と気体とを混合する際に、二流体ノズルに流入する飲料に対する気体の割合を高くすることができる。気体が混合された飲料において、気泡をさらに微細化することができるため、容器に充填される飲料の量のばらつきをさらに抑制することができる。

上記の充填方法は、さらに、分散工程を備えてもよい。分散工程は、スタティックミキサを用いて、前記気体が混合された飲料における気泡を分散させる。

これにより、気体と混合された飲料において、気泡の分布の偏りを解消することができる。

本発明に係る飲料の充填方法によれば、容器に充填される飲料の量のばらつきを抑制することができる。

本発明の実施の形態に本発明の第１の実施の形態に係る飲料製造装置の構成を示す機能ブロック図である。 図１に示す飲料製造装置を用いた評価試験１の結果を示すグラフである。 図１に示す飲料製造装置を用いた評価試験２の結果を示すグラフである。 図１に示す飲料製造装置を用いた評価試験３の結果を示すグラフである。 従来の気体吹き込み技術を用いた場合における、評価試験３の結果を示すグラフである。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［第１の実施の形態］
｛１．飲料充填装置１００の概略｝
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る飲料充填装置１００の構成を示す機能ブロック図である。図１を参照して、飲料充填装置１００は、飲料タンク２１に貯蔵されている飲料を不活性ガスと混合し、不活性ガスが混合された飲料を、充填機１８を用いて図示しない容器に充填する装置である。

以下の説明において、「飲料の量」及び「不活性ガスの量」と記載した場合、特に説明のない限り、飲料の体積及び不活性ガスの体積を示すものとする。

飲料充填装置１００において、飲料は、飲料タンク２１から充填機１８に向かって流れる。以下の説明において、飲料充填装置１００における飲料タンク２１側を、「上流側」と定義する。飲料充填装置１００における充填機１８側を、「下流側」と定義する。

飲料充填装置１００を用いて容器に充填することができる飲料は、炭酸飲料を除く全ての飲料である。例えば、牛乳、乳飲料、コーヒー、コーヒー飲料、紅茶飲料、ウーロン茶飲料、緑茶、麦茶、果実ジュース、果汁入り飲料、野菜飲料、ミネラルウォーター、その他の清涼飲料水を、飲料充填装置１００を用いて容器に充填することができる。ここで、果実ジュースとは、ストレート果汁及び／又は濃縮還元果汁の含有量が１００％である飲料のことである。

不活性ガスは、飲料に対して化学的に不活性なガスのことである。具体的には、不活性ガスは、飲料に含まれる成分を酸化させないガスであり、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、二酸化炭素ガスなどを挙げることができる。

また、飲料が充填される容器は、紙容器、ペットボトル、ガラス瓶、スチール缶、アルミニウム缶等である。飲料が充填される容器は、液体を保存できるものであれば特に限定されない。

｛２．飲料充填装置１００の構成｝
図１を参照して、飲料充填装置１００は、流量調整部１１，１３と、分岐部１２と、飲料タンク２１と、タンク接続管３１と、主管３２と、バイパス管３３とを備える。

飲料タンク２１は、製造された飲料を貯留する。タンク接続管３１の上流側の端部が、飲料タンク２１に接続される。タンク接続管３１の下流側の端部が、分岐部１２の流入部１２ａに接続される。

流量調整部１１は、タンク接続管３１を流れる飲料の流量を調整する。具体的には、流量調整部１１は、タンク接続管３１に設けられた流量計１１ａにより検出される飲料の流量に基づいて、タンク接続管３１に設けられたバルブ１１ｂの開閉状態を制御する。

分岐部１２は、タンク接続管３１を流れる飲料を、主管３２を流れる飲料とバイパス管３３を流れる飲料とに分岐させる。分岐部１２は、例えば、Ｔ字型の分岐管である。分岐部１２は、流入部１２ａと、吐出部１２ｂ，１２ｃとを有する。

分岐部１２において、流入部１２ａは、吐出部１２ｂ，１２ｃよりも上流側に配置され、タンク接続管３１の下流側の端部と接続される。吐出部１２ｂ，１２ｃは、流入部１２ａよりも下流側に配置される。吐出部１２ｂは、主管３２の上流側の端部と接続される。吐出部１２ｃは、パイパス管３３の上流側の端部と接続される。

流量調整部１３は、主管３２を流れる飲料の流量を調整する。具体的には、流量調整部１３は、主管３２に設けられた流量計１３ａにより検出される飲料の流量に基づいて、主管３２に設けられたバルブ１３ｂの開閉状態を制御する。

飲料充填装置１００は、さらに、流量調整部１４と、二流体ノズル１５と、合流部１６と、スタティックミキサ１７と、ガスタンク２２と、タンク接続管３４と、バイパス管３５と、充填機接続管３６とを備える。

ガスタンク２２は、飲料と混合される不活性ガスを貯留する。タンク接続管３４の上流側の端部がガスタンク２２に接続される。タンク接続管３４の下流側の端部が二流体ノズル１５の流入部１５ａに接続される。

流量調整部１４は、タンク接続管３４を流れる不活性ガスの流量を調整する。具体的には、流量調整部１４は、タンク接続管３１を流れる飲料の流量を流量調整部１１から取得し、取得した飲料の流量を積算する。流量調整部１４は、飲料の流量の積算値に対するガス積算値の比率が予め定められた値となるように、タンク接続管３４に設けられたバルブ１４ｂの開閉状態を制御する。ここで、ガス積算値とは、タンク接続管３４を流れる不活性ガスの流量を積算することにより得られる値である。タンク接続管３４を流れる不活性ガスの流量は、タンク接続管３４に設けられた流量計１４ａにより検出される。

二流体ノズル１５は、バイパス管３３を通って飲料タンク２１から流入する飲料と、タンク接続管３４を通ってガスタンク２２から流入する不活性ガスとを混合する。二流体ノズル１５が不活性ガスと飲料とを混合することにより、不活性ガスの一部は、飲料に溶解し、残りの不活性ガスは、微細化された気泡として飲料中に存在する。

二流体ノズル１５は、流入部１５ａ，１５ｂと、吐出部１５ｃとを有する。流入部１５ａは、タンク接続管３４の下流側の端部と接続される。流入部１５ｂは、パイパス管３３の下流側の端部と接続される。吐出部１５ｃは、パイパス管３５の上流側の端部と接続される。吐出部１５ｃは、二流体ノズル１５により不活性ガスと混合された飲料をバイパス管３５に吐出する。なお、二流体ノズル１５は、流入部１５ａから流入した不活性ガスと、流入部１５ｂから流入した飲料とを混合することができるのであれば、その形状や種類は特に限定されない。

以下の説明において、二流体ノズル１５により不活性ガスと混合された飲料を「１次混合飲料」と記載する。

合流部１６は、バイパス管３５を通って二流体ノズル１５から流入する１次混合飲料と、主管３２を通って飲料タンク２１から流入する飲料とを混合する。つまり、合流部１６は、不活性ガスが混合されていない飲料と、二流体ノズル１５により不活性ガスと混合された飲料とを混合する。

合流部１６は、例えば、Ｔ字型の分岐管である。合流部１６は、流入部１６ａ，１６ｂと、吐出部１６ｃとを有する。

合流部１６において、流入部１６ａは、吐出部１６ｃよりも上流側に配置されており、主管３２の下流側の端部と接続される。流入部１６ｂは、吐出部１６ｃよりも上流側に配置されており、バイパス管３５の下流側の端部と接続される。吐出部１６ｃは、流入部１６ａ，１６ｂよりも下流側に配置されており、充填機接続管３６の上流側の端部と接続されている。

吐出部１６ｃから吐出される飲料は、１次混合飲料と飲料タンク２１から流入される飲料とが混合された飲料であるため、不活性ガスが混合されている。以下の説明において、合流部１６の吐出部１６ｃから吐出される飲料を、「２次混合飲料」と記載する。

スタティックミキサ１７は、充填機接続管３６の内部に配置される。スタティックミキサ１７は、充填機接続管３６を流れている２次混合飲料に含まれる不活性ガスの気泡をさらに分散させる。また、スタティックミキサ１７が２次混合飲料に含まれる不活性ガスの気泡を分散させる際に、気泡を形成する不活性ガスの一部が飲料に溶解する。充填機接続管３６の下流側の端部は、充填機１８に接続される。

充填機１８は、充填機接続管３６から流入する２次混合飲料を、予め設定された充填量で容器に充填する。つまり、充填機１８は、微細化された不活性ガスの気泡が分散された飲料を、所定の充填量で容器に充填する。

｛３．飲料充填装置１００の動作｝
以下、図１を参照しながら、飲料充填装置１００が容器に充填される２次混合飲料を生成する工程について詳しく説明する。

｛３．１．飲料の分岐｝
飲料は、飲料タンク２１からタンク接続管３１を取って分岐部１２の流入部１２ａに流入する。流量調整部１１が、タンク接続管３１を通る飲料の流量が一定となるようにバルブ１１ｂを制御している。このため、分岐部１２の流入部１２ａに流入する飲料の単位時間あたりの量は、一定である。

流入部１２ａに流入した飲料は、分岐部１２において、主管３２を通る飲料と、パイパス管３３を通る飲料とに分けられる。

｛３．２．二流体ノズルに流入する飲料の量の調整｝
バイパス管３３には、飲料の流量を制御するための流量計及びバルブは設置されていない。一方、主管３２を流れる飲料の流量は、流量調整部１３により調整される。また、タンク接続管３１を流れる飲料の流量が、流量調整部１１により調整されている。従って、飲料充填装置１００は、タンク接続管３１を流れる飲料の流量と主管３２を流れる飲料の流量とを調整することにより、バイパス管３３を流れる飲料の量を調整することが可能である。

｛３．３．二流体ノズルに流入する不活性ガスの量の調整｝
また、流量調整部１４は、タンク接続管３１を流れる飲料の流量を流量調整部１１からリアルタイムに取得し、取得した飲料の流量を積算する。流量調整部１４は、取得した飲料の流量の積算値と、タンク接続管３４を流れる不活性ガスの流量の積算値とに基づいて、気体投入比率を計算する。気体投入比率は、飲料の流量の積算値に対する不活性ガスの流量の積算値の比率である。なお、不活性ガスの流量は、単位時間あたりに流れる不活性ガスの体積として計算され、不活性ガスの体積は、不活性ガスが標準状態（０℃、１気圧）の環境下にあると仮定して計算される。

流量調整部１４は、気体投入比率が予め定められた所定の値となるように、バルブ１４ｂを開閉する。気体投入比率の具体的な数値は、気体が飲料の種類や、不活性ガスが飲料に混合されてから２次混合飲料が充填されるまでの管路の距離によっても変化するため、以下に限定されるものではないが、３％以上１５％以下が好ましく、４％以上１２％以下がより好ましく、５％以上１０％以下が最も好ましい。

｛３．４．二流体ノズル１５における混合｝
二流体ノズル１５は、バイパス管３３を通って流入部１５ｂに流入する飲料と、タンク接続管３４を通って流入部１５ａに流入する不活性ガスとを混合する。二流体ノズル１５により不活性ガスが混合された飲料は、１次混合飲料として、吐出部１５ｃからバイパス管３５に吐出される。１次混合飲料において、不活性ガスは、気泡の状態で飲料中に存在するか、あるいは、飲料に溶解した状態で飲料中に存在している。

このように、飲料充填装置１００は、主管３２を通る飲料とバイパス管３３を通る飲料とのうち、最初に、バイパス管３３を通る飲料を不活性ガスと混合する。以下、この理由について説明する。

二流体ノズル１５は、液体と気体とを混合する場合、液体に対する気体の比率が高くなるにつれて、気体が混合された液体に含まれる気泡の大きさが小さくなるという特性を有している。つまり、二流体ノズル１５は、飲料と不活性ガスとを混合する場合において、飲料の量に対する不活性ガスの量の比率を高くすることにより、１次混合飲料に含まれる不活性ガスの気泡を微細化することができる。

後述するように、不活性ガスの気泡を含む飲料を容器に充填する場合、不活性ガスの気泡を微細化することにより、容器に充填される飲料の量のばらつきを抑制することができる。このため、飲料充填装置１００は、不活性ガスが混合された飲料における、不活性ガスの気泡を微細化するために、上述の二流体ノズル１５の特性を利用する。

具体的には、飲料充填装置１００は、分岐部１２を用いて、タンク接続管３１を流れる飲料を、主管３２を流れる飲料とバイパス管３３を流れる飲料とに分岐させ、バイパス管３３を流れる飲料を二流体ノズル１５の流入部１５ｂに流入させる。不活性ガスとタンク接続管３１を流れる飲料とを混合する場合に比べて、不活性ガスとバイパス管３３を流れる飲料と混合する場合の方が、飲料の量に対する不活性ガスの量の比率を増加させることができる。従って、二流体ノズル１５の吐出部１５ｃから吐出される１次混合飲料において、不活性ガスの気泡をより小さくすることができる。

｛３．５．スタティックミキサ１７による気泡の分散｝
主管３２を通る飲料は、合流部１６の流入部１６ａに流入する。二流体ノズル１５において生成された１次混合飲料は、バイパス管３５を通って、合流部１６の流入部１６ｂに流入する。合流部１６は、流入部１６ａに流入した飲料と、流入部１６ｂに流入した１次混合飲料とを混合して、２次混合飲料を生成する。合流部１６は、生成した２次混合飲料を、吐出部１６ｃから充填機接続管３６に吐出する。

スタティックミキサ１７は、充填機接続管３６の内部に配置されており、２次混合飲料に含まれる不活性ガスの気泡を分散させる。スタティックミキサ１７を用いて、不活性ガスの気泡を分散させる理由は、以下の通りである。

合流部１６は、主管３２から流入する飲料と、パイパス管３５から流入する飲料とを単に合流させることにより、２次混合飲料を生成する。従って、合流部１６の吐出部１６ｃから吐出される２次混合飲料において、気泡の分布にばらつきが生じる虞がある。スタティックミキサ１７は、２次混合飲料に含まれる不活性ガスの気泡を分散させることにより、不活性ガスの気泡の分布の偏りを解消する。

なお、２次混合飲料に含まれる気泡がスタティックミキサ１７により分散される際に、気泡の状態で存在する不活性ガスの一部が、飲料に溶解する。

｛３．６．充填機１８による飲料の混合｝
充填機１８は、スタティックミキサ１７により気泡が分散された２次混合飲料を、所定の充填量で、図示しない容器に充填する。つまり、充填機１８は、微細化された不活性ガスの気泡が分散された飲料を、所定の充填量で容器に充填する。容器内において、２次混合飲料に含まれる不活性ガスの気泡は、時間の経過とともに他の気泡と合一する。また、飲料に溶解していた不活性ガスは、飲料から析出して気泡を形成し、他の気泡と合一する。この結果、容器内において、不活性ガスによる気層が、飲料による液層の上に形成される。

｛４．飲料充填装置１００の効果｝
このように、飲料充填装置１００は、不活性ガスの気泡が分散された飲料を所定の充填量で容器に充填する。従って、容器に充填される飲料の量は、所定の充填量から飲料に混合された不活性ガスの量を差し引いた量である。飲料充填装置１００は、飲料と混合する不活性ガスの量を制御することにより、容器に充填する飲料の量を変更することができる。つまり、充填機１８の構成を変更することなく、容器に充填される飲料の量を変更することができる。

例えば、飲料を充填する容器の種類を変更したり、飲料を充填する量の変更をしたりする場合、構成を大幅に変更しなければならないタイプの充填機１８が存在する。しかし、飲料充填装置１００は、飲料と混合する不活性ガスの量を制御することで、容器に充填される飲料の量を変更することが可能となる。

また、飲料充填装置１００は、二流体ノズル１５を用いて、飲料と不活性ガスとを混合する。不活性ガスは、二流体ノズル１５により飲料と混合された後に、微細化された気泡として飲料内に存在する。充填機１８は、微細化された不活性ガスの気泡を含む飲料を、容器に充填する。

不活性ガスの気泡が大きくなるにつれて、気泡の体積に対する表面積の割合は小さくなる。つまり、不活性ガスの気泡が大きくなるにつれて、気泡の形成に寄与する飲料の量が小さくなる。比較的大きな不活性ガスの気泡を多く含む飲料を容器の充填する場合、容器に投入される飲料が大きな気泡を含むか否かによって、容器に充填される飲料の量が変動する。

これに対して、飲料充填装置１００は、不活性ガスの気泡を微細化して、不活性ガスの気泡が極端に大きくなることを抑制する。従って、容器に充填される飲料の量のばらつきを抑制することができる。

また、飲料充填装置１００は、二流体ノズル１５を用いて、飲料と不活性ガスとを混合する。これにより、不活性ガスが飲料と混合されることにより１次混合飲料が生成されてから、２次混合飲料が容器に充填されるまでの間、飲料に含まれる不活性ガスの気泡を安定的に維持することができる。この点については、後述の実施例において説明する。つまり、飲料充填装置１００は、飲料中に存在する不活性ガスの気泡が他の気泡と合一して大きな気泡を形成することを抑制することができる。この結果、充填機１８が２次混合飲料を容器に充填する際に、大きな気泡を含む飲料が容器に投入されることが抑制されるため、容器に充填される飲料の量のばらつきをさらに小さくすることができる。

また、飲料充填装置１００は、二流体ノズル１５の流入部１５ａに供給される不活性ガスの量を、タンク接続管３１を流れる飲料の流量の積算値を使用して決定する。これにより、タンク接続管３１を流れる飲料の流量が変化した場合であっても、飲料の流量の変化に応じて、二流体ノズル１５の流入部１６ａに供給する不活性ガスの量をリアルタイムで変化させることができる。この結果、飲料充填装置１００は、容器に投入される２次混合飲料において、飲料の量に対する不活性ガスの量の比率を一定に保つことができ、容器に充填される飲料の量のばらつきを抑制することができる。

［変形例１］
上記実施の形態において、飲料充填装置１００において、二流体ノズル１５を用いて飲料と不活性ガスとを混合する例を説明したが、これに限られない。飲料充填装置１００は、二流体ノズル１５に代えて、カーボネータを用いてもよい。カーボネータは、炭酸水の製造に用いられる装置である。なお、飲料充填装置１００がカーボネータを用いる場合、飲料と混合される不活性ガスは、二酸化炭素ガスに限定されない。飲料充填装置１００がカーボネータを用いる場合、飲料に含まれる成分を酸化させない不活性ガス（窒素ガス、アルゴンガス等）を飲料と混合することが可能である。

上記実施の形態において、飲料充填装置１００がスタティックミキサ１７を備える例を説明したが、これに限られない。飲料充填装置１００は、スタティックミキサ１７を備えなくてもよい。この場合であっても、不活性ガスが混合された飲料において、不活性ガスの気泡が微細化されているため、容器に充填される飲料の量のばらつきを抑制することが可能である。

また、上記実施の形態において、飲料充填装置１００が、バイパス管３３を通る飲料と不活性ガスとを混合する例を説明したが、これに限られない。飲料充填装置１００は、タンク接続管３１の下流側の端部を二流体ノズル１５の流入部１５ｂに接続してもよい。この場合、飲料充填装置１００は、流量調整部１３，主管３２、バイパス管３３，３５を備えなくてもよい。つまり、飲料充填装置１００は、二流体ノズル１５又はカーボネータを用いて飲料と不活性ガスとを混合することができれば、飲料と不活性ガスとを混合する手順は特に限定されない。この場合であっても、不活性ガスが混合された飲料において、不活性ガスの気泡を微細化されているため、容器に充填される飲料の量のばらつきを抑制することが可能である。

また、上記実施の形態において、飲料充填装置１００が、二流体ノズル１５又はカーボネータを用いて、飲料と不活性ガスとを混合する例を説明したが、これに限られない。飲料充填装置１００は、飲料と不活性ガスとを混合し、不活性ガスが混合された飲料を所定の充填量で容器に充填すればよい。例えば、貫通型ノズルを用いて飲料と不活性ガスとを混合してもよい。この場合であっても、不活性ガスが混合された飲料が所定の充填量で容器に投入されるため、容器に充填される飲料の量のばらつきを抑制することが可能である。

｛評価試験１：２次混合飲料における気泡の安定性｝
２次混合飲料における気泡の安定性を確認するため、評価試験１を行った。評価試験１では、図１に示す飲料充填装置１００を使用して窒素ガスを水と混合し、スタティックミキサ１７の下流側の端部から窒素ガスの気泡が合一する位置までの距離を計測した。

評価試験１で用いたノズルは、以下の通りである。
（サンプル１−１）二流体ノズル：ＳＳ−５（スプレーイングシステムスジャパン合同会社製）
（サンプル１−２）二流体ノズル：ＥＪＸ（株式会社いけうち製）
（サンプル１−３）二流体ノズル：ミニミスト（株式会社共立合金製作所）
（サンプル１−４）貫通型ノズル：ＭＣＰφ０．４（株式会社いけうち製）

図１に示す飲料充填装置１００において、飲料タンク２１に水を投入し、ガスタンク２２に窒素ガスを投入した。気体投入比率を５〜１０％の範囲で変化させ、タンク接続管３１を流れる水の流量を９００〜２４００（Ｌ／ｈ）の範囲で変化させながら、上記の各ノズルを用いて、窒素ガスを水と混合させた。なお、二流体ノズル１５に流入する水の量（バイパス管３３を流れる水の流量）が、７００〜８００（Ｌ／ｈ）の範囲となるように、流量調整部１３を用いて主管３２を流れる水の流量を調整した。

各ノズルを用いて窒素ガスを水と混合した場合における、合一距離を計測した。合一距離は、スタティックミキサ１７の下流側の端部から、気泡が合一する地点までの距離である。なお、「気泡が合一した」と判断する条件は、充填機接続管３６において、水の上に単一の窒素ガスの層が形成されるまでの距離である。

なお、貫通型ノズルを使用する場合、貫通型ノズルを主管３２の内部に配置し、貫通型ノズルに窒素ガスを供給するように飲料充填装置１００の構成を変更した。また、飲料充填装置１００において、分岐部１２の吐出部１２ｃ及び合流部１６の流入部１６ｂを封鎖し、水がバイパス管３３，３５を通らないように構成を変更した。

図２は、評価試験１の結果を示すグラフである。図２を参照して、二流体ノズルであるＳＳ−５、ＥＪＸ、及び、ミニミストを使用した場合において、合一距離は、４５ｃｍ以上であった。貫通型ノズルを使用した場合における合一距離は、２０ｃｍであった。つまり、二流体ノズル又は貫通型ノズルを用いて窒素ガスを水と混合し、スタティックミキサ１７を用いて窒素ガスの気泡を分散させることにより２次混合飲料を生成した場合、２次混合飲料が定の距離を流れるまでの間、窒素ガスの気泡を安定的に維持できることを確認できた。

なお、二流体ノズルを用いた場合における合一距離は、貫通型ノズルを用いた場合における合一距離の２倍以上であった。図２に示す結果から、二流体ノズルを用いて窒素ガスを水と混合させることにより、窒素ガスの気泡をさらに微細化することができ、かつ、窒素ガスの気泡をさらに安定的に維持することができると考えられる。

評価試験１では、窒素ガスを水と混合させている。水以外の飲料は、水以外の様々な成分を含有しているため、水よりも粘度が高い。従って、二流体ノズル又は貫通型ノズルを用いて水以外の飲料を窒素ガスと混合させた場合、合一距離はさらに長くなり、微細化された気泡をさらに安定的に維持することができると想定される。

以上説明したように、評価試験１から、二流体ノズル又は貫通型ノズルを用いて飲料と不活性ガスとを混合し、不活性ガスが混合された飲料を所定の充填量で容器に投入することにより、容器に充填される飲料のばらつきを抑制することができると考えられる。

｛評価試験２：充填量のばらつきの評価｝
図１に示す飲料充填装置１００を用いて牛乳を容器に充填した場合における、容器に充填された牛乳の量の変動を確認した。

（サンプル２−１）
飲料充填装置１００において、二流体ノズル１５としてＥＪＸ（株式会社いけうち製）を用いて窒素ガスと牛乳とを混合し、窒素ガスが混合された牛乳を容器に充填した。充填機１８において、容器に充填される牛乳と窒素ガスの合計量を２１０ｍＬとし、気体投入比率を５％に設定した。これらの設定に基づいて、１００個の容器の各々に充填された牛乳の重さを計測し、各容器における牛乳の重さについての標準偏差を算出した。

（サンプル２−２）
飲料充填装置１００において、二流体ノズル１５としてＥＪＸ（株式会社いけうち製）を用いて窒素ガスと牛乳とを混合し、窒素ガスが混合された牛乳を容器に充填した。充填機１８において、容器に充填される牛乳と窒素ガスとの合計量を２１０ｍＬとし気体投入比率を１０％に設定した。これらの設定に基づいて、１００個の容器の各々に充填された牛乳の重さを計測し、各容器における牛乳の重さについての標準偏差を算出した。

（サンプル２−３）
飲料充填装置１００において、二流体ノズル１５に代えてカーボネータを用いて窒素ガスと牛乳とを混合し、窒素ガスが混合された牛乳を容器に充填した。充填機１８において、容器に充填される牛乳と窒素ガスの合計量を２１０ｍＬとし、気体投入比率を５％に設定した。これらの設定に基づいて、１００個の容器の各々に充填された牛乳の重さを計測し、各容器における牛乳の重さについての標準偏差を算出した。

（サンプル２−４）
飲料充填装置１００において、二流体ノズル１５に代えてカーボネータを用いて窒素ガスと牛乳とを混合し、窒素ガスが混合された牛乳を容器に充填した。充填機１８において、容器に充填される牛乳と窒素ガスの合計量を２１０ｍＬとし、気体投入比率を１０％に設定した。これらの設定に基づいて、１００個の容器の各々に充填された牛乳の重さを計測し、各容器における牛乳の重さについての標準偏差を算出した。

（結果）
図３に、上記サンプル（２−１）〜（２−４）の各々において算出した標準偏差を示す。図３を参照して、二流体ノズル１５としてＥＪＸ（株式会社いけうち製）を使用し、気体投入比率が５％である場合（サンプル２−１）、標準偏差は、１．４２（ｇ）であった。二流体ノズル１５としてＥＪＸ（株式会社いけうち製）を使用し、気体投入比率が１０％である場合（サンプル２−２）、標準偏差は、１．７８（ｇ）であった。図３に示す結果から、二流体ノズル１５を用いて窒素ガスと牛乳とを混合する場合、気体投入比率を高くすることにより、容器に充填される牛乳の量のばらつきを抑制できることが確認された。

また、図３を参照して、二流体ノズル１５に代えてカーボネータを使用し、気体投入比率が５％である場合（サンプル２−３）、標準偏差は、０．８２（ｇ）であった。二流体ノズル１５に代えてカーボネータを使用し、気体投入比率が１０％である場合（サンプル２−４）、標準偏差は、０．６７（ｇ）であった。図３に示す結果から、カーボネータを用いて窒素ガスと牛乳とを混合する場合、気体投入比率を高くすることにより、容器に充填される牛乳の量のばらつきを抑制できることが確認された。

｛評価試験３：充填量の経時変化｝
図１に示す飲料充填装置１００を使用した場合における、容器に充填される飲料の経時変化を確認した。

（サンプル３−１）
図１に示す飲料充填装置１００を使用して、窒素ガスが混合された牛乳を５０個の容器に順次充填した。このとき、充填機１８において、容器に充填される牛乳と窒素ガスの合計量を２１０ｍＬとし、気体投入比率を、１０％に設定した。そして、各容器に充填された牛乳の重量を計測した。

（サンプル３−２）
サンプル３−１に対する比較例として、従来の気体吹き込み技術を用いて牛乳を５０個の容器に順次充填し、各容器に充填された牛乳の重量を計測した。従来の気体吹き込み技術では、牛乳を容器に充填する直前に、窒素ガスが牛乳に吹き込まれる。窒素ガスの流量は、牛乳に吹き込まれる窒素ガスの圧力が一定となるように制御される。サンプル３−２では、容器に充填される牛乳と窒素ガスの合計量を２１０ｍＬとし、充填される牛乳の量に対する窒素ガスの量の比率が１０％となるように、窒素ガスの圧力を制御した。

図４は、サンプル３−１において各容器に充填された牛乳の重量を示すグラフである。図５は、サンプル３−２において各容器に充填された牛乳の重量を示すグラフである。図４及び図５において、横軸に示す数値は、各容器の番号を示している。横軸において、番号「１」は、牛乳が１番目に充填された容器を示し、番号「２」は、牛乳が２番目に充填された容器を示す。番号「５０」は、牛乳が５０番目に充填された容器を示す。つまり、横軸において番号が大きくなるにつれて、牛乳の充填が開始されてから、時間が経過していることを示す。

図４に示すように、飲料充填装置１００を使用して牛乳を容器に充填した場合（サンプル３−１）、番号「１」〜「５０」の各容器に充填される牛乳の重量は、概ね１８７〜１８９ｇの範囲内に収まっている。つまり、二流体ノズル１５を用いて窒素ガスを牛乳と混合し、窒素ガスが混合された牛乳を容器に充填することにより、各容器に充填される牛乳の重量を、充填開始から充填終了まで安定的に維持できることを確認することができた。

図５に示すように、従来の気体吹き込み技術を用いて牛乳を容器に充填した場合（サンプル３−２）、１番目の容器に充填される牛乳の重量は、１９９ｇであった。容器に充填される牛乳の重量は、３番目の容器から徐々に増加し、１０番目の容器において約２００ｇまで増加した。その後、容器に充填される牛乳の重量は、緩やかに減少し、５０番目の容器において約１９６ｇであった。このように、従来の吹き込み技術を用いて牛乳を容器に充填した場合、各容器に充填される牛乳の重量が、時間が経過しても安定しないことが明らかとなった。

また、従来の気体吹き込み技術を用いたサンプル３−２では、牛乳を容器に充填する際に気泡が容器からオーバーフローする現象が確認された。従来の気体吹き込み技術では、充填される牛乳の量に対する窒素ガスの量の比率を６％に設定した場合においても、気泡が容器からオーバーフローする現象が確認された。従って、従来の気体吹き込み技術を用いて、容器に充填される飲料の量を制御することは、困難であると考えられる。

これに対して、図１に示す飲料充填装置１００を用いたサンプル３−１では、気体投入比率が１０％に設定されているにもかかわらず、気泡が容器からオーバーフローする現象が確認されなかった。従って、図１に示す飲料充填装置１００を用いた場合、飲料の体積に対する不活性ガスの比率を１０％以上に設定したとしても、飲料を安定的に容器に充填することができると考えられる。従って、図１に示す飲料充填装置１００は、気体投入比率を変更することによい、容器に充填される飲料の量を容易に変更することができると考えられる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

１００ 飲料充填装置
１１，１３，１４ 流量調整部
１５ 二流体ノズル
１６ 合流部
１７ スタティックミキサ
１８ 充填機
２１ 飲料タンク
２２ ガスタンク
３１，３４ タンク接続管
３２ 主管
３３，３５ バイパス管
３６ 充填機接続管

Claims (5)

1. 飲料と気体とを所定の比率で混合する混合工程と、
   前記気体が混合された飲料を所定の充填量で容器に充填する充填工程と、
   を備える、飲料の充填方法。
2. 請求項１に記載の飲料の充填方法であって、
   前記混合工程は、二流体ノズル又はカーボネータを用いて前記飲料と前記気体とを混合する、飲料の充填方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の飲料の充填方法であって、
   飲料を貯留するタンクから供給される前記飲料の流量の積算値を算出する算出工程と、
   前記算出工程により算出された飲料の積算値に対する前記気体の流量の積算値の比率が前記所定の比率となるように、前記飲料と混合される気体の量を調整する調整工程と、
   を備える、飲料の充填方法。
4. 請求項２に記載の飲料の充填方法であって、
   前記混合工程は、
   前記二流体ノズルを用いて前記飲料と前記気体とを混合する第１混合工程と、
   前記二流体ノズルにより前記気体と混合された飲料と、前記気体が混合されていない飲料とを混合する第２混合工程と、
   を含み、
   前記充填工程は、前記第２混合工程により混合された飲料を前記容器に充填する、飲料の充填方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の飲料の充填方法であって、さらに、
   スタティックミキサを用いて、前記気体が混合された飲料における気泡を分散させる分散工程、
   を備える、飲料の充填方法。
   

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