JP2020100412A - 容器内の不活性ガス置換方法、飲料の充填装置、及び、飲料製造ライン - Google Patents

Abstract

【課題】 容器内への飲料の充填において、容器内での不活性ガスの置換率を高めることを可能とし、最適な置換率を実現可能とする技術を提案する。【解決手段】 飲料が充填される容器内空気を不活性ガスに置換する方法であって、飲料の充填装置２０において、第一カウンタープレッシャー工程と、前記第一カウンタープレッシャー工程後の充填前スニフト工程と、前記充填前スニフト工程後の第二カウンタープレッシャー工程と、前記第二カウンタープレッシャー工程後の充填工程と、前記充填工程後の充填後スニフト工程と、を実施し、前記第一カウンタープレッシャー工程と、前記充填前スニフト工程の組み合わせを、少なくとも一回実施する、こととする。【選択図】図１

Description

本発明は、ビールなどのアルコール飲料、炭酸飲料などの清涼飲料水、といった各種飲料を容器に充填する技術に関し、より詳しくは、容器内を不活性ガスに置換する技術に関する。

従来、プラスチックボトル容器や缶容器など各種容器に飲料を充填する技術分野において、飲料の酸化による品質劣化防止を目的として、容器内の空気を不活性ガスに置換することが知られている。

特許文献１は、充填前の空容器の洗浄水に不活性ガスを混合させることで、容器内の空気を外部に排出し、容器内を不活性ガス（炭酸ガスや窒素ガス）の雰囲気にする技術を開示する。

特許文献２は、充填前の空容器への不活性ガスの吹き込みに関し、短時間で不活性ガスに置換することを目的とする技術を開示する。

特許文献３は、充填前の空容器への不活性ガスの吹き込みに関し、不活性ガスの使用量を削減しつつ、効率よく置換を行うことを目的とする技術を開示する。

特開２００２−３０１４４１号公報 特開平３−１７６３９８号公報 特開２００５−３１３９２８号公報

上述の特許文献に開示されるように、従来より容器内の空気を不活性ガスに置換することは行われているが、その置換の度合いを示す指標として、置換率（％）がある。

この置換率は、容器内の空気の容量（体積）に対する不活性ガスの容量（体積）の割合を百分率で表したもの（％）であり、例えば、飲料の充填後の空寸部（空間部分）の空気が計測対象となる。プラスチックボトルに清涼飲料水が充填された場合には、一般的には、２４％〜４０％程度の置換率を達成するように製造工程が管理されるものである。

現在、品質向上の観点から、不活性ガスの置換率をさらに高めることが求められており、また、その置換率を安定させることで、置換率のバラツキを少なくすることが求められている。

特に、ビールは清涼飲料水よりも酸化して劣化しやいため、より高い置換率が求められるものである。このように、充填される飲料の種類に応じて最適な置換率を実現することも求められている。

本発明は、以上の問題点に鑑み、容器内への飲料の充填において、容器内での不活性ガスの置換率を高めることを可能とし、最適な置換率を実現可能とする技術を提案するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本願発明は、
飲料が充填される容器内空気を不活性ガスに置換する方法であって、
飲料の充填装置において、
第一カウンタープレッシャー工程と、
前記第一カウンタープレッシャー工程後の充填前スニフト工程と、
前記充填前スニフト工程後の第二カウンタープレッシャー工程と、
前記第二カウンタープレッシャー工程後の充填工程と、
前記充填工程後の充填後スニフト工程と、
を実施し、
前記第一カウンタープレッシャー工程と、前記充填前スニフト工程の組み合わせを、少なくとも一回実施する、
容器内の不活性ガス置換方法とする。

また、好ましくは、
前記充填装置よりも上流に配置される容器洗浄装置において、
開口部が下側に配置された容器に対し、洗浄液を容器内部に供給して洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後に、不活性ガスを容器内部に供給して容器内部の空気を不活性ガスに置換する置換工程と、
を実施する、こととする。

また、好ましくは、
飲料が充填された容器の空寸部の不活性ガスの置換率が８０％以上である、
こととする。

また、好ましくは、
飲料が充填される容器内空気を不活性ガスに置換可能に構成される飲料の充填装置であって、
第一カウンタープレッシャー工程と、
前記第一カウンタープレッシャー工程後の充填前スニフト工程と、
前記充填前スニフト工程後の第二カウンタープレッシャー工程と、
前記第二カウンタープレッシャー工程後の充填工程と、
前記充填工程後の充填後スニフト工程と、
を実施し、
前記第一カウンタープレッシャー工程と、前記充填前スニフト工程の組み合わせが、少なくとも一回実施可能に構成される、
飲料の充填装置とする。

また、好ましくは、
容器内部を洗浄する容器洗浄装置と、
前記容器洗浄装置の後工程の充填装置と、
を含む飲料製造ラインであって、
前記容器洗浄装置では、開口部が下側に配置された容器に対し、洗浄液を容器内部に供給して洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後に、不活性ガスを容器内部に供給して容器内部の空気を不活性ガスに置換する置換工程と、
を実施可能に構成される、こととする。

本発明の構成によれば、容器内空気の不活性ガスの置換率を高めることができ、また、飲料の種類によって、第一カウンタープレッシャー工程と充填前スニフト工程の組み合わせの実施回数を増やすことで、各飲料に求められる最適な置換率を安定的に実現することが可能となる。

飲料の製造ラインの一例を示す図である。 試験例２において充填装置で実施する工程について示す図である。

図１は、本発明が適用される飲料の製造ラインの一例として、ビールの製造ラインを構成したものを示すものであり、洗浄工程を実施する容器洗浄装置１０（「リンサー」とも称される）と、充填工程を実施する充填装置２０（「フィラー」とも称される）と、容器に蓋を取り付けるキャッピング装置３０（「シーマー」とも称される）と、を有する構成としている。なお、飲料としては、ビールの他、アルコール飲料、非アルコール飲料などであってもよい。

容器洗浄装置１０には、空の容器１が連続的に供給される。容器１は、プラスチック製のボトル（ペットボトルなど）、ガラス製の瓶、金属製の缶（アルミ缶、スチール缶）、などの各種容器である。図１の例では、容器１をペットボトルとした場合について記載をしている。

容器洗浄装置１０では、容器１の開口部が下側になるように倒立される。この倒立は、容器洗浄装置１０に搬送される前段階で倒立の状態とされていてもよいし、容器洗浄装置１０内に設けられる反転機構により正立の状態から倒立の状態としてもよい。

容器洗浄装置１０には、容器１内に下側から挿入されるノズル１２が設けられている。ノズル１２は、洗浄液を供給する経路と、不活性ガスを供給する経路と、に接続されており、バルブの切り替えによって、いずれかの経路に接続され、洗浄液の流出、不活性ガスの放出が順次行われるように構成される。

容器洗浄装置１０では、容器１内にノズル１２が挿入される。ここで、ノズル１２は、その先端が倒立された容器１の底から容器１の全長の４／５程度下がったところの高さ位置となるまで挿入される。この高さ位置は、洗浄液による洗浄効率や、不活性ガスの置換効率により、適宜調整される。

また、ノズル１２において、少なくとも先端部に、不活性ガスを噴出するための噴出口が設けられることで、容器１内の空間の上部に向けて不活性ガスが放出されることになり、これにより、不活性ガスの自重によって空気を下方へと押し下げて外部へ放出することができ、不活性ガスの置換効率を高めることができる。

まず、容器１に挿入されたノズル１２から洗浄液が流出され、洗浄工程が実施される。この洗浄工程では、容器１の内側の付着物が洗浄液によって洗い流される。洗浄の廃液は下側の開口を通じて外部へと排出される。洗浄液は、例えば純水が使用される。

次いで、ノズル１２から不活性ガスが噴出され、置換工程が実施される。この置換工程は、容器内１の空気中の酸素を不活性ガスに置換することを目的とするものである。不活性ガスは、例えば、炭酸ガス、窒素ガスが使用される。

以上のように、容器洗浄装置１０では、洗浄工程、置換工程が順次行われるものである。置換工程においては、洗浄工程にて容器内に残留した洗浄液をも排出することができ、容器内に不純物が残留することが防がれ、飲料の品質を高めることができる。

充填装置２０には、洗浄工程、置換工程を経た容器１が連続的に供給される。この充填装置２０では、図２にも示されるように、第一カウンタープレッシャー工程、充填前スニフト工程、第二カウンタープレッシャー工程、充填工程、充填後スニフト工程、の工程が実施される。

まず、第一カウンタープレッシャー工程では、充填装置２０の飲料タンク２２の空寸部２４と、容器１の内部空間がガス経路Ａを通じて連通され、両空間の圧力が等しくなるように設定される。

この第一カウンタープレッシャー工程においては、容器洗浄装置１０にて予め不活性ガスの置換工程が実施された容器１に対し、充填装置２０の飲料タンク２２内の空寸部２４に充満する不活性ガスが供給される。

具体的には、飲料がビールである場合には、充填装置２０の飲料タンク２２に充填されたビール２６の上方の空寸部２４に炭酸ガスが満たされており、容器１内よりも高圧の炭酸ガスが容器１内へと供給される。

次いで、充填前スニフト工程では、ガス経路Ａによる連通が遮断されるとともに、外部空間に通じるスニフト経路Ｂと容器１の内部空間が連通され、容器１内の高圧の気体が外部へと排出され、容器１内の圧力が大気圧と等しくなる。

次いで、第二カウンタープレッシャー工程では、スニフト経路Ｂによる連通が遮断されるとともに、再び、ガス経路Ａが連通され、空寸部２４と容器１の内部空間の両空間の圧力が等しくなるように設定される。前段の充填前スニフト工程では、容器１内の圧力が大気圧となっているため、飲料タンク２２内の空寸部２４に充満する不活性ガスが再び容器１の内部へと供給されることになる。

次いで、充填工程では、充填装置２０の飲料タンク２２でビール２６が存在する飲料領域と、容器１の内部空間が飲料経路Ｃを通じて連通され、飲料タンク２２内の飲料が容器１内へと充填される。容器１内の不活性ガスは、ガス経路Ａを通じて飲料タンク２２の空寸部２４へと戻される。

次いで、充填後スニフト工程では、ガス経路Ａ及び飲料経路Ｃによる連通が遮断されるとともに、外部空間に通じるスニフト経路Ｂと容器１の空寸部が連通され、容器１内の高圧の不活性ガスが外部へと排出されて、容器１内の圧力が大気圧と等しくなる。この充填後スニフト工程により、容器１内に充填された飲料の吹きこぼれが防止される。

充填後スニフト工程を終えた容器１は、キャッピング装置３０へと搬送され、容器に蓋を装着するキャッピング工程が実施される。

＜試験例１＞
以上のように構成した容器洗浄装置１０において、洗浄液による洗浄工程、不活性ガスへの置換工程を実施し、容器洗浄装置１０から搬出された直後の容器内の気体を採取し、不活性ガスの置換率を測定した。

使用される不活性ガスは炭酸ガス（ＣＯ_２）であり、容器は充填量が５００ｍＬ用のペットボトルであり、採取する気体の量は２ｍＬである。
置換率は、採取した気体に含まれる炭酸ガスの容量％である。
表１の各試験番号に示される不活性ガスの圧力、不活性ガスの噴出時間の設定により、置換率を測定した。

試験番号１〜３、６の比較により、圧力を高めることで置換率が高まることが確認された。
試験番号３〜５の比較により、０．５秒から１秒に時間が長くなることで置換率が高まるが、３秒の場合は１秒の場合と比較して置換率が低下することが確認された。
以上の結果から、試験番号４の設定（０．３Ｍｐａ、０．５秒）において最も高い置換率（９１．８％）が達成できることが確認された。

＜試験例２＞
以上のように構成した充填装置２０において、第一カウンタープレッシャー工程、充填前スニフト工程、第二カウンタープレッシャー工程、充填工程、充填後スニフト工程を実施し、キャッピング装置手前の容器内の気体を採取し、不活性ガスの置換率を測定した。なお、容器洗浄装置１０では、容器に対する不活性ガスや飲料の供給は一切行わず、単に容器を搬送させることとした。

充填工程において充填する飲料はビールであり、容器は充填量が５００ｍＬ用のペットボトルであり、採取する気体の量は２ｍＬである。
置換率は、採取した気体に含まれる炭酸ガスの容量％である。
表２に示される各工程の設定により、置換率を測定した。試験７は、工程Ｂ−１が実施された後、工程Ａ−２、Ｂ−２、Ａ−３及びＢ−３は実施されず、工程Ｃが実施される。図２は、試験７、試験８のフローチャートである。

試験７では、第一カウンタープレッシャー工程、充填前スニフト工程を含む工程を実施することで、８２．６％の置換率が達成できることが確認された。
試験８では、試験７との比較において、第一カウンタープレッシャー工程、充填前スニフト工程の組み合わせを実施する回数を２回増やし、合計で３回実施することで、９２．６％の置換率が達成できることが確認された。

試験７と試験８の比較により、第一カウンタープレッシャー工程、充填前スニフト工程の組み合わせの回数を増やすことで、置換率が高められることが確認された。

これは、充填前スニフト工程にて容器内の高圧の気体が外部へと排出される際に、不活性ガス以外の空気が排出され、続いて実施される第一カウンタープレッシャー工程の前段階において、容器内の不活性ガスの割合が増えているためであると考えられる。

なお、試験７においても、充填工程の前段階において、第一カウンタープレッシャー工程、充填前スニフト工程、第二カウンタープレッシャー工程といったように、合計で２回のカウンタープレッシャー工程が行われるため、充填工程の前段階においてカウンタープレッシャー工程が１回だけ行われる場合と比較して、高い置換率を実現できることになる。

以上のように、本願発明では、充填工程の前段階において、「カウンタープレッシャー工程」→「充填前スニフト工程」→「カウンタープレッシャー工程」を実施することで、高い置換率を実現できることを見出したものである。

即ち、充填装置２０における一連の工程は時間的な成約もあり、従来は、充填工程の前段階においてカウンタープレッシャー工程は１回だけ行うものであった。このため、充填工程の前段階のカウンタープレッシャー工程の階数を増やすことや、充填工程の前段階のスニフト工程を追加することは、従来の知見にはない新たな着眼点であり、十分な効果があることも試験により明らかにすることができた。

以上のようにして本願発明を実施することができる。
即ち、図１、及び、図２に示すように、
飲料が充填される容器内空気を不活性ガスに置換する方法であって、
飲料の充填装置２０において、
第一カウンタープレッシャー工程と、
前記第一カウンタープレッシャー工程後の充填前スニフト工程と、
前記充填前スニフト工程後の第二カウンタープレッシャー工程と、
前記第二カウンタープレッシャー工程後の充填工程と、
前記充填工程後の充填後スニフト工程と、
を実施し、
前記第一カウンタープレッシャー工程と、前記充填前スニフト工程の組み合わせを、少なくとも一回実施する、
こととするものである。

以上の方法により、容器内空気の不活性ガスの置換率を高めることができ、また、飲料の種類によって、第一カウンタープレッシャー工程と充填前スニフト工程の組み合わせの実施回数を増やすことで、各飲料に求められる最適な置換率を安定的に実現することが可能となる。例えば、ビールを充填する場合には、より高い置換率（例えば、８０％以上）となるように、実施回数を設定するものである。

また、図１に示すように、
飲料が充填される容器内空気を不活性ガスに置換する方法であって、
充填装置２０の上流に配置される容器１の容器洗浄装置１０において、
開口部が下側に配置された容器１に対し、洗浄液を容器内部に供給して洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後に、不活性ガスを容器内部に供給して容器内部の空気を不活性ガスに置換する置換工程と、
を実施する、こととするものである。

このように、容器洗浄装置１０において不活性ガスに置換することで、空の容器内部を不活性ガスの雰囲気にすることができ、飲料の充填後における置換率においてより高い値を実現することが可能となる。つまり、充填装置２０の前段において容器洗浄装置１０にて不活性ガスによる置換を行っておくことで、容器洗浄装置１０での置換と、充填装置２０での置換の二段階の相乗的な効果により、より高い置換率を実現することが可能となる。

さらに、洗浄工程と置換工程が順番にそれぞれ独立して実施されることで、置換工程においては、洗浄工程において容器内に残留した洗浄液を排出することができ、容器内に不純物が残留することが防がれ、飲料の品質を高めることができる。

また、図１に示すように、
飲料が充填された容器１の空寸部の不活性ガスの置換率が８０％以上であることとするものである。

このように、不活性ガスの置換率を８０％以上とすることにより、酸化劣化がしやすいビールなどについて、より長期間、高い品質を提供することが可能となる。

また、図１に示すように、
飲料が充填される容器内空気を不活性ガスに置換可能に構成される飲料の充填装置２０であって、
第一カウンタープレッシャー工程と、
前記第一カウンタープレッシャー工程後の充填前スニフト工程と、
前記充填前スニフト工程後の第二カウンタープレッシャー工程と、
前記第二カウンタープレッシャー工程後の充填工程と、
前記充填工程後の充填後スニフト工程と、
を実施し、
前記第一カウンタープレッシャー工程と、前記充填前スニフト工程の組み合わせが、少なくとも一回実施可能に構成される、こととするものである。

また、図１に示すように、
容器内部を洗浄する容器洗浄装置１０と、前記容器洗浄装置１０の後工程の前記充填装置２０と、を含む飲料製造ラインであって、
前記容器洗浄装置１０では、開口部が下側に配置された容器１に対し、洗浄液を容器内部に供給して洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後に、不活性ガスを容器内部に供給して容器内部の空気を不活性ガスに置換する置換工程と、
を実施可能に構成される、こととするものである。

また、図１に示すように、
容器内部を洗浄する容器洗浄装置１０であって、
開口部が下側に配置された容器１に対し、洗浄液を容器内部に供給して洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後に、不活性ガスを容器内部に供給して容器内部の空気を不活性ガスに置換する置換工程と、
を実施可能に構成される、こととするものである。

１ 容器
１０ 容器洗浄装置
１２ ノズル
２０ 充填装置
２２ 飲料タンク
２４ 空寸部
２６ ビール
３０ キャッピング装置
Ａ ガス経路
Ｂ スニフト経路
Ｃ 飲料経路

Claims (5)

1. 飲料が充填される容器内空気を不活性ガスに置換する方法であって、
   飲料の充填装置において、
   第一カウンタープレッシャー工程と、
   前記第一カウンタープレッシャー工程後の充填前スニフト工程と、
   前記充填前スニフト工程後の第二カウンタープレッシャー工程と、
   前記第二カウンタープレッシャー工程後の充填工程と、
   前記充填工程後の充填後スニフト工程と、
   を実施し、
   前記第一カウンタープレッシャー工程と、前記充填前スニフト工程の組み合わせを、少なくとも一回実施する、
   容器内の不活性ガス置換方法。
2. 前記充填装置よりも上流に配置される容器洗浄装置において、
   開口部が下側に配置された容器に対し、洗浄液を容器内部に供給して洗浄する洗浄工程と、
   前記洗浄工程の後に、不活性ガスを容器内部に供給して容器内部の空気を不活性ガスに置換する置換工程と、
   を実施する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の容器内の不活性ガス置換方法。
3. 飲料が充填された容器の空寸部の不活性ガスの置換率が８０％以上である、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の容器内の不活性ガス置換方法。
4. 飲料が充填される容器内空気を不活性ガスに置換可能に構成される飲料の充填装置であって、
   第一カウンタープレッシャー工程と、
   前記第一カウンタープレッシャー工程後の充填前スニフト工程と、
   前記充填前スニフト工程後の第二カウンタープレッシャー工程と、
   前記第二カウンタープレッシャー工程後の充填工程と、
   前記充填工程後の充填後スニフト工程と、
   を実施し、
   前記第一カウンタープレッシャー工程と、前記充填前スニフト工程の組み合わせが、少なくとも一回実施可能に構成される、
   飲料の充填装置。
5. 容器内部を洗浄する容器洗浄装置と、
   前記容器洗浄装置の後工程の請求項４に記載の前記充填装置と、
   を含む飲料製造ラインであって、
   前記容器洗浄装置では、開口部が下側に配置された容器に対し、洗浄液を容器内部に供給して洗浄する洗浄工程と、
   前記洗浄工程の後に、不活性ガスを容器内部に供給して容器内部の空気を不活性ガスに置換する置換工程と、
   を実施可能に構成される、飲料製造ライン。