JP4602687B2 - 粉粒状物に対するガス置換方法 - Google Patents

Description

本発明は、食料や薬剤等の粉粒状物を袋等の容器に充填するのに際して、上記粉粒状物内に残留している空気を不活性ガス等の特定のガスに効率的に置換する粉粒状物に対するガス置換方法に関するものである。

従来から、各種の物質を特定のガス雰囲気内に封入することが行われている。例えば、食料品や薬剤などの酸化劣化を防止して保存するため、これらの物質を袋詰する際に、袋内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気として封入することが行われている。ここで、封入する対象物質が粉体等の粉粒状物である場合、粉体にもともと含まれているガスを置換ガスに置換するのが非常に難しいという問題点があった。すなわち、粉体の場合は、粒子が微細であるため、粉体粒子の周囲に存在するガスが細かな粒子の集合体の内部に封入された状態となっており、これを置換するのが非常に困難であった。

すなわち、粉体が充填された袋の上部開口付近の空気層は比較的簡単にガス置換されるものの、袋の内部や底部近傍の空気はほとんど置換されず、上部層の残留酸素濃度を０．５％以下までガス置換を行って封止したとしても、時間が経過すると内部や底部に残留した酸素が拡散して袋内の酸素濃度は５〜１０％程度となってしまい、酸化劣化を防止するという目的からは不十分なものであった。また、粉体中の酸素を十分に不活性ガス等に置換するためには、不活性ガスを大流量で供給する必要があり、粉体が舞い上がって袋詰に支障をきたしていた。

そこで、粉粒状物が収容された容器内を真空状態とする真空法、上記容器内にノズルを介して置換ガスを注入するノズル注入法、粉粒状物をスクリューで撹拌しながら置換ガスを流すスクリュー撹拌法等が提案されている。
実公昭５７−４２８０５号公報 特開平３−１４８４０１号公報 特開２００２−４６７０４号公報

しかしながら、上記真空法は、到達真空度により残留酸素濃度が決まり、置換速度を速くするためには、真空ポンプを大型にしなければならず、設備規模が大きくなり、設備投資額も高額になる。また、上記ノズル注入法は、豆類のような対象物には適しているが、小麦粉のような粉体では、粉体が舞い上がってガス置換ができない。さらに、上記スクリュー撹拌法は、スクリューで撹拌しながら置換ガスを流すものであるため、ガス置換に長時間を要し、設備規模も大きくなる。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、簡単な置換ガスの圧力制御により短時間で効率的に粉粒状物に対するガス置換を行うことができ、また、自動ラインに組み入れやすい粉粒状物に対するガス置換方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の粉粒状物に対するガス置換方法は、粉粒状物の包装袋とは別に準備された密閉容器内に粉粒状物を存在させ、置換ガスを供給して上記密閉容器内を大気圧状態から大気圧を超える圧力まで昇圧し、この昇圧後に上記置換ガスを密閉容器外へ放出して大気圧まで脱圧するガス置換サイクルを行うことを要旨とする。

すなわち、本発明の粉粒状物に対するガス置換方法は、上記粉粒状物が収容された密閉容器内に置換ガスが供給され、しかもその置換ガスによって密閉容器内が昇圧されるので、密閉容器内が昇圧される過渡期に密閉容器内全域への圧力伝播とともに置換ガスが粉粒状物の隅々まで侵入する。一方、上記のようにして高圧となっている密閉容器内の置換ガスを外部へ放出して脱圧することにより、この放出時に粉粒状物内に存在している空気が、同時に放出される。したがって、密閉容器内の昇圧から脱圧への圧力変動により、この圧力変動に伴うガス流動が密閉容器内に得られ、上記空気等の残留ガスが確実に置換される。とくに、密閉容器内に対する昇圧と脱圧であるから、置換ガスが密閉容器内を通過する現象ではなく、置換ガス流による動圧が粉粒状物に作用することがきわめて少なくなり、粉粒状物が舞い上がるようなことが防止でき、粉粒状物を略静的な状態にしたままガス置換ができる。さらに、置換ガスの昇圧と脱圧の制御であるから、制御が簡素化され、操業の行いやすい生産工程が実現する。
また、本発明の粉粒状物に対するガス置換方法は、包装袋とは別に準備された密閉容器内に粉粒状物を存在させて昇圧と脱圧を行うことを特徴とし、さらに、密閉容器内を大気圧状態から大気圧を超える圧力まで昇圧し、その後大気圧まで戻すよう脱気することを特徴とする。

さらに、本発明の方法を実施するに際しての主な設備構造としては、置換ガスを密閉容器内に供給するためのガス供給設備と、ガスの供給流を断続する開閉弁と、上記放出ガス流を断続する開閉弁と、上記ガス供給設備や開閉弁を動作させる制御装置とによって構成することができる。このような設備構造は、汎用性のあるユニット等を利用して形成できるので、設備構造が簡素化でき、設備費用の低減にも有効である。同時に、簡素化された設備により、メンテナンス周期も長期化し、信頼性の高い設備稼動が実現する。

上記のようにして、前述の真空法，ノズル注入法およびスクリュー撹拌法等における問題点が解消される。

本発明の粉粒状物に対するガス置換方法において、上記密閉容器内に置換ガスを供給する箇所と、密閉容器内の置換ガスを放出する箇所とを、上記粉粒状物を挟んで略対向した位置関係とした場合には、粉粒状物内に導入された置換ガスが昇圧時に粉粒状物内に侵入して行く方向と、脱圧時に空気や置換ガスが放出されて行く方向とが同一方向となる。したがって、上記供給箇所側から放出箇所側に向って一方向の方向性のある置換流動状態が形成され、粉粒状物内に残留している空気が効率的に排出され、確実なガス置換が得られる。

本発明の粉粒状物に対するガス置換方法において、上記密閉容器内に置換ガスを供給する箇所と、密閉容器内の置換ガスを放出する箇所とを、密閉容器の一側に配置した場合には、密閉容器の一側から置換ガスの供給と放出が行えるので、ガス置換装置の配管が行いやすくなり、装置の簡素化ができる。

本発明の粉粒状物に対するガス置換方法において、上記昇圧と脱圧によるガス置換サイクルを、所定回数繰り返す場合には、昇圧と脱圧を反復することにより、残留空気の濃度を一層低減させることができて、置換ガスの充満性が一層高くなる。

本発明の粉粒状物に対するガス置換方法において、上記昇圧時の密閉容器内の圧力は、大気圧を超え、１ＭＰａ以下である場合には、大掛かりな圧力発生装置を用いることなく、安価な装置で効率的にガス置換を行うことができる。すなわち、１ＭＰａを超える圧力ではそれに耐える高圧ガス施設とする必要があり、いずれにしても設備コストやメンテナンスコストが大幅アップとなってしまうが、上記圧力範囲内で昇圧をさせることにより、安価な装置で効率的にガス置換を行うことができるようになる。

本発明の粉粒状物に対するガス置換方法において、上記昇圧時の密閉容器内の置換ガスの圧力と、上記脱圧時の密閉容器内の置換ガスの圧力との差が、０．０５ＭＰａ以上である場合には、昇圧時における置換ガスの粉粒状物内への侵入と、脱圧時における置換ガスの粉粒状物外への排出とが確実に行われ、短時間で効率的なガス置換を行うことができる。さらに、大掛かりな圧力発生装置を用いることなく、安価な装置で効率的にガス置換を行うことができる。

本発明の粉粒状物に対するガス置換方法において、上記密閉容器を複数の工程を順次遂行する回転テーブル式の移動手段に保持し、上記回転テーブル式の移動手段で行う工程においてガス置換サイクルを行なう場合には、回転テーブル式であることにより、例えば、袋の供給工程，粉体の充填工程，ガス置換工程，シーリング工程等の一連の工程を連続的に行う自動ラインにおいて、確実なガス置換を行うことができ、装置自体が簡素化しメンテナンス周期も長期化することができる。また、回転テーブル式の移動手段の中に、昇圧と脱圧によるガス置換工程が組み込まれているので、ガス置換に要する時間が短くて済み、製造タクトタイムの延長も防止され、生産性を低下させることがないため、効果的である。
本発明の粉粒状物に対するガス置換方法では、上記密閉容器内に粉粒状物を存在させた状態でガス置換サイクルを行ったのち、ガス置換後の粉粒状物を密閉容器から包装袋に移しかえるようにすることができる。
本発明の粉粒状物に対するガス置換方法では、粉粒状物を収容した包装袋を密閉容器内に存在させた状態でガス置換サイクルを行ったのち、上記密閉容器内で包装袋をシールするようにすることができる。

つぎに、本発明の粉粒状物に対するガス置換方法を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本発明の粉粒状物に対するガス置換方法を実施するための装置を示すシステム図と部分的な断面図である。

図１（Ａ）に示すように、この実施例で取扱われる粉粒状物は、小麦粉１である。そして、同図（Ｂ）に示すように、上記小麦粉１を収容する密閉容器２は、円筒状の形状とされ、上蓋３と下蓋４を上下に嵌合することにより、密閉容器としての構造が形成されている。上記上蓋３には薄板状のフィルタ５を取り付けることにより拡散室６が設けられている。同様の構造により、下蓋４にもフィルタ７を取り付けることにより拡散室８が設けられている。なお、フィルタ５，７は、小麦粉１の通過を阻止できるメッシュの小さな合成樹脂製網で形成されている。この合成樹脂としてはポリアミド樹脂が使用されている。しかし、他のフィルタ材を用いてもよい。また、密閉容器２内には、２５０ｇの小麦粉１が充填され、この充填量は密閉容器２の容量の約７０％である。

上記拡散室３には、不活性ガスである窒素ガスを密閉容器２内に供給する供給管９が接続されている。同様の構造により、拡散室８にも放出管１０が接続されている。

図１（Ａ）に示すように、上記窒素ガスは、ガス供給設備１１から圧送される。この例では、ガス供給設備１１は上記供給管９が接続された窒素ガスボンベ１２で構成されている。供給管９には、圧力調整器１３が配置され、さらにその後流側に電動式の入口開閉弁１４が配置されている。上記圧力調整器１３によって、密閉容器２内の昇圧値が設定されるようになっている。また、上記入口開閉弁１４の後流側に圧力計１５が取り付けられている。

一方、上記放出管１０には、開閉式とされたサンプルガスの抽出口１６が配置され、その後流側に電動式の出口開閉弁１７が設けられ、その後流側の放出管１０は、大気に開放されている。

上記入口開閉弁１４が開いているときには、出口開閉弁１７は閉じている。逆に、入口開閉弁１４が閉じているときには、出口開閉弁１７は開いている。このような両開閉弁１４，１７の交互開閉や開閉時間を設定し開閉動作を行うために、制御装置１８が設けられている。この制御装置１８は、両開閉弁１４，１７に動作信号を供給するものである。

上記入口開閉弁１４を開いて窒素ガスが密閉容器２へ供給されるときには、上記圧力調整器１３で窒素ガスの圧力が高圧に設定され、この高圧の窒素ガスが密閉容器２内に供給され、それによって密閉容器２内が昇圧される。この昇圧された窒素ガスが密閉容器２内に供給されると、窒素ガスの圧力伝播とともに窒素ガスが小麦粉１の隅々まで侵入する。その後、入口開閉弁１４を閉じてから出口開閉弁１７を開くと、高圧となっている密閉容器２内の窒素ガスは放出管１０を経て外部へ放出されて、密閉容器２内が脱圧される。この放出時すなわち脱圧時に、小麦粉１内に存在している空気が、同時に放出される。

なお、上記の窒素ガスの供給において、供給管９から拡散室６内に流入した窒素ガスは、拡散室６の全体に広がりフィルタ５の全域を均一に通過する。したがって、小麦粉１に対する窒素ガスの圧力伝播ないしは小麦粉１内への侵入が、小麦粉１の特定の箇所に片寄ることなく、小麦粉１全体に対して良好になされる。また、脱圧時のガス放出においては、放出側の拡散室８を経て放出管１０に流出するので、小麦粉１内に残留している空気を小麦粉１の全域から均一に放出することができる。上記のように、流入側と流出側にそれぞれ拡散室６，８が配置されているので、小麦粉１内を通過する空気や窒素ガスに片寄った流れや乱流が発生することがなく、良好なガス置換がなされる。

つぎに、図１に示したシステムによる実験結果を説明する。

図３および図４は、小麦粉１の充填量を２５０ｇとし、上記の昇圧時の窒素ガスの圧力を０．１ＭＰａ，０．２ＭＰａ，０．３ＭＰａの３圧力とした場合、パージ回数（昇圧・脱圧の回数）と抽出口１６からサンプリングしたガス中の酸素濃度との関係を示している。すなわち、窒素ガスの昇圧値が０．１ＭＰａでパージ回数を５回行った場合は、パージ回数ゼロ時の２０％酸素濃度が０．１７％に減少していることが認められた。また、５回のパージ後に密閉容器２を振って小麦粉１を振り混ぜると、酸素濃度が０．０７％に低減していることが認められた。この振り混ぜにより、酸素濃度の増加が認められないので、小麦粉１の内部は、全域にわたって均一にガス置換がなされていることが明らかになった。また、この振り混ぜによる酸素濃度の低減は、密閉容器２内の空間部に存在している窒素ガスが振り混ぜ時に小麦粉１内に均一に侵入したことによるものと考えられる。

また、窒素ガスの昇圧値を０．２ＭＰａおよび０．３ＭＰａに上昇させると、パージ回数が３回であっても、酸素濃度が０．３２％および０．１％であり、十分にガス置換がなされていることが認められた。このように窒素ガスの昇圧値を高めて行くと、小麦粉１内への窒素ガスの侵入量が増量されて、ガス置換性が向上することが認められる。

上記のように、いずれの実験例においても残留酸素濃度が０．５％を大幅に下回る結果が得られ、小麦粉１に酸化劣化等の品質異常を来さない十分な窒素ガスの置換がなされることが判明した。

図２は、密閉容器２内に４００ｇの小麦粉を充填して密閉容器２を満タン状態にした場合のシステム図である。図３に示すように、４００ｇ充填量で０．１ＭＰａの窒素ガス昇圧値の場合においても、４回目のパージ回数の段階ですでに酸素濃度０．５％を大幅に下回る０．３５％の値を得ることができ、２５０ｇ充填の場合と同様な結果が得られた。また、図５は、小麦粉１の充填量の影響を示す線図であり、２５０ｇと４００ｇのいずれにおいても、４回目のパージ回数の段階で良好な酸素濃度となっていることが認められた。

図６は、比較実験例を示すデータである。小麦粉１の充填量は２５０ｇ、窒素ガスの昇圧値は０．０２ＭＰａとし、パージ回数５回毎に抽出口１６からガスサンプリングを行い酸素濃度を測定した。その結果、パージ回数が２５回に及んでも酸素濃度は０．６６％であり、上記のように０．５％を下回ることができなかった。このように窒素ガスの昇圧値が０．０２ＭＰａのように低くて、密閉容器２内における昇圧時と脱圧時の圧力差が小さい場合には、十分な置換効果が得られないことが明らかとなった。

昇圧時の密閉容器２内の圧力は、１ＭＰａ〜０．０５ＭＰａの範囲内に設定することが好ましく、より好ましくは０．８ＭＰａ〜０．０７ＭＰａである。さらに、より好ましいのは、０．６ＭＰａ〜０．０９ＭＰａであり、最も好ましいのは０．４ＭＰａ〜０．１ＭＰａである。このようにすることにより、上記のように良好なガス置換が行える。そして、大掛かりな圧力発生装置を用いることなく、安価な装置で効率的にガス置換を行うことができる。すなわち、１ＭＰａを超える圧力ではそれに耐える高圧ガス施設とする必要があり、いずれにしても設備コストやメンテナンスコストが大幅アップとなってしまうが、上記圧力範囲内で昇圧値を設定することにより、安価な装置で効率的にガス置換を行うことができるようになるのである。

また、昇圧時の密閉容器２内の置換ガスの圧力と、上記脱圧時の密閉容器２内の置換ガスの圧力との差は、０．０５ＭＰａ以上に設定するのが好ましく、より好ましくは０．０７ＭＰａ以上である。最も好ましいのは、０．０９ＭＰａ以上である。上記の圧力差０．０５ＭＰａ以上は、大気圧（０ＭＰａ）〜＋１ＭＰａの圧力範囲内において付与される。一方、圧力差０．０５ＭＰａ以上を負圧寄りの状態で付与する場合は、−０．１ＭＰａ〜大気圧（０ＭＰａ）の圧力範囲内において付与される。

上記実施例の作用効果を列記すると、つぎのとおりである。

上記小麦粉１が収容された密閉容器２内に置換ガスが供給され、しかもその置換ガスによって密閉容器２内が昇圧されるので、密閉容器２内が昇圧される過渡期に密閉容器２内全域への圧力伝播とともに置換ガスが小麦粉１の隅々まで侵入する。一方、上記のようにして高圧となっている密閉容器２内の置換ガスを外部へ放出して脱圧することにより、この放出時に小麦粉１内に存在している空気が、同時に放出される。したがって、密閉容器２内の昇圧から脱圧への圧力変動により、この圧力変動に伴うガス流動が密閉容器２内に得られ、上記空気等の残留ガスが確実に置換される。とくに、密閉容器２内に対する昇圧と脱圧であるから、置換ガスが密閉容器２内を通過する現象ではなく、置換ガス流による動圧が小麦粉１に作用することがきわめて少なくなり、小麦粉１が舞い上がるようなことが防止でき、小麦粉１を略静的な状態にしたままガス置換ができる。さらに、置換ガスの昇圧と脱圧の制御であるから、制御が簡素化され、操業の行いやすい生産工程が実現する。

さらに、本発明の方法を実施するに際しての主な設備構造としては、置換ガスを密閉容器２内に供給するためのガス供給設備１１と、ガスの供給流を断続する入口開閉弁１４と、上記放出ガス流を断続する出口開閉弁１７と、上記ガス供給設備１１や開閉弁１４，１７を動作させる制御装置１８とによって構成することができる。このような設備構造は、汎用性のあるユニット等を利用して形成できるので、設備構造が簡素化でき、設備費用の低減にも有効である。同時に、簡素化された設備により、メンテナンス周期も長期化し、信頼性の高い設備稼動が実現する。

上記のようにして、前述の真空法，ノズル注入法およびスクリュー撹拌法等における問題点が解消される。

上記密閉容器２内に置換ガスを供給する供給管９と、密閉容器２内の置換ガスを放出する放出管１０とを、上記小麦粉１を挟んで略対向した位置関係とすることにより、小麦粉１内に導入された置換ガスが昇圧時に小麦粉１内に侵入して行く方向と、脱圧時に空気や置換ガスが放出されて行く方向とが同一方向となる。したがって、上記供給管９側から放出管１０側に向って一方向の方向性のある置換流動状態が形成され、小麦粉１内に残留している空気が効率的に排出され、確実なガス置換が得られる。

上記昇圧と脱圧を、所定回数繰り返すことにより、残留空気の濃度を一層低減させることができて、置換ガスの充満性が一層高くなる。

上記昇圧時の密閉容器２内の圧力が、１ＭＰａ以下であることにより、大掛かりな圧力発生装置を用いることなく、安価な装置で効率的にガス置換を行うことができる。すなわち、１ＭＰａを超える圧力ではそれに耐える高圧ガス施設とする必要があり、いずれにしても設備コストやメンテナンスコストが大幅アップとなってしまうが、上記圧力範囲内で昇圧をさせることにより、安価な装置で効率的にガス置換を行うことができるようになるのである。

上記昇圧時の密閉容器２内の置換ガスの圧力と、上記脱圧時の密閉容器２内の置換ガスの圧力との差が、０．０５ＭＰａ以上であるから、昇圧時における置換ガスの小麦粉１内への侵入と、脱圧時における置換ガスの小麦粉１外への排出とが確実に行われ、短時間で効率的なガス置換を行うことができる。さらに、大掛かりな圧力発生装置を用いることなく、安価な装置で効率的にガス置換を行うことができる。

さらに、何等かの原因で小麦粉１が片寄った箇所に固まった場合には、ガス流を逆にして、固まりを砕くことも可能である。

図７，図８および図９は、本発明の粉粒状物に対するガス置換方法の第２の実施例を示すもので、各図は本発明の方法を実施するガス置換装置の構造を示している。

図７は概念的な分解斜視図、図８は装置の動作順序を示す断面図、図９は小麦粉の袋を封止する状態を示す断面図である。小麦粉１の量を計量する計量円盤１９には、複数の計量穴２０が同心円状に設けられている。上記計量円盤１９の中心には、回転軸２１が取り付けられ、この回転軸２１は、ガス置換装置の静止部材に設けた軸受（図示していない）に支持されている。また、駆動装置（図示していない）によって計量円盤１９が回転するようになっている。

計量円盤１９の上面に摺動しながら回転する入口側回転板２２と、計量円盤１９の下面に摺動しながら回転する出口側回転板２３とが、計量円盤１９を挟んだ位置関係で配置されている。両回転板２２，２３の回転軸２４，２５は同軸の状態とされ、しかも計量円盤１９の回転軸２１と平行になっている。また、両回転軸２４，２５は、別々の駆動装置（図示していない）によって駆動され、異なった回転動作をするようになっている。

上記入口側回転板２２には、小麦粉１の入口穴２６と窒素ガスの供給穴２７が１８０度間隔で設けられている。上記供給穴２７の下部にフィルタ２８が取り付けてある。一方、出口側回転板２３には、小麦粉１の出口穴２９と窒素ガスの放出穴３０が１８０度間隔で設けられている。上記放出穴３０の上部にフィルタ３１が取り付けてある。また、小麦粉１の供給管３２が入口穴２６の上方に位置するように配置されている。

図８（Ａ）は、入口側回転板２２と出口側回転板２３の回転停止位置が所定の位置に設定され、それによって、入口穴２６，計量穴２０，放出穴３０が一直線上に配列された状態を示している。他方、この状態においては、入口側回転板２２の供給穴２７と出口側回転板２３の出口穴２９が一直線上に配列されている。図８（Ａ）は、供給管３２から計量穴２０内に小麦粉１が供給された状態である。

上記（Ａ）の状態から入口側回転板２２だけが回転して所定位置に停止した状態が（Ｂ）に示されている。この状態では、計量穴２０にフィルタ２８が合致して、小麦粉１は上記の密閉容器２内に収容された状態と同じ状態になっている。この状態における供給穴２７と放出穴３０に対して、供給管９の接手部材３３と放出管１０の接手部材３４が気密を保った状態で密着する。その後、窒素ガスの昇圧と脱圧とが上記実施例と同様にして行われ、小麦粉１内の空気が窒素ガスに置換される。

（Ｃ）は、ガス置換が終了した小麦粉１を取り出す状態を示している。すなわち、放出管１０の接手部材３４が後退して小麦粉１の受けダクト３５が計量穴２０の真下に待機し、その状態において出口側回転盤２３だけが回転して、その出口穴２９が計量穴２０に合致する。この状態で小麦粉１は受けダクト３５から袋３６内に充填される。なお、このように袋３６内に小麦粉１が移される過渡期に空気が混入することを防止するために、必要であれば、供給管９から窒素ガスを送り続けることが好ましい。また、袋３６は、後述のヒートシールを行うために、合成樹脂や合成樹脂ラミネート紙から形成されたものが用いられる。

図９は、袋３６をシールする装置の一例を示す断面図である。出口側回転板２３の出口穴２９の真下にケーシング３７が待機させてある。このケーシング３７の上縁にゴム等で作られた気密保持用のシール３８が取り付けられ、このシール３８が出口側回転板２３の下面に密着できるようになっている。ケーシング３７内には上記袋３６が開口した状態で入れてある。

上記ケーシング３７には、ケーシング３７内部に存在する袋３６の上部開口をヒートシールするためのヒートシーラー３９が設けられている。このヒートシーラー３９は、ケーシング３７の上部寄りの空間に相対向するように突出し、ケーシング３７の内部に進退するようになっている。また、ケーシング３７には、窒素ガスの送給パイプ４０と送出パイプ４１が接続され、ケーシング３７内を窒素ガス雰囲気にするようになっている。それ以外は、上記実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。

袋３６内に小麦粉１が充填されると、送給パイプ４０からの窒素ガスの導入を続けてケーシング３７の内部空間に空気が侵入するのを防止した状態で、上記ヒートシーラー３９をケーシング３７の内部に押し込むことが行われる。そして、ヒートシーラー３９により袋３６の上部を挟んで突き合わせ、その挟持部分を加熱することにより、図９に２点鎖線で示すように、袋３６の上部開口を熱シールで封止することが行われる。このようにケーシング３７内を窒素ガス雰囲気にしたままヒートシールを行うことにより、窒素ガスに置換された小麦粉１内に空気が混入することが完全に防止でき、ガス置換が一層高レベルで行われる。それ以外は、上記実施例と同様の作用効果を奏する。

図１０および図１１は、本発明の粉粒状物に対するガス置換方法の第３の実施例を示すもので、各図は本発明の方法を実施するガス置換装置およびガス置換後の小麦粉１を計量する計量装置の構造を示している。

図１０は、概念的な分解斜視図、図１１は、断面図である。ガス置換装置そのものは、置換室パイプ４５や接手部材３４を除く部分は、図８に示した実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。上記置換室パイプ４５は、上記筒状の密閉容器２に相当するもので、装置の静止部材４６に結合されている。置換室パイプ４５内には、小麦粉１が充填されており、その量は、複数の袋３６に充填でき、しかも、ガス置換可能な範囲内で大量に充填されている。また、上記接手部材３４は、出口側回転板２３の外周面に合致するようになっている。

上記ガス置換装置に計量装置４７が組み付けられている。この計量装置４７は、回転軸４８を中心にして回転する計量回転板４９に複数の計量穴５０が１円周上に設けられ、これらの計量穴５０を開閉する第１回転板５１と第２回転板５２が設けられている。上記計量穴５０は、小麦粉１を所定の量に計量できるように所定の容積に設定され、複数の計量量を得るために計量穴５０の大きさを変えることができる。上記両回転板５１，５２はそれぞれ回転軸５３，５４に支持されて回転するようになっている。第１回転板５１の上面は、ガス置換装置の出口側回転板２３の下面に密着しているとともに、その下面は計量回転板４９の上面に密着した状態で回転できるようになっている。

第１回転板５１には、小麦粉１を計量穴５０に導く導入穴５５が、第１回転板５１を貫通した状態で形成されている。また、第２回転板５２には、計量された計量穴５０内の小麦粉１を受けダクト３５へ送り出す送出穴５６が、第２回転板５２を貫通した状態で形成されている。上記回転軸２５，５３，５４は同軸上に配置され、図１１に示すように、出口穴２９と導入穴５５と送出穴５６は同じ直径とされ、同一円周上に設けられている。また、後述のように、導入穴５５と送出穴５６は、第１回転板５１と第２回転板５２が回転することによって、計量回転板４９の計量穴５０に合致できる箇所に配置されている。

上記計量装置４７の動作を説明する。図１１は、ガス置換装置が窒素ガスの昇圧と脱圧を繰り返してガス置換動作をしている状態を示す。そして、計量装置４７は、計量穴５０の上下いずれをも閉じている状態である。

上記ガス置換が終了すると、接手部材３４が出口側回転板２３から離れ、ついで出口側回転板２３と第１回転板５１とが共に回転して、出口穴２９と導入穴５５とが合致したまま置換室パイプ４５に連通する。これにより、小麦粉１は計量穴５０内に充満し、その状態で第１回転板５１が回転して計量穴５０を閉じると、小麦粉１が計量穴５０に封じ込まれて計量される。その後、第２回転板５２が回転して計量穴５０に送出穴５６が合致すると、小麦粉１は受けダクト３５を経て袋３６内に充填される。最後に袋３６は、ヒートシーラー（例えば、図９に示すようなヒートシーラー３９）でシールされて空気の侵入が遮断される。

上記構成により、窒素ガスに置換された小麦粉１が、計量装置４７において連続的に計量されるので、空気が侵入できない状態で計量をすることができる。また、ガス置換装置と計量装置４７とが一体的に形成できるので、装置全体がコンパクトになり原価低減の面においても有利である。それ以外は、上記各実施例と同様の作用効果を奏する。

図１２および図１３は、本発明の粉粒状物に対するガス置換方法の第４の実施例を示すもので、各図は本発明の方法を実施するガス置換装置の構造を示している。

この実施例は、回転テーブル式のガス置換装置の場合である。図１２は、同装置の平面図、図１３は工程順序を示す断面図である。工程（Ａ）は、回転テーブル４２上に載置された上記密閉容器２に相当するケーシング３７内に袋３６が挿入される工程である。それから回転テーブル４２が時計方向に所定角度回転して工程（Ｂ）の位置に停止し、袋３６に小麦粉１が充填される。工程（Ｂ）では、図１３（Ｂ）に示すように、袋３６の開口を広げる開口器４３が動作している。その後、各工程毎に回転テーブル４２が所定角度回転して行く。工程（Ｃ）では、ケーシング３７の上部開口が、供給管９と放出管１０が開口した状態で接合された蓋部材４４で閉じられ、ケーシング３７内が窒素ガスで昇圧され、その後脱圧されてガス置換が行われる。工程（Ｄ）において袋３６がヒートシールされる。そして、工程（Ｅ）で袋３６が取り出される。なお、ケーシング３７を回転テーブル４２上に保持する方法は種々なものが採用できるが、例えば、クランプ機構（図示していない）で保持することができる。それ以外は、上記各実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。

上記構成により、回転テーブル式であることにより、例えば、（Ａ）袋の供給工程，（Ｂ）小麦粉１の充填工程，（Ｃ）窒素ガスの置換工程，（Ｄ）シーリング工程，（Ｅ）袋３６の取り出し工程等の一連の工程を連続的に行う自動ラインにおいて、確実なガス置換を行うことができ、装置自体が簡素化しメンテナンス周期も長期化することができる。また、回転テーブル式の移動手段の中に、昇圧と脱圧によるガス置換工程が組み込まれているので、ガス置換に要する時間が短くて済み、製造タクトタイムの延長も防止され、生産性を低下させることがないため、効果的である。

さらに、上記ケーシング３７内に窒素ガスを供給する箇所と、ケーシング３７内のガスを放出する箇所とを、ケーシング３７の一側に配置してあるので、ケーシング３７の一側から窒素ガスの供給と放出が行えて、ガス置換装置の配管が行いやすくなり、装置の簡素化ができる。それ以外は、上記各実施例と同様の作用効果を奏する。

なお、上記第４の実施例は回転テーブル式のガス置換装置であるが、上記工程（Ａ）〜（Ｅ）を直線的に移動するコンベア（図示していない）上にケーシング３７を載置して各工程を遂行することが可能である。

なお、上記各実施例では、容器として、主に袋３６を使用した例を示したが、これに限定するものではなく、プラスチック容器や金属容器等を使用することも可能である。また、本発明が適用される粉粒状物としては、上記実施例では小麦粉等の粉体を例示して説明したが、これに限定するものではなく、顆粒状や繊維状のものも本発明の粉粒状物に含まれる趣旨である。また、食品や薬剤，化粧品等の粉粒状製品に限定するものではなく、樹脂粉や金属粉等の工業基礎製品や半製品等、おおよそ粉粒状を呈したものであれば各種のものに適用することができる。

本発明は、上述したように、食品等の粉粒状物が酸化変質するのを防止するためのガス置換に適用することができるが、これに限定するものではなく、粉粒状物と特定のガスとの反応を促進させるためのガス置換に適用することも可能である。

本発明のガス置換方法の一実施例を示すシステム図と密閉容器の断面図である。 本発明のガス置換方法の一実施例を示すシステム図である。 小麦粉中のガス置換結果を示す表である。 昇圧値毎のパージ回数と酸素濃度との関係を示す線図である。 小麦粉の充填量毎のパージ回数と酸素濃度との関係を示す線図である。 比較実験例の結果を示す表である。 ガス置換装置の分解斜視図である。 図７のものの動作を段階的に示す断面図である。 袋のシール装置の断面図である。 ガス置換装置と計量装置との分解斜視図である。 図１０のものの断面図である。 回転テーブル式のガス置換装置の平面図である。 図１２のガス置換装置の工程を順次示す断面図である。

符号の説明

１ 小麦粉
２ 密閉容器
３ 上蓋
４ 下蓋
５ フィルタ
６ 拡散室
７ フィルタ
８ 拡散室
９ 供給管
１０ 放出管
１１ ガス供給設備
１２ 窒素ガスボンベ
１３ 圧力調整器
１４ 入口開閉弁
１５ 圧力計
１６ 抽出口
１７ 出口開閉弁
１８ 制御装置
１９ 計量円盤
２０ 計量穴
２１ 回転軸
２２ 入口側回転板
２３ 出口側回転板
２４ 回転軸
２５ 回転軸
２６ 入口穴
２７ 供給穴
２８ フィルタ
２９ 出口穴
３０ 放出穴
３１ フィルタ
３２ 供給管
３３ 接手部材
３４ 接手部材
３５ 受けダクト
３６ 袋
３７ ケーシング
３８ シール
３９ ヒートシーラー
４０ 送給パイプ
４１ 送出パイプ
４２ 回転テーブル
４３ 開口器
４４ 蓋部材
４５ 置換室パイプ
４６ 静止部材
４７ 計量装置
４８ 回転軸
４９ 計量回転板
５０ 計量穴
５１ 第１回転板
５２ 第２回転板
５３ 回転軸
５４ 回転軸
５５ 導入穴
５６ 送出穴

Claims (9)

1. 粉粒状物の包装袋とは別に準備された密閉容器内に粉粒状物を存在させ、置換ガスを供給して上記密閉容器内を大気圧状態から大気圧を超える圧力まで昇圧し、この昇圧後に上記置換ガスを密閉容器外へ放出して大気圧まで脱圧するガス置換サイクルを行うことを特徴とする粉粒状物に対するガス置換方法。
2. 上記密閉容器内に置換ガスを供給する箇所と、密閉容器内の置換ガスを放出する箇所とを、上記粉粒状物を挟んで略対向した位置関係とした請求項１記載の粉粒状物に対するガス置換方法。
3. 上記密閉容器内に置換ガスを供給する箇所と、密閉容器内の置換ガスを放出する箇所とを、密閉容器の一側に配置した請求項１記載の粉粒状物に対するガス置換方法。
4. 上記昇圧と脱圧によるガス置換サイクルを、所定回数繰り返す請求項１〜３のいずれか一項に記載の粉粒状物に対するガス置換方法。
5. 上記昇圧時の密閉容器内の圧力は、大気圧を超え、１ＭＰａ以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載の粉粒状物に対するガス置換方法。
6. 上記昇圧時の密閉容器内の置換ガスの圧力と、上記脱圧時の密閉容器内の置換ガスの圧力との差は、０．０５ＭＰａ以上である請求項１〜５のいずれか一項に記載の粉粒状物に対するガス置換方法。
7. 上記密閉容器を複数の工程を順次遂行する回転テーブル式の移動手段に保持し、上記回転テーブル式の移動手段で行う工程においてガス置換サイクルを行なう請求項１〜６のいずれか一項に記載の粉粒状物に対するガス置換方法。
8. 上記密閉容器内に粉粒状物を存在させた状態でガス置換サイクルを行ったのち、ガス置換後の粉粒状物を密閉容器から包装袋に移しかえるようにした請求項１〜７のいずれか一項に記載のガス置換方法。
9. 粉粒状物を収容した包装袋を密閉容器内に存在させた状態でガス置換サイクルを行ったのち、上記密閉容器内で包装袋をシールするようにした請求項１〜７のいずれか一項に記載のガス置換方法。

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