JP6077825B2 - 液体混合装置、および液体混合方法 - Google Patents

Description

本発明は液体混合装置および液体混合方法に係り、特に原料液と水とを計量、混合して、所定濃度の製品規格液を送り出すブレンダーと、ブレンダーからの製品規格液に脱気処理、滅菌処理等の後処理を行う液体後処理装置とを備え、あらかじめ定めた濃度の原料液を含む製品規格液を製造する液体混合装置および液体混合方法に関する。

従来、飲料製造に使用する液体混合装置として図２に示すものがある。この液体混合装置２００は、製品規格液として飲料を製造するものである。この例では、液体混合装置２００は、シロップ等の原料液をためる原料液タンク２１０と、ブレンダー２２０と、後処理装置２６０としての脱気装置としての脱気タンク２３０および滅菌装置２４０とを備える。ブレンダー２２０は、原料液タンク２１０からの原料液および水タンク等の水源からの水を計量して、あらかじめ定めた所定の割合で送り出す計量送出装置２２１と、計量されて送出された原料液および水を混合して所定濃度の混合液である製品規格液を送り出す液体混合タンク２２２とを備える。

また、脱気タンク２３０は、液体混合タンク２２２からの製品規格液を脱気し、脱気後の製品規格液を送出する。また、脱気タンク２３０には、この脱気タンク２３０をバイパスするバイパス管路２３１が配置されている。滅菌装置２４０は、脱気タンク２３０からの脱気された製品規格液、またはバイパス管路２３１を経てブレンダー２２０から送出された製品規格液を滅菌する。この例では滅菌装置２４０は、バランスタンク２４１、滅菌用の熱交換器２４２、および滅菌後の製品規格液をためるアセプティックサージタンク２４３、熱交換器２４２からバランスタンク２４１に製品規格液を戻す戻し管路２４４からなる。
アセプティックサージタンク２４３にためられた製品規格液は、充填機２５０で缶やボトルに詰められる。なお、複数種の原料液を使用するときには、複数の原料液タンクを使用し、ブレンダー２２０は複数種の原料液と水とを混合する。

ここでバイパス管路２３１は、製品規格液を脱気する必要がないときに使用される。また戻し管路２４４は、滅菌装置２４０を循環運転するときに使用する。滅菌装置２４０の循環運転は、充填機２５０が停止したとき、アセプティックサージタンク２４３が満液になるが、滅菌装置２４０はシステムの都合で停止できないため行われる。

このようにして、液体混合装置２００では、原料液が水で所定濃度に希釈され、脱気、滅菌され、ボトル、缶に充填されて製品とされる。

液体混合装置２００において、異なる原料液を使用して、新たに異なる種類の製品規格液を製造するに際しては、液体混合装置２００全体の洗浄を行う。この際、液体混合装置２００の洗浄の最終的な段階では、水が洗浄液として用いられる。そして、液体混合装置２００の洗浄後には、次に製造する製品規格液の濃度が低下しないようにするため、液体混合装置２００内から洗浄液である水を完全に取り去る必要がある。

しかし、液体混合装置２００には複雑な形状のタンクや管路が配置されているため、洗浄に用いた水を完全に取り去ることが難しい。このため、新たな製品規格液の製造に際しては、最初に液体混合装置２００から送出される液体は、規格より濃度が低い薄液となる。

また、薄液は、滅菌装置２４０の運転開始時に発生する他、充填機２５０が一時的または長時間停止した場合にも発生する。
充填機２５０による処理工程が停止する事態は比較的頻繁に起こるが、滅菌装置２４０はシステムの事情により液体処理を停止することはできないため、戻し管路２４４によりバランスタンク２４１へ戻すことになる。その際、製品の種類によっては品質管理上の都合により、製品規格液のままで循環させることができないため、水を利用して循環させる必要があり、熱交換器２４２を製品規格液から水に切り替える。また、充填機２５０が再運転を開始し、滅菌装置２４０から再送液する場合、熱交換器２４２を水から製品規格液に切り替える。このような、それぞれの場合に薄液が大量に発生する。

これらの薄液は、液体混合装置２００の配管中に設けた廃棄箇所、例えば脱気タンク２３０下流に設けた第１廃棄箇所２７１、またはバランスタンク２４１に設けた第２廃棄箇所２７２から廃棄することになる。

もし滅菌装置２４０で発生する薄液を回収したとしても、発生する薄液は調合タンクに戻すことができない。また、仮に薄液を再使用すると、次のバッチ以降にしか使用できないので、その薄液を有効利用することができない。さらに、薄液を再使用しようとした場合、製造計画に従って調整した製品規格液より多い量となってしまう。すなわち、滅菌装置２４０からの薄液を回収、調整して再使用しようとした場合、新たに、各種原料で調整する必要があり、この結果、製造量が当初調整した量と薄液調整した量とを合計したものとなり、製造計画した量より多く製造することになってしまうのである。

特許文献１には、薬液補充処理停止時に供給タンクに残留する所定混合比の薬液を廃棄することなく、有効に利用するための技術が開示されている。すなわち、特許文献１には、混合装置は、制御部を用いてＨＦタンクに貯留された５０％フッ化水素酸と、純水製造装置により生成された純水とを供給タンクに供給して所定の割合で混合し、供給タンクにおいて混合された混合液を供給タンクの下流側に設置された半導体製造装置に供給するものであり、この供給タンクは、混合液の液面を監視する第１液面センサ、第２液面センサ、第３液面センサ、オーバーフロー検知センサが設けられており、また、制御部は、接続されたメモリに混合装置の動作状態を判別するデータを格納し、これらのセンサ、制御部により、供給タンクの液位を監視し、供給タンク内の液体の混合比を調整するものが記載されている。
特開２００１−３４０７４３公報

このように、液体混合装置では、薄液をむだにせず、また製造計画通りの製造を行えることが要望されている。
しかし、特許文献１に記載のものは、成分の異なる複数の薬液を混合することで半導体や液晶などフラットパネルディスプレイ製造プロセスに使用される混合液を作成するものであり、本発明とその適応技術分野が異なるうえ、電子的手段を使用して構成が複雑なものとなっており、本発明のように、食品製造プラントに適用される技術に容易に適用できない。

本発明はこのような課題にかんがみてなされたものであり、薄液の廃棄を防止し、かつ製造計画量通りの製造できる液体混合装置を、複雑な構成や部品を使用することなく、管路、薄液再調合タンクの増設だけの少ないコストで提供することを目的とする。

前記課題を解決する請求項１に記載の発明は、水およびあらかじめ定められた量の原料液を計量しつつ混合して、前記原料液があらかじめ定められた規定濃度だけ含まれる製品規格液を排出するブレンダーと、前記ブレンダーから排出された前記製品規格液の後処理を行う後処理装置と、を備える液体混合装置において、前記製品規格液の製造中に発生する前記原料液が前記規定濃度に満たない混合液である薄液と、前記あらかじめ定められた量の原料液の一部とを混合して、前記製品規格液を作成する薄液再調合装置を配置したことを特徴とする液体混合装置である。
本発明によれば、製造計画に応じて原料液の使用量を定めておけば、後処理装置で発生した薄液を回収し、この薄液に原料液を混合して、製品規格液を製造できるので、薄液を破棄することなく、計画通りに製品規格液を製造できる。

同じく請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液体混合装置において、前記ブレンダーは、前記あらかじめ定められた量の原料液、および水を計量して、あらかじめ定めた割合で送り出す計量送出装置と、計量された前記原料液および前記水を混合して前記製品規格液を製造する液体混合タンクと、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、ブレンダーにおいて連続的に製品規格液を製造でき、液体混合装置全体して高い製造効率で製品規格液を製造できる。

同じく請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の液体混合装置において、前記ブレンダーは、前記あらかじめ定められた量の原料液、および水を計量して、あらかじめ定めた割合で送り出す計量送出装置と、計量された前記原料液および前記水を混合して前記製品規格液を製造する液体混合タンクと、を備え、前記後処理装置は、前記ブレンダーからの前記製品規格液を脱気する脱気装置と、前記脱気装置をバイパスするバイパス管路と、前記脱気装置からの脱気された前記製品規格液、または前記バイパス管路を経て前記液体混合タンクから送出された前記製品規格液をためるバランスタンク、前記バランスタンクからの前記製品規格液を加熱する熱交換器、および滅菌後の前記製品規格液をためるアセプティックサージタンクを備える滅菌装置と、を備え、前記薄液再調合装置は、前記液体混合タンクからの前記規定濃度に満たない薄液、前記脱気装置からの前記規定濃度に満たない薄液、および前記バランスタンクからの前記規定濃度に満たない薄液と、前記あらかじめ定められた量の原料液の一部とを混合して前記製品規格液を作成して前記液体混合タンク、または前記バランスタンクに送出することを特徴とする。
本発明によれば、必要に応じて製品規格液の脱気や滅菌を行うことができる他、滅菌装置のアイドル運転によって発生する薄液を有効に使用することができる。

同じく請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液体混合装置において、１種または複数種の原料液が、１または複数の原料液タンクにためられていることを特徴とする。
本発明によれば、１または複数種の原料液を使用した製品規格液を効率よく作成することができる。

同じく請求項５に記載の発明は、あらかじめ定められた量の原料液、および水を計量しつつ混合し、あらかじめ定められた規定濃度の製品規格液を送り出す混合工程と、前記混合工程からの製品規格液の後処理を行う後処理工程と、を備える液体混合方法において、前記製品規格液の製造中に発生した前記規定濃度に満たない混合液である薄液と、前記あらかじめ定められた量の原料液の一部とを混合して、前記製品規格液を作成する薄液再調合工程を備えることを特徴とする液体混合方法である。
本発明によれば、製造計画に応じて原料液の使用量を定めておけば、後処理装置で発生した薄液を回収して、この薄液に原料液を混合して、製品規格液を製造できるので、薄液を破棄することなく、計画通りに製品規格液を製造できる。

同じく請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の液体混合方法において、前記薄液再調合工程は、前記後処理工程で発生した薄液に前記あらかじめ定められた量の原料液の一部を混合することを特徴とする。
本発明によれば、前記後処理工程で発生した薄液とあらかじめ定められた量の原料液の一部を混合して製品規格液とすることができるので、薄液を破棄することなく、計画通りに製品規格液を製造できる。

同じく請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の液体混合方法において、前記後処理工程は、滅菌工程を含み、前記薄液再調合工程を前記滅菌工程で発生した薄液に前記あらかじめ定められた量の原料液の一部を混合することを特徴とする。
本発明によれば、前記滅菌工程で発生した薄液とあらかじめ定められた量の原料液の一部を混合して製品規格液とすることができるので、滅菌工程の停止時に大量に発生する薄液を破棄することなく、計画通りに製品規格液を製造できる。

本発明によれば、低コストかつ簡単な構成で、製造計画に応じて原料液の使用量を定めておけば、当該原料液を使用して薄液の濃度調整を行え、製造計画量通りの製造でき、かつ廃棄する薄液がなくなり、歩留まりよい効率的な製品規格液の製造を行うことができる。

本発明の実施形態に係る液体混合装置の構成を示す模式図である。 従来の液体混合装置の構成を示す模式図である。

本発明を実施するための形態に係る液体混合装置、および液体混合方法について説明する。図１は本発明の実施形態に係る液体混合装置の構成を示す模式図である。

本発明の実施形態に係る液体混合装置１００は、従来の例として示した液体混合装置に、製品規格液の製造中に発生する薄液を回収して、この回収した薄液に原料液を混合して規定濃度の製品規格液を作成する薄液再調合装置である薄液再調合タンク１８０を設けたものである。

液体混合装置１００は、シロップ等の原料液をためる原料液タンク１１０と、原料液タンク１１０からの原料液および水タンク等の水源からの水を計量して、あらかじめ定めた所定の割合で送り出す計量送出装置１２１と、計量されて送出された原料液および水を混合する液体混合タンク１２２とを備えたブレンダー１２０を備える。このブレンダー１２０により、規定濃度の原料液を含む製品規格液が連続的に製造され、排出される。

また、液体混合装置１００は、後処理装置１６０として、液体混合タンク１２２からの製品規格液中の溶存酸素等を除き酸化を防止するために脱気を行い、脱気後の製品規格液を送出する脱気装置としての脱気タンク１３０と、脱気タンク１３０をバイパスするバイパス管路１３１と、脱気タンク１３０からの脱気された混合液、またはバイパス管路１３１を経てブレンダー１２０から送出された製品規格液を滅菌する滅菌装置１４０とを備える。製品規格液は、その仕様により、脱気を必要なものと、脱気が不要なものとがあり、脱気の有無は液体製品の仕様により選択される。

実施形態に係る液体混合装置１００において、滅菌装置１４０は、バランスタンク１４１、滅菌をするため製品規格液を加熱する熱交換器１４２、および滅菌後の混合液をためるアセプティックサージタンク１４３、熱交換器１４２からバランスタンク１４１に製品規格液を戻す戻し管路１４４からなる。戻し管路１４４は、滅菌装置１４０が循環運転するときに使用する。この滅菌装置１４０の循環運転は、充填機１５０が停止したとき、アセプティックサージタンク１４３が満液になるが、滅菌装置１４０をシステムの都合で停止できないため行われる。

アセプティックサージタンク１４３にためられた製品規格液は、充填機１５０で缶やボトルに詰められる。

実施形態に係る液体混合装置１００では、脱気タンク１３０からの薄液およびバランスタンク１４１からの薄液を回収し、この回収した薄液に原料液タンク１１０からの原料液を混合して所定濃度の製品規格液を製造する薄液再調合タンク１８０を備える。この薄液再調合タンク１８０には、原料液タンク１１０からの原料液を薄液再調合タンク１８０に供給する原料液供給管路１８１と、薄液再調合タンク１８０で製造した製品規格液を液体混合タンク１２２に送出する第１の製品規格液送出管路１８２と、薄液再調合タンク１８０で製造した製品規格液をバランスタンク１４１に送出する第２の製品規格液送出管路１８３とが接続されている。第１の製品規格液送出管路１８２は、製品規格液を脱気するときに使用され、第２の製品規格液送出管路１８３は、製品規格液を脱気しないときに使用される。

また、薄液再調合タンク１８０には、脱気タンク１３０又はバイパス管路１３１からの薄液を回収する第１の薄液管路１８４と、バランスタンク１４１からの薄液を回収する第２の薄液管路１８５とが接続されている。

なお、各管路１８１、１８２、１８３、１８４、１８５には、図示していないバルブおよびポンプが配置されている。バルブは必要に応じて開閉される、ポンプは必要に応じて運転、停止される。これらのバルブ、ポンプの動作制御は、図示していない制御部で集中的に行うことができる。

次に液体混合装置１００の動作について説明する。通常の運転時には、ブレンダー１２０において、原料液タンク１１０にはあらかじめ定めた量の原料液が配置され、計量送出装置１２１で原料液と水とが計量されつつ液体混合タンク１２２で混合されて所定濃度の製品規格液を製造する。そして、必要に応じて脱気タンク１３０で脱気し、滅菌装置１４０で滅菌する。そして、滅菌された製品規格液は充填機１５０で缶やボトルに充填される。

ここで、製造する製品規格液の種類を変更して、液体混合装置１００を洗浄した後、新たな製品規格液を製造するに際して、薄液が発生した場合には、ブレンダー１２０、脱気タンク１３０で発生した薄液は第１の薄液管路１８４で、滅菌装置１４０で発生した薄液は第２の薄液管路１８５で薄液再調合タンク１８０に回収される。

また、滅菌装置１４０が運転を開始したときに発生する薄液、充填機１５０が停止したとき滅菌装置１４０に製品規格液に代えて水をいれた場合に発生する薄液はバランスタンク１４１から第２の薄液管路１８５を介して薄液再調合タンク１８０に回収される。

そして、薄液再調合タンク１８０内において、回収した薄液に原料液タンク１１０からの原料液が所定濃度になるように混合される。所定濃度とされた製品規格液は、脱気が必要な場合は、第１の製品規格液送出管路１８２を経て液体混合タンク１２２に、脱気が不必要な場合は第２の製品規格液送出管路１８３を経てバランスタンク１４１に送出される。このため、薄液を廃棄する必要がない。またこのとき、原料液としては、一定量として原料液タンク１１０内に配置されたものの一部を使用するため、所定の原料液に対応する量の製品規格液を製造することができる。このため、計画通りに製品規格液を製造できる。

なお、上記説明した実施形態では、原料液を１種類とした場合について説明したが、原料液を２種類以上とすることができる。このように複数種の原料液を使用する場合は、ブレンダー１２０に接続する原料液タンクを使用する原料液の種類数に対応して増やせばよい。

１００ ：液体混合装置
１１０ ：原料液タンク
１２０ ：ブレンダー
１２１ ：計量送出装置
１２２ ：液体混合タンク
１３０ ：脱気タンク
１３１ ：バイパス管路
１４０ ：滅菌装置
１４１ ：バランスタンク
１４２ ：熱交換器
１４３ ：アセプティックサージタンク
１４４ ：戻し管路
１５０ ：充填機
１６０ ：後処理装置
１８０ ：薄液再調合タンク
１８１ ：原料液供給管路
１８４ ：第１の薄液管路
１８５ ：第２の薄液管路

Claims (7)

1. 水およびあらかじめ定められた量の原料液を計量しつつ混合して、前記原料液があらかじめ定められた規定濃度だけ含まれる製品規格液を排出するブレンダーと、
   前記ブレンダーから排出された前記製品規格液の後処理を行う後処理装置と、を備える液体混合装置において、
   前記製品規格液の製造中に発生する前記原料液が前記規定濃度に満たない混合液である薄液と、前記あらかじめ定められた量の原料液の一部とを混合して、前記製品規格液を作成する薄液再調合装置を配置したことを特徴とする液体混合装置。
2. 前記ブレンダーは、前記あらかじめ定められた量の原料液、および水を計量して、あらかじめ定めた割合で送り出す計量送出装置と、
   計量された前記原料液および前記水を混合して前記製品規格液を製造する液体混合タンクと、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の液体混合装置。
3. 前記ブレンダーは、前記あらかじめ定められた量の原料液、および水を計量して、あらかじめ定めた割合で送り出す計量送出装置と、
   計量された前記原料液および前記水を混合して前記製品規格液を製造する液体混合タンクと、
   を備え、
   前記後処理装置は、
   前記ブレンダーからの前記製品規格液を脱気する脱気装置と、
   前記脱気装置をバイパスするバイパス管路と、
   前記脱気装置からの脱気された前記製品規格液、または前記バイパス管路を経て前記液体混合タンクから送出された前記製品規格液をためるバランスタンク、前記バランスタンクからの前記製品規格液を加熱する熱交換器、および滅菌後の前記製品規格液をためるアセプティックサージタンクを備える滅菌装置と、
   を備え、
   前記薄液再調合装置は、前記液体混合タンクからの前記規定濃度に満たない薄液、前記脱気装置からの前記規定濃度に満たない薄液、および前記バランスタンクからの前記規定濃度に満たない薄液と、前記あらかじめ定められた量の原料液の一部とを混合して前記製品規格液を作成して前記液体混合タンク、または前記バランスタンクに送出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体混合装置。
4. １種または複数種の原料液が、１または複数の原料液タンクにためられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液体混合装置。
5. あらかじめ定められた量の原料液、および水を計量しつつ混合し、あらかじめ定められた規定濃度の製品規格液を送り出す混合工程と、
   前記混合工程からの製品規格液の後処理を行う後処理工程と、を備える液体混合方法において、
   前記製品規格液の製造中に発生した前記規定濃度に満たない混合液である薄液と、前記あらかじめ定められた量の原料液の一部とを混合して、前記製品規格液を作成する薄液再調合工程を備えることを特徴とする液体混合方法。
6. 前記薄液再調合工程は、前記後処理工程で発生した薄液に前記あらかじめ定められた量の原料液の一部を混合することを特徴とする請求項５に記載の液体混合方法。
7. 前記後処理工程は、滅菌工程を含み、
   前記薄液再調合工程を前記滅菌工程で発生した薄液に前記あらかじめ定められた量の原料液の一部を混合することを特徴とする請求項６に記載の液体混合方法。