JP6433646B2 - 飲料の充填方法 - Google Patents
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Description
このような構成とすることで、供給口から流路内に供給された液体の流れを、ロッドを中心とする旋回流とすることで、充填バルブの洗浄時に液体として洗浄液を流した場合に、流路内の全域を確実に洗浄できるとされている。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、加圧ドレン処理時に気泡が生成しても、正規の充填量の飲料を容器に充填できる充填方法を提供することを目的とする。
ここで、充填バルブ(100)は、液体供給管(120)によって貯液タンク(30)に接続されている。液体供給管(120)の上端は、貯液タンク(30)に連通している。液体供給管(120)の下端は、充填バルブ(100)の流路(102)の上部に形成された供給口(102c)に連通している。充填バルブ(100)と貯液タンク(30)との間には、カウンタ弁(35)が設けられたカウンタ配管(37)が配置されている。カウンタ配管(37)は、貯液タンク(30)の気相と充填バルブ(100)の内部を繋ぎ、カウンタ弁(35)を開くことで、充填バルブ(100)の内部の圧力と貯液タンク(30)の気相の圧力を同じにできるように構成されている。充填バルブ(100)には上下方向に延びる流路(102)が形成されており、流路(102)の内部には液弁(103)が配置されている。
本願の飲料の充填方法は、充填バルブ(100)の内部を洗浄する洗浄処理と、充填バルブ(100)の内部の空気を加圧することで外部に排出し、充填バルブ(100)の内部に飲料を充満させ、吐出口(102b)および絞り(110)を閉状態とする加圧ドレン処理と、加圧ドレン処理後に、加圧ドレン処理の際に、充填バルブ(100)の内部に位置する絞り(110)で発生した気泡を除去する気泡除去処理と、気泡除去処理後に、飲料を容器に充填する飲料充填処理と、を備える。
そして、気泡除去処理では、充填バルブ(100)の内部を飲料を充填する圧力まで昇圧し、次いで充填バルブ(100)の先端の開口部をキャップ(40)によって閉塞し、充填バルブ(100)の内部が密閉された状態で、カウンタ弁(35)を開く。貯液タンク(30)の気相の圧力と充填バルブ(100)の内部の圧力を同じにすることにより、液弁(103)にキャップ(40)側からも充填圧力をかける。続いて、液弁(103)を開き、そのまま所定の時間だけ維持すると、飲料(31)に対して、貯液タンク(30)の気相からかかる圧力と、キャップ(40)側からかかる圧力とが等しくなり、気泡は自身の浮力で流路(102)を上昇し、貯液タンク(30)の気相まで移動することにより、気泡は除去される。その後、キャップ(40)を外して充填バルブ(100)の先端を開放する。
気泡除去処理を行うことにより、加圧ドレン処理の際に充填バルブの内部に位置する絞りで発生した気泡を除去できる。そのため、発生した気泡を含むことなく飲料を容器に充填できるので、設定した正規の充填量の飲料を容器に充填できる。
絞りを開状態とすると、気泡が通過する通路が形成されるため、気泡を除去できる。
このような充填方法により、気泡の混入により不足する充填量を補うことができ、容器に正規の充填量の飲料を充填できる。
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る飲料充填設備は、供給コンベア01、転送ホイール02、液体充填装置03、転送ホイール04、キャッパ05、排出ホイール06および排出コンベア07を備える。
この飲料充填設備は、容器3(例えばペットボトル)を把持しつつ搬送することができるように、転送ホイール02、液体充填装置03、転送ホイール04、キャッパ05、排出ホイール06のそれぞれには、外周部分に円周方向に沿い等間隔でホルダを備えている。これにより、転送ホイール02〜排出ホイール06は回転しつつ、容器3を把持して搬送し受け渡しするようになっている。
液弁103はバルブロッド(ロッド)104を介してエアシリンダ(駆動シリンダ)50に連結されている。そして、エアシリンダ50の上下方向の駆動により液弁103が上下方向(垂直方向)に移動し開状態・閉状態とされる。
また、充填バルブ100と貯液タンク30との間にはカウンタ配管37が設けられており、カウンタ配管37にはカウンタ弁35が設けられている。カウンタ配管37は、貯液タンク30の気相と充填バルブ100の内部を繋ぎ、カウンタ弁35を開くことで、充填バルブ100内圧力と貯液タンク30の気相の圧力を同じにできる。
また、シール部材105の下端部には、内周側に張り出す下部フランジ105bが形成されている。下部フランジ105bは、ロッド104を構成する複数の部材104A、104Bの間に挟み込まれることで保持されている。
シール部材105は、エアシリンダ50の駆動によりロッド104が昇降するのにともなって伸縮する。
整流部106は、ロッド104の外周面に周方向に間隔を隔てて形成された複数の凹部107から構成されている。
ロッド104には、シール部材105の下方において、その外径が上方から下方に向けて漸次縮小するテーパ部108が形成されている。前記の各凹部107は、上下方向に長い縦長形状で、テーパ部108よりも上方の部分からテーパ部108にかけて、上下方向に連続して形成されている。
凹部107は、ロッド104がエアシリンダ50の駆動に伴って昇降したときに、流量調整部109との間に形成される絞り110の面積が変化するように、ロッド104の周方向の幅寸法、およびロッド104の径方向の深さが、ロッド104の上下方向の位置によって異なる。
[洗浄処理]
初めに、洗浄液を流路102内に循環させるために、充填バルブ100の先端に定置洗浄用キャップ40(Clean In Place:以下、CIPキャップ40とよぶ)を装着する。CIPキャップ40は、充填バルブ100の先端の開口部を封止するため、充填バルブ100からは洗浄液が外部に排出されない。
洗浄液を流路102に流し込み、流路102に洗浄液を循環させることで、充填バルブ100の内部を洗浄する。定められた洗浄液の循環を終えたら、CIPキャップ40を外し、洗浄液を外部に排出する。その後、洗浄液を洗い流し、空気を吹き込むことで流路102の残存する液体を外部に排出させる。
続いて、充填バルブ100の内部に飲料31を充満させる加圧ドレン処理を行う。
加圧ドレン処理は、先ず、充填バルブ100の内部を加圧することで、洗浄処理で残存する空気を充填バルブ100の外部に排出する。そして、液弁103を閉じてから、飲料31を充填バルブ100の内部に充満させる。充填バルブ100への飲料31の流量は、絞り110の開度により調整される。
飲料31を充填バルブ100の内部に充満させる際、絞り110で飲料31が通過する流路が一旦狭くなるため、多数の気泡が発生する。この発生した気泡は、絞り110付近に停滞する。なお、加圧ドレン処理は、飲料31の炭酸ガス含有量に応じた飽和蒸気圧で行う。
加圧ドレン処理後、絞り110で発生した気泡を除去するために、気泡除去処理を行う。気泡除去処理が、本実施形態の特徴部分である。
気泡除去処理では、まず、充填バルブ100の内部を、飲料を充填する圧力(以下、充填圧力)まで昇圧する。次に、図3に示すように、洗浄処理で使用するCIPキャップ40(閉塞体)を充填バルブ100の先端に装着する。そうすると、CIPキャップ40で充填バルブ100の先端の開口部が閉塞され、充填バルブ100(流路102)の内部が密閉される。
そして、カウンタ弁35を開く。そうすると、貯液タンク30の気相の圧力と充填バルブ100の内部の圧力が同じになるため、液弁103にはCIPキャップ40側からも充填圧力がかかる。
続いて、液弁103を開き、そのまま所定の時間だけ維持する。液弁103を開くと、飲料31に対して、貯液タンク30の気相からかかる圧力と、CIPキャップ40側からかかる圧力とが等しくなる。つまり、飲料31に対して上からかかる圧力と下方からかかる圧力が等しくなるため、気泡は自身の浮力により流路102を上昇し、貯液タンク30の気相まで移動する。液弁103を開いたままにする時間、つまり、気泡を除去する時間は、飲料の種類によって相違する。そのため、気泡を除去する時間と飲料の種類を対応させたデータを予め保持しておくことで、所定の時間を設定することができる。
所定の時間が経過したら、液弁103とカウンタ弁35を閉じてから、CIPキャップ40を外す。そして、飲料31の充填を開始する。
飲料の充填に先立って、容器3を充填バルブ100の先端に取り付ける。カウンタ弁35を開き、容器3の内部を貯液タンク30の気相と同圧にする。同圧とすることで、飲料31が充填された際に気泡が形成されることを防ぐことができる。
そして、液弁103を再び開くと、充填ノズル15を介して飲料31が容器3に充填される。
なお、充填量は予め充填バルブの流量制御部(図示しない)で設定しておくことができる。
第1実施形態では、加圧ドレン処理後にCIPキャップ40を使用することで、気泡を除去する方法について説明した。
本実施形態では、絞り110の開度(液弁103の開度)を調整することにより、絞り110に発生した気泡を除去する。
[洗浄処理]
充填バルブ100の先端にCIPキャップ40を装着し、洗浄液により流路102を洗浄する。そして、CIPキャップ40を外し、洗浄液を洗い流し、空気を吹き込むことで流路102に残存する液体を外部に排出させる。
[加圧ドレン処理]
加圧ドレンは、第1実施形態と同様に、充填バルブ100の内部を加圧し、洗浄処理で残存する空気を充填バルブ100の外部に排出する。そして、流路102を通じて、飲料を充填バルブ100(流路102)の内部に充満させる。この際、液弁103は閉じている。
次に、本実施形態の特徴部分である、気泡除去処理を、図4を参照して、説明する。
加圧ドレン処理後、液弁103は閉じているため、領域R1もほぼ密閉されている。そのため、気泡はテーパ部108と流路102の間に停滞する。
ここで、ロッド104を上方向Xに所定の距離だけ引き上げ、液弁103を開く。そうすると、流量調整部109とテーパ部108の間の領域R2に空隙Pが形成される。気泡は浮力によりこの空隙Pを矢印Hの方向に上昇し、貯液タンク30の気相まで移動する。そのため、発生した気泡は絞り110から除去される。
つまり、ロッド104を所定の距離だけ引き上げることで、気泡の通路が形成され、気泡が除去される。
そして、ロッド104を引き上げた状態を所定の時間維持し、飲料充填処理に移る。
なお、所定の距離は、気泡が通過できる最低限の距離とする。
容器3を充填バルブ100の先端に取り付ける。カウンタ弁35を開き、容器3の内部を貯液タンク30の気相と同じ圧力とする。そして、液弁103の開度をさらに大きくすることで、充填ノズル15を介して飲料31を容器3に充填する。
本実施形態では、他の部材(例えば第1実施形態におけるCIPキャップ40)を使用せず、液弁103の開度の調整のみで気泡を除去できる。そうすると、飲料充填を終了した後に、他の部材を洗浄する必要がない。そのため、作業の手間を省くことができる。
上記実施形態では、気泡除去処理を行うことで、正規の充填量の飲料31を充填する方法について説明した。本実施形態では、気泡除去処理を行わずに正規の充填量の飲料31を充填する方法について説明する。
[洗浄処理]
充填ノズル15の先端にCIPキャップ40を装着し、洗浄液により流路102を洗浄する。CIPキャップ40を外し、洗浄液を洗い流し、空気を吹き込むことで流路102に残存する液体を外部に排出させる。
[加圧ドレン処理]
加圧ドレンは、第1実施形態と同様に、充填バルブ100の内部を加圧し、洗浄処理で残存した空気を充填バルブ100の外部に排出する。そして、飲料31を流路102内に充満させる。この際、液弁103は閉じている。
加圧ドレン後、容器3を充填バルブ100の先端に装着させ、充填ノズル15を介して飲料充填を行う。本実施形態における飲料充填量は、データベースに基づいて設定される。
例えば図5に示すように、充填する飲料31の種類(A,B,C・・・)ごとに、不足充填量のデータベースを作成しておく。
そのため、作業者は充填する飲料31を決定したら、充填量を決定する充填量制御装置(図示しない)においてその種類に対応するボタンを押す。そうすると、不足充填量を補った量の飲料31が充填される。
この不足充填量は、いくつかの方法により決定できる。
例えば、絞り110に発生する気泡の体積は、飲料31に対する炭酸ガスの含有量と糖度に大きく依存することが判っているため、飲料31の炭酸ガスの含有量と糖度の値を予め測定し、気泡の体積、つまり不足充填量を算出する。
また、空の容器3の重量を予め測定した後に、所定量の飲料31を充填し、充填後の容器3の重量を測定する。そして、その重量の差から、不足充填量を算出する。
このように算出した不足充填量を、飲料の種類ごとの設定値としてデータベース化しておく。そして、データベースの設定値を飲料充填量として設定する。そうすることで、容器3には設定された充填量、つまり、正規の充填量の飲料31が充填される。
また、データベースに基づく充填量を設定値とすればよいため、他の操作を必要としない。そのため、充填作業に手間がかからない。
例えば、第1実施形態では、充填バルブ100の内部を封止できれば足りる。そのため、CIPキャップ40以外にも、充填バルブ100の先端を封止できる部材を設けることにより、本発明の効果を享受できる。
また、第3実施形態では、気泡の大きさと充填する飲料31の温度との関係から不足充填量を算出し、データベースを作成することもできる。
02 転送ホイール
03 液体充填装置
04 転送ホイール
05 キャッパ
06 排出ホイール
07 排出コンベア
2 旋回テーブル
3 容器
15 充填ノズル
20 ホルダ
30 貯液タンク
31 液体(飲料)
35 カウンタ弁
37 配管
40 定置洗浄用キャップ(CIPキャップ)
50 エアシリンダ(駆動シリンダ)
100 充填バルブ
101 本体ブロック
101A 部材
102 流路
102a 弁座
102b 吐出口
102c 供給口
103 液弁
104 バルブロッド
104A 部材
105 シール部材
105a 上部フランジ
105b 下部フランジ
109 流量調整部
110 絞り
120 液体供給管
G 旋回軸心
P 空隙
R1,R2 領域
X 上方向
Claims (3)
- 飲料の吐出口(102b)と、前記吐出口(102b)より上流側に形成される絞り(110)と、を備える充填バルブ(100)によって、炭酸を含む飲料を容器へ充填する方法であって、
前記充填バルブ(100)は、液体供給管(120)によって貯液タンク(30)に接続されており、
前記液体供給管(120)の上端は、前記貯液タンク(30)に連通しており、
前記液体供給管(120)の下端は、前記充填バルブ(100)の流路(102)の上部に形成された供給口(102c)に連通しているとともに、
前記充填バルブ(100)と前記貯液タンク(30)との間には、カウンタ弁(35)が設けられたカウンタ配管(37)が配置されており、
前記カウンタ配管(37)は、前記貯液タンク(30)の気相と前記充填バルブ(100)の内部を繋ぎ、前記カウンタ弁(35)を開くことで、前記充填バルブ(100)の内部の圧力と前記貯液タンク(30)の気相の圧力を同じにできるように構成されているとともに、
前記充填バルブ(100)には上下方向に延びる流路(102)が形成されており、前記流路(102)の内部には液弁(103)が配置されており、
前記方法は、
前記充填バルブ(100)の内部を洗浄する洗浄処理と、
前記充填バルブ(100)の内部の空気を加圧することで外部に排出し、前記充填バルブ(100)の内部に前記飲料を充満させ、前記吐出口(102b)および前記絞り(110)を閉状態とする加圧ドレン処理と、
前記加圧ドレン処理後に、前記加圧ドレン処理の際に、前記充填バルブ(100)の内部に位置する前記絞り(110)で発生した気泡を除去する気泡除去処理と、
前記気泡除去処理後に、前記飲料を前記容器に充填する飲料充填処理と、を備えるとともに、
前記気泡除去処理では、
前記充填バルブ(100)の内部を前記飲料を充填する圧力まで昇圧し、次いで前記充填バルブ(100)の先端の開口部をキャップ(40)によって閉塞し、前記充填バルブ(100)の内部が密閉された状態で、前記カウンタ弁(35)を開いて、前記貯液タンク(30)の気相の圧力と前記充填バルブ(100)の内部の圧力を同じにすることにより、前記液弁(103)に前記キャップ(40)側からも充填圧力をかけ、
続いて、前記液弁(103)を開き、そのまま所定の時間だけ維持すると、前記飲料(31)に対して、前記貯液タンク(30)の気相からかかる圧力と、前記キャップ(40)側からかかる圧力とが等しくなり、前記気泡は自身の浮力で前記流路(102)を上昇し、前記貯液タンク(30)の気相まで移動することにより、前記気泡は除去されるとともに、その後、前記キャップ(40)を外して前記充填バルブ(100)の前記先端を開放する、
ことを特徴とする飲料の充填方法。 - 前記気泡除去処理では、前記絞り(110)を所定の距離だけ開状態とする、
請求項1に記載の飲料の充填方法。 - 飲料の吐出口と、前記吐出口より上流側に形成される絞りと、を備える充填バルブによって、炭酸を含む飲料を容器へ充填する方法であって、
前記充填バルブの内部を洗浄する洗浄処理と、
前記充填バルブの内部の空気を加圧することで外部に排出し、前記充填バルブの内部に前記飲料を充満させ、前記吐出口および絞りを閉状態とする加圧ドレン処理と、
前記加圧ドレン処理後に、前記加圧ドレン処理の際に発生する気泡の体積を想定し、不足充填量を補うことで、前記飲料を前記容器に充填する飲料供給処理と、を備える、
ことを特徴とする飲料の充填方法。
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