JPH0217928A - ガスの溶解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可撓性容器に液体を充填する際に用いるガスの
溶解方法に関する。

カン詰およびビン詰産業において、人工の炭酸飲料をカ
ン詰またはビン詰するに際して、近年これ寸で用いられ
てきた剛直な鋼鉄製のカンおよびガラス製のビンを、可
撓性のある外壁を有する容器で置き換える傾向がみられ
る。これらの例では、シールした容器の上部空間に存在
する炭酸ガスの圧力が、取扱中外部から加えられる圧力
によりこれらのカンまたはビンが変形することを防ぐの
に、必要にして充分である。

最近になって、可撓性カンの適用範囲を広げ、炭酸飲料
以外の容器としても用いる試みがなされ始め【いる。取
扱中または積み上げによる容器の永久変形を防ぐため、
カンを閉じる直前にカンの上部空間に少量の液体窒素ン
入れることによりカンに内圧を付与する試みがなされて
いる。この封入された液体窒素は蒸発し、体積が増大し
、カンの内部を加圧することができる。通常カン詰産業
では、カン詰機は毎分数百のカンをシールすることがで
き、どれらのすべてのカンに液体窒素を１滴ずつ滴下す
ることが必要となる。しかし同じ量の液滴をこれらのカ
ンに滴下することは困難であり、その結果カンの内圧が
太き（変動することになる。幾つかのカンは内部圧力が
充分でなく取扱中に容易に変形し、また他のカンでは内
部圧力が高すぎこれがカンを変形することになる。種々
の最新の液体窒素滴下方法が提案されているが、均一な
大きさの液滴を供給する満足すべき方法はまだ得られて
いない。

米国特許第４，３４７．６９５に非炭酸飲料のカン詰お
よびビン詰を意図した方法が開示されている。

カンまたはビン詰の前に、飲料に含まれる酸素ｔパージ
し、容器の上部空間から空気をパージするのに充分な不
活性ガスが飲料に溶解させられる。

容器をシールした後、容器内部を加圧状態に保つに充分
なガスが飲料に溶解している。このために上述の特許に
開示された不活性ガスは窒素のみである。薄い外壁のカ
ンの内部を加圧に保つために窒素をもちいる場合、現在
使用されている操作条件では、常に充分な内部圧力を得
ることができないことを我々は見い出した。特に、現在
カン詰ラインで用いられているガス溶解装置は通常９０
１５１ｇ以下で用いられるように設計されており、ガス
溶解装置のい（つかは７５ｐｓｉｇ以上の圧力では使え
ない。さらに、現在使用されているボウルフィラーは最
高９０　ｐｔｔｉｇ、これは薄い外壁のカンの設計耐圧
の最高値であるが、で操作できるように設計されている
が、フィラーの消耗およびこれによる修繕の回数ヲ減ら
すためには、フィラーは９０　ｐｓｉｇより充分低い圧
力で運転することが好ましい。これらの理由により、米
国特許第４．３４７．６９５に開示された方法により室
温で操作する場合、適当な内部圧力を得ることは困難で
ある。室温以下で操作することにより改良することはで
きるが、この方法では冷凍が必要となりコスト増大の原
因となる。上述の米国特許第４．３４７，６９５につい
て、カンへの充填に関して問題を提起したが、同様な問
題はプラスチックピンに液体を充填する場合にもあり、
特にビンの容量が１リツターもしくはそれ以下、と（に
％リッターかそれ以下の場合に顕著である。

英国特許２，１３４，４９６Ａは非炭酸飲料を、例えば
アルミニウムカンのような柔らかい薄い外壁のカンに充
填する方法を開示しており、この方法によれば窒素と少
量の炭酸ガスを液体に前もって溶解させ、カンをシール
した後、窒素および炭酸ガスを液体から放出させること
により、適当な内圧を作ることができる。炭酸ガスと飲
料との重量比は１５：１００００’Ｙ越えない値とする
ことが開示されている。しかし、このような少量でも、
炭酸ガスは極性の酸性ガスであり、飲料の味や品質にか
なりの影響を及ぼす。したがって、カンまたはビンの内
圧を発生させるため、窒素に加えて炭酸ガスを用いるこ
とは、非発泡性またはカーボネートしない液体にたいし
ては容認できない方法であると信する。

可撓性容器に非炭酸液体を充填するにさいし、容器の上
部空間を許容できない程度まで減少させるほど容器に液
体を充填することな（、容器に適当な内圧をかげる方法
を提供することが本発明の目的である。

アルゴンン含む不活性ガスを加圧で液体に溶解し；この
ガスを溶解した液体を容器に充填し；容器にガス−タイ
トな栓をし；平衡に達した後容器の上部空間が大気圧を
越えるガス圧力（室温で）となるように、溶解した液体
中のガスの濃度および充填容器の上部空間容積を選択す
ることを含む；可撓性容器に非炭酸液体を充填する方法
が本発明により提供される。

本発明においては、不活性ガスという術語は、無味、無
色、無臭で、充填液体と化学的に反応しない、ガス咬た
はガス混合物を意味する。

アルゴンを含む不活性ガスは好ましくは純粋なアルゴン
である。もし純粋なアルコ９７が使用できない場合には
、少なくとも５０容量％のアルゴンを含むガスが好まし
く、少なくとも９０容量％のアルゴンを含むガスが典型
的である。アルゴンに一つまたはそれ以上の不活性ガス
、例えばクリプトン、またはキセノンを混合することが
できる。

本発明の方法は非炭酸飲料のカン詰めに特に有益であり
、容器の所定の割合が上部空間として用いられるかぎり
、現行の充填方法を変更することな（、アルゴンを含む
不活性ガスを液体に室温で溶解させ、薄い外壁のカンに
室温で充填する実用的な方法がこの発明により初めて提
供されたと信する。加圧でアルゴンを含む不活性ガスの
一部を液体に溶解させることができる。ついで、代表的
には通常のボールフィラーにより、加圧でカンにこの液
体を充填し、カンｔボールフィラーから取り出すと液体
の上部の加圧が破れ、溶解していたガスが放出される。

カンをシールした後もガスは溶液から引続き放出され、
上部空間に溜まり、この空間のガスと液体に溶解したガ
スとの間で平衡が達成される。温度が一定の場合平衡圧
力は上部空間が小さい程高い。本発明の方法は適当な内
圧を与え（１６℃で少な（とも１５　ｐｓｉｇ　）　ｔ
シールしたカンの全体の内部容積に対する上部ガス空間
（上部空間）の割合が、所定のアスペクト比（高さと直
〜径の比）のカンにおいて現行用いられている空間割合
より小さくなるまでカンに液体を充填しなくても、通常
のハンドリングにおいて加えられる圧力に耐え得る強度
を与える。

上部空間の割合は代表的にはカンの全内部容積の少なく
とも５％である。

本発明の方法はプラスチックピンに非炭酸飲料を充填す
るのにも用いることができ、とくに、炭酸飲料の充填に
現在用いられているプラスチックピンの材料を用い、ま
たこれと同じ外壁の厚さｔ有するビンに非炭酸飲料を充
填することを可能とする。

シールした容器に１６℃で１５から２０　ｐｓｉｇの範
囲の平衡圧力をつくるために充分な量のアルゴンを含む
不活性ガスが好ましくは液体に溶解させられるが、より
高い内部圧力をっ（ることもできる。

本発明の方法は広い範囲にわたる種々の非炭酸飲料のカ
ン詰およびビン詰に用いられる。例えば、フルーツジュ
ース；非発泡性のワインまたは他の非炭酸アルコール飲
料；スープ；ミルクおよび他の液体乳製品；例えば、炭
酸含量が低いのでそれ自身では必要な内部圧力が発生し
ない天然醗酵のエールのような飲料等の液体のカン詰お
よびピン詰に本発明の方法が用いられる。

本発明の方法はまた液体、シラツブ、ソース状の食品の
カン詰にも用いられ、この場合アルゴンは液体、シラツ
ブ、ジュースまたはソースに溶解させられる。

本発明の方法は、形態がカンのように直円柱状である、
金属以外の他の可撓性のある材料で作られた容器に液体
を充填するのにも用いることができる。

液体にガスを溶解する圧力は少な（とも液体を容器に充
填する圧力と同じことが好ましい。好ましくは圧力を若
干高くして、ガス溶解容器から充填装置への液体の移送
を、この間に機械的なポンプ乞設置することな（、圧力
で行なえるようにすることか良い。

液体は所定の圧力でアルゴンを含む不活性ガスで好まし
く飽和させる。現在用いられている、ガスｆ、ｚｌ−液
体に溶解させるあらゆる方法が使用できる。

例えば、溶解装置は液体ン所定のレベルまで注入できる
ガス導入管を取り付けた加圧タンクを含むことができ、
溶解しないガスはタンクの上部空間に溜まる構造とする
ことができる。タンクは一つまたはそれ以上のデイフユ
ーザを底またはこの近（に取り付けることができ、これ
は加圧されたアルゴンを含む不活性ガスに連なっており
、これによりガスを細かい泡として液体に導入すること
ができる。

本発明において容器を充填する圧力は、典型的には、容
器に永久変形を起こす圧力より高（ない。

現在カン詰産業において用いられている薄い外壁のカン
では、この圧力は９０　ｐｓｉｇ　Ｙ：越えない。

好ましくは充填圧力は４５から７５　ｐｓｉｇであり、
したがって、アルゴン馨含む不活性ガスの溶解圧力はこ
の範囲である。

典型的には、現在用いられているボールフィラーがカン
またはビンに液体を充填するのに用いられる。液体に溶
解するガスは好ましくはボールフィラーの空間部分に直
接供給される。驚くべきことに、このためにアルゴンを
含む不活性ガスの代わりに窒素ｔもちいることができ、
これでも適当な内部圧力を得ることができることを見出
した。

代表的な方法では、カンまたはビンに加圧下で液体を充
填した後、充填装置から取り出しシール装置に移す。こ
れにより充填装置において液体の上に加えられていた圧
力が取り去られるので、カンまたはビンの液体に溶解し
ていたガスが出始める。カン詰めの場合、カンの蓋をシ
ールする直前に、アルゴン乞含む不活性ガスまたはより
好ましくは窒素ガスでカンｔブローするか、カンの上部
空間にこれらのガスを吹込むことが好ましい（この操作
は現行のシール操作において通常おこなわれている）。

上部空間のシールのためにはアルゴンより窒素が適当で
ある。このことはシールされた後の液相のガスとカンの
上部空間中のガスとの平衡を考慮することにより定性的
に理解できる。カンをシールした直後の上部気間甲のガ
スの組成はｌ絶対気圧の１００％アルゴンである。充填
装置においては装置の圧力と平衡するアルゴンが液体に
飽和している。

アルゴンは溶液から逃げ出し、気相のアルゴンの分圧と
液相のアルゴンとの間で平衡が成立するまでこれが続く
。カンのシール時に上部空間が窒素で１気圧であるとす
る。

この場合シール直前に上部空間にはアルゴンの分圧は存
在しない。したがって、平衡が成立する前に、液相から
より多くのアルゴンが出てきて上部空間に溜まることに
なる。その結果シール直前にアルゴンの代わりに窒素で
カンの上部空間をパージすることにより、平衡に達した
後の内部圧力をより高めることができる。

添付したカン詰めプラントの略図を参照しながら、次の
例によって本発明の詳細な説明する。

パイブライ／４を通し通常タイプのガス溶解装置２の水
にガスを導入し、水に室温でガスを飽和した。ついで、
溶解ガスを當む水を溶解装置２からパイプライン８を通
し、シングルペットの実験室用のボールフィラー６に導
いた。パイプライン１０はボウルフィラー６の上部空間
にガスを供給するために取り付けられている。公称容ｔ
４４０ｍｌのカンに室温で−りずつ水を充填した。すべ
ての実験において、４個のカンを充填するに充分な水を
ガスで飽和させた。充填後すぐにカンを手で実験室用の
通常のシール装置１２に移動した。カンに蓋を閉じシー
ルする前に、パイプライン１４を通して、カンの口にガ
スを室温で供給した（この操作はアンダーカバーバツ７
ングとして知られている）。内部圧力が平衡に達するよ
うにカンを２４時間放置し、力／の内圧、カンの水の温
度および容積を測定した。結果を表１および２に示した
。

表 １（α） （ｂｌ （ｃ） 室温 室温 室温 １５．９ １５．９ １５．９ １５．９ １５．８ １５．８ １５．８ １５．８ １７．５ １６．５ １６．５ カン内部 カンコントロ カン中 １５．８ １５．８ １５．８ １５．８ １６．８ １６．８ １６．８

【図面の簡単な説明】

カン詰めプラントの概略図を示す。 （外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルゴンを含む不活性ガスを加圧で液体に溶解し；
   このガスを溶解した液体を容器に充填し；容器にガス−
   タイトな栓をし；平衡に達した後容器の上部空間が大気
   圧を越えるガス圧力（室温で）となるように、溶解した
   液体中のガスの濃度および充填容器の上部空間容積を選
   択することを含む；可撓性容器に非炭酸液体を充填する
   方法。 ２、不活性ガスがアルゴンからなる特許請求の範囲１記
   載の方法。 ３、アルゴンを含む上述の不活性ガスの溶解および容器
   の充填がともに室温で行なわれる特許請求の範囲１また
   は２記載の方法。 ４、アルゴンを含む不活性ガスが４５から７５ｐｓｉｇ
   の範囲の圧力で液体に溶解される前述のいずれかの特許
   請求の範囲記載の方法。 ５、容器が４５から７５ｐｓｉｇの範囲のガス圧力で充
   填される前述のいずれかの特許請求の範囲記載の方法。 ６、上述のガスを溶解した液体を容器に充填するために
   ボールフィラーが使用される前述のいずれかの特許請求
   の範囲記載の方法。 ７、アルゴンを含む不活性ガスがボールフィラーの上部
   空間に供給される特許請求の範囲６記載の方法。 ８、窒素がボールフィラーの上部空間に供給される特許
   請求の範囲６記載の方法。 ９、上述の大気圧を越えるガス圧力が少なくとも１５ｐ
   ｓｉｇ（１６℃における測定）以上である前述のいずれ
   かの特許請求の範囲記載の方法。 １０、上述の大気圧を越えるガス圧力が１５から２０ｐ
   ｓｉｇ（１６℃における測定）の範囲である特許請求の
   範囲９記載の方法。 １１、上述の大気圧を越えるガス圧力が２０ｐｓｉｇ以
   上である特許請求の範囲９記載の方法。 １２、容器がカンである前述のいずれかの特許請求の範
   囲記載の方法。 １３、充填したカンを閉じシールする前に上部空間をア
   ルゴンを含む不活性ガスでパージする追加操作を含む特
   許請求の範囲１２記載の方法。 １４、充填したカンを閉じシールする前に上部空間を窒
   素でパージする追加操作を含む特許請求の範囲１２記載
   の方法。 １５、カンが室温で閉じられシールされる特許請求の範
   囲１３または１４記載の方法。 １６、充填されたカンの上部空間がカンの全内部容積の
   少なくとも５％である特許請求の範囲１２から１５記載
   のいずれかの方法。 １７、容器がプラスチックピンである特許請求の範囲１
   から１１記載のいずれかの方法。１８、液体が非発泡性
   飲料である前述のいずれかの特許請求の範囲記載の方法
   。 １９、液体が容器に充填される前に上述のアルゴンを含
   む不活性ガスによつて飽和されている前述のいずれかの
   特許請求の範囲記載の方法。 ２０、操作圧力および使用するガスが実質的に表１の例
   ２から１０のいずれかであるカン詰めの方法。 ２１、前述のいずれかの特許請求の範囲記載の方法で液
   体を充填された可撓性容器。