JPH0385291A - 液状内容物の充填方法及び装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、高果汁飲料、コーヒーミルクのような泡立
ちやすい飲料に好適に適用し得て、泡立ちを少なくし、
ヘッドスペースの減少が可能な、液状内容物の充填方法
及び装置に関するものである。

［従来の技術１ 高果汁飲料やコーヒーくルク等ではその香味の保存性に
優れた包装技術として、いわゆる無菌（Ａｓｅｐｔｉｃ
　）充填包装が行なわれている。これは、液状内容物を
１４０℃以上の超高温下で４〜５秒程度の極めて短時間
加熱殺菌機急冷し、−芳容器は無菌的に製造した上で殺
菌液で殺菌処理し、この中に前述の殺菌処理した液状内
容物を充填し密封するものである。

［発明が解決しようとする課題］ 無菌充填では、第８図に示すように充填ノズル１０１は
容器や容器内の内容物と非接触に保つ必要から、容器１
０２の口１０３より上方に１０〜２０ＩＩＩＲ離隔して
充填している。このため充填ノズル１０１から落下する
充填液１０４は柱状になって容器１０２の底１０５にあ
たり矢印１０６のように六方にはね、矢線１０７のよう
に容器胴壁に沿って巻上がり、空気を巻き込み、泡立ち
を生じる。

この泡立ちは、第６図に示すように、容量１５００ｍを
充填するのに、充填ｆ％ＥＪ！ｔｑを一定値約２７０［
Ｉ１１／秒］とし充填時間を約５．６秒かけた場合で、
約７０−にも達する。

泡立ちが多いと、充填時の内容物の溢流を防止するため
にヘッドスペースを大きくしなければならず、ヘッドス
ペースが大きいと、ここに含まれる酸素量の増加による
内容物の酸化等の品質保存性の低下、容器コストの上昇
、包装容積の増大、等の問題が生ずる。

しかし泡立ちを少なく、例えば３０〜４０ｄにしようと
して充填流量を少なくすると第６図から充填流量ｑは２
００［ｄ／秒１となり、１５００−の充填には７．５秒
もかかり、コスト低下にならない。

この問題を解決するために、本件出願人は先に特願昭６
３−１５０１０１号明細書により、充填流量を下げずに
泡立ちを少なくすることのできる無菌充填用プラスチッ
ク製容器を提案した。

これは第７図に示す容器１１０のようにその底１１５の
形状を、従来の球面状の上げ底である底１０５において
その中央部に浅い凹部１０８を設けて、充填液１０４の
はね返り方向１１１が内向きになるようにして、容器胴
壁に沿った巻き上りを矢線１１２のように小さくおさえ
、泡立ちが少なくなるようにしたものであり、容器１１
０においては第６図に示すように容量１５００１ｄ（充
填温度７〜３０℃）に対し、充填流量的２７０［Ｉｄ／
秒］の一定としたとき泡の容積を約３０〜４０ｄに減少
可能であり、大きな効果を上げている。

しかし、ヘッドスペースの更なる減少が望まれており、
そのために泡立ちを更に少なくすることのできる充填技
術の開発が望まれている。

この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、泡立ちやすい高果汁飲料やコーヒーミルクを容器と
非接触で充填し、充填時間は従来より増加させることな
しに泡立ちを更に減少させ、従って容器のヘッドスペー
スを減少させることが可能であり、これにより内容物の
品質保存性の向上、容器コストの低下、包装容積の減少
等に資することのできる液状内容物の充填方法及び装置
を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この目的に対応して、この発明の液状内容物の充填方法
は、容ｆｆ１Ｖのボトル容器に非接触で液状内容物を充
填する方法であって、充ｖＡ量が０．２０Ｖ乃至０．５
Ｖに達するまでの充填初期は充填流量ｑをｑ　７秒から
ｑ２／秒まで漸増変化させて行ない、前記ｑ　としては
Ｏ≦ｑ１≦１５０Ｍ１７秒の範囲の値を選択し、前記ｑ
２としては２００ｄ／秒≦ｑ２≦５００ｍ１／秒の範囲
の値を選択することを特徴とし、またこの発明の液状内
容物の充填装置は、充填すべき内容液の供給管と前記ノ
ズル部材を結ぶ通路に設けられテーパ状の弁座面を有す
る弁座と、テーパ状の弁面を有し進退運動により前記弁
慶と共働して開度可変な弁をなす弁栓と、前記弁栓のス
テムを駆動して前記進退運動をなさしめ得るカム若しく
は歯車を備えることを特徴としている。

［作用］ このように構成された液状内容物の充填方法によって、
ボトル容器に非接触で液状内容物を充填すると、充填の
最初の瞬間の充填流量は０１７秒であってＯ≦ｑ１≦１
５０ｍ／秒であるから、充填ノズルから落下する柱状形
の内容物の横断面の面積は後述のｑ２のときの１／３程
度と小さい。

充填対象の容器が従来型の容器１０２であって容器底が
球面状をなして上方に突出している場合でも、前記柱状
形の内容物が底に当る落下面が小さいため、前記球面の
中央部分の平面に近い形状の部分に落下し、底に当った
内容物は主として上方にはね上り、ここには後続の内容
物が落下中であるのではねた内容物による空気の巻き込
みが極めて少なくなる。再び落下した内容物は底の球面
に沿って流下し、底の周縁部へ移動する。このため泡立
ちは極めて少なく抑制される。内容物が底にたまるに従
って、底への落下によるはね返りが次第に少なくなり、
一方充填流量はこの間に０２７秒まで漸増される。この
間に、少ない泡立ちの状態で０．２０Ｖ乃至０．５Ｖが
充填され、もはや泡立ち量が底への当りの影響をほとん
ど受けなくなる。以後は充填流量をｑ２に保ち所定ｆｆ
１Ｖが充填された時点で充填が終了する。

また本発明の液状内容物の充填装置は、テーパ状の弁座
面を有する弁座に対しテーパ状の弁面を有する弁栓を進
退させて弁を開閉するように構成され、ここに弁栓は単
に開位置と閉位置とをとるのではなく、弁栓のステムを
カム若しくは歯車によって駆動されて、開と閉との間で
の位置をコントロールすることにより弁の開度がコント
ロール可能にされている。

このため、請求項第１項に記載した液状内容物の充填方
法の実施が可能である。

［実施例］ 以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説
明する。

第１図は、ボトル容器に１５００ｄのくルクコーヒーを
充填して泡量が１０ｄになるようにした場合の、充填量
ｘ　［ｄ］の変化に対する充填量ｑ［−／秒］の変化の
させ方の一例を示すグラフであって、グラフ１は従来型
ボトル容器の場合を、グラフ２は特願昭６３−１５０１
０１のボトル容器の場合を示している。このグラフ１．
２における充填流ｆｉ１ｑの変化を、充填時間ｔ［秒Ｊ
に対する変化として示したものが第２図のグラフ３．４
である。

グラフ１は曲線部分１ａと直線部分１ｂとからなり、こ
れに対応してグラフ３は曲線部分３ａと直線部分３ｂと
からなる。曲線部分１ａ、３ａは充填初期の部分であり
、これは、充填の初めの瞬間の充填流量をｑｌ−１１０
［ｄ／秒］とし、約３、（ｌｌＥＲｒ充１１１％ＥＩｑ
をｑｌ　からｑ２　＝３５３［−／秒］まで漸増変化さ
せて初めの５１０Ｉ１１（１５００ａｄの約３４％）を
充填することを示す。

直線部分１ｂ、３ｂは、残余の９９０ａｌ！の充填を充
填流ｆｆｌ　ｑ＝　０２に保つこと約２．８秒間で行な
い充填量の総和が１５００ｉｄになった時点で充填を終
了することを示し、充填に要する時間は合計５．８秒と
なる。

一方、グラフ２は曲線部分２ａと直線部分２ｂとからな
り、これに対応してグラフ４は曲線部分４ａと直線部分
４ｂとからなる。

曲線部分２ａ、４ａは充填初期の部分であり、充填流ｉ
ｌｑを、充填の初めの瞬間にｑ１＝１１０［ｄ／秒］と
し約２．２４秒間でｑ、、＝３５３［ｄ／秒］まで漸増
変化させて初めの約４０３ｄ（１５００ｄの約２６．７
％）を充填することを示している。

直線部分２ｂ、４ｂは、残余の１０９７ｄの充填を充填
流ｆｌ　ｑ＝　ｑ２に保つこと約３．１１秒間で行ない
、充填量の総和が１５００ｄになった時点で充填を終了
することを示し、充填に要する時間は合計的５．３５秒
となる。従って、いずれも従来の充填時間５．６４秒と
ほぼ等しい時間で充填できて、泡量は１０ｄと従来の１
／３〜１／７に著しく減少させ得て、特願昭６３− １５０１０１のボトルでは、充填時間が従来のボトルの
９２．２％程度で済む。

以上説明した実施例では充１ｔＦＩｌ量ｑの初期値をｑ
ｌ−１１０［ｄ／秒］としている。このｑｌの値１１０
は、Ｖ（＝１５００）の約７．３％であるが、ｑｌとし
ては泡量が少ないことと共に後述する充填装置による実
施上、正確にコントロールし得る値を設定する必要があ
る。

その様なｑｌとしては第５図にプロットされた最小の１
直（約７０）ではｑ１＝１１０とした場合と比較して泡
量としてはほとんど変らない（第６図より泡量的１０−
〉のに充填時間は余分にかかり、安定的にコントロール
できるという面からも、ｑ１≧９０（ｄ／秒）が適当で
ある。

またｑの上限については、ｑｌ　＝２００では泡量が３
０〜４０耐以上になってしまい従来と変らなくなるので
、泡量を２０ａｉ！以下に押え得るように、ｑ１≦１５
０（ｄ／秒）が適当である。

また上記実施例では最大充填流量ｑ２　＝３５０（−７
秒）としている、最大充填流ｆｆ１ａ２は従来の一定Ｗ
ｉ２６６［ｄ／秒］より大きい値として切開の充填の遅
れを打消す必要があり、ｑ２が大きいほど充填時間は短
縮されるが、一方では、ｑ２が大きいとごく短い時間に
も充填量が大きく変化するので充填場の正確なコントロ
ールがしにくくなる。しかるに第４図から分かるように
ｑ＞５００ａ！／秒では同一充填流量の増加分に対する
弁と弁座の隙間部の面積Ｓの増加分を急激に大きくせね
ばならずコントロールがしにくい。そこで２００ｄ／秒
≦ｑ２≦５００ｄ／秒が適当である。

次に液状内容物の充填装置について説明する。

第３図において１１は液状内容物の充填装置である。

液状内容物の充填装置１１はノズル部材１２を備える。

ノズル部材１２は内容物を充填すべきボトル容器１３の
口部゛１４と非接触に保たれるべく、口部１４のわずか
上方に口部１４と同軸状に位置し口部１４よりも小さな
内径をもつ筒状体をなす。

ノズル部材１２は、下端部に飛沫防止用メツシュ１５．
１５，１５を輪１６と垂直に三重に張設されて有する。

ノズル部材１２は配液管１７の下端に内嵌してこれに支
持されており、配液管１７との嵌合部は環状のパツキン
１８により液密にされている。

配液管１７は横に倒した１字管状をなす、Ｔ字管の鉛直
な本管部１９の下端が前記ノズル部材１２と接続するノ
ズル接続端２１であり、本管部１９の上端２２には７ラ
ンジ２３を有する。上端２２の近傍位置からは、本管部
１９と垂直な液供給管接続部２４が分岐しており、液供
給管接続部２４は充填すべき液状内容物の供給管（図示
せず〉に接続されている。

本管部１９は、液供給管接続部２４への分岐点２５とノ
ズル接続端２１との間の位置に、弁座２６を有する。弁
座２６は、本管７！１ｓ１９の内周壁から内方の通路２
９に突出する環状をなし、軸１６のノズル部接続端２１
に向かう方向３０にテーパした円錐面からなる弁座面２
７を有する。

液状内容物の充填装置１１はまた弁栓２８を備える。弁
栓２８は方向３０にテーパした円錐面からなる弁面３１
を有し、軸１６方向の進退運動により弁座２６と共働し
て開度可変な弁３２をなす。

弁栓２８のステム３３は、本管部１９の上方外部でハウ
ジング３４に１密に枢嵌し、本管部１９の上端開口はハ
ウジング３４により液密に閉じられている。すなわちハ
ウジング３４は、軸孔３７を有し軸孔３７でステム３３
を枢嵌させ、またハウジング３４は下端にフランジ３６
を有し、フランジ３６を本管部１９上端の７ランジ２３
と衝合させた状態で締具３５によって本管部１９に固着
されており、これによりハウジング３４は、本管部１９
の上端２２の開口を液密に閉じた状態でステム３３がハ
ウジング３４を貫通して方向１６に摺動することを許容
する。

このような液密を保障するためにハウジング２４とステ
ム３３の間、及び７ランジ２３．３６の間にパラキンク
３８，４１　；４３．４４を設ける。

また前記摺動部やパツキンによるフランジ接合部には、
微生物が混入するのを防止する目的でスチームバリア機
構を設けである。

すなわち軸孔３７の一部分に径の大きい部分を設けてス
チーム溜り４５とし、ハウジング３４の一方の外１１１
１面からスチーム溜り４５に貫通する流通路４６と、ス
チーム溜り４５からハウジング３４の他方の外側面に貫
通する流通路４７とを設け、スチームを常時、流通路４
６から流通路４７へと吹込む。７ランジ２３．３６の接
合部にも環状のスチーム溜り４８を設け、かつスチーム
溜り４５．４８を連通させる通路５０を複数個設け、こ
れによりフランジ接合部にも常時スチームが流通するよ
うにする。

弁栓２８のステム３３は第３図に図示しないカム若しく
は歯車によって駆動される。

すなわち、ステム３３は、弁３２を単に開または閉の状
態にするように駆動されるのではなく、弁３２の開度を
コントロール可能なように駆動される点が重要である。

すなわち、ステム３３は第１図または第２図に示した充
填流量の変化を実現すべく、弁３２の開度を、初めはＯ
から所定の大きさに急激に変化させ、その所定の大きさ
から漸増させて他の所定の大きさとし、この大きさを所
定の時間保った後Ｏに戻し、これを繰返すような進退運
動をするように駆動されねばならない。

このために、液状内容物の充填装置１１は、ステム３３
を駆動するカム若しくは歯車を備える。

前述の進退運動をするようにステム３３を駆動するカム
の一例を第４図に示す。

第４図において５１は端面カムであり、カム５１の回転
軸５２は図示しないモータによって方向５０に回転駆動
されこれに従って従動節５３は方向５４の進退運動をす
る。

方向５４を軸１６の方向と一致させ、ステム３３を従動
節５３に固定すれば、ステム３３に前述の進退運動をさ
せることができる。

すなわち、容器１３がノズル部材１２の下方の所定位置
にセットされるまでの間は、カム５１の従動節５３には
カム５１の端面のうち図のＡＢ間の水平な低い部分が接
当し、弁３２は閉じており、容器１３が所定位置にセッ
トされると従動節５３には点Ｃが接当し弁栓２８が軸１
６方向上方に退いて弁座２６から離れて弁３２を開き、
その開度は充填流量がＱｉ［ａｄ！／秒〕となる開度で
あるようにし、次いで従動節５３との接当位置がＣがら
Ｄまで次第に高くなり、この間に弁３２の開度が次第に
大きくなって充填流量が０２［ｄ／秒］まで漸増してそ
の間に容器の全充填＠Ｖの２０％乃至３５％が充填され
るように、その後従動節５３にはＤからＡまでの水平な
高い部分が接当して弁３２の開度を充填流ｆｆ１ｑ２　
　［ａｅ／秒］の状態に保ち、Ａで低い点に戻り弁３２
が閉じ、Ａから８の間に充填流の容器が移動して次の容
器がセットされ、これを繰返すようにされている。軸５
２の回転速度は、実″際にボトル容器に入った充填量〈
重量〉により微調整可能にコンピュータ１１ｍされる。

このような技術は公知である。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかな通り、この発明によれば、泡立
ちやすい高果汁飲料やコーヒーミルクを容器と非接触で
充填し、充填時間は従来より増加させることなしに泡立
ちを更に減少させ、従って容器のヘッドスペースを減少
させることが可能であり、これにより内容物の品質保存
性の向上、容器コストの低下、包装容積の減少等に資す
ることのできる液状内容物の充填方法及び装置を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係わる液状内容物の充填
方法を充填量と充填流量との関係で示すグラフ、第２図
は第１図に示す液状内容物の充填方法を充填時間と充填
流量との関係で示すグラフ、第３図はこの発明の一実施
例に係わる液状内容物の充填装置と容器を示す縦断面図
、第４図は第３図に示す液状内容物の充填装置のカムの
一例を示す斜視説明図、第５図は弁座と弁栓の隙間部面
積と充填流量との関係を示す図、第６図は充填流量を一
定にして充填したときの充填流量と泡立ちの容量との関
係を示す図、第７図はこの発明の液状内容物の充填方法
による充填初期の状態を示す正面説明図、及び第８図は
従来の液状内容物の充填方法による充填初期の状態を示
す正面説明図である。 １２・・・ノズル部材、　　２６・・・弁座、２７・・
・弁座面、　　２８・・・弁栓、３１・・・弁面、　　
３２・・・弁、 ３３ステム、　　３４・・・ハウジング、５ １・・・カム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）容量Ｖのボトル容器に非接触で液状内容物を充填
   する方法であって、充填量が０．２０Ｖ乃至０．５Ｖに
   達するまでの充填初期は充填流量ｑをｑ＿１／秒からｑ
   ＿２／秒まで漸増変化させて行ない、前記ｑ＿１として
   は０≦ｑ＿１≦１５０ｍｌ／秒の範囲の値を選択し、前
   記ｑ＿２としては２００ｍｌ／秒≦ｑ＿２≦５００ｍｌ
   ／秒の範囲の値を選択することを特徴とする液状内容物
   の充填方法
2. （２）充填すべき内容液の供給管と前記ノズル部材を結
   ぶ通路に設けられテーパ状の弁座面を有する弁座と、テ
   ーパ状の弁面を有し進退運動により前記弁座と共働して
   開度可変な弁をなす弁栓と、前記弁栓のステムを駆動し
   て前記進退運動をなさしめ得るカム若しくは歯車を備え
   ることを特徴とする液状内容物の充填装置