WO2007086339A1

WO2007086339A1 - 消泡方法

Info

Publication number: WO2007086339A1
Application number: PCT/JP2007/050904
Authority: WO
Inventors: Ken Takenouchi; Yoshiyuki Yuasa
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha, Ltd.
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2007-08-02
Also published as: US20090020412A1; EP1977807B1; KR20080097406A; US8329764B2; CN101374578A; CN101374578B; KR101341879B1; US20110306681A1; EP1977807A4; EP1977807A1; JPWO2007086339A1; US8026288B2; JP5321778B2

Abstract

　容器に飲料等を充填する際に発生する泡を高速で効率よく消泡することができ、且つ狭口容器の場合も効果的に消泡できる消泡方法を提供する。容器（１）内の液面（６）にパルス状の光（２）を照射して、照射点（７）を音源としてパルス状音波（８）を発生させることにより、発生したパルス状音波は音源から強い球面波となって伝播して泡沫（９）に到達してそれを破壊し、光路から離れた場所に位置する泡も速やかに破壊でき、効率的な高速消泡ができる。また、パルス状の光を液面上方の気体部分に集光させ、ブレークダウン現象により発生する衝撃波によっても消泡することができる。

Description

明細書

消泡方法

技術分野

[0001] 本願発明は、消泡方法、特に、缶 ·ΡΕΤボトル ·ボトル缶あるいはバウチなどの容器へ飲料などの液体を充填する際に発生する泡を消泡するのに好適な消泡方法に関する。

背景技術

[0002] 容器入り飲料 (缶飲料、 PETボトル詰め飲料、瓶詰め飲料など)の充填工程は、一般に充填機 (フイラ一)にお、て正立した容器に上方力も飲料を流し込み、次に密封装置 (卷締機'キヤッパーなど)で蓋部材と結合させて密封する工程をとる。飲料の品質を保持し、フレーバーを向上させる重要な因子として、密封容器内の残存酸素量の低減がある。特に、容器内のヘッドスペース力酸素を除去することが重要であり、これを実現するために、密封直前のアンダーカバーガッシングなどの脱酸素技術が開発され用いられている。一方、容器入り飲料は大量に消費される製品であることから、充填工程の高速化が追及され、缶飲料の場合毎分 1000缶〜 2000缶を製造する高速ラインが実用化されている。飲料の充填に従って容器内に泡が発生する。泡の発生挙動、および発生した泡の消滅挙動は、個々の飲料の性質や充填条件によつて異なるが、一般的に、生産速度が速くなるほど、泡が多く発生し、かつ、泡が消滅するまでに十分な時間がとれず、泡が残った状態で密封が行われることになる。

[0003] 泡の中には大気中と同じ濃度の酸素が含まれており、泡内の酸素はヘッドスペースのガス置換では除去できないのでヘッドスペースの酸素量低減を妨げる。特に、ガス置換による脱酸素技術が向上した現在では、残存酸素量の主因となっている。現状では泡を抑制するために、飲料処方に消泡剤を混ぜる手法が一般に用いられている力これは、飲料の味に影響を与えてしまうので、充填から密封までの間に消泡する技術の確立が求められて!/、る。

この要求に対する解決策として、光を照射して消泡する技術が考えられ、これに関して多くの方法や装置が提案されて、る (例えば特許文献 1〜4参照)。この中にはレ一ザ一光を照射する方法の提案も含まれている。例えば、レーザー光で消泡する方法として、泡にレーザー光を照射することにより、泡膜を形成している分子間結合と膜内の水分子あるいは有機分子を振動励起させ、分子間結合を切断し、泡を消去するようにしたものが提案されて、る (特許文献 4参照)。

また、超音波を照射して消泡を行う方法や装置も提案されている。（特許文献 5〜9 参照)。また、光および音のほかに、加熱、マイクロ波、高周波、放電、電気風、静電気、蒸気を利用する消泡方法や装置も提案されている。

特許文献 1 実開昭 53 - 102178号公報

特許文献 2 実開昭 60 — 31306号公報

特許文献 3特開昭 63 - 104620号公報

特許文献 4特開昭 63 - 252509号公報

特許文献 5特開平 11 - 90330号公報

特許文献 6特開平 7— 291395号公報

特許文献 7特開平 9 328193号公報

特許文献 8実開昭 62 — 90397号公報

特許文献 9特開平 6— 191595号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

しかし、従来の光を照射して消泡する技術については、高速性に乏しく高速ィ匕した充填スピードに適応しておらず、そのためにこれらの技術は実用化されてないのが現状である。これらの光照射技術は、光エネルギーを泡に照射して、泡の成分 (多くは水)を加熱し、蒸発させて消泡する原理から成り立つている。したがって、個々の泡に直接光エネルギーを照射しなければならず、一般に、泡は液面全体に分布するので、光照射により消泡するためには、実質的に、液面全体に光エネルギーを供給しなければならない。ここで実質的にと言うのは、光束の径を拡げて同時に全面に照射するのと、細い径の光束が液面を走査して照射する場合とがあり、いずれにおいても ( 単位面積あたり照射パワー X照射時間 X照射面積)で表される全光エネルギーが等しくなることを指す。高速ィ匕した充填工程の中では、消泡工程に割り当てられる時間が短いため、通常の光源力発する光の強度では、十分な消泡効果が得られない。逆に、消泡効果を得るのに十分なエネルギーを投入するには、多大なパワーをもつ光源が必要となり、実用的でない。

一方、超音波を照射して消泡を行なう方法、例えば外部の音源力発した連続波状の超音波を照射して消泡する方法の場合、超音波の波長は対象となる容器の大きさと同程度で、指向性に欠け、照射エネルギーが散逸してしまうので、効率が悪い。そのため、コンペャ上で長い距離を走らせながら消泡を行う必要があり、生産ラインが長くなり省スペースの面からも好ましくない。さらに、 PETボトルやボトル缶などの狭口容器の場合、開口部を通して光、音などを液面全体に伝えることが難しぐ有効な消泡手段がない。また、従来の方法では、特に容器の内周面に付着している泡は殆ど消泡することができな、と、う問題点がある。

[0005] そこで、本発明は、特に容器に飲料等を充填する際に発生する泡を高速で効率よく消泡することができ、且つ狭口容器の場合も効果的に消泡でき、高速ラインで且つ狭口容器への充填密封ラインへも有効に適用可能な消泡方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006] 本発明者は、消泡方法について種々の実験を繰り返した結果、パルス状音波は広いスペクトル分布を持ち、泡に対して有効に作用することを見出し、さらに研究した結果、容器内の液面の点力パルス状の音波を発生させることにより、音波が発生源から強い圧力変化で球面波として伝播し、次々に容器内に存在する泡を破壊して拡がり、瞬時にして容器内周面近傍に存在する泡も含め液面上に存在する泡を効果的に消泡できることを見出し、本発明に至ったものである。そして、このパルス状音波を発生させる方法として、パルス状の光を液面に照射すること、又は液面上方の気体部分に集光することにより有効なパルス状音波を発生させ、光照射でありながら光路外に位置する泡までも瞬時に消すことができることを見出した。

[0007] 即ち、上記課題を解決する請求項 1の発明の消泡方法は、パルス状音波を用いて泡沫を破壊することを特徴とするものである。請求項 2の発明は、請求項 1の発明において、前記パルス状音波をパルス状の光を照射することにより発生させることを特徴とするものである。請求項 3の発明は、請求項 2の発明において、前記パルス状の光を集光して照射することを特徴とするものである。請求項 3の発明は、請求項 2の発明において、パルス状の光を液面上方の気体部分に集光することにより前記パルス状音波を発生させることを特徴とするものである。

[0008] さらに、請求項 5の発明は、請求項 2又は 3の発明において、前記パルス状の光を液面に照射することによりパルス状音波を発生させることを特徴とするものである。請求項 6の発明は、請求項 2〜5のいずれかの発明において、泡が発生する液面より狭い開口部を持つ容器に対して、パルス状の光の光束の径を開口部径より細くして開口部を通過させることを特徴とするものである。そして、請求項 7の発明は、請求項 2 〜6の、ずれかの発明にお、て、パルス状の光を容器の壁面を通して照射することを特徴とするものである。さらに、請求項 8の発明は、請求項 2〜7の何れかに記載の発明にお、て、前記パルス状の光がノルスレーザー光であることを特徴とするものである。

[0009] また、請求項 9の発明は、請求項 1〜8何れかの記載の方法により、容器への内容物充填密封ラインで内容物が充填されて密封装置に搬送中の容器のヘッドスペース内に発生して、る泡を消泡することを特徴とするものである。

発明の効果

[0010] 本願の請求項 1〜9の発明によれば、音源力強い圧力変化を伴うパルス状音波が球面波として伝播して泡を破壊して消泡することができる。したがって、従来のレーザ一ビーム等の光照射によって消泡する場合と違って、ビームで各泡を照射する必要がないので、短時間に高速で消泡することができる。また、容器の内周面まで、パルス状音波は伝播するので、従来の方法では消泡が困難であった容器内周壁面近傍の泡も効果的に消泡することができる。

請求項 2の発明によれば、上記効果に加えて前記パルス状音波をパルス状の光を照射することにより発生させているので、簡単な装置で且つ高速で確実にパルス状音波を発生させることができる。

請求項 3の発明によれば、集光したパルス状の光を照射することにより単位面積あたりの光パワー密度を高めることができ、よりエネルギー効率よくパルス状音波を発生させることがでさる。

請求項 4の発明によれば、パルス状の光を液面上方の気体部分に集光させることによりブレークダウンを発生させて消泡するため、液面に直接レーザーを照射する場合と比べて液面の衝撃が少なぐ液滴が飛散して装置に付着したり、レーザー照射口のガラス部材に付着することがない。したがって、請求項 4の発明は、特に装置の衛生性や光学特性の維持に有利である。

請求項 5の発明によれば、パルス状の光を液面に照射することにより、照射点近傍の泡を速やかに破壊すると共に、この時発生するパルス状音波により光路力も離れた場所に位置する泡も速やかに破壊でき、効率的な高速消泡ができる。

請求項 6の発明によれば、狭口容器であっても確実に液面にパルス状の光を照射して狭口容器のヘッドスペース内にパルス状音波を発生させることができ、従来困難であった狭口容器内の消泡も確実に行なうことができる。

請求項 7の発明によれば、容器の開口部の直上に光源を配置しなくても液面にパルス状の光を照射することができる。

[0011] 請求項 8の発明によれば、パルスレーザーによって得られるパルスレーザー光は、少な、入力エネルギーから高、ピークパワーを持つパルス状の光を得られるので、よりエネルギー効率よくパルス状音波を発生させることができる。また、パルスレーザー光は、繰り返し周期及びパルス幅が短いので、容器が搬送されていても実質的に止まっているものとして扱うことができ、高速で移動する容器内の内容物に確実に光を照射してパルス状音波を発生させることができる。

請求項 9の発明によれば、容器への内容物充填密封ラインでの容器内の消泡を高速で且つ確実に行なうことができるので、高速ラインで且つ狭口容器であっても確実に消泡することができ、容器内の脱酸素率を高めることができ、高品質の容器詰め飲料等を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]本発明の実施形態に係る消泡方法における消泡原理を模式的に示している。

[図 2]他の実施形態に係る消泡方法における消泡原理を模式的に示している。

[図 3]さらに他の実施形態に係る消泡方法における消泡原理を模式的に示している。 [図 4]狭口容器に適用した場合の本発明の実施形態に係る消泡方法における消泡原理を模式的に示して！/ヽる。

[図 5]さらに他の実施形態に係る消泡方法における消泡原理を模式的に示している。

[図 6]さらにまた他の実施形態に係る消泡方法における消泡原理を模式的に示している。

[図 7]焦点距離の異なる複数のレンズにおける一発消泡できた場合のノルスエネルギ一と集光点の位置の関係を示すグラフである。

符号の説明

[0013] 1 光源 5、 25 容器

6 液面 7 照射点

8 パルス状音波 9 泡抹

10 集光光学系 13 光束

15 ミラー 20 ボ卜ル缶

21 開口部

発明を実施するための最良の形態

[0014] 本実施形態における消泡方法は、パルス状音波の発生手段として容器内の液面にパルス状の光を照射して、照射点を音源としてノルス状音波を発生させるものであり、図 1はその基本的な形態における消泡原理を模式的に示している。

図中、 1はパルス状の光を発生する光源であり、容器への内容物の密封充填ラインにおいて、内容物が充填された容器 5を密封装置に搬送するコンペャの上方、又は密封装置内の封止前の容器通過位置の上方に設置して、通過する容器の液面にパルス状の光を照射するようにして、る。

[0015] 図 1に示すように、光源 1から発振された強いパルス状の光を固体や液体のターゲット（図の場合は液面 6)に照射すると、照射した瞬間に液面 6の照射点力衝撃圧力パルスが発生してパルス状音波を発生させることができる。発生したパルス状音波は

、照射点 7を音源とする球面波 8として伝播し、液面上の泡沫 9に到達してこれを高速で順次破壊する。この原理は、光と気体の相互作用の強さは、液体乃至固体に比べて弱いので、ターゲットに照射されるまでは反応せずに、ターゲットに照射して初めてパルス状音波を発生させることができることに基づくものである。

[0016] このパルス状の光を与える光源としては、ある瞬間にそれまでレーザー媒質に蓄えられていたエネルギーを光パルスとして一気に放出させることができるパルスレーザ一が好適である。パルスレーザーとしては、 Qスィッチ発振が可能な YAGレーザー、 YVOレーザー、 YLFレーザーや、チタンサファイアレーザーなどのフェムト秒レー

4

ザ一が挙げられる。これらのパルスレーザーは、数 Hz〜数十 kHzの繰返し周期を持つ力この繰返し周期の間蓄えられたエネルギーを数フェムト秒 (fs)乃至数十ナノ秒 (ns)という極めて短い時間幅で放出する。そのため、少ない入力エネルギーから高いピークパワーを効率的に得ることができる。光源としては、このほかに、 COレーザ

2 一、エキシマレーザー、半導体レーザーなど、各種のレーザー光源を用いることもできる。また、これらのレーザー光源の基底波から波長変換素子により生成した高調波光も用いることができる。これらの光源には、連続発振 (CW)光源も含まれるが、この場合においても、シャッターなどの光制御部材を用いて、パルス状の光を生成することがでさる。

[0017] 発生する音波の大きさは、単位面積あたりの光パワー密度とターゲットの物性によつて定まる。このため、図 2の実施形態に示すように、レンズなどの集光光学素子 10 を用いて、照射点で集光するようにしてターゲットに照射すると、効率的にパルス状音波を発生させることができる。また、集光光学系を用いた場合、光が最も集光されるビームウェスト以外では、単位面積あたり光パワー密度を十分小さくすることができる。これは、照射ターゲット以外の部分、たとえば容器壁面や天面、周辺装置に光が当たっても、ダメージを与えることがなぐ人体への危険性を回避することもできる。衝撃圧力パルスの強度が大きい場合、音波は衝撃波として伝播する。この場合には、さらに高い破泡効果が得られる。このようにして発生したパルス状音波は、照射点を音源とする球面波として伝播するため、光の伝播経路から外れた場所に存在する泡に対しても破泡作用を及ぼすことができ、効率的な消泡効果が得られる。

[0018] また、高いエネルギーの光を集光させた場合、図 3に示すように、必ずしも液体や固体のターゲットに照射した場合のみならず、ターゲット面より上方に集光させても集光点 12にお、て光伝播経路の空気のブレークダウン現象を弓 Iき起こすことができ、これによつてもパルス状音波を発生させることが可能である。このようなレーザーを集光させることによるブレークダウンは、レーザー誘起ブレークダウン (Laser Induced Br eakdown； LIB)と呼ばれている。

[0019] 一般に、液体や固体に比べて気体は密度が低ぐレーザーによる光子との相互作用も弱い。そのため、液面上方の気体中に LIBを起こすのには、液面に直接レーザ一を照射するのに比べて、より大きなレーザーのパワー密度が必要となる。しかし、液面にレーザーを照射した場合、液滴が衝撃により飛散し、飛散した液滴が装置の内壁やレーザー射出口のガラス部材に付着し、装置の衛生性を損なうと共に、レーザ一光路の光学特性を変化させて、集光性を損なう恐れがある。これに対して、液面上方の気体中に LIBを起こした場合、このような液滴の飛散が起こらず、装置衛生性や光学特性の維持に有利となる。

[0020] レーザーの共振器構造としては、ステーブル光学系が適している。ガウシアン光学系とステーブル光学系とが主に用いられる。ガウシアン光学系は、単一モードだけを発振させるので、波面が揃っており、集光性が高いので、効率よく LIBを発生させられる利点がある。しかし、ガウシアン光学系は熱的な安定性が厳しぐ繰返し周期が固定されてしまう。このため、様々なラインスピードや、対象とする容器の到着タイミングに合わせてレーザーを照射することは困難である。これに対して、ステーブル光学系は、発振する光は多数のモードが混在したマルチモードとなるので、波面が揃わず集光性が相対的に劣るので、 LIB発生効率が相対的に低ぐより大きなパワーを必要とする。しかし、ステーブル光学系は、最小繰返し周期に至るまでの範囲で、自由に照射間隔を制御できる利点があり、充填ラインへの適合性に優れて!、る。

[0021] LIBにより発生するノルス状音波の強さは、集光点における単位面積あたり光パヮ一密度により変化する。光学系を最適化して集光性を高めることによって、同じレーザ一出力から効率よく LIBを発生させることができる。一般に、集光性を高めるには、レンズの開口数 (NA)が大きいほうが有利である。このことは、大口径で焦点距離の短いレンズほど集光性が高まることを意味する。し力しながら、大口径レンズは、高価であり、また、汚れやすい、傷付き易いなどの危険性がある。焦点距離が短くなると、液面との距離が狭まり、液滴の飛散などによって汚れやすくなる。また、容器への内容物充填密封ラインにおいては、容器開口端の大きさやヘッドスペース深さによっても制約を受ける。光学系の設計においては、これらの点を勘案することが必要である。また、集光性を高めるためには、波面が揃っている方が有利である。このため、複数のレンズの組合せにより収差を補正した組合せレンズ (ァブラナートレン )や、レンズ面の形状を葉面の状態に合わせて設計した非球面レンズなどを用いるのが好ましい

[0022] 本発明者は、レンズの焦点距離と消泡効果との関係を焦点距離の異なるレンズを用いて調べた。即ち、後述する実施例 1と同一条件で、ガウシアン光学系で発振した YAG基底波の平行ビームを焦点距離 fが 300mm、 250mm, 200mm, 150mmの単レンズをそれぞれ用いて集光する光学系を組み、パルス幅 5nsのパルス状態で 1 発発射したときに、常温のコーヒー飲料が消泡できた条件を調べた。その結果を図 7 に示す。図 7のグラフにおいて、横軸はレーザーのパルスエネルギー（mjZPulse)、縦軸は液面から集光点までの距離である。図 7に示すように、 f= 150mmの凸レンズを用いた場合、パルスエネルギーが 65mjZPulseで液面上方 10mmの気体部分での集光によるブレークダウンによる一発消泡が実現できた力 f= 200mm, f= 250 mmの凸レンズを用いた場合は、パルスエネルギーが lOOmjZPulseでなければ、一発消泡はできなかった。さらに、 f= 300mmの場合は lOOmjZPulseでも 1発消泡には至らなかったので、図には表れて!/、な!/、。

以上のことから明らかなように、レンズの焦点距離が短くなるほど消泡効率は高くなり、この実験では f= 100mmの場合が最も高ぐ例えば 65miZPulseでは、集光点が液面、液面下 5mm、液面上 10mmでも一発消泡ができた。これに対して、 f= 200 mm、 f= 250mmのレンズでは、 lOOmjZPulseで初めて集光点が液面、液面下、液面上でも一発消泡できた。

したがって、特に LIBによる衝撃波発生で消泡する場合は、集光レンズから焦点までの距離 fが 100mm< f < 250mmとなるように光学系を設定するのが望まし!/、。

[0023] 図 4は、本発明を PETボトルやボトル缶 20などの、泡の発生する液面より狭!、開口部を有する狭口容器に対して適用した場合の実施形態を示している。レーザー光などの光束は、狭口容器の開口部よりも十分に細く光源力射出させることが容易にできる。また、図示のように集光光学素子 10を有する集光光学系を用いた場合はさらに細い光束 13を形成できる。このような細い光束は狭口容器の開口部 21を通過してヘッドスペース部に到達し、上記に示したいずれかの方法によりパルス状音波を発生することができる。発生したパルス状音波は、音源力もの球面波として伝播し、ヘッドスペース部のあらゆる場所に到達して、泡沫を破壊することができる。

[0024] 一般にパルスレーザー光の繰返し周期およびパルス幅は短いので、容器が搬送されていても実質的には止まっているものとして扱うことができる。一つの容器に対して、一回だけパルス状音波を発生させてもよいし、任意の繰返し周期で複数回発生させてもよい。単一の光束を照射してもよいし、複数の光束を照射してもよい。また、ガルバノミラーなどの光学素子を用いて、光束を走査しながら複数のパルス状音波を発生させてもよい。

[0025] 光学系の配置として、図 1〜図 4に示す実施形態のように、容器の直上に光源乃至集光光学素子を配することもできる。しかし、場合によっては、これらの部材に起因する想定外の汚染や異物混入を招く危険性があり、これを排除するため、ミラーゃ光フアイバーなどの部材を使って容器直上に光源乃至集光光学素子を配置しないような光学配置を取ることもできる。図 5はその一実施形態を示し、光源 1を容器搬送路の外側上方に搬送路に対して直角に配置し、集光光学素子 10で集光させ、ミラー 15 で直角に反射させて容器内の液面に照射するように光学系を配置している。

[0026] またガラスやプラスチックなど、光透過性を有する壁面を持つ容器に対しては、容器壁面を通過させ、内部で集光してパルス状音波を発生させることができる。図 6はその場合の実施形態を示している。その場合は、光透過性を有する壁面を持つ容器 25の開口部の直上に光源 1などの光学系を置かなくてもよい利点がある。この際、適切な集光倍率を持たせることにより、容器壁面を通過する際には十分低い光パワー密度となるようにして容器壁面にダメージを与えな、ようにして、内部で高、光パワー密度を形成して大きな音圧を有する音波を発生させることができる。

[0027] 以上、本発明の消泡方法の種々の実施形態を示したが、本発明はそれらの実施形態に限るものでなぐパルス状音波を用いて泡沫を瞬時に破壊することができるものであれば、その具体的手段は特に限定されるものでなぐ種々の方法が採用可能である。

実施例 1

[0028] Qスィッチ YAGレーザー基底波を、焦点距離 300mmの凸レンズで集光して、容量 200g缶 (開口径 50mm)に充填したコーヒー液面に照射した。この液面には、開口部全体にわたって高さ 10mmの泡が覆っていた。レーザー光の波長は 1064nm、パルス幅 5ns、繰返し周期 10Hzで、平均光パワーは 1Wであった。焦点位置においてビーム直径は 200 mとなり、単位面積あたり光パワー密度は 5GWZcm²となった。この光束を液面に 10発照射したところ、泡は完全に破壊されて、液面が全面的に現れた。

実施例 2

[0029] 実施例 1と同様にして 500mLの PETボトル (開口部直径 20mm、胴径 80mm)に充填したコーヒー液面に照射した。この液面には、ヘッドスペース全体にわたって高さ 1 5mmの泡が覆っていた。この光束を液面に 10発照射したところ、泡は完全に破壊されて、液面が全面的に現れた。

[0030] 実施例 1、 2に示すように、比較的泡が消え難いコーヒー飲料の泡で、し力も泡が容器の液面全体を覆っていても、本発明の方法によれば、瞬時に消泡することができることが確認された。し力も、従来容器の壁面周隨こ位置している泡は容易に消泡できないが、これらの泡も確実に消泡することができた。また、実施例 2に示すように、狭口容器であっても広口容器と同様に効果的に消泡することができ、従来 PETボトル等の狭口容器の泡を短時間に且つ確実に消泡することはできな力つた力本発明によればそれが可能であることが確認された。したがって、例えば泡が発生しやすく且っ酸ィ匕しやすい PETボトル詰茶飲料の製造ラインに本発明を適用することにより、より脱酸素に優れた高品質の茶飲料を得ることが可能である。なお、上記実施例のように、液面全面に泡がある場合、レーザー光の光路上の泡は、光エネルギーで直接消泡され、それ以外のものは液面で発生するパルス状音波によって消泡されるものと推測される。

実施例 3

[0031] Qスィッチパルス YAGレーザーの基底波 (ビーム直径 9mm)を、焦点距離 150mm のァブラナート凸レンズで集光して容量 200gの缶 (開口径 50mm)に充填した緑茶飲料の液面上 10mmで集光させて、レーザー誘起ブレークダウン (LIB)を発生させた。緑茶飲料の液面には、側壁との縁に沿って高さ約 5mmの泡が残っていた。

レーザー光はガウシアンモードで、レーザー波長 1064nm、パルス幅 5ns、繰返し周期 10Hzで、平均光パワーは 1Wであった。即ち、 1パルス当たりの光エネルギーは lOOmJであった。このパルスを 1発照射すると、 LIBによって生じた音波により、液面の泡が完全に破壊された。

また、この条件で、液面にレーザー光を集光させて照射したところ、 50mJで前記泡を完全に破壊できた。

実施例 4

[0032] Qスィッチパルス YAGレーザーの基底波 (ビーム直径 3mm)を、凹レンズと凸レンズとで構成されたビームエキスパンダーによりビーム直径を 24mmに拡大して焦点距離 150mm,レンズ直径 30mmのァプラナート凸レンズに入射させ、ァブラナート凸レンズから 150mmの位置で集光する光学系を組んだ。このレーザーはステーブル共振器構造で、レーザー光はマノレチモードで、レーザー波長 1064nm、パルス幅 5ns、繰返し周期は最大 20Hzまでの範囲で可変であり、トリガー信号によって任意のタイミングで射出できた。この装置を用いて繰返し周期 20Hz、 1パルス当たり光エネルギ一 150miでレーザー光射出したところ、 LIBが発生した。この集光点を、容量 200g の缶 (開口径 5mm)に充填した緑茶飲料の液面上 10mmに配置し、レーザーパルスを 1発照射したところ、 LIBによって生じた音波によって、側壁との縁に沿って高さ約 5 mmで残って、た泡が完全に破壊された。

産業上の利用可能性

[0033] 本発明の消泡方法は、特に缶、 PETボトル、ボトル缶、ガラス瓶、バウチ等の容器へ飲料等の液体を充填する際に発生する泡を消泡するのに好適であるが、容器詰めの場合に限らず、例えば豆腐製造工程等種々の食品製造工程等において発生する泡の消泡や、種々の産業分野における消泡手段に利用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] パルス状音波を用いて泡沫を破壊して消泡することを特徴とする消泡方法。

[2] ノルス状の光を照射することにより前記パルス状音波を発生させることを特徴とする請求項 1に記載の消泡方法。

[3] 前記パルス状の光を集光して照射することを特徴とする請求項 2に記載の消泡方法。

[4] パルス状の光を液面上方の気体部分に集光することにより前記パルス状音波を発生させることを特徴とする請求項 3に記載の消泡方法。

[5] パルス状の光を液面に照射することにより前記パルス状音波を発生させることを特徴とする請求項 2又は 3に記載の消泡方法。

[6] 泡が発生する液面より狭い開口部を持つ容器に対して、前記パルス状の光の光束の径を前記開口部の直径より細くして前記開口部を通過させることを特徴とする請求項 2〜5いずれかに記載の消泡方法。

[7] パルス状の光を容器の壁面を通して照射することを特徴とする請求項 2〜6 、ずれかに記載の消泡方法。

[8] 前記ノルス状の光がパルスレーザー光であることを特徴とする請求項 2〜7 、ずれかに記載の消泡方法。

[9] 請求項 1〜8何れかの記載の消泡方法により、容器への内容物充填密封ラインで内容物が充填されて密封装置に搬送中の容器のヘッドスペース内に発生して、る泡を消泡することを特徴とする消泡方法。