特許 6767910 容器入り飲料の製造方法及び製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6767910

(24)【登録日】2020年9月24日

(45)【発行日】2020年10月14日

(54)【発明の名称】容器入り飲料の製造方法及び製造装置

(51)【国際特許分類】

   B65B 31/04 20060101AFI20201005BHJP

   B67C 3/00 20060101ALI20201005BHJP

【ＦＩ】

   B65B31/04 E

   B67C3/00 B

【請求項の数】9

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-63237(P2017-63237)

(22)【出願日】2017年3月28日

(65)【公開番号】特開2018-165168(P2018-165168A)

(43)【公開日】2018年10月25日

【審査請求日】2019年11月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】596126465

【氏名又は名称】アサヒ飲料株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】冨士 峰雄

(72)【発明者】

【氏名】道添 豪仁

(72)【発明者】

【氏名】緒方 智史

【審査官】 蓮井 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平５−１４７６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−４７５３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２６７３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−７７８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／００１４９４９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６５Ｂ ３１／０４

Ｂ６７Ｃ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

容器に飲料を充填する充填工程と、不活性ガスと蒸気とを混合して不活性ガス混合蒸気を生成するミックス工程と、ミックス工程で得た不活性ガス混合蒸気を充填工程で飲料を充填した容器の空寸部分に噴射して空寸部分の空気と置換する混合蒸気噴射工程と、混合蒸気噴射工程後の容器に封をする封止工程とを備える容器入り飲料の製造方法であって、
前記ミックス工程は、充填工程で充填する飲料温度に応じて不活性ガス混合蒸気の温度を制御することを特徴とする容器入り飲料の製造方法。

【請求項2】

前記ミックス工程は、充填工程で充填する飲料温度と不活性ガス混合蒸気温度と封止後の容器内圧力との関係を求めた実験に基づいて、不活性ガス混合蒸気温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の容器入り飲料の製造方法。

【請求項3】

前記ミックス工程は、蒸気の混合量を制御することで、不活性ガス混合蒸気の温度を制御していることを特徴とする請求項２に記載の容器入り飲料の製造方法。

【請求項4】

所定範囲の容器内圧力に対して、充填する飲料温度と不活性ガス混合蒸気温度とを比例関数として求め、前記ミックス工程は、この比例関数に基づいて蒸気の混合量を制御することを特徴とする請求項３に記載の容器入り飲料の製造方法。

【請求項5】

前記ミックス工程で、充填する飲料温度に対する蒸気の混合量の制御は、ＰＩＤ制御であることを特徴とする請求項４に記載の容器入り飲料の製造方法。

【請求項6】

前記飲料は、非炭酸飲料であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の容器入り飲料の製造方法。

【請求項7】

前記容器は缶であり、前記封止工程は缶の蓋を巻き締める工程であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の容器入り飲料の製造方法。

【請求項8】

容器に飲料を充填するフィラーと、不活性ガスと蒸気とを混合して不活性ガス混合蒸気を生成する混合器と、混合器で得た不活性ガス混合蒸気を、飲料を充填した容器の空寸部分に噴射する混合蒸気噴射部と、不活性ガス混合蒸気噴射後の容器に封をする封止部と、制御部とを備える容器入り飲料の製造装置であって、
前記制御部は、充填部で充填する飲料温度に応じて不活性ガス混合蒸気の温度を制御することを特徴とする容器入り飲料の製造装置。

【請求項9】

前記制御部は、充填部で充填する飲料の温度に対して混合器における蒸気の混合量を制御することで、不活性ガス混合蒸気の温度を制御していることを特徴とする請求項８に記載の容器入り飲料の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

容器入り飲料の製造方法及び製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、容器入り非炭酸飲料の製造方法において、加熱した飲料を容器に充填後、容器の空寸部分に不活性ガスと蒸気とを混合した不活性ガス混合蒸気を噴射することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−４７５３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、加熱した飲料を容器に充填する充填工程において、装置のトラブル等により充填工程が停止することがある。かかる充填工程の停止があると、時間経過と共に充填する飲料温度が低下し、飲料が充填された製品（容器入り飲料）の内圧（真空度）が所定の値に確保できないおそれがある。
このように、所定の内圧が確保できない製品は、その後の検査工程で不良品として廃棄される。このため、製品歩留まりが低下するという問題があった。

【0005】

そこで、本発明は、製品歩留まりの向上を図ることができる容器入り飲料の製造方法及び製造装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１に記載の発明は、容器に飲料を充填する充填工程と、不活性ガスと蒸気とを混合して不活性ガス混合蒸気を生成するミックス工程と、ミックス工程で得た不活性ガス混合蒸気を充填工程で飲料を充填した容器の空寸部分に噴射して空寸部分の空気と置換する混合蒸気噴射工程と、混合蒸気噴射工程後の容器に封をする封止工程とを備える容器入り飲料の製造方法であって、前記ミックス工程は、充填工程で充填する飲料温度に応じて不活性ガス混合蒸気の温度を制御することを特徴とする容器入り飲料の製造方法である。

【0007】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ミックス工程は、充填工程で充填する飲料温度と不活性ガス混合蒸気温度と封止後の容器内圧力との関係を求めた実験に基づいて、不活性ガス混合蒸気温度を制御することを特徴とする。

【0008】

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記ミックス工程は、蒸気の混合量を制御することで、不活性ガス混合蒸気の温度を制御していることを特徴とする。

【0009】

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明おいて、所定範囲の容器内圧力に対して、充填する飲料温度と不活性ガス混合蒸気温度とを比例関数として求め、前記ミックス工程は、この比例関数に基づいて蒸気の混合量を制御することを特徴とする。

【0010】

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記ミックス工程で、充填する飲料温度に対する蒸気の混合量の制御は、ＰＩＤ制御であることを特徴とする。

【0011】

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発明において、前記飲料は、非炭酸飲料であることを特徴とする。

【0012】

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の発明において、前記容器は缶であり、前記封止工程は缶の蓋を巻き締める工程であることを特徴とする。

【0013】

請求項８に記載の発明は、容器に飲料を充填するフィラーと、不活性ガスと蒸気とを混合して不活性ガス混合蒸気を生成する混合器と、混合器で得た不活性ガス混合蒸気を、飲料を充填した容器の空寸部分に噴射する混合蒸気噴射部と、不活性ガス混合蒸気噴射後の容器に封をする封止部と、制御部とを備える容器入り飲料の製造装置であって、前記制御部は、充填部で充填する飲料温度に応じて不活性ガス混合蒸気の温度を制御することを特徴とする容器入り飲料の製造装置である。

【0014】

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記制御部は、充填部で充填する飲料の温度に対して混合器における蒸気の混合量を制御することで、不活性ガス混合蒸気の温度を制御していることを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

請求項１及び８に記載の発明によれば、容器に充填する飲料の温度に基づいて、不活性ガス混合蒸気の温度を制御しているので、製造時のトラブル等により容器に充填する飲料の温度が低下した場合でも、製造後の製品における真空度（内圧）を適正な範囲に保持でき、製品の真空度不備による歩留り低下を防止できる。

【0016】

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、実験から求めた相関関係から不活性ガス混合蒸気の温度を制御するので、実測値に沿った不活性ガス混合蒸気の温度制御ができる。

【0017】

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、蒸気の混合量のみを制御するので、不活性ガス混合蒸気の温度制御が容易にできる。

【0018】

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、充填する飲料温度と不活性ガス混合蒸気温度とを比例関数として求め、比例関数に基づいて制御するので、簡易な関数で制御が容易である。

【0019】

請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、不活性ガス混合蒸気の温度管理が迅速に且つ小さな変動幅で制御できる。

【0020】

請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜５に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、自動販売機や製品販売時における加温による容器の変形を防止できる。

【0021】

請求項７に記載の発明によれば、請求項１〜６に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、特に蓋の巻き締めを行う缶製品の歩留まりを高めることができる。

【0022】

請求項９に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、蒸気の混合量のみを制御するので、不活性ガス混合蒸気の温度制御が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施の形態にかかる容器入り飲料の製造方法を概念的に示す断面図であり、（ａ）は混合蒸気噴射工程であり、（ｂ）は封止工程である。

【図2】本発明の実施の形態における混合蒸気噴射工程前の容器と蓋の状態を示す正面図である。

【図3】本発明の実施の形態における不活性ガス混合蒸気噴射工程を示す正面図である。

【図4】本発明の実施の形態における封止工程前の状態を示す正面図である。

【図5】本発明の実施の形態における封止工程後の状態を示す正面図である。

【図6】フィラーで飲料を充填後の容器の流れを示す平面図である。

【図7】ミックス工程の回路図である。

【図8】ファイラー充填液温度と不活性ガス混合蒸気温度（混合ガス温度）との関係を示すグラフである。

【図9】不活性ガス混合蒸気を温度制御した場合のフィラー充填液温度と真空度との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１に示すように、本実施の形態にかかる容器入り飲料の製造装置１は、蒸気導入管３と不活性ガス導入管５と、混合器７と、混合ガス噴射部１２と、容器９に飲料を充填するフィラー１１（図６参照）と、フィラー１１における飲料（充填液）の温度検知部１３と、制御部１５と、容器に封をする封止部１７とを備えている。
飲料は、加熱して容器に充填する種類の飲料であり、いわゆる陰圧充填製品の飲料である。例えば、乳入りコーヒー飲料である。

【0025】

容器９は、缶容器であり、缶本体９ａに蓋９ｂが巻き締められている。
蒸気導入管３には、流量コントロールバルブ２１が設けてあり、混合器７に導入する蒸気の流入量を制御している。
不活性ガスは窒素ガス（Ｎ_２）が用いられており、不活性ガス導入管５にも流量コントロールバルブ２３が設けてある。
混合器７は蒸気導入管３と不活性ガス導入管５とに接続されており、導入された窒素ガス（不活性ガス）と蒸気とを混合して、混合ガス噴射部１２に供給する。混合器７は本実施の形態ではエジェクターである。

【0026】

混合ガス噴射部１２は、缶蓋９ｂの巻き締め工程前に、飲料が充填された缶本体９ａの空寸部分Ｓに向けて窒素ガス（不活性ガス）と蒸気との混合ガス（以下単に、「混合ガス」という）を噴射する。尚、図１では、説明の為に、混合ガス噴射部１２は缶本体９ａの上方から下方に向けて混合ガスを噴射しているが、実際には缶本体９ａと缶蓋９ｂとの間に側方から混合ガスを噴射する（図２〜４参照）。
制御部１５は、フィラーチャンバ（図示せず）に設けてフィラー１１の充填液温度を検知する温度検知部１３と、蒸気の流量コントロールバルブ２１とに接続されており、温度検知部１３で検知した温度に基づいて流量コントロールバルブ２１を制御している。
封止部１７では、缶本体９ａに蓋９ｂを巻き締める。

【0027】

ここで、図６を参照して、フィラー１１で缶本体９ａに飲料を充填してから製品までの概略的な流れを説明する。
フィラー１１で缶本体９ａに飲料を充填した後、缶本体９ａは混合ガス噴射部１２へ搬送される。
一方、缶蓋９ｂは、缶蓋スタック２９からキャンフィードターレット３１に供給される。混合ガス噴射部１２では、本体９ａの空寸部分Ｓに混合ガスを噴射（図１（ａ）参照）した後、封止部１７で缶本体９ａに缶蓋９ｂが巻き締められた後（図１（ｂ）参照）、センターターレット３３及びディスチャージターレット３５を経由して、下流側の次工程へ搬送される。尚、図６では缶蓋９ｂにハッチを付している。

【0028】

次に、混合ガス噴射部１２及び封止部１７の工程について説明する。
図２及び図６に示すように、飲料が充填された缶本体９ａ及び缶蓋９ｂが、混合ガス噴射部１２に搬送されてくる。
次に、図３及び図４に示すように、缶本体９ａ及び缶蓋９ｂの搬送中に、缶本体９ａと缶蓋９ｂとの間の空間にキャンフィードターレット３１の下方に位置するガスターレット３０の混合ガス噴射部１２から混合ガスが噴射されて、缶本体９ａの空寸部分Ｓにある空気が混合ガスと置換される。尚、混合ガスは、缶本体９ａと缶蓋９ｂとの間の空間に側方から噴射される。
その後、図４に示すように、缶蓋９ｂが缶本体９ａの上方位置から、缶蓋９ｂを押し下げて後、図５に示すように、封止部１７で缶蓋９ｂを缶本体９ａに巻き締める（図１（ｂ）参照）。

【0029】

次に、混合ガス噴射部１２で噴射する混合ガスについて説明する。
図７はミックス工程における混合ガスの回路図を示している。図７に示すように、蒸気導入管３には、蒸気供給部４１と混合器７との間で蒸気供給部４１側から順に、開閉弁４３、圧力計４５、流量コントロールバルブ２１、圧力計４５、電磁弁４９、ニードル弁５１及び圧力計４５がこの順序で設けてある。また、開閉弁４３と流量コントロールバルブ２１との間の圧力計４５の位置には、スチームトラップ４６が設けてある。流量コントロールバルブ２１には制御部１５が接続されており、フィラー充填液の温度を検知する温度検知部１３の検知温度に基づいて制御部１５により蒸気の流量が制御されている。

【0030】

窒素ガス導入管５には、窒素ガス供給部５３と混合器７との間に窒素ガス供給部５３側から順に、開閉弁４３、圧力計４５、開閉弁４３、流量コントロールバルブ２３、圧力計４５、流量計４８、電磁弁４９、ニードル弁５１がこの順序で設けてある。尚、流量コントロールバルブ２３の上流側にはカバーガッシング経路５４が分岐されているが、カバーガッシング経路５４の説明は省略する。
混合器７と混合ガス噴射部１２との間には、混合器７側から分離器５５、ニードル弁５１が設けてあり、分離器５５にはスチームトラップ４６及び圧力計４５が設けてある。

【0031】

次に、図８を参照して、フィラー充填液温度と混合ガス温度との関係について説明する。
図８のグラフにおいて、黒四角はフィラー充填液温度の変化に関係なく混合ガスの温度を一定にした場合である（追従制御無）。
黒丸はフィラー充填液温度の変化に対して、製品内圧力（真空度）が３６〜４０ｋＰａ（キロパスカル）の範囲内になるように制御部１５で制御したときの混合ガスの温度である（追従制御有）。制御した混合ガスの温度は、蒸気の混合量を変えることにより調整した。
混合ガスの温度は、各フィラー充填液温度に対して３個の検体についておこなった測定値の平均をグラフにプロットした。

【0032】

この実験では、フィラーを停止し、１０分、２０分、３０分、４０分、５０分後の各再稼働時にその時の各フィラー充填液温度で、フィラー充填液の充填、混合ガスの噴射及び缶蓋の巻き締めを行った。更に、５０分経過後にフィラーを含むライン全体を再稼働したときのフィラー充填液温度と混合ガス温度を測定した。

【0033】

図８に示すグラフから、黒丸のプロットの相関関係を求めると、一点鎖線で示すように、フィラー充填液温度に対する混合ガス温度との関係は比例関係（線形）にあることが分かった。図８に示すように実験結果から、下記（制御式１）を求めた。
ｙ＝−０．２２５４ｘ＋１１２．５３ （制御式１）
ここでｘはフィラー充填液温度、ｙは混合ガス温度である。
更に、求めた制御式１の確認実験を行ったので、図９を参照して、その内容について説明する。フィラー充填液温度に対する混合ガス温度との関係で得た（制御式１）に対して、混合ガス温度を、制御式１をそのまま（破線）、制御式１＋０．２℃（実線）、制御式１＋０．４℃（一点鎖線）、制御式１＋０．６℃（二点鎖線）に混合ガスの温度を制御して、混合ガスの噴射を行い、得られた製品について真空度を測定した。その結果を図９に示す。この実験についても、フィラーを停止後、１０分、２０分、３０分、４０分、５０分後の経過時間に伴って温度が低下したフィラー充填液について、各温度で３個の検体について測定した真空度の平均値を、グラフにプロットした。

【0034】

図９には、真空度３６〜４０ＫＰａの管理領域Ｐをドッド領域で示している。真空度３６〜４０ＫＰａの管理領域Ｐは、製品内圧として良好としている範囲であり、この範囲からずれた真空度は、不良品として排斥している。
図９から明らかなように、図８で求めた制御式１のまま（破線）では、フィラー充填液温度の低下に伴って真空度は低下し、フィラー充填液温度が７２°以下では、真空度は３２ＫＰａ付近まで低下した。また、制御式１＋０．４、制御式１＋０．６では真空度４０を越えて、４１〜４４ＫＰａ付近となり、管理領域Ｐよりも上方にずれた不良品となった。
これに対して、制御式１＋０．２（実線）は、フィラー充填液温度が７８℃から６８℃に低下した場合でも、真空度３６〜４０ＫＰａの範囲内にあり管理領域Ｐ内である良品であった。
したがって、混合ガスの温度が、制御式１＋０．２℃ になるように蒸気の混合量を制御することで、ファイラー充填液温度が低下した場合でも真空度に関して不良品の発生を防止できる。

【0035】

上記のようにして得た下記式２を用いて混合ガス温度を制御した場合（実験１）と、温度制御することなく停止前と同じ混合ガス温度で混合ガスの噴射を行った場合（比較実験１）について実験をおこなったのでその結果について説明する。
（実験１）
制御部１５では、混合ガス温度が下記式２で求めた目標温度になるように、流量コントロールバルブ２１をＰＩＤ制御した。
混合ガス温度＝制御式１＋０．２℃ （式２）
ｙ＝−０．２２５４ｘ＋１１２．５３ （制御式１）
実験は、フィラーを５０分停止した後、再稼働して、充填、混合ガス噴射及び巻き締めを行い、検体を製造した。その後、各検体について真空度を測定した。真空度は打鍵器で測定し、良品か不良品かを判定した。
尚、フィラー停止後のファイラー充填液の温度は、停止後、１０分が７６．２℃、２０分が７４．７、３０分が７３．０℃、４０分が７１．２℃、５０分が７０．２℃であった。
実験１において、検体数１８、７０６本に対して不良は６５本であり、不良率は０．３３０％であった。

【0036】

（比較実験１）
実験１と同様に、フィラーを５０分停止した後、再稼働して、充填、混合ガス噴射及び巻き締めを行い、検体を製造した。比較実験１では混合ガス温度の制御を行わないで、停止前と同じ混合ガス温度で混合ガス噴射を行った。フィラー充填液温度は、停止後の時間１０分が７６．２℃、２０分が７４．４、３０分が７２．９℃、４０分が７１．５℃、５０分が６９．９℃であった。
検体数は２２３５０本に対して不良は２３０本であり、不良率は１．０２９％であった。
以上のように、比較実験１の不良率が１．０２９％であるのに対して、本実施の形態にかかる実験１では不良率は０．３３０％であり、混合ガスの温度制御をすることで、不良率を大幅に低減できた。

【0037】

本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
例えば、容器入り飲料の容器は、缶の蓋を巻き締めすることに限らず、ボトル状の缶容器であっても良く、この場合に封止工程では、キャップをボトルの口部に回して閉め付ける。
飲料は、コーヒー飲料に限らず、乳入り紅茶やお茶、果汁飲料等であっても良い。

【符号の説明】

【0038】

１ 容器入り飲料の製造装置
７ 混合器
９ 容器
１２ 混合ガス噴射部
１３ 充填液温度検知部
１５ 制御部
１７ 封止部
２１ 流量コントロールバルブ
Ｓ 空寸部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】