特開 2022-128747 炭酸飲料用容器内ガス置換方法及び炭酸飲料充填容器の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022128747

(43)【公開日】2022-09-05

(54)【発明の名称】炭酸飲料用容器内ガス置換方法及び炭酸飲料充填容器の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B65B 31/04 20060101AFI20220829BHJP

【ＦＩ】

B65B31/04 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021027136

(22)【出願日】2021-02-24

(71)【出願人】

【識別番号】305060154

【氏名又は名称】アルテミラ製缶株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101465

【弁理士】

【氏名又は名称】青山 正和

(72)【発明者】

【氏名】川村 康晴

(72)【発明者】

【氏名】立道 敦也

(72)【発明者】

【氏名】中川 樹里

【テーマコード（参考）】

3E053

【Ｆターム（参考）】

3E053AA04

3E053BA02

3E053DA04

3E053DA10

3E053FA06

3E053FA07

3E053GA20

3E053JA10

(57)【要約】

【課題】ガス供給系や液体窒素供給系等を用いずに、簡便な機構によりガス置換でき、コスト低減を図ることができる炭酸飲料用容器内ガス置換方法及び炭酸飲料充填容器の製造方法を提供する。
【解決手段】炭酸飲料を充填した容器の上部空間内の残存空気を二酸化炭素で置換する炭酸飲料用容器のガス置換方法であって、炭酸飲料が充填された密封前の容器に超音波を付与するなどによって振動させることにより、容器内の炭酸飲料を発泡させて上部空間内を二酸化炭素で充満させる。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭酸飲料を充填した容器の上部空間内の残存空気を二酸化炭素で置換する炭酸飲料用容器のガス置換方法であって、
炭酸飲料が充填された密封前の容器を振動させることにより、前記容器内の炭酸飲料を発泡させて前記上部空間内の二酸化炭素量を増加させることを特徴とする炭酸飲料用容器内ガス置換方法。

【請求項2】

前記上部空間内を前記二酸化炭素で充満させることを特徴とする請求項１に記載の炭酸飲料用容器内ガス置換方法。

【請求項3】

前記容器に超音波を付与することで前記容器を振動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の炭酸飲料用容器内ガス置換方法。

【請求項4】

上方を開放した容器内に炭酸飲料を充填した後、前記容器を振動させることにより、前記容器内の炭酸飲料を発泡させて前記容器の上部空間内の二酸化炭素量を増加させた後、前記容器を密封することを特徴とする炭酸飲料充填容器の製造方法。

【請求項5】

前記上部空間内を前記二酸化炭素で充満させた後、前記容器を密封することを特徴とする請求項４に記載の炭酸飲料充填容器の製造方法。

【請求項6】

前記発泡により生じた泡を前記容器の開口部からあふれ出させた後、前記容器を密封することを特徴とする請求項５に記載の炭酸飲料充填容器の製造方法。

【請求項7】

前記炭酸飲料を充填した後、前記容器の開口部に封止具を配置した状態として前記容器を振動させることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の炭酸飲料充填容器の製造方法。

【請求項8】

超音波を付与することで前記容器を振動させることを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の炭酸飲料充填容器の製造方法。

【請求項9】

前記容器は有底筒状の缶胴であり、前記封止具は、前記缶胴に巻き締められる缶蓋であることを特徴とする請求項４から８のいずれか一項に記載の炭酸飲料充填容器の製造方法。

【請求項10】

前記容器は有底筒状に形成され、口部の外周部にねじ部を有するボトル缶であり、前記封止具は前記ボトル缶のねじ部に螺着されるキャップであることを特徴とする請求項４から８のいずれか一項に記載の炭酸飲料充填容器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、缶等の容器に炭酸飲料を充填する際に容器開口部における空隙部の酸素を二酸化炭素に置換するガス置換方法及び炭酸飲料充填容器の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ビール等の飲料を缶等の容器に充填する際に、容器の開口部における空隙部に酸素が入り込むと、腐食や風味の劣化などの原因となるため、空気が残存しないように、キャップや蓋で密封する前に、残存空気を窒素や二酸化炭素に置換することが行われる。
例えば、特許文献１に記載のガス置換方法は、飲料を充填した缶に蓋を巻き締める前であって、缶を搬送している途中で蓋を被せる直前に蓋と缶開口部との間に水平方向から置換ガスを吹き込んで置換している。置換ガスとしては、窒素、二酸化炭素が用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１２６２３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、このような置換方法の場合、充填設備の中に置換ガスのためのガス供給系を設けておく必要がある。また、ガス置換方法として、置換ガスを吹き込む以外に、液体窒素を滴下する方法もあるが、ガス供給系と同様の液体窒素供給系が必要になるとともに、飲料がビール等の炭酸飲料の場合、液体窒素が飲料に溶け込むおそれがあるため、使用できない。

【0005】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ガス供給系や液体窒素供給系等を用いずに、簡便な機構によりガス置換でき、コスト低減を図ることができる炭酸飲料用容器内ガス置換方法及び炭酸飲料充填容器の製造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】

本発明の炭酸飲料用容器内ガス置換方法は、炭酸飲料を充填した容器の上部空間内の残存空気を二酸化炭素で置換する炭酸飲料用容器のガス置換方法であって、炭酸飲料が充填された密封前の容器を振動させることにより、前記容器内の炭酸飲料を発泡させて前記上部空間内の二酸化炭素量を増加させる。

【0007】

炭酸飲料に溶け込んでいる二酸化炭素を振動によって発泡させるという簡便な方法であり、従来技術のようなガス供給系や液体窒素供給系が必要なく、設備も簡略化して、コスト低減を図ることができる。
この場合、容器の上部空間内に二酸化炭素が充満するまで炭酸飲料を発泡させるとなおよい。

【0008】

この炭酸飲料用容器内ガス置換方法において、前記容器に超音波を付与することで前記容器を振動させるとよい。

【0009】

また、本発明の炭酸飲料充填容器の製造方法は、上方を開放した容器内に炭酸飲料を充填した後、前記容器を振動させることにより、前記容器内の炭酸飲料を発泡させることで、二酸化炭素を発生させて前記容器の上部空間の二酸化炭素量を増加させた後、前記容器を密封する。

【0010】

この炭酸飲料充填容器の製造方法において、前記上部空間内を前記二酸化炭素で充満させた後、前記容器を密封するとよい。
また、前記発泡で生じた泡を前記容器の開口部からあふれ出させた後、前記容器を密封するとよい。泡があふれ出ることにより、確実に残存空気を追い出すことができる。

【0011】

この炭酸飲料充填容器の製造方法において、前記炭酸飲料を充填した後、前記容器の開口部に封止具を配置した状態として前記容器を振動させるとよい。封止具を配置せずに泡立たせた場合には、封止具を配置するまでの間に空気が侵入するおそれがあるが、封止具を配置した状態で泡立たせることにより、確実に空気を二酸化炭素リッチのガスに置換することができる。

【0012】

この炭酸飲料充填容器の製造方法において、超音波を付与することで前記容器を振動させるとよい。

【0013】

この炭酸飲料充填容器の製造方法において、前記容器は有底筒状の缶胴であり、前記封止具は、前記缶胴に巻き締められる缶蓋である。又は、前記容器は有底筒状に形成され、口部の外周部にねじ部を有するボトル缶であり、前記封止具は前記ボトル缶のねじ部に螺着されるキャップである。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ガス供給系や液体窒素供給系等を用いずに、簡便な機構によりガス置換でき、設備が簡略になって、コスト低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態の製造方法で製造された炭酸飲料充填容器の缶軸Ｃを中心に半分を縦断面とした正面図である。

【図2】第１実施形態で用いられる製造装置のレイアウトを示す模式図である。

【図3】図２の製造装置における巻き締め部分の模式図である。

【図4】本発明の第２実施形態の製造方法で製造された炭酸飲料充填容器の缶軸Ｃを中心に半分を縦断面とした正面図である。

【図5】第２実施形態で用いられる製造装置のレイアウトを示す模式図である。

【図6】図５の製造装置におけるキャッピング部分の模式図である。

【図7】実施例で測定したヘッドスペースの残存空気量及び飲料中のガスボリュームについて、超音波振動時間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】

【0016】

以下、本発明に係る炭酸飲料用容器内ガス置換方法及び炭酸飲料充填容器の製造方法の実施形態を図面を参照して説明する。

【0017】

（第１実施形態）
第１実施形態の製造方法によって製造される炭酸飲料充填容器１は、有底筒状の缶胴２と缶蓋（本発明の封止具）３とからなる、いわゆる２ピース缶に炭酸飲料を充填したものである。この場合、缶胴２内の炭酸飲料４は、満杯状態ではなく、その液面と缶蓋３の底面との間に所定量の空間（ヘッドスペースと称す）５が設けられている。炭酸飲料４としては、ビール、炭酸入り焼酎（いわゆる酎ハイ）、ハイボール、コーラ系飲料、炭酸入りソフトドリンク、炭酸水等が挙げられる。
缶胴２は、円筒状の胴部２ａの開口端にフランジ部２ｂが一体に形成されており、そのフランジ部２ｂに被せた缶蓋３の外周部のカール部３ａがフランジ部２ｂと一緒に巻き締められることにより、内部が密閉される。

【0018】

この炭酸飲料４を缶胴２内に充填して炭酸飲料充填容器１を製造する装置１０は、図に示すように、缶胴２を１個ずつ搬送する水平な搬入路１１と、その搬入路１１の終端に接続され、缶胴２に缶蓋３を巻き締める巻き締め装置１２と、巻き締め後の容器１を次のステーションに搬送する搬出路１３と、を備えている。

【0019】

搬入路１１は、例えば、一対のガイドレール２１の間に配置した缶胴２を爪２２で押しながら搬送する構成であり、搬入路１１の手前に缶胴２内に炭酸飲料４を充填する充填装置１４が設けられる。

【0020】

巻き締め装置１２は、缶蓋供給用ターレット３１と、巻き締め用ターレット３２とを有している。缶蓋供給用ターレット３１は、その外周部に缶蓋３を保持するための凹部３３が周方向に間隔をおいて複数形成されており、一方、巻き締め用ターレット３２も、その外周部に缶胴２を保持するための凹部（ポケット）３４が周方向に間隔をおいて複数形成されている。

【0021】

そして、搬入路１１の終端に、両ターレット３１，３２が搬入方向と直交する方向に並べられている。これら両ターレット３１，３２は、それぞれ矢印で示すように相互に逆方向に回転させられるとともに、これらターレット３１，３２を回転させたときに相互の凹部３３，３４が対向するように配置されており、その凹部３３，３４の対向位置を搬入路１１の先端方向に配置し、搬入路１１から送られてくる缶胴２を凹部３３，３４の間に保持できるようになっている。

【0022】

缶蓋供給用ターレット３１は、図の二点鎖線で示す位置に積み重ね状態に保持した缶蓋３を下から一枚ずつ受け取って矢印で示す方向に移送する。一方、巻き締め用ターレット３２は、搬入路１１から搬入される缶胴２を凹部３４に受け取りながら、両ターレット３１，３２の凹部３３，３４が対向する位置で缶胴２に缶蓋３を被せた後、矢印で示すように缶胴２と缶蓋３とを一体で移送し、その間に缶蓋３を缶胴２に巻き締める。
符号３５は巻き締め用ターレット３２に接続状態の搬出用ターレットであり、巻き締め後の容器１を凹部３６内に受け取って次のステーションに搬送する。

【0023】

また、巻き締め用ターレット３２の各凹部３４には、缶胴２を受けるリフタープレート４１がそれぞれ設けられている。そして、搬入路１１から搬入された缶胴２は、リフタープレート４１上に載置されるとともに、缶蓋３が被せられ、巻き締め用ターレット３２により一体に移送される。
このリフタープレート４１に超音波発振器４２が接続され、リフタープレート４１に超音波を印加できるようになっている。具体的には、リフタープレート４１の裏面に超音波発振器４２の振動子４３が当接している。したがって、リフタープレート４１に載置した缶胴２の底部２ｃをリフタープレート４１を介して超音波により振動させることができる。

【0024】

なお、缶胴２に缶蓋３を巻き締める巻き締めユニット４４は、リフタープレート４１の真上に缶蓋３の内側を保持するチャック４５と、缶蓋３のカール部３ａを半径方向外側から押圧して、缶胴２のフランジ部２ｂとともに巻き込む複数のシーミングロール４６，４７とを備えており、缶胴２に缶蓋３を被せた状態でリフタープレート４１が上昇し、缶蓋３をチャック４５によって保持した状態でシーミングロール４６，４７を半径方向外方から接近させて缶蓋３を缶胴２に巻き締める構成である。

【0025】

このように構成した炭酸飲料充填容器１の製造装置１０を用いて缶胴２に炭酸飲料４を充填して炭酸飲料充填容器１を製造するには、充填装置１４によって炭酸飲料４が充填された缶胴２が搬入路１１から送られてくると、巻き締め用ターレット３２の凹部３４内でリフタープレート４１上に載置されるとともに、その缶胴２に缶蓋供給用ターレット３１から缶蓋３が被せられる。

【0026】

このリフタープレート４１には超音波発振器４２の振動子４３が設けられており、炭酸飲料４を充填した缶胴２が載置されると、超音波発振器４２からの高周波信号を受けて振動子４３が超音波を発生してリフタープレート４１に伝達し、リフタープレート４１上の缶胴２を振動させる。これにより、缶胴２内の炭酸飲料４が発泡して二酸化炭素が発生し、その二酸化炭素が液面から缶胴２の上部空間（ヘッドスペース）５内にあふれることにより、ヘッドスペース５内に溜まっていた空気（残存空気）が缶胴２と缶蓋３との隙間から外部に放出される。

【0027】

この場合、缶蓋３は缶胴２の開口端に形成されるフランジ部２ｂに被せられているが、炭酸飲料４の泡の圧力により、フランジ部２ｂとカール部３ａとの間にわずかな隙間が形成され、その隙間から残存空気が放出される。また、巻き締め装置によっては、缶蓋３がチャック４５に保持されるまでの間は、缶胴２のフランジ部２ｂに缶蓋３が載置されずに、フランジ部２ｂの上方に若干の間隙をおいて配置される形態のものもあり、その場合は、発泡により缶胴２と缶蓋３との間から空気が放出される。
また、超音波振動の停止時期は、炭酸飲料４から生じた泡が缶胴２と缶蓋３との間から外部にあふれ出る直前で発泡が停止されるようにするとよいが、泡の一部が缶胴２と缶蓋３との間からわずかにあふれる程度で発泡が停止されることとしてもよい。

【0028】

そして、この発泡後に缶蓋３が缶胴２のフランジ部２ｂに巻き締められ、炭酸飲料充填容器１が完成する。この炭酸飲料充填容器１は、ヘッドスペース５内の残存空気が二酸化炭素により追い出された後に密封されているので、酸素が残存せず、腐食の発生や、風味の劣化などの問題が生じることが抑制される。そして、その残存空気を追い出すための方法も、巻き締め前に炭酸飲料４を発泡させるという簡便な方法であり、従来技術のようなガス供給系や液体窒素供給系を設ける必要がなく、コスト増を抑制することができる。

【0029】

（第２実施形態）
第２実施形態の炭酸飲料充填容器５１は、図４に示すように、いわゆるボトル缶であり、有底筒状の缶胴５２とキャップ（本発明の封止具）５３とからなる。缶胴５２は、円筒部５４ａとその上に連続するテーパ部５４ｂとからなる胴部５４が、テーパ部５４ｂにより上方に向かうにしたがって漸次縮径しており、その上端にねじ部５５ａを有する口部５５が連続している。この炭酸飲料充填容器５１も口部５５付近がヘッドスペース５となっている。
なお、キャップ５３のスカート部５６には、その天面付近に開封時に内圧を開放するためのベントホール５７が周方向に間隔をおいて複数形成されている。

【0030】

この炭酸飲料充填容器５１を製造する装置は、図に示すように、図示略の搬入路から缶胴５２を１個ずつ導入ターレット６１を介して受け取るキャッピングターレット６２と、キャッピングターレット６２の缶胴受け入れ部よりも上流位置でキャップを供給するキャップ供給ターレット６３と、キャッピング後の炭酸飲料充填容器５１を排出して次のステーションに搬送する搬出ターレット６４と、を備えている。

【0031】

各ターレット６１～６４には缶胴５２又はキャップ５３を保持するための凹部６５，６６が外周部に周方向に沿って複数設けられている。図示例では、キャッピングターレット６２は２個設けられており、キャッピングターレット６２の凹部６６に一つおきにキャップ５３を供給するようになっている。
また、キャッピングユニット７１がキャッピングターレット６２の各凹部６５に１個ずつ設けられており、キャッピングターレット６２の回転に伴い旋回して、凹部６５と同軸上に常に配置される。

【0032】

そして、各キャッピングユニット７１はキャップ供給ターレット６３からキャップ５３を受け取り、キャッピングターレット６２が缶胴５２を凹部６５内に受け入れると、キャッピングターレット６２とともに旋回しながら、その途中で缶胴５２の口部５５にキャップ５３を被せて口部５５のねじ部５５ａを倣うようにキャップ５３にねじ加工して口部５５を密封する。

【0033】

キャッピングユニット７１は、缶胴５２を載置する載置プレート７２と、缶胴５２の口部５５に被せたキャップ５３を缶軸Ｃ方向に押圧するプレッシャーブロック７３と、キャップ５３の外周面を押圧しながらねじ加工する複数のキャッピングロール７４，７５とを有している。そして、載置プレート７２にキャッピングされる前に缶胴５２内の炭酸飲料４を発泡させて、ヘッドスペース５内の残存空気を排出するための超音波発振器４２の振動子４３が設けられている。
キャッピング後の炭酸飲料充填容器５１は搬出ターレット６４に受け渡され、次のステーションに向けて搬送される。

【0034】

この第２実施形態の製造装置においても、キャッピングターレット６３で缶胴５２を移送している途中で載置プレート７２の振動子４３により載置プレート７２上の缶胴５２の底部５４ｃを振動させ、内部の炭酸飲料４を泡立たせる。このとき、缶胴５２の口部５５にはキャップ５３が被せられているが、キャップ５３のスカート部５６と缶胴５２の口部５５との隙間及びキャップ５３に形成されているベントホール５７から、ヘッドスペース５内の残存空気を放出することができる。
この場合も、ベントホール５７等から泡が外部にあふれ出る直前で発泡を停止するように制御するとよい。

【0035】

上記実施形態では、缶胴に振動を付与する手段として超音波を用いたが、缶胴が載置されるプレートに機械的な振動モータを埋め込んで、その振動を伝達させるようにしてもよい。
また、缶胴が載置されるプレートを介して缶胴を振動させるのではなく、缶胴に直接、超音波発振器の振動子や振動モータの振動子を接触することで振動を缶胴に伝達してもよい。その場合、第１実施形態では、図２に二点鎖線で示したように、巻き締め用ターレット３２の外側で巻き締め位置よりも上流位置に缶胴２に接触可能なレール８１を配置し、そのレール８１に振動子４３を設けて、移送途中の缶胴２に振動を伝達するようにするとよい。第２実施形態でも同様に、図に二点鎖線で示したように、キャッピングターレット６２の外側でキャッピング位置よりも上流位置に缶胴５２に接触可能なレール８２を配置し、そのレールに振動子を設けるようにすればよい。
また、空中超音波用の素子を用いて、非接触で缶胴に振動を与えても良い。その場合、空中超音波素子を組み込んだホーン放射タイプの装置等を用いて充填から巻締及びキャッピングの間で超音波による振動を缶胴に与えればよい。
また、炭酸飲料を発泡させて生じた二酸化炭素によりヘッドスペース５を充満させるのが好ましいが、必ずしも充満状態としなくても、ヘッドスペース５内の二酸化炭素量が増加していればよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態を適宜変更可能である。

【実施例0036】

内容積が４４５ｍｌのボトル缶ｊに、ガスボリューム（体積（ｍｌ）当たりのガス量（ｍｌ））が２．８の炭酸水４００ｍｌを充填し、口部にキャップを被せた状態でボトル缶の底部に３５Ｈｚの超音波振動を付与した後、キャッピングして密封した。その際の超音波振動の時間を１秒から５秒まで１秒単位で変化させて、ヘッドスペース内の残存空気量と炭酸水のガスボリュームとを測定した。また、従来の標準品（比較例）として、超音波振動を付与しないでキャッピングしたものも測定した。
ヘッドスペース（ＨＳ）残存空気量及びガスボリューム（ＧＶ）は、京都電子工業株式会社製ガスボリューム・エアコンテント測定装置ＧＶＡ－７００を用いて測定した。
その結果は以下の通りであった。それぞれ５缶ずつ測定し平均値を記載した。

【0037】

【表1】

【0038】

この表の結果をグラフに示すと図７の通りとなる（ヘッドスペースをＨＳ、ガスボリュームをＧＶで表示している）。これらの表及びグラフの結果から明らかなように、炭酸水を充填して超音波振動を付与した後にキャッピングしたものは、超音波振動を付与しないでキャッピングした比較例に比べて、ヘッドスペース内の残存空気量が半分以下に低減した。また、超音波振動を付与することで残存空気量を半減でき、その後、振動時間を多くしても、それ以上残存空気量が大きく減少することはなかった。
一方、炭酸水のガスボリュームについては、比較例に比べてわずかに低下するが、その減少の程度は小さく、味への影響は少ないと考えられる。

【符号の説明】

【0039】

１ 炭酸飲料充填容器
２ 缶胴
２ａ 胴部
２ｂ フランジ部
２ｃ 底部
３ 缶蓋（封止具）
３ａ カール部
４ 炭酸飲料
５ 空間（ヘッドスペース）
１０ 製造装置
１１ 搬入路
１２ 巻き締め装置
１３ 搬出路
１４ 充填装置
３１ 缶蓋供給用ターレット
３２ 巻き締め用ターレット
３３，３４，３６ 凹部
４１ リフタープレート
４２ 超音波発振器
４３ 振動子
４４ 巻き締めユニット
５１ 炭酸飲料充填容器
５２ 缶胴
５３ キャップ（封止具）
５４ 胴部
５４ａ 円筒部
５４ｂ テーパ部
５４ｃ 底部
５５ 口部
５５ａ ねじ部
５６ スカート部
５７ ベントホール
６１ 導入ターレット
６２，６３ キャッピングターレット
６３ キャップ供給ターレット
６５，６６ 凹部
６４ 搬出ターレット
７１ キャッピングユニット
７２ 載置プレート
８１，８２ レール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】