(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】
(24)【登録日】2022-08-02
(45)【発行日】2022-08-10
(54)【発明の名称】飲料製造システムおよび飲料製造方法
(51)【国際特許分類】
A23L 2/00 20060101AFI20220803BHJP
A23L 2/42 20060101ALI20220803BHJP
B01D 19/00 20060101ALI20220803BHJP
A23L 2/76 20060101ALI20220803BHJP
【ＦＩ】
A23L2/00 B
A23L2/00 N
B01D19/00 F
B01D19/00 102
B01D19/00 101
B01D19/00 D
A23L2/76
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2017244557
(22)【出願日】2017-12-20
(65)【公開番号】P2018102293
(43)【公開日】2018-07-05
【審査請求日】2020-11-30
(31)【優先権主張番号】P 2016248819
(32)【優先日】2016-12-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】504280724
【氏名又は名称】トスレック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100170449
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 英彦
(72)【発明者】
【氏名】中尾 順次
【審査官】澤田 浩平
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２００６／１３４９７９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０１２６３９２２（ＣＮ，Ａ）
【文献】国際公開第２００９／０１６９９８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２００５－５２９４５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１１００４０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ２３Ｌ，Ｂ０１Ｄ，Ｂ０１Ｆ，Ｃ０２Ｆ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
飲料を脱気し、溶存気体濃度を低下させる第１の脱気工程と、脱気された飲料に窒素ガスによる超微細気泡を生成する窒素バブル生成工程と、
窒素ガスによる超微細気泡を含有する飲料を加熱殺菌する加熱殺菌工程とを含む、飲料製造方法。
【請求項2】
前記第１の脱気工程と前記窒素バブル生成工程の間に、脱気した飲料に二酸化炭素ガスによる超微細気泡を生成する二酸化炭素バブル生成工程と、
飲料を脱気し、溶存気体濃度を低下させる第２の脱気工程とを含む、請求項１に記載の飲料製造方法。
【請求項3】
前記窒素バブル生成工程または前記二酸化炭素バブル生成工程は、微細気泡を生成すること、微細気泡に超音波を照射し超微細気泡に変換することを含む、請求項１または請求項２に記載のバブル製造方法。
【請求項4】
前記第１の脱気工程の前に飲料を加熱する加熱工程を含む、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の飲料製造方法。
【請求項5】
前記加熱工程は、飲料に高圧を作用させることにより飲料を加熱する、請求項４に記載の飲料製造方法。
【請求項6】
前記第１または第２の脱気工程は、貯留された飲料を減圧することにより飲料を脱気する、請求項５に記載の飲料製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、牛乳や果汁等に代表される飲料製造システムおよび飲料製造方法に関し、詳細には、殺菌工程を有する飲料製造システムおよび飲料製造方法に関する。
【0002】
牛乳、果汁等に代表されるような飲料は、その製造工程において、一般に、加熱殺菌されて市場に流通する。しかし、飲料を加熱すると、飲料内の溶存酸素の作用により、焦げ臭とも称される酸化臭を生じてしまうことが知られている。したがって、加熱殺菌を製造工程に含む飲料の製造においては、加熱処理の前に溶存酸素を脱気し、酸素に変えて窒素ガスを置換させる、いわゆる窒素置換処理が施されることがある。
【0003】
たとえば、特許文献１に記載の窒素ガス置換装置では、牛乳や果汁等の飲料に窒素置換処理を施した後に、１３０℃－２秒の加熱条件で殺菌する、いわゆる超高温瞬間殺菌法（ＵＨＴ法）を行うことが記載されている。この装置では、直接混合分散による窒素ガス置換処理の後に加熱殺菌処理を行うため、溶存酸素の影響による焦げ臭の発生を抑え、風味を劣化させない飲料の提供が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第３０９１７５２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、このような窒素ガス置換装置は、風味の劣化防止のためだけに窒素ガスを飲料に置換させるのみで、飲料に対して窒素ガス等の気体を他の目的で作用させるようなことは考えられていなかった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
（１）本発明に係る飲料製造方法は、飲料を脱気し、溶存気体濃度を低下させる第１の脱気工程と、脱気された飲料に窒素ガスによる超微細気泡を生成する窒素バブル生成工程と、窒素ガスによる超微細気泡を含有する飲料を加熱殺菌する加熱殺菌工程とを含む。
【0007】
この飲料製造方法によれば、第１の脱気工程において飲料の溶存酸素濃度を低下させた後に、窒素ガスによる超微細気泡で飲料に窒素置換することにより、その後の加熱殺菌による風味の劣化を防止することができることに加え、窒素ガスによる超微細気泡が飲料内に滞在し続けるため、飲料に抗菌作用を保持させることができる。
【0008】
（２）前記した飲料製造方法は、前記脱気工程と前記窒素バブル生成工程の間に、脱気した飲料に二酸化炭素ガスによる超微細気泡を生成する二酸化炭素バブル生成工程と、飲料を脱気し、溶存気体濃度を低下させる第２の脱気工程とを含んでもよい。
【0009】
そのような飲料製造方法によれば、第１の脱気工程により溶存酸素濃度の低下した飲料に対して、二酸化炭素による超微細気泡が生成されることにより、二酸化炭素の殺菌効果によって、後工程の加熱殺菌工程では殺菌が困難な耐熱性菌も滅菌することができる。さらに、二酸化炭素による超微細気泡を窒素による超微細気泡に置換することで、後の加熱殺菌工程で風味の劣化を防止することができる。
【0010】
（３）前記窒素バブル生成工程または前記二酸化炭素バブル生成工程は、微細気泡を生成すること、微細気泡に超音波を照射し超微細気泡に変換することを含んでいてもよい。そのような飲料製造方法によれば、飲料に超音波を照射することで、飲料が超音波の殺菌効果により殺菌される。超音波殺菌は、加熱殺菌では滅菌できない耐熱性菌を滅菌することができ、飲料の安全性を高めることができる。
【0011】
（４）前記した飲料製造方法は、前記第１の脱気工程の前に飲料を加熱する加熱工程を含んでいてもよい。そのような飲料製造方法によれば、第１の脱気工程の前に飲料が加熱されることにより、飲料内の溶存酸素濃度が低下し、第１の脱気工程において効率よく脱気を行うことができる。
【0012】
（５）さらに、前記加熱工程は、飲料に高圧を作用させることにより飲料を加熱するようにしてもよい。そのような飲料製造方法によれば、高圧を印加することによる物理殺菌の効果とともに、脱気工程の脱気性を向上させることができる。
【0013】
（６）前記した飲料製造方法において、前記第１または第２の脱気工程は、貯留された飲料を減圧することにより飲料を脱気する。そのような飲料製造方法によれば、安定した状態で飲料を減圧することができ、効率的に飲料を脱気をすることができる。
【0014】
（７）本発明に係る飲料製造システムは、飲料内の気体濃度を低下させる脱気部と、飲料内に超微細気泡を生成する超微細気泡生成部を備え、前記超微細気泡生成部は、飲料を貯留する貯留部を備える。
【0015】
この飲料製造システムによれば、脱気部が飲料内の気体濃度を低下させ、超微細気泡生成部が飲料に超微細気泡を生成することで、飲料内の溶存酸素を所望の気体に置換することができる。また、超微細気泡を含有した飲料は、貯留部に貯留される。これにより、飲料に抗菌作用を保持させることができる。
【0016】
（８）前記脱気部は、貯留部に貯留された飲料を循環させる循環経路内に組み込まれていてもよい。そのような飲料製造システムでは、循環経路を通じて貯留部に貯留された飲料を脱気部に複数回通過させ、飲料の気体濃度を所望の値まで低下させることができる。
【0017】
（９）前記した飲料製造システムは、さらに、飲料に高圧を作用させて飲料内の粒子を均一化する均一化部を備え、前記脱気部は、均一化部の下流に設けられていてもよい。そのような飲料製造システムでは、均一化部において飲料内の粒子が粉砕されて均一化されるとともに、高圧を作用させることにより飲料が高温となり、飲料内の気体濃度が低下し、下流に設けられた脱気部による脱気を効率よく行うことができる。
【0018】
（１０）前記超微細気泡生成部は、微細気泡を含有するバブル含有飲料に超音波を照射し、微細気泡を超微細気泡に生成するようにしてもよい。そのような飲料製造システムでは、飲料に超音波を照射することで、超音波による物理殺菌の効果により飲料が殺菌される。物理殺菌は、加熱殺菌では滅菌できない耐熱性菌を滅菌することができ、飲料の安全性を高めることができる。
【0019】
（１１）飲料製造システムにおいて、前記貯留部は、減圧する減圧口および加圧する加圧口を備えていてもよい。そのような飲料製造方法によれば、加圧貯留された状態から飲料を減圧することができ、加圧減圧を繰り返すことで飲料を脱気をすることができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明は、窒素置換により飲料の風味の劣化を防止するとともに、飲料を殺菌または抗菌できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の第１の実施形態に係る飲料製造システムの機能ブロックを示す図である。
【図8】本発明の第２の実施形態に係る飲料製造システムの機能ブロックを示す図である。
【図9】本発明の第１の実施例に係る飲料製造方法のフロー図である。
【図10】本発明の第２の実施例に係る飲料製造方法のフロー図である。
【図11】飲料製造システムの変形例に係る貯留部を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
［第１の実施形態］
【0023】
第１の実施形態に係る飲料製造システム１００について、図１～図７を参照して説明する。飲料製造システム１００は、牛乳や果汁等に代表される飲料を製造する上で、飲料内の粒子の均一化、飲料内の溶存酸素の除去および飲料の殺菌などを行う。本実施形態においては、主に、脂肪球などの粒子を含む牛乳の製造について説明する。しかし、飲料製造システム１００は他の飲料に適用されてもよい。
【0024】
図１は、飲料製造システム１００の機能ブロック図を示す。飲料製造システム１００は、主に、飲料を均一化する均一化部１１０と、飲料内にバブルを生成する超微細気泡生成部１２０と、飲料内の溶存酸素を脱気する脱気部１３０とを備える。
【0025】
また、飲料製造システム１００は、飲料を均一化部１１０に導入する飲料導入部１４０と、均一化部１１０および超微細気泡生成部１２０に気体を導入する気体導入部１５０と、飲料を外部に取り出す取出部１６０と、各部に冷却水を供給する冷却部１７０と、超微細気泡生成部１２０の後述する貯留部１２３を加圧する加圧部１８０と、飲料を外部に排出する排出部１９０とを備える。
【0026】
本実施形態において、飲料導入部１４０は、原乳を導入することができ、気体導入部１５０は二酸化炭素ガスまたは窒素ガスを導入することができる。しかし、飲料導入部１４０は、他の飲料を導入できるようにしてもよく、気体導入部１５０は、酸素ガス、一酸化窒素ガス、オゾンガス等を導入できてもよく、各種の気体を切り替えて導入できるようにしてもよい。
【0027】
また、取出部１６０の下流には、加熱殺菌装置(図示しない)が設けられている。したがって、飲料製造システム１００の取出部１６０から取り出された飲料を、流通前に加熱殺菌することができる。例えば、加熱殺菌装置は、低温保持殺菌法（ＬＴＬＴ法：６３℃-３０分加熱殺菌する方法）や高温短時間殺菌法（ＨＴＳＴ法：７２℃～７８℃-１５秒間程度加熱殺菌する方法）、超高温瞬間殺菌法（ＵＨＴ法：１３５℃～１５０℃-０．５～１５秒間加熱殺菌する方法）等による加熱殺菌処理を行うことができる。
【0028】
飲料製造システム１００の各部は、飲料製造システム１００を集中管理する制御部１０１により管理される。制御部１０１は、外部の制御装置等と連携して、飲料製造システム１００を制御してもよい。また、飲料製造システム１００の各部は、他の制御装置等により制御されてもよい。
【0029】
［均一化部］
【0030】
均一化部１１０は、いわゆる高圧式バルブ型ホモジナイザとして装置化された（例えば、特開２０１０－１７６２３号公報を参照）均質化装置である。したがって、均一化部１１０は、導入された飲料に、いわゆるプランジャポンプにより高圧を作用させ、流路に設けられたホモバルブ（均質バルブ）の微細な間隙より飲料を噴出させる。
【0031】
その際に、飲料内の粒子が、当該間隙で衝突、剪断されることにより粉砕されて微細化される。これにより、飲料内の粒子のうち粒径の比較的大きなものが微細化されて、分散および均一化する。すなわち、均一化部１１０は、飲料内の粒子を粉砕して微細化することにより均一化する。
【0032】
本実施形態において、均一化部１１０には、飲料導入部１４０から飲料が導入されると共に、気体導入部１５０から気体が導入される。本実施形態において、飲料として牛乳（原乳）が導入され、気体として二酸化炭素ガスまたは窒素ガスが導入される。この飲料と気体が気液混合器（図示しない）を介して高圧印加部１１１に導入され、微細化部１１９を通過することで、飲料内の粒子または気泡が微細化される。
【0033】
図２は、飲料製造システム１００の均一化部１１０として機能する高圧式バルブ型ホモジナイザの高圧印加部１１１を示す概略側断面図である。高圧印加部１１１は、後述するように、プランジャ１１２をシリンダブロック１１３内で進退させることにより、飲料に高圧を作用させることができる。
【0034】
高圧印加部１１１は、気体が混合された飲料を導入される導入路１１４と、導入路１１４に接続されたディスチャージバルブ１１５と、ディスチャージバルブ１１５の下流に設けられた加圧空間１１６と、加圧空間１１６内を進退可能で往復運動するプランジャ１１２と、加圧空間１１６の下流に設けられたサンクションバルブ１１７と、サンクションバルブ１１７に接続された導出路１１８とを備える。
【0035】
本実施形態において、導入路１１４は紙背方向から飲料を導入する。また、導出路１１８は紙面方向に飲料を導出する。さらに、ディスチャージバルブ１１５およびサンクションバルブ１１７は導入路１１４から導出路１１８に向けた流れ（図２における下方から上方に向けた流れ）のみを許容する逆止弁として機能する。また、プランジャ１１２は、シリンダブロック１１３に設けられた加圧空間１１６内を往復運動（図２における矢印の方向）可能に駆動させる駆動機構（図示しない）に結合されている。駆動機構は、カムとモータ等から構成される。
【0036】
導入路１１４からディスチャージバルブ１１５を介して加圧空間１１６に飲料が導入された状態で、プランジャ１１２が加圧空間１１６内を前進運動することにより加圧空間１１６が加圧される。加圧された飲料は、サンクションバルブ１１７を介して導出路１１８に、高圧を作用された状態で導出される。このとき、ディスチャージバルブ１１５は逆止弁の機能により加圧された飲料を導入路１１４に戻すことはない。
【0037】
一方、プランジャ１１２が加圧空間１１６内から後退運動することにより、加圧空間１１６は減圧される。これにより、再び、ディスチャージバルブ１１５を介して飲料が導入路１１４から導入される。このとき、サンクションバルブ１１７は逆止弁の機能により導出された飲料を加圧空間１１６に戻すことはない。これにより、高圧印加部１１１は、高圧が作用した飲料を供給できる。本実施形態において、１０ＭＰａ～７０ＭＰａの高圧が飲料に作用されている。
【0038】
さらに、プランジャ１１２は、その先端面が前進時に加圧空間１１６の内面に当たるように設計され、さらに、プランジャ１１２の先端面には微細な突起が設けられている（図示しない）。そのようにすれば、プランジャ１１２先端面が収容空間の内面に当たるときに微細な空間が形成され、その空間内において粒子や気泡が微細化される。
【0039】
図３は、飲料製造システム１００の均一化部１１０として機能する高圧式バルブ型ホモジナイザの微細化部１１９を示す概略側断面図である。均一化部１１０において、高圧印加部１１１の導出路１１８から導出された飲料は、高圧が作用された状態で微細化部１１９に供給される（図３における矢印の方向）。
【0040】
なお、複数の高圧印加部１１１を並列に接続し、プランジャ１１２の往復運動のタイミングを調整することで、微細化部１１９に供給する飲料の圧力を一定に保持することもできる。なお、微細化部は、バルブ型であるが、飲料内の粒子および気泡を微細化できれば、他の構成であってもよい。
【0041】
微細化部１１９は、高圧を作用された状態で供給された飲料が均質バルブ１１９ａを通過する。均質バルブ１１９は、微細な間隙１１９ｂが設けられており、この微細な間隙を通過する際に、粒子や気泡が衝突、剪断されて微細化して均一化する。この間隙を調整することにより、粒子や気泡を所望の粒径に調整することができる。一般に、均質バルブを通過した粒子および気泡は、１μｍ前後のサイズに微細化される。しかし、気泡は、数μｍ～数十μｍのマイクロオーダーに微細化されてもよい。
【0042】
本実施形態において、均一化部１１０は、高圧印加部１１１と微細化部１１９とを備える高圧式バルブ型ホモジナイザであるが、飲料内の粒子を微細化、均一化できれば、他の構成であってもよい。例えば、超音波式、撹拌式等の他の方式でもよく、バルブ型に限らずノズル型等の他の型式であってもよい。本実施形態にかかる均一化部１１０は、５０ＭＰａ程度の圧力を飲料に作用させる。均一化部１１０は、一体的な１つの装置であってもよいし、分離されていくつかの別々の要素から構築されてもよい。
【0043】
［超微細気泡生成部］
【0044】
再び図１を参照するに、超微細気泡生成部１２０は、微細化された気泡を含有するバブル含有飲料を均一化部１１０から導入され、微細気泡をさらに粒径の小さい超微細気泡に変換し貯留する。
【0045】
超微細気泡生成部１２０は、主に、飲料内にバブルを生成し、バブル含有飲料を製造するバブル生成部１２１と、バブル生成部１２１から供給されたバブル含有飲料内のバブルを圧壊するバブル圧壊部１２２と、バブル圧壊部１２２から供給されたバブル含有飲料を貯留する貯留部１２３とを備える。バブル生成部１２１と、バブル圧壊部１２２と、貯留部１２３とは、相互に接続されており、バブル含有飲料を循環させる第１の循環経路１０３(ループ)を形成している。
【0046】
超微細気泡生成部１２０は、後述するように気体導入部１５０から飲料に気体を導入し、バブル生成部１２１において微細気泡を生成すると共に、貯留部１２３を介して均一化部１１０から供給されたバブル含有飲料の微細気泡をさらに微細化する。これにより、十分に微細化された微細気泡を含有するバブル含有飲料がバブル圧壊部１２２に供給される。バブル圧壊部１２２は、十分に微細化された気泡を含有するバブル含有飲料が供給されるため、さらに粒径の小さい超微細気泡を効率的に生成できる。
【0047】
バブル生成部１２１は、飲料および気体を混合させる気液混合器１２４と、気液混合器１２４により気体が混合された気泡含有飲料を供給され、微細気泡含を生成するバブル生成器１２５と、気液混合器１２４から気泡含有飲料をバブル生成器１２５に供給するためのポンプ１２６とを備える（例えば、特開２０１５－１８６７８１号公報を参照）。
【0048】
気液混合器１２４は、ポンプ１２６の上流側に設けられており、後述する貯留部１２３に接続され、また気体導入部１５０に逆止弁(図示しない)を介して接続されている。気液混合器１２４は、循環経路１０３に組み込まれ、均一化部１１０から一旦貯留部１２３に供給された飲料、または貯留部１２３に貯留されたバブル含有飲料を供給される。気液混合器１２４では、ポンプ１２６の吸引力を利用して飲料と同時に気体が吸引され、気体は気泡となって飲料に含有される。したがって、バブル生成部１２１では、ポンプ１２６から気泡を含有した飲料がバブル生成器１２５に供給される。
【0049】
図４は、超微細気泡生成部１２０のバブル生成器１２５の概略断面図である。バブル生成器１２５は、気液混合器１２４から供給される気泡含有液を旋回させながら圧壊させる旋回圧壊部１２５１と、圧壊された微細気泡を含有するバブル含有液を一定時間滞留させる畜養部１２５２と、一定時間滞留された後のバブル含有液を高濃度に発泡させる発泡部１２５３と、高濃度に発泡したバブル含有液を減圧する減圧部１２５４とを備える。
【0050】
旋回圧壊部１２５１は、配管１２５１ａと、配管１２５１ａに挿入して固定される軸状部材１２５１ｂと、軸状部材１２５１ｂに固定して取り付けられた第１および第２の鍔状部材１２５１ｃ、１２５１ｄとを備える。配管１２５１ａは、円柱状の収容空間を有し、軸状部材１２５１ｂは、円盤部材１２５１ｅを介して配管１２５１ａの一方側に取り付けて固定され、収容空間内の中央を配管１２５１ａの延在方向に延びる。
【0051】
第１の鍔状部材１２５１ｃは、配管１２５１ａの断面と略同一径の円盤形状に形成され、第２の鍔状部材１２５１ｄは、第１の鍔状部材１２５１ｃよりも小さい径の円盤形状に形成されている。第１の鍔状部材１２５１ｃおよび円盤部材１２５１ｅにはバブル含有液を通過させる貫通孔１２５１ｆが形成されている。
【0052】
旋回圧壊部１２５１は、気液混合器１２４から気泡含有液を導入され（矢印ｆ１）、内部で気泡含有液を旋回しながら加速および撹拌して（矢印ｆ２およびｆ３）、畜養部１２５２に導出する（矢印ｆ４）。このとき、第１の鍔状部材１２５１ｃの貫通孔１２５１ｆでは、バブルが剪断圧壊されるとともに、バブル含有液が上流側では加圧され、下流側では減圧される（矢印ｆ３）。
【0053】
これにより、バブル含有液のバブル濃度が向上する。また、第２の鍔状部材１２５１ｄの側周では、バブル含有液が旋回するとともに、撹拌されて気体と液体を混合する（矢印ｆ２）。このように、旋回圧壊部１２５１は、従来よく知られるスタティックミキサー式のマイクロバブル発生装置として機能する。
【0054】
畜養部１２５２は、旋回圧壊部１２５１の一部を挿入される管状部材から形成され、旋回圧壊部１２５１を通過することによりバブル濃度の向上したバブル含有液を導入されて（矢印ｆ４）一定時間滞留させ、その後に発泡部１２５３にバブル含有液を導出する（矢印ｆ５）。これにより、バブル含有液内のバブルの保有電荷量、ゼータ電位を均一とすることができる。したがって、畜養部１２５２では、バブル含有液のバブルの粒径を揃えることができる。
【0055】
また、畜養部１２５２は、畜養加圧器(図示しない)に接続されており、畜養部１２５２内を所定の圧力に加圧することができる。これにより、余剰気体による加圧圧縮効果を活用して、畜養部１２５２内の圧力を一定圧力に高めることで、バブル濃度を向上させる機能を有する。なお、図２において、畜養部１２５２にドレイン配管１２５６を示すが、通常時は閉鎖され、装置の停止時に管内の残留液を排出したり、蒸気滅菌等に利用される。
【0056】
発泡部１２５３は、３つの配管を備え、円柱状の通路部１２５３ａと下流ほど径の広い切頭円錐状の通路部１２５３ｂとを形成される。各配管の境界には、中央にスリット孔１２５３ｃを設けられたスリット板１２５３ｄが設けられている。バブル含有液は、畜養部１２５２から発泡部１２５３に導入され（矢印ｆ５）、上流側のスリット板１２５３ｄの中央に形成されたスリット孔１２５３ｃを通って（矢印ｆ６）、さらに下流側のスリット板１２５３ｄの中央に形成されたスリット孔１２５３ｃを通って円柱状の通路部１２５３ａを通過する。この２つのスリット孔１２５３ｃを通過することにより、バブル含有液は、上流側から２つ目の配管内の円柱状の通路部で乱流を生じながら（ｆ７）再加圧される。
【0057】
さらに、再加圧されたバブル含有液は、切頭円錐状の通路部１２５３ｂに流れ込み、切頭円錐状の通路部のテーパに沿って拡散するように流れることにより（矢印ｆ８）、減圧されてバブル含有液の濃度が向上する。
【0058】
減圧部１２５４は、管状部材から形成され、切頭円錐形状の拡散空間１２５４ａと、円柱状の滞留空間１２５４ｂと、円柱状の導出空間１２５４ｃとを備える。バブル含有液は、拡散空間１２５４ａにて拡散して流れ（矢印ｆ９）、減圧されることにより発泡して高濃度化する。
【0059】
また、バブル含有液は、滞留空間１２５４ｂにて一時滞留して、バブル含有液内のバブルの保有電荷量、ゼータ電位を均一とする。これにより、バブル含有液のバブルの粒径を揃えることができる。そして、導出空間１２５４ｃを経てバブル生成器１２５から導出される（矢印ｆ１０）。
【0060】
バブル生成部１２１では、気液混合器１２４から供給された気泡含有液がバブル生成器１２５の旋回圧壊部１２５１、畜養部１２５２、発泡部１２５３および減圧部１２５４を経ることで、気泡含有液の気泡から第１のバブルが生成される。これにより、バブル生成部１２１は、第１のバブルを含有する第１のバブル含有液をバブル圧壊部１２２に供給することができる。
【0061】
本実施の形態に係る飲料製造システム１００のバブル生成部１２１は、旋回圧壊、畜養、発泡（加圧減圧）および減圧の機能を有し、低揚程能力のポンプであるエア式ベローズポンプや同式ダイヤフラムポンプでも微細均一化高濃度マイクロバブルを生成することが可能となり、しかも、マグネットポンプや軸流ポンプでも更なる濃度向上が可能となる。このため、これらの機能により、ポンプ１２６の種類を選ばないバブル発生装置が可能となる。
【0062】
また、バブル生成器１２５の配管および管状部材は、ステンレスを材料に製造され、各継手部はフェルール構造を採用し、サニタリークランプ（図示なし）にて固定する。これにより、バブル生成器１２５は、組み立て容易でありながら、サニタリー性を確保し、かつ蒸気殺菌のような定置滅菌（ＳＩＰ：Ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）を可能としている。したがって、バブル含有液を構成する液体に飲料等を用いた場合であっても、衛生的に優れた機能を発揮する。
【0063】
バブル生成部１２１は、バブル圧壊部１２２で圧壊される第１のバブルを生成できれば、他の構成であってもよい。例えば、従来よく知られる旋回流方式のバブル生成装置（特開２００６－１１７３６５号公報を参照）、加圧剪断方式のバブル生成装置（特開２００６－２７２２３２号公報を参照）等をバブル生成器１２５として利用することができる。しかし、均一な粒径を有するバブルをバブル圧壊部１２２に供給するためには、本実施の形態に係るバブル生成器１２５を用いることが望ましい。
【0064】
図５は、超微細気泡生成部１２０のバブル圧壊部１２２の概略図を示し、(Ａ)はバブル圧壊部１２２の側面図を示し、(Ｂ)はバブル圧壊部１２２の正面図を示す。バブル圧壊部１２２は、バブル生成部１２１のバブル生成器１２５に接続され、バブル生成部１２１で製造されたバブル含有飲料を通過させる通路１２２ａと、通路１２２ａの周囲を覆う外装体１２２ｂとを備え、通路１２２ａと外装体１２２ｂとから中間空間１２２ｃを有する二層構造とされている。バブル圧壊部１２２は、通路１２２ａが水平方向に延びるように配置されている。
【0065】
外装体１２２ｂには、複数の超音波振動子１２２ｄが設けられており、各超音波振動子１２２ｄは、通路１２２ａに向けて超音波を照射する。通路１２２ａと外装体１２２ｂとの間の中間空間１２２ｃには伝搬液が充填され、超音波振動子１２２ｄから照射された超音波は、伝搬液を介して通路１２２ａの内部に伝搬され、通路１２２ａの内側を流れるバブル含有飲料のバブルを超音波圧壊する。
【0066】
伝搬液は、冷却部１７０から供給される冷却水であり、外装体１２２ｂに設けられた伝搬液導入口１２２ｈから中間空間１２２ｃに導入され、伝搬液導出口１２２ｉから導出される。バブル圧壊部１２２は、超音波振動子の超音波照射により、通過するバブル含有飲料が加熱される。しかし、伝搬液がバブル圧壊部１２２を冷却する作用も有し、冷却液の流量により、バブル圧壊部を通過するバブル含有飲料の温度を調整できる。
【0067】
通路１２２ａは、ＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素樹脂管やＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）管等を材料としたパイプから形成されている。これにより、通路１２２ａは、円形の断面を有し同一径で円柱状に延び、均一な流路を形成している。通路１２２ａはバブル生成部１２１と貯留部１２３とに介在するように接続されており、バブル生成部１２１から供給されたバブル含有飲料は、通路１２２ａの内側に充満した状態で貯留部１２３まで流される。
【0068】
外装体１２２ｂは、ステンレスを材料とし、正六角形の断面を有する六角柱状に延びる側周部材１２２ｅと、側周部材１２２ｅを延在方向の両側から挟む円板状の一対の平面部材１２２ｆとからなる。両平面部材１２２ｆは、中央に通路１２２ａをはめ込まれて、側周部材１２２ｅの六角形の中心軸上に通路１２２ａが延びるように通路１２２ａを固定している。これにより、通路１２２ａの外側と外装体１２２ｂの側周部材１２２ｅには中間空間１２２ｃが形成され、通路１２２ａの外周と、六角形の側周部材１２２ｅの各面は、それぞれ同様の中間空間を形成している。
【0069】
外装体１２２ｂは、六角柱の各面に超音波振動子１２２ｄを取り付けられている。超音波振動子１２２ｄは、通路１２２ａの延在方向に２段に分けて設けられており、バブル生成部１２１側を前段の超音波振動子群、貯留部１２３側を後段の超音波振動子群としている。各段の超音波振動子群は、通路１２２ａの中心軸から放射状に設けられた６つの超音波振動子１２２ｄからなる。
【0070】
対向する２つの超音波振動子１２２ｄが一対の発振子対となり、６つの超音波振動子１２２ｄは３対の発振子対となっている。各超音波振動子は、周波数および出力を制御部１０１により調整可能とされている。本実施形態において、１２個の超音波振動子１２２ｄは、それぞれ、同一周波数、同一出力で超音波を照射している。
【0071】
これら６つの超音波振動子１２２ｄは、それぞれが、通路１２２ａの中央の一点に向けて超音波を照射している。したがって、各超音波振動子１２２ｄは、それぞれ異なる位置から径方向の異なる方向に向けて、かつ通路の中心に向かうように径方向の内側に向けて超音波を照射する。
【0072】
これにより、通路１２２ａを流れるバブル含有飲料が超音波により流れを阻害されることが抑止される。特に各一対の発振子対は、対向する位置から対向する方向に向けて超音波を発振している。これにより、通路１２２ａの中央から超音波圧壊場が形成され、通路１２２ａを通過するバブル含有飲料が圧壊されて、粒径の均一な超微細気泡が生成される。
【0073】
バブル圧壊部１２２では、複数の方向から超音波が照射され、超音波の集中する場所に超音波圧壊場が形成される。したがって、本実施形態において、各超音波振動子群が、それぞれ、通路１２２ａ内に超音波圧壊場を形成する。前段の超音波振動子群により形成された超音波圧壊場で微細気泡の全てが圧壊されなかったとしても、後段の超音波振動子群により形成された超音波圧壊場が残りの微細気泡を圧壊するため、本実施形態に係るバブル圧壊部１２２では、確実に微細気泡を圧壊し、均一な超微細気泡を生成できる。本実施形態において、バブル圧壊部１２２は、超微細気泡として、いわゆるウルトラファインバブルを生成する。
【0074】
本実施形態において、バブル圧壊部１２２の通路１２２ａは、ＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素樹脂管やＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）管等を材料としたパイプから形成されているが、他の樹脂を材料としていてもよいし、衛生面で問題のない金属を材料としてもよい。また、バブル圧壊部１２２は、通路１２２ａと外装体１２２ｂとからなる二層構造とされているが、超音波を照射してバブルを圧壊できれば他の構成であってもよい。例えば、飲料を通過させても衛生面で問題のないステンレスのような金属を材料に単層構造の筒状部材を形成し、当該筒状部材の周囲に直接超音波振動子を配置し、筒状部材の内部に飲料を通過させるようにしてもよい。
【0075】
本発明の実施形態に係るバブル圧壊部１２２は、超音波圧壊場を形成し、飲料内の微細気泡を圧壊して超微細気泡に変換する。超音波圧壊場は、連続的に超音波を照射されて形成されており、超音波圧壊場には紫外線が発生する。これにより、超音波圧壊場を通過する飲料は、紫外線による殺菌効果を得られる。
【0076】
さらに、バブル圧壊部１２２では、超音波圧壊場を形成する超音波が飲料に照射されることにより、液中でキャビテーションにより無数の真空気泡が生じる。この真空気泡が圧縮と膨張を繰り返して崩壊する際に、超高温高圧の反応場が形成される。この反応場では、真空気泡が破裂することにより細菌の細胞壁を破壊し、一般生菌やレジオネラ菌、大腸菌等を殺菌する殺菌効果を得られる。
【0077】
図６は、超微細気泡生成部１２０の貯留部１２３の概略図を示し、(Ａ)は貯留部１２３の平面図を示し、(Ｂ)は貯留部１２３の正面図を示し、(Ｃ)は貯留部１２３の側面図を示し、(Ｄ)は貯留部１２３の底面図を示す。
【0078】
貯留部１２３は、図６に示すように、主に、円柱状のタンク容器１２３ａと、タンク容器１２３ａを覆う外装容器１２３ｂとからなる。タンク容器１２３ａは、バブル含有飲料を貯留するための所定量の容積を有する貯留空間１２３ｃを形成する。また、タンク容器１２３ａと外装容器１２３ｂとの間には、冷却部１７０から冷却水が供給される冷却空間１２３ｄが形成される。
【0079】
貯留部１２３は、さらに、均一化部１１０に接続される原液導入口１２３ｅと、バブル圧壊部１２２に接続されるバブル含有飲料導入口１２３ｆと、循環経路１０３に接続される再帰導出口１２３ｇと、取出部１６０に接続されるバブル含有飲料導出口１２３ｈと、排出部１９０に接続される排出口１２３ｉと、加圧部１８０に接続される加圧口１２３ｊと、大気解放用の減圧口１２３ｋとを備え、これらがタンク容器１２３ａに設けられている。
【0080】
なお、再帰導出口１２３ｇは、切り替えバルブ（図示なし）を介して、循環経路１０３に接続するとともに、脱気部１３０にも接続されている。また、原液導入口１２３ｅは、切り替えバルブ（図示なし）を介して、均一化部１１０に接続されるとともに、脱気部１３０にも接続されている。制御部１０１は、切り替えバルブを制御することにより、飲料の流れを制御することができる。したがって、飲料は、循環経路１０３または循環経路１０５のいずれの経路で循環するかを切り替えることができる。
【0081】
原液導入口１２３ｅは、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３ａの上面からタンク容器１２３ａ内まで連通し、飲料導入１４０から原液をタンク容器１２３ａの頂面位置に供給する。これにより、貯留空間１２３ｃの頂部から原液が供給される。また、加圧口１２３ｊは、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３ａの上面からタンク容器１２３ａ内まで連通し、コンプレッサーのような加圧部１８０から高圧で気体を供給されて、タンク容器１２３ａの貯留空間１２３ｃ内が加圧される。
【0082】
バブル含有飲料導入口１２３ｆは、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３ａの上面から、タンク容器１２３ａ内の底面部から１／２の高さ位置まで延在し、タンク容器１２３ａの上側からバブル含有飲料を供給する。バブル含有飲料は、粒径の小さい気泡ほど下方に拡散する傾向がある。
【0083】
したがって、本実施形態において、タンク容器１２３ａの底部には、ナノオーダーの粒径を有する、いわゆるウルトラファインバブルの存在が支配的なＮＢ領域が形成され、その上側には、ウルトラファインバブルとファインバブルが混在するＭＮ領域が形成され、さらにその上側にはファインバブルの存在が支配的なＭＢ領域が形成される。各領域は、液体の貯留量や装置の動作状況によりタンク容器１２３ａ内の位置が変動する。
【0084】
バブル含有飲料導入口１２３ｆのパイプは、Ｌ字形状に折り曲げられており、水平方向にバブル含有飲料を吐出する。これにより、バブル含有飲料は、水平方向に吐出圧を受け、貯留空間１２３ｃ内で撹拌される。しかし、バブル含有飲料は上下方向に吐出圧を受けることがないため、粒径の小さいバブルが貯留空間の下方で高濃度化することを妨げない。
【0085】
再帰導出口１２３ｇは、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３ａの底部から、タンク容器１２３ａ内の底部から１／４の高さ位置まで延在し、タンク容器１２３ａの底部から１／４の高さ位置のバブル含有飲料を循環経路１０３に導出し、バブル含有飲料をバブル生成部１２１に再帰させる。
【0086】
再帰導出口１２３ｇのパイプは、Ｌ字形状に折り曲げられており、水平方向にバブル含有飲料を吸引する。これにより、バブル含有飲料は、水平方向に吸引圧を受け、貯留空間１２３ｃ内で撹拌される。しかし、バブル含有飲料は上下方向に吸引圧を受けることがないため、粒径の小さいバブルが貯留空間の下方で高濃度化することを妨げない。
【0087】
バブル含有飲料導出口１２３ｈは、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３ａの底部からタンク容器１２３ａの下面まで連通し、バブル含有飲料をタンク容器１２３ａの底から取り出す。バブル含有飲料導出口１２３ｈは、減圧バルブ(図示しない)を介して取出部１６０に接続されている。
【0088】
これにより、貯留空間１２３ｃ内で加圧されたバブル含有飲料が、減圧バルブを介して、減圧されながら取出部１６０に導出されるため、高濃度化されたバブル含有飲料を取り出すことができる。取出部１６０はバブル含有飲料導出部として機能する。また、減圧バルブは、従来よく知られる直動式減圧弁、パイロット作動形式減圧弁等の減圧弁を利用できる。
【0089】
排出口１２３ｉは、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３ａ内の底面からタンク容器１２３ａ外の下段まで延在し、バブル含有飲料をタンク容器１２３ａの底から排出する。
【0090】
さらに、貯留部１２３には、複数の水位センサが設けられており、制御部１０１が貯留部１２３内のバブル含有飲料の貯留量を管理することができる。さらに、貯留部１２３には、圧力を測定する圧力トランスミッター（図示しない）が設けられている。圧力トランスミッターは、タンク容器１２３ａに設けられ、電気的に制御部１０１に接続され、貯留空間１２３ｃの圧力を測定することができる。
【0091】
減圧口１２３ｋは、ベントフィルター（図示なし）を介して、大気に連通可能とされている。ベントフィルターは、電気的に制御部１０１に接続され、貯留空間１２３ｃからの通気路を確保しながら、貯留空間１２３ｃ内の圧力調整を可能とする。
【0092】
本実施形態において、タンク容器１２３ａは、ＳＵＳ３１６ＬやＳＵＳ３０４等のステンレス材料が使用される。しかし、タンク容器１２３ａは、他のステンレスのような金属または、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の樹脂、石英等を材料としてもよい。
【0093】
タンク容器１２３ａは、樹脂材料の場合には上部を樹脂溶接や接着などで完全密閉構造とされ、金属材料や樹脂材料においてはフランジ構造が採用される場合もある。石英を材料とする場合には、ＰＴＦＥ、バイトン等のシール材を介して密閉構造とされる場合もある。
【0094】
貯留部１２３が密閉構造となることにより、貯留空間１２３ｃは大気から隔離され、貯留空間１２３ｃを加圧部１８０により加圧することが可能になる。また、ベントフィルターにより、加圧された貯留空間１２３ｃの圧力調整も可能となる。貯留空間１２３ｃの圧力は、制御部１０１が、圧力トランスミッターにより貯留空間１２３ｃ内の圧力を測定し、加圧部１８０とベントフィルターにより、所定の値に調整される。
【0095】
本実施形態において、加圧部１８０は、０．６ＭＰａ程度まで貯留空間１２３ｃを加圧することができる。さらに、制御部１０１は、冷却部１７０から冷却空間１２３ｄに供給される冷却水の量を管理し、貯留空間１２３ｃに貯留されたバブル含有飲料の温度を調整できる。
【0096】
本実施形態に係る超微細気泡生成部１２０は、バブル圧壊部１２２とバブル生成部１２１とから構成されるバブル含有飲料供給部と貯留部１２３とが分離されている。これにより、バブル含有飲料供給部は貯留部１２３の容量に影響を受けずに、粒径の均一なバブル含有飲料を一定量連続して供給し、バブル含有飲料は貯留部１２３において貯留されるので、貯留部１２３でバブルが凝集することが抑止される。
【0097】
［脱気部］
【0098】
図７は、脱気部１３０を構成する脱気装置の概略図であり、(Ａ)はインデューサ型の脱気装置１３０Ａの一部側断面概略図で、(Ｂ)は脱気装置１３０Ａの変形例である他のインデューサ型の脱気装置１３０Ｂを示す一部側断面概略図である。脱気部１３０は、循環経路１０５に組み込まれており、貯留部１２３から飲料を導入され、当該飲料を脱気した後に、再び貯留部１２３に再帰させる。すなわち、脱気部１３０は、貯留部１２３に貯留された飲料を循環させる循環経路１０５内に組み込まれて接続されている。
【0099】
脱気装置１３０Ａは、略円筒状の空間を形成するケーシング１３１Ａと、ケーシング１３１Ａの空間内の中央を軸方向に伸びる回転軸部材１３２Ａと、回転軸部材に設けられた分離羽根車１３３Ａ、インデューサ１３４Ａ、主羽根車１３５Ａとを備える。ケーシング１３１Ａは、ケーシング１３１Ａ内に液体を流入させる流入路１３６Ａと、ケーシング１３１Ａから液体を流出させる流出路１３７Ａと、ケーシング１３１Ａから気体を排出する排出路１３８Ａとを備える。回転軸部材１３２Ａは、モータ１３９に接続されており、回転可能である。
【0100】
脱気装置１３０Ａは、循環経路１０５に組み込まれて接続されており、流入路１３６Ａは貯留部１２３の再帰導出口１２３ｇに接続され、流出路１３７Ａは貯留部１２３の原液導入口１２３ｅに接続されている。また、排出路１３８Ａは、真空ポンプ（図示しない）に接続されている。また、分離羽根車１３３Ａ、インデューサ１３４Ａ、主羽根車１３５Ａは、それぞれ、回転軸部材１３２Ａに取り付けられた所定形状の羽根部材が所定枚数設けられることにより形成されており、回転軸部材１３２Ａが回転することにより、液体と機体を遠心力により分離する羽根車として機能する。
【0101】
貯留部１２３に貯留された飲料は、後述する脱気工程において、まず、回転軸部材１３２Ａが回転した状態で、循環経路１０５を介して脱気装置１３０Ａの流入路１３６Ａに流入する。ここで流入路１３６Ａは絞り構造となっており、流入する飲料を一度絞込んだ後に開放する。これにより、ケーシング１３１Ａ内に流入した飲料は、減圧されて、飲料中に溶存する気体が減圧作用により析出し、気液混合体となってインデューサ１３４Ａに導かれる。
【0102】
インデューサ１３４Ａに導かれた気液混合体は、回転軸部材１３２Ａの回転によるインデューサ１３４Ａの羽根車の機能で、液体成分がケーシング１３１Ａ内の外周側に押し付けられ、一方で、気体成分がケーシング１３１Ａ内の中央側(回転軸部材１３２Ａ側)に集積されて、液体成分と気体成分に分離される。さらに、ケーシング１３１Ａ内は、前記した真空ポンプにより減圧されているため、液体と気体との境界部では、液体中に残る気体が気泡として析出して分離される。
【0103】
気体成分を分離された液体は、主羽根車１３５Ａに導かれ主羽根車１３５Ａの回転により、さらに外側方向の力を受け、ケーシング１３１Ａの外側に設けられた流出路１３７Ａに向けた流路を形成する。一方で、液体から分離された気体は、真空ポンプの吸引により排出路１３８Ａに向けた流路を形成する。
【0104】
このとき、一部の液体が真空ポンプの吸引力により真空ポンプ側に引き寄せられるが、分離羽根車１３３Ａの羽根車の機能により、ケーシング１３１Ａの外側に退避される。退避された液体は、ケーシング１３１Ａの外側を通じてインデューサ１３４Ａの方向に再び導かれる。
【0105】
このように、脱気装置１３０Ａでは、流入路１３６Ａから流入した飲料が液体成分と気体成分に分離され、気体は排出路１３８Ａから排出され、気体成分を分離された飲料が流出路１３７Ａから取り出される。これにより、脱気装置１３０Ａは、飲料を脱気することができる。
【0106】
なお、図７(Ｂ)に示す脱気装置１３０Ｂは、脱気装置１３０Ａの変形例である。脱気装置１３０Ｂは、脱気装置１３０Ａと同様に、流入路１３６Ｂ、流出路１３７Ｂ、排出路１３８Ｂを設けられたケーシング１３１Ｂを備える。また、脱気装置１３０Ｂは、ケーシング１３１Ｂ内には、回転軸部材１３２Ｂと、回転軸部材１３２Ｂに設けられた羽根車１３３Ｂとを備える。
【0107】
羽根車１３３Ｂは、形状等が脱気装置１３０Ａの羽根車とは異なり、脱気装置１３０Ａのように、羽根車が分離羽根車、インデューサ、主羽根車のように明確に分けられていない。しかし、羽根車１３３Ｂは、回転軸部材１３２の回転による羽根車１３３Ｂの遠心分離機能により液体と気体を分離することができる。これにより、脱気装置１３０Ｂは、脱気装置１３０Ａと同様に、飲料を脱気することができる。
【0108】
脱気部１３０は、脱気装置１３０Ａまたは脱気装置１３０Ｂのように、ケーシング内で回転する回転軸部材に取り付けられた羽根車の遠心力によって気体と飲料とを分離することができる、いわゆるインデューサ型の気液分離装置(脱気装置)である（例えば、特表２００４／０５８３８０号公報を参照）。このような羽根車式の脱気装置は、連続的に脱気が可能となるため、加熱や減圧による脱気装置のようなバッチ処理が不要となる。また、他の遠心分離式の装置のように圧力環境による問題も解決される。
【0109】
したがって、本実施形態に係る超微細気泡生成部１２０のように、飲料の圧力調整が可能で連続的な処理が必要とされる装置と連携することに適している。しかし、脱気部１３０は、飲料に含まれる気体、特に溶存酸素を脱気できれば、他の加圧式装置、減圧式装置、遠心分離式装置のような他の装置であってもよい。脱気装置は、飲料液中に溶存する気体や気泡を脱気する脱気部として機能する。また、脱気部１３０は、脱泡部としても作用する。
【0110】
第１の実施形態に係る飲料製造システム１００において、飲料導入部１４０は、均一化部１１０を介して、貯留部１２３に接続されている。気体導入部１５０は、均一化部１１０およびバブル生成部１２１に接続されている。貯留部１２３は、循環経路１０３に組み込まれ、バブル生成部１２１に接続され、バブル生成部１２１は、バブル圧壊部１２２に接続され、バブル圧壊部１２２は、貯留部１２３に接続されている。すなわち、循環経路１０３は、飲料導入部１４０から導入された飲料が、貯留部１２３に導入され、バブル生成部１２１、およびバブル圧壊部１２２を介して再び貯留部１２３に再帰するように形成されている。
【0111】
［第２の実施形態］
【0112】
本発明の第２の実施形態に係る飲料製造システム２００について図８を用いて説明する。図８は、飲料製造システム２００の機能ブロック図を示す。第２の実施形態に係る飲料製造システム２００は、主に、飲料を均一化する均一化部２１０と、バブル含有飲料を製造するバブル生成部２２１と、バブル含有飲料のバブルを圧壊するバブル圧壊部２２２と、バブル含有飲料を貯留する貯留部２２３と、飲料を脱気する脱気部２３０とを備える。バブル生成部２２１、バブル圧壊部２２２および貯留部２２３は、超微細気泡生成部を構成する。
【0113】
ここで、超微細気泡生成部は、第１の実施形態の超微細気泡生成部１２０のように、バブル生成部２２１、バブル圧壊部２２２、貯留部２２３等が一体的に装置化されたものであってもよいし、飲料に超微細気泡を生成可能であれば、バブル生成部２２１、バブル圧壊部２２２、貯留部２２３等が飲料製造システム２００中に別々に設けられ装置化されていなくてもよい。
【0114】
同様に、均一化部２１０は、飲料内の粒子を分散して均一化する機能を有すれば、一体的に装置化されていてもよいし、装置化されていなくてもよい。すなわち飲料製造システム２００の各部は、所定の機能を有すれば、一体的に装置化されていてよいし、装置化されていなくてもよい。
【0115】
また、飲料製造システム２００は、飲料を貯留部２２３に導入する飲料導入部２４０と、気体をバブル生成部２２１に導入する気体導入部２５０と、飲料を貯留部２２３から外部に取り出す取出部２６０と、所定の各部に冷却水を供給する冷却部２７０と、貯留部２２３を加圧する加圧部２８０と、飲料を貯留部２２３から外部に排出する排出部２９０とを備える。
【0116】
本実施形態において、飲料導入部２４０は、原乳を導入することができ、気体導入部２５０は二酸化炭素ガスまたは窒素ガスを導入することができる。しかし、導入される飲料および気体は他のものであってもよい。また、各部は、飲料製造システム２００を集中管理する制御部２０１により管理される。制御部２０１は、外部の制御装置と連携して、飲料の製造システムを制御してもよい。
【0117】
第２の実施形態に係る飲料製造システム２００は、第１の実施形態に係る飲料製造システム１００と比較して、各部の構成は同様であるが、各部の接続関係が異なる。したがって、本実施形態における説明では、他の実施形態と同様の部分は説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
【0118】
飲料製造システム２００において、飲料導入部２４０は、均一化部２１０を介さず、貯留部２２３に接続され、気体導入部２５０は、均一化部２１０には接続されず、バブル生成部２２１にのみに接続されている。さらに、均一化部２１０は、バブル圧壊部２２２の後段に設けられている。
【0119】
また、脱気部２３０は、独自の循環経路を設けられず、均一化部２１０と貯留部２２３の間に設けられ、貯留部２２３に貯留された飲料を循環させる循環経路２０３に組み込まれて接続されている。すなわち、循環経路２０３は、貯留部２２３に貯留された飲料が、バブル生成部２２１、バブル圧壊部２２２、均一化部２１０および脱気部２３０を介して再び貯留部２２３に再帰するように、形成されている。
【0120】
第１および第２の実施形態において、飲料製造システムは、種々の構成を備えるが、少なくとも脱気部と超微細気泡生成部を備えていれば、飲料の溶存酸素を窒素置換することができる。また、超微細気泡生成部は、超音波圧壊に限らず、他の手段により超微細気泡を生成するものであってもよい。
【0121】
本発明の実施形態に係る飲料製造システムで製造された飲料は、超微細気泡を含有している。超微細気泡は、数ヶ月という長期にわたって飲料内に残存する。したがって、これら実施形態に係る飲料製造システムにより製造された飲料は、飲料内に超微細気泡が残存し、細菌の増殖を抑制し、長期にわたって抗菌作用を得ることができる。
【0122】
[第１の実施例]
【0123】
【0124】
飲料製造方法Ｓ１は、飲料製造システム１００に飲料を供給する飲料供給工程を含む。具体的には、飲料導入部１４０を介して飲料製造システム１００に飲料の原液が供給される（Ｓ１－１）。飲料製造システム１００に導入された飲料は、均一化部１１０を介して貯留部１２３に一旦貯留される。均一化部１１０では、飲料内の粒子が微細化されて均一化される。このとき、均一化部１１０では、飲料とともに気体導入部１５０から二酸化炭素ガスが気泡として導入されて、粒子とともに微細化され、二酸化炭素による微細気泡を含有するバブル含有飲料として貯留部１２３に供給されてもよい。
【0125】
次に、飲料製造方法Ｓ１は飲料を脱気する第１の脱気工程を含む。具体的には、貯留部１２３に貯留された飲料が、脱気部１３０を組み込まれた循環経路１０５を循環され、脱気部１３０で脱気される（Ｓ１－２）。この工程では、主に、飲料から酸素を脱気し、飲料の溶存酸素濃度を低下させる。溶存酸素濃度は、循環経路を循環させる時間により調整することができる。
【0126】
次に、飲料製造方法Ｓ１は、二酸化炭素ガスによる超微細気泡を生成する二酸化炭素バブル生成工程を含む。具体的には、貯留部１２３に貯留された飲料が、バブル生成部１２１およびバブル圧壊部１２２を組み込まれた循環経路１０３を循環され、超微細気泡が生成される（Ｓ１－３）。この工程では、バブル生成部１２１に飲料が供給されるとともに気体導入部１５０から二酸化炭素ガスが導入され、二酸化炭素ガスによる微細気泡を含有するバブル含有飲料が製造される。このとき、第１の脱気工程で飲料の溶存酸素濃度が低下しており、二酸化炭素ガスは飲料に容易に溶解する。
【0127】
さらに、二酸化炭素バブル生成工程では、当該バブル含有飲料は、バブル生成部１２１からバブル圧壊部１２２に供給される。バブル圧壊部１２２では、通過する飲料に超音波が照射され、二酸化炭素ガスによる微細気泡が超微細気泡に変換されることにより、超微細気泡を含有するバブル含有飲料が製造される。そしてバブル圧壊部１２２を通過したバブル含有飲料は貯留部１２３に再帰する。
【0128】
次に、飲料製造方法Ｓ１は、飲料を脱気する第２の脱気工程を含む。具体的には、貯留部１２３に貯留されたバブル含有飲料が、脱気部１３０を組み込まれた循環経路１０５を循環され、脱気部１３０で脱気される（Ｓ１－４）。この工程では、主に、飲料から二酸化炭素ガスを脱気し、飲料中の二酸化炭素濃度を低下させる。二酸化炭素濃度は、循環経路１０５を循環させる時間により調整することができる。
【0129】
次に、飲料製造方法Ｓ１は、窒素ガスによる超微細気泡を生成する窒素バブル生成工程を含む。具体的には、脱気され、貯留部１２３に貯留された飲料が、バブル生成部１２１およびバブル圧壊部１２２を組み込まれた循環経路１０３を循環され、超微細気泡が生成される（Ｓ１－５）。
【0130】
この工程では、バブル生成部１２１に飲料が供給されるとともに気体導入部１５０から窒素ガスが導入され、窒素ガスによる微細気泡を含有するバブル含有飲料が製造される。このとき、第２の脱気工程で飲料の二酸化炭素濃度が低下しており、窒素ガスは飲料に容易に溶解する。
【0131】
さらに、当該バブル含有飲料は、バブル生成部１２１からバブル圧壊部１２２に供給される。バブル圧壊部１２２では、通過する飲料に超音波が照射され、窒素ガスによる微細気泡が超微細気泡に変換されることにより、超微細気泡を含有するバブル含有飲料が製造される。そしてバブル圧壊部１２２を通過したバブル含有飲料は貯留部１２３に再帰する。
【0132】
次に、飲料製造方法Ｓ１は、バブル含有飲料を貯留する貯留工程を含む。具体的には、バブル圧壊部１２２を通過し、超微細気泡を含有するバブル含有飲料が貯留部１２３に貯留される（Ｓ１－６）。
【0133】
次に、飲料製造方法Ｓ１は、飲料を加熱する加熱殺菌工程を含む。具体的には、貯留部１２３に貯留されたバブル含有飲料が取出部１６０から取り出され、従来よく知られる加熱殺菌法により殺菌される（Ｓ１－７）。殺菌された飲料は、容器に充填され、市場に流通する。なお、飲料の二酸化炭素成分は、脱気部１３０の作用と、窒素バブルによる超微細気泡への置換とによって、加熱殺菌工程の前に、飲料からほぼ完全に排除される。
【0134】
次に、本発明の第２の実施例にかかる飲料製造方法Ｓ２について図１０を参照して説明する。図１０は、飲料製造方法Ｓ２のフロー図を示す。飲料製造方法Ｓ２では、飲料製造システム２００を利用して飲料が製造される。
【0135】
飲料製造方法Ｓ２は、飲料製造システム２００に飲料を供給する飲料供給工程を含む。具体的には、飲料導入部２４０を介して飲料製造システム２００に飲料の原液が供給される（Ｓ２－１）。飲料製造システム２００に導入された飲料は、貯留部２２３に一旦貯留される。
【0136】
次に、飲料製造方法Ｓ２は飲料を脱気する第１の脱気工程を含む。具体的には、貯留部２２３に貯留された飲料が、脱気部２３０を組み込まれた循環経路２０３を循環され、脱気部２３０で脱気される（Ｓ２－２）。この工程では、主に、飲料から酸素を脱気し、飲料の溶存酸素濃度を低下させる。溶存酸素濃度は、循環経路２０３を循環させる時間により調整することができる。なお、飲料供給工程を行いながら第１の脱気工程が行われてもよい。また、このとき、超微細気泡生成部は動作せず、飲料を通過させる通路としてのみ機能する。
【0137】
次に、飲料製造方法Ｓ２は、二酸化炭素ガスによる超微細気泡を生成する二酸化炭素バブル生成工程を含む。具体的には、貯留部２２３に貯留された飲料が、バブル生成部２２１およびバブル圧壊部２２２を組み込まれた循環経路２０３を循環され、超微細気泡が生成される（Ｓ２－３）。この工程では、バブル生成部２２１に飲料が供給されるとともに気体導入部２５０から二酸化炭素ガスが導入され、二酸化炭素ガスによる微細気泡を含有するバブル含有飲料が製造される。このとき、第１の脱気工程で飲料の溶存酸素濃度が低下しており、二酸化炭素ガスは飲料に容易に溶解する。
【0138】
さらに、当該バブル含有飲料は、バブル生成部２２１からバブル圧壊部２２２に供給される。バブル圧壊部２２２では、通過する飲料に超音波が照射され、二酸化炭素ガスによる微細気泡が超微細気泡に変換されることにより、超微細気泡を含有するバブル飲料が製造される。そしてバブル圧壊部２２２を通過したバブル含有飲料は貯留部２２３に再帰する。なお、このとき、脱気部２３０は動作せず、飲料を通過させる通路としてのみ機能する。
【0139】
次に、飲料製造方法Ｓ２は飲料を脱気する第２の脱気工程を含む。具体的には、貯留部２２３に貯留された飲料が、脱気部２３０を組み込まれた循環経路２０３を循環され、脱気部２３０で脱気される（Ｓ２－４）。この工程では、主に、飲料から二酸化炭素ガスを脱気し、飲料中の二酸化炭素濃度を低下させる。二酸化炭素濃度は、循環経路１０５を循環させる時間により調整することができる。また、このとき、超微細気泡生成部は動作せず、飲料を通過させる通路としてのみ機能する。
【0140】
次に、飲料製造方法Ｓ２は、窒素ガスによる超微細気泡を生成する窒素バブル生成工程を含む。具体的には、脱気され、貯留部２２３に貯留された飲料が、バブル生成部２２１およびバブル圧壊部２２２を組み込まれた循環経路２０３を循環され、超微細気泡が生成される（Ｓ２－５）。
【0141】
この工程では、バブル生成部２２１に飲料が供給されるとともに気体導入部２５０から窒素ガスが導入され、窒素ガスによる微細気泡を含有するバブル含有飲料が製造される。このとき、第２の脱気工程で飲料の二酸化炭素濃度が低下しており、窒素ガスは飲料に容易に溶解する。
【0142】
さらに、当該バブル含有飲料は、バブル生成部２２１からバブル圧壊部２２２に供給される。バブル圧壊部２２２では、通過する飲料に超音波が照射され、窒素ガスによる微細気泡が超微細気泡に変換されることにより、超微細気泡を含有するバブル含有飲料が製造される。そしてバブル圧壊部２２２を通過したバブル含有飲料は貯留部２２３に再帰する。なお、このとき、脱気部２３０は動作せず、飲料を通過させる通路としてのみ機能する。
【0143】
次に、飲料製造方法Ｓ２は、バブル含有飲料を貯留する貯留工程を含む。具体的には、バブル圧壊部２２２を通過し、超微細気泡を含有するバブル含有飲料が貯留部２２３に貯留される（Ｓ２－６）。
【0144】
次に、飲料製造方法Ｓ２は、飲料を加熱する加熱殺菌工程を含む。具体的には、貯留部２２３に貯留されたバブル含有飲料が取出部２６０から取り出され、従来よく知られる加熱殺菌法により殺菌される（Ｓ２－７）。殺菌された飲料は、容器に充填され、市場に流通する。なお、飲料の二酸化炭素成分は、脱気部２３０の作用と、窒素バブルによる超微細気泡への置換とによって、加熱殺菌工程の前に、飲料からほぼ完全に排除される。
【0145】
飲料製造方法Ｓ２を行う飲料製造システム２００では、循環経路には脱気部２３０の前段に均一化部２１０が設けられている。したがって、脱気部２３０で脱気を行う直前に、飲料に高圧を作用させて均一化を行うことができる。均一化部２１０では、飲料が高圧を作用され均質バルブの微細な間隙を通過して噴出する際に温度上昇をともなう。
【0146】
これにより高温の飲料が脱気部２３０に供給され、均一化部２１０による均一化工程は加熱工程としても作用する。高温の飲料は、ヘンリーの法則に従い、溶存気体濃度が低下するため、脱気が容易になる。したがって、飲料製造方法Ｓ１に比較して、第１または第２の脱気工程における脱気性能が向上する。
【0147】
飲料製造方法Ｓ１、Ｓ２では、加熱殺菌工程前の窒素バブル生成工程において窒素置換が行われる。これにより、飲料内の溶存酸素は安定的な窒素に置換されており、後工程において、飲料は、加熱殺菌されても焦げ臭のような風味を損なう反応を抑制される。
【0148】
上記の実施例において、飲料製造方法Ｓ１、Ｓ２は、第１の脱気工程と窒素バブル生成工程の間に、二酸化炭素バブル生成工程と第２の脱気工程とを含む。しかし、飲料製造方法は、二酸化炭素バブル生成工程と第２の脱気工程とを含まず、第１の脱気工程の直後に窒素バブル生成工程が行われてもよい。なお、脱気工程とバブル生成工程とは、基本的に同時に行われない。
【0149】
上記の実施例において、第１の脱気工程および第２の脱気工程は、脱気部１３０または脱気部２３０に飲料を通過させることにより脱気を行っている。しかし、脱気工程は、脱気部に飲料を通過させずに、他の手段により行われてもよい。
【0150】
例えば、貯留部１２３に貯留された飲料を二酸化炭素ガス、窒素ガス等の所望の気体を供給して加圧することにより、貯留部１２３内では、ヘンリーの法則に従い、加圧前からの当所の気体と所望の気体の両方が飲料に溶存し、溶存する気体の濃度をいったん上昇する。その後、減圧を行い、飲料中の溶存気体の濃度を低下させる。これにより、当所の気体は、加圧前より溶存量が低下する。
【0151】
その後、再び所望の気体を供給して加圧を行い、溶存気体濃度を上昇させてから減圧を行う工程を繰り返す。これにより、所望の気体が当初の気体に対して徐々に置換され、当所の気体が脱気された状態となる。加圧および減圧を繰り返す回数を増すことにより、当所の気体が十分に脱気された状態となる。したがって、脱気工程は、貯留部１２３に所望の供給を供給しながら加圧する加圧ステップと、貯留部１２３を減圧する減圧ステップとを繰り返すことを含んでもよい。
【0152】
本実施形態に係る飲料製造システムおよび飲料製造方法において、二酸化炭素ガスによる超微細気泡が飲料に生成される。ここで、二酸化炭素ガスは、水との結合により殺菌効果を有することが知られており、二酸化炭素ガスによる微細気泡または超微細気泡を含有する飲料は加熱殺菌では滅菌が困難な耐熱性菌を殺菌する効果を得ることができる。
【0153】
また、本実施形態に係る飲料製造システムおよび飲料製造方法において、二酸化炭素ガスまたは窒素ガスによる超微細気泡が超音波照射により生成される。ここで、液体に超音波が照射されると、キャビテーションバブルと称される気泡が生じ、当該気泡が圧縮と膨張を繰り返して崩壊する際に、衝撃波が生じて菌の細胞壁を破壊し、殺菌効果を得られることが知られている。これにより、飲料は加熱殺菌では滅菌が困難な耐熱性菌を殺菌する効果を得ることができる。
【0154】
また、本実施形態に係る飲料製造システムおよび飲料製造方法において、二酸化炭素ガスまたは窒素ガスによる超微細気泡が超音波照射により生成される。ここで、液体に超音波が照射されると、紫外線発光が生じることが知られており、紫外線による殺菌効果により、飲料は加熱殺菌では滅菌が困難な耐熱性菌を殺菌する効果を有する。
【0155】
また、本実施形態に係る飲料製造システムおよび飲料製造方法において、飲料に高圧を作用させて均一化が行われる。ここで、圧力の急激な変動は殺菌効果を得られることが知られており、その殺菌効果により飲料は加熱殺菌では滅菌が困難な耐熱性菌を殺菌する効果を有する。
【0156】
以上のように、本実施形態に係る飲料製造システムおよび飲料製造方法によれば、加熱殺菌以外の殺菌効果により、セレウス菌などに代表される耐熱性菌を滅菌することができ、飲料の保存期間を大幅に改善することができる。また、超音波照射または高圧作用により飲料の温度上昇がされ、別途、パスチャライゼーションと呼ばれている低温保持殺菌法（ＬＴＬＴ法：６３℃-３０分加熱殺菌する方法）や高温短時間殺菌法（ＨＴＳＴ法：７２℃～７８℃-１５秒間程度加熱殺菌する方法）、超高温瞬間殺菌法（ＵＨＴ法：１３５℃～１５０℃-０．５～１５秒間加熱殺菌する方法）による加熱殺菌工程を設けなくとも、超音波照射による殺菌や高圧印加による殺菌等の他の物理的殺菌作用が相まって、同等以上の殺菌効果を得ることもできる。
【0157】
さらに、本発明の実施形態に係る飲料製造システムで製造された飲料は、超微細気泡を含有している。超微細気泡は、数ヶ月という長期にわたって飲料内に残存する。したがって、これら実施形態に係る飲料製造システムにより製造された飲料は、飲料内に超微細気泡が残存し、細菌の増殖を抑制し、長期にわたって抗菌作用を得ることができる。
【0158】
［変形例］
【0159】
次に、飲料製造システム１００に適用される貯留部１２３の変形例である貯留部１２３０について図１１および図１２を用いて説明する。貯留部１２３０の説明においては、貯留部１２３と重複する内容については、一部記載を省略する。図１１(Ａ)は貯留部１２３０の平面図を示し、図１１(Ｂ)は図１１（Ａ）のＢ－Ｂの断面図を示す。
【0160】
図１１(Ｂ)に示すように、貯留部１２３０は、主に、円柱状のタンク容器１２３１と、タンク容器１２３１を覆う外装容器１２３７とからなる。タンク容器１２３１は、バブル含有液を貯留するための所定量の容積を有する貯留空間１２３９を形成する。また、タンク容器１２３１と外装容器１２３７との間には、冷却空間１２９４が形成されており、冷却水導入口２９１を介して冷却部１７０から冷却水が供給され、冷却水導出口（図示なし）より冷却水が導出される。
【0161】
タンク容器１２３１および外装容器１２３７は、ステンレスを材料に形成され、タンク容器１２３１は密閉構造にされている。これにより、バブル圧壊部１２２の超音波圧壊時に発生する微量ガスは、貯留部１２３０に流されてきても大気と接触することない。さらに、タンク容器１２３１が密閉構造とされているため、貯留部１２３０内の圧力制御が可能となる。
【0162】
貯留部１２３０は、また、タンク容器１２３１に、側周面の外側から取り付けられる複数の超音波振動子１２２４を備える。本実施形態において、貯留部１２３０は、側周面に同一の角度で同一の高さ位置に配置された８つの超音波振動子１２２４を備える。各超音波振動子１２２４は、タンク容器１２３１の中央に向けて超音波を照射する。超音波振動子１２２４は、タンク容器１２３１に設けられており、直接タンク容器１２３１に貯留されたバブル含有液に超音波を照射する。
【0163】
対向する２つの超音波振動子１２２４が一対の発振子対となり、８つの超音波振動子１２２４は４対の発振子対となり、タンク容器１２３１の中央に超音波圧壊場を形成する。各超音波振動子は、周波数および出力を制御部１０１により調整可能とされている。本実施の形態において、４つの超音波振動子１２２４は、それぞれ、同一周波数、同一出力で超音波を照射している。
【0164】
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、貯留部１２３０は、さらに、飲料導入部１４０に接続される飲料導入口１２３２と、バブル圧壊部１２２に接続されるバブル含有液導入口１２３３と、循環経路１０３に接続される再帰導出口１２３４と、取出部１６０に接続されるバブル含有液導出口１２３５と、排出部１９０に接続される排出口１２３６と、加圧部１８０に接続される加圧口１２３８とを備え、これらがタンク容器１２３１に設けられている。
【0165】
なお、図１１においては、定置洗浄（ＣＩＰ：Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｉｎ Ｐｌａｃｅ）に利用する洗浄液導入口１２９９を示すが、通常時は閉鎖され、装置の停止時にタンク内の洗浄に利用される。洗浄液導入口１２９９は、シャワーボール１２９９ａを介してタンク容器１２３１に洗浄液を導入する。
【0166】
飲料導入口１２３２は、円筒のパイプからなり、後述するバブル含有液導入口１２３３のパイプと同様に、くの字形状に３０°程度の角度に折り曲げられており、さらに、先端が鉛直方向に切断されている。これにより、原液を吐出する吐出口（図示なし）を貯留空間１２３９の側面に沿わせながら、水平方向に向けて原液を吐出し、当該側面に向けて原液が吐出される。飲料導入部１４０から供給される原液が貯留空間１２３９の側面に沿って吐出されることにより、バブル含有液は貯留空間１２３９の側面に沿って導入されることになり、飲料が泡立つことを抑制される。
【0167】
また、加圧口１２３８は、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３１の上面からタンク容器１２３１内の頂面まで連通し、加圧部１８０から二酸化炭素ガス、窒素ガス等の所望の気体をタンク容器１２３１の貯留空間１２３９内に供給して、加圧する。貯留部１２３０は、加圧部１８０により加圧された状態で液体を貯留することができる。
【0168】
バブル含有液導入口１２３３は、主に円筒のパイプ１２３３ａからなり、タンク容器１２３１の上面から、タンク容器１２３１内の底面部より２／３の高さ位置まで延在し、バブル圧壊部１２２から第２のバブル含有液をタンク容器１２３１の上側から供給する。
【0169】
図１２に示すように、バブル含有液導入口１２３３のパイプ１２３３ａは、くの字形状に３０°程度の角度に折り曲げられており、さらに、先端が鉛直方向に切断されている。これにより、バブル含有液を吐出する吐出口１２３３ｂを貯留空間１２３９の側面に沿わせながら、水平方向に向けてバブル含有液を吐出し、当該側面に向けてバブル含有液が吐出される。バブル含有液が貯留空間１２３９の側面に沿って吐出されることにより、バブル含有液は貯留空間１２３９の側面に沿って導入されることになり、泡立つことを抑制される。
【0170】
再帰導出口１２３４は、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３１内の底部から１／３の高さ位置においてタンク容器１２３１の側部から水平方向に延在してタンク容器１２３１内に連通し、タンク容器１２３１の底部から１／３の高さ位置のバブル含有液を循環経路１０３に導出し、バブル含有液を気液混合器１２４に再帰させる。
【0171】
再帰導出口１２３４のパイプは、水平方向にバブル含有液を吸引する。これにより、バブル含有液は、水平方向に吸引圧を受け、貯留空間１２３９内で撹拌される。しかし、バブル含有液は上下方向に吸引圧を受けることがないため、粒径の小さいバブルが貯留空間の下方で高濃度化することを妨げない。
【0172】
バブル含有液導出口１２３５は、貯留部１２３と同様に、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３１の底部からタンク容器１２３１外まで延在し、バブル含有液をタンク容器１２３１の底から取り出す。排出口１２３６は、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１２３１内の底面からタンク容器１２３１外まで延在し、タンク容器１２３１の底からバブル含有液を排出する。
【0173】
貯留部１２３０が密閉構造となることにより、貯留空間１２３９は大気から隔離され、貯留空間１２３９を加圧部１８０により加圧することが可能になる。本実施の形態において、加圧部１８０は、０．６ＭＰａ程度まで貯留空間１２３９を加圧することができる。また、貯留部１２３０は、加圧部１８０を作動しない場合であっても、バブル生成部１２１から圧送されるバブル含有液により、大気圧から０．０１ＭＰа～０．０５ＭＰａ程度加圧される。
【0174】
貯留部１２３０は、タンク容器の上面に設けられた減圧口１２９８ａをさらに備え、ベントフィルターを介して外部に連通して、貯留空間１２３９からの通気路を確保する。ベントフィルターと減圧口１２９８ａとの間には、開閉バルブ（図示なし）が設けられており、制御部１０１が開閉バルブの開度を調整することにより貯留空間１２３９内の圧力調整を可能とする。貯留空間１２３９の圧力は、制御部１０１が、圧力トランスミッターにより貯留空間１２３９内の圧力を測定し、加圧部１８０とベントフィルターにより、所定の値に調整される。
【0175】
さらに、貯留部１２３０は、タンク容器１２３１内に貯留された液体を撹拌する撹拌機Ｋを備える。撹拌機Ｋは、タンク容器１２３１の上方に設けられたモータＫ１と、モータＫ１に接続するシャフトＫ２と、シャフトＫ２に取り付けられた撹拌羽Ｋ３とを備える。モータＫ１は制御部１０１に接続しており、駆動するタイミングを制御される。
【0176】
ここで、微細気泡または超微細気泡をバブル含有液は、微細気泡を含有しない液体に比較して泡立ちやすい特性を有し、その特性は、牛乳等のコロイド成分を有する液体で顕著となる。したがって、バブル含有液の導入および貯留において、バブル含有液は、貯留部１２３０に導入される際に、泡立ってしまうと、バブル濃度の低下、および安定的に取出し困難となる。
【0177】
本変形例に係る貯留部１２３０では、バブル含有液導入口１２３３の吐出口１２３３ｂが貯留空間１２３９の側面に沿わせて形成され、バブル含有液導入口１２３３が水平方向にバブル含有液をタンク容器１２３１の側面に向けて吐出する。これにより、バブル含有液が貯留槽２１１の側周面に沿って貯留空間１２３９に導入されることにより、泡立つことを抑制して貯留することができる。
【0178】
飲料製造システムは、種々の構成を備えるが、少なくとも均一化部と超微細気泡生成部を備えていればよい。また、超微細気泡生成部は、超音波圧壊に限らず、他の手段により超微細気泡を生成するものであってもよい。
【0179】
上記した実施形態にかかる飲料製造システムでは、飲料が、バブル圧壊部または均一化部で加熱され、貯留部で冷却される。したがって、例えば、瞬間的に７５℃程度の高温まで飲料を加熱し、０度付近まで急速冷却することもできる。よって、これら実施形態に係る飲料製造システムによれば、加熱と冷却の温度変化を利用して飲料を殺菌することもできる。
【0180】
また、上記の実施形態において、飲料すなわち原乳内に二酸化炭素ガスが生成される。ここで二酸化炭素は、水と結合し、殺菌効果を有する炭酸水素イオンを生じる。これにより、飲料は超微細気泡の抗菌効果に加えて、二酸化炭素と水の結合による殺菌効果を得られる。なお、二酸化炭素成分は、脱気部の作用と、窒素バブルによる超微細気泡による置換とによって、外部に取り出される前に、液成分からほぼ完全に排除される。
【0181】
本発明の実施の形態に係る飲料製造システムで製造された飲料は、超微細気泡を含有している。超微細気泡は、数ヶ月という長期にわたって飲料内に残存する。したがって、これら実施形態に係る飲料製造システムにより製造された飲料は、飲料内に超微細気泡が残存し、細菌の増殖を抑制し、長期にわたって抗菌作用を得ることができる。
【0182】
以上、本発明の具体的な態様の例を、上記の実施形態により説明したが、本発明は、当該実施形態に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【0183】
本発明は、飲料の製造に利用することができる。
【符号の説明】
【0184】
１００、２００ 飲料製造システム
１０３、１０５、２０３ 循環経路
１１０、２１０ 均一化部
１２０ 超微細気泡生成部
１２１、２２１ バブル生成部
１２２、２２２ バブル圧壊部
１２３、２２３ 貯留部
１３０、２３０ 脱気部
Ｓ１、Ｓ２ 飲料製造方法
１０３、１０５、２０３ 循環経路
１１０、２１０ 均一化部
１２０ 超微細気泡生成部
１２１、２２１ バブル生成部
１２２、２２２ バブル圧壊部
１２３、２２３ 貯留部
１３０、２３０ 脱気部
Ｓ１、Ｓ２ 飲料製造方法
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】