JPH03187897A - 糖度品質管理装置 - 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） 本発明は食品機械の充填機に通用される糖度品質管理装
置に関するものである。 （従来の技術） 容器に所定量の飲料を充填する充填機の充填方法には、
通常法の２通りがある。 （１）飲料を構成する炭酸水と高糖度の原液を所定の割
合で混合し、所定の糖度に合せた液を予めタンクに貯蔵
し、充填機はその混合液を規定量だけ容器に充填する。 （２）炭酸水と原液は別々のタンクに貯蔵され、最初の
充填過程では、容器に規定量の炭酸水が充填され、次の
充填過程では、規定量の原液が充填され、後工程で撹拌
されて容器に所定の糖度の飲料を充填する。なお、この
場合炭酸水と原液の充填順序が逆になることもある。 第２図は最初の充填工程で規定量の炭酸水を充填された
容器が搬送されて、次の充填工程で原液が充填される従
来装置の概略構成を示す。 第２図において原液タンクｌには、高糖度の原液が貯蔵
されている。原液は投入バルブ２により計量カップ３に
補給される。計量カップ：３は支持台４で支えられ、支
持台４の変位星をロードセル５で検出して変位検出信号
が計量制御器６に入力されて、計量力ノブ３の風袋を含
めた全重量が計測される。また７は排出バルブで、計量
カップ３から原液を容器８に充填するものであり、投入
バルブ２、排出バルブ７の開閉制御は計量制御器６によ
り行われる。第２図の一点鎖線部分は、同時に充填する
容器数だけ装備されており、計量制御器６は投入バルブ
２、排出バルブ７の開閉信号ライン及びロードセル５の
検出信号ラインの多重化により、１台或は数台で全容器
の充填制御を行う。 第３図は計量制御器６の１つの容器に対する充填毎の制
御シーケンス図を示す。さて第３図に示す如く計量制御
２３６は、投入バルブ２に開指令を出力し、前回充填で
減った分の原液を旧量カンプ３に補充する。所定量の原
液が計量カップ３に補充されると、計量制御器６は投入
ノ＼ルブ２に閉指令を出力する。−また計量制御器６は
、ｄ量値が落ち着（までの時間経過後投入計量値を取得
し、次に排出バルブ７に開指令を出力する。所定量の原
液が注入管９を通って容器８に充填されると、計量制御
器６は排出）＼ルブ７に閉指令を出力する。この計量制
御器６は計量値が落ち着くまでの時間経過後、Ｕ［出計
星値を取得する。 以上の制御シーケンスが容器の充填毎に繰り返されるが
、その同期信号は、容器の搬送ンーケンス制御システム
から入力される。計量制御器６は１台で多数の容器の充
填制御を行う。計量制御器６の投入量設定値、排出量設
定値は外部より入力される。 （発明が解決しようとする課題） 製品飲料の糖度を規定値に保つためには、容器内の規定
量の炭酸水に対して規定量の原液を投入する必要がある
。規定量の原液は、計量制御器６により計量されて投入
されるが、この時に次のような問題があった。 （１）計量制御器６は、排出バルブ７による原液排出量
が排出量設定値に達したときに、排出バルブ７に閉指令
を出すが、排出バルブ７の作動遅れ時間により、排出計
量値は排出量設定値より大きくなる。この差を落差量、
（−排出計量値−排出設定値）というが、この落差量は
製品飲料の糖度を規定値より大きくする原因になる。 （２）そしてこの落差量は次式で計算される。 落差量（ｇ）＝注入管内の原液重量速度（ｇ／５ｅｃ）
×作動遅れ時間（ｓ　ｅ　ｃ　）　　　　　　　−−−
−−−（１）一般に排出バルブ７の作動遅れ時間は一定
であるが、計量カップ３の原液レヘルがほぼ一定とすれ
ば、注入管内の原液流速は、原液粘度により変化するの
で、原液の＃Ｉ？！度及び温度により変化する。従って
原液の品種、温度により落差量は変化するので、このこ
とも製品飲料の糖度を変動させる原因になる。 以上述べたことから、容器に規定量の原液を充填するた
めには、次の２項のことが必要である。 （１）落差量を正確に予測すること。 （２）計量制御器６の排出量設定値を次式で定めること
。 排出量設定値−原液規定量−落差量　−（２）ここで原
液規定量とは、容器内の規定炭酸ｙ’ｇに対して規定糖
度になるのに必要な原ン夜充填量である。 本発明は前記従来の課題を解決するために（足案された
ものである。 （課題を解決するための手段） このため本発明は、原液を貯蔵する原ン夜タンクと、同
原液タンクの原液を計量力・ノブＧこ）１１１充する投
入バルブと、同計量カップを保持する支持台と、同支持
台の変位量を検出するロート′セルと、前記計量カップ
からの原液を容器に充填する排出バルブと、前記ロード
セルから前記計量カップの風袋を含めた全重量の計測信
号を受けて前記投入バルブと排出バルブの開閉制御を行
う計量制御器とからなる充填機において、前記計量カッ
プ中の原液の糖度を検出する糖度検出器と、同計量カッ
プ中の原液の温度を検出する温度検出器と、前記糖度検
出器と温度検出器の出力を人力して落差量を出力する落
差量算出器と、同糖度検出器の出力を入力して原液規定
量の補正値を出力する原液規定に補正器と、前記計量制
御器からの原液規定量と前記原液規定量補正器からの出
力を加算して補正原液規定量を算出する加算器と、同加
算器の出力と前記落差（１（算出器の出力を人力して両
者の差（補正原液規定量−落差量）を排出量設定値とし
て前記計量制御器に出力する減算器とからなるもので、
これを課題解決のための手段とするものである。 （作用） 一般に甘味飲料の原液の動粘度特性とは、蔗糖水溶液の
動粘度で近似できる。第４図は蔗糖水溶液の動粘度特性
を表わす。なお、原液温度の上昇と共に、動粘度は下が
り、糖度の上界と共に粘度は上昇する。 また原液充填時の規定条件を次のように定める。 原液温度Ｔ：１０’Ｃ 原液糖度Ｂ：５７゜ 注入管内径ｄ：１１ｍ１ＩＩ 充填重量速度Ｗ　：　６０ｇ／ｓｅｃ なお、説明の都合上、配管曲がりや排出バルブでの圧力
損失を含めた等傷内な長さし、で注入管長さを代表させ
、始めに前記条件より等傷長さＲ８を求める。 原液の動粘度νは ν＝　５４　Ｘ　１０−２ｃｆｆｌ／ｓｅｃ原液の比重
量Ｔは ｒ　＝　１．２７３ｇ／ａｄ 管内流速Ｕは ｕ　＝　Ｗ／　（−ｄ２ｒ　）　＝　４９．６０ｃｍ／
ｓｅｃレイノルズ数Ｒ，，は なお、Ｒ８の大きさより注入管内の流れは層流と考えら
れ、圧力損失ΔＰは次式で与えられる。 ここにｆ−摩擦係数 ｇ−重力加速度 ［は層流であるので、次式で与えられる。 （３）　（４）式より次式が成立つ。 また排出バルブの作動遅れ時間Δ

【を０．２秒とすると
、（＋）式より′落差量ΔＷは ΔＷ＝ＷＸΔｔ＝６０Ｘ０．２＝１２ｇ　　　　−−−
−−−（５）次に原液温度が１５°Ｃに上昇したときの
落差量の変化を求める。 このときの原液動粘度νは、 シ＝３９．５Ｘ１０−２ｃｆｆｌ／ｓｅｃ比重量Ｔは ｒ　＝１．２７１ｇ／ｃＩｌ！である。 またこのときの注入管流速Ｕは、（３）（４）式より次
のように求められる。 落差量ΔＷは 上式よりＲ８は Ｌ　ｅ　””　１０８．７ｃｍ （５）　（８）式より原液温度５°Ｃの上昇で、落差量
は４．４ｇ増加することが分る。 次に原液糖度が２°減少した時の落差量の変化を求める
。 このときの原液動粘度νは ν＝　４０　Ｘ　１０−　”ｃ艷／ｓｅｃ比重量γは ｒ　＝１．２６２３ｇ／ｃ−である。 またこの時の流速Ｕは（６）弐より求められる。 落差量ΔＷは（７）式より求められる。 ６７．５２Ｘ０．２＝１６．２０ｇ　　　　　　−−一
・−（９）（５）（９）式より分るように原液糖度２°
の低下で落差量は４．２ｇ増加する。 また原液糖度が変化した場合は、原液規定量Ｓも変化す
る。原液の規定糖度Ｂ。での原液規定量をＳ。とすると
、原液糖度がΔＢだけ変化した時の原液規定量の変化量
ΔＳは次式で与えられる。 従ってこの時は、予め充填される原液の規定量もΔＢだ
け増減させる必要がある。即ち、糖度の減少した時は原
液規定量がΔＢだけ増加するので、原液はΔＢだけ減ら
して充填する必要がある。 なお、以上の検討では、排出バルブ７の作動遅れ時間は
０．２秒としたが、実瞭には弁の作動時間による遅れや
弁操作部の遅れなどのため正確に予測することは難しい
が、（１）式を使うことにより作動遅れ時間Δｔを推定
することができる。即ち、落差量ΔＷは排出量実測値と
排出量設定値の差として算出される。 一方原液の温度と糖度が与えられると、原液の動粘度ν
と比重量γが定まるので、（６）式より注入管での流速
Ｕが推定される。また（１）式より排出バルブの作動遅
れ時間Δ【は次式より算出できる。 ΔＷ Δｔ　＝　　　　　　　　　　　　　　　　　−−−−
−−−−（Ｉｆ）γ−ｄ”ｕ この作動遅れ時間Δｔは原液の温度や糖度で殆ど変わら
ないので、以上述べたことから原液の温度と糖度が与え
られれば、次の手順で落差量を正確に予測し、更に排出
量設定値を求めて製品飲料の糖度の品質を管理できる。 （］）原液の温度と糖度を入力する。 （２）　　（６）式より注入管での原液流速Ｕを算出す
る。 （３）　　（７）式より落差量を算出する。 （４）原液糖度が変化した場合は、原液規定量Ｓを００
式によって補正する。 （５）　　（２）式より排出量設定値を定める。 （実施例） 以下本発明を図面の実施例について説明すると、第５図
は本発明の実施例における糖度品質管理装置２０と、第
２図の従来装置との関係を示し、第１図は前記糖度晶質
管理装置の詳細構成を示す。 糖度品質管理装置２０は、計量カップ３の糖度と温度を
検出して入力し、計量制御装置６より原液規定量を入力
して計量制御装置６に排出量設定値を出力する。 第１図で計量カップ３の原液の糖度を糖度検出器１０で
検出し、原液の温度を温度検出器１１で検出する。糖度
検出器１０の出力と温度検出器】１の出力は落差量算出
器１２に入力され、落差量算出器１２は原液の糖度と温
度より内蔵テーブルにより原液動粘度と比重量を定め、
（６）（７）式より落差量を求める。また糖度検出器１
０の出力は、原液規定量補正器１３に入力され、００式
より原液規定量の補正値を算出する。 加算器１４は、計量制御器６から人力される原液規定量
と、原液規定量補正器１３の出力を加算して補正原液規
定量を算出する。減算器１５は、加算器Ｉ４の出力と落
差量算出器Ｉ２の出力を入力し、（補正原液規定量−落
差量）即ち、排出バルブ７の排出量設定値を出力する。 また落差量算出器１２は、原液の糖度及び温度が変化し
た時の落差量を算出する。補正器１３は原液糖度が変化
した時の原液規定量の補正量を算出する。更に加算器１
４は、排出バルブ７が充填すべき原液規定量を算出する
。減算器１５は原液の糖度及び温度が変わっても、製品
飲料の糖度を規定値に保持するために必要な排出バルブ
の排出量設定値を算出する。 （発明の効果） 以上詳細に説明した如く本発明は構成されているので、
原液の糖度及び温度が変化しても、落差量を正確に予測
して排出バルブの排出量設定値を正確に与えることによ
り、常に正しい排出量規定値を容器に充填でき、これに
より製品飲料の糖度を規定値に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す糖度品質管理装置のフロ
ーシート、第２図は従来の充填機のフローシート、第３
図は充填機の充填シーケンス図、第４図は蔗糖水溶液の
動粘度特性線図、第５図は本発明の糖度品質管理装置と
従来の充填機との関係を示すフローシートである。 図の主要部分の説明 １−原液タンク　　　２−投入ハルブ 特 ３−計量カップ ５・−・ロードセル ７−排出バルブ １〇−糖度検出器 １２−一落差量検出器 １４−加算器 許 出 願 人 支持台 計量制御器 容器 温度検出器 原液規定量補正器 減算器 三菱重工業株式会社 第２図 ＪＰＪｊ図 １、原、ｉ夜、タンク 第３図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原液を貯蔵する原液タンクと、同原液タンクの原液を計
   量カップに補充する投入バルブと、同計量カップを保持
   する支持台と、同支持台の変位量を検出するロードセル
   と、前記計量カップからの原液を容器に充填する排出バ
   ルブと、前記ロードセルから前記計量カップの風袋を含
   めた全重量の計測信号を受けて前記投入バルブと排出バ
   ルブの開閉制御を行う計量制御器とからなる充填機にお
   いて、前記計量カップ中の原液の糖度を検出する糖度検
   出器と、同計量カップ中の原液の温度を検出する温度検
   出器と、前記糖度検出器と温度検出器の出力を入力して
   落差量を出力する落差量算出器と、同糖度検出器の出力
   を入力して原液規定量の補正値を出力する原液規定量補
   正器と、前記計量制御器からの原液規定量と前記原液規
   定量補正器からの出力を加算して補正原液規定量を算出
   する加算器と、同加算器の出力と前記落差量算出器の出
   力を入力して両者の差（補正原液規定量−落差量）を排
   出量設定値として前記計量制御器に出力する減算器とか
   らなることを特徴とする糖度品質管理装置。