專(zhuān)利名稱(chēng)：消泡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及消泡方法，特別是適于將當(dāng)向罐/塑料^/瓶罐或者袋等的 容器內(nèi)填充飲料等液體時(shí)所產(chǎn)生的氣泡進(jìn)行消泡的消泡方法。
背景技術(shù)：
容器裝飲料(罐飲料、塑料瓶裝飲料、瓶裝飲料等)的填充工序，一 fcl從上方向在填充機(jī)中豎立的容器流進(jìn)飲料，接著用密封裝置(巻邊機(jī) /壓蓋機(jī)等)來(lái)使其與蓋部件結(jié)合而實(shí)行密封工序。作為保持飲料的品質(zhì)、 提高風(fēng)味的重要因素，需要降低密封容器內(nèi)的殘存氧氣量。特別是，重要 的是從容器內(nèi)的頂部空間除去氧氣，為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，開(kāi)發(fā)并使用了密封 之前的蓋下放氣等的脫氧技術(shù)。另一方面，由于容器裝飲料是大量消費(fèi)的 制品，因此追求填充工序的高速化，在罐裝飲料的情況下，實(shí)現(xiàn)了每分鐘
制造1000罐~ 2000罐的高速生產(chǎn)線(xiàn)。隨著^t料的填充而在容器內(nèi)產(chǎn)生氣 泡。氣泡的產(chǎn)生舉動(dòng)及消滅產(chǎn)生的氣泡的舉動(dòng)，因各種飲料的性質(zhì)和填充 條件而不同，然而， 一般地生產(chǎn)速JL^快，則產(chǎn)生氣泡就越多，并且，到 消滅氣泡為止沒(méi)有采取足夠的時(shí)間，因而成為在殘留了氣泡的狀態(tài)下進(jìn)行 密封。
在氣泡中^^有與大氣中相同濃度的氧氣，由于氣泡內(nèi)的氧氣靠頂部空 間的氣體置換不能除去，因此妨礙頂部空間的氧氣量的降低。特別是，在 提高了基于氣體置換的脫氧技術(shù)的現(xiàn)在成為殘存氧氣量的主要原因。在現(xiàn) 狀中，為了抑制氣泡一般使用在飲料處方中攙入消泡劑的方法，然而這樣 會(huì)對(duì)飲料的味道產(chǎn)生影響，因此尋求確定在從填充到密封之間消泡的技 術(shù)。
作為針對(duì)該要求的解決對(duì)策，考慮到照射光來(lái)進(jìn)行消泡的技術(shù)，并對(duì) 此提出了較多的方法和裝置(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1~4)。其中也包含有照 射激光束的方法的提案。例如，作為用激光束進(jìn)行消泡的方法，提出有通 過(guò)向氣泡照射激光束，使形成氣泡膜的分子間結(jié)合與膜內(nèi)的水分子或者有 機(jī)分子振蕩激勵(lì)，切斷分子間結(jié)合，從而消除氣泡的方法(參照專(zhuān)利文獻(xiàn) 4)。
另外,也提出有照射超聲波進(jìn)行消泡的方法和裝置(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)5 ~ 9)。另外，除了光和聲以外，還提出有利用加熱、微波、高頻波、放電、 電風(fēng)、靜電、蒸汽的消泡方法和裝置。
專(zhuān)利文獻(xiàn)l:曰本實(shí)開(kāi)昭53-102178號(hào)7>才艮
專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本實(shí)開(kāi)昭60-31306號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)3:曰本特開(kāi)昭63-104620號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)4:曰本特開(kāi)昭63-252509號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)5:曰本特開(kāi)平11-90330號(hào)>^才艮
專(zhuān)利文獻(xiàn)6:曰本特開(kāi)平7-291395號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)7:曰本特開(kāi)平9-328193號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)8:日本實(shí)開(kāi)昭62-90397號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)9:曰本特開(kāi)平6-191595號(hào)公報(bào)
然而，對(duì)于以往的照射光進(jìn)行消泡的技術(shù)而言，現(xiàn)狀是缺乏高速性不適應(yīng)高速化的填充速度，因此這些技術(shù)未被實(shí)用化。這些光照射技術(shù)，是 由向氣泡照射光能，并加熱氣泡的成分(多是水)，使其蒸發(fā)進(jìn)行消泡的 原理而成立的。因此，必須向每個(gè)氣泡直接照射光能， 一般地，由于氣泡 分布于液面務(wù)沐，因此為了通過(guò)光照射來(lái)消泡，實(shí)際上必須向液面整體供 給光能。在此，實(shí)際上說(shuō)的是指，存在擴(kuò)大光束的直徑同時(shí)全面地進(jìn)行照 射的情況，和較細(xì)直徑的光束掃描照射液面的情況，無(wú)論哪種情況都是以
用"單位面積照射功率x照射時(shí)間x照射面積"所表示的全光能變?yōu)橄嗟葹?br> 目的。在高速化的填充工序中，由于分配到消泡工序中的時(shí)間較短，因此 以從通常的光源發(fā)出的光的強(qiáng)度，不能獲得足夠的消泡效果。反之，對(duì)于 為了獲得消泡效果而M充分的能量，需要具有巨大的能量的光源，因此 不實(shí)用。
另一方面，照射超聲波進(jìn)行消泡的方法，例如照射從外部聲源發(fā)出的 連續(xù)波狀的超聲波進(jìn)行消泡的方法的情況，由于超聲波的波長(zhǎng)與作為對(duì)象 的容器的大小相同，方向性不足，照射能量發(fā)生散逸，因此效率較差。因 此，有必要使其在傳送帶上長(zhǎng)距離運(yùn)行并且進(jìn)行消泡，然而由于生產(chǎn)線(xiàn)變
長(zhǎng)因而從節(jié)省空間的方面考慮并不理想。此外，塑料瓶和瓶罐等窄口容器 的情況，不容易通過(guò)開(kāi)口部將光、聲等傳遞到液面整體，因而沒(méi)有有效的 消泡手段。另外，在以往的方法中，特別是附著于容器的內(nèi)表面的氣泡存 在幾乎不能消泡的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠?qū)⑾蛉萜髦刑畛滹嬃系葧r(shí)產(chǎn) 生的氣泡高速且有效地進(jìn)行消泡，并且即使在窄口容器的情況下也能夠有 效地消泡，也可以有效地適用于在高速生產(chǎn)線(xiàn)上并且向窄口容器的填充密 封生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行的消泡方法。
本發(fā)明人，對(duì)于消泡方法反復(fù)進(jìn)行了種種試驗(yàn)的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)脈沖狀聲 波具有較寬的光鐠分布，對(duì)氣泡有效地發(fā)揮作用，進(jìn)而研究的結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，
通it^容器內(nèi)的液面的點(diǎn)產(chǎn)生脈沖狀的聲波，聲波從產(chǎn)生源通過(guò)較強(qiáng)的壓 力變化而作為球面波進(jìn)行傳播，逐步破壞容器內(nèi)存在的氣泡并擴(kuò)展開(kāi)，瞬 間就能夠?qū)ù嬖谟谌萜鲀?nèi)表面附近的氣泡的液面上存在的氣泡有效 地進(jìn)行消泡，直至完成了本發(fā)明。而且，發(fā)現(xiàn)了作為產(chǎn)生該脈沖狀聲波的 方法，通過(guò)向液面照射脈沖狀的光，或者向液面上方的氣體部分聚光而產(chǎn) 生有效的脈沖狀聲波，光照射的同時(shí)位于光程外的氣泡也能夠瞬間消失。
即，解決上述課題的技術(shù)方案l的發(fā)明的消泡方法，其特征在于，使 用脈沖狀聲波來(lái)破壞泡沫。技術(shù)方案2的發(fā)明，是在技術(shù)方案l的發(fā)明的 基礎(chǔ)上，其特征在于，通過(guò)照射脈沖狀的光來(lái)產(chǎn)生上述脈沖狀聲波。技術(shù) 方案3的發(fā)明，是在技術(shù)方案2的發(fā)明的M上，其特征在于，將上述脈 沖狀的光進(jìn)行聚光照射。技術(shù)方案3的發(fā)明，是在技術(shù)方案2的發(fā)明的基 礎(chǔ)上，其特征在于，通過(guò)將脈沖狀的光聚光于液面上方的氣體部分，來(lái)產(chǎn) 生上述脈沖狀聲波。
此外，技術(shù)方案5的發(fā)明，是在技術(shù)方案2或3的發(fā)明的基礎(chǔ)上，其 特征在于，通過(guò)向液面照射上述脈沖狀的光來(lái)產(chǎn)生脈沖狀聲波。技術(shù)方案 6的發(fā)明，是在技術(shù)方案2至5中的任意一項(xiàng)發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于， 針對(duì)具有開(kāi)口部小于產(chǎn)生氣泡的液面的容器，將脈沖狀的光的光束的直徑 形成為小于開(kāi)口部的直徑來(lái)通過(guò)開(kāi)口部。而且，技術(shù)方案7的發(fā)明，在技 術(shù)方案2至6中的任意一項(xiàng)發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于，將脈沖狀的光穿 過(guò)容器的壁面進(jìn)行照射。此外，技術(shù)方案8的發(fā)明，是在技術(shù)方案2至7
中的任意一項(xiàng)發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特征在于，上述脈沖狀的光是脈沖激光。
另外，技術(shù)方案9的發(fā)明，其特征在于，是通過(guò)技術(shù)方案1至8中的 任意一項(xiàng)所述的消泡方法將氣泡進(jìn)行消泡，其中，上述氣泡是在將內(nèi)容物 向容器進(jìn)行填充密封的生產(chǎn)線(xiàn)上填充內(nèi)容物后而向密封裝置輸送中的容 器的頂部空間內(nèi)所產(chǎn)生的。
根據(jù)本申請(qǐng)的技術(shù)方案1至9的發(fā)明，伴隨來(lái)自聲源的較強(qiáng)的壓力變 化的脈沖狀聲波作為球面波進(jìn)行傳播，從而能夠破壞氣泡進(jìn)行消泡。因此， 與以往的通過(guò)激光束等的光照射進(jìn)行消泡的情況不同，由于無(wú)需用光束照 射每個(gè)氣泡，因而能夠在短時(shí)間內(nèi)以高速進(jìn)行消泡。另外，由于脈沖狀聲 波傳播到容器的內(nèi)表面，因此對(duì)于在以往的方法中消泡困難的容器內(nèi)周壁 面附近的氣泡也能夠有效地進(jìn)行消泡。
才艮據(jù)技術(shù)方案2的發(fā)明，除了上述效果以外，由于通過(guò)照射脈沖狀的 光來(lái)產(chǎn)生上述脈沖狀聲波，因而能夠用簡(jiǎn)單的裝置并且以高速可靠地產(chǎn)生 脈沖狀聲波。
根據(jù)技術(shù)方案3的發(fā)明，通過(guò)照射聚光了的脈沖狀的光，能夠提高單 位面積的光能密度，從而能夠產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換效率更好的脈沖狀聲波。
根據(jù)技術(shù)方案4的發(fā)明，通過(guò)使脈沖狀的光聚光到液面上方的氣體部 分，使其產(chǎn)生破裂而消泡，因此與向液面直接照射激光的情況相比，液面 的沖擊較少，因而不存在液滴飛濺附著在裝置，或者附著在激光照射口的 玻璃部件上的問(wèn)題。因此，技術(shù)方案4的發(fā)明，特別是有利于裝置的衛(wèi)生 性和保持光學(xué)特性。
根據(jù)技術(shù)方案5的發(fā)明，通過(guò)向液面照射脈沖狀的光，來(lái)i^il地破壞 照射點(diǎn)附近的氣泡，并且通過(guò)此時(shí)產(chǎn)生的脈沖狀聲波，還能夠i^il地破壞 位于離開(kāi)光程的位置的氣泡，從而能夠有效地高速消泡。
根據(jù)技術(shù)方案6的發(fā)明，即使是窄口容器也能夠可靠地向液面照射脈 沖狀的光，在窄口容器的頂部空間內(nèi)產(chǎn)生脈沖狀聲波，從而能夠可靠地進(jìn) 行以往困難的窄口容器內(nèi)的消泡。
根據(jù)技術(shù)方案7的發(fā)明，即使不在容器的開(kāi)口部的正上方配置光源， 也能夠向液面照射脈沖狀的光。根據(jù)技術(shù)方案8的發(fā)明，由于利用脈沖激光所得到的脈沖激光束，能 夠從較少的輸入能中獲得具有較高峰值能的脈沖狀的光，因此能夠產(chǎn)生能 量轉(zhuǎn)換效率更好的脈沖狀聲波。另外，由于脈沖激光束，重復(fù)周期及脈沖 幅度較短，因此即使輸送容器實(shí)質(zhì)上也能夠作為停止的容器來(lái)處理，可靠 地將光照射到以高速進(jìn)行移動(dòng)的容器內(nèi)的內(nèi)容物上，從而能夠產(chǎn)生脈沖狀 聲波。
根據(jù)技術(shù)方案9的發(fā)明，由于能夠以高速且可靠地在將內(nèi)容物向容器 進(jìn)行填充密封的生產(chǎn)線(xiàn)上的容器內(nèi)的消泡，因此即4 _在高速生產(chǎn)線(xiàn)上并 且窄口容器也能夠進(jìn)行消泡，且能夠提高容器內(nèi)的脫氧率，從而能夠獲得
高品質(zhì)的容器裝飲料等。


圖1示意地表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的消泡方法中的消泡原理。
圖2示意地表示另一實(shí)施方式涉及的消泡方法中的消泡原理。
圖3示意地表示再一實(shí)施方式涉及的消泡方法中的消泡原理。
圖4示意地表示適用于窄口容器的情況下的本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的 消泡方法中的消泡原理。
圖5示意地表示再一實(shí)施方式涉及的消泡方法中的消泡原理。
圖6示意地表示再一實(shí)施方式涉及的消泡方法中的消泡原理。
圖7是表示在完成了焦點(diǎn)距離不同的多個(gè)透鏡中的發(fā)消泡的情況下的 脈沖能和聚光點(diǎn)的位置關(guān)系的圖表。
符號(hào)說(shuō)明l...光源；5、 25…容器；6…液面；7…照射點(diǎn)；8…脈沖 狀聲波；9…泡沫；IO...聚光光學(xué)系統(tǒng)；13…光束；15…反射鏡；20…瓶罐； 21…開(kāi)口部。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施方式中的消泡方法是，作為脈沖狀聲波的產(chǎn)生手段向容器內(nèi)的 液面照射脈沖狀的光，將照射點(diǎn)作為聲源產(chǎn)生脈沖狀聲波的，圖l示意地 表示在其基本的方式中的消泡原理。
圖中，l是產(chǎn)生脈沖狀的光的光源，將內(nèi)容物向容器進(jìn)行密封填充的
生產(chǎn)線(xiàn)上，其設(shè)置在將填充了內(nèi)容物的容器5輸送到密封裝置的傳送帶的 上方或者密封裝置內(nèi)的密封前的容器通過(guò)位置的上方，來(lái)向通過(guò)的容器的 液面照射脈沖狀的光。
如圖l所示，當(dāng)向固體或液體的目標(biāo)(圖中的情況是液面6)照射由 光源1振蕩的較強(qiáng)的脈沖狀的光時(shí)，在照射的瞬間從液面6的照射點(diǎn)產(chǎn)生 沖擊壓力脈沖，因而能夠產(chǎn)生脈沖狀聲波。產(chǎn)生的脈沖狀聲波，以將照射 點(diǎn)7作為聲源的球面波8進(jìn)行傳播，到達(dá)液面上的泡沫9并將其以高速依 次破壞。該原理是基于，由于光和氣體的相互作用的強(qiáng)度，與液體乃至固 體相比較弱，因此能夠在照射到目標(biāo)之前不>^應(yīng)，照射到目標(biāo)才開(kāi)始產(chǎn)生 脈沖狀聲波。
作為給予該脈沖狀的光的光源，優(yōu)選為脈沖激光，其能夠在某一瞬間 將至此為止蓄積于激光介質(zhì)的能量作為光脈沖而一下子放出。作為脈沖激 光，例舉了可進(jìn)行Q開(kāi)關(guān)振蕩的YAG激光、YV(Xf激光、YLF激光以及 鈥藍(lán)寶石激光等的飛秒激光。這些脈沖激光具有數(shù)Hz ~數(shù)十kHz的重復(fù) 周期，將該重復(fù)周期之間蓄積的能量在數(shù)飛秒(fs)乃至數(shù)十納秒(ns) 這樣極短的時(shí)間幅度內(nèi)放出。因此，能夠從較少的輸入能中有效地獲得較 高的峰值能。作為光源此以能夠使用CCV激光器、準(zhǔn)分子激光器、半導(dǎo)體 激光器等各種激光光源。另外，還能夠使用從這些激光光源的基波通過(guò)波 長(zhǎng)變換元件生成的高次諧波光。在這些光源中，也包含連續(xù)振蕩(CW) 光源，然而即使在這種情況下，也可以使用遮光器等光控制部件，來(lái)生成 脈沖狀的光。
所產(chǎn)生的聲波的大小，由單位面積的光能密度和目標(biāo)的物理性能來(lái)決 定。因此，如圖2實(shí)施方式所示，當(dāng)使用透鏡等的聚光光學(xué)元件IO，以在 照射點(diǎn)聚光的方式照射目標(biāo)時(shí)，能夠有效地產(chǎn)生脈沖狀聲波。另外，在使 用聚光光學(xué)系統(tǒng)的情況下，光除了最聚光的光束腰以外，可以將單位面積 的光能密度充分地減小。于是，即使照射目標(biāo)以外的部分，例如光照到容 器壁面或頂面、周邊裝置，也不會(huì)造成損壞，從而能夠避免對(duì)^v體的危險(xiǎn) 性。當(dāng)沖擊壓力脈沖的強(qiáng)度較大的情況下，聲波作為沖擊波進(jìn)行傳播。在 這種情況下，能獲得更高的破泡效果。由于這樣產(chǎn)生的脈沖狀聲波，是將 照射點(diǎn)作為聲源的球面波進(jìn)行傳播，因此即使對(duì)于離開(kāi)了光的傳播路徑的 場(chǎng)所存在的氣泡，也能夠帶來(lái)破泡作用，從而獲得有效的消泡效果。
另外，在將較高能量的光進(jìn)行聚光的情況下，如圖3所示，不僅是向 液體或固體的目標(biāo)照射的情況下，而且即使在目標(biāo)面更上方進(jìn)行聚光，也 能夠在聚光點(diǎn)12上產(chǎn)生光傳播路徑的空氣的破裂現(xiàn)象，即使這樣也能夠 產(chǎn)生脈沖狀聲波?；谑惯@樣的激光聚光產(chǎn)生的破裂，被稱(chēng)作激光誘導(dǎo)破 裂(Laser Induced Breakdown: LIB )。
一般地，與液體和固體相比氣體的密度較低，基于激光產(chǎn)生的光子的 相互作用也較弱。因此，為了在液面上方的氣體中引起LIB，與向液面直 接照射激iM目比，需要更大的激光能密度。然而，將激光照射到液面的情 況下，液滴因沖擊而飛'減，飛'濺的液滴附著在裝置的內(nèi)壁或激光射出口的 玻璃部件上，損害裝置的衛(wèi)生性，并且也存在使激光光程的光學(xué)特性發(fā)生 改變，從而損害聚光性的危險(xiǎn)。與此相對(duì)，當(dāng)在液面上方的氣體中產(chǎn)生了 LIB的情況下，不產(chǎn)生這樣的液滴的飛濺，有利于裝置衛(wèi)生性和光學(xué)特性 的維持。
作為激光的共振器構(gòu)造，適合使用纖維光學(xué)系統(tǒng)。主JH吏用高斯光學(xué) 系統(tǒng)和纖維光學(xué)系統(tǒng)。由于高斯光學(xué)系統(tǒng)，僅靠單一模式振蕩，因此波面 聚齊，且由于聚光性較高，因此具有高效地產(chǎn)生LIB的優(yōu)點(diǎn)。然而，高斯 光學(xué)系統(tǒng)熱的穩(wěn)定性要求嚴(yán)格，重復(fù)周期被固定。因此，難于配合各種生 產(chǎn)線(xiàn)速度和作為對(duì)象的容器的到達(dá)時(shí)刻來(lái)照射激光。與此相對(duì)，由于纖維 光學(xué)系統(tǒng)，所振蕩的光是多個(gè)模式混和的多模式，由于波面不聚齊聚光性 相對(duì)較差，因此LIB產(chǎn)生效率相對(duì)較低，需要更大的能。然而，纖維光學(xué) 系統(tǒng)，具有在達(dá)到最小重復(fù)周期的范圍，能夠自由地控制照射間隔的優(yōu)點(diǎn)， 因而對(duì)填充生產(chǎn)線(xiàn)的適應(yīng)性?xún)?yōu)越。
由LIB所產(chǎn)生的脈沖狀聲波的強(qiáng)度，根據(jù)在聚光點(diǎn)中的單位面積的光 能密度而變化。通過(guò)將光學(xué)系統(tǒng)最佳化提高聚光性，從而能夠W目同的激 光輸出更有效地產(chǎn)生LIB。 一般地，對(duì)于提高聚光性而言，透鏡的數(shù)值孔 徑(NA)較大者有利。這就意味著，用大口徑焦點(diǎn)距離越短的透鏡聚光 性越高。然而，大口徑透鏡，具有價(jià)格高，而且容易臟、容易損傷等的危 險(xiǎn)性。焦點(diǎn)距離變短后，與液面的距離變窄，因而由于液滴的飛濺等容易 弄臟。另外，在將內(nèi)容物向容器進(jìn)行填充密封的生產(chǎn)線(xiàn)上，也受容器開(kāi)口 端的大小和頂部空間深度的制約。光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮這些點(diǎn)。另外， 為了提高聚光性，將波面聚齊者是有利的。因此，優(yōu)選為使用由多個(gè)透鏡 的組合而補(bǔ)正了像差的組合透鏡(消球差性透鏡)，和將透反射鏡的形狀
與葉面的狀態(tài)配合設(shè)計(jì)的非球面透鏡等。
本發(fā)明人，使用了焦距不同的透鏡來(lái)調(diào)查透鏡的焦距和消泡效果的關(guān)
系。即，在與后述的實(shí)施例1相同的條件下，分別用焦距f為300mm、 250mm、 200mm、 150mm的單透鏡，組成用高斯光學(xué)系統(tǒng)振蕩了的YAG 基波的平行光束的光學(xué)系統(tǒng)，在以脈沖寬度5ns的脈沖狀態(tài)下發(fā)射了一次 后，調(diào)查了常溫咖啡飲料能夠消泡的條件。其結(jié)果如圖7所示。在圖7的 圖表中，橫軸是激光的脈沖能(mJ/Pulse),縱軸是從液面到聚光點(diǎn)的距 離。如圖7所示，在使用了 f-150mm的凸透鏡的情況下，通過(guò)以脈沖能 為65mJ/Pulse并在液面上方10mm的氣體部分的聚光而引起的破裂能夠 舉實(shí)現(xiàn)了消泡，然而在使用f=200mm、 f=250mm的凸透鏡的情況下，如 果脈沖能不是100mJ/Pulse，則不能一下子完成消泡。此外，在f=300mm 的情況下，即使是100mJ/Pulse,也不能一舉消泡，因此圖中未表示。
如上述所明確的那樣，透鏡的焦距越變短則消泡效率越變高，在該試 驗(yàn)中，f=100mm的情況為最高，例如在65mJ/Pulse時(shí)，不論聚光點(diǎn)在液 面、液面下5mm、液面上10mm都可以一舉消泡。與此相對(duì)，f=200mm、 f-250mm的透鏡，以100mJ/Pulse開(kāi)始，聚光點(diǎn)在液面、液面下、液面上， 都能夠一舉消泡。
因此，特別是用產(chǎn)生基于LIB的沖擊波進(jìn)行消泡的情況，優(yōu)選是以 從聚光透鏡到焦點(diǎn)的距離f為100mm<f<250mm的方式來(lái)設(shè)定光學(xué)系統(tǒng)。
圖4表示將本發(fā)明適用于塑料瓶或瓶罐20等的具有窄于氣泡產(chǎn)生的 液面的開(kāi)口部的窄口容器的情況的實(shí)施方式。激光束等的光束，能夠容易 地從比窄口容器的開(kāi)口部H夠細(xì)的光源射出。另外，如圖所示在使用了 具有聚光光學(xué)元件10的聚光光學(xué)系統(tǒng)的情況下，能夠形成更細(xì)的光束13。 這樣的較細(xì)的光束通過(guò)窄口容器的開(kāi)口部21而到達(dá)頂部空間部，因而能 夠通過(guò)如上所示的任意一種方法產(chǎn)生脈沖狀聲波。產(chǎn)生的脈沖狀聲波，作 為來(lái)自聲源的球面波進(jìn)行傳播，到達(dá)頂部空間部的所有的位置，從而能夠 破壞泡沫。
一般地，由于脈沖激光束的重復(fù)周期及脈沖寬度較短，因此即使輸送 容器，實(shí)際上也能夠作為停止的容器來(lái)處理。對(duì)于一個(gè)容器，可以只產(chǎn)生 一次脈沖狀聲波，也可以以任意的重復(fù)周期產(chǎn)生多次。既可以照射單一的 光束，也可以照射多個(gè)光束。另外，還可以使用檢流計(jì)等的光學(xué)元件，掃 描光束并且產(chǎn)生多個(gè)脈沖狀聲波。
作為光學(xué)系統(tǒng)的配置，如圖1~圖4所示的實(shí)施方式那才羊，也可以在 容器的正上方配置光源乃至聚光光學(xué)元件。然而，才艮據(jù)情況存在導(dǎo)致由這 些部件引起的預(yù)想外的污染和異物混入的危險(xiǎn)性，為了排除這些危險(xiǎn)，可 以使用鏡子和光纖等部件而采取不在容器正上方配置光源乃至聚光光學(xué) 元件的光學(xué)配置。圖5是表示其中一個(gè)實(shí)施方式，將光源l在容器輸送路 的外側(cè)上方相對(duì)于輸送路成直角配置，用聚光光學(xué)元件10聚光，用>^射 鏡15進(jìn)行直角反射，以照射容器內(nèi)的液面的方式配置光學(xué)系統(tǒng)。
另外對(duì)于玻璃或塑料等帶有具有光透過(guò)性的壁面的容器而言，可以使 其穿過(guò)容器壁面，并在內(nèi)部進(jìn)行聚光產(chǎn)生脈沖狀聲波。圖6^1表示該情況 下的實(shí)施方式。在這種情況下，有以下優(yōu)點(diǎn)，即，可以不在帶有具有光透 過(guò)性的壁面的容器25的開(kāi)口部的正上方放置光源1等的光學(xué)系統(tǒng)。此時(shí)， 通過(guò)使其具有合適的聚光倍數(shù)，在穿過(guò)容器壁面時(shí)，以變成足夠低的光能 密度的方式，使得不在容器壁面造成損傷，而在內(nèi)部形成較高的光能密度， 從而能夠產(chǎn)生具有較大的聲壓的聲波。
以上，表示了本發(fā)明的消泡方法的各種實(shí)施方式，然而本發(fā)明不局限 于那些實(shí)施方式，只要是使用脈沖狀聲波能夠瞬間破壞泡沫的，其具體手 段不作特殊限定，可以釆用各種方法。
實(shí)施例1:
將Q開(kāi)關(guān)YAG激光的基波用焦距為300mm的凸透鏡進(jìn)行聚光，向 填充到容量為200g的罐(開(kāi)口直徑50mm)中的咖啡液面進(jìn)行照射。在 該液面上，跨越開(kāi)口部整體覆蓋了高度10mm的氣泡。激光束的波長(zhǎng)是 1064nm、脈沖寬度是5ns、重復(fù)周期是10Hz、平均光能是1W。在焦點(diǎn) 位置上光束的直徑是200nm，單位面積的光能密JLA5GW/cm2。在將該 光束向液面照射了十次時(shí)，氣泡完全被破壞，液面全面出現(xiàn)。
實(shí)施例2:
與實(shí)施例l同樣，向填充到500ml的塑料瓶(開(kāi)口部直徑20mm，瓶 體直徑80mm)中的咖啡液面進(jìn)行照射。在該液面跨越頂部空間整體覆蓋 了高度15mm的氣泡。在將該光束向液面照射了 10次時(shí)，氣泡完全被破 壞，液面全面出現(xiàn)。
如實(shí)施例1、 2所示，是比較難消除氣泡的咖啡飲料的氣泡，而且即 使氣泡覆蓋容器的液面整體，通過(guò)本發(fā)明的方法，也確認(rèn)了能夠瞬間進(jìn)行 消泡。而且，以往位于容器壁面周?chē)臍馀莶荒苋菀椎叵?，然而?duì)于這 些氣泡也能夠可靠地進(jìn)行消泡。另外，如實(shí)施例2所示，即使是窄口容器 也與廣口容器同樣能夠有效地消泡，以往不能將塑料瓶等的窄口容器的氣 泡在短時(shí)間并且可靠地進(jìn)行消泡，然而根據(jù)本發(fā)明，確認(rèn)了那是可能的。 因此，例如在易于產(chǎn)生氣泡并且易于氧化的塑料瓶裝M料的制造生產(chǎn)線(xiàn) 上，通過(guò)適用本發(fā)明，從而能夠獲得脫氧更加優(yōu)越的高品質(zhì)的^L料。另 外，如上述實(shí)施例那樣，在液面整體存在氣泡的情況下，激光束的光程上 的氣泡，用光能直接消泡，除此以外的預(yù)計(jì)通過(guò)在液面上產(chǎn)生的脈沖狀聲 波而被消泡。
實(shí)施例3:
將Q開(kāi)關(guān)脈沖YAG激光的基波(光束直徑9mm)用焦距為150mm 的消球差性凸透鏡進(jìn)行聚光，向填充到容量為200g的罐(開(kāi)口直徑50mm) 中的綠M料的液面上10mm處聚光，產(chǎn)生激光誘導(dǎo)破裂(LIB)。在綠 M料的液面上，沿著與側(cè)壁的邊緣殘留了高度約5mm的氣泡。
激光束是用高斯模式，激光波長(zhǎng)是1064nm、脈沖寬度是5ns、重復(fù) 周期是10Hz、平均光能是1W。即，每一個(gè)脈沖的光能為100mJ。照射 了一次該脈沖時(shí)，通過(guò)由LIB產(chǎn)生的聲波，液面的氣泡完全^L破壞。
另外，在該條件下，使激光束向液面聚光照射時(shí)，以50mJ就能夠完 全地破壞上述氣泡。
實(shí)施例4:
將Q開(kāi)關(guān)脈沖YAG激光的基波(光束直徑3mm)通過(guò)用凹透鏡和凸 透鏡所構(gòu)成的光束擴(kuò)展器，將光束直徑擴(kuò)大到24mm,并入射到焦距 150mm、透鏡直徑30mm的消球差性凸透鏡上，在離消球差性凸透鏡 150mm的位置上進(jìn)行聚光組成了光學(xué)系統(tǒng)。該激光由纖維共振器構(gòu)成， 激光束為多模式，激光波長(zhǎng)是1064nm、脈沖寬JLA 5ns、重復(fù)周期在最 大20Hz為止的范圍是可變，且通過(guò)誘導(dǎo)信號(hào)能夠在任意時(shí)刻射出。使用 該裝置以重復(fù)周期20Hz,每一個(gè)脈沖的光能為150mJ射出激光束時(shí)，產(chǎn) 生了 LIB。將該聚光點(diǎn)，配置在填充到容量200g的罐中的的綠M料的 液面上10mm處，在照射了一次激光脈沖時(shí)，通過(guò)由LIB產(chǎn)生的聲波，
沿著與側(cè)壁的邊緣在高度約5mm處殘留的氣泡完全被破壞。 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的消泡方法，特別適用于將向罐、塑料瓶、瓶罐、玻璃瓶、袋 等容器中填充飲料等液體時(shí)產(chǎn)生的氣泡進(jìn)行消泡，然而不局限于容器裝的 情況，也能夠利用于，例如在豆腐制造工序等各種食品制造工序等中產(chǎn)生 的氣泡，或在各種產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中的消泡手段。
權(quán)利要求
1.一種消泡方法，其特征在于，使用脈沖狀聲波將泡沫破壞來(lái)進(jìn)行消泡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的消泡方法，其特征在于，通過(guò)照射脈沖狀的 光來(lái)產(chǎn)生上述脈沖狀聲波。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的消泡方法，其特征在于，將上述脈沖狀的 光進(jìn)行聚光照射。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的消泡方法，其特征在于，通過(guò)將脈沖狀的 光聚光于液面上方的氣體部分，來(lái)產(chǎn)生上述脈沖狀聲波。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的消泡方法，其特征在于，通過(guò)將脈沖狀 的光照射于液面，來(lái)產(chǎn)生上述脈沖狀聲波。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2至5中的任意一項(xiàng)所述的消泡方法，其特征在于， 針對(duì)具有開(kāi)口部小于產(chǎn)生氣泡的液面的容器，將上述脈沖狀的光的光束的 直徑形成為小于上述開(kāi)口部的直徑來(lái)穿過(guò)上述開(kāi)口部。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2至6中的任意一項(xiàng)所述的消泡方法，其特征在于， 將脈沖狀的光穿過(guò)容器的壁面進(jìn)行照射。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2至7中的任意一項(xiàng)所述的消泡方法，其特征在于， 上述脈沖狀的光是脈沖激光。
9. 一種消泡方法，其特征在于，利用權(quán)利要求l至8中的任意一項(xiàng) 所述的消泡方法將氣泡進(jìn)行消泡，其中，上述氣泡是在將內(nèi)容物向容器進(jìn) 行填充密封的生產(chǎn)線(xiàn)上填充內(nèi)容物后而向密封裝置輸送中的容器的頂部 空間內(nèi)所產(chǎn)生的。
全文摘要
本發(fā)明提供消泡方法，其能夠高速并有效地將在向容器內(nèi)填充飲料等時(shí)產(chǎn)生的氣泡進(jìn)行消泡，并且在窄口容器的情況下也能夠有效地進(jìn)行消泡。通過(guò)向容器(1)內(nèi)的液面(6)照射脈沖狀的光(2)，將照射點(diǎn)(7)作為聲源而產(chǎn)生脈沖狀聲波(8)，來(lái)使所產(chǎn)生的脈沖狀聲波從聲源以較強(qiáng)的球面波進(jìn)行傳播，到達(dá)泡沫(9)將其破壞，也能夠迅速地破壞位于離開(kāi)光程的位置的氣泡，從而能夠有效地高速消泡。另外，通過(guò)將脈沖狀的光聚光于液面上方的氣體部分，通過(guò)由破裂現(xiàn)象所產(chǎn)生的沖擊波也能夠進(jìn)行消泡。
文檔編號(hào)B01D19/00GK101374578SQ20078000342
公開(kāi)日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2007年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月26日
發(fā)明者湯淺義之, 竹之內(nèi)健 申請(qǐng)人:東洋制罐株式會(huì)社