缶スープの具材が沈まない撹拌羽根形状と充填速度制御

はじめに

皆さんは、自動販売機やコンビニエンスストアでよく見かける「缶スープ」をご存じでしょうか。

冬場は特に、ホカホカのコーンスープやクラムチャウダーなどの缶スープが売り場を彩ります。

そんな缶スープですが、内容物であるコーンや具材が缶の底に「沈んでいる…」「飲み終わりに具だけ残る…」といった声も、現場にはよく届きます。

缶という閉ざされた容器の特性上、均等に具材を配分することは想像以上に難しく、多くの食品メーカーがこの課題に取り組んできました。

本記事では、私の製造現場での知見や経験をもとに、「缶スープの具材が沈まない撹拌羽根の形状」と「充填工程での速度制御」に焦点をあて、そのメカニズム・技術的課題・今後の展望を解説します。

購買や生産管理、品質管理の立場の方はもちろん、サプライヤーやバイヤーを目指す方にも、「なぜその設計や調達方針になるのか」が理解できる記事です。

缶スープの均一性確保がなぜ難しいのか

具材の沈降と製品バラツキリスク

コーンスープやおしるこなど、液体と固形の混合物を充填する際の最大の課題は「具材の均一分散」です。

加工後の原料（コーン粒や野菜、豆、ソーセージ片など）は液体内で比重差により沈降もしくは浮上しやすく、そのため「缶ごとに具が多かったり極端に少ない」という不良品リスクが常につきまといます。

現場の品質管理部門ではサンプリング検査で「具材の偏り」を評価しますが、人手検査だけでは根本的な解決にはなりません。

製品価値のみならず、クレーム率低減・歩留まり向上につながる工程改善こそが、製造業現場で長年追求されてきた命題です。

プロセスのボトルネック：撹拌と充填

液体と固形物が確実に混ざり合った状態で、かつ所定量が缶詰内にきちんと分配される。

この理想状態を実現する要は「撹拌（ミキサー）」と「充填（フィリング）」の2工程です。

古くは昭和40年代の手詰め作業から、90年代の自動化ライン普及まで、業界は設備の大型化・自動制御の進化を歩んできました。

しかし、現場でのトラブルの大半は、撹拌ムラ・分離・粘性変化・供給位置ズレといった「アナログ段階の技術課題」に起因しています。

沈まない撹拌羽根形状の開発

「混ぜる」と「浮かす」は別次元

一般的な撹拌機は、液体全体に流動を生み出し、固形物を均等に分散させる役割を果たします。

ですが、粘度が高く、比重差のある具材では、通常のプロペラ型やパドル型撹拌翼だけでは全体に浮遊させることができません。

しかも、缶詰用途では「エマルジョンせず、でも分離もさせず、均一なまま一定時間維持する」という極めて難しい要件が求められています。

現場で効果を上げる撹拌翼の工夫

そこで、現場では縦方向だけでなく「水平・斜め流」を加味した多段撹拌翼やリフト作用を持たせた特殊な羽根形状が考案されています。

– 偏心軸＋リボン翼
– 2層または3層構造のピッチ可変翼
– 底引き上げ＋上部押し戻し流の複合流設計
– フラップ付きで固形分を撹拌流の“底流”に巻き込む設計

こうした工夫を凝らすことで、「具材を撹拌槽の底部から巻き上げ、浮遊させた状態で連続供給」し、「どの充填ポートからも同じ配分で具材が流れる」ことが実現できます。

私は工場長時代、サプライヤーと共同で「コーン粒の沈降挙動」をシミュレーションし、羽根の長さや角度・回転数をミリ単位で調整しました。

重要なのは一時的な均一化ではなく、「1ロット分全量で同じ濃度分布を維持する」ことです。

撹拌の”やり過ぎ”にも注意

なお、撹拌プロセスには「過剰な剪断（せんだん）」による具材の破砕問題もつきものです。

コーン粒が欠けたり、野菜や豆が折損してしまうと、見た目の品質低下はもちろん、食感を損ねてクレーム増加の引き金となります。

羽根設計と制御の最適バランスは、単なる混合効率だけでなく「具材自体の物理的保護」にも配慮する必要があります。

理想の充填速度制御とは？

高速・定量・低ダメージの三律

自動化ラインにおける缶スープ充填は、往々にして「3つの要素」を同時に追求します。

– 高速（ライン能力・歩留まりの最大化）
– 定量（容量・具材分布の安定化）
– 低ダメージ（具材の保全・品質維持）

この理想の充填制御を阻む最大要因が「具材沈降時間差」と「ライン間バラツキ」です。

撹拌槽からパイプラインを経て充填ノズルまでの「滞留時間」「流速」「チョーキング（詰まり）」など、現場ごとに細かなトラブルシューティングを求められます。

重力充填・ポンプ充填・バルク制御の比較

一般に缶スープの充填方式は大別して以下の3種です。

– 重力落下式（Gravity filling）
– ピストンポンプ式（Piston filling）
– ロータリーポンプ式／ダイアフラム式など

粘度が低く具材が小さいスープでは重力落下式が多用されますが、具材サイズ・粘度・充填量変動への対応度から、最近はポンプ式が主流です。

ハンドリングが難しい大型の具材や、多品種少量生産へのシフトに合わせ、「センサー連動充填」「バッチ式バルク制御」「バルブタイミングの自動最適化」といったIoT活用も広がっています。

沈みがちな具材でも偏差ゼロを目指す要諦

とくに“沈みがちな具材”への対処として多くの現場で使われているのが、下記のソリューションです。

– 充填の直前にミキサーから攪拌状態で供給し、ごく短時間で複数缶に同時充填
– ノズル内部で二重流体（液層＋固形層）を合流させ“分割供給”するデュアルインジェクション方式
– ビジョンセンサ／流量センサを活用し、分布状況をリアルタイム検知してバルブOPEN/CLOSEを自動制御
– 充填直後の缶列をランダム化し、全体で具材バラツキを相殺する“統計的ミキシング”

一見アナログにもみえますが、現場でいまだ強く根付く工程設計は、「人や機械の微調整力」を活かす現場力そのものといえます。