CN104903229A - 饮料充填装置及其杀菌方法 - Google Patents

Abstract

一种饮料充填装置及其杀菌方法，该饮料充填装置具有将饮料经加热杀菌部(18)送至充填机(2)内的饮料供给系配管(7)，其中，对饮料供给系配管(7)输送热水或加热蒸气，每隔规定时间检测饮料供给系配管(7)的多个部位的温度并计算F值，在其中最小的F值达到了目标值时，结束杀菌工序。由此，能够缩短直至开始饮料的填充作业的时间或生产间隔时间。

Description

饮料充填装置及其杀菌方法

技术领域

本发明涉及将饮料充填到PET瓶等容器中的装置及其杀菌方法。

背景技术

在通过无菌饮料充填装置将饮料充填到瓶子等容器中的情况下，显然必须对饮料自身进行杀菌而形成无菌状态，必须将无菌饮料充填装置中的具有缓冲罐、送液管、充填嘴等的饮料供给系配管内也预先清洗并杀菌而形成无菌状态。

目前，对于在饮料充填路径内流通的饮料自身而言，测定该饮料的杀菌值即F值，基于其履历信息来确认是否杀菌到可保证饮料品质的程度(例如，参照专利文献4)。

另外，关于无菌饮料充填装置的饮料供给系配管，定期或在切换饮料种类时进行CIP(Cleaning in Place)处理，进而进行SIP(Sterilizing in Place)处理(例如，参照专利文献1、2、3)。

CIP通过使例如水中添加了氢氧化钠等碱性药剂的清洗液在从饮料充填路径的管路内至充填机的充填嘴的流路流过后，使水中添加了酸性药剂的清洗液流过而进行。由此，将附着在饮料充填径路内的上次的饮料的残留物等去除(例如，参照专利文献1、2、3)。

SIP例如通过使蒸汽或热水等在上述CIP清洗过的流路内流过而进行，且通过蒸汽或热水等进行的加热，对饮料充填经路内进行杀菌处理，成为无菌状态(例如，参照专利文献3第0003段)。

专利文献1：(日本)特开2007－331801号公报

专利文献2：(日本)特开2000－153245号公报

专利文献3：(日本)特开2007－22600号公报

专利文献4：(日本)特开2007－215893号公报

目前，关于餐饮产品，根据加热时间的长短，餐饮产品自身的味道、口感等品质产生变化，故而进行严密的F值的管理。

但是，无菌饮料充填装置的饮料供给系配管主要由不锈钢等金属形成，不产生饮料这样的品质变化，故而进行较粗糙的F值管理。

例如，若以130℃加热了30分钟，则F值为233，但在经验上已知，饮料供给系配管的杀菌处理以该程度就足够了。因此，在饮料供给系配管流过加热蒸气或热水并且利用在饮料供给系配管的温度不易上升的各处配置的温度传感器测定温度，若来自各温度传感器的温度达到130℃，则启动计时器，在计时器计测了30分钟时，使基于加热蒸气等的饮料供给系配管的加热结束。

图6以温度和时间的关系表示了该饮料供给系配管的加热方法。即，从饮料供给系配管的各个部位的温度传感器的测定温度中最低温度达到130℃的时刻起，持续输送蒸气等30分钟而将饮料供给系配管加热，在经过了30分钟时停止蒸气等的供给，代替之而供给无菌的冷却风等进行饮料供给系配管内的冷却。在图6中，升温至135℃为了安全而预计温度的变动而作出的。在图6中，灭菌条件为130℃以上、30分钟，阴影部分的面积与所述F值233对应。但是，实际上，无视超过了130℃的部分的F值的积算部分。

但是，伴随着近年来的节省能量化的发展，由SIP消耗的热能的大小成为问题。另外，从饮料的生产效率方面来看，SIP所需的时间的长度也成为问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够解决这样的问题点的饮料充填装置及其杀菌方法。

本发明者为了对无菌充填装置的饮料供给系配管中的SIP所需的热能及SIP所需的杀菌时间进行重新认识，对F值的管理进行了探讨，不仅单利用到达130℃后的时间，也利用F值的积算来管理灭菌效果的话，则能够对121.1℃到130℃的F值和超过了130℃量的F值也进行积算，故而认识到能够以比30分短的时间达到F值233。

本发明基于上述见解而设立的，具有如下的构成。

另外，为了便于理解本发明，对附图标记标注括号，但本发明不限于此。

即，本发明第一方面的饮料充填装置的杀菌方法，该饮料充填装置具有将饮料经加热杀菌部(18)送至充填机(2)内的饮料供给系配管(7)，其中，在所述饮料供给系配管(7)输送热水或加热蒸气，每隔规定时间检测饮料供给系配管(7)的多个部位的温度并对最低温度计算F值，在该F值达到目标值时，结束杀菌工序。

本发明第二方面的饮料充填装置的杀菌方法，在第一方面的基础上，在饮料供给系配管(7)的经由加热杀菌部(18)的上游侧配管部(7a)设置上游侧回流流路(6)而形成上游侧循环流路，使热水在上游侧循环流路中流动并计算F值，使加热蒸气在从所述上游侧配管那(7a)的下流侧至充填机(2)内的下流侧配管部(7b)流通并计算F值，在各个最小的F值达到目标值时，结束杀菌工序。

本发明第三方面的饮料充填装置的杀菌方法，在第一或第二方面的基础上，F值使用下式计算，

[式1]

$F={\∫}_{t_0}^{t_1}{10}^{(T-\mathrm{Tr})/Z}\mathrm{dt}$

(其中，T表示任意的杀菌温度(℃)，10^(T-Tr)/Z表示任意温度T下的致死率，Tr表示基准温度(℃)，Z表示Z值(℃))。

在一定的温度T下加热了t_T分钟时的F值为式2

[式2]

F＝t_T×10^(T-Tr)/Z

根据本发明，关于饮料充填装置的饮料供给系配管(7)的SIP处理，早期地开始F值的积算，在F值达到目标值时结束杀菌工序，故而能够比以往准确且迅速地实现饮料充填装置的饮料供给系配管(7)的无菌化处理，因此，能够降低用于饮料供给系配管(7)的杀菌的热水及加热蒸气的使用量，能够快速开始饮料的充填操作，缩短饮料更换时的生产间隔时间并提高生产效率。

附图说明

图1是本发明的饮料充填装置的框图；

图2是在饮料充填装置的饮料供给系配管中进行加热杀菌部至无菌箱(ACT)跟前的SIP的状态的框图；

图3是在饮料充填装置的饮料供给系配管中相对于无菌箱(ACT)之后至充填嘴的下流侧配管部进行SIP的状态的框图；

图4是表示生产饮料的瓶装产品的状态的框图；

图5是利用温度和时间的关系表示饮料供给系配管的加热方法的图表；

图6是利用温度和时间的关系表示现有的饮料供给系配管的加热方法的图表。

标记说明

2：充填机

6：上游侧回流流路

7：饮料供给系配管

7a：上游侧配管部

7b：下流侧配管部

18：加热杀菌部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

首先，对饮料充填装置的构造进行说明，然后，对该装置的杀菌方法进行说明。

如图1所示，饮料充填装置具备饮料调制装置1和将饮料充填到瓶4中的充填机2。调制装置1和充填机2内的充填嘴2a之间由饮料供给系配管7连结。另外，充填机2被无菌腔3包围。

调制装置1用于将例如茶饮料、水果饮料等饮料分别以所希望的配合比例调制，因为是已知的装置，故而省略其详细的说明。

充填机2是将多个充填嘴2a绕在水平面内高速旋转的轮盘(未图示)配置而成的，其为在轮盘的旋转的同时使充填嘴2a进行旋转运动，同时用于将饮料从充填嘴2a向在充填嘴2a之下与轮盘的周速度同步行进的各瓶4进行定量充填的机械。该充填机2也是公知的装置，故而省略其详细的说明。

该饮料充填装置的饮料供给系配管7在从其调制装置1到充填机2的管路中，从饮料的流向观察，从上游侧向下游侧依次具备平衡罐5、加热杀菌部(UHT(Ultra High－temperature))18、歧管阀8、无菌箱19、压力罐11。

UHT18在其内部具有第一级加热部12、第二级加热部13、保持管14、第一级冷却部15、第二级冷却部16等，将从平衡罐5供给的饮料或水从第一级加热部12向第二级加热部13输送并逐渐加热，在保持管14内加热到目标温度，然后向第一级冷却部15、第二级冷却部16输送而逐渐冷却。加热部及冷却部的级数根据必要而增减。

除此之外，由于平衡罐5、歧管阀8、无菌箱19、压力罐11都是公知的装置，故而省略其详细的说明。

如图2中粗线所示，在所述饮料供给系配管7中，在经平衡罐5和UHT18到达歧管阀8的上游侧配管部7a设置回流流路6，由此形成用于进行SIP的循环流路。

另外，在上游侧配管部7a，在包含向其中供给热水等时温度不易上升的部位的各个部位配置温度传感器10。作为配置该温度传感器10的部位，例如能够列举从UHT18内的第一级加热部12朝向歧管阀8的管路中，从UHT18内的各部间和第二级冷却部16流出的各个部位、歧管阀8跟前的部位，在这些部位分别配置温度传感器10。将由这些温度传感器10分别测定的温度的信息向控制器7发送。

如图3中粗线所示，在上述饮料供给系配管7中从上述上游侧配管部7a的下游侧的歧管阀8经由无菌箱19和压力罐11至充填机2内的下游侧配管部7b，在包含对其中供给加热蒸气等时温度不易上升的部位的各个部位配置温度传感器10。作为配置该温度传感器10的部位，例如能够列举在从无菌箱19朝向充填嘴2a的管路中，无菌箱19的出口附近、中途的弯曲部、压力罐11的入口附近和出口附近、充填机2内的歧管2b与充填嘴2a之间，在这些管路中分别配置温度传感器10。将由这些温度传感器10分别测定的温度的信息向控制器17发送。

另外，在下流侧配管部7b配置为了进行SIP而相对于充填机2的各充填嘴2a的开口可分别接触、分离的杯9。在进行SIP时，通过未图示的促动器将各杯9套在充填机2的充填嘴2a前端的开口，从而将排水管20的始端与充填嘴2a的开口连接。

另外，在所述饮料供给系配管7中，除了所述歧管阀8、未图示的促动器之外，设有各种切换阀、泵等，这些部件也通过来自所述控制器17的输出进行控制。

接着，基于图2～图5对所述饮料充填装置的杀菌方法进行说明。

(1)若对控制器17的未图示的面板上的操作按钮进行操作，则对于饮料供给系配管7的上游侧配管部7a和下流侧配管部7b，分别以规定的顺序进行SIP(参照图2及图3)。在SIP开始时，通过歧管阀8将上游侧配管部7a与下流侧配管部7b之间截断。

上游侧配管部7a的SIP和下流侧配管部7b的SIP相互依次或并行进行。

(2)首先，从未图示的水供给源经平衡罐5向循环流路内输送水，该水被UHT18加热并杀菌，并且在循环流路内循环。由此，将上游侧配管部7a内杀菌。

(3)在热水在该上游侧配管部7a内流动时，从配置在上游侧配管部7a的各处的温度传感器10以一定的时间间隔向控制器17发送温度情报。

在该实施方式中，充填到瓶b中的产品液即饮料的pH为4.6以上，基准温度Tr为121.1℃，Z值为10℃。

如图5所示，若通过热水的加热而升温的各个部位的温度达到121.1℃，则从该时刻开始，各个部位的F值通过控制器17计算。算式如下。

[式3]

$F={\∫}_{t_0}^{t_1}{10}^{(T-121.1)/10}\mathrm{dt}$

其中，T为任意的杀菌温度(℃)，10^(T-121.1)/10为任意的温度T下的致死率，相当于121.1℃的加热时间(分钟)。其中，121.1表示基准温度(℃)，10表示Z值(℃)。

基于上述演算式计算的各F值中，最小的F值达到目标值时，上游侧配管部7a完成杀菌，将冷却水向第一级冷却部15、第二级冷却部16供给，将热水冷却并循环，直至饮料的杀菌开始都连续循环待机。

对某部位的温度传感器而言，该F值的目标值对应于图5的阴影部分的面积。该图5的阴影部分的面积对应于图6的阴影面积部分。

目前，如图6所示，在全部的温度传感器达到了130℃时，启动检测灭菌完成的计时器，在30分钟后告知灭菌完成。另外，直至达到130℃，从开始供给热水或加热蒸气，需要10分钟。另一方面，在本发明中，关于全部的温度传感器，在各自的温度达到121.1℃时开始F值的计算，故而直至开始计算为止缩短到6分钟。另外，目前从开始计算开始的30分钟一律输送热水或加热蒸气并进行加热杀菌，故而向饮料供给系配管7等的蓄热量也多，因此，冷却也需要20分钟，但在本发明中，从加热开始6分钟后，开始F值的累积计算，加热时间也缩短到10分钟，向饮料供给系配管7等的蓄热量也少，故而冷却时间也缩短到12分钟。因此，从加热到冷却的时间目前需要60分钟，但根据本发明，大幅缩短到28分钟。

另外，在上述F值的算式中，可根据作为产品液的饮料种类变更基准温度T r、Z值。

例如，在产品液的pH小于4～4.6时，可设为基准温度Tr＝85℃、Z值＝7.8℃，在产品液的pH小于4时，可设为基准温度Tr＝60℃、Z值＝5℃。

另外，对应于绿茶饮料、矿泉水、冰冻饮料等、产品液的微生物发育特性、流通温度等，能够适当变更代入所述算式的值。

(4)之后，从调制装置1向平衡罐5输送饮料，开始对饮料进行杀菌。在将水置换成饮料时，将上游侧配管部7a与回流流路之间截断，在无菌箱19贮存被灭菌后的饮料。

(5)与相对于所述上游侧配管部7a的SIP的开始的同时，或之前，也包含无菌箱19在内而开始下流侧配管部7b的SIP。

首先，杯9对准充填嘴2a的开口，在将排水管20与充填嘴2a连接之后，从未图示的加热蒸气供给源向无菌箱19及压力罐11内供给加热蒸气。

该加热蒸气在下游侧配管部7内从无菌箱19向充填嘴2a侧流动，在将各部加热后，从排水管20向充填机2外排出。

(6)在加热蒸气在该下流侧配管部7b内流动时，从配置在下流侧配管部7b的各处的温度传感器10以一定时间间隔向控制器17发送温度信息。

如图5所示，若通过加热蒸气的加热而升温的各个部位的温度达到121.1℃，则从该时刻起，各个部位的F值通过控制器17由上述算式计算。

计算的各F值中，在最小的F值达到目标值时，所述加热蒸气停止向无菌箱19及其下流侧配管部7b内供给。该F值的目标值与上述的图5的阴影部分的面积对应。由图5和图6的对比可知，下流侧配管部7b内的SIP时间，与现有的SIP时间相比，也大幅缩短。

(7)之后，将无菌气体送入下流侧配管部7b内，下流侧配管部7b内例如被冷却至常温。而且，将排水管20截断。另外，通过未图示的促动器从各充填嘴2a的开口卸下杯9。

(8)无菌箱19之后，下流侧配管部7b的SIP结束后，从加热杀菌部18通过上游侧配管部7a在无菌箱19贮存饮料，由此使饮料通过下流侧配管部7b开始向瓶4内的饮料的充填作业。

在图4中，如粗线所示，由调制装置1调制的饮料通过被杀菌处理后的饮料供给系配管7的上游侧配管部7a和下流侧配管部7b而到达充填机2内，从充填机2的充填嘴2a充填到容器即瓶4中。充填有饮料的瓶4通过未图示的压盖机压盖后，向充填机2外送出。

本发明如以上说明地构成，但不限于上述实施方式，在本发明的主旨的范围内可进行各种变更。例如，在上述实施方式中，以热水和加热蒸气那样相互不同的流体进行上游侧配管部的SIP和下流侧配管部的SIP，但也可以利用同种流体进行。另外，将歧管阀开放而使上游侧配管部和下流侧配管部连通，使流体从上游侧配管部向下流侧配管部流过并进行SIP。另外，对F值进行测定、积算的时间间隔除了为1分钟间隔之外，也可以为1秒钟间隔，其间隔可根据计测器的能力等进行各种变更。

Claims (5)

1.一种饮料充填装置的杀菌方法，该饮料充填装置具有将饮料经加热杀菌部送至充填机内的饮料供给系配管，其特征在于，

在所述饮料供给系配管中输送热水或加热蒸气，每隔规定时间检测饮料供给系配管的多个部位的温度并计算F值，在其中最小的F值达到目标值时，结束杀菌工序。

2.如权利要求1所述的饮料充填装置的杀菌方法，其特征在于，

在饮料供给系配管的经由加热杀菌部的上游侧配管部设置上游侧回流流路而形成上游侧循环流路，使热水在上游侧循环流路中流动并计算F值，使加热蒸气在从所述上游侧配管部的下流侧至充填机内的下流侧配管部流通并计算F值，在各自的最小的F值达到目标值时，结束杀菌工序。

3.如权利要求1或2所述的饮料充填装置的杀菌方法，其特征在于，

F值使用下式计算

[式1]

$F={\∫}_{t_0}^{t_1}{10}^{(T-\mathrm{Tr})/Z}\mathrm{dt}$

其中，T表示任意的杀菌温度(℃)，10^(T-Tr)/Z表示任意温度T下的致死率，Tr表示基准温度(℃)，Z表示Z值(℃)。

4.一种饮料充填装置，其具有将饮料经加热杀菌部送至充填机内的饮料供给系配管，其特征在于，

在所述饮料供给系配管中输送热水或加热蒸气，通过设于饮料供给系配管的多个部位的温度传感器每隔规定时间检测各个部位的温度并计算F值，在其中最小的F值达到目标值时结束杀菌工序。

5.如权利要求4所述的饮料充填装置，其特征在于，在饮料供给系配管的经由加热杀菌部的上游侧配管部设置上游侧回流流路而形成上游侧循环流路，使热水在上游侧循环流路中流动，并利用设于上游侧循环流路的规定部位的温度传感器计算F值，使加热蒸气在从所述上游侧配管部的下流侧至充填机内的下流侧配管部流通，并通过设于下流侧循环流路的规定部位的温度传感器计算F值，在各最小的F值达到目标值时，结束杀菌工序。