JP2000350568A

JP2000350568A - ボトル詰めされた飲料を連続的に殺菌する方法及びその装置

Info

Publication number: JP2000350568A
Application number: JP2000131233A
Authority: JP
Inventors: Vanni Zacche; ヴァンニ・ザッチェ; Fabrizio Preti; ファブリチオ・プレティ; Luca Colato; ルカ・コラート
Original assignee: Sasib Beverage Machinery MS SpA
Current assignee: Sasib Beverage Machinery MS SpA
Priority date: 1999-04-29
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2000-12-19
Also published as: PT1048608E; ATE374728T1; CA2306591A1; MXPA00004113A; CN1272341A; AU763692B2; AU2886300A; EP1048608B1; DE69937227D1; ZA200002014B; ES2304803T3; EP1048608A1; DE69937227T2; BR0002149A

Abstract

(57)【要約】【課題】特にＰＥＴボトルに詰められた飲料を連続的
に殺菌可能な殺菌装置を提供する。【解決手段】回転方式または直線方式を用い、ボトル
詰めされた飲料を連続的に殺菌する装置において、該装
置の処理ラインに沿って複数の殺菌装置１０を設け、殺
菌装置１０の各々は、殺菌されるべきボトル６を包含す
るように構成した。各殺菌装置１０は、高い静液圧を発
生させる装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック材か
らなるボトル、特にＰＥＴボトルに詰められた飲料を連
続的に殺菌する方法とそれに用いられる装置とに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】現状、飲料及びそれを入れる容器を殺菌
または低温殺菌する方法はいくつかある。

【０００３】第１の方法は、熱処理によって飲料の殺菌
を行い、昇温状態で飲料をボトル詰めし、飲料の熱エネ
ルギを容器の殺菌剤として使用するものである。この方
法は、充填温度においても物理化学的特性を維持できる
容器の場合に用いられ，一般的には、容器がガラス製ま
たはアルミ製（アルミ缶）、あるいは再結晶ＰＥＴ製の
場合に用いられる。

【０００４】第２の方法は、ボトル詰めの前に熱処理に
よって飲料を殺菌し、事前に殺菌された容器に常温無菌
環境で飲料充填を行うものである。このシステムは、容
器が化学薬品で殺菌され、充填の際には無菌環境が維持
され、封止段階では適切な無菌チャンバ（“ホワイトチ
ャンバ”として知られている）が用いられることを前提
としている。無菌チャンバは数立方メートルの容積があ
り工業環境では扱いにくいものである。

【０００５】近年、健康補助のために重要なビタミン及
び／または微量元素を加えた新しい飲料が普及し、製品
を変性させる不可逆反応を避けるために、加熱以外の殺
菌方法への需要が高まってきた。

【０００６】振動する電界、磁界、マイクロ波等、種々
の殺菌方法の中で、高圧チャンバ内において高い静液圧
によって殺菌処理する方法が特に重要視されている。高
圧が微生物の細胞に生態学的変化を起こし、細胞膜を破
壊して微生物を死に至らしめることが知られている。

【０００７】高圧によって引き起こされる作用は、圧力
の高さ、付与時間、及び加圧／減圧のサイクル等、種々
の要因に依存する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】高圧を利用した殺菌方
法を食品業界で使用することは公知である。しかし、こ
のような方法は、連続的処理ではないという欠点を有し
ている。なぜなら、大きな高圧チャンバを使用し、殺菌
すべき製品はその中へ、ひとまとまりずつ供給されるか
らである。さらに、殺菌サイクル時間が長いという特徴
もある。その原因の一つは、装置を作用圧にまで昇圧
し、最後には大気圧にまで減圧するために必要な時間に
ある。従って、この公知の方法は万能ではなく、十分な
生産性を得ることは難しいと考えられてきた。

【０００９】本発明の課題は、ボトル詰めされた飲料を
殺菌する方法及び装置に関して従来技術が有する欠点、
特に生産性が低いという欠点を解消することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
る方法、及び該方法を実施するために特別に考案された
装置によって解決される。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係るその他の特徴、及び
ボトル詰めされた飲料の殺菌に関して本発明の装置と方
法とが奏する利点は、いくつかの実施形態について添付
図面を参照しながら行う以下の説明から明らかになる。

【００１２】図１には、ボトル充填及びボトル殺菌のた
めに、洗浄ユニット２と、充填ユニット３と、カプセル
装着装置４と、殺菌装置５とを備えている本発明の装置
を符号１で示している。

【００１３】装置１は、ボトル６の連続的充填及び殺菌
が可能であるように構成されている。図１に示す装置１
は回転方式であるが、種々の処理ユニットをコンベヤベ
ルトに沿って配置した直線方式を採用してもよい。

【００１４】図１に示す装置はまた、個々のボトルを処
理ユニット２，３，４，５へと、及び個々のボトルを処
理ユニット２，３，４，５から周知の方法で移送するた
めに、この種の装置では公知である複数の星形移送ユニ
ット７を備えている。

【００１５】これら移送ユニット７のうち最初のユニッ
ト、つまり供給されるボトルを洗浄ユニット２へと移送
するユニットの領域には、ねじ式スペーサ８が設けられ
ている。ねじ式スペーサ８の機能は、実質的に接触しな
がら供給される複数のボトル６のピッチを変えて、処理
ユニット２，３，４，５における後続の処理に必要な間
隔を形成することである。

【００１６】ボトル６は、移送システム９ａによって装
置１に供給され、処理が完了すると、第２の移送システ
ム９ｂによって排出される。移送システム９ａ，９ｂは
公知のタイプであるので、さらなる詳細の説明は行わな
い。洗浄ユニット２、充填ユニット３、ボトル搬送ユニ
ット４もまた移送ユニット７と同様に公知のタイプであ
るので、さらなる説明を必要としない。なぜなら、これ
らユニットそれ自体は本発明の中核部分ではないからで
ある。

【００１７】図１，図２に示すように、殺菌のための装
置５は、相互の軸間距離がボトル６の供給間隔に対応し
て設定された加圧装置１０を備えている。加圧装置１０
は、殺菌ユニット５の回転装置に公知の方法で固定され
ている（図面には示していない）。相応のカム（図示せ
ず）によって操作されるジャッキ１０ａが、各加圧装置
１０の下に加圧装置と同軸配置されている。

【００１８】殺菌装置５の下部、加圧装置１０及びジャ
ッキ１０ａの下方には水を回収するための溝部材１１が
配置されている。溝部材１１は、ポンプ（図示せず）を
介して、水タンク１１ｂに接続されている。水タンク１
１ｂは、好ましくは加圧装置１０の上方、殺菌装置５の
中心部に配置される。水タンク１１ｂは、複数のチュー
ブ１１ａ及びバルブ２４を介して個々の装置１０に接続
されている。これらについては追って詳細説明する。

【００１９】図３に示すように、個々の殺菌装置１０
は、下方開口部１２を有し実質的に円筒状の中空体１
０′を備えている。開口部１２は内縁部を有し、この内
縁部は張り出して円錐座面１２ａを形成している。中空
体１０′の頂部には、好ましくは円錐台形状の封止カバ
ー１０″が設けられている。

【００２０】装置１０は、高い機械的強度を有する材
料、例えば内部で発生する高圧に耐えるために十分な厚
さを有するステンレス鋼などから形成される。

【００２１】開口部１２は、好ましくは半球状の凸上面
を有するドア１３によって閉じられる。内部加圧段階に
おいても十分な気密性を確保できるよう、ドア１３の下
面には円錐座面１２ａに合った張り出し縁部が設けられ
ている。張り出し縁部にはまた、例えばゴム製Ｏリング
といった適切なシール部材を収容している環状座面１３
ａが設けられている。シール部材は、大気圧下において
装置１０に水を充填する際にも十分な耐リーク性を確保
できる。

【００２２】ドア１３の下面には、操作アーム１４がヒ
ンジ結合されている。操作アーム１４はさらに、端部に
ホイールを有する適切な被駆動部材１４ａを介してロー
ラーカム１５（詳細は図４に示している）に接続されて
いる。被駆動部材１４ａは、ガイド支持体１６にスライ
ド可能に係合している。ガイド支持体１６は中空体１
０′に固定されており、鉛直方向のガイド付き並進運動
を可能にしている。

【００２３】理由は追って説明するが、図３に示すよう
に、操作アーム１４は２つの平行なアーム１４′と１
４″とから構成されている。

【００２４】ドア１３にはまた、スロット１８を備えた
リンク１７がヒンジ結合されている。ガイド支持体１６
に固定されたピン１９がスロット１８に挿入されてい
る。ドア１３の幾何学的開口動作の際に、操作アーム１
４とリンク１７とが交差することを可能にするために、
リンク１７はアーム１４′とアーム１４″との中間に配
置されている。

【００２５】中空体１０′の上部には、Ｔ形断面を有す
るピストン２０がスライド可能状態で挿入されている。
ピストン２０の上下には、ピストン２０に接して弾性壁
体２１ａ及び２１ｂが設けられている。ピストン２０の
鉛直方向支持は下方壁体２１ａによってなされている。
弾性壁体２１ａ，２１ｂは、例えば耐油性のあるプラス
チックから形成することができる。

【００２６】ピストン２０の大径部の下方には、中空体
１０′の内壁から突出した環状ショルダー部２０ａが配
置されている。環状ショルダー部２０ａは、加圧段階に
おいてピストンのストロークを規制する機能を有してい
る。従って、その他の状態では、環状ショルダー部２０
ａとピストン２０の大径部の下面との間には隙間が存在
することを理解されたい。

【００２７】中空体１０′の内部、壁体２１ａの下方に
は、ボトル６を収容できる加圧チャンバ２２が形成され
ている。加圧チャンバ２２の内部には、例えば図３に示
すリング、あるいはその代わりとなるスタンドのような
ボトルセンタリング手段２３が設けられ、チャンバの内
壁に固定されている。センタリング手段２３は、種々の
処理段階において、ボトル６を直立状態に保持し、かつ
装置１０の長手方向軸線に位置合わせするように機能す
る。

【００２８】加圧チャンバ２２の上部壁面の壁体２１ａ
直下には、きのこ状の閉鎖部材を備えたバルブ２４が設
けられている。バルブ２４は、加圧段階の前にチャンバ
２２に注入される水の量を調整するという機能する。従
って、バルブ２４はチューブ１１ａを介してタンク１１
ｂに接続されている。変更形態として、バルブ２４を直
接水道本管に接続してもよい。

【００２９】加圧チャンバ２２の同じく上部、但し好ま
しくは第１のバルブ２４とは離間した位置には、きのこ
状の閉鎖部材を備えた第２のバルブ２５が設けられてい
る。バルブ２５は、水の充填段階において残留空気を排
出する機能を有している。

【００３０】きのこ状の閉鎖部材、及びそれと組合され
る円錐座面を適切に選択することによって、高圧処理段
階においても十分な気密性を有するバルブを構成するこ
とができる。

【００３１】中空体１０′の内部、壁体２１ｂの上方に
は、チャンバ２６が設けられている。チャンバ２６は、
非圧縮性流体によって満たされる。

【００３２】封止カバー１０″の内側には、ピストン２
７のための座部が形成されている。ピストン２７は、ロ
ーラーカム２８（図３には一部のみを示している）と端
部に小さいホイールを備えた被駆動部材２８ａとによっ
て作動する。

【００３３】ピストン２７は径の大きな上部２７′を有
し、この上部２７′は別の座部に収容されている。スプ
リング式動力計２９を受けるショルダー部が、こうして
大径部２７′と小径部２７との結合部領域に形成されて
いる。

【００３４】ピストン２７の表面積が壁体２１ｂの表面
積よりはるかに小さいということが重要である。その理
由は追って明らかになる。

【００３５】図面を参照しながら、ボトル詰めされた飲
料の殺菌を行う本発明の中核をなす装置の機能について
さらに説明を続ける。

【００３６】殺菌装置５は、図２に矢印で示す方向に回
転するターンテーブルを有して構成されている。ターン
テーブルには殺菌装置１０が保持される。

【００３７】殺菌ユニット５に供給されたボトル６は、
星形の移送ユニット７及びジャッキ１０ａによって加圧
装置１０に移送される（図２及び図５（ａ）に示す）。
この位置では装置１０は空であり、ドア１３は開いてい
る。

【００３８】図５（ｂ）に示す段階では、カム１５によ
って動かされる操作アーム１４の作用でドア１３が閉じ
始めている。同時に、ジャッキ１０ａが戻り始め、ボト
ル６とドア１３の凸面との係合を可能にする。この際、
カム１５は第１の下降運動を起こさせる。この動きによ
って、上記のようにドア１３がボトル底部分の下に配置
され（図５（ｂ））、ドア１３は静止状態を保つ。この
静止状態では、ジャッキが戻ってボトルがドア１３の凸
面と係合している。次いでカムは第２の下降運動を起こ
させ、この動きによってドア１３は完全に閉じられる。
ドア１３の凸面によって、図５（ｃ）に示す閉鎖状態ま
で、ドアとボトル底部との接触が維持される。ボトルの
鉛直状態及びボトルと中空体１０′の長手軸線との位置
合わせ状態は、センタリング手段２３によって継続的に
維持される。

【００３９】ドア１３の幾何学的開口・閉鎖動作それ自
体は公知であり、これは操作アーム１４とリンク１７と
の複合作用によって達成される。実際上、ドアを操作ア
ーム１４とリンク１７とに二重ヒンジ結合していること
によって、ドアを、ドアが回転して直立したドア開口位
置とドアが水平状態で開口部１２に合わせられたドア閉
鎖位置とに配置することができる。さらに、ピン１９と
スライド可能に係合しているスロット１８のおかげで、
ドア閉鎖の最終段階（またはドア開口の最初の段階）に
おいて、ドアが鉛直方向に直線的に移動することが可能
であり、従ってドア１３の下面は円錐座面１２ａにきち
んと係合できる。この段階においてピン１９はスロット
１８に沿ってスライドし、従ってドアにはいかなる力も
加えない。しかし、ピン１９がスロット１８の端部に到
達すると、ピンはドア１３のヒンジ点のように機能し、
ドアはピンを通る軸線回りに回動する。

【００４０】ここで、装置１０の機能に関する説明に戻
る。ドア１３を閉鎖する段階が完了すると、バルブ２４
が開口され、ここを通じて加圧チャンバ内に水が入る。
同時に、加圧チャンバ２２内の残留空気を排出するバル
ブ２５も開口される。加圧チャンバへの充填が完了した
ことは、バルブ２５から水が溢れることで検知可能であ
る。充填が完了したら、バルブ２５、バルブ２４を順に
閉じる。大気圧下で行われる充填段階における水の漏出
は、ドアの座部に収容されたシール材によって防止され
る。

【００４１】ここで加圧段階が始まる。カム２８によっ
て、ピストン２７はチャンバ２６の内側で所定のストロ
ークを行う。チャンバ２６は、予め非圧縮性流体によっ
て満たされている。こうしてパスカルの原理に従い、加
えられた圧力は弾性壁体２１ｂにおいて増大される。第
２の増圧作用は、壁体２１ａに作用するピストン２０の
小径部によって得られる。壁体２１ａは、加圧チャンバ
２２内の流体に直接接している。このようにして、加圧
チャンバ２２内では、１０，０００バール（１ＧＰａ）
までの高圧が実現される。減圧段階は、単純にピストン
２７を座部に収納することによってなされる。この処理
は繰返すことができ、好ましくは６０秒以下の加圧／減
圧サイクルによって、すなわち極めて短時間で、飲料中
に存在する微生物を死滅させることができる。図６及び
図７は、本発明の目的を達するために実施可能な２種類
の加圧／減圧サイクルを示している。これらの図から分
かるように、最大圧（１０，０００バール）の後には部
分減圧段階が設定されている。圧力は、サイクルの終了
時点においてのみ、大気圧へと戻される。

【００４２】殺菌に必要な時間を削減するために、約４
０℃に予熱された水で加圧チャンバ２２を満たしてもよ
い。そのために、タンク１１ｂに適切な加熱手段を設け
てもよい。類似手法として、飲料を前記温度に予熱して
ボトル詰めしてもよい。

【００４３】ピストン２７によって加えられる特定の初
期圧、つまりチャンバ２６内におけるピストンのストロ
ークによって決まる圧力は、加圧チャンバ２２内の所定
圧力に対応する。ピストン２７によって加えられる初期
圧は、例えば５００kg/cm²（４９Ｍｐａ）であると有利
である。しかし、より高い圧力を発生させることができ
るようにピストンのストロークを決定することが必要で
ある。なぜなら、ボトル６は完全充填状態であることは
なく、加圧チャンバ２２内に生起される圧力の一部は、
ボトル中の残留気体を圧縮するために吸収されるからで
ある。しかし、ボトル毎に異なる充填の程度に起因し、
従って、加圧チャンバ２２内の１つの特定圧力に対応し
てピストン２７にある初期圧を付与することが不可能で
あるという事実に基づいて発生する過圧状態を防止する
ために、例えば５００kg/cm²（４９Ｍｐａ）にセットさ
れたスプリング式動力計２９が設けられている。こうし
て、加圧チャンバ２２内には、内部的な過圧状態を防止
した均一な圧力状態が実現される。

【００４４】加圧／減圧サイクルが完了したらボトル６
を装置１０から除去する。このときボトル６は、殺菌装
置５からボトルを排出する星形移送ユニット７の近傍に
ある。既に説明したボトル供給作業が逆の順序で繰返さ
れる（図５（ａ）〜（ｃ）参照）。ドア１３が開口され
ると、加圧チャンバ２２内に存在する水は溝部材１１に
よって回収され、タンク１１ｂに再循環される。

【００４５】制御ユニット及び監視ユニット（図示せ
ず）が、全装置の機能を統括し、処理を正しい順序で行
わせる。制御ユニット及び監視ユニットは公知のタイプ
であるのでさらに詳細を説明する必要はない。

【００４６】以上説明した実施形態は、本発明の中核を
なすボトル詰めされた飲料の殺菌装置の一実施形態に過
ぎず、当業者であれば本発明の範囲を逸脱することな
く、これに必要な変更を加えて特定の用途に応用するこ
とができることを理解されたい。

【００４７】例えば、スプリング式動力計２９を異なる
タイプの動力計に置き換えることが可能である。一例と
して、所定圧力に予備圧縮された空気式動力計を挙げる
ことができる。

【００４８】装置１０からボトルを排出する作業を単純
に重力作用を用いた方法とし、下方に適切に配置された
袋にボトルを収集するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ボトル詰めと殺菌とを行う本発明の装置を概
略的に示す平面図である。

【図２】本発明の中核をなす殺菌ユニットを部分的に
示す斜視図である。

【図３】本発明による加圧装置を示す部分断面斜視図
である。

【図４】図３に示すドア部分の詳細を示す側方断面図
である。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は、図３に示す加圧装置にボ
トルを挿入する状態を順に示す正面断面図である。

【図６】本発明による加圧／減圧サイクルを示すグラ
フである。

【図７】本発明による加圧／減圧サイクルの第２のパ
ターンを示すグラフである。

【符号の説明】

６ボトル１０殺菌装置１０′ 中空体１０ａジャッキ１１ａチューブ１１ｂ水タンク１３ドア１４操作アーム１５，２８カム１７リンク２０ピストン（第２ピストン）２１ａ，２１ｂ弾性壁体２２加圧チャンバ２３センタリング手段２４，２５バルブ２６チャンバ２７ピストン（第１ピストン）２７′ 上部２９スプリング式動力計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ファブリチオ・プレティイタリア・43015・パルマ・ノチェート・ヴィア・エッフェ・リ・カンヴェリ・22・シー／オー・サシブ・ビバレッジ・マシーナリー・エンメ・エッセ・エッセ・ピ・ア (72)発明者ルカ・コラートイタリア・43015・パルマ・ノチェート・ヴィア・エッフェ・リ・カンヴェリ・22・シー／オー・サシブ・ビバレッジ・マシーナリー・エンメ・エッセ・エッセ・ピ・ア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転方式または直線方式を用い、ボトル
詰めされた飲料を連続的に殺菌する装置であって、該装置の処理ラインに沿って配置された複数の殺菌装置
（１０）を備え、該殺菌装置（１０）の各々は、殺菌さ
れるべきボトル（６）を包含するように構成されている
ことを特徴とする装置。
【請求項２】前記殺菌装置（１０）は、高い静液圧を
発生させる装置であることを特徴とする請求項１に記載
の装置。
【請求項３】前記殺菌装置（１０）は、内部に加圧チ
ャンバ（２２）を有する中空体（１０′）を備え、前記
加圧チャンバ（２２）の下部はドア（１３）によって閉
鎖され、前記殺菌装置（１０）はさらに、バルブ手段
（２４，２５）と、高い静液圧を発生させる手段とを備
えていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】高い静液圧を発生させる前記手段は、静
液圧を増大させる装置を備えていることを特徴とする請
求項３に記載の装置。
【請求項５】静液圧を増大させる前記装置は、カム
（２８）に連結された第１ピストン（２７）と、非圧縮
性流体で満たされかつ前記第１ピストン（２７）が作用
するチャンバ（２６）とを備え、該チャンバ（２６）の
下部は弾性壁体（２１ｂ）によって画成され、該弾性壁
体（２１ｂ）の下方には該壁体に接触して第２ピストン
（２０）が配置され、該第２ピストン（２０）の底部
は、該ピストンを前記加圧チャンバ（２２）から隔離す
る第２の弾性壁体（２１ａ）によって支持され、前記第
１ピストン（２７）は、前記弾性壁体（２１ｂ）より面
積の小さい断面を有していることを特徴とする請求項４
に記載の装置。
【請求項６】前記第２ピストン（２０）は、Ｔ形断面
を有していることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】前記第１ピストン（２７）は大径の上部
（２７′）を有し、該上部（２７′）にはスプリング式
動力計（２９）が当接していることを特徴とする請求項
５または６に記載の装置。
【請求項８】前記殺菌装置（１０）の内部には前記ボ
トル（６）のためのセンタリング手段（２３）が固定さ
れ、該センタリング手段（２３）は、前記ボトル（６）
を直立状態かつ前記殺菌装置の長手方向軸線に位置合わ
せされた状態に保つように構成されていることを特徴と
する請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】前記ドア（１３）は、好ましくは半球状
の凸上面を有し、かつ該ドアは内方へ開口することを特
徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】前記ドア（１３）は、その底部におい
て操作アーム（１４）とリンク（１７）とにヒンジ結合
され、前記操作アーム（１４）はカム（１５）に連結さ
れていることを特徴とする請求項３から９のいずれか１
項に記載の装置。
【請求項１１】前記殺菌装置（１０）の各々は、チュ
ーブ（１１ａ）を介して水タンク（１１ｂ）に接続され
ていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１
項に記載の装置。
【請求項１２】前記殺菌装置（１０）の各々の下方に
は、該装置の長手方向軸線に位置合わせされたジャッキ
（１０ａ）が配置されていることを特徴とする請求項１
から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】前記殺菌装置（１０）の下方には、処
理の完了時に該装置から排出される水を収集するための
溝部材（１１）が配置されていることを特徴とする請求
項１から１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】請求項３から１０のいずれか１項に記
載の殺菌装置（１０）。
【請求項１５】ボトル詰めされた飲料を連続的に殺菌
するための方法であって、請求項１または２に記載の装置を準備する段階と、各殺菌装置（１０）にボトル（６）を入れる段階と、前記殺菌装置（１０）の内部で加圧／減圧サイクルを実
施する段階と、前記殺菌装置（１０）の各々から前記ボトルを取出す段
階と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】前記加圧／減圧サイクルは６０秒以下
とされ、圧力は１０，０００バールまでとされているこ
とを特徴とする請求項１５に記載の方法。