JP2003212296A - 飲料充填ボトルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内部に充填された飲料及び飲料の上部に形成さ
れている空間内の気体が加温によって膨張しても、ボト
ルの胴部が外側に膨出することを防止して、ホットウォ
ーマーやホットベンダーによる加温状態での保存販売を
良好に行なうことができる飲料充填ボトルの製造方法を
提供する。 【解決手段】加熱殺菌処理した後に常温に冷却された飲
料を、合成樹脂製ボトルＷに充填する飲料充填工程と、
飲料が充填されたボトルＷを押圧変形させボトルＷの容
量を所定量減少させた状態でボトルＷにキャップＸを冠
着して封止する封止工程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可撓性を有する合
成樹脂製ボトルの内部に飲料が封入されてなる飲料充填
ボトルの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】飲料を内容物とする合成樹脂製ボトルと
しては、ポリエチレンテレフタレート製ボトルが挙げら
れる。従来、この種のボトルへの飲料の充填は、次のよ
うにして行なわれる。先ず、飲料を高温（例えば１２０
〜１３０℃）で加熱殺菌処理する。次いで、該飲料を常
温（例えば２５〜３０℃）に冷却する。続いて、該飲料
をＰＥＴボトルに充填した後、ＰＥＴボトルにキャップ
を冠着して封止する。

【０００３】ところで、近年、このようにして内部に飲
料が封入された飲料充填ボトルは、例えば、緑茶等の飲
料が内容物とされている場合に、加温された状態で販売
されることがある。そしてこの場合には、飲料充填ボト
ルをホットウォーマーやホットベンダーに収納すること
によって、飲料充填ボトルを例えば５０〜８０℃に加温
した状態で保存し販売することが行なわれる。

【０００４】しかし、この種の飲料充填ボトルをホット
ウォーマーやホットベンダーに収納して加温保存する
と、ボトル内部の飲料及び飲料の上部に形成されている
空間内の気体が熱膨張する。更に、この影響により飲料
充填ボトルの内圧が上昇し、ボトルの胴部が外側に膨出
して胴部の外径が常温の時に比べて大となる。そして、
このようにボトルの胴部が外側に膨出すると、ホットウ
ォーマーによる販売では外観が悪くなり、ホットベンダ
ーによる販売では該ボトルがホットベンダーから外部へ
送り出される際に、ホットベンダーの内部に設けられた
送出路に膨出状態の胴部が過剰に接触して円滑な送り出
しが行なわれない不都合がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかる不都合を解消し
て、本発明は、内部に充填された飲料及び飲料の上部に
形成されている空間内の気体が加温によって膨張して
も、ボトルの胴部が外側に膨出することを防止して、加
温状態での保存販売を良好に行なうことができる飲料充
填ボトルの製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、可撓性を有する合成樹脂製ボトルの内
部に飲料が封入されてなる加温保存用の飲料充填ボトル
の製造方法において、加熱殺菌処理した後に常温に冷却
された飲料を、合成樹脂製ボトルに充填する飲料充填工
程と、飲料が充填された前記ボトルを押圧変形させ該ボ
トルの容量を所定量減少させた状態で該ボトルにキャッ
プを冠着して封止する封止工程とを備えることを特徴と
する。

【０００７】本発明の方法によれば、先ず、前記飲料充
填工程により合成樹脂製ボトルの内部に飲料が充填され
る。該飲料充填工程において前記ボトルに充填する飲料
は、加熱殺菌処理した後に常温に冷却されたものであ
る。従って、該飲料は熱膨張等のない状態で前記ボトル
に充填される。

【０００８】次いで、前記封止工程により前記ボトルを
押圧変形させ、その状態で前記ボトルにキャップが冠着
される。前記ボトルは押圧変形されることで容量が減少
した状態となる。これにより、該ボトルの内部に充填さ
れた飲料の液面が上昇し、キャップが冠着された後に
は、飲料の上部に形成される空間が小とされる。

【０００９】そして、容量が減少した状態の内部に飲料
が封入された飲料充填ボトルは、例えば、ホットベンダ
ーに収納されて加温され、内部に充填された飲料の熱膨
張や飲料の上部に形成されている空間内の気体の熱膨張
が生じても、予め減少させておいた分の容量によりその
膨張を吸収することができる。これによって、加温保存
しても、ボトル全体の膨張や胴部の外周への膨出を防止
することができる。

【００１０】このように、本発明によれば、封止工程に
おけるキャップの冠着時に前記ボトルを押圧しておくだ
けで、熱膨張を吸収するだけの容量を容易に減少させる
ことができ、ホットウォーマーやホットベンダーによる
加温状態での保存販売を良好に行なうことができる。し
かも、前記封止工程においてキャップの冠着直前に前記
ボトルを押圧することができるので、確実且つ精度良く
ボトルの容量を減少させることができる。

【００１１】また、前記封止工程においては、ボトルの
容量を減少させることが可能であれば前記ボトルの何れ
の位置を押圧してもよいが、好ましくは、前記ボトルの
胴部をその側方から押圧することが挙げられる。この種
の合成樹脂製ボトルは、胴部を形成する周壁の肉厚が比
較的薄く形成されているので、押圧によって極めて簡単
に胴部を変形させることができ、迅速且つ確実にボトル
の容量を減少させることができる。

【００１２】また、好ましい態様を挙げれば、前記封止
工程において、前記キャップの冠着時に該ボトルの胴部
をクランプするクランプ手段により前記ボトルが保持さ
れる場合には、該クランプ手段によるクランプ圧を増加
させることにより前記ボトルの胴部を押圧変形させてボ
トルの容量を減少させることができる。このように、キ
ャップの冠着時にボトルを保持するクランプ手段を用い
れば、胴部を押圧変形させるための他の手段を増設する
ことなく、クランプ圧を増加させるだけでボトルの容量
を容易に減少させることができる。これによって、装置
の複雑化等が防止でき、製造コストを増加させることな
く加温保存用の飲料充填ボトルを製造することができ
る。

【００１３】また、前記封止工程において前記ボトルを
押圧することによって減少させる容量は、加温保存時に
ボトル内の飲料が膨張する量及び飲料の上部に形成され
ている空間内の気体が膨張する量に応じて設定されるこ
とが好ましい。即ち、加温保存時にボトル内の飲料が膨
張する量だけ、封止工程において前記ボトルの容量を減
少させておけば、加温保存時にボトル内の飲料が膨張し
たときに、ボトルの減少させた分の容量が減少させる前
の容量に戻って、ボトルの膨張を確実に防止することが
できる。

【００１４】また、特に、前記封止工程を経て内部に飲
料が封入された飲料充填ボトルは、ホットベンダーに収
納されて加温保存され、該ホットベンダーに設けられた
送出路を介して該ホットベンダーの外部に送り出される
ものであって、前記封止工程において前記ボトルを押圧
することによって減少させる容量は、ホットベンダー内
において加温されることによって飲料及び飲料の上部に
形成されている空間内の気体が膨張した飲料充填ボトル
が、前記送出路を通過可能な形状となるように設定され
ることが好ましい。これにより、ホットベンダー内にお
いてボトル内の飲料や気体が膨張しても、飲料充填ボト
ルをホットベンダーの送出路を介して円滑に送り出すこ
とができる。

【００１５】また、本発明において、具体的には、前記
飲料充填工程において合成樹脂製ボトルに充填される飲
料の温度は１５〜４０℃とされ、前記封止工程を経て内
部にが封入された飲料充填ボトルの加温保存時の温度が
５０〜８０℃とされるとき、前記封止工程においては、
ボトル容量の減少率が４〜６％となるように前記ボトル
が押圧変形されることが好ましい。発明者は、飲料の熱
膨張とボトル全体の膨張に関して試験を行い、前記封止
工程におけるボトル容量の減少率が４％より小さい場合
には、加温保存時の飲料の膨張を十分に吸収することが
できずに、加温保存時にボトルの胴部が外周に向かって
膨出してしまい、前記封止工程におけるボトル容量の減
少率が６％より大きい場合には、ボトルを押圧変形させ
た時点でキャップが冠着される前に飲料がボトルから溢
れ出るだけでなくボトルの変形量が大となり外観不良と
なるおそれがあることを知見した。従って、ボトルを押
圧変形させることによる容量の減少率を４〜６％とする
ことで、ボトルを押圧変形させた時に飲料の溢れや過剰
な変形を防止でき、且つ加温保存時の飲料の膨張を十分
に吸収することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面に基づ
いて説明する。図１は本実施形態の装置の一部を示す説
明的平面図、図２は図１の装置における封止工程を示す
説明図である。

【００１７】本実施形態において製造される飲料充填ボ
トルは、図１及び図２に示すＰＥＴボトルＷの内部に飲
料（本実施形態においては緑茶）が封入され、出荷後に
図示しないホットベンダーに収納されて加温状態（５０
〜８０℃の範囲内とし、好ましくは５５〜６５℃）で保
存され販売されるものである。なお、本実施形態におい
ては、内容量（充填される飲料の量）が３００ミリリッ
トル用のＰＥＴボトルＷを採用した。

【００１８】飲料は、加熱殺菌処理された後に１５〜４
０℃、好ましくは２５〜３０℃の常温に冷却され、図示
しない充填装置によってＰＥＴボトルＷ内に注入される
（飲料充填工程）。次いで、該飲料充填工程により内部
に飲料が充填されたＰＥＴボトルＷは、キャップＸ（図
２参照）が冠着され封止される（封止工程）。なお、飲
料充填工程及び封止工程はクリーンルーム等により無菌
状態で行なわれる。

【００１９】次に、該封止工程について図１及び図２を
参照して詳しく説明する。該封止工程は、図１に示す封
止装置１（キャッパーと言われる）によって行なわれ
る。該封止装置１は、図１に平面視して示すように、図
中時計回りに回転するボトル搬送手段２を備えている。
該搬送手段２には、投入ターレット３によって上流側か
ら投入されたＰＥＴボトルＷを載置するターンテーブル
４と、該ターンテーブル４上のＰＥＴボトルＷをクラン
プして保持する複数のクランプ手段５とを備えている。

【００２０】該クランプ手段５は、開閉方向に揺動する
一対のクランプ部材６と、両クランプ部材６の開閉を駆
動するアクチュエータ７とを備えている。両クランプ部
材６の基端部は、アクチュエータ７の伸縮するロッド８
にリンク部材９を介して連結されている。これにより、
両クランプ部材６は、アクチュエータ７のロッド８が収
縮されることにより閉じる方向に揺動してＰＥＴボトル
Ｗをクランプするようになっている。

【００２１】また、搬送手段２の上方位置には、図２
（ａ）乃至（ｄ）に一部を示すように、キャップＸを保
持してＰＥＴボトルＷに向かって下降し、該ＰＥＴボト
ルＷにキャップＸを冠着した後に上昇する冠着手段１０
が設けられている。該冠着手段１０は、前記搬送手段２
の各クランプ手段５によって保持されたＰＥＴボトルＷ
の上方に対向して複数設けられており、該搬送手段２の
回転と同期して回転する。

【００２２】また、搬送手段２の下流側には、前記クラ
ンプ手段５による保持が解除されたＰＥＴボトルＷ（キ
ャップＸが冠着されて飲料充填ボトルとなったもの）を
払い出す払出ターレッ１１が設けられている。

【００２３】以上の構成による封止装置１によれば、先
ず、図１に示すように、投入ターレット３によって送り
込まれたＰＥＴボトルＷが、前記クランプ手段５の両ク
ランプ部材６の内側に入り、ターンテーブル４上に載置
されて前記搬送装置５に受け渡される。次いで、図１に
示すクランプ位置Ａにおいて、アクチュエータ７による
駆動により両クランプ部材６が閉じられ、図２（ａ）に
示すように、両クランプ部材６によって位置決め保持さ
れる。このとき、前記冠着手段１０によりＰＥＴボトル
Ｗの直上にキャップＸが対向した状態とされる。

【００２４】更に、搬送手段２によってＰＥＴボトルＷ
が搬送され、図１に示す押圧位置Ｂにおいては、アクチ
ュエータ７の駆動により両クランプ部材６が閉じる方向
に揺動される。このとき、図２（ｂ）に示すように、両
クランプ部材６によってＰＥＴボトルＷの胴部Ｙが所定
の圧力で押圧される。これによって、ＰＥＴボトルＷ
は、その胴部Ｙがくびれるように変形し、押圧された分
の容量が減少してＰＥＴボトルＷ内の飲料の液面ａが上
昇する。飲料の液面ａが上昇したことによって、ＰＥＴ
ボトルＷの内部では飲料の液面の上方に形成される空間
（ヘッドスペースＺ）が小となり、該空間内の気体がＰ
ＥＴボトルＷの外部に抜き出される。

【００２５】なお、このとき、両クランプ部材６によっ
て押圧変形された際に減少するＰＥＴボトルＷの容量
は、加温された飲料の熱膨張及びヘッドスペースＺ内の
気体の熱膨張を考慮した容量分を減少させている。

【００２６】ここで、ＰＥＴボトルＷの減少させる容量
について述べる。発明者は、加温販売の加熱温度を８０
℃と仮定し、前記飲料充填工程における飲料の温度を２
０℃として実際の条件に比べて十分な余裕を持たせた条
件での試験を行なった。その結果、ＰＥＴボトルＷ内へ
の飲料の充填時には一般にヘッドスペースＺが平均的に
は２０ミリリットルとされるが、８０℃に加熱されるこ
とで、ヘッドスペースＺが４ミリリットル増加する（又
は内圧が１．２倍となる）。一方、このとき、飲料（緑
茶の場合）は９ミリリットル増加する。従って、ＰＥＴ
ボトルＷの容量を１３ミリリットル（約４％）以上減少
させておくことで、加温販売時にＰＥＴボトルＷ全体の
膨張が防止できることが判明した。また、ヘッドスペー
スＺが２０ミリリットルであるとき、ＰＥＴボトルＷの
容量を２０ミリリットル（約６％）を越えて減少させる
と、飲料がＰＥＴボトルＷ内部から溢れ出るだけでな
く、ＰＥＴボトルＷの変形が大となり外観不良となるお
それがある。そこで、ＰＥＴボトルＷの減少させる容量
はＰＥＴボトルＷの通常時の容量に対して４〜６％とす
ることが好ましく、本実施形態においては５％とした。

【００２７】また、以上の試験は、３００ミリリットル
用（実用量は約３２０ミリリットル）のもので行なった
が、更に容量の大きなＰＥＴボトルである場合には、常
温でのヘッドスペースＺが比較的大きくなるように予め
ＰＥＴボトルを形成しておき、その分の容量を減少させ
ることで、同様の減少率（４〜６％）を採用することが
できる。

【００２８】続いて、搬送手段２によって図１に示す冠
着位置ＣにＰＥＴボトルＷが搬送されると、図２（ｃ）
に示すように、両クランプ部材６によって押圧変形され
た状態のＰＥＴボトルＷに向かって冠着手段１０が下降
し、キャップＸの冠着が行なわれる。これによって、容
量が減少された状態のＰＥＴボトルＷ内に飲料が封止さ
れる。なお、キャップＸの冠着直前に、好ましくは、飲
料の酸化を防止するために、窒素ガスや炭酸ガス等の不
活性ガスによるスチームブローを行ない、ヘッドスペー
スＺの空気を不活性ガスに置換する。

【００２９】そして、搬送手段２によって図１に示す払
出位置ＤにＰＥＴボトルＷが搬送されると、図２（ｄ）
に示すように、冠着手段１０が上昇してＰＥＴボトルＷ
（飲料充填ボトル）から離反し、該ＰＥＴボトルＷは両
クランプ部材６による保持が解除される。更に、ＰＥＴ
ボトルＷ（飲料充填ボトル）は払出ターレット１１に受
け渡され、封止装置１から払い出される。

【００３０】このようにして飲料が封止されたＰＥＴボ
トルＷ（飲料充填ボトル）は、ヘッドスペースＺが小と
され、容量が減少した状態で出荷されるので、加温販売
時の加熱による内部飲料や気体の膨張を良好に吸収する
ことができる。

【００３１】また、以上のように、前記クランプ手段５
のクランプ圧によって、ＰＥＴボトルＷの容量を減少さ
せるので、ＰＥＴボトルＷの容量を減少させるために他
の装置を設けることが不要となり、コストの増加を防止
することができる。

【００３２】また、ＰＥＴボトルＷの胴部Ｙを押圧変形
させることによって、比較的小さな押圧力を付与して変
形させることができるので、ＰＥＴボトルＷの胴部Ｙ以
外の部分（例えば底部等）を押圧する場合に比べて容量
の減少を容易に且つ正確に行なうことができる。

【００３３】また、本実施形態においては、キャップＸ
を冠着する際にＰＥＴボトルＷを保持する前記クランプ
手段５によって同時にＰＥＴボトルＷの胴部Ｙを押圧す
るが、それ以外には、例えば、図１を参照すれば、搬送
手段２の外側に沿って設けられたガイドレール１２に、
図示しないが、キャップＸの冠着位置においてＰＥＴボ
トルＷの胴部Ｙに圧接する圧接部を設けてもよい。ま
た、それ以外には、図示しないが、キャップＸの冠着位
置に、ＰＥＴボトルＷの胴部Ｙをその外方から押圧する
押圧部材を設け、これによって、キャップＸの冠着時に
ＰＥＴボトルＷの胴部Ｙを押圧してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の装置の一部を示す説明的
平面図。

【図２】図１の装置における封止工程を示す説明図。

【符号の説明】

Ｗ…合成樹脂製ボトル、Ｘ…キャップ、Ｙ…胴部、５…
クランプ手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨沢 克正 埼玉県岩槻市上野４−５−15 北海製罐株 式会社技術本部内 (72)発明者 桜井 康文 埼玉県岩槻市上野４−５−15 北海製罐株 式会社技術本部内 (72)発明者 中島 芳幸 埼玉県岩槻市上野４−５−15 北海製罐株 式会社技術本部内 Ｆターム(参考） 3E079 AA10 AB01 AB09 FF16 GG02 3E080 AA06 BB02 BB03 FF11

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可撓性を有する合成樹脂製ボトルの内部に
   飲料が封入されてなる加温保存用の飲料充填ボトルの製
   造方法において、 加熱殺菌処理した後に常温に冷却された飲料を、合成樹
   脂製ボトルに充填する飲料充填工程と、 飲料が充填された前記ボトルを押圧変形させ該ボトルの
   容量を所定量減少させた状態で該ボトルにキャップを冠
   着して封止する封止工程とを備えることを特徴とする飲
   料充填ボトルの製造方法。
2. 【請求項２】前記封止工程においては、前記ボトルの胴
   部をその側方から押圧することによりボトルの容量を減
   少させることを特徴とする請求項１記載の飲料充填ボト
   ルの製造方法。
3. 【請求項３】前記封止工程において、前記ボトルは前記
   キャップの冠着時に該ボトルの胴部をクランプするクラ
   ンプ手段により保持され、該クランプ手段によるクラン
   プ圧を増加させることにより前記ボトルの胴部を押圧変
   形させてボトルの容量を減少させることを特徴とする請
   求項２記載の飲料充填ボトルの製造方法。
4. 【請求項４】前記封止工程において前記ボトルを押圧す
   ることによって減少させる容量は、加温保存時にボトル
   内の飲料が膨張する量及び飲料の上部に形成されている
   空間内の気体が膨張する量に応じて設定されることを特
   徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の飲料充填ボ
   トルの製造方法。
5. 【請求項５】前記封止工程を経て内部に飲料が封入され
   た飲料充填ボトルは、ホットベンダーに収納されて加温
   保存され、該ホットベンダーに設けられた送出路を介し
   て該ホットベンダーの外部に送り出されるものであっ
   て、 前記封止工程において前記ボトルを押圧することによっ
   て減少させる容量は、ホットベンダー内において加温さ
   れることによって飲料及び飲料の上部に形成されている
   空間内の気体が膨張した飲料充填ボトルが、前記送出路
   を通過可能な形状となるように設定されることを特徴と
   する請求項１乃至３の何れか１項記載の飲料充填ボトル
   の製造方法。
6. 【請求項６】前記飲料充填工程において合成樹脂製ボト
   ルに充填される飲料の温度は１５〜４０℃とされ、前記
   封止工程を経て内部にが封入された飲料充填ボトルの加
   温保存時の温度が５０〜８０℃とされるとき、 前記封止工程においては、ボトル容量の減少率が４〜６
   ％となるように前記ボトルが押圧変形されることを特徴
   とする請求項１乃至５の何れか１項記載の飲料充填ボト
   ルの製造方法。