JP2005531467A - 熱処理され、充填され、閉鎖された金属缶を製造する方法 - Google Patents

Abstract

熱処理され、充填され、閉鎖された金属缶を製造する方法であって、−金属製カップを充填し、−金属製カップを蓋で閉鎖し、気密の熱処理可能な缶とし、−缶を熱処理する連続的な工程を含んでなり、カップを閉鎖した後に缶中に低圧を達成する手段を採る、缶がたわみ性型の缶であるか、またはシールオン蓋を備えた、強度を増した剛性型の缶を選択することを特徴とする方法。該手段は、−部分的に凍結した充填物を使用する工程、−閉鎖後に相互作用し、缶中で充填物の比体積を下げる構成成分を含んでなる充填物を用意する工程、−充填後で閉鎖前にカップに蒸気を加える工程、−大気圧未満の圧力下でカップを閉鎖する工程、−閉鎖後に缶を部分的に排気する工程からなる工程群に属する一工程を含んでなる。

Description

本発明は、熱処理され、充填され、閉鎖された金属缶を製造する方法に関する。

熱処理され、充填され、閉鎖された、金属缶は、通常、人間や動物用の食品を収容することができるが、その食品は、充填後に閉鎖した金属包装物中で熱処理してあるか、または熱処理すべきである。食品が受ける熱処理は、原則的に食品の種類に関連し、さらに調理法および製造者毎に異なる。

缶の金属は、通常、鋼またはアルミニウムである。鋼およびアルミニウム工業、ならびに包装業界および食品工業では、例えば缶を製造する際に消費される材料の量、またはリサイクルできる材料の量、もしくは消費者に対する缶の外観に関して、常に包装の改良に努めている。

絶えざる革新の成果の一例として、Le Carre（登録商標）のコンセプトによる缶が挙げられるが、これは、例えば「包装目的用、例えば食品缶用の金属製物体」と題するＥＰ１００５４２８に開示されているような、平らなシェル部分を有する多重パネル型の缶である。

ＥＰ１００５４２８では、たわみ性の缶を用意することにより、充填した缶を熱処理、例えばオートクレーブ中で滅菌する方法を実行できるが、これによって、圧力に関して缶の取扱が非常に容易になる。実際には、これは、オートクレーブの圧力制御がはるかに容易に達成できることを意味している。オートクレーブ中の圧力が缶内側の圧力より高い限り、何の不具合も起きない。

上記のLe Carre（登録商標）のコンセプトは、非常に有望なものであったが、オートクレーブ中で熱処理を行うことには、融通性のある条件下ではあっても、常に経済的に有用である訳ではないという問題がある。商業的な滅菌オートクレーブはバッチ様式で操作するが、バッチ処理は、問題とする食品包装におけるすべての食品にとって経済的に魅力的ではない。

さらに、缶の蓋をより開け易くして中の食品を取り出し易くするための、より優れた解決策が必要とされているが、そのような蓋は、開け易いという特徴のために、内部の過圧状態（かなり低くても）に対して、特にそのような過圧状態が高温、例えば１２０℃以上の滅菌温度、および時間、例えば３０分以上の滅菌時間、と組み合わされた場合に、より壊れ易くなることが分かっている。本明細書では、過圧の用語は、閉鎖された缶内の、閉鎖された缶の外側の圧力よりも高い圧力を意味する。同様に、低圧は、閉鎖された缶内の、閉鎖された缶の外側の圧力よりも低い圧力を意味する。

ここで、この問題は、本発明の第一実施態様による、熱処理され、充填され、閉鎖された金属缶を製造する方法であって、
−金属製カップを充填し、
−金属製カップを蓋で閉鎖し、気密の熱処理可能な缶とし、
−缶を熱処理する
連続的な工程を含んでなり、カップを閉鎖した後に缶中に低圧を達成する手段を採る、缶がたわみ性型の缶であることを特徴とする方法により、解決されるか、または実質的に軽減される。

該手段は、
−部分的に凍結した充填物を使用する工程、
−閉鎖後に相互作用し、缶中で充填物の比体積を下げる構成成分を含んでなる充填物を用意する工程、
−充填後で閉鎖前にカップに蒸気を加える工程、
−大気圧未満の圧力下でカップを閉鎖する工程、
−閉鎖後に缶を部分的に排気する工程
からなる工程群に属する一工程を含んでなる。

たわみ性との用語は、充填され、閉鎖された缶が占める体積が、缶中に僅かな過圧があると実質的に増加し、缶中に僅かな低圧があると実質的に減少することを意味する。

この方法で、このたわみ性の特徴を有する缶を選択することにより、圧力を重視する方法から体積を重視する方法に移行することにより、以下にさらに説明するように利点が達成される。

本発明で、閉鎖後に相互作用し、缶中で充填物の比体積を下げる構成成分を含んでなる充填物を用意するとは、例えばカップが閉鎖された後に反応し、温度が体積に及ぼす影響とは無関係に、本来の構成成分の体積よりも低い体積を占める反応生成物を形成するような構成成分を含んでなる充填物を用意することを意味する。

本発明の方法の、たわみ性の缶を選択する一実施態様では、シーラントにより金属製カップに密着した、簡単に引き離せるシールオン型の蓋で缶を閉鎖する。本発明により、非常に簡単に開けることができるが、過圧には敏感な蓋を、熱処理（工業界の先入観では必ず過圧を引き起こし、そのような過圧に敏感なシールオン型の蓋を損傷する恐れがあるとされている）を行うにも関わらず、使用することができる。

好ましい実施態様では、以下に詳細に、定量的に規定するたわみ性が２５以上、好ましくは３５であるたわみ性型の缶を選択する。たわみ性の値が従来の熱処理可能な缶よりも著しく高い缶を選択することにより、大きすぎる過圧ならびに大きすぎる低圧の危険性が著しく低下する。

好ましい実施態様では、７．５％を超える、好ましくは１０％、さらには１５％を超える体積低下でも潰れることなく存続できるたわみ性型の缶を選択する。そのような缶を選択することにより、極端な低圧状況下でも潰れる危険性が最少に抑えられる。

本発明は、請求項１に記載の方法によっても具体化されるが、そこでは実質的に平らな壁のパネルを含んでなるカップを選択する。そのようなカップは、本体、この場合はカップ、の一部を形成する実質的に平らなパネルに固有の機械的特性のために、たわみ性である。

上記の問題は、本発明の第二実施態様により、熱処理され、充填され、閉鎖された金属缶を製造する方法であって、
−金属製カップを充填し、
−金属製カップを蓋で閉鎖し、気密の熱処理可能な缶とし、
−缶を熱処理する
連続的な工程を含んでなり、カップを閉鎖した後に缶中に低圧を達成する手段を採る、缶が剛性型の缶であること、および缶が、金属製カップに密着した簡単に引き離せる型の蓋を含んでなり、該手段が上述の種類の手段であることを特徴とする方法によっても、解決されるか、または実質的に軽減される。

剛性の用語は、充填され、閉鎖された缶が占める体積が、缶中にかなりの過圧が存在しても、およびその逆でも、実質的に変化しないことを意味する。

この方法で、この剛性の特徴を有する缶を選択することにより、圧力を重視する方法において、内部の低圧をより高い絶対値に移行させ、それによって最大内部過圧を下げることにより、以下にさらに説明するように、剛性缶を、内部低圧の増加に耐えられ十分な強度を有するように製造すれば、「シールオン」缶の蓋を使用することができる。

発明の詳細な説明
図１は、一様な温度におけるΔＰ−ΔＶのグラフであり、簡単に引き離せる型の蓋（ＥＰＯＬ）を取り付けたLe Carre（登録商標）および比較用缶の、閉鎖前に缶のカップに蒸気を加えることにより達成した様々な程度の真空充填による滅菌時の性能を示す。「１」で示す線は、Le Carre（登録商標）を表し、「２」で示す線は、比較用缶を表し、「３」で示す線は、以下に説明する上側境界を表し、「４」で示す線は、下側境界を表す。

垂直軸は、缶の体積変化ΔＶをｍｌで表し、水平軸は缶上の圧力差ΔＰをバールで表す。ΔＰ−ΔＶの測定は、流体(fluidum)、この場合は水、をすでに充填した缶の中にポンプ輸送（過圧状態）、または水を充填した缶から外にポンプ輸送（低圧状態）することにより行った。圧力および体積の変化は、水が中に、または外にポンプ輸送される時に測定する。

図１で、「Le Carre（登録商標）」（壁０．１３ｍｍ、底部０．１７ｍｍ、ＥＰＯＬ０．１７ｍｍ）のたわみ性線は、下側左の四半分区域から上側右の四半分区域に伸び、この線の傾斜は、図２に写真で示すLe Carre（登録商標）缶のたわみ性を表す。「比較用缶」のたわみ性線も下側左の四半分区域から上側右の四半分区域に伸び、この線の傾斜は、丸い比較用缶（直径７３ｍｍ、通常の０．１９６ｍｍ末端を有する０．１４ｍｍの３ピース鋼製缶、周囲条件下で含有量４１４ｍｌ）のたわみ性を表す。たわみ性を、たわみ性線のΔＶ＝−１０ｍｌ〜ΔＶ＝１０ｍｌの間隔における傾斜
ΔＶ／ΔＰ
として定義すると、Le Carre（登録商標）缶のたわみ性は約１５４であり、これは比較用缶のたわみ性約１７より約９倍大きい。

完全を期すために、様々な容器のたわみ性を比較できるためには、様々な含有量を有する容器、例えば周囲条件で最大含有量５００ｍｌを有する容器、を試験しなければならない場合、たわみ性を計算するのに使用する間隔は、５００／４１４^＊１０になり、これは約１２ｍｌである。

上側および下側境界は、滅菌工程の際に缶がさらされることがある極端な処理条件を表す。上側境界は、滅菌温度１２１℃で、対抗圧力２バールの滅菌処理に基づき、下側境界は、温度２０℃で、対抗圧力がやはり２バールである条件に基づいている。

図１に示す具体的な境界条件は、充填物を温度６０℃で、含有量がやはり４１４ｍｌの円筒形試験容器中に入れ、充填物の上に５％の上部空間を残し、試験容器の内容物（すなわち充填物および上部空間の内容物の両方に）にピストンで圧力を作用させる場合に適用される。試験容器に作用させる外部圧力は２バールであった。試験容器を横切る圧力および体積の変化は、下側温度が２０℃であり、上側温度が１２１℃である系で測定した。

「通常の」境界は、閉鎖前に缶のカップに蒸気を供給しない状況を表す。しかし、充填物の温度が６０℃なので、上部空間にある空気の約２０％は交換される。残りの上側および下側境界条件には、上部空間中に蒸気を加えることにより故意に交換した空気の百分率を示す百分率を記載する。そのような部分的または全体的な真空充填により、滅菌の際に缶が耐えなければならない過圧が小さくて済む。

本発明により、充填の後および閉鎖の前にカップに蒸気を加えることにより、過圧を下げることができるが、同じ効果は、本発明により、部分的に凍結した充填物を使用すること、閉鎖後に相互作用して缶中の充填物の比体積を下げる構成成分を含んでなる充填物を使用すること、大気圧未満でカップを閉鎖すること、および閉鎖後に缶を部分的に排気することによっても得ることができる。

図１から明らかに分かるように、上部空間中の空気の例えば５０％を蒸気で置き換えることにより、高温状態における過圧が下がると共に、低温状態における低圧が増加する。

滅菌工程の際に缶中の過圧を下げるか、または完全に回避することにより、缶をシールオン蓋、例えば簡単に引き離せる蓋（ＥＰＯＬ）、例えば超薄型重合体で被覆した包装用鋼から製造されたＥＰＯＬ、で、蓋を破損する危険性無しに密封することができる。ＥＰＯＬのような蓋は、過圧に特に敏感であり、従来の滅菌手順の際に破損する危険性がある。ＥＰＯＬを取り付けた缶の存続率を改善する一つの方法は、滅菌工程の際に、注意深く制御した十分な外部対抗圧を作用させ、缶にかかる過圧を下げるか、または相殺することである。

本発明は、そのような対抗圧を作用させる必要無しに、同じ結果を達成する。従来の連続的滅菌方法、例えば静水圧法では、追加の対抗圧を供給する方法が、設備により多くの工程を追加することであるが、これは複雑で、経費がかかる。本発明の第一実施態様の方法は、たわみ性が例えば２５を超える大量のたわみ性型の缶を連続的な静水圧滅菌工程で、経費のかかる工程を設備に追加する必要無しに、滅菌することができる。本発明の第二実施態様の方法は、強度が高く、たわみ性が例えば２０未満であり、簡単に引き離せる蓋を取り付けた大量の剛性缶を、連続的な静水圧滅菌工程で、経費のかかる工程を設備に追加する必要無しに、滅菌することができる。

しかし、下側処理境界から分かるように、缶中の過圧を下げることにより、缶中の低圧も増加する。「通常の」境界線は、上部空間中の空気の５０〜１００％を置き換えた時に得られる条件よりも厳しくない低圧条件を示している。これを克服するために、本発明の第一実施態様の方法は、たわみ性の缶を使用し、増加した低圧に耐えることができる。

第二実施態様の方法は、強度を増加した、ＥＰＯＬ蓋を取り付けた剛性型の缶を使用する。

従来のシーム付き全開口の簡単に開けられる蓋を取り付けた、蒸気を充填した剛性の丸い缶（直径約８５ｍｍ、高さ約８５ｍｍ、厚さ０．２４ｍｍのアルミニウム製）が公知である。そのような缶は、市場では例えばスイートコーンの包装に使用される。しかし、本発明の第二実施態様の方法により充填し、閉鎖し、熱処理された缶は、従来の全開口の簡単に開けられる蓋ではなく、簡単に引き離せるシールオン蓋を取り付けた剛性缶である。従って、現在の工業界における予想と反対に、本発明の方法を使用することにより、ＥＰＯＬをそのような缶に応用し、破損の危険性無しに、そのような缶を直接、大規模熱処理工程で処理することができる。

図１から、Le Carre（登録商標）缶はのたわみ性線は、処理条件の下側境界と交差し、それを超えて伸びている。従って、本発明の方法により与えられるLe Carre（登録商標）缶は、考えられる最も極端な条件下でも破損しない。しかし、比較用缶のたわみ性線は、下側境界線に伸びても、それと交差してもいない。比較用缶は、極端な低圧に耐える程十分に強くも、剛性でもなく、破損する。

従って、たわみ性缶を使用する本発明の一実施態様の方法は、そのような缶を、過圧に敏感な蓋、例えばＥＰＯＬ、を取り付けてあっても、対抗圧無しに、滅菌することができる。

実験により、たわみ性のLe Carre（登録商標）缶は、上部空間が比較的小さく、例えば８％未満である場合に、低圧に最も良く耐えられることが分かった。

剛性缶は、上部空間が比較的大きく、例えば５％を超える場合に、低圧に最も良く耐えられることが分かった。

Le Carre（登録商標）を参照しながら本方法を詳細に説明したが、本方法は、他の充填し、閉鎖されたわみ性の缶、または過圧に敏感な蓋を取り付けた、強度を増した剛性缶を熱処理する方法にも効果的に使用できることは明らかである。

一様な温度におけるΔＰ−ΔＶのグラフであり、簡単に引き離せる型の蓋（ＥＰＯＬ）を取り付けたLe Carre（登録商標）および比較用缶の、閉鎖前に缶のカップに蒸気を加えることにより達成した様々な程度の真空充填による滅菌時の性能を示す。「１」で示す線は、Le Carre（登録商標）を表し、「２」で示す線は、比較用缶を表し、「３」で示す線は、以下に説明する上側境界を表し、「４」で示す線は、下側境界を表す。 Le Carre（登録商標）の写真を示す。

Claims (7)

1. 熱処理され、充填され、閉鎖された金属缶を製造する方法であって、
   −金属製カップを充填し、
   −前記金属製カップを蓋で閉鎖し、気密の熱処理可能な缶とし、
   −前記缶を熱処理する
   連続的な工程を含んでなり、前記カップを閉鎖した後に前記缶中に低圧を達成する手段を採る、前記缶がたわみ性型の缶である、方法。
2. 前記缶が、シーラントにより前記金属製カップに固着した、簡単に引き離せるシールオン型の蓋で閉鎖される、請求項１に記載の方法。
3. たわみ性が２５以上である缶が選択される、請求項１または２に記載の方法。
4. たわみ性が３５以上である缶が選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. ７．５％を超える、好ましくは１０％、さらには１５％を超える体積低下でも、潰れずに存続できるたわみ性型の缶が選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 実質的に平らな壁のパネルを含んでなるカップが選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 熱処理され、充填され、閉鎖された金属缶を製造する方法であって、
   −金属製カップを充填し、
   −金属製カップを蓋で閉鎖し、気密の熱処理可能な缶とし、
   −缶を熱処理する
   連続的な工程を含んでなり、前記カップを閉鎖した後に前記缶中に低圧を達成する手段を採る、前記缶が剛性型の缶であり、前記缶が、前記金属製カップに固着した簡単に引き離せる型の蓋を含んでなる、方法。

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