JP2006168831A - パッケージの移送路を横断して複数のｕｖランプを備えた包装機械 - Google Patents

Abstract

【課題】成形、充填およびシールを行う包装機械で使用される殺菌能力の高い殺菌システムを提供する。
【解決手段】本発明による殺菌システムは、少なくとも三個の紫外線ランプを含む。各ランプは搬送路の幅よりも大きな長い寸法を有し、その長い寸法を互いに平行にしてパッケージの搬送路を横断するように並べて互いに隣接させて、反射器を備えたハウジング内にそれぞれ取付けられる。この殺菌システムは、約３．０パーセントの濃度の過酸化水素を付与することと連合して、微生物集落の形成単位体の少なくとも約４．５〜５．０のログ・リダクションを与える。
【選択図】図３

Description

本発明は、包装機械の紫外線（ＵＶ）殺菌システムに関する。さらに詳しくは、本発明は成形、充填およびシールを行う包装機械用の複数ランプ式殺菌システムに関する。

成形、充填およびシールを行う包装機械は、そのような装置に使用される殺菌システムと同様にこの分野で周知である。これらの機械は食品工業において、パッケージを成形し、そのパッケージに液体または固形の食品（または液体および固形の食品の混合食品）を充填し、充填後にパッケージをシールするために広く使用されている。

そのような機械において、殺菌システムはバクテリア、イーストおよびカビなどの微生物を根除（すなわち、殺す）するために配置される。

異なる形式の殺菌システムも使用される。例えば、一形式の殺菌システムは過酸化水素を液体または蒸気として使用し、この過酸化水素はパッケージの外面および（または）パッケージ内部に噴霧される。過酸化水素の濃度は、要求される大きな値のログ・リダクション・ファクタ（殺菌率）を達成するために約３％から最大３５％まで変えることができる。他の形式の殺菌システムは、それらの微生物を殺すために、例えば紫外線放射または電子ビーム放射という形態のエネルギーを使用する。さらに他の形式の殺菌システムは、それらのシステムおよび方法の組合せを使用する。

普及している殺菌システムは過酸化水素を使用し、過酸化水素は機械内の殺菌ステーションにおいてパッケージ全体に直接に付与される。この機械および機械の殺菌システムに関する代表的な構造や方法などは、シカ（Ｃｉｃｈａ）氏他の米国特許第６４０６６６６号、パラニアパン（ｐａｌａｎｉａｐｐａｎ）氏他の米国特許第６１２０７３０号、リー氏の米国特許第６０５８６７８号、パラニアパン氏他の米国特許第６０５６９１８号、およびエノ（Ｅｎｏ）氏の米国特許第５８０９７４０号に開示されている。それらの特許の全ては本発明と同じ譲受人に譲渡されており、本明細書にその記載内容全体が援用される。紫外線ランプを使用する一つのシステムはカートンの移送路を横断して取付けられた二つのランプを使用しており、また他の構造はカートンの移送路に沿って、すなわち平行に延在する一つの細長いランプを含む。

これらの何れのシステムも良好に作動し、また良好に機能するが、食品がパッケージ内に注入されるときにパッケージ上に残存し得る残留過酸化水素（一般にパッケージの材料表面に残った濃縮蒸気として存在する）、および局部的な機械環境中に存在し得る過酸化水素の量には制限がある。したがって、それらの上限に適合していることを保証するために適当な乾燥時間が必要となる。また、勿論のことであるが、使用される過酸化水素の濃度が高くなればなるほど（例えば、３％と対して３５％）、より高いレベルの残留過酸化水素がパッケージ上にさらに長いこと残存する可能性が大きくなる。さらに、過酸化水素濃度が高いほど機械の材料の劣化などに関する問題が生じることになる。

さらに、殺菌状態すなわち清浄度の規格（幾分かの量の微生物は許容する）に合致すること以上に、微生物による汚染が保存寿命の短い包装食品とすることが知られている。すなわち、典型的には、微生物による汚染程度が増大するほど、製品の保存寿命は短縮される。これは、保存寿命が長く延長された製品、および厳しい商業上の殺菌条件に合致しなければならない無菌製品、特に、オレンジ・ジュースのような高酸性（ｐＨ＜４．５）製品を長期間にわたり冷蔵せずに保存できるようにした高酸性雰囲気（「ＨＡＡＤ」）製品にとって、最大の問題である。しばしば、カートン・ブランクはＨＡＡＤ製品用とされ、アルミニウム・バリヤを含む薄膜構造を有している。

それにも拘わらず、全ての衛生レベルに関して、例えば米国食品医薬品局（ＵＳＦＤＡ）および米国農務省（ＵＳＤＡ）のような政府機関によってそれらの条件は厳しく管理され、施行されている。

したがって、成形、充填およびシールを行う包装機械用の、パッケージ内外に存在し得る微生物を殺すかそれ以外の方法で除去する能力を高めた殺菌システムが必要である。そのような殺菌システムは、低濃度の過酸化水素を使用する一方で、バクテリアを殺す高い殺菌率（ログ・リダクション−ｌｏｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）を維持することが望ましい。このようなシステムは、成形、充填およびシールを行う周知機械の全体的な作動と適合できるものであることが最も望ましい。

成形、充填およびシールを行う包装機械用の複数の紫外線ランプを備えた殺菌システムは、約３．０％の濃度の過酸化水素を付与することと連合して、微生物集落を形成する単位体に対して、少なくとも約４．５〜５．０のログ・リダンションを与える。包装機械はパッケージを成形、充填およびシールするように構成され、搬送システムを含む。この搬送システムは、搬送路に沿う複数のステーションを通してパッケージを搬送する。包装機械は過酸化水素散布システムを有する殺菌ステーションを含む。

紫外線殺菌システムは、少なくとも三つの紫外線ランプを含む。各ランプは長い寸法および横断方向の寸法を有しており、反射器を備えたハウジング内に取付けられる。ランプは長い寸法が互いに平行にされてパッケージの搬送方向を横断するように、横に並べて互いに隣接されて取付けられる。

好ましいシステムは横に並べて互いに隣接させて取付けられた六つの紫外線ランプを含む。ランプの長い寸法は搬送路の幅よりも大きい。各ランプは、１平方センチメートル当たり約１５ミリワット（ｍＷ／ｃｍ^２）〜約１６ｍＷ／ｃｍ^２の強さを有する。

本発明のこれらの、および他の特徴および利点は、添付の特許請求の範囲に加えて以下の詳細な説明から明白となるであろう。

本発明の利益および利点は以下の詳細な説明および添付図面を参照することで当業者にはさらに容易に明白となるであろう。

本発明はさまざまな形態の実施例が可能であるが、現在好ましいとされる実施例が図示され以下に説明される。本発明の開示内容は本発明の例示と考えるべきであり、本発明をここに示す特定の実施例に限定することは意図していない。

さらに、本明細書のこの部分の見出し、すなわち「発明の詳細な説明」は米国特許局の要求に関係し、ここに開示する内容の限定を意味するのではなく、そのように推論されるべきでもないことを理解すべきである。

図面を参照し、特に図１を参照すれば、パッケージＣを殺菌するための本発明の基本を具現化した横方向の紫外線照射システム１２を組み込んだ成形、充填およびシールを行う包装機械１０が示されている。この成形、充填およびシールを行う包装機械１０はカツマタ氏の米国特許第６０１２２６７号に開示されているような機械とすることができ、その特許は本発明の譲受人に譲渡されており、本明細書にその記載内容全体が援用される。機械１０は内部を通して移動される一連のカートンＣを蓄え、起立させ、充填し、シールするように構成されている。

典型的な充填機械１０は、平坦に折曲げたカートン・ブランクを蓄えるカートン・マガジン１４を含む。その後、今や広く認識されているプラスチック製の注ぎ口（図示せず）のような備品が部分的に起立されたカートンに取付けられる。

シールした底壁Ｗを形成するために、チューブ状に形成されたカートンがマンドレル１８上に配置される。マンドレル１８は多数のステーションを通して回転され、ステーションにおいて底部折り代が予備折曲げまたは「折込み」、加熱および加圧され、加圧状態で互いにポリメリック被膜を溶着させてシールされた底壁Ｗを形成される。底壁の形成に続いて、カートンはマンドレル１８から引出されて、殺菌ステーション２２、充填ステーション２４および頂部シーリング・ステーション２６にてそれぞれ殺菌、充填および頂部シーリングを行うために位置割出しコンベヤ２０にセットされる。さらに、蓋取付けステーション２８において位置割出しコンベヤ２０上でカートンＣに蓋を取付けてシールすることができる。

蓋の取付けに続いて、カートンＣは殺菌される。典型的には、ＨＡＡＤまたは保存寿命の延長されたいずれかの製品に要求される高い清浄度の基準を達成するために、比較的高濃度の過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の付与（蒸気または液体の過酸化水素として）が使用される。このＨ２Ｏ２濃度は、噴霧において３５重量％と高くできる。システムは、約５３％と高いＨ２Ｏ２濃度を使用することが知られている。しかしながら当業者は、Ｈ２Ｏ２は実際に微生物を殺すことはできるが、Ｈ２Ｏ２濃度が３５％〜５３％と高いと、パッケージに残存する残留Ｈ２Ｏ２が法規で設定されている限界を上回ることになり得ることを認識し、理解するであろう。このように高い濃度のＨ２Ｏ２システムは、スウァンク氏の米国特許出願第１０／４００３０５号に開示されているように、３５％のＨ２Ｏ２濃度での連続した機械部分における殺菌の１０分後に、５．９もの高いログ・リダクション率を達成できる。

典型的な成形、充填およびシールを行う包装機械１０においては、カートンＣ（蓋が取付けられている）の殺菌に続いてカートンＣは充填ステーション２４でオレンジ・ジュースのような製品を充填され、頂部シーリング・ステーション２６において頂部パネルが折曲げられてシールされ、馴染みのある山形頂部が形成される。この成形され、充填され、シールされたパッケージは、その後に機械１０から取外され、配送するために包装（例えば木箱内に）される。

本発明の殺菌システム１２は、低濃度のＨ２Ｏ２を使用して、所望される殺菌率を維持できるようにする。このシステム１２は、複数の横方向に配向された紫外線（ＵＶ）ランプ３０ａ〜３０ｆを含み、これらのランプはカートンの割出し路３２に沿う長手方向アレーとして配置される。この構造は、実質的に同じ面積範囲（フットプリント）（したがって既知システムとほぼ同じ「持続時間」）であるが、より高い殺菌率の効果を挙げるために、より長い時間にわたり指向された、すなわち散乱しないＵＶ露光が行われる。

本発明の殺菌システムは、六つのＵＶランプ３０ａ〜３０ｆで構成された側斜面を含み、各個のランプはカートンの移動方向（割出し路３２に沿う）を横断する方向に配向され、またこれらの複数のランプは長手方向に互いに隣接されて取付けられる。本発明のシステムにおいて、ランプ３０ａ〜３０ｆはシュート３６の上方の一つのハウジング３４内に取付けられる。シュート３６は直立側壁３８および開放された底端部４０（ロート状に示されている）を有し、カートン駆動システム（例えば、コンベヤ２０）がシュート３６を通してカートンＣを移動できるようにしている。１つのハウジング３４の設計は、六つのＵＶランプ３０ａ〜３０ｆの形状を現在の成形、充填およびシールを行う包装機械に、既知のＵＶシステムと同じ「面積範囲（フットプリント）」内で組込めるように、したがって大きな変更を行わずに機械１０に組込めるようにしている。

本発明の複数ランプシステム１２は、既知システムと実質的に同じ面積範囲（フットプリント）内でパッケージＣのＵＶ露光量（照射量）を増大させる。各ＵＶランプ３０は約２００〜約３００ナノメートル（ｎｍ）の波長を有する９００ワット（Ｗ）のランプまたは電球である。各ランプ３０は約１５ｍＷ／ｃｍ^２〜約１６ｍＷ／ｃｍ^２の強さを有する。これらのランプはそれぞれ反射組立体４４内に配置され、反射組立体４４はパラボラ形状を有して電球から保証されたＵＶ光をより良好に収束させるようになされている。ランプ３０の組立体（ランプ３０、反射器反射組立体４４および電源４６、ならびに監視および局部制御装置（図示せず））は冷却されてランプ３０を所望の温度に保持するようになされる。
本発明のシステムでは、この温度は約１５゜Ｃ〜２０゜Ｃに保持される。

ランプ３０の長い寸法ｌ_３０は、搬送路３２上のパッケージＣの幅Ｗ_Ｃよりも大きい。これは、機械１０を通して移動するカートンをより良好に「直接」にＵＶ露光する。複数ランプ構造３０ａ〜３０ｆは、ＵＶ照射が最も有効となる面積部分の「スウィート・スポット」を拡げることが見い出された。すなわち、複数ランプ３０ａ〜３０ｆの構造は既知のＵＶ構造よりも有効エネルギーが格段に大きい。これは一部はＵＶ光源の個数の増大によるが、搬送路３２上のカートンがより多くの直接的なＵＶ露光を受ける結果でもある。本発明のシステム１２が複数のＵＶ光源を備える点において、既知のＵＶ照射システムに比べてシステム１２（および特にハウジング３４）の「面積範囲（フットプリント）」は実質的に大きいわけではないが、カートンＣに与える全体のＵＶ照射量はかなり大きい。

増大された有効エネルギーにより、低濃度（３パーセント）Ｈ２Ｏ２の使用で既知のＵＶシステムに比較して微生物の根除（殺す）を大いに増大された結果が示された。ログ・リダクションは、二つのランプを横方向に取付けた構造で約３．０から３．５に、一つの長手方向のランプを取付けた構造で約３．５から４．０に、本発明の複数のランプを横方向に取付ける取付けシステム１２により約４．５から５．０に高められることが示された。これらは（これらは勿論ログ係数である）、殺菌率を１０という係数に近づけるように、また幾つかの例では１０を超えてまで高まる。

本明細書で引用した全ての特許は、本開示のなかで特にそのように記載したか否かに拘わらずに本明細書にその記載内容全体が援用される。

本発明の開示の中で、「特に個数を明記しない部品」は単数および複数の両方を含む。逆に、複数の表現は、適当ならば単数も含む。

前述から、多数の変更および変形を本発明の新規な概念の精神および範囲から逸脱することなく行えることは理解されるであろう。図示した特定の実施例に限定されることを意図しておらず、またそのように推測されるべきでないことは理解すべきである。この開示は、特許請求の範囲の欄に記載した範囲内に含まれる全ての変更を特許請求の範囲によって包含することを意図している。

本発明の基本を具現化した複数の紫外線のランプによる殺菌システムを有する典型的な成形、充填およびシールを行う包装機械を示す。 ランプの下側の搬送路（コンベヤはない）にカートンが示された紫外線による殺菌システムの底部斜視図である。 カートン用シュート、およびそのシュート内のカートンの一部を示す紫外線による殺菌装置の頂部斜視図である。

符号の説明

Ｃ カートン
Ｗ 底壁
１０ 成形、充填およびシールを行う包装機械
１２ 紫外線照射システム
１４ カートン・マガジン
１８ マンドレル
２０ 位置割出しコンベヤ
２２ 殺菌ステーション
２４ 充填ステーション
２６ 頂部シーリング・ステーション
２８ 蓋取付けステーション
３０ ランプ
３０ａ〜３０ｆ ＵＶランプ
３２ 割出し路すなわち搬送路
３４ ハウジング
３６ シュート
３８ 直立側壁
４０ 底端部
４４ 反射組立体
４６ 電源

Claims (8)

1. 搬送路に沿う複数のステーションを通してパッケージを搬送する搬送システムを有し、過酸化水素散布システムを有する殺菌ステーションを含み、パッケージを成形し、充填し、シールするように構成されている成形、充填およびシールを行う包装機械のための紫外線殺菌システムであって、
   それぞれ長い寸法および横方向の寸法を有し、反射器を備えたハウジング内にそれぞれ取付けられた紫外線ランプであって、長い寸法を互いに平行にしてパッケージの搬送路を横断するように並べて互いに隣接させて取付けられた少なくとも三個の紫外線ランプを含み、約３．０パーセントの濃度の過酸化水素を付与するとともに、微生物集落の形成単位体に対する少なくとも約４．５〜５．０のログ・リダクションを与える紫外線殺菌システム。
2. 並べて互いに隣接させて取付けられた六個の紫外線ランプを含む請求項１に記載された紫外線殺菌システム。
3. ランプの長い寸法が搬送路の幅よりも大きい請求項１に記載された紫外線殺菌システム。
4. 各ランプが約１５ｍＷ／ｃｍ^２〜約１６ｍＷ／ｃｍ^２の強さを有する請求項１に記載された紫外線殺菌システム。
5. 紫外線殺菌システムを有する成形、充填およびシールを行う包装機械であって、
   カートン・マガジンと、
   カートン起立ステーションと、
   カートン底部シーリング・ステーションと、
   少なくとも三個の紫外線ランプを含み、各ランプは長い寸法および横方向寸法を有してそれぞれ反射器を備えたハウジング内に取付けられ、これらのランプは長い寸法を互いに平行にしてパッケージの搬送路を横断するように並べて互いに隣接させて取付けられており、約３．０パーセントの濃度の過酸化水素を付与するとともに、微生物集落の形成単位体に対する少なくとも約４．５〜５．０のログ・リダクションを与える紫外線殺菌システムと、
   充填ステーションと、
   頂部シーリング・ステーションとを含む成形、充填およびシールを行う包装機械。
6. 並べて互いに隣接させて取付けられた六個の紫外線ランプを含む請求項５に記載された成形、充填およびシールを行う包装機械。
7. ランプの長い寸法が搬送路の幅よりも大きい請求項５に記載された成形、充填およびシールを行う包装機械。
8. 各ランプが約１５ｍＷ／ｃｍ^２〜約１６ｍＷ／ｃｍ^２の強さを有する請求項５に記載された成形、充填およびシールを行う包装機械。

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