JP2007022576A

JP2007022576A - 容器詰め飲料の製造方法および装置

Info

Publication number: JP2007022576A
Application number: JP2005205615A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Senbon; 克己千本
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2025-07-14
Also published as: JP4770307B2

Abstract

【課題】容器詰め飲料の搬送に必要な容器の縦および横圧縮強度および自動販売機における販売に必要なベンダー強度を維持しながら容器を薄肉軽量化することができる容器詰め飲料の製造方法および装置を提供する。
【解決手段】容器詰め飲料の製造方法は、容器の少なくとも内面を殺菌する容器殺菌工程と、内容液を殺菌する内溶液殺菌工程と、該殺菌された内容液を１〜１０℃に冷却する工程と、該冷却された内容液に１０１〜２０１ｋＰａの圧力で無菌化した窒素ガスを過溶解させる工程と、該窒素ガスが過溶解された内容液を常圧下（大気圧１０１ｋＰａ下）で容器に充填する充填工程と、内容液が充填された容器を殺菌されたキャップで密封する密封工程と、該密封された容器を１５〜３０℃に加温する工程とを備える。前記容器殺菌工程、充填工程および密封工程はいずれも無菌空間内で行われる。さらに、充填工程においては充填ノズルと容器口部とは離間している。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器詰め飲料の製造方法および装置に関し、特にＰＥＴボトル等プラスチックボトル詰めまたは金属ボトル缶詰め常温流通非炭酸飲料、たとえば清涼飲料水、ミネラルウオーター、牛乳、乳飲料等の製造方法および装置に関する。

従来ＰＥＴボトル等プラスチックボトル詰め常温流通非炭酸飲料の製造方法の一つとして、殺菌済みのボトルおよびプラスチックキャップを用いて、殺菌済みの内容液を無菌環境下で常温（２０〜３０℃）で充填し、密封するアセプテイック充填法と呼ばれる製造方法がある。この製造方法で使用されるプラスチックボトルは、空ボトルの状態で成形後充填工程までの搬送時にかかる縦圧縮強度が必要であり、また充填後の製品は縦および横圧縮強度ならびに自動販売機で保存販売する際に必要とされるベンダー強度が必要である。

一方環境保護の観点から、使用後廃棄するボトルをつぶし易くするためおよび材料費節約の見地から、ボトルの薄肉軽量化が求められている。しかしプラスチックボトルを薄肉軽量化した場合その剛性は当然低下する。たとえば充填後も内圧がほぼ大気圧と同じ１０１ｋＰａである従来のアセプテイック充填に用いられるＰＥＴボトルの場合、ボトル胴部の平均厚さを０．１５ｍｍ以下にすると、剛性不足のために飲料充填済みのボトルを通常の積み上げ搬送方式であるパレット３段積みにすることができない。またベンダー強度も不足するために自動販売機での販売ができない。

そこで、ボトル内を陽圧にすることによりボトルの変形を防止するとともにボトルの軽量化を図る技術が種々開発され提案されている。一つの方法として、ボトルのヘッドスペースに液体窒素を充填する方法があるが、この液体窒素充填法は、圧力ばらつきが比較的に大きくなる問題点があった。また他の方法として、カーボネーター等の窒素ガス注入装置を使用して窒素ガスを飲料中に圧入し過溶解させる方法がある。この窒素ガス圧入法は飲料を容器に充填する際の飛散、発泡を抑制することが困難であるという問題点がある。すなわち、アセプテイック充填では、フイラーの充填ノズル口を下方に配置されたボトルの注入口に密着させると、容器が飲料で汚れ環境が飲料で汚れるために、充填ノズル口はボトルの注入口から所定の距離をおいて配置されるが、高圧の窒素ガスが溶解した液を容器に充填しようとすると、充填ノズル口とボトル注入口の間の空間中で窒素ガスが発泡するとともに、液が高圧であるために放射状に飛散してボトル注入口に注入し難い。またこのためフイラー自体の洗浄方法が困難である等の問題点があった。また常温領域では圧入した窒素ガスが抜けやすく陽圧になり難いという問題点があった。単に飲料の液温を下げて容器に充填し密封後製品温度を上げることにより内圧が上昇することは公知であるが、この方法では容器内圧が不足する問題点がった。このような理由により、これまで、アセプテイック充填法において、窒素ガス圧入法によって窒素ガスを飲料中に圧入することによりボトル内を陽圧にすることは行われていない。

特許文献１には、糖分２０％以下の非発泡飲料を薄肉金属製缶に充填密封するに際し、予め該飲料を０〜２５℃で３−１０気圧（３０４〜１０１３ＫＰａ）の窒素ガスと２秒以上接触させ該金属製缶に充填後２０秒以内に常圧にて密封する非発泡飲料の製造方法が開示されている。しかし、この方法は、窒素ガスを高圧で飲料に圧入する上記公知の方法の１種に過ぎず、上記理由によりアセプテイック充填法には適用することができない。
特公昭５８−５５０７９号公報

本発明は、上記従来技術の問題点にかんがみなされたものであって、プラスチックボトル詰め飲料の搬送に必要な容器の縦および横圧縮強度および自動販売機における販売に必要なベンダー強度を維持しながら容器を薄肉軽量化することができる新規な容器詰め飲料の製造方法および装置を提供しようとするものである。

本発明者等は、上記本発明の目的を達成するため鋭意研究と実験を重ねた結果、アセプテイック充填において、１〜１０℃に冷却された内容液に大気圧以下の圧力である１０１〜２０１ｋＰａの圧力で窒素ガスを過溶解させるか、あるいは２０１ｋＰａを超える圧力すなわち大気圧を超える圧力で内容液に過溶解させた後圧力を１０１〜２０１ｋＰａに減圧し、この内容液を１０１〜２０１ｋＰａの供給圧力で容器に充填密封した後加温することにより、容器内に所望の陽圧を得ることができる上に、内容液は充填に際し発泡したり飛散することなく安定して容器に充填できることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、上記目的を達成する請求項１記載の容器詰め飲料の製造方法は、容器の少なくとも内面を殺菌する容器殺菌工程と、内容液を殺菌する内容液殺菌工程と、該殺菌された内容液に無菌化された窒素ガスを溶解または過溶解させる工程と、該窒素ガスが溶解または過溶解された内容液を容器に充填する工程と、内容液が充填された容器を殺菌されたキャップで密封する密封工程とを備え、前記容器殺菌工程、充填工程及び密封工程はいずれも無菌空間内で行われ、前記充填工程において、充填ノズルと容器口部とは離間していることを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の方法において、前記無菌化された窒素ガスを溶解または過溶解させる工程は、該殺菌された内容液を１〜１０℃に冷却する工程と、該冷却された内容液に１０１〜２０１ｋＰａの圧力で無菌化した窒素ガスを溶解または過溶解させる工程とを含むことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の方法において、前記無菌化された窒素ガスを溶解または過溶解させる工程は、該殺菌された内容液を１〜１０℃に冷却する工程と、該冷却された内容液に所望の圧力を超える圧力で無菌化した窒素ガスを過溶解させる工程と、該窒素ガスが過溶解された内容液を１０１〜２０１ｋＰａの所望の圧力まで減圧し貯蔵する工程とを含むことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２または記載の方法において、前記密封工程の後に、該密封された容器を１５〜３０℃に加温する工程が設けられていることを特徴とする。

請求項５記載の容器詰め飲料の製造装置は、容器の少なくとも内面を殺菌する容器殺菌装置と、内容液を殺菌する内容液殺菌装置と、該殺菌された内容液に無菌化された窒素ガスを溶解または過溶解させる窒素ガス溶解装置と、該窒素ガスが溶解または過溶解された内容液を容器に充填する充填装置と、内容液が充填された容器を殺菌されたキャップで密封するキャッパーとを備え、前記容器殺菌装置、充填装置及びキャッパーはいずれも無菌空間内に配置された前記充填装置において、充填ノズルと容器口部とは離間していることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の装置において、前記無菌化された窒素ガスを溶解または過溶解させる装置は、該殺菌された内容液を１〜１０℃に冷却する冷却装置と、該冷却された内容液に１０１〜２０１ｋＰａの圧力で無菌化した窒素ガスを溶解または過溶解させる窒素ガス溶解装置とを含むことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項５記載の装置において、前記無菌化された窒素ガスを溶解または過溶解させる装置は、該殺菌された内容液を１〜１０℃に冷却する冷却装置と、該冷却された内容液に所望の圧力を超える圧力で無菌化した窒素ガスを過溶解させる窒素ガス溶解装置と、該窒素ガスが過溶解された内容液を１０１〜２０１ｋＰａの所望の圧力まで減圧し貯蔵する貯蔵装置とを含むことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の装置において、前記密封装置の後に、該密封された容器を１５〜３０℃に加温する装置が設けられていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、充填ノズルを容器から離間させたまま、無菌化された窒素ガスを溶解または過溶解させた内容液を、少なくとも内面が殺菌された容器に充填するので、充填ノズル下面と容器口部天面と接触しないので、容器の口部天面にわずかな菌が残っていたとしても、充填ノズルがこの菌よって汚されることを未然に防ぎつつ、内容液密封後、無菌の窒素ガスで陽圧化され強度が増した、内容液入りの容器を得ることが出来る。

請求項２の発明によれば、内容液が低温のため、無菌化された窒素ガスを溶解または過溶解させやすくなるだけでなく、この内容液を容器に充填密封後、内容液の温度が常温に近い温度（１５〜３５℃）まで上昇したときに、溶解または過溶解された無菌化窒素ガスが溶けきれず内容液から放出されるため、内容液の温度上昇による体積膨張だけでなく、無菌化窒素ガスの放出による密封容器内陽圧化が行えるので、本発明のように低圧で無菌窒素ガスを内容液に封入する場合でも確実に容器内を陽圧化できる。さらに、無菌化窒素ガスの封入圧力が低圧のため、充填ノズルを容器から離間させた状態で内容液の充填を行っても内容液に溶け込んだ窒素ガスが内容液充填中にいきなり吹き出し、内容液ごと容器から吹きこぼれるといったことが起こるおそれがない。

請求項３の発明によれば、一旦所望の圧力を超える圧力で液体無菌化窒素ガスを封入した後、所望の圧力に減圧することで調圧されるので、密封された容器内圧力のばらつきを少なくすることができ、異常に膨らんだ容器や内圧不足の内容液入り容器が生産されるおそれがない。

請求項４の発明によれば、内容液が密封された容器をすぐに１５〜３０℃に加温するので、容器内もすぐ陽圧化されるので、すぐにその容器をカートンケース等に入れ、積み付け等を行った場合でも、容器がケース内で座屈変形，破損するおそれがない。

さらに請求項５〜８に関する発明によれば、上記請求項１〜４の効果を有する容器詰め飲料の製造装置が得られる。

以下添付図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図４は本発明の製造方法を実施するための装置の種々の実施形態を模式的に示す説明図である。

本発明が適用される容器はＰＥＴボトルその他のポリエステルボトル等のプラスチックボトルおよび金属製ボトル缶等の薄肉金属製缶である。また本発明が適用される飲料は、プラスチックボトルに詰めて常温流通される非炭酸飲料、たとえば清涼飲料水、ミネラルウオーター、牛乳、乳飲料等である。

本発明の方法は、容器の少なくとも内面を殺菌する容器殺菌工程と、内容液を殺菌する内溶液殺菌工程と、殺菌された内容液を１〜１０℃に冷却する工程と、冷却された内容液に１０１〜２０１ｋＰａの圧力で無菌化した窒素ガスを溶解または過溶解させる工程と、窒素ガスが過溶解された内容液を常圧下（大気圧１０１ｋＰａ下）で容器に充填する充填工程と、内容液が充填された容器を殺菌されたキャップで密封する密封工程と、該密封された容器を１５〜３０℃に加温する工程とを備え、前記容器殺菌工程、充填工程および密封工程はいずれも無菌空間内で行われる。

ここで、無菌空間とは、容器搬入のための出入り口を設けた作業室内の一部空間を囲って密封空間とし、この密封空間内に陽圧の無菌空気を導入して無菌状態を維持するようにした空間を意味する。

この方法を実施するための装置の１実施形態を図１に示す。この装置１は、容器の搬送方向に順に容器洗浄装置２、容器殺菌装置３、充填装置４、キャッパー５、ウオーマー６を備える。充填装置４はキャップ殺菌装置８および内容液を貯蔵するヘッドタンクユニット９に接続されており、容器洗浄装置２、キャップ整列装置７およびキャップ殺菌装置８は外環境制御空間１１内に配置されている。ここで外環境制御空間とは、無菌状態を所定のクラス以下とするように制御された作業室または作業室の一部を区画した空間等の外部環境を意味する。外環境制御空間としてはクラス１０万以下のものが好ましく、たとえばクリーンルームも好ましい外環境制御空間である。

外部から搬送された容器はまず容器洗浄装置２によりその内外面を洗浄された後容器殺菌装置３に移送され、容器の少なくとも内面、好ましくは内外面が殺菌される。容器の殺菌は、たとえば容器表面に温水または加温殺菌薬剤を散布しまたは蒸気に当てることによりボトルの殺菌対象表面が６０℃以上、好ましくは６５℃以上になるようにして行うことができる。

容器の殺菌を終了後容器は必要に応じて洗浄され、充填装置４に移送され、ここでヘッドタンクユニット９内に保持された内容液が容器内に充填される。ヘッドタンクユニット内には１〜１０℃の温度範囲内の所定の温度に冷却された内容液が貯蔵されている。

ヘッドタンクユニット９は窒素ガス溶解装置１５を介して内容液殺菌装置１２に接続されている。内容液は内容液殺菌装置１２において所定の殺菌温度に加熱されて殺菌された後冷却装置１３により１〜１０℃、好ましくは１〜５℃の温度範囲内の所定の温度に冷却され、窒素ガス溶解装置１５に供給される。窒素ガス溶解装置１５には無菌化フイルター１４を介して無菌化された窒素ガスが送られ、１０１〜２０１ｋＰａの圧力で殺菌済みの内容液に溶解または過溶解される。すなわち、常温以下の温度でかつ常圧（大気圧）または加圧下で窒素ガスを飲料に接触させることにより窒素ガスは内溶液に溶け、あるいは強制的に内容液に溶解させられる。この溶解方法は、たとえば特公昭５８−５５０７９号公報等により公知であり、窒素ガス溶解装置１５としては、公知のカーボネーターや、配管中で窒素ガスを微細気泡化して飲料中に注入するマイクロバブル、配管中にオリフイスやベンチュリーを設け注入した窒素ガスを内容液に攪拌混合するスタテイックミキサ等を使用することができる。窒素ガスの圧力としては、１３１〜１７１ｋＰａが好ましく、１５１ｋＰａ（＋５０ｋＰａの加圧）がより好ましい。

こうして窒素ガス溶解装置１５において窒素ガスが溶解または過溶解された内容液は１０１〜２０１ｋＰａの供給圧力でヘッドタンクユニット９から充填装置９に供給され、容器殺菌装置３から移送された容器に充填される。この時の充填温度は１〜１０℃の温度範囲内の所定の温度である。この場合、充填ノズルの先端と容器の口部との間には一定の間隔があいているが、供給圧力が１０１〜２０１ｋＰａと大気圧に対し微陽圧であるので、内容液の発泡や飛散がきわめて少なく、内容液は安定した状態で容器に充填される。一方図示しないキャップ供給源から供給されたキャップがキャップ整列装置７を介してキャップ殺菌装置８により公知の方法で殺菌され、充填装置４に供給されて内容液を充填した直後の容器の口部に被せられる。

キャップを被せられた容器は直ちに密封装置を構成するキャッパー５に移送され、容器はキャップで密封される。この間にヘッドヘッドスペースは常圧であるので、内容液中に溶解していた窒素ガスが気化して密封後のヘッドスペース内圧を陽圧にする。

密封された容器はウオーマー６に移送され１５〜３０℃の温度範囲内の所定の温度に加温された後製品として出荷される。この加温により、内容液中に溶解していた窒素ガスはさらに気化が促進され、ヘッドスペースの内圧を一層陽圧とする。

図２および図３は図１に示す実施形態にかかる装置の変更例を示す説明図である。図２および図３において、図１と同一構成要素は同一符号で示し、詳細な説明を省略する。

図２に示す装置は、窒素ガス溶解装置１６がヘッドタンクユニットを兼用している点で図１に示す装置と異なり、その他の構成および作用は図１に示す装置と同一である。

図３に示す装置は、ヘッドタンクユニット９が窒素ガス溶解装置１５の前段に配置されており、冷却装置１３を介して内容液殺菌装置１２に連結している点で図１に示す装置と異なり、その他の構成および作用は図１に示す装置と同一である。

本発明の１側面においては、本発明の方法は、容器の少なくとも内面を殺菌する容器殺菌工程と、内容液を殺菌する内溶液殺菌工程と、殺菌された内容液を１〜１０℃に冷却する工程と、冷却された内容液に所望の圧力を超える圧力で無菌化した窒素ガスを過溶解させる工程と、窒素ガスが過溶解された内容液を１０１〜２０１ｋＰａの所望の圧力に減圧し貯蔵する工程と、貯蔵された内容液を１０１〜２０１ｋＰａの供給圧力で容器に充填する充填工程と、内容液が充填された容器を殺菌されたキャップで密封する密封工程と、該密封された容器を１５〜３０℃に加温する工程とを備え、前記容器殺菌工程、充填工程および密封工程はいずれも無菌空間内で行われる。

図４は本発明のこの方法を実施するための装置の１例を示す説明図である。

図４の装置においては、構成部品の構成は図１の実施形態と同一であるが、図１の実施形態においては窒素ガス溶解装置１５において窒素ガスは１０１〜２０１ｋＰａの圧力で内容液に圧入され、ヘッドタンクユニット９内の圧力も１０１〜２０１ｋＰａに維持されているのに対し、図４の実施形態においては、窒素ガス溶解装置１５において窒素ガスは所望の圧力を超える圧力すなわち大気圧を超える圧力で内容液に圧入される一方ヘッドタンクユニット内の圧力は１０１〜２０１ｋＰａに維持されている点で異なる。図４の実施形態においては、ヘッドタンクユニット９内が１０１〜２０１ｋＰａ内の所望の圧力に維持されているので、窒素ガス溶解装置１５からヘッドタンクユニット９に移った内容液はその圧力が１０１〜２０１ｋＰａに減圧され、この圧力で充填装置４に供給される。

本発明によれば、発明の効果の欄に記載の諸効果を奏することができるほか、従来のアセプテイック充填設備に使用する充填ノズルが使用できるため、設備を大幅に変更する必要がなく、有利である。

１０℃の緑茶飲料に、無菌化された窒素ガスを３０１ｋＰａで過溶解させた後、１３１ｋＰａまで減圧・調圧し貯留タンクへ蓄えた。この緑茶を、満中内容積５３０ｍｌ、ヘッドスペース３０ｍｌのＰＥＴボトル容器に充填したところ、緑茶からわずかに発泡したが、液が容器から噴き出すことはなかった。密封後、２５℃まで加温して容器の内圧を測ったところ、１２５ｋＰａ（大気圧を１０１ｋＰａとしたとき、＋２４ｋＰａの陽圧）となった。さらにこの容器を５℃に冷却しても、容器は張ったままで、陽圧であることが確認できた。さらにこの容器を３５℃下で２週間保管したところ、内容物に微生物は確認されず、変敗なく、良好であることが確認できた。

本発明にかかる容器詰め飲料の製造装置の１実施形態を模式的に示す説明図である。図１の装置の１変更例を示す説明図である。図１の装置の他の変更例を示す説明図である。本発明にかかる容器詰め飲料の製造装置の他の実施形態を模式的に示す説明図である。

Claims

容器の少なくとも内面を殺菌する容器殺菌工程と、内容液を殺菌する内容液殺菌工程と、該殺菌された内容液に無菌化された窒素ガスを溶解または過溶解させる工程と、該窒素ガスが溶解または過溶解された内容液を容器に充填する工程と、内容液が充填された容器を殺菌されたキャップで密封する密封工程とを備え、前記容器殺菌工程、充填工程及び密封工程はいずれも無菌空間内で行われ、前記充填工程において、充填ノズルと容器口部とは離間していることを特徴とする容器詰め飲料の製造方法。
前記無菌化された窒素ガスを溶解または過溶解させる工程は、該殺菌された内容液を１〜１０℃に冷却する工程と、該冷却された内容液に１０１〜２０１ｋＰａの圧力で無菌化した窒素ガスを溶解または過溶解させる工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の容器詰め飲料の製造方法。
前記無菌化された窒素ガスを溶解または過溶解させる工程は、該殺菌された内容液を１〜１０℃に冷却する工程と、該冷却された内容液に所望の圧力を超える圧力で無菌化した窒素ガスを過溶解させる工程と、該窒素ガスが過溶解された内容液を１０１〜２０１ｋＰａの所望の圧力まで減圧し貯蔵する工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の容器詰め飲料の製造方法。
前記密封工程の後に、該密封された容器を１５〜３０℃に加温する工程が設けられていることを特徴とする請求項２または３いずれかに記載の容器詰め飲料の製造方法。
容器の少なくとも内面を殺菌する容器殺菌装置と、内容液を殺菌する内容液殺菌装置と、該殺菌された内容液に無菌化された窒素ガスを溶解または過溶解させる窒素ガス溶解装置と、該窒素ガスが溶解または過溶解された内容液を容器に充填する充填装置と、内容液が充填された容器を殺菌されたキャップで密封するキャッパーとを備え、前記容器殺菌装置、充填装置及びキャッパーはいずれも無菌空間内に配置された前記充填装置において、充填ノズルと容器口部とは離間していることを特徴とする容器詰め飲料の製造装置。
前記無菌化された窒素ガスを溶解または過溶解させる装置は、該殺菌された内容液を１〜１０℃に冷却する冷却装置と、該冷却された内容液に１０１〜２０１ｋＰａの圧力で無菌化した窒素ガスを溶解または過溶解させる窒素ガス溶解装置とを含むことを特徴とする請求項５に記載の容器詰め飲料の製造装置。
前記無菌化された窒素ガスを溶解または過溶解させる装置は、該殺菌された内容液を１〜１０℃に冷却する冷却装置と、該冷却された内容液に所望の圧力を超える圧力で無菌化した窒素ガスを過溶解させる窒素ガス溶解装置と、該窒素ガスが過溶解された内容液を１０１〜２０１ｋＰａの所望の圧力まで減圧し貯蔵する貯蔵装置とを含むことを特徴とする請求項５に記載の容器詰め飲料の製造装置。
前記密封装置の後に、該密封された容器を１５〜３０℃に加温する装置が設けられていることを特徴とする請求項６または７いずれかに記載の容器詰め飲料の製造装置。