JP2007230597A

JP2007230597A - 殺菌・充填システム及び方法

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Publication number: JP2007230597A
Application number: JP2006053633A
Authority: JP
Inventors: Seiji Goto; 征司後藤; Hideo Yamakoshi; 英男山越; Yuji Asahara; 裕司浅原
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】簡易な製造工程で低コスト化を図り製造効率を向上させる容器の充填システム及び方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る第１の殺菌・充填システムは、容器内を殺菌した後、充填物を充填する殺菌・充填システムであって、ＰＥ又はＰＰ製の容器１１を熱水又は高温ガスで殺菌する高温殺菌部１２と、前記殺菌された殺菌容器１３内に充填物を充填する充填部１４と、前記充填物を充填した充填容器１５に蓋をする密封・密栓部１６とを具備すると共に、これら洗浄部と充填部と密封・密栓部とが無菌エリア内に配設されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、低コスト化を図った容器の殺菌・充填システム及び方法に関する。

従来より、ＰＥＴ等のプラスチック容器の殺菌方法に対して、容器外面を無菌室外で殺菌し、次いで容器内面を無菌室内で殺菌して、そのまま無菌室内で飲料等を充填する方法に関するものである。
前記提案において、プラスチック容器の外面殺菌工程は、温水又は蒸気等をプラスチック容器に噴出させ、容器外面温度を６５〜９６℃未満となるようにする方法が提案されている。一方、容器内面殺菌工程は、容器内面温度を６５〜７０℃未満とする方法が提案されている（特許文献１）。

また、容器を成形する前のプリフォームに殺菌を施すことの提案がある（特許文献２）。

特開２００４−２９９７２２号公報特開平１１−１３９８２９号公報

しかしながら、前記提案の容器としては、ＰＥＴ容器を対象としている為、容器の変形を抑える為に、殺菌温度を７０℃以下にする必要があったので、殺菌時間を短縮することができないという問題がある。

また、プラスチック容器としては、従来から存在するプロピレンの重合体であるポリプロピレン（以下「ＰＰ」という。）やエチレンの重合体であるポリエチレン(以下「ＰＥ」という。)やポリ乳酸（以下「ＰＬＡ」という。）、或いはこれらの共重合体や混合体等が存在するが、ガスバリヤ性や臭い成分の溶出又は吸着等に問題があり、実用化されていないのが実状である。
また、殺菌の薬剤を用いることは、殺菌装置の設置及びコストの向上増加になるので、薬剤を用いない殺菌システムの構築が望まれている。

よって、このようなＰＰやＰＥやＰＬＡ製の容器を用いて、簡易な製造工程で低コスト化を図り製造効率を向上させる容器の充填システムの出現が切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、簡易な製造工程で低コスト化を図り製造効率を向上させる容器の殺菌・充填システム及び方法を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、容器内を殺菌した後、充填物を充填する殺菌・充填システムであって、ＰＥ又はＰＰ又はＰＬＡからなる容器を熱水又は高温ガスにより殺菌する高温殺菌部と、前記殺菌された殺菌容器内に充填物を充填する充填部と、前記充填物を充填した充填容器に蓋をする密封・密栓部とを具備すると共に、これら高温殺菌部と充填部と密封・密栓部とが無菌エリア内に配設されてなることを特徴とする殺菌・充填システムにある。

第２の発明は、容器内を殺菌した後、充填物を充填する殺菌・充填システムであって、ＰＥ又はＰＰ又はＰＬＡからなる容器を熱水又は高温ガスにより殺菌する高温殺菌部と、前記殺菌された容器内に充填物を充填する充填部と、前記充填物を充填した容器に蓋をする密封・密栓部とを具備してなり、且つ前記高温殺菌部が無菌エリア外に配設すると共に、前記充填部と密封・密栓部とが無菌エリア内に配設されてなることを特徴とする殺菌・充填システムにある。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記高温殺菌部の殺菌装置が、前記容器を内部に設置する殺菌装置本体と、前記設置された容器の内面又は外面の一方又は両方に、熱水又は高温ガスを流す又は吹付ける手段とを具備することを特徴とする殺菌・充填システムにある。

第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記容器の殺菌温度が６０℃以上であることを特徴とする殺菌・充填システムにある。

第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記ＰＥ又はＰＰ又はＰＬＡからなる容器が、ＰＥ又はＰＰ又はＰＬＡのいずれかの樹脂、或いはこれらの共重合樹脂、混合樹脂を主成分とする容器、又は少なくとも表面がＰＥ層又はＰＰ層又はＰＬＡ層、或いはこれらの混合層である多層容器であることを特徴とする殺菌・充填システムにある。

第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記高温殺菌部の上流側に設けられ、容器内部又は外部にプラズマを発生させるプラズマ発生装置を具備することを特徴とする殺菌・充填システムにある。

第７の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、前記容器の内面又は外面のいずれか一方又は両方に、バリヤ膜が形成されてなることを特徴とする殺菌・充填システムにある。

第８の発明は、第７の発明において、前記バリヤ膜が炭素膜又はシリカ膜であることを特徴とする殺菌・充填システムにある。

第９の発明は、容器内を殺菌した後、充填物を充填する殺菌・充填方法であって、無菌エリア内で、ＰＥ又はＰＰ又はＰＬＡからなる容器を６０℃以上で殺菌した後に、充填物を充填し、その後密封・密栓することを特徴とする殺菌・充填方法にある。

第１０の発明は、容器内を殺菌した後、充填物を充填する殺菌・充填方法であって、無菌エリア外でＰＥ又はＰＰ製の容器を６０℃以上で殺菌した後、無菌エリア内で、充填物を充填し、その後密封・密栓することを特徴とする殺菌・充填方法にある。

第１１の発明は、第９又は１０の発明において、前記ＰＥ又はＰＰ又はＰＬＡからなる容器が、ＰＥ又はＰＰ又はＰＬＡのいずれかの樹脂、或いはこれらの混合樹脂、共重合樹脂を主成分とする容器、又は少なくとも表面がＰＥ層又はＰＰ層又はＰＬＡ層、或いはこれらの混合層である多層容器であることを特徴とする殺菌・充填方法にある。

第１２の発明は、第９乃至１１のいずれか一つの発明において、前記容器に形成されるバリヤ膜が炭素膜又はシリカ膜であることを特徴とする殺菌・充填方法にある。

本発明によれば、高温殺菌部において容器内外面に熱水又は過熱水蒸気等の高温ガスにより殺菌処理を行うので、従来のような薬剤処理による殺菌を行うことがなくなる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本発明による実施例に係る殺菌・充填システムについて、図面を参照して説明する。
図１は、実施例に係る殺菌・充填システムを示す概念図である。
図１に示すように、本実施例に係る第１の殺菌・充填システム１０−１は、容器内を殺菌した後、充填物を充填する殺菌・充填システムであって、ＰＥ又はＰＰ製の容器１１を熱水又は高温ガスにより殺菌する高温殺菌部１２と、前記殺菌された殺菌容器１３内に充填物を充填する充填部１４と、前記充填物を充填した充填容器１５に蓋をする密封・密栓部１６とを具備すると共に、これら洗浄部と充填部と密封・密栓部とが無菌エリア内に配設されてなるものである。
ここで、前記高温殺菌部１２、充填部１４及び密封・密栓部１６はロータリー式の製造ラインからなるものであり、これらの間には、容器を受け渡すための受渡部１９−１〜１９−４が各々設けられている。

本実施例では、前記高温殺菌部１２において、供給されたＰＥ又はＰＰ又はＰＬＡ容器１１に対して、殺菌を施すようにしている。
この高温殺菌部１２での殺菌処理は、６０℃以上、好ましくは６０〜１３０℃、より好ましくは８０〜１２０℃の熱水や例えば過熱水蒸気、過酸化水素水を含む通常の１００℃以下の水蒸気及び加熱空気等の高温ガスを用いて、容器の内外面の殺菌処理を行うようにしている。もしこれだけでは殺菌が不十分な場合、過酸化水素などの殺菌剤をさらに混入することにより殺菌効果を補助することも出来る。

本実施例ではＰＥ又はＰＰ樹脂を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば生分解特性を有するポリ乳酸（ＰＬＡ）を主成分とした耐熱性の高い樹脂を用いることもできる。これらの樹脂の耐熱性は８０℃以上、好ましくは９０℃以上のものが望まれる。

また、ＰＥ又はＰＰ又はＰＬＡからなる容器としては、ＰＥ又はＰＰ又はＰＬＡのいずれかの樹脂、或いはこれらの共重合樹脂、混合樹脂を主成分とする容器、又は少なくとも表面がＰＥ層又はＰＰ層又はＰＬＡ層、或いはこれらの混合層である多層容器を例示することができる。なお、多層容器の場合には下地層は特に限定されるものではない。
また、容器形状としては、所謂ボトル形状、カップ形状、浅底形状等とし、丸型、四角型等の矩形型等各種どのような形状のものを用いるようにしてもよい。また、各種のレトルト食品容器形状であってもよい。

図３に本実施例にかかる高温殺菌部１２で用いる殺菌装置の一例を示すが、本発明の殺菌処理はこの装置に限定されるものではない。
図３に示すように、本実施例に係る殺菌装置３０は、前記膜形成容器１４を内部に設置する洗浄装置本体３１と、前記設置された容器１４の口部１４ａ内に挿入され、前記容器１４内面に熱水又は過熱水蒸気３２を噴射する噴出孔３３ａを有する内部ノズル３３と、前記膜形成容器１４の外周面に熱水又は過熱水蒸気３２を噴射する外部ノズル３４とを具備するものである。
図中、符号３５は内部ノズル３３に熱水又は過熱水蒸気３２を供給する供給部である。熱水や過熱水蒸気以外に、通常の１００℃以下の水蒸気又は高温空気等の高温ガスを流したり、吹付けるようにしてもよい。もしこれだけでは殺菌が不十分な場合，過酸化水素などの殺菌剤をさらに利用することにより殺菌効果を補助することも出来る。

よって、本殺菌装置３０を用いて、熱水又は過熱水蒸気３２を膜形成容器１４の内面及び外面を洗浄することで、洗浄処理と共に殺菌処理を施すことができることとなる。

また、この高温殺菌部１２に供給するＰＥ又はＰＰ容器に対して、膜形成部において膜形成する際に、高温（６０〜１２０℃）で膜形成することで、膜形成部と高温殺菌部との併用効果によりさらに殺菌効果を向上させるようにしてもよい。

ここで、本発明における容器内面への成膜方法としては、高周波プラズマ又はマイクロ波プラズマを用いた方法等の公知の方法を用いることができる。また、各種の薄膜蒸着法でも良い。
プラズマを用いる方法では、例えばプラスチック容器に対する炭素膜コーティング方法として提案されている従来の特許文献に開示される方法としては、特開平８−５３１１６号公報および特許第２７８８４１２号公報（特開平８−５３１１７号公報）に開示されており、応用的な方法としてフィルムにコーティングする方法（特開平９−２７２５６７号公報）、特殊形状容器に対応する方法（特開平１０−２２６８８４号公報）、量産化技術として複数個の容器に同時にコーティングする方法（特開平１０−２５８８２５号公報）等がある。また、非特許文献に開示されるものとして、「Ｋ．Ｔａｋｅｍｏｔｏ，ｅｔａｌ，ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＡＤＣ／ＦＣＴ '９９，ｐ２８５」、「Ｅ．Ｓｈｉｍａｍｕｒａｅｔａｌ，１０ｔｈｙｅａｒｓＩＡＰＲＩＷｏｒｌｄＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ１９９７，ｐ２５１」がある。

また、マイクロ波プラズマを用いる方法に関しては、ＷＯ９９／４９９９１と、「ＡＳＩＡＰａｃｉｆｉｃＦｏｏｄＩｎｄｕｓｔｒｙ，Ａｕｇ．１９９９，ｐ６８」がある。

また、容器内面に形成されるバリヤ膜としては、炭素を主成分とした炭素膜又はシリカを主成分としたシリカ膜が好ましく、水素が含まれていても含まれていなくとも良い。なお、前記シリカ膜には炭素成分を多く含むものもある。

ここで、本発明で得られる炭素を主成分の一つとして含むバリヤ膜としては、具体的にはアモルファスカーボン膜がある。これは、ダイヤモンド成分（炭素原子の結合がＳＰ³結合）とグラファイト成分（炭素原子の結合がＳＰ²結合）、ポリマー成分（炭素原子の結合がＳＰ¹結合）が混在したアモルファス状の構造を有する炭素膜のことである。前記アモルファスカーボン膜は、それぞれの炭素原子の結合成分の存在比率の変化により硬度が変化し、硬質の炭素膜及び軟質の炭素膜を含むものをいう。また、水素が含まれる水素化アモルファスカーボンも含まれる。さらに、前記硬質の炭素膜には、ＳＰ³結合を主体にしたアモルファスなＤＬＣ(ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ)膜も含まれる。

前記ＰＥ又はＰＰ容器１１への被膜形成は容器の内面又は外面のいずれか一方又は両方に施すものであり、その膜厚としては、例えば３〜２００ｎｍのバリヤ膜を形成するのが好ましい。これにより、ガスバリヤ性の改善を図ることができると共に、樹脂からの臭い成分の溶出又は外部や容器からの臭い成分の吸着等を防止することができることとなる。

図４にガスバリヤ膜を処理していないＰＥＴ容器及びＰＰ容器と、ガスバリヤ膜として炭素膜を被覆処理した膜処理ＰＰ容器について、酸素ガス透過速度の試験を行った結果を示す。無処理ＰＥＴ容器を１とした場合、無処理ＰＰ容器は４０倍以上の透過速度であったが、膜処理ＰＰ容器は無処理ＰＥＴ容器の２倍程度とバリヤ性が良好であることが判明した。

また、高温殺菌部１２の上流側において、図示しないプラズマ処理装置を用いて、被膜原料となる炭素を導入せずに、単に水素、アルゴン又は過酸化水素等を導入してプラズマ殺菌するようにしてもよい。

容器の殺菌が施された殺菌容器１３は、次に充填部１４に供給され、ここで充填物（例えば飲料用流動性充填物）が充填される。
前記飲料用流動性充填物とは例えば清涼飲料水等の液体飲料やヨーグルト等の流動性を有する飲料物を例示することができる。さらに、前記充填物としては、固形又は半固形の例えばご飯やレトルト食品又は液体や流動性の医薬品、化粧品等を例示することができるが、本発明はこれらに限定されるものではなく、容器内部に充填することができるものであれば、いずれであってもよい。

前記充填物が充填された充填容器１５は、次に容器に蓋を施す密封・密栓部１４に供給され、ここで蓋がなされて密封・密栓容器１７となり、その後必要に応じてラベル等が施されて製品となる。或いは蓋の代わりに、フィルムによるシール等の密封手段を用いるようにしてもよい。

本実施例によれば、高温殺菌部１２において容器内外面に高温ガス（例えば熱水又は過熱水蒸気等）で高温（６０℃以上）の殺菌処理を行うので、従来のような薬剤処理による殺菌を行うことがなくなる。

また、ＰＥ又はＰＰ容器１１において、事前に成膜を施す際に、成膜処理を高温で行うことにより、殺菌処理を併用することができる。

本発明による実施例に係る殺菌・充填システムについて、図面を参照して説明する。
図２は、実施例に係る殺菌・充填システムを示す概略である。なお、実施例１の第１の殺菌・充填システム１０−１と同一の構成については同一の符号を付して重複した説明は省略する。
図２に示すように、本実施例に係る第２の殺菌・充填システム１０−２は、容器内を殺菌した後、充填物を充填する殺菌・充填システムであって、ＰＥ又はＰＰ製のＰＥ又はＰＰ容器１１を殺菌する高温殺菌部１２と、前記殺菌された殺菌容器１３内に充填物を充填する充填部１４と、前記充填物を充填した充填容器１５に蓋をする密封・密栓部１６とを具備してなり、且つ前記高温殺菌部１２が無菌エリア外に配設すると共に、前記充填部１４と密封・密栓部１６とが無菌エリアＡ内に配設されてなるものである。

本実施例では、実施例１とは異なり、高温殺菌部１２を無菌エリアＡ外に設置することで、無菌エリアＡ内の装置・設備類の殺菌等が軽減される。

また、高温殺菌部１２を無菌エリアＡ外に設けることで、無菌エリアのコンパクト化を図ることができる。

従来では、例えばＰＥＴ容器を洗浄殺菌する場合に、無菌エリア内に薬剤による高温殺菌部を２系統設け、すすぎ部を１系統設けているので、これらを省略することで、殺菌装置を設置する必要がなくなると共に、薬剤の使用が皆無となる。
具体的には、薬剤を削減することで一ライン当たり年間２０００〜３０００万円のコスト削減が可能となる。プラントまた、大量の水によるリンス作業も大幅に削減されることができる。さらに、殺菌設備を省略することで、２０〜３０％の設置面積の削減が可０−能となる。
また、無菌エリア外に殺菌設備を設けることができるので、殺菌用の洗浄設備等が減ることで、初期システム構築費用の大幅な削減を図ることが可能となる。

以上のように、本発明に係る殺菌・充填システム及び方法によれば、簡易な製造工程で殺菌を施すことができ、例えば清涼飲料、食料品又は医薬品等の殺菌・充填システムに用いて適している。

実施例１に係る殺菌・充填システムの概略図である。実施例２に係る殺菌・充填システムの概略図である。実施例１に係る殺菌装置の概略図である。酸素ガス透過速度試験の結果図である。

符号の説明

１０−１、１０−２殺菌・充填ステム
１１ＰＥ又はＰＰ製の容器
１２高温殺菌部
１３殺菌容器
１４充填部
１５充填容器
１６密封・密栓部
１７密封・密栓容器

Claims

容器内を殺菌した後、充填物を充填する殺菌・充填システムであって、
ＰＥ又はＰＰ又はＰＬＡからなる容器を熱水又は高温ガスにより殺菌する高温殺菌部と、
前記殺菌された殺菌容器内に充填物を充填する充填部と、
前記充填物を充填した充填容器に蓋をする密封・密栓部とを具備すると共に、
これら高温殺菌部と充填部と密封・密栓部とが無菌エリア内に配設されてなることを特徴とする殺菌・充填システム。
容器内を殺菌した後、充填物を充填する殺菌・充填システムであって、
ＰＥ又はＰＰ又はＰＬＡからなる容器を熱水又は高温ガスにより殺菌する高温殺菌部と、
前記殺菌された容器内に充填物を充填する充填部と、
前記充填物を充填した容器に蓋をする密封・密栓部とを具備してなり、且つ
前記高温殺菌部が無菌エリア外に配設すると共に、前記充填部と密封・密栓部とが無菌エリア内に配設されてなることを特徴とする殺菌・充填システム。
請求項１又は２において、
前記高温殺菌部の殺菌装置が、
前記容器を内部に設置する殺菌装置本体と、
前記設置された容器の内面又は外面の一方又は両方に、熱水又は高温ガスを流す又は吹付ける手段とを
具備することを特徴とする殺菌・充填システム。
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記容器の殺菌温度が６０℃以上であることを特徴とする殺菌・充填システム。
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記ＰＥ又はＰＰ又はＰＬＡからなる容器が、ＰＥ又はＰＰ又はＰＬＡのいずれかの樹脂、或いはこれらの共重合樹脂、混合樹脂を主成分とする容器、又は少なくとも表面がＰＥ層又はＰＰ層又はＰＬＡ層、或いはこれらの混合層である多層容器であることを特徴とする殺菌・充填システム。
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記高温殺菌部の上流側に設けられ、容器内部又は外部にプラズマを発生させるプラズマ発生装置を具備することを特徴とする殺菌・充填システム。
請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
前記容器の内面又は外面のいずれか一方又は両方に、バリヤ膜が形成されてなることを特徴とする殺菌・充填システム。
請求項７において、
前記バリヤ膜が炭素膜又はシリカ膜であることを特徴とする殺菌・充填システム。
容器内を殺菌した後、充填物を充填する殺菌・充填方法であって、
無菌エリア内で、ＰＥ又はＰＰ又はＰＬＡからなる容器を６０℃以上で殺菌した後に、充填物を充填し、その後密封・密栓することを特徴とする殺菌・充填方法。
容器内を殺菌した後、充填物を充填する殺菌・充填方法であって、
無菌エリア外でＰＥ又はＰＰ製の容器を６０℃以上で殺菌した後、
無菌エリア内で、充填物を充填し、その後密封・密栓することを特徴とする殺菌・充填方法。
請求項９又は１０において、
前記ＰＥ又はＰＰ又はＰＬＡからなる容器が、ＰＥ又はＰＰ又はＰＬＡのいずれかの樹脂、或いはこれらの共重合樹脂、混合樹脂を主成分とする容器、又は少なくとも表面がＰＥ層又はＰＰ層又はＰＬＡ層、或いはこれらの混合層である多層容器であることを特徴とする殺菌・充填方法。
請求項９乃至１１のいずれか一つにおいて、
前記容器に形成されるバリヤ膜が炭素膜又はシリカ膜であることを特徴とする殺菌・充填方法。