JP2008133049A - 薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄肉プラスチックボトルを加熱水、温水または加熱薬剤などの加熱殺菌流体を用いて湿熱加熱殺菌し、ボトルの殺菌に必要な熱量を供給した後に冷却するボトルの殺菌方法において、加熱殺菌および冷却を行いながらなお薄肉のプラスチックボトルの熱収縮による変形を生じるおそれのない薄肉プラスチックボトルの殺菌方法を提供する。
【解決手段】 薄肉プラスチックボトルの少なくとも内面を加熱殺菌する工程および加熱殺菌された薄肉プラスチックボトルを冷却する工程とを含む薄肉プラスチックボトルの殺菌方法であって、前記薄肉プラスチックボトルの内部を陽圧または微陽圧に維持しながら前記薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌および／または冷却を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ペット（ＰＥＴ）ボトル等の薄肉のプラスチックボトルの殺菌方法に関する。

近年、内容物のフレーバーへの影響が少ないことから、予め非耐熱性のプラスチックボトルを加熱薬剤や温水などで殺菌し、無菌環境下で別に殺菌した内容物を充填して密封する、いわゆるアセプティック充填が行われている。この充填方法において使用されるプラスチックボトルは非耐熱性であって比較的薄肉軽量化が図られているが、環境問題への配慮の高まりや原材料の高騰などを背景に、ペットボトルのさらなる薄肉軽量化が求められている。特に、アセブティック充填に使用される非耐熱性ボトルは、使用される数量が多いため、軽量薄肉化が求められている。

そこで、特許文献１では、薄肉軽量のペットボトルの効率的な製造方法を開示し、合わせて重量が３５gという薄肉軽量化されたペットボトルを開示している。しかし、この特許文献１に開示されるプラスチックボトルを、従来より知られている加熱薬剤や温水などによって殺菌すると、熱によってプラスチックボトルの延伸部分が変形収縮することが想定される。また、加熱殺菌されたプラスチックボトルを自然冷却すると徐々に冷却されるため、この段階でも熱収縮が起こることが想定される。この熱収縮は、プラスチックボトルをより軽量薄肉化するとボトル胴部などがより薄肉化されるために起こると考えられ、特に殺菌時間の短縮化などを目的に加熱薬剤や温水などの温度を高温化するとより起こりやすくなる。

熱収縮を防止しながらプラスチックボトルを殺菌する方法として、特許文献２に開示される殺菌方法などが知られている。この殺菌方法は、プラスチックボトルの少なくとも内面に熱水を供給すると同時に、その外面に該熱水よりも低温の冷却流体を供給することにより非耐熱性のボトルであっても、たとえば８５℃以上の高温水をボトル内側に噴射した場合でも熱収縮による変形を伴うことなく殺菌が達成される方法を開示している。また、同様にプラスチックボトルの内側に蒸気を噴射すると同時に、その外面にこの蒸気よりも低温の冷却流体を供給することによりボトルの熱収縮を防止する方法も開示されている。

しかし、これらのボトル殺菌方法は、ボトル内面の熱水または蒸気による加熱と同時にボトルの外面を冷却流体で冷却するため、ボトル内面の充分な殺菌に必要な熱が短時間では伝わり難く、殺菌時間が長くかかり、生産効率を悪くするとともに、殺菌時間の延長のために生産ラインも大規模化し、設備費および設置スペースの増加を来たすという問題を生じる。

そこで、短時間で充分な加熱殺菌効果が得られ、かつ低コストのプラスチックボトルの加熱殺菌方法が望まれている。

特開２００６−１３７０５８号公報 特開平７−１８７１４９号公報

本発明は、従来のアセブティック充填システムにおけるプラスチックボトルの殺菌方法の上記問題点に鑑みなされたものであって、長い殺菌時間や大規模な装置を必要とせず、簡単な方法により加熱薬剤、温水等の加熱殺菌流体を使用して薄肉プラスチックボトルを殺菌しながらなお薄肉プラスチックボトルの熱収縮による変形を生じるおそれがない薄肉プラスチックボトルの殺菌方法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、倒立した薄肉プラスチックボトルの口部に加熱薬剤または温水を滞留させ、あるいは薄肉プラスチックボトル内へエアー等を噴射させる等の方法によりボトル内部を陽圧または微陽圧に維持し、さらに加熱された薄肉プラスチックボトルを冷却する際にもボトルの内部を陽圧または微陽圧に維持すると、薄肉軽量化された薄肉プラスチックボトルが熱収縮を起こさない状態、あるいは熱収縮が極力抑えられた状態で薄肉プラスチックボトルの殺菌を短時間行うことができることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明の上記目的を達成するアセブティック充填システムにおける薄肉プラスチックボトルの殺菌方法は、請求項１の薄肉プラスチックボトルの殺菌方法では、薄肉プラスチックボトルの少なくとも内部を加熱殺菌する工程および加熱殺菌された薄肉プラスチックボトルを冷却する工程とを含む薄肉プラスチックボトルの殺菌方法であって、前記薄肉プラスチックボトルの内部を陽圧または微陽圧に維持しながら加熱殺菌および／または冷却を行うことを特徴とする。上記殺菌方法では、加熱殺菌工程の加熱によるボトルの熱収縮および殺菌工程で加熱された薄肉プラスチックボトルが熱収縮の起きる温度未満に冷却される間における熱収縮が防止される。

請求項２に記載の殺菌方法では、冷却工程中の薄肉プラスチックボトル内部の陽圧維持または微陽圧維持は、前記加熱殺菌工程中の薄肉プラスチックボトル内部の陽圧維持または微陽圧維持と連続していることを特徴とする。上記殺菌方法では、薄肉プラスチックボトルが加熱殺菌工程および冷却工程を経るまでの間、ボトル内部が陽圧または微陽圧に維持されているので、これらの工程においてボトルが熱収縮することが確実に防止される。

請求項３に記載の薄肉プラスチックボトルの冷却工程は、前記薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌工程完了後に引き続いて、薄肉プラスチックボトルの内面および／または外面に冷却流体を噴射して行うことを特徴とする。この殺菌方法では、例えば加熱殺菌工程および冷却工程を同じホイール上で行う場合など、加熱殺菌流体と冷却流体の噴出を切り替え、同じ噴出ノズルから噴出することができる。

請求項４に記載の殺菌方法では、薄肉プラスチックボトルの冷却工程は、前記薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌工程が完了する前に、薄肉プラスチックボトルの外面に冷却流体を噴射して行うことを特徴とする。この殺菌方法では、加熱殺菌工程と冷却工程とを一部同時に行うことができ、冷却工程の短時間化を図ることができ、ボトルの熱収縮がより一層防止される。

請求項５に記載の殺菌方法では、上記請求項４に記載した殺菌方法に加えて、薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌工程完了後は、薄肉プラスチックボトルの内面へ冷却流体を噴射する、あるいは内外面へ同時に冷却流体を噴射することを特徴とする。この殺菌方法では、請求項４の殺菌方法の効果に加えて、より冷却効果を向上させることができ、ボトルの熱収縮がより一層防止される。

請求項６に記載に殺菌方法では、薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌工程と前記薄肉プラスチックボトルの冷却工程との間に、加熱殺菌流体および冷却流体の液噴射停止時間が設けられていることを特徴とする。この殺菌方法では、加熱殺菌流体と冷却流体との切り替えに時間がかかってしまうような場合であっても、ボトルの熱収縮がおこらないように内圧が陽圧または微陽圧に維持されているため、ボトルの熱収縮を防止することができる。

請求項７に記載の殺菌方法では、冷却工程中の薄肉プラスチックボトル内部の陽圧維持または微陽圧維持は、冷却流体の噴射完了前に終了することを特徴とする。この殺菌方法では、ボトルの熱収縮を防止することができるとともに、冷却流体の噴射完了時点でボトルの内部圧力は、陽圧または微陽圧になっていないのでノズルに滞留した流体が一気に吹き出すことによって生じるボトルの変形が防止される。

請求項８に記載の殺菌方法では、加熱殺菌工程中の薄肉プラスチックボトル内部の陽圧維持または微陽圧維持は、段階的に減圧され、冷却流体噴射完了前または完了と同時に終了することを特徴とする。この殺菌方法では、請求項７と同様に、ボトルの熱収縮を防止することができるとともに、冷却流体の噴射完了時点でボトルの内部圧力は、段階的に減圧されて陽圧または微陽圧になっていないのでノズルに滞留した流体が一気に吹き出すことによって生じるボトルの変形が防止される。

請求項９の殺菌方法では、前記加熱殺菌工程が、内部に流体経路が形成された中空ノズルステム、該中空ノズルステムの頂部に設けられたノズル口部からなり、ノズル口部は上端面が液受面となっており、該液受面の略中央部に中空ノズルステムの流体通路に通じる複数のノズル孔が所定角度傾斜して形成された噴射ノズルを用いて行われ、加熱殺菌流体を倒立状態の薄肉プラスチックボトルの底部内面方向へ噴射させて供給しするとともに、前記薄肉プラスチックボトルの口部より排出される流体を掻きあげて前記薄肉プラスチックボトルの内部へ供給することにより加熱殺菌を行い、前記薄肉プラスチックボトルの内部を陽圧または微陽圧に維持するものであることを特徴とする。これにより、通常のボトル内部を直進する殺菌流体による殺菌効果に加え、ボトル口部より排出される流体を掻きあげることによっていわゆるジャグリング効果も生じるため、殺菌効果をより向上させることができる。

請求項１０の殺菌方法では、前記加熱殺菌工程が、内部に流体経路が形成されるとともにエアー供給孔が形成された中空ノズルステム、該中空ノズルステムの頂部に設けられたノズル口部からなり、ノズル口部は上端面が液受面となっており、該液受面の略中央部に中空ノズルステムの流体通路に通じる複数のノズル孔が所定角度傾斜して形成された噴射ノズルを用いて行われ、加熱殺菌流体は前記エアー供給孔より供給される加圧エアーと混合し、前記加圧エアー混合加熱殺菌流体を倒立状態の薄肉プラスチックボトルの底部内面方向へ噴射させて供給するとともに、前記薄肉プラスチックボトルの口部より排出される流体を掻きあげて前記薄肉プラスチックボトルの内部へ供給するものであることを特徴とする。これにより、請求項９の殺菌方法による効果に加え、ボトル内部へ供給される殺菌流体の一部はボトル口内周を伝って流下してくる殺菌流体と干渉して霧状となってボトル内部へ供給されるため、殺菌効果をより向上させることができる。また、加熱殺菌流体を高温化することができ、殺菌に要する時間を短縮化することもできる。

以下添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本発明の対象とするボトルは非耐熱性ペット（ＰＥＴ）ボトル等の非耐熱性薄肉プラスチックボトルである。
なお、本明細書において「薄肉プラスチックボトル」とは胴部の平均肉厚が約１０〜２５０μｍのプラスチックボトルをいう。ここでボトルの胴部の平均肉厚（ｔ）とは、ボトルのネックリングより下の部分(ネックリングおよびキャップ締付け用のネジ部を除く部分)の首下重量（Ｇ）および使用樹脂の比重(γ)からボトルの首下体積（Ｖ）（＝Ｇ/γ）を求め、ボトルのネックリングより下の部分の首下表面積（Ｓ）を算出し、ボトルの首下体積（Ｖ）をボトルの首下表面積（Ｓ）で除した値（ｔ）（＝Ｖ/Ｓ）をいう。

本発明に係る薄肉プラスチックボトル殺菌方法の特徴の一つは、薄肉プラスチックボトルの内部を陽圧または微陽圧に維持しながら加熱殺菌および冷却を行うことである。

［加熱殺菌方法］
薄肉プラスチックボトルへの加熱殺菌方法は、従来より知られている各種方法を使用することができる。加熱殺菌流体としては、液体としては６０℃〜９０℃、より好ましくは６５℃〜８５℃に加温した過酢酸、過酸化水素、アルカリ等の殺菌剤または温水を使用することができる。加熱殺菌流体の好ましい噴射時間は２〜１０秒間で、ボトルの殺菌に必要な熱量を供給することができる。また、液体に代えてあるいは併用して蒸気を使用することもできる。

［冷却方法］
加熱された薄肉プラスチックボトルの冷却方法は、ボトル温度をボトルが熱収縮を起こす温度未満に急速に降下させることを目的としており、従来より知られている各種方法を使用することができる。具体的には、加熱された薄肉プラスチックボトルの内面または外面、もしくは内外面に５℃〜４０℃の冷却流体を噴射することによりボトル温度をボトルが熱収縮を起こす温度未満に急速に降下させることにより、ボトルが熱収縮を起こす温度である７０℃未満にまで温度が降下する間の熱履歴をボトルが自然冷却する場合に比べて減少させることができるので、ボトルの変形をより完全に防止することができる。たとえば、加熱殺菌流体の温度を８７℃としてボトル内面の殺菌を行い、所定の殺菌時間終了後ボトルを放置し自然冷却させた場合は、ボトルが７０℃未満に降下する時間が長くかかり、この間にボトルが受ける熱履歴によりボトルはある程度の熱収縮を起こすが、ボトルに冷却流体を噴射して冷却する場合は、ボトルの温度は急速に７０℃未満に降下するので、この間にボトルが受ける熱履歴は自然冷却の場合に比べてはるかに小さく、ボトルの熱収縮を最小限に抑えることができる。なお、図１に示すノズルを使用する場合は、ロータリジョイントなどを使用することにより、第１噴射孔２より加熱殺菌流体と冷却流体を切り替えて噴射することができる。

また、冷却流体は、通常の水などを使用することができるが、飲用適性のある水などを用いることが望ましく、特に冷却流体をボトル内部に供給する場合は、充填される内容物の殺菌条件と同等以上に殺菌したまたは除菌したものを用いることが望ましい。加えて、ボトル内部に加圧エアーを供給する場合は、充填される内容物の殺菌条件と同等以上に殺菌または除菌した加圧エアーを用いることが望ましい。冷却流体をボトル外面に噴射する場合は、ジェット噴射とすると冷却時間をより短縮することができる。

［薄肉プラスチックボトル内部の陽圧または微陽圧］
薄肉プラスチックボトルの内圧は１ｋＰａ〜２０ｋＰａの範囲内の陽圧状態または微陽圧状態に維持することが望ましく、好ましい範囲は１ｋＰａ〜１５ｋＰａ、特に好ましい範囲は１ｋＰａ〜５ｋＰａである。加熱殺菌工程および／または冷却工程での薄肉プラスチックボトルの内部圧力を上記の範囲内の陽圧または微陽圧に維持するには、倒立したボトルの口部に所定量の加熱殺菌流体を滞留させてノズル部を水封し、さらに加熱殺菌流体を供給して薄肉プラスチックボトルの内部を陽圧または微陽圧に維持することができる。

倒立したボトルの口部に所定量の加熱水・温水または加熱・加温した殺菌剤を滞留させるには、加熱殺菌流体をボトル内面に噴射するノズルの管径を大きくしてノズルとボトル口部の間の面積を狭くする。たとえば、本出願人の出願にかかる特開２００３−１８１４０４号公報に記載されているような構成をとることができる。この構成において、ノズルは、第１噴射孔と第２噴射孔とを有する多段ノズルであり、第２噴射孔は溜まっている加熱水または加熱薬剤中に開口し、第２噴射孔からの噴射により加熱水または加熱薬剤を掻き上げる。すなわち、図１に示すように、倒立したボトル１０の口部（ノズル口）１１に挿入された殺菌用の噴射ノズル１の先端部に形成された第１噴射孔２とその下方に開口する第２噴射孔３とから噴射された加熱殺菌流体は、噴射後口部１１に流下する。口部１１に流下した殺菌流体の一部は、噴射ノズル１と口部１１の内径の間の間隙が比較的に小さいので全部口部１１から出きらずに口部１１内に滞留し、第２噴射孔３から噴射される加熱殺菌流体によって攪拌されて掻き上げられ、ボトル１０の内面に向かって飛散するので、ボトル１０の内部の殺菌を効率よく行うことができる。この加熱殺菌流体の口部１１における滞留によってボトル内に１ｋＰａ〜２０ｋＰａの範囲の陽圧または微陽圧が発生する。なお、加熱殺菌流体の掻き上げによる流体の飛散効果を必要としない場合は、第２噴射孔３を設けずに第１噴射孔２のみを設けることも可能である。

図１の実施形態はボトルの口部に所定量の加熱殺菌流体を滞留させるためにノズルの管径を太くしているが、ボトル口部に加熱殺菌流体を滞留させるには、これに限らず、たとえば、ボトル口部に位置するノズルの周囲にこま状の部材を設けたり、あるいはボトル口部の下方のノズル部分に制御板を設ける等の手段により加熱殺菌流体等をボトル口部に滞留させることができる。

図２はボトル下方のノズル部分に制御板を設けた構成の１例を示す断面図で、噴射ノズル１にはボトル口部１１の下端面と所定の間隙Ｄをおいて円板状の制御板１２が形成されており、加熱殺菌流体は、ボトル口部１１の内径ΦＡと噴射ノズル１の外径ΦＢの間の間隙Ｃおよびボトル下端面と制御板１２の上端面との間の間隙Ｄによって排出される流量が制御され、滞留する。

また、加熱殺菌工程および／または冷却工程での薄肉プラスチックボトルの内部圧力を陽圧または微陽圧に維持する他の方法としては、上記図１における第２噴射孔３よりエアーを供給することにより薄肉プラスチックボトルの内部圧力を陽圧または微陽圧に維持することもできる。この場合、第１噴射孔２より噴射される加熱流体はノズル部に必ずしも滞留させる必要はない。さらに、第１噴射孔２より噴射される加熱流体はノズル部に滞留させて水封し、第２噴射孔３からのエアー供給を併用して内部圧力を陽圧または微陽圧に維持することもできる。

また、その他にも図３および図４に示す噴射ノズルを用いて加熱殺菌工程および／または冷却工程での薄肉プラスチックボトルの内部圧力を陽圧または微陽圧に維持することもできる。

図３（ａ）に示す噴射ノズル２０は、倒立状態の薄肉プラスチックボトルの口部Ａ下方からボトルと非接触状態で加熱殺菌流体などの流体を噴射するノズルであって、内部に流体経路が形成された中空ノズルステム２１、中空ノズルステム２１の頂部に設けられたノズル口部２２からなり、ノズル口部２２は上端面が所定面積を有する液受面２３となっており、液受面２３の略中央部に中空ノズルステム２１の流体通路に通じる複数のノズル孔２４が所定角度傾斜して形成されている。

噴射ノズル２０は、ボトルの口部Ａから排出される流体の排水性や後述するジャグリング効果を得やすくすることなどを考慮し、ボトルの口部Ａの頂面より５〜５０mm程度、好ましくは１０〜３０mm程度間隔（h）を設けて配置することが望ましい。ノズル孔２４は、液受面２３の略中央部に所定間隔で２〜１０個の範囲で形成することが望ましく、外拡がりの傾斜角が１〜８０度であり、ノズル孔径が０．５〜４．０mmであることが望ましい。ノズル孔２４は、ボトル内部へ向かって噴射する流体がボトル内面に効率的に接触するためには、噴射される流体がボトル内部を直進しボトル底部内面および底部と胴部とのコーナー部近傍に当たった後、底部内面および胴部内面を伝って流れるようになっており、流体が効率よくボトル内面を濡らすようになっている。また、ノズル孔２４は一部が噴射ノズルの中心線に対して所定角度傾斜しているため、ノズル孔２４より噴射される流体の一部は、ボトル口内周面を伝って流下してくる還流液の一部と干渉して還流液を掻きあげる効果、いわゆるジャグリング効果を奏し、流体が効率よくボトル内面を濡らすとともに、流体の使用量も削減することができる。なおこのとき、倒立状態のボトル口内部には還流水が溜まりボトルを水封し、この状態で流体をボトル内部へ噴射するため、ボトル内部は陽圧または微陽圧に維持されている。なお内容量２０００ｍｌでノズル口径が２８ｍｍの胴部断面が円筒形薄肉プラスチックボトルを加熱殺菌する場合、噴射ノズル２０は、ノズル天面の中心よりの傾斜角が２．５度、ノズル孔径が３．０ｍｍのノズル孔を、ノズル天面を中心とする半径２．５ｍｍの同心円上に等間隔で４個配置し、流量を１０リットル／分程度で加熱殺菌流体および冷却流体をボトル内部に供給すると、供給される流体は、ボトルのノズル部に干渉せずにボトルの底部の隅角部に到達するとともに還流水も掻きあげるため、ボトル内面全面に短時間で流体が行き渡り、効率的に加熱殺菌および／または冷却を行うことができる。

図３（ｂ）に示す噴射ノズル３０は、上記図３（ａ）の噴射ノズルと基本構成はほぼ同じ構成となっているが、液受面３１は、その外周に所定高さの滞留壁３２が形成されており、ボトルから排出される還流液が所定量滞留できるよう滞留窪みとなっている。この滞留窪みを設けることにより、ボトル内部を陽圧または微陽圧に維持しながら、ジャグリング効果をより一層向上させ、また流体の使用量も削減することができる。

図４に示す噴射ノズル４０、５０は、上記した図３の噴射ノズルとそれぞれ基本構成は同じとなっているが、図４に示す噴射ノズル４１、５１では、それぞれノズル孔４１、５１に通じるノズルステム４２、５２に、図示しないエアー供給源に接続されるエアー供給孔４３、５３が設けられ、ノズル孔４１、５１から噴射される流体に加圧エアーを混合することができるようになっている点が図３の噴射ノズルと相違している。

図４（ａ）に示す噴射ノズルは、加圧エアー混合流体を所定角度傾斜した複数のノズル孔４１よりボトル内部へ向かって噴射すると、流体の一部はボトル内部を直進してボトルの底部やコーナー部近傍にあたった後、底部内面および胴部内面を伝って流れ、他の一部の流体は、ボトル口内周面を伝って流下してくる還流液の一部と干渉し、また液受面４４、５４に滞留している還流液の一部とも干渉してこれらを掻きあげて再びボトル口内部に供給されてジャグリング効果を生じ、さらに一部の流体はノズル孔４１、５１より噴出される際あるいは還流液と干渉する霧状などになってボトル口内部に供給されるため、流体がボトル内部全面へ短時間に到達することができる。そのため、例えば加熱殺菌工程などでは、加熱殺菌に必要な熱量を短時間でボトルに与えることができるため、工程の時間の短縮化が図れる。さらに、流体に加圧エアーが混合されてボトル内部へ供給され、ボトル内部を陽圧または微陽圧としてボトルが熱収縮を起こすことを抑止しているため、流体の高温化も図ることができる。加えて、流体の使用量も削減することができる。

なお、内容量２０００ｍｌの薄肉プラスチックボトルを１ｋＰａ〜２０ｋＰａの陽圧または微陽圧に維持しながら加熱殺菌する場合は、噴射する流体を３Ｌ／分〜１５Ｌ／分程度、好ましくは３Ｌ／分〜１０Ｌ／分程度の流量に設定し、これに１０ＮＬ／分〜５０ＮＬ／分程度、好ましくは１０ＮＬ／分〜３０ＮＬ／分程度の加圧エアーを混合することが望ましい。

図４（ｂ）に示す噴射ノズル５０は、図４（ａ）に示す噴射ノズル４０と基本的な構成は同じものであり、図３（ｂ）と同様に液受面５４の外周に所定高さの滞留壁５６が形成されている点が図４（ａ）の噴射ノズルと相違している。

また、図４に示す噴射ノズル４０、５０を用いた加圧エアー混合流体のボトル内部への供給は、薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌工程での使用に限らず、加熱殺菌工程後のボトル冷却工程や加熱薬剤殺菌後の洗浄工程などにも使用することができる。なお、いずれの場合もボトルは倒立状態でそれぞれの工程を行うことが望ましく、また、倒立状態の口部内部へ排出流体を溜めてもよいし、溜めずにそのまま排出することもできる。

［冷却工程］
本発明の好ましい実施形態においては、上記殺菌方法において、加熱殺菌工程のみならず、冷却工程においても上記した方法などに薄肉プラスチックボトルの内部圧力を陽圧または微陽圧に維持する。このとき、加熱殺菌工程中に維持した陽圧または微陽圧を開放（ゼロとしない）せず、冷却工程中にも連続して薄肉プラスチックボトルの内部圧力を陽圧または微陽圧に維持するとボトルの熱収縮が起こりにくいので望ましい。

冷却工程の開始（冷却流体の噴射開始）は、加熱殺菌工程完了後引き続いて連続して行ってもよく、あるいは加熱殺菌工程が完了する前から行ってもよい。さらには、加熱殺菌工程完了後、短時間の加熱殺菌流体および冷却流体の噴射停止時間を設けることもできる。いずれも場合においても、薄肉プラスチックボトルの内部圧力は、陽圧または微陽圧に維持する。

また、冷却工程中のボトル内部圧力の開放は、冷却流体の噴射停止と同時としてもよい。なお、ボトル内部を比較的高く陽圧状態に保つ場合、冷却流体の噴射とボトル内部圧力の開放とを同時に行うと、ノズル部に滞留した流体がボトル内部圧力により一気に外部に吹き出し、ボトル内部が一時的に減圧状態となり、ボトルに変形が生じることがある。
この場合は、ボトル内部圧力を段階的に減らしたり、あるいは冷却流体の噴射停止よりも前にボトル内部圧力維持を終わらせるとよい。

本発明における加熱殺菌工程および／または冷却工程などは通常１つの回転ホイールにボトルを１本ごとセット可能なポケットを複数設け、各ポケットに対応する流体噴射ノズルをそれぞれ設け、ホイールを回転させながら連続的に各工程を行っている。加熱殺菌工程および／または冷却工程を高速化するためには、各工程で必要な時間があるため、ホイールを大径化して回転速度を速めることが考えられる。しかし、ホイールの大径化は装置の設置効率などを考慮すると極端に大径化することはあまり好ましくない。そこで、例えば加熱殺菌工程を２つに分割した小径ホイールで行い、２つの小径ホイールを全て通過することにより加熱殺菌に必要な熱量をボトルに与える構成としてもよい。なお、本発明の殺菌方法を上記２つの小径ホイールで行う場合、小径ホイール間でボトルを受け渡すため、加熱殺菌流体などの流体の供給は一時的に停止される。この場合であっても、例えば受け渡し装置に流体排出量を規制する部材を設けて排出流量を制御するなどしてボトル内部を陽圧または微陽圧に維持しながら行うとよい。特に、図３または図４に示した噴射ノズルを用いると、これらのノズルは固定とすることができるため、噴射ノズルをボトル口部へ挿入／退出する時間を節約でき、より一層ホイールを小径化することもできる。

実施例１
重量３５g・内容量２リットルのペットボトルを、６８℃に加熱した過酢酸系薬剤で１０秒間加熱殺菌し、その後引き続いて８秒間２５℃の冷却水をボトル内面および外面に噴射し冷却し、この間加圧エアーをボトル内部に供給して内圧を約３ｋＰａに維持して、ボトルの状態を観察した。
実施例２
重量３５g・内容量２リットルのペットボトルを、６８℃に加熱した過酢酸系薬剤で１０秒間加熱殺菌し、その後引き続いて８秒間２５℃の冷却水をボトル内面および外面に噴射し冷却し、この間加圧エアーをボトル内部に供給してノズルを水封するとともに内圧を約３ｋＰａに維持して、ボトルの状態を観察した。
実施例３
重量３５g・内容量２リットルのペットボトルを、６８℃に加熱した過酢酸系薬剤で１０秒間加熱殺菌し、加熱殺菌終了１秒前より２５℃の冷却水をボトル外面に噴射して冷却し、さらに加熱殺菌後引き続いて８秒間２５℃の冷却水をボトル内面および外面に噴射し冷却し、この間加圧エアーをボトル内部に供給してノズルを水封するとともに内圧を約３ｋＰａに維持して、ボトルの状態を観察した。
実施例４
重量３５g・内容量２リットルのペットボトルを、６８℃に加熱した過酢酸系薬剤で１０秒間加熱殺菌し、加熱殺菌終了後０．５秒の間隔をおいた後、７秒間２５℃の冷却水をボトル内面および外面に噴射し冷却し、この間加圧エアーをボトル内部に供給してノズルを水封するとともに内圧を約１０ｋＰａに維持して、ボトルの状態を観察した。なお、このとき、０．５秒の間隔を設けたことによりボトルの内圧は一時的に５割程度減圧されたが、完全に解放はされていなかった。

比較例

比較例１
重量３５g・内容量２リットルのペットボトルを、６８℃に加熱した過酢酸系薬剤で１０秒間加熱殺菌し、その後自然冷却して、ボトルの状態を観察した。
比較例２
重量３５g・内容量２リットルのペットボトルを、６８℃に加熱した過酢酸系薬剤で１０秒間加熱殺菌し、その後８秒間２５℃の冷却水をボトル内面および外面に噴射し冷却して、ボトルの状態を観察した。

結果
実施例１〜４では、冷却完了後の薄肉プラスチックボトルに熱収縮による変形は見られなかったが、比較例１および２では、薄肉プラスチックボトルの底部、底部から胴部にかかるヒール部、胴部などの比較的延伸されている部位に熱収縮によると思われる変形が見られた。

薄肉プラスチックボトルの内部圧力を１ｋＰａ〜２０ｋＰａの範囲内に維持した状態で、加熱殺菌および冷却を行うと薄肉プラスチックボトルの熱収縮による収縮変形が抑えられることが判った。

殺菌または冷却中のボトル内圧を微陽圧に維持するための一方法を示すボトルの部分断面図である。 本発明の方法を実施するためのノズルの形状を示す部分断面図である。 殺菌または冷却中のボトル内圧を微陽圧に維持するための他の一方法を示す噴射ノズルおよびボトルの部分断面図である。 殺菌または冷却中のボトル内圧を微陽圧に維持するためのさらに他の一方法を示す噴射ノズルおよびボトルの部分断面図である。

符号の説明

１ 噴射ノズル
２ 第１噴射孔
３ 第２噴射孔
１０ ボトル
１１ ボトル口部（ノズル口）
１２ 制御板
２０ 噴射ノズル
２１ ノズルステム
２２ ノズル口部
２３ 液受面
２４ ノズル孔
３０ 噴射ノズル
３１ 液受面
３２ 滞留壁
４０ 噴射ノズル
４１ ノズル孔
４２ ノズルステム
４３ 加圧エアー供給孔
４４ 液受面
５０ 噴射ノズル
５１ ノズル孔
５２ ノズルステム
５３ エアー供給孔
５４ 液受面
５５ 滞留壁

Claims (10)

1. 薄肉プラスチックボトルの少なくとも内部を加熱殺菌する工程および加熱殺菌された薄肉プラスチックボトルを冷却する工程とを含む薄肉プラスチックボトルの殺菌方法であって、前記薄肉プラスチックボトルの内部を陽圧または微陽圧に維持しながら加熱殺菌および／または冷却を行うことを特徴とする薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌方法。
2. 前記冷却工程中の薄肉プラスチックボトル内部の陽圧または微陽圧維持は、前記加熱殺菌工程中の薄肉プラスチックボトル内部の陽圧維持または微陽圧維持と連続していることを特徴とする請求項１に記載の薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌方法。
3. 前記薄肉プラスチックボトルの冷却工程は、前記薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌工程完了後に引き続いて、薄肉プラスチックボトルの内面および／または外面に冷却流体を噴射して行うことを特徴とする請求項１または２に記載の薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌方法。
4. 前記薄肉プラスチックボトルの冷却工程は、前記薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌工程が完了する前に、薄肉プラスチックボトルの外面に冷却流体を噴射して行うことを特徴とする請求項１または２に記載の薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌方法。
5. 前記薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌工程完了後は、薄肉プラスチックボトルの内面へ冷却流体を噴射する、あるいは内外面へ同時に冷却流体を噴射することを特徴とする請求項４に記載の薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌方法。
6. 前記薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌工程と前記薄肉プラスチックボトルの冷却工程との間に、加熱殺菌流体および冷却流体の液噴射停止時間が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌方法。
7. 前記冷却工程中の薄肉プラスチックボトル内部の陽圧維持または微陽圧維持は、冷却流体の噴射完了前に終了することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌方法。
8. 前記冷却工程中の薄肉プラスチックボトル内部の陽圧維持または微陽圧維持は、段階的に減圧され、冷却流体噴射完了前または完了と同時に終了することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌方法。
9. 前記加熱殺菌工程は、内部に流体経路が形成された中空ノズルステムと、前記中空ノズルステムの頂部に設けられたノズルロ部からなり、前記ノズルロ部は上端面が液受面となっており、前記液受面の略中央部に前記中空ノズルステムの流体通路に通じる複数のノズル孔が所定角度傾斜して形成された噴射ノズルを用い、前記加熱殺菌流体を倒立状態の薄肉プラスチックボトルの底部内面方向へ噴射させて供給するとともに、前記薄肉プラスチックボトルの口部より排出される流体を掻きあげて前記薄肉プラスチックボトルの内部へ供給して加熱殺菌を行い、前記薄肉プラスチックボトルの内部を陽圧または微陽圧に維持するものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌方法。
10. 前記加熱殺菌工程は、内部に流体経路が形成されるとともにエアー供給孔が形成された中空ノズルステム、前記中空ノズルステムの頂部に設けられたノズルロ部からなり、前記ノズルロ部は上端面が液受面となっており、前記液受面の略中央部に前記中空ノズルステムの流体通路に通じる複数のノズル孔が所定角度傾斜して形成された噴射ノズルを用い、前記加熱殺菌流体は前記エアー供給孔より供給される加圧エアーと混合し、前記加圧エアー混合加熱殺菌流体を倒立状態の薄肉プラスチックボトルの底部内面方向へ噴射させて供給するとともに、前記薄肉プラスチックボトルの口部より排出される流体を掻きあげて前記薄肉プラスチックボトルの内部へ供給するものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の薄肉プラスチックボトルの加熱殺菌方法。

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