JP2012520116A - 物体を滅菌するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

非滅菌物体を導入するための入口と、滅菌された物体を導出するための出口とを有する滅菌導管（２）と、加熱されて気化された滅菌流体を導管（２）内に導入するための噴射手段と、導管（２）から出る排出流体を捕捉するための吸引手段（３０；１１５）とを備える、物体を滅菌するための装置。装置には、導管（２）に対して垂直に流体の流れを注入して、滅菌領域ではない外部から前記滅菌導管を分離するための流体バリアを形成する注入手段（１０）が設けられ、前記流体バリアが導管（２）の前記入口で形成される。物体を滅菌するための滅菌導管内における滅菌流体の分布を調整する方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、物体を滅菌するための装置および方法に関する。

一般に知られるように、殆どの産業分野では、特に食品産業において、すなわち、容器に飲料を無菌充填する分野、および、無菌食品包装の分野では、物体、具体的には容器を滅菌する必要性が存在する。

滅菌は、一般に、紙、プラスチック、金属、または、有機材料などのあらゆるタイプの表面上で使用され得る化学物質、例えば過酸化水素を使用して達成される。

食品産業に関しては、充填が無菌状態で行われるようにするため、容器の内部および外部の両方を滅菌するだけでなく、充填プロセスの終わりに容器を密封する役目を果たす容器の閉塞体、例えばキャップまたはストッパを滅菌することも必要である。

この観点から、容器閉塞体を滅菌するための既知の装置は、閉塞体のための通路を内部に形成する壁を有する滅菌導管を備える。具体的には、導管の内側には、制御された無菌雰囲気を有する容積が画定される。前記既知の装置は、加熱されて気化された滅菌流体（すなわち、化学物質）を導管内に注入するための噴射手段と、ホットエアーを導管内に導入するための乾燥手段とを更に備える。この観点から考えると、装置は、例えば特許出願国際公開第２００６１２８８８４号パンフレットに記載されるような滅菌流体を加熱して気化させるための機器を備える。

これらの装置で一般に使用される滅菌流体がそれらの温度が閾値（活性化値）を上回るときに化学的に活性であることに気付くことは注目に値する。乾燥手段は、滅菌流体を活性化させると同時に閉塞体自体が装置から出る前に閉塞体上の液化された滅菌流体を排除する機能を有する。

このため、滅菌流体は、それが気化された状態で導管内に注入される前に加熱される。

また、既知の滅菌装置は、排出流体が環境内に流入しないように排出流体を導管から導出するためのシステムも備える。

既知の装置では、一端が吸引ポンプに接続されて他端が導管に直接に接続される排気管が設けられる。このようにして、吸引力が導管内の容積に対して直接に加えられる。

より具体的には、排気管は一般に開口で導管に接続され、開口を通じて閉塞体が滅菌プロセスのために導管内に供給される。

導管は、環境汚染されたエアーが無菌容積内に流入するのを防止するために環境に対して過圧状態に維持されなければならない。

既知の装置は幾つかの欠点を有する。

まず最初に、導管が過圧状態に維持されなければならないことに留意すると、導管からの排出流体の導出に関連する問題が生じる。実際に、導管内の容積に加えられる吸引力は、吸引ポンプが接続される導管の端部の近傍で、一般的には導管の入口で、マイナスの圧力勾配を形成する。そのようなマイナスの圧力勾配は、圧力が導管の外側の環境圧力よりも低い領域の形成を決定づけ、したがって、汚染された環境エアーの導管内への流入をもたらす。

導管からの排出流体の導出に関連して生じる更なる問題は以下のとおりである。排出流体の導出は、プロセス流体（すなわち、滅菌流体および乾燥エアー）の望ましくない流れを導管内に生み出し、それにより、滅菌雰囲気の分布を変化させる。すなわち、導管内でのプロセス流体の分布が最適化されない。これは、プロセス流体の分布が、排出流体を導出するためのシステムにより導管の端部に加えられる吸引力によって影響されるからである。

不都合なことに、閉塞体に対するプロセス流体の作用は、プロセス流体の分布が排出流体の導出によって影響されるという事実に起因して、殆ど制御できず、予測できない。

本発明の目的は、前述した欠点を排除して、非滅菌環境から滅菌導管を分離できる、物体を滅菌するための装置を利用できるようにすることである。特に、本発明に係る装置の目的は、物体が滅菌される滅菌容積内へ汚染された環境エアーが流入するのを防止することである。

本発明の更なる目的は、物体が滅菌される滅菌容積内のプロセス流体の分布に影響を与えることなく排出流体の捕捉を行う、物体を滅菌するための装置を利用できるようにすることである。

更なる目的は、物体が滅菌される滅菌容積内のプロセス流体の分布を最適化できる、物体を滅菌するための装置を利用できるようにすることである。

更なる目的は、物体を滅菌するための滅菌容積内における滅菌流体の分布を調整する方法を提案することである。

前記目的は、以下に記載される請求項の内容によって特徴付けられる本発明に係る物体を滅菌するための装置および方法によって十分に達成される。

これらの目的および他の目的は、単なる非限定的な例として添付図面に示される好ましい実施形態の以下の説明から更に容易に明らかになる。

本発明に係る装置を平面図で示している。 図１の装置の概略側面図を示している。 本発明に係る方法に関連する機能図を示している。 図１の装置の斜視図を示している。 図１の装置に挿入される注入手段の斜視図を示している。 図５の注入手段の断面図を示している。 図１の装置の作用部の斜視図を示している。 図７に示される作用部内に配置される供給パイプの斜視図を示している。 図１の装置内に挿入される吸引手段の斜視図を示している。 図９に示される吸引手段の拡大断面図を示している。 図９および図１０に示される吸引手段の更なる斜視図を示している。

図面を参照すると、参照符号１は、容器を密封する役目を果たし且つ充填プロセスの終わりに容器に適用される物体、特にキャップやストッパなどの容器閉塞体を滅菌するための装置を全体的に示している。

装置１は、物体のための入口３を有する滅菌導管２を備える。

好ましい実施形態において、特に図５を参照すると、導管２は、長方形断面を有するとともに、上壁２ａと、底壁２ｂと、２つの側壁２ｃ、２ｄとを備えており、前記壁のそれぞれが略平坦である。また、導管２は長手方向に沿って配置されるのが好ましい。

しかしながら、本明細書中に記載されて図示される導管２の構造は本質的ではない。実際に、導管２は異なる形状を有してもよく、例えば、導管は、円形断面を有して曲線経路上に配置されるチューブであってもよい。

好ましい実施形態において、特に図２を参照すると、物体を入口３から導管２自体の出口４へ輸送するために導管２内にコンベヤ（図示せず）が配置され、前記入口および出口は装置１の入口および出口に対応する。装置１は、滅菌されるべき物体を入口で（単独で）受けて（矢印ＩＮ参照）、滅菌された物体を出口で利用できるようにする（矢印ＯＵＴ参照）。特に容器閉塞体に関して、これらの容器閉塞体の底壁が上方に向いて且つ、容器閉塞体の凹部が下方を向いた状態で導管２内に配置されるのが好ましい。

装置は、滅菌流体を導管自体内へ注入するために導管に結合される複数のノズルを備える。また、装置には、その活性化温度を超えて加熱された後に気化される滅菌流体をノズルに供給するために、滅菌流体を加熱するおよび／または気化させるためのシステムも設けられる。図示しないそのようなシステムは、参照することにより本願に組み入れられる特許出願国際公開第２００６１２８８８４号パンフレットに記載されている。

したがって、ノズルは、前記システム（すなわち、滅菌流体を加熱して気化させるためのシステム）と共に、加熱されて気化される滅菌流体を導管２内へ導入するための噴射手段５を形成する。

滅菌流体は過酸化水素の蒸気（ＶＨＰ）であることが好ましい。

好ましい実施形態において、特に図７および図８を参照すると、噴射手段は、導管２内に配置されてその長さに沿って複数の穴が設けられる第１の供給パイプ６を備え、前記穴はノズルとして作用するディフューザ５５を形成する。

図面を参照すると、装置１は、物体上で液化された滅菌流体を除去する目的で導管内にホットエアーを導入するための乾燥手段を備える。

好ましい実施形態において、前記乾燥手段は、第１の供給パイプ６（すなわち、導管２内に配置されるパイプ）の構造と同一の構造を有する第２の供給パイプを備えるが、この第２の供給パイプには加熱エアー（または、任意の不活性ガス）が供給される。乾燥手段のレイアウトに関しては、それらの構造が前記噴射手段の構造と同一であり、前述した図７および図８を参照されたい。

乾燥手段は、導管２内での物体の移動方向における噴射手段に対してほぼ下流側で導管２に結合される。これについては図２のＩＮおよびＯＵＴを参照されたい。

この場合、導管２は、入口３から出口４への物体の移動において物体により辿られる経路に沿って連続的に配置される３つの作用部Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、すなわち、
噴射手段が作用する第１の作用部Ｔ１；
乾燥手段が作用する第３の作用部Ｔ３；
第１の作用部と第３の作用部との間の中間にあり、物体に対して噴射手段も乾燥手段も作用しない第２の作用部
を形成することが好ましい。

図４を参照すると、装置１は、導管２から出る排出流体を捕捉するための吸引手段１１を備える。

特に図１、図５、図６を参照すると、装置は、導管２に対して垂直に流体の流れを注入して、滅菌領域ではない外部から前記滅菌導管を分離するための流体バリアを形成するための注入手段１０を備え、前記流体バリアは滅菌導管２の前記入口３で形成される。導管に対して垂直なそのような流体の流れは、流体が注入される領域で強力な乱流を形成し、したがって、その領域で圧力が増大する。そのような圧力の増大に起因して、導管の入口には一種のプラグが形成され、それにより、滅菌領域ではない外部から滅菌導管が分離される。

好ましい実施形態では、前記注入手段１０が導管２の前記入口に配置される。

特に、導管２に対して垂直に注入される流体の流れは、ブレード形状の流体バリアを形成する。そのような流体バリアは熱い滅菌エアーから形成されるのが好ましい。

図５および図６に示される好ましい実施形態によれば、前記注入手段１０は、導管２の横断面の周囲に配置されて流体バリアを形成する前記流体流れを注入するための１つ以上の出口９ａを有するＣ形状チャンネル９を備える。流体バリアの注入のための出口は、環状チャンネルに沿って分布される複数の穴またはスロットによって形成されるのが好ましい。

更に異なる実施形態によれば、前記注入手段は、導管の壁に接続される水平チャンネルまたはＬ形状チャンネルまたは環状チャンネルをそれぞれ備え、それぞれの種類の前記チャンネルは、流体バリアを形成する流体の流れを注入するための１つ以上の出口を有する。流体バリアの注入のための出口は、チャンネルに沿って分布される複数の穴またはスロットによって形成されるのが好ましい。

好ましい実施形態において、装置１は、
滅菌雰囲気の作用パラメータを検出するための検出手段と、
吸引手段に作用的に関連付けられ（Ｃ１として示されるライン参照）且つ検出手段に作用的に関連付けられる（Ｃ２として示されるライン参照）制御手段Ｃであって、検出された作用パラメータに応じて前記吸引手段の動作を調整する制御手段Ｃと、
を更に備える。

好ましい実施形態において、特に図１および図２を参照すると、装置１は複数の吸引手段および複数の検出手段を備え、これらの手段は全てが互いに所定の距離を隔てて前記導管に沿って分布される。検出手段は、導管２に沿って分布される圧力センサの配列、一般的には導管の前記作用部Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれに１つずつ３つの圧力センサＰ１、Ｐ２、Ｐ３を備えることが好ましい。

異なる実施形態によれば、前記検出手段は、圧力センサの配列に加えて、導管２に沿って分布される流量センサの配列、一般的には導管の前記作用部Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれに１つずつ３つの流量センサ（図示せず）を備える。

更なる実施形態において、検出手段は、圧力センサを何ら伴わずに流量センサの配列を備える。

好ましい実施形態において、特に図２および図９〜図１１を参照すると、前記吸引手段１１のそれぞれは少なくとも調整弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を備えており、調整弁は、導管２に形成される対応する排気口３０に結合されるとともに、弁が排気口を閉じる少なくとも第１の作用位置と、前記弁が排気口を開く第２の作用位置との間での前記弁の動作をもたらすためのそれぞれのアクチュエータＭ１、Ｍ２、Ｍ３に結合される。また、各アクチュエータＭ１、Ｍ２、Ｍ３は、前記制御手段Ｃに作用的に接続されるとともに、検出された作用パラメータに応じて起動される。

前記吸引手段１１のそれぞれは、排気口３０に結合される対応する調整弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の上側に配置される吸引フード１５を更に備えることが好ましく、前記吸引フードはドラフト効果によって排出流体を捕捉する。

ドラフト効果によって排出流体を捕捉する吸引フード１５が滅菌導管内の滅菌流体の分布に影響を与えないことに気付くことは注目に値する。これは、吸引力が導管２内に封じ込められる流体に対して直接に加えられないからである。

図９〜図１１に示される好ましい実施形態によれば、前記排気口３０はホース１１５を貫通して延びており、前記ホースの縁１１５ａは前記フード１５の基部１１５ｂの内側に延在し、それにより、排出流体の流出物が前記フードと前記ホースとの間で漏れるのが防止される。

本発明の更なる目的は、物体、特に容器閉塞体を滅菌するための滅菌導管内における滅菌流体の分布を調整する方法を提供することである。

本発明によれば、物体を滅菌するための滅菌導管内における滅菌流体の分布を調整する方法は、図３に示されるように、以下のステップ、すなわち、
吸引手段を介して排出流体を捕捉するステップ（ボックスＳ１）と、
前記滅菌導管内の滅菌流体の作用パラメータを検出するステップ（ボックスＳ２）と、
検出された作用パラメータと予め設定された値または値の範囲とを比較するステップ（ボックスＳ３）と、
前記比較ステップの結果に応じて前記吸引手段の動作を調整するステップ（ボックスＳ４、Ｓ５、Ｓ６）と、
を備える。

特に、前記作用パラメータのうちの１つは滅菌雰囲気の圧力であり、他の１つは滅菌雰囲気の流れである。

滅菌流体は、加熱されて気化される過酸化水素の蒸気（ＶＨＰ）であることが好ましい。

比較ステップの結果に応じて吸引手段の動作を調整するステップは、以下のように実行される。

検出された作用パラメータが予め設定された値と一致し、或いは予め設定された値の範囲内にある場合には、吸引手段の動作の調整が行われない（ボックスＳ４）。一方、検出された作用パラメータが予め設定された値と一致せず、或いは予め設定された値の範囲内にない場合（ボックスＳ５）には、吸引手段の動作の調整が行われる（ボックスＳ６）。特に、対応するアクチュエータによって弁（排気口の閉位置と前記排気口の開位置との間で少なくとも移動できる）の位置が調整される。アクチュエータの起動は、検出された作用パラメータと予め設定された値または値の範囲とを比較するステップが完了された後に制御手段によって引き起こされる。

弁の位置は、吸引フードによって捕捉される排出流体の量を決定する。

前記比較ステップの結果に応じて吸引手段の動作を調整するステップは、前記作用パラメータに基づいてフィードバック制御により行われる（Ｓ７として示される分岐を参照）。すなわち、作用パラメータが第１の調整後に変化し、したがって、想定し得る第２の調整が第２の検出に基づいて行われる。その際、検出ステップがほぼ連続した形態で行われる。

本発明に係る装置は重要な利点を有する。

まず最初に、物体を滅菌するための本発明に係る装置は、非常に簡単な信頼できる方法で滅菌導管を非滅菌環境から分離できる。特に、そのような装置は、物体が滅菌される滅菌導管内に汚染された環境エアーが流入するのを防止する。

本発明に係る装置は、導管内のプロセス流体の分布に影響を与えることなく排出流体を捕捉するようにし、有益である。そのような結果は、流体バリア、検出手段、および、制御手段の存在に起因して可能である。

本発明に係る装置は、物体に対する滅菌流体の作用を最適化するようにし、有益である。そのような結果は、検出手段および制御手段の存在に起因して可能である。

Claims (19)

1. 非滅菌物体を導入するための入口（３）と、滅菌された物体を導出するための出口（４）とを有する滅菌導管（２）と、
   加熱されて気化された滅菌流体を前記導管（２）内に導入するための噴射手段（５）と、
   前記導管（２）から出る排出流体を捕捉するための吸引手段（１１）と、
   を備える、物体を滅菌するための装置（１）において、
   前記導管（２）に対して垂直に流体の流れを注入して、滅菌領域ではない外部から前記滅菌導管を分離するための流体バリアを形成する注入手段（１０）を備え、
   前記流体バリアが前記導管（２）の前記入口（３）で形成されることを特徴とする、装置。
2. 前記流体バリアがブレード形状である、請求項１に記載の装置。
3. 前記流体バリアが熱い滅菌エアーから形成される、請求項１〜２のいずれか一項に記載の装置。
4. 前記注入手段（１０）が、前記導管の壁に接続され、且つ前記流体バリアを形成する前記流体の流れを注入するための少なくとも出口を有する水平チャンネルを備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記注入手段（１０）が、前記導管（２）の壁に配置され、且つ前記流体バリアを形成する前記流体の流れを注入するための少なくとも出口を有するＬ形状チャンネルを備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記注入手段（１０）が、前記導管（２）の壁に配置され且つ前記流体バリアを形成する前記流体の流れを注入するための少なくとも出口（９ａ）を有するＣ形状チャンネル（９）を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記注入手段（１０）が、前記導管（２）の横断面の周囲に配置され且つ前記流体バリアを形成する前記流体の流れを注入するための少なくとも出口を有する環状チャンネルを備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
8. 滅菌雰囲気の作用パラメータを検出するための検出手段と、
   前記吸引手段（１１）および前記検出手段に作用的に関連付けられ、検出された作用パラメータに応じて前記吸引手段の動作を調整する制御手段（Ｃ）と、
   を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記検出手段が少なくとも圧力センサ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）を備える、請求項８に記載の装置。
10. 前記検出手段が少なくとも流量センサを備える、請求項８または９に記載の装置。
11. 前記吸引手段（１１）が、
    前記導管（２）に形成される対応する排気口に結合される少なくとも１つの調整弁（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）と、
    前記少なくとも１つの調整弁（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）と
    を備え、
    前記少なくとも１つの調整弁（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）は、該調整弁が前記排気口を閉じる少なくとも第１の作用位置と、該調整弁が前記排気口を開く第２の作用位置との間での該調整弁（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）の動作をもたらすためのアクチュエータ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）にそれぞれ結合され、前記アクチュエータが、前記制御手段（Ｃ）に作用的に接続されて、検出された作用パラメータによって起動される、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記吸引手段（１１）が、排気口（３０）に結合される対応する調整弁の上側に配置される吸引フード（１５）を更に備え、前記吸引フードがドラフト効果によって排出流体を捕捉する、請求項１１に記載の装置。
13. 前記排気口（３０）がホース（１１５）を貫通して延び、前記ホースの縁（１１５ａ）が前記フード（１５）の基部（１１５ｂ）の内側に延在する、請求項１２に記載の装置。
14. 複数の吸引手段（１１）および複数の検出手段を備え、
    前記吸引手段および前記検出手段は全てが互いに所定の距離を隔てて前記導管（２）に沿って分布される、請求項８〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記注入手段（１０）が前記導管（２）の前記入口（３）に配置される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 物体を滅菌するための滅菌導管内における滅菌流体の分布を調整する方法であって、吸引手段を介して排出流体を捕捉するステップ（Ｓ１）を備える方法において、
    滅菌雰囲気の作用パラメータを検出するステップ（Ｓ２）と、
    検出された作用パラメータと予め設定された値または値の範囲とを比較するステップ（Ｓ３）と、
    前記比較ステップの結果に応じて前記吸引手段の動作を調整するステップ（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６）と、
    を備えることを特徴とする、方法。
17. 前記作用パラメータのうちの１つが滅菌雰囲気の圧力である、請求項１６に記載の方法。
18. 前記作用パラメータのうちの１つが滅菌雰囲気の流れである、請求項１６または１７に記載の方法。
19. 前記比較ステップ（Ｓ３）の結果に応じて前記吸引手段（１１）の動作を調整する前記ステップ（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６）が、前記作用パラメータに基づいてフィードバック制御（Ｓ７）により行われる、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の方法。

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