JP2013203453A - ミネラルウォーター用pet製ボトルの殺菌方法及び装置 - Google Patents

ミネラルウォーター用pet製ボトルの殺菌方法及び装置 Download PDF

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美啓 宮原
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Abstract

【課題】ミネラルウォーター用PET製ボトルの内面を適正に滅菌処理する。
【解決手段】pHが4.5〜6.0、濃度が40ppm以上の微酸性次亜塩素酸水aを25℃以下に加温し、第一のノズル2によってミネラルウォーター用PET製ボトル1の少なくとも内面に噴射し、微酸性次亜塩素酸水をミネラルウォーター用PET製ボトル内から排出した後に、60℃以上でPETの耐熱温度以下に加温した温水bを第二のノズル3によってミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射する。これにより、ミネラルウォーター用PET製ボトルの内面の滅菌効果が4以上となる。
【選択図】図1

Description

本発明は、ミネラルウォーター用PET製ボトルの殺菌方法及び装置に関する。
従来、ミネラルウォーター用PET(ポリエチレンテレフタレート)製ボトルを殺菌する場合、次のような方法が採用されている。
(1) ホットパック方法
これはミネラルウォーターを加温してボトル内に充填することにより、加温したミネラルウォーター自体の熱を利用してボトル内も殺菌しようというものである。
(2) 温水をボトル内に噴射してボトル内を殺菌する方法
ボトル内を温水で殺菌した後に、ミネラルウォーターをボトル内に充填する加熱殺菌方法である(例えば、特許文献1,2,3参照。)。
(3) 過酢酸や過酸化水素をボトル内に噴霧等してボトル内を殺菌し、しかる後にボトル内を洗浄して余剰の過酢酸や過酸化水素を除去する方法
ボトル内を殺菌剤で殺菌処理した後に、飲料水やその他の飲料をボトル内に常温で充填する方法である(例えば、特許文献4参照。)。
特開平5−338629号公報 特開2004−299722号公報 特開2006−160373号公報 特許第3080347号公報
上記(1)のホットパック法は、殺菌と充填を同時に行うことができるが、ミネラルウォーターが加熱により変質したり、味が変わったりするという問題がある。また、PET製ボトルがミネラルウォーターの熱で変形しやすくなるという問題がある。PET製ボトルは他のプラスチック製ボトルに比べリサイクル性、成形性等に優れることから、近年PET製ボトルの使用が推奨されているが、比較的熱に弱くホットパック時の温度が高くなると変形しやすくなるという問題がある。
上記(2)の温水による殺菌方法は、耐熱性のある菌がボトル内で生き残りやすく、ボトルに充填されたミネラルウォーターが腐敗する可能性があるという問題がある。温水の温度を上げて殺菌性を高めようとすると、PET製ボトルが温水の熱で変形しやすくなるという問題がある。
上記(3)の過酢酸や過酸化水素による殺菌方法は、ミネラルウォーターやPET製ボトルを加熱しなくともよいので、ミネラルウォーターの変質や、PET製ボトルの変形を生じないという利点があり、上記(1)(2)の方法に比べて有利である。
しかし、過酢酸は殺菌性に優れるがその匂いがボトル内に残留しやすいという問題がある。また、過酸化水素の場合はボトル材のPETに吸着されやすく、ボトル内に残留しやすいという問題がある。
したがって、本発明は、ミネラルウォーター自体の加熱による変質や、殺菌剤及びその匂いの残留や、ボトルの熱変形を防止したうえで、ミネラルウォーター用PET製ボトル内を適正に殺菌することができる方法及び装置を提供することを目的とする。
ミネラルウォーター内にはカビ、放線菌、水棲菌、芽胞菌等の微生物が入っている可能性があり、このうちカビ、放線菌、水棲菌はミネラルウォーター内で繁殖しうるが、芽胞菌は繁殖しないとされる。したがって、ミネラルウォーター用ボトルに付着した微生物のうちカビ、放線菌、水棲菌を殺菌することによりミネラルウォーターを適正に保存することができる。上記過酢酸や過酸化水素は殺菌力が強く、それらの薬剤を高濃度で噴射するとカビ、放線菌、水棲菌を殺菌することができるのであるが、上述したようにこれらの薬剤はボトルに残留しやすいという問題や薬剤の匂いがミネラルウォーターに移るという問題がある。
そこで、本発明者は過酢酸や過酸化水素が有する上記欠点のない様々な殺菌剤について検討したところ、次亜塩素酸水が望ましいことが判明し、この次亜塩素酸水のうちでもpHの高いものは装置の各部を腐食させることから殺菌剤としては不適当であり、結局のところ微酸性次亜塩素酸水が望ましいことが分かった。この微酸性次亜塩素酸水をPET製ボトルの殺菌に使用すれば、ボトル内での薬剤の残留や、着臭の問題が生じ難く、またある程度の殺菌力を得ることが明らかとなった。
しかし、この微酸性次亜塩素酸水は上記カビ、放線菌について殺菌力が比較的弱く、ボトル内を微酸性次亜塩素酸水で殺菌した場合、水棲菌はある程度殺菌することができるものの、カビ、放線菌は一部生き残るおそれがあり、滅菌効果4(LRV(Logarithmic reduction value)=log(付着菌数/生残菌数))程度以上を得ることができない。
また、カビ、放線菌は薬剤耐性があるが比較的熱に弱いので、温水リンスによって殺菌効果を高めることができると考えられるが、温水リンスに使用する温水の温度を高めると、PET製ボトルに変形を来たしやすくなるので余り高温にすることができず、熱による殺菌も制約を受けることになる。
発明者は、上記課題を解決するため、鋭意研究の結果、PET製ボトルを微酸性次亜塩素酸水と温水とによって、それらの温度コントロールを行いつつミネラルウォーター用PET製ボトルを処理するとカビや放線菌に対する殺菌効果がLRV4程度以上に向上することを見出し、次のような構成を採用するに至った。
すなわち、請求項1に係る発明は、pHが4.5〜6.0、濃度が40ppm以上の微酸性次亜塩素酸水を25℃以下に加温し、第一のノズルによってミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射し、微酸性次亜塩素酸水をミネラルウォーター用PET製ボトル内から排出した後に、60℃以上でPETの耐熱温度以下に加温した温水を第二のノズルによってミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射することを特徴とするミネラルウォーター用PET製ボトルの殺菌方法である。
また、請求項2に係る発明は、pHが4.5〜6.0、濃度が20ppm〜40ppmの微酸性次亜塩素酸水を25℃〜30℃に加温し、第一のノズルによってミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射し、微酸性次亜塩素酸水をミネラルウォーター用PET製ボトル内から排出した後に、60℃以上でPETの耐熱温度以下に加温した温水を第二のノズルによってミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射することを特徴とするミネラルウォーター用PET製ボトルの殺菌方法である。
また、請求項3に係る発明は、pHが4.5〜6.0、濃度が15ppm〜20ppmの微酸性次亜塩素酸水を30℃以上に加温し、第一のノズルによってミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射し、微酸性次亜塩素酸水をミネラルウォーター用PET製ボトル内から排出した後に、65℃以上でPETの耐熱温度以下に加温した温水を第二のノズルによってミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射することを特徴とするミネラルウォーター用PET製ボトルの殺菌方法である。
また、請求項4に係る発明は、微酸性次亜塩素酸水を25℃以上に温調する第一の温調手段と、この第一の温調手段により温調された微酸性次亜塩素酸水をミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射する第一のノズルと、温水を60℃以上でPETの耐熱温度以下に温調する第二の温調手段と、この第二の温調手段により温調された温水を、微酸性次亜塩素酸水が内部から排出された後のミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射する第二のノズルとを具備することを特徴とするミネラルウォーター用PET製ボトルの殺菌装置である。
本発明によれば、ミネラルウォーターの変質、殺菌剤及びその匂いの残留、ボトルの熱変形を来たすことなく、ミネラルウォーター用PET製ボトル内のカビや放線菌を適正に殺菌し、滅菌効果LRV4程度以上を得ることができる。
本発明に係るミネラルウォーター用PET製ボトルの殺菌方法の各工程を示す説明図である。 本発明に係るミネラルウォーター用PET製ボトルの殺菌方法を実施するための装置の概略平面図である。 放線菌に対する薬剤濃度−滅菌効果関係グラフである。 カビに対する薬剤濃度−滅菌効果関係グラフである。
以下、本発明の最良の形態について説明する。
<実施の形態1>
この実施の形態1では、殺菌の対象をミネラルウォーター用PET製ボトルとし、このボトルの少なくとも内面を殺菌するものとする。殺菌する微生物は、ミネラルウォーター内で増殖しやすい主としてカビと放線菌とし、殺菌効果LRV4程度以上を得るものとする。
ボトルの殺菌は、図1に示す手順で行う。
まず、ボトル1を口部1aが下向きになった倒立状態で水平方向に搬送し(I)、第一のノズル2を下向きになったボトル1の口部1aからボトル1内に挿入する。そして、この第一のノズル2から、所定のpHと濃度を有し、所定の温度に加温した微酸性次亜塩素酸水aをボトル1内に向かって噴射する(II)。
微酸性次亜塩素酸水aのpHは望ましくは4.5〜6.0である。この微酸性域を小さい方に外れると塩素ガスが発生しやすくなり、大きい方に外れるとアルカリ性になり滅菌効果が薄れる。微酸性次亜塩素酸水aの濃度は、望ましくは40ppm以上であり、その場合の加温温度は、望ましくは25℃以下である。このように微酸性次亜塩素酸水aを加温すると殺菌効果が高まる。
第一のノズル2からボトル1内に向かって噴射する微酸性次亜塩素酸水の流量は、500mLのボトル1本当り約4L/minであるのが望ましい。第一のノズル2から微酸性次亜塩素酸水aを噴射する時間は例えば約3秒間である。これにより、ボトル1の内面の全面に微酸性次亜塩素酸水aが行き渡る。
微酸性次亜塩素酸水aでボトル1内をリンスした後、約3秒間ボトル1を走行させ、その間に微酸性次亜塩素酸水aの略全量をボトル外に排出させる(III)。
空になったボトル1内に、第二のノズル3をボトル1の口部1aからボトル1内に挿入する。そして、この第二のノズル3から所定の温度に加温した温水bをボトル1内に向かって噴射する(IV)。
温水bの温度は、望ましくは60℃以上であり、PETの耐熱温度以下である。60℃以上の温水bを用いることにより、微酸性次亜塩素酸水aにより傷付けられたカビ、放線菌がより効果的に殺菌される。温水bの温度が60℃よりも低いと、微酸性次亜塩素酸水aにより傷付けられたカビ、放線菌が生き残る可能性がある。温水bの温度がPETの耐熱温度よりも高いと、ボトル1の口部1aが変形し、口部1aを閉じる図示しないキャップと口部1aとの間に隙間が生じ、微生物がその隙間からボトル1内に侵入する可能性がある。
第二のノズル3から温水bを噴射する時間は例えば約3秒間である。この時間内に温水bがボトル1の内面の全面に行き渡り、口部1aからボトル1外に流出する。この温水bはボトル1内の殺菌を行うほか、ボトル1の内面に付着した余剰の微酸性次亜塩素酸水aを洗い流す。
この後、ボトル1から第二のノズル3が抜き取られ、内面の殺菌が完了したボトル1が更に下流側に搬送され、ミネラルウォーターの充填に供される(V)。この工程で温水bの略全量がボトル1外に排出される。
次に、上記殺菌方法を実施するための殺菌装置の一例について説明する。
図2に示すように、この殺菌装置は、上記ミネラルウォーター用PET製ボトル1(図1参照)を所定の搬送路に沿って搬送する手段を有する。
搬送手段は、複数の各種ホイール4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18を次々と隣接するごとく水平に配置し、各ホイール4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18の周りに図示しないグリッパーを所定のピッチで多数配置することにより構成される。これらのホイール4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18は適宜追加、削除が可能である。隣り合うホイールは互いに反対方向に同じ周速度で回転し、各ホイール4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18の外周でグリッパーが各ホイール4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18と同じ周速度で旋回する。
搬送手段の搬送路は、各種ホイール4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18を接続することにより円弧の連続となって延び、この円弧の連続線上を多数のボトル1が所定の間隔で走行する。すなわち、ボトル1は上流側のホイールのグリッパーにより把持されてホイールと共に旋回し、下流側のホイールに到達するとそのホイールのグリッパーに掴み替えられ、以後下流側のホイールへと一定速度で順次送られる。
グリッパーとその開閉機構は公知のものを使用するので、その詳細な説明は省略する。
上記搬送路は、適度に区画された無菌チャンバー19により覆われ、外界から遮断される。無菌チャンバー19内には、無菌エア供給装置20により無菌エアが供給される。これにより、無菌チャンバー19内は無菌エアで陽圧に保持され、外界からの微生物等の侵入が阻止される。搬送路が無菌チャンバー19内に入る箇所にはボトル導入口19aが設けられ、搬送路が無菌チャンバー19から出る箇所にはボトル排出口19bが設けられ、両口19a,19bから無菌エアが吹き出るようになっている。
上流側の所定のホイール7の回りには、第一のノズル2がホイール7と同期回転するように多数配列される。このホイール7に沿ってグリッパーに倒立状態で把持されたボトル1が旋回すると、ホイール7の回りの上流側で第一のノズル2がボトル1と同速度で走行しつつボトル1内に下向きになった口部1aから侵入し、微酸性次亜塩素酸水aをボトル1内に噴射した後、ホイール7の回りの下流側でボトル1外に離脱する(図1参照)。この第一のノズル2がボトル1内に侵入してから離脱するまでの時間が約3秒である。この時間内でボトル1内のカビ、放線菌等の微生物が殺菌され、或いは傷が付けられる。
この第一のノズル2に供給される微酸性次亜塩素酸水aは、図示しない第一の温調手段により25℃以上に温調されるようになっている。第一の温調手段は公知であるからその詳細な説明は省略する。
第一のノズル2と並行して又は第一のノズル2よりも上流側に、ボトル1の外面を殺菌するためのノズル(図示せず)が必要に応じて設けられる。このノズルから微酸性次亜塩素酸水がボトル1の外面に向かって噴射される。
微酸性次亜塩素酸水aで殺菌されたボトル1は、倒立状態のまま上記ホイール7から中間ホイール8,9,10を経て温水リンス用のホイール11へと至る。上記ホイール7の回りで第一のノズル2がボトル1から離脱した後、温水リンス用のホイール11に到達して温水bによるリンスが開始されるまでの時間は約3秒である(図1参照)。
この温水リンス用のホイール11の回りには、第二のノズル3がホイール11と同期回転するように多数配列される。このホイール11に沿ってグリッパーに把持されたボトル1が旋回すると、ホイール11の回りの上流側で第二のノズル3がボトル1と同速度で走行しつつボトル1内に下向きになった口部1aから侵入し、温水bをボトル1内に噴射した後、ホイール11の回りの下流側でボトル1外に離脱する。この第二のノズル3がボトル1内に侵入してから離脱するまでの時間は約3秒である。この温水bによりボトル1内のカビ、放線菌等の微生物が殺菌される。これらの微生物は上記微酸性次亜塩素酸水aの噴射により傷付けられていることから効率よく殺菌される(図1参照)。
この第二のノズル3に供給される温水bは、図示しない第二の温調手段により60℃以上でPETの耐熱温度以下に温調されるようになっている。第二の温調手段は公知であるからその詳細な説明は省略する。
第二のノズル3と並行して、ボトル1の外面に向かって温水bを噴射するためのノズル(図示せず)が必要に応じて設けられる。このノズル3から温水bがボトル1の外面に向かって噴射されることで、ボトル1の外面がより適正に殺菌されると共に、ボトル1の外面に付着した微酸性次亜塩素酸水aが洗い流される。
温水bにより殺菌され、微酸性次亜塩素酸水aが洗い流されたボトル1は、上記ホイール11から中間ホイール12,13,14を経てミネラルウォーター充填用のホイール15へと至る。
このホイール15の回りには上流側から下流側に向かって内容物であるミネラルウォーターを上記殺菌処理済みのボトル1内に常温で充填する充填機21と、ボトル1の口部1aを蓋であるキャップ(図示せず)で密封するキャッパー22とが順に配置される。このホイール15の入口でボトル1は正立状態に戻され、充填機21によりミネラルウォーターを充填され、キャッピングされる。
ミネラルウォーターの包装体となったボトル1はボトル排出口19bから無菌チャンバー19外に排出される。
<実施の形態2>
この実施の形態2では、pHが4.5〜6.0、濃度が20ppm〜40ppmの微酸性次亜塩素酸水を25℃〜30℃に加温し、第一のノズル2(図1参照)によってミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射し、微酸性次亜塩素酸水をミネラルウォーター用PET製ボトル内から排出した後に、60℃以上でPETの耐熱温度以下に加温した温水を第二のノズル3(図1参照)によってミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射する。
実施の形態1の場合に比べて、微酸性次亜塩素酸水のpHが同じであるが、濃度を低くする反面温度を高くしている。
これにより、ボトル内のカビ及び放線菌が滅菌効果LRV4程度以上に滅菌される。
<実施の形態3>
この実施の形態3では、pHが4.5〜6.0、濃度が15ppm〜20ppmの微酸性次亜塩素酸水を30℃以上に加温し、第一のノズル2(図1参照)によってミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射し、微酸性次亜塩素酸水をミネラルウォーター用PET製ボトル内から排出した後に、65℃以上でPETの耐熱温度以下に加温した温水を第二のノズル3(図1参照)によってミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射する。
実施の形態2の場合に比べて、微酸性次亜塩素酸水のpHが同じであるが、濃度を更に低くする反面温度を更に高くしている。
これにより、ボトル内のカビ及び放線菌が滅菌効果LRV4程度以上に滅菌される。
放線菌の一種であるActinomadura nitritigenes を容量500mLのPET製ボトルの内面に付着させて試料を作成した。
図3に示すように、条件A(薬剤の温度25℃、温水の温度65℃)、同B(薬剤の温度30℃、温水の温度60℃)、同C(薬剤の温度30℃、温水の温度65℃)の各場合において、薬剤の濃度を15ppm、30ppm、50ppmに変えて殺菌処理し、図3のグラフ及び表1の結果を得た。
図3及び表1中、薬剤は微酸性次亜塩素酸水である。温水はHEPAフィルタで濾過し加温した無菌水である。
図3及び表1から明らかなように、条件Aの場合は薬剤濃度を大体40ppm以上、条件Bの場合は薬剤濃度を大体20ppm以上、条件Cの場合は薬剤濃度を大体15ppm以上に設定すると、放線菌については滅菌効果LRV4程度以上を得ることができる。
カビの一種であるAspergillus fumigatus を容量500mLのPET製ボトルの内面に付着させて試料を作成した。
図4に示すように、条件A(薬剤の温度25℃、温水の温度60℃)、同B(薬剤の温度30℃、温水の温度60℃)、同C(薬剤の温度25℃、温水の温度65℃)、同D(薬剤の温度30℃、温水の温度65℃)の各場合において、薬剤の濃度を15ppm、30ppm、50ppmに変えて殺菌処理し、図3のグラフ及び表1の結果を得た。なお、条件Dについては薬剤の濃度が10ppmの場合についても試験を行った。
図4及び表2中、薬剤は微酸性次亜塩素酸水である。温水はHEPAフィルタで濾過し加温した無菌水である。
図4及び表2から明らかなように、条件Aの場合は薬剤濃度を大体45ppm以上、条件Bの場合は薬剤濃度を大体40ppm以上、条件Cの場合は薬剤濃度を大体25ppm以上、条件Dの場合は薬剤濃度を大体10ppm以上に設定すると、カビについては滅菌効果LRV4程度以上を得ることができる。
1…PET製ボトル
2…第一のノズル
3…第二のノズル
a…微酸性次亜塩素酸水
b…温水

Claims (4)

  1. pHが4.5〜6.0、濃度が40ppm以上の微酸性次亜塩素酸水を25℃以下に加温し、第一のノズルによってミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射し、微酸性次亜塩素酸水をミネラルウォーター用PET製ボトル内から排出した後に、60℃以上でPETの耐熱温度以下に加温した温水を第二のノズルによってミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射することを特徴とするミネラルウォーター用PET製ボトルの殺菌方法。
  2. pHが4.5〜6.0、濃度が20ppm〜40ppmの微酸性次亜塩素酸水を25℃〜30℃に加温し、第一のノズルによってミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射し、微酸性次亜塩素酸水をミネラルウォーター用PET製ボトル内から排出した後に、60℃以上でPETの耐熱温度以下に加温した温水を第二のノズルによってミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射することを特徴とするミネラルウォーター用PET製ボトルの殺菌方法。
  3. pHが4.5〜6.0、濃度が15ppm〜20ppmの微酸性次亜塩素酸水を30℃以上に加温し、第一のノズルによってミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射し、微酸性次亜塩素酸水をミネラルウォーター用PET製ボトル内から排出した後に、65℃以上でPETの耐熱温度以下に加温した温水を第二のノズルによってミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射することを特徴とするミネラルウォーター用PET製ボトルの殺菌方法。
  4. 微酸性次亜塩素酸水を25℃以上に温調する第一の温調手段と、この第一の温調手段により温調された微酸性次亜塩素酸水をミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射する第一のノズルと、温水を60℃以上でPETの耐熱温度以下に温調する第二の温調手段と、この第二の温調手段により温調された温水を、微酸性次亜塩素酸水が内部から排出された後のミネラルウォーター用PET製ボトルの少なくとも内面に噴射する第二のノズルとを具備することを特徴とするミネラルウォーター用PET製ボトルの殺菌装置。
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