JP2018500246A - 容器を滅菌するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

特に流動性の食品を収容するための容器（２）を充填装置（１４）において滅菌する方法が説明および図示されている。本方法においては、蒸発器（１２）において過酸化水素溶液（１１）を蒸発させ、滅菌ゾーン（３ａ）において少なくとも１つの容器（２）に蒸気状の過酸化水素を衝突させ、蒸気状の過酸化水素の未消費部分を少なくとも部分的に滅菌ゾーン（３ａ）から除去する。全体的により経済的な運用が可能になるように、除去された蒸気状の過酸化水素を凝縮器（１７）において少なくとも部分的に凝縮し、凝縮された過酸化水素を蒸発器（１２）に再び供給することが提案される。【選択図】図１

Description

本発明は、特に流動性の食品用の容器を滅菌する方法であって、過酸化水素溶液を蒸発器で蒸発させ、滅菌ゾーンにおいて蒸気状の過酸化水素を少なくとも１つの容器に衝突させ、蒸気状の過酸化水素の未消費部分を少なくとも部分的に滅菌ゾーンから除去する方法に関する。更に、本発明は、好ましくは上記方法を実施するために、少なくとも１つの容器を滅菌するための滅菌ゾーンと、過酸化水素溶液を蒸発させるための蒸発器と、滅菌ゾーンにおいて蒸気状の過酸化水素を少なくとも１つの容器に衝突させるための滅菌装置と、蒸気状の過酸化水素の未消費部分を少なくとも部分的に滅菌ゾーンから除去するための除去装置とを有する、特に流動性の食品用の容器を滅菌するための装置に関する。

食品用の容器を滅菌するための方法は、さまざまな実施形態で公知である。容器の滅菌および容器への、好ましくは流動性の食品の充填は、多くの場合、１つの同じ装置によって無菌環境において行われている。したがって、この装置は充填機と称されることが多い。

特に流動性の食品を産業規模で容器に充填するために、いわゆる充填機が使用されている。容器への充填および容器の閉口後、食品は長期保存が可能である必要があるので、充填はできる限り無菌で行われることが望ましい。この目的のために、充填機は滅菌エリアまたは無菌室を有し、そこで容器は滅菌され、その後できる限り無菌な状態で充填されて閉口される。

ここで、充填用の開口部を設けるために、上側が開いた食品容器としてパッケージが使用されることが多い。これらパッケージは、例えば、厚紙層と外側のプラスチック層、特にポリエチレン（ＰＥ）、とを備えた積層板から形成された厚紙複合パッケージとすることができる。厚紙はパッケージに十分な安定性をもたらすので、パッケージの取り扱いが簡単になり、例えば積み重ねが可能になる。プラスチック層は、厚紙を湿気から保護し、パッケージから食品への望ましくない材料の吸収を防止する。加えて、更なる層、例えば、パッケージを介した酸素および他の気体の拡散を減らすアルミニウム層など、を設けることもできる。

パッケージは、充填機においてパッケージ前駆体から製作可能であることが好ましい。例えば、所定寸法に切断された包装材をパッケージ前駆体として使用できる。パッケージ前駆体は、必要であれば、実際に例えば包装材ブランクを形成するために長手方向端縁同士を封着することによって、事前に組み立てておくことができる。あるいは、パッケージ前駆体のために使用されるパッケージ材は、ロールからほぼ無限に繰り出され得る。所定寸法に切断された包装材の場合、これは、初めにパッケージカバーおよびパッケージ底面を形成するために、折り曲げ線で折り曲げられる。パッケージカバーおよびパッケージ底面は、包装材の重なり合う部分を封着することによって閉じられる。パッケージ頭部は、初めは開いたままである。必要であれば、パッケージ頭部を初めに閉じることもでき、未だ開いている、好ましくは上を向いている、底面からパッケージを充填することもできる。

その後、各パッケージは充填機の滅菌ゾーンに供給される。これは、各パッケージを受け入れる搬送チェーンの各セルにパッケージを次々と送ることによって行われることが多い。この場合、搬送チェーンは、パッケージが相互間に規定距離を置いて規定速度で搬送されて充填機の滅菌ゾーンを通過することを保証する。

各パッケージは滅菌ゾーンにおいて初めに予熱される。このとき、高温の滅菌済み空気が容器に吹き付けられる。その後、各容器は滅菌される。加えて、蒸発器において過酸化水素水溶液を蒸発させる。次に、水と過酸化水素とから成る蒸気が予熱済みパッケージ内に噴射される。これにより、パッケージ容器全体の内面と外面の少なくとも頭部領域とに過酸化水素が衝突する。過酸化水素は存在する微生物と反応し、これらを死滅させる。これは、容器が予熱されていると、より迅速に行われ、結露が少ない。その後、滅菌後のパッケージの乾燥が滅菌済み空気によって行われる。その後、パッケージは充填および封着ゾーンに送られ、そこで最後に食品が充填される。ここで、食品は、流動性であることが好ましい。複数のケースにおいて、食品は飲料である。その後、閉口されたパッケージが搬送チェーンによって充填および封着ゾーンから搬送される前に、充填済みパッケージは再び閉口される。滅菌ゾーンは複数の部分領域において下向きに開口しており、非無菌の搬送チェーンの高さで、またはそれより下方で、終端する。したがって、滅菌済み空気と、蒸気と、残留過酸化水素との混合物は滅菌ゾーンの下端において除去されて導出される。

いわゆる無菌ゾーンが充填および封着ゾーンに形成される。無菌ゾーンとは、充填および封着ゾーンの上部にある実際に無菌の領域を指す。無菌室は、滅菌ゾーンならびに充填および封着ゾーンを備える。無菌室は、ハウジングの種類に応じて形成可能であり、パッケージの供給用および導出用の開口部が設けられる。加えて、無菌室は、滅菌ゾーンならびに／または充填および封着ゾーンから雰囲気を除去するための開口部を少なくとも１つ下端に有し得る。無菌室の下のエリアは無菌ではないが、パッケージへの無菌充填を害することはない。

滅菌ゾーン内の変換されていない過酸化水素は再使用されない。現在まで、過酸化水素の再利用は、技術的に余りにも手間がかかり非経済的であると常に考えられてきた。したがって、使用される過酸化水素の量を減らすことのみが試みられてきた。したがって、過酸化水素は、それぞれの要件に応じて、他のプロセス排気と共に、排気浄化システムに供給される。ただし、これによる過酸化水素の損失は時が経つにつれ少なからぬ量になる。更に、過酸化水素は、その高い反応性および酸化作用故に、排気処理用および／または排気搬出用のシステム技術に悪影響を及ぼし得る。そのため、過酸化水素によって損なわれない、または殆ど損なわれない、材料が使用されることが多い。

本発明の目的は、全体的により経済的な運用が可能であるように、冒頭で言及した種類の方法および装置を設計および開発することである。

この目的は、除去された蒸気状の過酸化水素が凝縮器において少なくとも部分的に凝縮され、この凝縮された過酸化水素が蒸発器に再び供給される、請求項１に記載の方法によって達成される。

上記目的は、更に、除去された蒸気状の過酸化水素を少なくとも部分的に凝縮するために凝縮器が設けられ、凝縮された過酸化水素を蒸発器に供給するために供給ユニットが設けられた、請求項１の前提部分に記載の装置によって達成される。

本発明は、超化学量論的に使用されている過酸化水素の少なくとも複数部分の経済的再利用が再循環という意味で可能であることも認識している。これは、特に水蒸気を含む気体の凝縮のための一般に高いエネルギー使用にも拘らず、事実である。加えて、本発明は、収率を向上させるために、凝縮液中の過酸化水素の低下した反応性および自己分解を使用できることを認識している。代わりに、または加えて、凝縮液をそのまま再使用する必要はなく、初めに調製システム（コンディショニングシステム）に供給できるので、過酸化水素の著しい損失がない。

本発明の更なる利点は、凝縮のプロセスパラメータの故に、特に温度故に、過酸化水素の濃度を上昇させられること、または過酸化水素の損失低減が気相を介して可能であることにある。過酸化水素の損失が少ないほど、いわゆる過酸化水素収率または回収率が高い。したがって、例えば、凝縮液中の過酸化水素濃度として１０重量％と７０重量％の間に達する濃度を実現できる。過酸化水素濃度は、２０重量％と６０重量％の間、特に２５重量％と４０重量％の間、に達することが好ましい。過酸化水素の回収率は、凝縮器に供給された過酸化水素の１０％と７０％の間に達し得る。ただし、回収率は、２０％と６０％の間、特に３０％と５０％の間、に達することが好ましい。代わりに、または加えて、水素濃度は、凝縮後、凝縮液の濃縮化または希釈によって３０重量％と４０重量％の間の値に、特に例えば３５重量％に、調節可能である。

パッケージに吹き付けられる滅菌用気体の体積を増やすために、この気体は、水蒸気と過酸化水素と、ある割合の、特に濾過された、空気、好ましくは加圧空気、とを含む処理剤から成ることが好ましい。したがって、使用すべき過酸化水素の量を増やさずに、容器と過酸化水素との間の均一な接触が実現される。

ここで、簡略化のために、代わりに、または加えて、過酸化水素溶液を電熱式蒸発器において蒸発させることができる。この場合、過酸化水素のために高温レベルに加熱された複数の接触面を、何の問題もなく、もたらすことが可能である。ここで、これら接触面は、電圧供給部に接続された抵抗発熱体によってもたらされることが好ましい。過酸化水素の蒸発が蒸発器において好都合に行われるように、濾過済みの空気、特に濾過済みの加圧空気、を初めに過酸化水素溶液と混合し、その後に過酸化水素溶液と空気との混合物を蒸発器において蒸発させることができる。これは、例えば、ある種のノズルにおいて行うことができる。この場合、過酸化水素を容器に施すために、および／または過酸化水素を旋回混合するために、滅菌済み空気をキャリア気体として使用できる。

内面に微生物が少なくとも実質的に存在しない滅菌済み容器は、食品の充填のために特に適している。この食品は、容易な充填のために、流動性、特に液状、であるべきである。したがって、滅菌と充填との間に容器への微生物の侵入が皆無であることが望ましい。この背景に対して、滅菌済み容器への充填も同じ装置で行われることが好ましい。最後に、本装置は充填機であること、および／または本方法は少なくとも１つの滅菌済み容器への充填ステップを更に含むこと、も特に好ましい。

滅菌ゾーンは、微生物を死滅させるために、滅菌装置によって蒸気状の過酸化水素を滅菌対象の容器に衝突させる領域を少なくとも備える。ただし、必要であれば、更なる方法ステップが滅菌ゾーンにおいて複数行われ、滅菌ゾーンへの更なる媒体の導入が対応する入口から行われ得る。加えて、滅菌ゾーンは、充填ゾーンおよび／または封着ゾーンと共に、無菌室を構成する部分になり得る。無菌室は、充填された製品の汚染を防止するために、滅菌ゾーンの次に充填および封着ゾーンを備える。ここで、滅菌ゾーンと充填および封着ゾーンとが互いに隣接していると、容器の搬送および実装が簡素化される。滅菌ゾーンから充填および封着ゾーンへの微生物の侵入の危険性を減らすために、一方では滅菌ゾーンとの間、もう一方では充填および封着ゾーンとの間に構造上の狭窄部を設けることができる。この狭窄部は、必要であれば、滅菌ゾーンから充填および封着ゾーンにこの狭窄部を通って搬送される容器より僅かに広くすることができる。代わりに、または加えて、滅菌済み空気の、特に層状の、流れによって形成された、いわゆる幕によって滅菌ゾーンを充填および封着ゾーンから隔てることもできる。ここで、充填および封着ゾーンへの微生物の侵入を防ぐために、この滅菌済み空気は上から下に流れることが好ましい。この滅菌済み空気は、簡略化のために、濾過済みの空気とすることができる。空気は、例えば膜によって、精密濾過されるので、原料空気中に存在する微生物は、残りの空気が無菌であると見做され得る程度まで分離される。

以下においては、より簡単な理解のために、および不要な繰り返しを防ぐために、本方法と本装置との間で詳細に区別することなく、本方法および本装置の複数の好適な実施形態をまとめて説明する。ただし、本方法、および本装置に関する、好適な特徴の各々はそれにも拘わらず、当業者にもたらされる。

本発明の第１の好適な実施形態においては、滅菌済み空気が装置の滅菌ゾーンに供給される。これは、特に、滅菌ゾーンを実際に特に上から下に通る、空気と水蒸気と過酸化水素との無菌流の形成によって、滅菌ゾーンへの細菌および類似物の導入防止を助けることができる。代わりに、または加えて、滅菌済み空気は、必要であれば同様に滅菌ゾーンにおける、少なくとも１つの容器の予熱、および／またはこの少なくとも１つの容器の加熱後の乾燥、のために役立つことが好ましい。これにより、相乗効果の実現も可能である。ここで、容器の予熱は、この容器の滅菌前に行うことができる。高温であると、微生物を死滅させる反応の進行が速い。更に、水蒸気と過酸化水素との混合物の形態の処理剤が容器内および／または容器上で結露する量が減る。代わりに、または加えて、滅菌済み空気は、必要であれば同様に滅菌ゾーンにおいて、滅菌済み容器を乾燥させるために役立つ。これにより、容器への充填前に、滅菌中に形成された凝縮液が除去される。滅菌ゾーンに供給された滅菌済み空気の少なくとも一部は、依然として蒸気状の過酸化水素と共に、滅菌ゾーンから離れる方向に案内され、過酸化水素を凝縮するための凝縮器に供給される。ただし、少なくとも１つの容器を予熱および／または乾燥する何れかのステップに加え、またはその代わりに、滅菌済み空気を滅菌ゾーン内に吹き込むことが好ましい場合もある。この場合、滅菌済み空気の気流の結果として、外側から滅菌ゾーン内への異物の導入を防止できる。

本方法の簡単な実行のために、およびコスト削減のために、過酸化水素は水溶液として蒸発器に供給される。したがって、この場合、蒸気状の過酸化水素と水蒸気とが、ならびに必要であれば、更に無菌気体を希釈するための滅菌済み空気が、少なくとも１つの容器に衝突させられる。このことは、特に、蒸気状の過酸化水素が容器内に導入されると共に、容器の外側に、少なくとも開口部の領域に、接触することを意味する。容器への充填後、開口部を依然として閉じておく必要があるので、容器の外側を滅菌することもできる。そうしないと、微生物が容器内に進入し得る。したがって、簡略化のために、過酸化水素溶液を貯蔵容器から蒸発器に供給できる。過酸化水素の未消費部分、すなわち滅菌中に変換されなかった過酸化水素の部分、は凝縮されていない水蒸気と共に、必要であれば更に滅菌済み空気と共に、滅菌ゾーンから除去されることが好ましい。その後、過酸化水素および水蒸気をそれぞれ部分的に凝縮するために、対応する気体混合物は凝縮器に供給される。ここで、この気体混合物は、凝縮器において３５℃と９５℃の間の温度に冷却されることが好ましい。この温度は、凝縮液中の所望の過酸化水素濃度および／または過酸化水素の回収率に応じて、選択可能である。温度が高くなるほど、回収される過酸化水素が減るが、より高い過酸化水素濃度が凝縮液中に実現される。

過酸化水素を底部側で除去できるように、滅菌ゾーンは下端または底部を有することが好ましい。簡略化のために、過酸化水素は、好ましくは初めに、開口している容器内に上から導かれるので、蒸気状の過酸化水素を滅菌ゾーンの下から、滅菌を害することなく、容易に除去できる。本装置、特に充填機、を通して、および／または滅菌ゾーンを通して、少なくとも１つの容器を搬送するために搬送装置、例えば搬送チェーン、が設けられる場合は、これを無菌に維持することは難しい。この搬送装置の下で過酸化水素が除去される場合は、搬送装置による無菌ゾーンの汚染も加えて防止される。

凝縮液の過酸化水素濃度が蒸発器の前の過酸化水素溶液より高くなるように凝縮器が作動される場合は、本方法の経済性を向上できる。これを保証するために、所定の凝縮器温度を調節することも、または凝縮液の過酸化水素濃度によって凝縮器温度を調整する制御ユニットを設けることもできる。加えて、滅菌ゾーンに供給される滅菌済み空気の質量流量は、凝縮液の過酸化水素濃度を調製するための代替または追加の操作量として望ましい。ただし、これは、凝縮液の過酸化水素濃度が蒸発器の前の過酸化水素溶液より低い場合に、例えば過酸化水素の必要量を減らすためにも好都合であり得る。ただし、この場合、凝縮液からの水の一部の除去、したがって過酸化水素の濃縮化、が必要になり得る。これは、逆浸透を実現するための少なくとも１つの分離器、分子篩、蒸発器、または他の分離器を用いて行うことができる。基本的に、過酸化水素濃度は１０重量％と７０重量％の間に達することが経済的観点から好ましい。ここで、過酸化水素濃度が少なくとも１５重量％、少なくとも２０重量％、または少なくとも２５重量％に達する場合は、過酸化水素の効果的な更なる使用のために好ましい場合がある。代わりに、または加えて、過酸化水素濃度が３０重量％以下、４０重量％以下、または５０重量％以下に達すると、例えばエネルギーまたは手順上の理由から好ましい、または十分な、場合がある。

蒸発および滅菌のために適した過酸化水素濃度をもたらすために、凝縮器内で生じる凝縮液を２５重量％と５０重量％の間、より好ましくは３０重量％と４０重量％の間、特に３３重量％と３７重量％の間、の所定の過酸化水素濃度に調節できる。この調節は、水の追加によって過酸化水素濃度が再び希釈され、過酸化水素溶液の追加によって濃縮化され、および／または水の除去によって濃縮化される場合は、特に簡単且つ費用効率良く実現可能である。調製経費を減らすために、過酸化水素濃度の調節はバッチ単位で行われることが好ましい。基本的に、少なくとも１つの容器の滅菌は、過酸化水素の消費を招く。したがって、消費された過酸化水素は取り替えられることが好ましい。この場合、簡略化のために、例えば蒸発器にも供給される濃度を有する過酸化水素が供給される。このとき、過酸化水素の供給は、濃度の適合化を必要としないか、必要であってもせいぜい僅かである。過酸化水素の供給に関しても、調製経費を減らすためにバッチ単位の実施が有利である。過酸化水素の濃度およびこの過酸化水素の量の充填を調節するために、調製装置を設けることができる。この場合、調製は、貯蔵容器においてバッチ単位で行うことができ、それにより調製経費を大幅に減らすことができる。ここで、水、特に純水、と過酸化水素溶液とを貯蔵容器から貯蔵容器に供給することも好ましい。凝縮液から水を分離するには、経済性およびエネルギーの観点から、分子篩の使用が特に好適である。分子篩は、例えば、ゼオライトおよび／または炭素から形成可能であり、大きな、例えば５００ｍ^２／ｇより大きい、内面を有し得る。細孔直径はほぼ一様であり、分離対象の水分子のサイズと同様である。水を含んだ分子篩は、加熱によって再生可能である。加熱によって、水は再び追い出される。

凝縮器内で生じる凝縮液は、例えば埃、容器の構成材、等々の異物が混入している場合がある。したがって、凝縮液を濾過することが得策である。ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）製の濾過器を濾過器として使用できる。その理由は、これら材料は過酸化水素の影響を僅かしか受けず、過酸化水素の分解に対して触媒作用を有さないからである。好ましくは細孔サイズが１０μｍと２００μｍの間、特に３０μｍと５０μｍの間、または９０μｍと１１０μｍの間である焼結ポリエチレンが使用される場合は特にそうである。濾過液を下方に排出できる場合、濾過器は乾燥するので、過酸化水素は濾過器の残留物と反応しない。焼結されたポリエチレン製濾過器の更なる利点は、費用効果の高い製造および簡単な組み立てにある。代わりに、または加えて、特に濾過後の、凝縮液をイオン交換器、好ましくはカチオン交換器、に供給することが得策であり得る。イオン交換器におけるイオン交換の故に、例えば塩の付着の低減、さらには防止、が可能である。カチオン交換器を使用する場合、酸が凝縮液中に残り、過酸化水素の安定化に寄与する。装置経費を低く維持するために、濾過および／またはイオン交換は、蒸発器に供給される溶液の過酸化水素濃度の調節前に行われることが好ましい。これとは無関係に、本方法によるやり方での調製とコンパクト化とを一緒にもたらすために、濾過装置を調製装置の構成要素とすることができる。

少なくとも１つの容器への充填のために、この少なくとも１つの容器は、蒸気状の過酸化水素の衝突前に、滅菌ゾーンにおいて高温の滅菌済み空気によって予熱されることが好ましい。これにより、滅菌中に使用される凝縮液が減り、過酸化水素があまり冷えないので、高い反応速度が実現される。代わりに、または加えて、蒸気状の過酸化水素によって滅菌された容器を滅菌済み空気によって乾燥させることができる。したがって、充填前に凝縮液が追い出されるので、充填される食品が容器内に残っている過酸化水素によって酸化および／または汚染されることを防ぐ。

これとは無関係に、蒸気状の過酸化水素の衝突、およびこれによる滅菌、の後で、容器に食品の形態の製品が充填されることが好ましい。したがって、本方法は、特に流動性の製品のために提供される。この製品は、少なくともペースト状、または必要であれば液状、とすることができ、必要であれば塊状の成分を更に含むことができる。記載の方法は、飲料の充填に特に適している。この場合、充填される量の故に、できる限り短いサイクル時間が特に経済的に重要である。

いくつかの容器が、無菌室あるいは滅菌ゾーンならびに／または充填および封着ゾーンを通過して搬送装置の助けを借りて次々と搬送される場合は、容器への充填を短時間で行うために有利であり得る。したがって、短いサイクル時間を実現でき、不合格品化を回避できる。搬送装置は、容器の安全確実な、且つ規定された、搬送のために、個々の容器を受け入れるためのセルを複数有し得る。ここで、代わりに、または加えて、搬送装置が搬送チェーンとして形成される場合は、構造的に特に単純である。

パッケージが容器として使用される場合は、基本的に、上記方法は特に経済的に使用される。滅菌および充填を簡素化するために、パッケージは上方に開いていることが更に好ましい。ここで、特に厚紙複合パッケージがパッケージとして望ましい。ここで、底面が充填前に未だ閉じられておらず、上を向いているようにすることもできる。この場合、パッケージへの充填を底面から行えるように、パッケージの頭部は既に閉じられていることが好ましい。

本装置に濾過装置が設けられる場合は、凝縮後の過酸化水素から含有異物を濾過装置において分離できるので、対応する異物の混入が防止される。特にこの目的のために、濾過装置は、前述のように、必要であれば焼結された、ポリエチレンおよび／またはポリプロピレン製の濾過器を有する。ここで、異物は、特に、滅菌対象の容器の摩耗物または埃であり得る。

過酸化水素の一部が再循環されるにも拘らず、滅菌に使用される過酸化水素溶液の過酸化水素濃度がほぼ一定に保たれ得るように、蒸発器に供給される過酸化水素溶液の濃度を調節可能にするために、本装置は、凝縮液中の所望の過酸化水素濃度を調節するための調製装置または調節装置を有することが好ましい。調製装置または調節装置は、実際に特に水の追加によって、過酸化水素濃度を希釈するための希釈装置を備えることができる。水の追加のために、希釈装置は送水管に接続され得る、または水の入った貯蔵容器を有し得る。代わりに、または加えて、過酸化水素濃度を高めるために役立つ濃縮化装置を設けることもできる。過酸化水素濃度を高めるために、例えば、過酸化水素を追加できる、または凝縮液から水を分離できる。水の分離には、分子篩が使用されることが好ましい。ただし、基本的に、水の分離は別の方法でも可能である。過酸化水素濃度の調節は、主に断続的に、すなわちバッチ単位で、行われる。これは、調製経費を簡素化する。ただし、それにも拘わらず、濃度調節を監視するために、調製装置が得策である。同様に、過酸化水素濃度を連続的に調節することが得策であり得る。この場合、扱われる過酸化水素はより少量である必要がある。加えて、装置技術のために必要とされる構造空間が減る。

代わりに、または加えて、装置は、凝縮されていない過酸化水素を取り替えるために供給装置を有し得る。これにより、特に微生物を死滅させた結果としての、および気相を介して凝縮器を離れた過酸化水素の割合の結果としての、過酸化水素の損失を簡単に補償できる。したがって、供給装置は、過酸化水素溶液を有する貯蔵容器を備えることが好ましい。この過酸化水素溶液の濃度は、蒸発器に供給される過酸化水素溶液の濃度にほぼ相当する。

このプロセスを簡素化するために、濾過装置、希釈装置、および／または供給装置が調製装置にまとめられると好ましい場合がある。調製装置は、過酸化水素溶液をバッチ単位で調製するために、貯蔵容器を少なくとも１つ備え得る。この場合、過酸化水素溶液の調製後、この少なくとも１つの貯蔵容器から蒸発器用の過酸化水素溶液の貯蔵容器に供給できる。

本装置、特に充填機、が少なくとも１つの容器を高温の滅菌済み空気によって、特に滅菌ゾーンにおいて、予熱するための予熱装置を有する場合は、容器への食品の充填を安全確実且つ迅速に実現できる。この場合、滅菌中に使用される凝縮液が減り、微生物の確実な酸化を保証する高い反応速度が保証され得る。代わりに、または加えて、滅菌済み容器を滅菌済み空気によって、特に滅菌ゾーンにおいて、乾燥させるための乾燥装置が設けられ得る。この場合、結露した過酸化水素が除去される。さもないと、この結露した過酸化水素は、充填される食品の代わりに容器内に留まり得る。更に、過酸化水素は充填される食品を酸化させることになる。これは、望ましくない場合がある。滅菌済み容器への無菌充填のために、充填および封着ゾーンにおける滅菌済み容器への食品の充填を行うために形成された充填装置が設けられる。充填された食品の汚染が充填後も発生しないように、充填済み容器を閉じるための閉口装置を、特に充填および封着ゾーンにおいて、設けることができる。この場合、この容器は、閉口後にのみ、充填および封着ゾーンから搬送される。

容器を搬送するために、本装置、特に充填機、は特に、滅菌ゾーンおよび／または充填および封着ゾーンまたは無菌室を通過させて、いくつかの容器を次々と搬送し得る搬送装置を基本的に有する。不良品化を防止するために、これら容器の規定された搬送を規定された空間および時間間隔で可能にするために、搬送装置は、個々の容器を導入および／または保持可能なセルを複数有することが好ましい。ここで、これらセルは、それぞれの容器受けが容器の外形寸法に対応するように形成されることが好ましい。これにより、容器の収容が簡単になる。代わりに、または加えて、搬送装置は、搬送チェーンとして形成可能である。これは、容器の定期的給送および補充を保証できるようにするために、単純に輪状に導かれ得る。

基本的に、簡単な滅菌および／または充填のために上方に開放可能なパッケージが容器として使用されると特に経済的である。ここで、冒頭で一例として既に説明したように、および従来技術から公知であるように、特に厚紙複合パッケージがパッケージとして望ましい。

容器の滅菌を記載の方法で高い運用セキュリティで保証できるようにするために、個々の部分プロセスおよび／またはプロセス全体の制御および／または調整を担う制御装置を少なくとも１つ設けることができる。

以下においては、複数の例示的実施形態を表す図面によって本発明をより詳細に説明する。

本発明による装置の詳細を概略図で示す。 本発明による方法を概略図で示す。

図１には、容器２を滅菌するための、充填機の形態の装置１の詳細が模式的に示されている。図示の装置１は、滅菌ゾーン３ａと充填および封着ゾーン３ｂとを備えた無菌室３を有し、ここを一連のパッケージの形態の容器２が少なくとも部分的に次々と搬送されて通過する。ここで、これら容器２の搬送方向は、矢印で示されているように、左から右に向いている。ただし、容器２の搬送は、直線状である必要はなく、弧状、さらには円状、にすることもできる。パッケージの形態の容器２は、特に、少なくとも１つの厚紙層とアルミニウム層と、熱可塑性プラスチック製、特にポリエチレン（ＰＥ）製、の外層とを有する厚紙複合パッケージであり、搬送チェーン５を備えた搬送装置４によって搬送されて無菌室３を通過する。この目的のために、パッケージの形態の容器２は、初めに、所定寸法に切断されたパッケージから、パッケージ材を折り曲げて部分的に溶接または封着することによって、形成されることが好ましい。これにより、パッケージ底面が形成されて閉じられる。容器の頭部は、容器への充填を可能にするために開いたままである。ただし、容器の頭部を閉じ、容器への充填を未だ閉じられていない底面から行うこともできる。

容器２は好ましくは立方体状に形成され、形成後、搬送チェーン５の形態の搬送装置４に渡される。ただし、基本的に、容器は別の形態も有し得る。例えば、球状または角錐状の容器も可能である。この目的のために、搬送装置４は、図示の実施形態においてはパッケージブランクとも称され得る、未閉口状態の容器２が導入されるセル６を有する。この場合、これら容器２またはパッケージブランクは、一方では容器２の容易な導入および除去が保証されるように、他方では容器２の速度および容器２相互間の距離に関して規定された搬送が保証されるように、セル６内に確実に保持されることが好ましい。ここで、無端搬送チェーン５は円状に駆動される。

充填および封着ゾーン３ｂの無菌領域は搬送装置４に辛うじて達しているだけなので、搬送装置４は無菌ではない。ただし、充填および封着ゾーン３ｂでの食品の無菌充填には、これで十分である。搬送装置４による容器２の汚染を防止するために、滅菌済み空気７ａの流れが無菌室３内の上から下まで維持されることが好ましい。この目的のために、滅菌済み空気７ａを供給するために、対応する滅菌済み空気接続部８が無菌室３に沿って複数設けられる。滅菌済み空気流の結果として、微生物が搬送装置４から上方に移動して容器２の上端に定着できない。

滅菌ゾーン３ａと充填および封着ゾーン３ｂとは、図示の装置１においては、吹き上げられてほぼ層状に下方に流れる滅菌済み空気の幕によって分離される。この幕の代わりに、またはこれに加えて、容器は充填および封着ゾーン３ｂに進入させるが、滅菌ゾーン３ａからの雰囲気を少なくとも堰き止めやすい堰または狭窄部も考えられ得る。

滅菌ゾーン３ａへの進入後、容器２は予熱装置９によって高温の滅菌済み空気７ａが吹き付けられて次々と予熱される。次のステーションにおいて、容器２を滅菌するために、投与装置として形成可能な、または投与装置を備え得る、滅菌装置１０によって水蒸気と過酸化水素と、好ましくは濾過された、空気７との混合物を容器２に衝突させる。この目的のために、この点に関して好適な図示の装置１においては、濃度が３０重量％と４０重量％の間、特に約３５重量％、である過酸化水素水溶液１１を蒸発器１２内の電気的に加熱された表面で蒸発させる。この蒸気の温度は、この点に関して好適な図示の装置１においては、２５０℃と３００℃の間、例えば２７０℃、に達する。この蒸気は、過酸化水素を滅菌対象の容器２の表面全体にわたって均一に導くために、濾過済みの空気７と共に、ノズルから吹き出される。ここで、濾過済みの空気７は滅菌用気体の総体積を増やすので、この点に関して好適な図示の装置１においては、滅菌用気体の濃度は２体積％と１０体積％の間、特に２．５体積％と８体積％の間、になる。したがって、少量の過酸化水素の使用によって容器２の滅菌を実現できる。過酸化水素は、容器２の表面において、そこに存在する微生物と１５０℃と２７０℃の間、特に約１７０℃〜２２０℃の間、の温度で反応し、ひいてはこれら微生物を死滅させる。

容器２の滅菌後、過酸化水素と凝縮水とが除去されるように、乾燥装置１３によって滅菌済みの空気７ａを衝突させることによって容器２を乾燥させ、その後、充填装置１４を用いて、これら容器２に食品、この点に関して好適な図示の装置１においては飲料、を充填する。充填された容器２は、次に閉口される。これは、この点に関して好適な図示の装置１においては、閉口装置１５を用いてパッケージの上方領域を折り曲げ、対応する領域を封着することによって行われる。その際、互いに接触するパッケージ部分が互いに溶接される。閉口された容器２は、次に搬送装置４によって無菌室３から搬送される。その後、容器２は、搬送装置４のセル６から次々に取り出され得る。

滅菌ゾーン３ａの下端において、搬送装置４の下で、滅菌済み空気と水蒸気と蒸気状過酸化水素との混合物が吸込箱１６を介して除去される。吸込箱１６は、この点に関して好適な図示の装置１においては、充填および封着ゾーン３ｂの下には延在しない。したがって、滅菌済み空気は充填および封着ゾーン３ｂからは同様に除去されない。これにより、吸込箱を介して除去される体積流量が増え、対応する希釈化の結果として過酸化水素濃度が下がることになる。この気体混合物は、例えば、５０℃と８０℃の間、特に６０℃と７０℃の間、の温度を有し得る。除去された気体混合物は、次に凝縮器１７に供給され、そこで水および過酸化水素が部分的に凝縮される。凝縮器は、いくつかの管レジスタを有する管束型熱交換器とすることができる。ここで、個々の管レジスタはそれぞれクロスフローで機能し、それぞれの内部に冷却液が順次、ならびに凝縮対象の気体混合物に対してカウンターフローとして、流れることが好ましい。ここで、凝縮対象の気体混合物は、個々の管レジスタを通って下から上にジグザグ状に案内される。ここで、凝縮液１８中の過酸化水素の濃度が約３０重量％と３５重量％の間に達するように、滅菌ゾーン３ａに供給される気流全体にわたる気体混合物の組成、および／または凝縮器１７の少なくとも１つの温度、が選択される。ただし、基本的に、他の濃度、例えば少なくとも１５重量％、少なくとも２０重量％、または少なくとも２５重量％、ならびに例えば多くとも７０重量％、多くとも５０重量％、または多くとも４０重量％、が好都合である場合もある。

その後、凝縮液１８は調製装置１９に供給され、そこで、焼結ポリエチレン製濾過器を有する濾過装置２０において滅菌ゾーン３からの埃および／または他の粒子が凝縮液１８から除去される。濾過器を洗浄するために、濾過器は定期的に逆流洗浄される。

こうして浄化された凝縮液１８は、所望の過酸化水素濃度に調節するために、調節装置２１に供給される。前記調節装置２１は、この点に関して好適な図示の装置１においては、希釈装置２２および濃縮化装置２３を備える。希釈装置２２は、貯蔵容器２４内の水、好ましくは純水、の供給部３２を有する。凝縮器１７からの凝縮液１８は水の追加によって貯蔵容器２４内で希釈される。これにより、過酸化水素の濃度は、３０重量％と４０重量％の間、特に約３５重量％、に調節されることが好ましい。濃縮化装置２３は、水を吸収するための分子篩を備えた吸収ユニット２５を少なくとも１つ備える。水は、別のステップにおいて分子篩から再び追い出される。濃縮された過酸化水素溶液を貯蔵容器２４に戻すことができる。過酸化水素溶液の調製は、断続的にバッチ単位で行われる。

消費された過酸化水素と凝縮器１７からの気相２５に含まれている過酸化水素とを補償するために、濃度が調節された過酸化水素溶液が貯蔵容器２４から中間貯蔵部２７に案内され、そこで更なる過酸化水素溶液が供給装置２８から供給される。この補償は、貯蔵容器２４内で調節された濃度に相当し得る所定の濃度の過酸化水素溶液によって行われることが好ましい。

加えて、この点に関して好適な図示の装置１においては、過酸化水素に接触する装置１の表面を材料番号１．４４０４または１．４５７１（各Ｖ４Ａ）の鋼鉄、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、またはガラスで構成できる。あるいは、接触面を不活性化および／または加熱できる。ちなみに、凝縮器１７と蒸発器１２との間における過酸化水素溶液の温度は、過酸化水素の蒸発を防止するために、５０℃未満の温度レベルから維持可能である。代わりに、または加えて、有機および／または無機安定剤を過酸化水素溶液に追加できる。これら安定剤もエアロゾルとして蒸発器１２を離れ得る、および／または蒸発し得る。この点に関して好適な図示の装置１においては、凝縮液１８を凝縮器１７から中間貯蔵部２７に、更には蒸発器１２に、移送するために、複数のポンプが設けられる。これらポンプ２９は、供給ユニットを、またはその一部を、形成し得る。代わりに、または加えて、調製装置１９の全体または一部を供給ユニットの一部にすることもできる。同じことは、対応する管路または類似物にも当てはまる。これらは、前に詳細には言及していないが、図１から何の問題もなく探り出すことができる。加えて、水蒸気、蒸気状の過酸化水素、および滅菌済み空気を滅菌ゾーン３ａまたは吸込箱１６から除去するために、除去装置３０が設けられる。濃縮化装置２３を作動させるために、更なるポンプ３１が設けられる。

上記装置１を作動させるための方法は、図２にブロック流れ図として模式的に示されている。ここで、無菌室において、または無菌室に直接関連して、行われる方法ステップは、無菌室を表す枠Ａ内に配置されている。容器Ｂに関する各処理ステップは、縦に次々と下に配置されている。初めに、容器Ｂを搬送して無菌室Ａを通過させる搬送ユニットに容器Ｂが渡される。次に、容器Ｂが滅菌ゾーンＳＺに供給される。滅菌ゾーンＳＺにおいては、高温の滅菌済み空気による容器Ｂの予熱が行われる。この滅菌済み空気は、初めに、粗く浄化された空気Ｌを濾過することによって、空気Ｌから生成される。この滅菌済み空気は、無菌室Ａ内に更なる複数の箇所においても吹き込まれる。

容器Ｂの予熱後、予熱済み容器Ｂは、粗く浄化された空気と水蒸気と蒸気状の過酸化水素との混合物によって滅菌される。別のステップにおいて、滅菌済み容器Ｂは充填および封着ゾーンＦＳに移送され、そこで貯蔵部からの食品が充填される。その後、容器Ｂは、封着ステーションにおいて閉口されて超音波溶接によって封着される。こうして封着された容器は、次に、搬送装置の助けを借りて、無菌室Ａから離れる方向に案内される。次に、完成した容器Ｂが搬送装置から取り出される。

水蒸気と蒸気状の過酸化水素と滅菌済み空気との、滅菌ゾーンＳＺ内の気体混合物Ｇは滅菌ゾーンＳＺから除去され、凝縮器に供給される。凝縮液Ｋおよび気相Ｐは凝縮器を離れる。前記気相は、この点に関して好適な図示の装置においては、排気として除去される。気相Ｐは、滅菌ゾーンＳＺから除去された空気に加え、水蒸気および過酸化水素の更なる残分を含む。凝縮液Ｋは、枠によって示されている調製装置Ｅに送られる。そこには、固体を分離するために、凝縮液Ｋを濾過する濾過装置が設けられている。その後、この浄化された凝縮液の調製を行うために、特に、凝縮液の過酸化水素濃度を調製するために、この浄化された凝縮液は貯蔵容器に到達する。凝縮液中の過酸化水素の濃度は、希釈装置による、水、特に純水、の追加によって下げられ得る。代わりに、または加えて、凝縮液の水を部分的に分離することによって、実際に好ましくは所望の過酸化水素濃度がもたらされ得る程度まで、凝縮液の水素濃度は上げられる。次に、相応に調製された過酸化水素溶液は、過酸化水素溶液を蒸発器に連続的に供給できる中間貯蔵部に補給および分注される。中間貯蔵部においては、適した過酸化水素濃度の新鮮な過酸化水素溶液Ｈの追加によって、消費された過酸化水素を取り替えることができる。ここで、新鮮な過酸化水素溶液の濃度は、中間貯蔵部に供給される調製済みの凝縮液の濃度にほぼ相当する。この凝縮液は、更なる容器の滅菌のために、蒸発器に再び供給される。

Claims (15)

1. 過酸化水素溶液（１１）が蒸発器（１２）において蒸発され、
   滅菌ゾーン（３ａ）において、蒸気状の過酸化水素が少なくとも１つの容器（２）に衝突させられ、
   前記蒸気状の過酸化水素の未消費部分が少なくとも部分的に前記滅菌ゾーン（３ａ）から除去され、
   前記除去された蒸気状の過酸化水素は、凝縮器（１７）において少なくとも部分的に凝縮され、前記凝縮された過酸化水素は前記蒸発器（１２）に再び供給される、
   特に流動性の食品を収容するための容器（２）を充填装置（１４）において滅菌するための方法。
2. 前記少なくとも１つの容器を特に予熱および／または乾燥させるために、滅菌済み空気が前記滅菌ゾーン（３ａ）に供給され、
   前記滅菌済み空気（７ａ）が前記蒸気状の過酸化水素と共に前記滅菌ゾーン（３ａ）から少なくとも部分的に除去されて前記凝縮器（１７）に供給される、
   請求項１に記載の方法。
3. 過酸化水素水溶液（１１）が前記蒸発器（１２）において蒸発され、
   前記蒸気状の過酸化水素の前記未消費部分および水蒸気がそれぞれ少なくとも部分的に前記滅菌ゾーン（３ａ）から除去され、凝縮器（１７）において少なくとも部分的に凝縮される、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記過酸化水素は、底部側で、特に前記少なくとも１つの容器（２）を搬送して前記装置（１）に通すための搬送装置（４）の下で、除去される、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
5. 凝縮液（１８）の過酸化水素濃度が蒸発前の前記過酸化水素溶液（１１）より高く、または低く、なるように前記凝縮器（１７）は作動され、好ましくは、前記過酸化水素濃度は少なくとも１０重量％、少なくとも１５重量％、少なくとも２０重量％、または少なくとも２５重量％、および／または多くとも４０重量％、多くとも５０重量％、または多くとも７０重量％に達する、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
6. 前記凝縮器（１７）内で生じる前記凝縮液（１８）は、所定の過酸化水素濃度、好ましくは２５重量％と５０重量％の間、より好ましくは３０重量％と４０重量％の間、特に３３重量％と３７重量％の間、に調節され、好ましくは、前記濃縮液の前記過酸化水素濃度は、特に水による、希釈によって、および／または、特に分子篩を用いた、濃縮化によって、調節される、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
7. 前記凝縮器（１７）内で生じる前記凝縮液（１８）は、特に前記調節の前に、異物を分離するために濾過され、および／または、イオン交換のためにイオン交換器、特にカチオン交換器、に供給される、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
8. 前記少なくとも１つの容器（２）は、蒸気状の過酸化水素の前記衝突前に、前記滅菌ゾーン（３ａ）において高温の滅菌済み空気（７）によって予熱され、前記蒸気状の過酸化水素の前記衝突後に、滅菌済み空気（７）によって乾燥され、前記蒸気状の過酸化水素の前記衝突後に、特に流動性の製品が充填され、および／または前記充填後に閉口される、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
9. 好ましくは個々の容器（２）を受け入れるためのセルを複数有する、搬送装置（４）、特に搬送チェーン（５）、の助けを借りて、前記滅菌ゾーン（３ａ）、特に無菌室（３）、を通過させて、いくつかの容器（２）が次々と搬送される、請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
10. 好ましくは上方に開いている、パッケージ、特に厚紙複合パッケージ、が容器（２）として使用される、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
11. 好ましくは請求項１〜１０の何れか一項に記載の方法を実施するために、滅菌済み容器（２）に、特に流動性の食品を充填するための装置であって、少なくとも１つの容器（２）を受け入れるための滅菌ゾーン（３ａ）と、過酸化水素溶液（１１）を蒸発させるための蒸発器（１２）と、前記滅菌ゾーン（３ａ）において前記少なくとも１つの容器（２）に蒸気状の過酸化水素を衝突させるための滅菌装置（１０）と、前記蒸気状の過酸化水素の未消費部分を少なくとも部分的に前記滅菌ゾーン（３ａ）から除去するための除去装置（３０）とを有する装置において、
    除去された蒸気状の過酸化水素を少なくとも部分的に凝縮するために凝縮器（１７）が設けられ、凝縮された過酸化水素を前記蒸発器（１２）に供給するために供給ユニットが設けられることを特徴とする装置。
12. 前記凝縮器（１７）の前記凝縮液（１８）から異物を除去するために濾過装置（１９）が設けられ、凝縮された過酸化水素の濃度を所定の濃度に希釈するために希釈装置（２２）が設けられ、前記凝縮された過酸化水素の前記濃度を高めるために濃縮化装置（２３）が設けられ、および／または凝縮されていない過酸化水素を取り替えるために供給装置（２８）が設けられることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
13. 前記少なくとも１つの容器（２）を前記滅菌ゾーン（３ａ）において高温の滅菌済み空気（７ａ）によって予熱するために予熱装置（９）が設けられ、前記滅菌済み容器（２）を前記滅菌ゾーン（３ａ）において滅菌済み空気（７ａ）によって乾燥させるために乾燥装置（１３）が設けられ、充填および封着ゾーン（３ｂ）において食品を前記滅菌済み容器（２）に充填するために充填装置（１４）が設けられ、および／または前記充填された容器（２）を前記充填および封着ゾーン（３ｂ）において閉じるために閉口装置（１５）が設けられることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の装置。
14. 前記滅菌ゾーン（３ａ）および／または前記充填および封着ゾーン（３ｂ）、特に無菌室（３）、を通過させて、いくつかの容器（２）を次々と搬送するために、好ましくは個々の容器（２）を受け入れるためのセル（６）を複数有する搬送装置（４）、特に搬送チェーン（５）、が設けられることを特徴とする、請求項１１〜１３の何れか一項に記載の装置。
15. 請求項１〜１０の何れか一項に記載の方法を制御および／または調整するために、少なくとも１つの制御装置が設けられることを特徴とする、請求項１１〜１４の何れか一項に記載の装置。

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