JP2019098118A - 除菌フィルタの殺菌方法及び殺菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除菌フィルタを加熱水蒸気により殺菌し、できる限り除菌フィルタに与える熱負荷を軽減して除菌フィルタの耐用期間を長くする除菌フィルタ殺菌方法の提供。【解決手段】供給されるエアを除菌する除菌フィルタに加熱水蒸気を供給し、除菌フィルタから排出される加熱水蒸気の温度を所定時間ごとに測定しつつＦ値を演算し、当該Ｆ値が目標値に達したときに除菌フィルタの殺菌を終了する除菌フィルタ殺菌方法。【選択図】図１

Description

本発明は、無菌充填機で使用されるエア中の菌等を除去する除菌フィルタの殺菌方法及び殺菌装置に関する。

飲料等をボトルに無菌充填する無菌充填機は、供給されるプリフォームの異物除去、プリフォーム殺菌する場合の殺菌剤の噴霧、殺菌剤の除去、プリフォームのボトルへのブロー成形、殺菌されたプリフォーム搬送時の無菌性維持のためのプリフォームへの無菌エアの吹き付け、ボトル殺菌する場合の殺菌剤の噴霧、殺菌剤の除去、キャップ供給時のキャップシュート等、様々な箇所で無菌圧縮エアが使用されている。無菌圧縮エアが供給されるエア配管及び、菌等を除去する除菌フィルタは無菌充填機の稼働前に殺菌されなければならない。

無菌圧縮エアの配管、除菌フィルタは通常スチーム加熱によって行われている。しかし、スチーム殺菌では除菌フィルタの耐用期間が短くなるという問題があり、除菌フィルタを過酸化水素により殺菌する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２）。特許文献１は、過酸化水素水を噴霧後加熱し、ガス状として除菌フィルタに送り込むものである。特許文献２はエア配管に過酸化水素を供給し、配管内に付着した過酸化水素を加熱エアにより気化してフィルタに送り込むものである。いずれも、ガス化した過酸化水素により除菌フィルタを殺菌している。上述のように、除菌フィルタを殺菌する場合、スチーム加熱による方法とガス化した過酸化水素による方法がある。

無菌充填機の飲料供給系配管は通常、熱水又はスチームにより殺菌されている。このときの過度な殺菌を防ぐために、Ｆ値管理を導入することが提案されている。例えば、飲料の加熱殺菌部から充填機内へと飲料を送る飲料供給系配管を熱水又はスチームにより熱殺菌する際に、飲料供給系配管の複数箇所の温度を所定時間ごとに測定しつつＦ値を演算し、そのうちの最少のＦ値が目標値に達したところで、殺菌工程を終了することが提案されている（特許文献３）。

また、充填ノズルへ飲料を送る飲料供給系配管に熱水又はスチームを送り、充填ノズルから熱水又は蒸気を吐出させて充填ノズル内を殺菌する際に、すべての充填ノズル内の温度を所定時間ごとに検知しつつＦ値を演算し、そのうちの最少のＦ値が目標値に達したところで、殺菌工程を終了することも提案されている（特許文献４）。

特開平１０−１６９２５号公報 特開２０１７−４２３０９号公報 国際公開２０１４／１０３７８７号公報 特開２０１５−６９２０号公報

圧縮エアを無菌化する除菌フィルタの殺菌は、加熱水蒸気又はガス化された過酸化水素により行われている。除菌フィルタはフィルタ材のサポート、フィルタ材、Ｏリング、エンドキャップ等に樹脂が使用され、加熱水蒸気の熱やガス化された過酸化水素により劣化し、耐用期間が短くなるという問題がある。

過酸化水素は除菌フィルタを構成する樹脂に吸着され、残存するという問題点があり、加熱水蒸気により殺菌することが好ましい。しかし、除菌フィルタを加熱水蒸気により殺菌する場合、除菌フィルタを構成する樹脂の熱負荷が大きく、劣化を生じるおそれがある。そこで、できる限り除菌フィルタの熱負荷を軽減して、除菌フィルタの耐用期間を長期化する除菌フィルタの殺菌方法及び殺菌装置がもとめられている。

本発明はこのような問題点を解決することができる、除菌フィルタの殺菌方法及び殺菌装置を提供することを目的とする。

本発明に係る除菌フィルタの殺菌方法は、供給されるエアを除菌する除菌フィルタに加熱水蒸気を供給し、前記除菌フィルタから排出される前記加熱水蒸気の温度を所定時間ごとに測定しつつ、測定された温度によりＦ値を演算し、当該Ｆ値が目標値に達したときに前記除菌フィルタの殺菌を終了することを特徴とする 。

また、本発明に係るおける除菌フィルタの殺菌方法は、前記Ｆ値は次式

を用いて演算すると好適である。

また、本発明に係る除菌フィルタの殺菌方法は、前記供給されるエアが０．０１ＭＰａ以上の圧力を有するエアであると好適である。

また、本発明に係る除菌フィルタの殺菌方法は、前記エアから塵埃、油分、水分を除去した後に前記除菌フィルタに前記エアを供給すると好適である。

本発明に係る除菌フィルタの殺菌装置は、エア供給装置と当該エア供給装置により供給されるエアを除菌する除菌フィルタの間に加熱水蒸気供給手段を設け、当該加熱水蒸気供給手段から前記除菌フィルタに加熱水蒸気が供給され、前記除菌フィルタから排出される加熱水蒸気の温度を測定する温度センサを備え、排出される前記加熱水蒸気の温度を所定時間ごとに測定しつつ、測定された温度によりＦ値を演算する演算装置を備え、Ｆ値が目標値に達したときに前記除菌フィルタの殺菌を終了することを特徴とする。

本発明によれば、無菌充填機において、供給されるプリフォームの異物除去、プリフォーム殺菌する場合の殺菌剤の噴霧、殺菌剤の除去、プリフォームのボトルへのブロー成形、殺菌されたプリフォーム搬送時の無菌性維持のためのプリフォームへの無菌エアの吹き付け、ボトルを殺菌する場合の殺菌剤の噴霧、殺菌剤の除去、キャップ供給時のキャップシュート等に使用する圧縮エアを無菌化するための除菌フィルタを殺菌するに際して、殺菌に使用する加熱水蒸気の管理にＦ値制御を行うことで、不必要に加熱水蒸気の温度を上げることや、加熱水蒸気を除菌フィルタに供給する時間を不必要に長くすることがなくなり、除菌フィルタの殺菌時間を短縮し、除菌フィルタへの熱負荷を低減することで除菌フィルタの耐用期間を延ばすことができる。

本発明の実施形態に係る除菌フィルタを殺菌する時の状態を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係るエアを無菌充填機に供給するエア供給配管を殺菌する時の状態を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係る無菌充填機を運転する時の状態を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係る除菌フィルタを殺菌する時の加熱水蒸気の温度と殺菌時間の関係を示すグラフである。 従来の除菌フィルタを殺菌する時の加熱水蒸気の温度と殺菌時間の関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る圧縮エアの配管を殺菌する時の過酸化水素の供給装置の断面を示す。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

無菌充填機において、対象とするボトル等の容器を殺菌する殺菌機、殺菌された容器を洗浄する洗浄装置、洗浄された容器に殺菌された内容物を充填する充填装置、内容物が充填された容器を密封する蓋材の殺菌装置、殺菌された蓋材により容器を密封する密封装置、密封された容器を無菌充填機の外部に排出する排出装置等が収容される無菌チャンバ１には、図１に示すようにエア供給装置２からエアがエア供給配管を通じて供給される。

エア供給装置２から無菌チャンバ１に供給されるエアは、除菌フィルタ４により菌等が除去され、無菌化される。無菌充填機の停止時には無菌チャンバ１は開放され、菌等により汚染される。無菌チャンバ１内の汚染されたエアはエア供給配管を通じて逆流し、除菌フィルタ４の下流側を汚染する可能性がある。また、除菌フィルタ４は一定時間使用した後に交換されるが、交換される新たな除菌フィルタ４の表面は菌等に汚染されている。

そこで、無菌充填機を停止後又は除菌フィルタ４を交換した後には、除菌フィルタ４を殺菌しなければならない。また、除菌フィルタ４から無菌チャンバ１に至るエア供給配管内も殺菌しなければならない。

図１は除菌フィルタ４を殺菌する時の状態を示す回路図である。エア供給装置２に結合された開閉バルブ６を閉じ、エア供給装置２と当該エア供給装置２により供給されるエアを除菌する除菌フィルタ４の間に設けられた加熱水蒸気供給手段３から、除菌フィルタ４に加熱水蒸気を供給する。この時、開閉バルブ７、８及び１１を開とする。加熱水蒸気供給手段３から供給される加熱水蒸気は除菌フィルタ４に供給され、開閉バルブ１１から排出される。図１、２及び３において黒色の開閉バルブは閉で、白色のバルブは開の状態を示す。

除菌フィルタ４よりも下流で、開閉バルブ１１の下流に温度センサＳを設け、除菌フィルタ４に加熱水蒸気が供給されたときに、温度センサＳにより、排出される加熱水蒸気の温度を所定時間ごとに測定し、測定した温度情報をコントローラ１５に送り、Ｆ値を演算する演算装置を備えるコントローラ１５によりＦ値を演算し、Ｆ値が目標値に達したときコントローラ１５からの信号により加熱水蒸気供給手段３からの加熱水蒸気の供給は停止され、除菌フィルタ４の殺菌を終了する。

温度センサＳにより測定され、コントローラ１５に送られた温度を基に以下の演算式によりＦ値が求められる。

演算式のＴｒを１２１．１℃とすると温度センサＳにより測定される温度が１２１．１℃に達すると、コントローラ１５が備える演算装置はＦ値の演算を開始する。殺菌すべき芽胞菌のＺ値は７℃〜１１℃であり、例えばＺ値を１０として演算しても構わない。Ｚ値及び目標とするＦ値は、無菌充填機で充填する内容物に必要な殺菌強度に任意に合わせることができる。

また内容物のｐＨが４〜４．６未満のときは基準温度Ｔｒ＝８５℃、Ｚ値＝７．８℃とすることができ、内容物のｐＨが４未満のときは基準温度Ｔｒ＝６５℃、Ｚ値＝５℃とすることができるが、適宜変更することも可能である。ｐＨ４．６以上の場合は、基準温度Ｔｒ＝１２１．１℃、Ｚ値＝１０℃で算出することができる。

図４に示すように、１２１．１℃に達したときからＦ値は演算され、温度センサＳにより測定される温度から演算される斜線部の面積であるＦ値が目標値に達したときに殺菌を終了する。従来の場合を図５に示すが、加熱水蒸気排出管に設けられた温度センサＳの測定温度が加熱水蒸気供給後１０分で、１３０℃に達したところでタイマーが作動し、３０分後に殺菌を終了し、５分を要して冷却していた。すなわち、除菌フィルタ４の殺菌開始から冷却終了までおよそ４５分を要していた。図４に示すように、殺菌時間をＦ値管理することにより、１２１．１℃に昇温するまでは５分、Ｆ₀＝２３３（１３０℃、３０分相当）に達する時間は８分、除菌フィルタ４の冷却時間が約５分となり、冷却終了までの時間がトータル１８分となり、従来の場合のトータル時間である４５分に比べ、除菌フィルタ４の殺菌に要する時間を約６０％短縮することができる。

除菌フィルタ４を殺菌する時間が短縮されるだけでなく、除菌フィルタ４が加熱水蒸気に曝される時間も短縮でき、除菌フィルタ４が加熱水蒸気に曝される温度も下げることができる。結果として、除菌フィルタ４を構成するフィルタ材のサポート材、フィルタ材、Ｏリング、エンドキャップ等の劣化を低減することにより、除菌フィルタ４の耐用期間を延ばすことができる。

加熱水蒸気供給手段３とは、電気又は燃料により水を加熱して水蒸気とするもので、使用される水は逆浸透膜を通して精製することもある。水を水蒸気とする缶体には清缶剤や復水処理剤等が使用されるが、食品添加グレードを使用する。また、缶体や搬送配管はステンレス製であることが好ましい。加熱水蒸気中の異物、イオン、薬剤等を除去するためにフィルタ、活性炭や限外濾過膜を通すこともある。さらに、加熱水蒸気供給手段３は、加熱水蒸気を熱源として逆浸透膜を通した水と熱交換して加熱水蒸気を発生されるリボイラーであることが好ましい。

除菌フィルタ４に供給される加熱水蒸気は１２１．１℃〜１５０℃である。１２１．１℃未満では殺菌温度としては低く、１５０℃を超えると除菌フィルタの部材を劣化させるおそれがある。

除菌フィルタ４は、中空円筒型であって、中空円筒型フィルタは着脱自在に取り付けられたハウジングに収納され、ハウジングへの挿脱自在に取り付けられるようになっている。ハウジングに中空円筒型フィルタへ外側からエアが供給できるように、エアの流入口が形成され、中空型円筒フィルタを通ったエアが中空部を経て排出される排出口がハウジングには形成されている。ハウジングの下部にはドレイン溜まりが形成されており、ドレイン溜まりに連通するように自動ドレイントラップがハウジングに取り付けられている。

除菌フィルタ４のフィルタは細菌、カビ、胞子等を除去できるもので、０．１μｍ〜０．５μｍ程度の細孔を有しており、再生セルロース、ニトロセルロース、ポリテトラフルオロエチレン等からなる。このような細孔を有するフィルタを例えば、ポリプロピレンやセルロース類からなる不織布であるサポート材の間に挟み、得られる積層体を中空状に折り込み、折り込んだ中空の内側及び外側を網状のステンレスからなるサポートコアで固定し、上下をポリフェニルサルホンのような耐熱性プラスチックからなるエンドキャップで端部を塞いで除菌フィルタ４とする。一方のエンドキャップには中空部からの圧ア排出のための排出口が形成され、ハウジングの排出口にはシリコンゴムのようなＯリングを使用して固定される。

除菌フィルタ４に加熱水蒸気が供給され、温度センサＳにより測定される温度から演算されるＦ値が目標に達した時に、除菌フィルタ４の殺菌を終了し、図２に示すように、開閉バルブ７、８及び１１が閉じられ、開閉バルブ９及び１０が開かれ、除菌フィルタ４よりも下流の開閉バルブ８から無菌チャンバ１までのエア供給配管内を殺菌する。この部分も加熱水蒸気により殺菌すると、除菌フィルタ４が加熱水蒸気に曝される時間が長くなり、除菌フィルタ４の部材を劣化させることとなるため、加熱水蒸気による殺菌は除菌フィルタ４の限定された箇所のみとする。開閉バルブ８から無菌チャンバ１までのエア供給配管内の殺菌は過酸化水素や過酢酸のような殺菌剤によって行う。

開閉バルブ８から無菌チャンバ１までのエア供給配管内を殺菌する回路図を図２に示す。先ず、殺菌剤供給装置５から殺菌剤を開閉バルブ９から無菌チャンバ１までのエア供給配管内に供給する。殺菌剤供給装置５は、図６に示すように、殺菌剤を滴状にして供給する二流体スプレーノズルである殺菌剤供給部１２と、この殺菌剤供給部１２から供給された殺菌剤を分解温度以下に加熱して気化させる気化部１３とを備える。殺菌剤供給部１２は、殺菌剤供給路１２ａ及び圧縮空気供給路１２ｂからそれぞれ殺菌剤と圧縮空気を取り込んで、殺菌剤を気化部１３内に噴霧するようになっている。気化部１３は内外壁間にヒータ１３ａを挟み込んだパイプであり、このパイプ内に吹き込まれた殺菌剤を加熱し気化させる。気化部１３の下端から気化した殺菌剤のガスが気化部１３外に噴出する。ヒータ１３ａに替えて誘電加熱により気化部１３を加熱しても構わない。

気化部１３の下端を殺菌剤吹き付けノズル１４に結合することで、殺菌剤吹き付けノズル１４から、無菌チャンバ１までのエア供給配管内に殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物が吹き付けられる。気化部１３でガス化された殺菌剤は、殺菌剤吹き付けノズル１４から吹き付けられるまでに凝縮してミスト化することもあり、無菌チャンバ１までのエア供給配管内に吹き付けられる殺菌剤はガス若しくはミスト又はこれらの混合物となっている。

気化部１３の下端と殺菌剤吹き付けノズル１４の間に加熱無菌エアを供給し、殺菌剤供給装置５で生成された殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物に加熱無菌エアを混合しても構わない。

殺菌剤供給装置５の殺菌剤供給部１２の運転条件としては、例えば圧縮空気の圧力は０．０５ＭＰａ〜０．６ＭＰａの範囲で調整される。また、殺菌剤は重力落下であっても圧力を加えても構わないし、供給量は自由に設定することができる。例えば１ｇ／ｍｉｎ．〜１００ｇ／ｍｉｎ．の範囲で供給する。また、気化部１３の内表面は１４０℃から４５０℃に加熱されることで噴霧された殺菌剤が気化する。

殺菌剤は、少なくとも過酸化水素を含んでいることが好ましい。その含有量は０．５質量％〜６５質量％の範囲が適当である。０．５質量％未満では殺菌力が不足する場合があり、６５質量％を超えると安全上、扱いが困難となる。また、さらに好適なのは０．５質量％〜４０質量％であり、４０質量％以下では扱いがより容易である。

また、殺菌剤は水を含んでなるが、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、アセチルアセトンなどのケトン類、グリコールエーテル等の１種又は２種以上を含んでも構わない。

さらに、殺菌剤は過酢酸、酢酸、塩素化合物、水酸化ナトリウム、水酸化カルウム等のアルカリ性化合物、硝酸、オゾン、酸性水等の殺菌効果を有する化合物、陽イオン界面活性剤、非イオン系界面活性剤、リン酸化合物等の添加剤を含んでも構わない。

開閉バルブ８から無菌チャンバ１までのエア供給配管内に殺菌剤を供給した後、エア供給配管内に残存する殺菌剤を除去するためと、残存する殺菌剤を加熱することで殺菌効果を上げるためにエア供給配管内に加熱無菌エアや常温の無菌エアを供給しても構わない。開閉バルブ６，８及び１０を開として、開閉バルブ７、９及び１１を閉じて、エア供給装置２から除菌フィルタ４を通して無菌エアをエア供給配管内に供給しても構わない。

開閉バルブ８から無菌チャンバ１までのエア供給配管内に残留する殺菌剤を除去した後、無菌充填機が稼働を開始するまでの間、図３に示すように開閉バルブ６及び８を開として、開閉バルエア供給配管内の無菌性を維持するためである。

エア供給装置２は例えば空気圧縮機であり、モーターを連続又は間歇運転してエアを供給する。モーターが回転して大気を空気圧縮機のタンクに供給し、タンク内の圧力が上昇する。タンク内には圧力検出センサが備えられ、圧力が上限設定値に達するとモーターの回転が停止する。エアが使用されてタンク内の圧力が下降し、下限設定圧力以下の圧力を圧力センサが検出するとモーターの運転が再開され、タンク内の圧力が上昇する。実施の形態において供給されるエアの圧力は、０．０１ＭＰａ〜４．９ＭＰａである。低圧エアはキャップ搬送や無菌充填機の無菌チャンバ内で使用されるエアガン等で使用される。高圧エアは無菌充填機においてプリフォームをボトルに成形する場合のブローエアとして使用される。エアの供給には空気圧縮機ではなく、ブロワを使用しても構わない。

空気圧縮機で供給されるエアには、塵埃、水分、油分、有機化学物質などが含まれている。エア供給装置２と開閉バルブ６の間には、これらを除去するためのフィルタを設けることが好ましい。エア供給装置２により供給されるエアを冷却し、エア中の水分を凝縮させるエアドライヤーが設けられる。凝縮された水分はエアドライヤーの下部に設けられる自動ドレイン排出弁により排出される。また、細孔が０．５μｍを超えるフィルタを設けることで塵埃や油分を除去できる。さらに、繊維状又は粒状の活性炭からなるフィルタを設けて、有機化学物質を活性炭に吸着させることにより除去しても構わない。除菌フィルタ４に供給される以前に、エアから塵埃、水分、油分、有機化学物質等の不純物は除去されることが好ましい。これらの不純物が除菌フィルタ４において除去されるとすると、除菌フィルタ４の耐用期間を短縮するおそれがある。

本発明は以上説明したように構成されるが、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々変更可能である。

１…無菌チャンバ
２…エア供給装置
３…加熱水蒸気供給手段
４…除菌フィルタ
５…殺菌剤供給装置
Ｓ…温度センサ

本発明に係る除菌フィルタの殺菌方法は、供給されるエアを除菌する除菌フィルタに加熱水蒸気を供給し、前記除菌フィルタの下流から排出される前記加熱水蒸気の温度を所定時間ごとに測定しつつ、測定された温度によりＦ値を演算し、当該Ｆ値が目標値に達したときに前記除菌フィルタの殺菌を終了することを特徴とする。

本発明に係る除菌フィルタの殺菌装置は、エア供給装置と当該エア供給装置により供給されるエアを除菌する除菌フィルタの間に加熱水蒸気供給手段を設け、当該加熱水蒸気供給手段から前記除菌フィルタに加熱水蒸気が供給され、前記除菌フィルタの下流から排出される加熱水蒸気の温度を測定する温度センサを備え、排出される前記加熱水蒸気の温度を所定時間ごとに測定しつつ、測定された温度によりＦ値を演算する演算装置を備え、Ｆ値が目標値に達したときに前記除菌フィルタの殺菌を終了することを特徴とする。

Claims (5)

1. 供給されるエアを除菌する除菌フィルタに加熱水蒸気を供給し、前記除菌フィルタから排出される前記加熱水蒸気の温度を所定時間ごとに測定しつつ、測定された温度によりＦ値を演算し、当該Ｆ値が目標値に達したときに前記除菌フィルタの殺菌を終了することを特徴とする除菌フィルタの殺菌方法。
2. 請求項１に記載の除菌フィルタの殺菌方法において、
   Ｆ値は次式
   

   

   を用いて演算することを特徴とする無菌充填方法。
3. 請求項１に記載の除菌フィルタの殺菌方法において、
   前記供給されるエアが０．１ＭＰａ以上の圧力を有するエアであることを特徴とする除菌フィルタの殺菌方法。
4. 請求項３に記載の除菌フィルタの殺菌方法において、
   前記エアから塵埃、油分、水分を除去した後に前記除菌フィルタに前記エアを供給することを特徴とする除菌フィルタの殺菌方法。
5. エア供給装置と当該エア供給装置により供給されるエアを除菌する除菌フィルタの間に加熱水蒸気供給手段を設け、当該加熱水蒸気供給手段から前記除菌フィルタに加熱水蒸気が供給され、前記除菌フィルタから排出される加熱水蒸気の温度を測定する温度センサを備え、排出される前記加熱水蒸気の温度を所定時間ごとに測定しつつ、測定された温度によりＦ値を演算する演算装置を備え、Ｆ値が目標値に達したときに前記除菌フィルタの殺菌を終了することを特徴とする除菌フィルタの殺菌装置。

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