JP2019526506A - 主成分と添加成分とを含む食品の無菌充填用の充填機および方法 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つの主成分（２９）と少なくとも１つの添加成分（２６）とを含む食品を複数の容器（２）、特に厚紙／プラスチック複合包装体、に無菌充填するための充填機（１、４０、５０、６０）であって、少なくとも１つの、特に低温殺菌または滅菌された、主成分（２９）を少なくとも１つの給送ユニット（３２）から充填弁（３４、４１、５４）の少なくとも１つの充填口（２８、４２）に移送するための移送デバイス（３３、５２）を有する充填機。少なくとも１つの主成分と少なくとも１つの添加成分とを含む食品をより容易に扱えるように、少なくとも１つの添加成分（２６）のための保持容器（３６）と、添加成分（２６）を容器（２）および／または主成分（２９）に計量供給するための、保持容器（３６）に接続された計量デバイス（３７、４３、５５、６１）と、容器（２）および／または主成分（２９）への計量供給の前に添加成分（２６）を低温殺菌または滅菌するための、計量デバイス（３７、４３、５５、６１）内の電気加熱デバイス（３９）とが設けられることが考えられる。【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１つの主成分と少なくとも１つの添加成分とを含む食品を複数の容器、特に厚紙／プラスチック複合包装体、に無菌充填するための充填機であって、特に低温殺菌または滅菌された、少なくとも１つの主成分を少なくとも１つの給送ユニットから充填弁の少なくとも１つの充填口に移送するための移送デバイスを有する充填機に関する。更に、本発明は、このような充填機と、主成分を低温殺菌または滅菌するための、および低温殺菌または滅菌された主成分を充填機の給送ユニットに給送するための、処理設備とを備えたシステムに関する。加えて、本発明は、少なくとも１つの主成分と少なくとも１つの添加成分とを含む食品を複数の容器、特に厚紙／プラスチック複合包装体、に充填機によって無菌充填するための方法に関する。

上記種類の充填機は、特に流動性の、食品を複数の容器、特に包装体、に充填するために役立つ。このような食品は、例えば、ジュース、水、またはミルクなどの飲料であり得る。ただし、ヨーグルト、ソース、ドレッシングなど、他の食品も可能である。これに関連して、食品は、必要であれば、例えば果肉または野菜片など、粒状断片の形態の成分を含み得る。加えて、食品は、芳香物質、ビタミン、粒状断片を有する成分、または着色剤など、食品の主成分に追加される添加物を含むことが多い。それぞれ異なる食品であっても、添加物のみが異なり、使用される主成分は変わらないということもしばしばある。したがって、実現すべき所望の味に応じて、例えば、各種の果物片、着色剤、および／または芳香物質が、例えばヨーグルトに、追加され得る。

容器への充填後の食品をできる限り長期保存できるようにするために、容器への充填前に、食品を低温殺菌または滅菌する必要がある。加えて、この充填は、予め滅菌された容器に滅菌および無菌条件下で行われる必要がある。これにより、細菌および微生物が少なくともほぼ皆無の状態で食品を容器内に保存できる。

容器は、特に、食品を包装するための包装体である。このような包装体は、好ましくは厚紙／プラスチック複合包装体であり、厚紙層と外側の、特に熱可塑性の、例えばポリエチレン（ＰＥ）製の、プラスチック層とを含む積層体の形態の包装材から形成される。厚紙は包装体に十分な安定性をもたらすので、例えば、包装体の容易な取り扱いおよび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、不浸透性の包装体を形成するように包装材の密閉を可能にする。加えて、包装体を介した酸素および他の気体の拡散を防止する、例えばアルミニウム層などの、更なる層を設けることもできる。

食品の滅菌または低温殺菌は所謂処理設備で行われ、そこから滅菌または低温殺菌済みの食品が充填機に送られる。この目的のために、充填機は、特に貯蔵容器に接続された、給送ユニットを有する。給送ユニットは、例えば、パイプラインまたは接続部分であり得る。対応する食品は、容器への充填が行われるまでの間、貯蔵容器に貯蔵される。滅菌または低温殺菌は、通常、バッチ単位で行われ、食品は特定温度で或る時間にわたって加熱される。これにより微生物が少なくとも実質的に殺されるので、できる限り無菌の食品の充填を行える。滅菌は、例えば１２１℃と１４１℃の間の温度で行われる。低温殺菌は、７０℃と９８℃の間の温度で行われ得る。果汁などの相対的に酸性の製品の場合は、十分な量の微生物を殺すために低温殺菌だけで十分であり得る。滅菌対象の食品は一般に水を含んでいるので、低温殺菌とは異なり、滅菌は過剰圧力下で行われる。ただし、食品の品質を損なわないように、食品の加熱はできる限り短時間で行われ、その後冷却される。これに続き、低温殺菌または滅菌された量の食品は充填機の貯蔵容器に移送される。

貯蔵容器は、充填中は無菌に維持され、移送デバイスを介して少なくとも１つの充填口に接続され、そこから食品は、その下に載置されている包装体に受け入れられるように、放出される。これに関連して、充填口は、原則として充填弁によって形成される。充填弁は、食品の精確な充填に役立つ。食品の充填は、一般に一連の充填口および充填弁を介して行われる。これらは全て貯蔵容器に接続可能である。この場合、これら充填口は、原則として一列に互いに隣接配置され、容器も互いに隣接配置された複数列の形態でこれら充填口に移送される。

いくつかの成分から成る食品の充填時は、これら成分の少なくとも部分的な分離が貯蔵容器内で発生し得る。そのため、貯蔵容器内に追加の撹拌デバイスの使用が必要となり得る。ただし、その場合でも、これら成分が所望される相互間の比で包装体に常に達するとは必ずしも保証できない。これは、特に、これら成分の粘度が互いに著しく異なる場合、または１つの成分が粒状断片を含み、その密度がその他の成分密度とは大幅に異なり得る場合、に当てはまる。加えて、添加成分のみの取り替えが必要で、主成分の取り替えが不要な場合でも、製品の交換が必要になる。この交換は複雑で費用がかかる。製品の交換をより容易にするために、添加成分の滅菌または低温殺菌を別途行い、主成分とは別に保持容器に貯蔵することが既に提案されている。その後、この添加成分は、主成分の前または後に、別の充填弁を介して包装体に充填可能である。ただし、これは、処理技術および装置に関して、少なからぬ出費を伴う。すなわち、例えば１つの処理設備は、充填のために、複数の異なる成分を次々と前処理する必要がある、または異なる成分のために別の処理設備を設ける必要がある。

したがって、本発明の目的は、少なくとも１つの主成分と少なくとも１つの添加成分とを含む食品をより簡単に扱えるように、それぞれ上記の種類の充填機、システム、および方法を構成および開発することである。

上記目的は、少なくとも１つの添加成分のための保持容器と、添加成分を容器および／または主成分に計量供給するための、保持容器に接続された計量デバイスと、添加成分が容器および／または主成分に計量供給される前に添加成分を低温殺菌または滅菌するための、計量デバイス内の電気加熱デバイスとが設けられることを特徴とする、請求項１の前提部分に記載の充填機によって達成される。

加えて、上記目的は、充填機が請求項１〜６の何れか一項によって実現されることを特徴とする、請求項７の前提部分に記載のシステムによって達成される。

加えて、上記目的は、請求項８により上記種類の方法によって達成される。この方法においては、
− 少なくとも１つの、特に低温殺菌または滅菌された、主成分が少なくとも１つの給送ユニットから充填口を備えた少なくとも１つの充填弁に移送デバイスによって移送され、
− 主成分は少なくとも１つの充填弁によって複数の容器に充填され、
− 少なくとも１つの添加成分は保持容器に貯蔵され、
− 添加成分は保持容器から計量デバイスを介して容器および／または主成分に計量供給され、
− 添加成分は、容器および／または主成分に計量供給される前に、計量デバイスの電気加熱デバイスにおいて低温殺菌または滅菌される。

本発明は、低温殺菌または滅菌されていない少なくとも１つの添加成分が充填機に移送され、しかし、代わりに、低温殺菌または滅菌されていないままで初めに少なくとも１つの保持容器に貯蔵される場合は、この添加成分の扱いを大幅に簡素化できることを認識している。したがって、この保持容器は、少なくとも１つの主成分のための貯蔵容器ではない。この保持容器には、容器への充填のために添加成分を計量供給するための追加の計量デバイスが設けられる。これに関連して、この計量デバイスは、少なくとも１つの主成分とは別に、必要であれば主成分の前、後、または主成分と同時に、添加成分を容器に計量供給するように、設計され得る。ただし、代わりに、または加えて、この計量デバイスは、少なくとも１つの主成分が容器に充填される前に、少なくとも１つの添加成分がこの少なくとも１つの主成分に計量供給されるように設計され得る。したがって、少なくとも１つの添加成分と少なくとも１つの主成分とは、これら成分が一緒に容器に充填される前に、混合されているか、または分離している。

少なくとも１つの添加成分によって少なくとも１つの主成分および／または容器に微生物が一切導入されないように、少なくとも１つの添加成分は、少なくとも１つの保持容器から取り出された後、電気加熱デバイスに通され、そこで、この添加成分が加熱によって低温殺菌または滅菌されるまで、この添加成分は加熱される。滅菌または低温殺菌のどちらが行われるかは、添加物製品、特に添加物製品のｐＨ、に応じて決まり、したがって事前に決定される。ただし、低温殺菌だけで済む添加物製品の使用が特に好ましい。低温殺菌は、実際には１００℃未満の温度で、ひいては一般に周囲圧力において、行われ得る。他方、添加成分の滅菌は、より高温で、特に少なくとも１２１℃で、行われる必要があるので、滅菌は過剰圧力下で行われる必要があり、したがってより複雑である。滅菌された添加成分の圧力は、添加成分の加熱後に、および／または容器または少なくとも１つの主成分への添加成分の計量供給中に、軽減され得る。

電気加熱デバイスの使用は、例えばプロセス蒸気による加熱に比べ、加熱デバイスの熱出力を極めて精確に、且つ極めて素早く、大きな問題なく調整できるという利点を有する。これにより、例えば、添加成分が容器および／または主成分に計量供給される２回の連続する計量供給事象の間で、少なくとも１つの添加成分が高温の伝熱面に長過ぎる時間にわたって接触しないことが保証され得る。そうでなければ、添加成分が焦げる、または添加成分の品質が別様に悪影響を受ける、恐れが実際にある。電気加熱デバイスの出力が適切に調節される場合は、添加成分の強過ぎる、または長過ぎる、加熱を防止できる。例えば、一時的な設備停止時間中は、加熱デバイスの電圧源を例えば完全に切り離しておくことができる。

充填機において、主成分ではなく、添加成分を加熱すること、ひいては低温殺菌または滅菌すること、は１つの可能性である。その理由は、充填される食品に添加成分が占める割合は主成分よりはるかに小さいからである。したがって、少なくとも１つの添加成分の低温殺菌は、主成分に比べ、手間がかからず、より確実である。それにも拘わらず、予め低温殺菌または滅菌されていない主成分を充填機に送り込むことも原則として可能である。この場合は、主成分が通過する移送デバイスに電気加熱デバイスを設け、そこで、特定の個々のケースにおける必要性または所望に応じて、主成分を低温殺菌または滅菌できる。

主成分は、方法に応じて、主成分を充填機に送り込む役割を担う少なくとも１つの給送ユニットから移送デバイスによって、充填口を備えた少なくとも１つの充填弁に移送され、そこから主成分は複数の容器に充填される。複数の充填口または充填弁が設けられる場合、これらは移送デバイスを介して給送ユニットに接続され得る。代わりに、または加えて、これら充填弁を１つの共通の貯蔵容器に、またはそれぞれ別の貯蔵容器に、接続することもできる。この場合、この少なくとも１つの貯蔵容器は、移送デバイスの一部である。充填弁は、この充填弁まで次々と導かれて来た複数の容器に充填できる。他方、複数の充填弁は、これら充填弁まで特に互いに平行に導かれて来た複数の容器にそれぞれ充填できる。

少なくとも１つの添加成分は、先ず保持容器に貯蔵され、そこから計量デバイスを介して容器および／または主成分に計量供給される。少なくとも１つの添加成分の計量供給の前に、この計量供給される添加成分は、計量デバイスの一部を形成する電気加熱デバイスを通過し、そこでこの少なくとも１つの添加成分は低温殺菌または滅菌される。したがって、この少なくとも１つの添加成分は、別に、または一緒に、充填される少なくとも１つの主成分のように、低温殺菌または滅菌されて、この目的のために設けられた複数の容器に充填される。この目的のために、これら容器は対応する充填弁に送られる。

これら容器は、特に、食品の収容および／または包装用の包装材から作られた包装体として形成される。これに関連して、包装体は、好ましくは厚紙／プラスチック複合包装体であり、必要であれば、充填機において包装体前駆体から製作可能である。例えば、包装材製の包装材ブランクは、包装体前駆体として使用可能であり、必要であれば、例えば、包装スリーブの形態の包装体プレフォームを形成するために、長手方向端縁同士を封着することによって、予め組み立て可能である。対応する包装スリーブは、一般に、所謂マンドレルホイールのマンドレル上に載置される。各マンドレルの断面は、包装スリーブの内側断面に対応する。包装スリーブは、初めはマンドレルを越えて外側に突出している。包装スリーブのこの突出領域は加熱され、例えば包装体底面として閉じるために、折り曲げられてマンドレルの前面に当てられ、そこに押し付けられる。これは、原則として、包装体への充填手順に関して著しい違いをもたらさないので、充填中、包装体の、特に下向きの、閉じられた部分は包装体の底面と見做され、特に未だ閉じられていない包装体の上部は、充填中、包装体の天頂部と見なされる。ただし、充填および最終閉口後に包装体が扱われるときの包装体の位置合わせ、換言すると、充填が最終的に上から行われるか、下から行われるかは、本発明により達成される目的に関しては基本的に重要でない。換言すると、これに関連して、包装体への充填が未だ開いている包装体の底面領域から行われるか、未だ開いている天頂部領域から行われ得るかは、大きな違いはない。

充填作業のために、片側が開いている容器は、例えば、容器を搬送デバイスのセルに次々と導入することによって、充填機の滅菌ゾーンに送り込まれる。この場合、これら容器は規定の速度で、互いに規定の間隔で、滅菌ゾーンに搬送され、そこで容器は、必要であれば、高温の無菌空気で予熱され、その後、容器の滅菌が例えば過酸化水素で行われ、必要であれば、無菌空気で乾燥される。滅菌された容器は、次に充填および封着ゾーンに移送され、そこで、好ましくは、例えば飲料などの流動性食品が充填される。包装体は、次に封着され、充填および封着ゾーンから搬送デバイスによって搬送され、最後に搬送デバイスのセルから取り出される。

一部の充填機においては、特に包装体の形態の、複数の容器が、搬送デバイスによって充填機内を直線状に搬送される。対応する充填機は、ロングランナーとも呼ばれる。他の充填機、所謂回転式コンベア、においては、複数の容器および包装体が、１つの環状区間またはいくつかの環状区間を含み得る、ほぼ円弧を描いて移動する。加えて、複数の容器が充填機内をバッチ単位で、または連続的に、搬送され得る。何れにせよ、容器の搬送は、充填中は停止可能である。ただし、充填中、これら容器を移動させ続けることもできる。この場合、充填口は容器と共に移動されることが好ましい。

以下においては、より良好な理解のために、および不要な繰り返しを避けるために、充填機、システム、および方法を厳密に詳細に区別せずに、充填機、システム、および方法の好適な実施形態を一緒に説明する。ただし、充填機、システム、および方法に関して、それぞれの場合においてどの特徴が好適であるかは、当業者には文脈から明らかになるであろう。

充填機の第１の特に好適な実施形態において、少なくとも１つの電気加熱デバイスは、少なくとも１つの添加成分の直接加熱用に設計される。添加成分の直接加熱は、高温の伝熱面を必要とせずに行うことができる。伝熱面は、例えば、如何なる理由であれ、添加成分が本来意図された時間より長く加熱デバイスに留まっていると、それが全く望まれない場合でも、実際に熱を添加成分に放散し続ける。これにより、添加成分の品質が実際に損なわれ得る。これは、添加成分の「焦げ」にも至り得る。この場合、加熱デバイスの洗浄が必要になる、あるいは食品の味の望ましくない変化がもたらされ得る。

この場合、直接加熱は、計量供給される添加成分に電流を通すことによって行われることが好ましい。したがって、熱は、少なくとも１つの添加成分において直接発生し、必ずしも追加の抵抗発熱体では発生しない。したがって、添加成分の加熱は、極めて精確に、実際に殆ど遅延なしに、調節可能である。添加成分を通る電流強度が大きいほど、添加成分を流れる電流密度は高くなり、ひいてはより多くの熱が添加成分に発生する。加熱デバイスにおいて添加成分に接触する流路が添加成分自体より高温にならないように、流路は少なくとも大部分が非導電材料から形成され得る。

添加成分の直接加熱のために、互いに空間的に離された少なくとも２つの電極を添加成分に接触させることが原則として好ましい。これら電極は、添加成分に通される電流がこれら電極の間に流れるように、１つの電圧源に接続される。換言すると、添加成分は、例えば、添加成分自体が電気加熱デバイスの抵抗発熱体を形成すると理解され得る。したがって、必要であれば、例えば伝熱面によって形成され得る抵抗発熱体を省くことができる。必要であれば、２より多い数の電極を添加成分に接触させることもできる。電極の数に関係なく、これら電極が加熱デバイスの表面全体にわたって、および／または内壁に、設けられていると、特に粒状断片を含む添加成分のために特に好ましい。ただし、原則として、添加成分のための加熱デバイスの自由断面に、例えばピンのように、電極を突出させることもできる。ただし、粒状断片は後者に捕らわれることもあるので、この解決策は、粒状断片を含まない添加成分に特に好適であろう。

ただし、加熱デバイスは、代わりに、または加えて、添加成分に直接または間接的に熱伝導式に結合される別個の抵抗発熱体を有することもできる。これに関連して、添加成分に加え、実際に加熱する必要がある材料が相対的に少ないので、極めて素早い温度調節の実現が可能であり、対応するシステムの熱慣性を減らすことができる。添加成分の加熱は、電圧源の接続後できる限り直ちに行われる必要があり、電圧源の切り離し後できる限り素早く停止される必要がある。これは、例えば、添加成分の、および／または少なくとも１つの別個の抵抗発熱体の、形態の抵抗発熱体を全く用いずに可能である。

したがって、加熱デバイスにおいて添加成分に照射されるマイクロ波および／または電波によって添加成分を直接加熱できる。添加成分への照射中、マイクロ波および／または電波が強く吸収され過ぎないように、添加成分を加熱デバイスに移送するラインは、金属ではなく、好ましくは熱要件も満たす、プラスチックまたはガラスで形成され得る。添加成分にマイクロ波および／または電波が照射されなくなるや否や、主に、依然として高温の複数の設備の部分、例えば添加成分用ライン、にわたって更なる加熱が発生する。加熱デバイスは、マイクロ波、電波、および／または抵抗発熱体を組み合わせることもできる。加えて、調節デバイスを設けることができる。調節デバイスは、添加成分が加熱デバイスを通って移送されていない場合に、加熱デバイスへの電圧源を切り離す。これに関連して、加熱デバイスは、リレーによって、または好ましくはトランジスタを介して、切り換え可能である。

加熱された少なくとも１つの添加成分の冷却は、原則として不要である。その理由は、添加成分は相対的に狭い流れ断面を通って流れ、これにより多量の熱を放出するからである。その結果、添加成分は、加熱デバイスを離れた後場合によってはすぐに冷却されて、著しく低い温度に、おそらく加熱前の初期温度に、戻る。代わりに、または加えて、添加成分はより低温の主成分に計量供給されることによって冷却される。このようにして、構造要素および制御技術に関して、費用が節約される。加えて、主成分は、より高温の添加成分によって過度に加熱されない。そうでなければ、食品の品質低下に至り得る。添加成分が食品に占める割合は、主成分の割合より著しく小さいことが実際に好ましい。

主成分への添加成分の計量供給のために、計量デバイスは、例えば移送デバイスに、特に充填弁に、または複数の充填弁が接続された弁クラスタに、接続される。これに関連して、弁クラスタは、充填機と材料供給部との間の界接面である。材料供給部は、主成分を超高温に加熱する設備であり得る。このような設備は、必要であれば、主成分を複数の充填機に供給できる。これにより、添加成分の急速冷却および添加成分と主成分との良好な混合が可能になる。特に添加成分と主成分とが簡単に混和可能である場合は、計量デバイスを主成分用の貯蔵容器に接続することも好都合であり得る。この場合は、添加成分と主成分との混合を、貯蔵容器内で、および／または移送デバイスに沿った充填口へのルート上で、行える。

ただし、代わりに、主成分とは別に、少なくとも１つの添加成分を複数の容器に直接計量供給することもできる。この場合、添加成分と主成分との溶込ませは不要である。したがって、常に正しい量の添加成分が複数の容器に達することも保証できる。容器への添加成分の直接の計量供給は、所望に応じて、少なくとも１つの主成分の充填前、充填後、および／または充填中に行われ得る。主成分の充填前または充填中の添加成分の充填は、より良好な混合をもたらし得る。他方、例えば、添加成分と主成分との混合が望ましくない場合は、例えば、分離した果物調製物を有するヨーグルトの場合は、少なくとも１つの主成分の後の少なくとも１つの添加成分の計量供給は、必要であれば添加成分の事前の計量供給、が好適であり得る。添加成分を別に計量供給するための１つの可能性は、この目的のための充填口を有する別の充填弁を少なくとも１つ設けることである。複数の容器に並列に計量供給が行われる場合は、対応する数の充填弁が並列に配置され得る。

容器への無菌充填を保証するために、主成分および／または添加成分のための少なくとも１つの充填弁および／または少なくとも１つの充填口が充填機の無菌ゾーンに割り当てられ得る。無菌ゾーンには微生物が皆無である。この場合、この少なくとも１つの充填弁は無菌ゾーン内に少なくとも部分的に突出する、および／またはこの少なくとも１つの充填口は無菌ゾーン内に配置される、ことが特に好ましい。

通常の意図された使用中であるかどうか、および／または運転上の機能不良が発生したかどうか、に関わらず、添加成分の過熱を回避するために、計量供給される添加成分の不連続加熱を可能にする設備コントローラを設けることができる。この場合、例えば運転上の機能不良が発生し、添加成分の更なる計量供給が行われない場合に、熱出力を中断できる。ただし、代わりに、または加えて、このような中断は、通常の意図された使用中でも、行われ得る。この場合、添加成分が加熱デバイスを通って搬送される場合は、例えば、電流を添加成分に通すことによって、添加成分のみを加熱できる。これに該当しない場合は、例えば、添加成分の計量供給がバッチ単位で、および／または断続的に、行われる場合は、添加成分が加熱デバイスを通って搬送されていない時間中は、計量供給される添加成分の加熱を停止できる。特定の計量供給時間を設定することもできる。この時間を超えると、加熱デバイスが少なくとも部分的に、または一時的に、オフに切り換えられる。これにより、少なくとも１つの添加成分の長過ぎる、および／または強過ぎる、加熱が防止される。

特に、芳香物質、ビタミン、および他のいくつかの添加物、の形態の添加成分の追加による主成分の仕上げおよび処理のためには、極めて少量の添加成分のみが計量供給されることが好ましい。これは、所謂マイクロドージングであり得る。充填される食品全体の０．１容量％と２容量％の間、特に単に０．１容量％と１容量％の間、が添加成分として計量供給されることが好ましい。このように特に少ない量は、原則として扱い難い。別途計量供給および加熱デバイスにおける別途低温殺菌または滅菌の結果として、このような少量の添加成分の扱いが向上および簡素化され得る。

本方法および本充填機は、食品に占める割合が主成分より著しく少ない添加成分のために特に好適である。この場合、添加成分の扱いおよび低温殺菌または滅菌は、実際に簡単且つ確実である。充填される食品全体の少なくとも２容量％、特に少なくとも４容量％、を占める添加成分が特に好適である。代わりに、または加えて、添加成分の割合は、充填される食品の全量の最大１５容量％、特に最大１０容量％、を占めることが好ましい。添加成分の割合がこれより大きい場合は、必ずしも確実ではない低温殺菌または滅菌を引き起こし得る。

添加成分として、少なくとも１つの芳香物質、少なくとも１つのビタミン（例えば、アスコルビン酸／ビタミンＣ）またはビタミン組成物、少なくとも１つの着色剤、粒状断片を含む少なくとも１つの成分、２０℃における粘度が主成分の粘度より少なくとも１０倍、特に１００倍、高い少なくとも１つの成分が挙げられ得る。これに関連して、粘度は標準化された方法によって、例えばＤＩＮ５３０１９に従って、回転粘度計を用いて求められることが好ましい。円筒回転粘度計、円錐・平板型回転粘度計、または平板型回転粘度計の使用が特に好適であり得る。比較測定においては、同じ粘度計が同じ調整および同じ方法で、特に同じ温度で、使用されるべきである。対応する添加成分は、例えば果汁濃縮物またはこれに類するものであり得る。原則として、固有値または価値に主成分より有意に寄与する要素も添加成分として適している。ただし、主成分とは特性が著しく異なる要素、例えば、主成分と添加成分との少なくとも部分的分離の危険がある要素、も添加成分として適している。ただし、代わりに、または加えて、特性の違いのため、添加成分と主成分自体との混合が複雑になり得る。例えば、添加成分を主成分に、または包装体に別に、計量供給することによって、分離の危険を減らすことができる、および／または混合を簡素化し得る。

特に、果汁、ミルク、または水が主成分として適している。完成した食品の特性、味、および固有値に対して有意な影響を有する多くの異なる添加成分をこのような食品に追加できる。ただし、原則として、他の食品も主成分として適している。

添加成分の滅菌を不要にし、低温殺菌のみで済ませるには、例えば、最大４．５のｐＨを有する極めて酸性の成分が添加成分として使用されると好都合である。したがって、酸性の添加成分は、例えば果汁系、酸性化された乳製品系、または茶系、の食品であり得る。これに関連して、この添加成分は加熱デバイスにおいて少なくとも１００℃に、好ましくは７０℃と９５℃の間に、加熱されることが原則として好ましい。この場合、必要な熱処理は、水様食品の場合、過剰圧力ではなく、周囲圧力で行うこともできる。

ただし、少なくとも４．５のｐＨを有する最大でも僅かに酸性の成分を添加成分として使用することもできる。このような成分の使用は、多くの場合、本充填機および本方法によって簡素化され得る。この場合、この添加成分は加熱デバイスにおいて少なくとも１２１℃に、特に１２１℃と１３１℃の間に加熱される、および／または滅菌される、ことが好ましい。これは、充填された食品の保存寿命に関して顕著な悪影響を引き起こさずに、この添加成分の使用を可能にするために十分である。

食品の充填中の温度は、充填される食品の品質が不必要に損なわれないように、高過ぎないことが必要である。したがって、少なくとも１つの主成分と少なくとも１つの添加成分との混合後の食品の温度は、特に容器への充填中、３０℃未満、特に４℃と２５℃の間、にできる。代わりに、または加えて、添加成分および主成分をそれぞれ別に、特に必要であれば何れの場合も、３０℃未満、特に４℃と２５℃の間、の温度で包装体に移送することもできる。

指定された温度を維持するために、主成分および添加成分の体積および／または重量比、ならびに温度、を互いに相応に適合させることができる。事前に指定された温度は、容器の閉口後できる限り６０秒または３０秒以内に、あるいは容器の閉口中、できる限り一様に調整されるべきである。

以下においては、複数の例示的実施形態を簡単に示している図面の助けを借りて、本発明をより詳細に説明する。

本発明による第１の充填機の概略図を示す。 本発明による第２の充填機の詳細の概略図を示す。 本発明による第３の充填機の詳細の概略図を示す。 本発明による第３の充填機の詳細の概略図を示す。 本発明による第４の充填機の詳細の概略図を示す。

図１には、包装体、好ましくは厚紙／プラスチック複合包装体、の形態の容器２に、特に流動性食品を充填するための充填機１が示されている。充填機１は、容器２を形成および成形するためのデバイス３を備えている。ただし、代わりに、これらの、または他の、容器を別の方法で製作し、充填機１に移送することも可能であろう。この点に関して好適な図示の充填機１は、一連の平行加工ラインを有する。図１には、そのうちの１つの加工ラインのみが示されている。包装体ブランクの形態の包装体プレフォーム５の束４が各加工ラインに対応付けられ、ブランクの長手方向端縁同士が互いに封着され、これにより包装スリーブ６が形成され、複数の包装スリーブ６が折り畳まれた状態で送り出される。包装スリーブ６は給送デバイス７によって広げられ、必要であれば、図示されていない注ぎ口手段を包装スリーブ６に貼り付けるための貼付デバイスを設けることもできる。

容器２を形成および成形するためのデバイス３は、マンドレルホイール８を有する。マンドレルホイール８は、この点に関して好適な図示のケースにおいては、６つのマンドレル９を備え、反時計回り方向に周期的に、すなわち段階的に、回転する。第１のマンドレルホイール位置Ｉにおいて、包装スリーブ６の形態の包装体プレフォーム５がマンドレル９に被せられる。次に、マンドレルホイール８は次のマンドレルホイール位置ＩＩに回転される。そこで、マンドレル９より先まで突出している包装スリーブ６の端部領域１０が加熱ユニット１１によって高温空気で加熱される。次のマンドレルホイール位置ＩＩＩにおいて、包装スリーブ６の加熱された端部領域１０はプレス１２によって折り癖が付けられ、次のマンドレルホイール位置ＩＶにおいて、特に底面を形成するために、折り曲げられた姿勢で、より詳細には識別されていない封着デバイスによって液密に封着される。このようにして、片側が閉じられた容器が得られる。この容器は、次のマンドレルホイール位置Ｖにおいて、マンドレル９から取り外され、環状に案内される無端搬送デバイス１４のセル１３に移送される。次のマンドレルホイール位置ＶＩにおいては、マンドレル９に対応付けられている作業ステップはない。マンドレルおよびマンドレルホイール位置の数、およびそこで考えられる加工ステップは、必要であれば、図１による表現および関連の説明から変更可能である。

容器２は、搬送チェーンの形態の搬送デバイス１４の対応付けられたセル１３で開放端を上に向けて充填機２を通って搬送される。下向きのヘッド領域がこの目的のために閉じられている場合は、必要であれば、上向きの底面領域から容器２に充填することもできるであろう。容器２は、滅菌ゾーン１６と充填および封着ゾーン１７とを含む無菌室１５に達し、そこで容器２は、矢印で示されている搬送方向に左から右に搬送される。

この点に関して好適な図示の充填機１は、所謂ロングランナーとして形成される。その理由は、これら容器２が少なくともほぼ直線状に充填機を通って移送されることによる。容器２の搬送は直線状に行われる必要はなく、少なくとも１つの円弧状に、あるいは環状にも、行うことができる。このような充填機は回転式コンベアとも呼ばれる。その理由は、この場合、容器が、例えば少なくともいくつかの区間にわたって環状軌道に沿って移動されるからである。この場合、充填機の少なくともいくつかの部分は、容器の環状軌道の軸線に一致し得る中心軸線を中心に回転可能である。

無菌空気が対応する無菌空気接続部２０を介して無菌室１５に供給される。容器２は、高温の無菌空気を吹き込む予熱デバイス２１によって次々と予熱される。これら容器２は、次に滅菌デバイス２２によって、好ましくは過酸化水素によって、滅菌され、その後、容器２は、乾燥デバイス２３によって無菌空気が吹き付けられて乾燥され、滅菌ゾーン１６から充填および封着ゾーン１７に移動された後、容器２は充填口２５の下の充填位置２４に移動される。そこで、食品の添加成分２６の特定量が包装体の形態の容器２に次々と充填される。部分的に充填された容器２は、次に、別の充填口２８の下の別の充填位置２７に搬送され、そこで既に部分的に充填されている包装体の形態の容器２に、食品の主成分２９が充填される。今や食品で充填された容器２は、次に、閉口デバイス３０によって容器２の上方領域が折り畳まれて封着されることによって閉口される。次に、容器２は、搬送デバイス１４のセル１３から取り出される。今や空になったセル１３は、別の容器２をそこで受け入れるために、搬送デバイス１４によってマンドレルホイール８の方向に更に移動される。

主成分２９は、特に果汁またはヨーグルトの形態の極めて酸性の成分であり、充填機内の貯蔵容器３１に一時的に貯蔵される。これに関連して、主成分は、図示されていない処理設備において事前に低温殺菌または滅菌されている。低温殺菌または滅菌された主成分２９は、次に処理設備から充填機１に送られ、貯蔵容器３１内に保持され、そこから主成分２９は複数回に分けて複数の容器２に充填される。この目的のために、充填機１は、低温殺菌または滅菌された主成分２９を給送するための給送ユニット３２を有する。この給送ユニットは、ライン接続部、接続部分、またはこれらに類するものであり得る。主成分２９は、給送ユニット３２から移送デバイス３３を介して充填弁３４に移送される。充填弁３４は、容器２に主成分２９を充填するための充填口２８を備える。

充填される食品を主成分２９と共に形成する添加成分２６は、別の給送ユニット３５を介して保持容器３６に別途移送され、添加成分２６は、容器２に充填される前、一時的に保持容器３６に貯蔵される。添加成分２６は、保持容器３６から計量デバイス３７を通って充填弁３８に達する。充填弁３８は、添加成分２６を主成分２９とは別に容器へ充填するために、充填口２５を備える。保持容器３６から充填弁３８への経路において、添加成分２９は、容器２への添加成分２６の充填前に、添加成分２６を加熱するための電気加熱デバイス３９を通過する。低温殺菌または滅菌されずに保持容器３６に保持されていた添加成分２６は、そこで加熱デバイス３９における加熱によって低温殺菌または滅菌される。

加熱デバイス３９は、電圧源４０に接続される。電圧源４０は、図示されていない少なくとも２つの電極に電位差を印加する。これら電極は添加成分２６に導電接触するので、これら電極間の電流路は、添加成分２６によって閉成される。換言すると、加熱デバイス３９の少なくとも１つの電極から他の少なくとも１つの電極に電流が流れ、添加成分２６は抵抗発熱体として機能する。添加成分２６に流れる電流は直接加熱をもたらすので、加熱された伝熱面から添加成分に放熱する必要がない。

容器２への添加成分２６および主成分２９の充填は、異なる方法で行われ得る。添加成分２６および主成分２９が粒状断片を一切含まない場合は、プランジャを充填弁３４、３８に組み込むことができる。プランジャは、対応する変位によって、所定量を充填弁から間隔を置いて押し出す。添加成分２６および／または主成分２９が粒状断片を含む場合は、所定量を再現可能な規則的な方法で容器２に放出するために、好ましくは、ピストンポンプ、膜ポンプ、またはこれらに類するものが使用される。この背景に対して、ここでは簡略化のために、充填弁のみが図示されている。その理由は、添加成分２６ならびに主成分２９は、粒状断片を含む場合も、粒状断片を含まない場合もあるからである。低温殺菌または滅菌のための加熱デバイス３９における添加成分２６の加熱は、粒状断片の有無とは無関係に、考えられる。

図示の充填機１は、複数の容器２に同時に並列に充填するために、容器２の複数の、特に平行な、列が充填機１を通って搬送されるように設計可能である。この場合、添加成分２６および／または主成分２９用の充填弁３４、３８が複数設けられることが好ましい。充填弁３４、３８は、容器２の搬送方向を横断する方向に互いに隣接配置可能である。この場合、これら充填弁３４、３８は、同じ保持容器３６に、および／または同じ貯蔵容器３１に、接続されることが好ましい。更に、これら充填弁３８によって充填される添加成分２６を低温殺菌または滅菌する単一の加熱デバイス３９を設けることができる。添加成分２６を充填するための各充填弁３８にそれぞれ別の加熱デバイス３９を対応付けることも考えられる。この場合、各加熱デバイス３９は、それぞれ１つの充填弁３８から充填される添加成分２６を低温殺菌または滅菌する。

図示されていないが、主成分２９も互いに前後に配置された複数の充填弁３４を介して複数の容器２にそれぞれ複数回に分けて連続的に充填可能である。これは、主成分２９が泡を形成し易い場合に特に推奨される。主成分２９が複数回に分けて充填されると、泡が生じ難くなる、および／または、泡が壊れるようにより長い時間がもたらされる。泡の形成は、添加成分２６の充填においてはそれほど影響を及ぼさない。その理由は、添加成分２６は容器２に充填される食品に占める割合が小さいからである。これは、とりわけ、主成分の前に、未だ空の容器２に添加成分が充填される場合である。この場合、特に、主成分と添加成分とが同時に充填される場合に予想される泡の形成に比べ、泡の形成を大幅に減らすことができる。ただし、主成分２９の後に、添加成分を容器２に充填することも原則として可能である。主成分２９を容器２に複数回に分けて充填する場合、主成分２９の２回の分割充填の間に、添加成分２６を容器２に充填することも考えられ得る。

図２には、代替の充填機４０の詳細が示されている。この充填機４０においては、保持容器３６からの添加成分２６が、貯蔵容器３１からの主成分２９と共に、共通の充填弁４１および共通の充填口４２を介して容器２に充填される。この場合、計量デバイス４３は、対応する充填弁４１に接続される。ただし、計量デバイス４３は、上記のように電気加熱デバイス３９を有する。既に低温殺菌または滅菌されている主成分２９との混合のために、添加成分２６は、電気加熱デバイス３９を通過する際に、対応する要件に応じて低温殺菌または滅菌され、ここで、添加成分は強力に冷却されるので、加熱デバイス３９における添加成分２６の加熱による品質低下は極めて僅かである。充填弁４１は、添加成分２６と主成分２９とが互いに常に正しい比で混合されるように、設計される。必要であれば、この目的のために少なくとも１つの計量ポンプの使用が可能であり、この計量ポンプは、必要であれば、充填弁に組み込み可能である。図示されていないが、この充填機４０の場合も、主成分２９を複数の容器２に同時に充填するために、および／または複数の容器２に複数回に分けて次々と充填するために、上記種類の複数の充填弁４１は一列に配置可能である。

図示の充填弁は、無菌ゾーンを上方で封鎖する穴あき金属薄板４４を通り抜ける。ただし、カーテン状の滅菌済み空気が複数の穴を通って下方に充填および封着ゾーン１７内の無菌ゾーンに移送され得る。これにより、特に下方に向いた層状の滅菌済み空気の流れが生じ、この空気流は、充填および封着ゾーン１７または無菌ゾーンに微生物が侵入してこれらゾーンがもはや無菌ではなくなることを防止する。

別の充填機５０の詳細が図３Ａ、図３Ｂに示されている。この充填機５０においては、主成分２９が貯蔵容器３１から取り出され、分配器５１を介してさまざまな部分流に分配される。この目的のために、移送デバイス５２は、それぞれ異なる容器２に充填する複数の別々の充填弁５４に主成分２９を移送するために、分配器５１から一連の部分ライン５３に分岐する。これら充填弁５４は、一列に互いに隣接配置される。複数の列の容器２が搬送チェーン１４の搬送方向に複数の充填弁５４の下に配置される。したがって、この点に関して好適な図示の充填機５０では、各充填サイクルにおいて５つの容器２に同時に充填される。あるいは、より多い、または少ない、容器２に同時に充填することも、より多い、またはより少ない、充填弁５４を互いに隣接配置させることもできる。添加成分２６は保持容器３６から計量デバイス５５を介して取り出され、電気加熱デバイス３９に通され、これにより、添加成分２６は低温殺菌または滅菌される。低温殺菌または滅菌された添加成分２６は次に計量ポンプ５６を介して分配器５１に計量供給され、所定の比で主成分２９に計量供給され、ここで添加成分２６と主成分２９とが混合し、これにより、充填される食品を形成する。次に、この食品は、上記のように、複数の充填弁５４およびそれぞれの充填口５７を介して、複数の容器２に充填される。

充填機６０が図４に示されている。この充填機６０においては、添加成分２６が保持容器３６から、その複数の電極が電圧源４０に接続された電気加熱デバイス３９を備えた計量デバイス６１を介して、主成分２９用の貯蔵容器３１に計量供給される。既に低温殺菌または滅菌されている主成分２９は給送ユニット３２を介して供給される。添加成分２６は、加熱デバイス３９を通過する際に低温殺菌または滅菌される。添加成分２６を正しい比で主成分２９に計量供給するために、計量ポンプ６２が設けられている。

Claims (16)

1. 少なくとも１つの主成分（２９）と少なくとも１つの添加成分（２６）とを含む食品を複数の容器（２）、特に厚紙／プラスチック複合包装体、に無菌充填するための充填機（１、４０、５０、６０）であって、前記少なくとも１つの、特に低温殺菌または滅菌された、主成分（２９）を少なくとも１つの給送ユニット（３２）から充填弁（３４、４１、５４）の少なくとも１つの充填口（２８、４２）に移送するための移送デバイス（３３、５２）を有する充填機（１、４０、５０、６０）において、
   前記少なくとも１つの添加成分（２６）のための保持容器（３６）と、前記添加成分（２６）を前記容器（２）および／または前記主成分（２９）に計量供給するための、前記保持容器（３６）に接続された計量デバイス（３７、４３、５５、６１）と、前記容器（２）および／または前記主成分（２９）への前記計量供給の前に前記添加成分（２６）を低温殺菌または滅菌するための、前記計量デバイス（３７、４３、５５、６１）内の電気加熱デバイス（３９）とが設けられることを特徴とする充填機。
2. 前記電気加熱デバイス（３９）は、特に高温伝熱面を省くことによって、前記添加成分（２６）を直接加熱するように、計量供給される前記添加成分（２６）に電流を通すように設計されることを特徴とする、請求項１に記載の充填機。
3. 前記添加成分（２６）を前記主成分（２９）に計量供給するための前記計量デバイス（３７、４３、５５、６１）は、前記移送デバイス（３３、５２）に、特に充填弁（５４）に、または前記主成分（２９）用の貯蔵容器（３１）に、接続されることを特徴とする、請求項１または２に記載の充填機。
4. 前記主成分（２９）とは別に前記添加成分（２６）を複数の容器（２）に計量供給するための前記計量デバイス（３７）は、充填口（２５）を備えた充填弁（３８）に接続されることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の充填機。
5. 前記主成分（２９）および／または前記添加成分（２６）の無菌充填用の前記少なくとも１つの充填弁（３４、３８、４１、５４）および／または前記少なくとも１つの充填口（２５、２８、４２、５７）は、無菌ゾーンに対応付けられる、好ましくは無菌ゾーンに配置される、ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の充填機。
6. 計量供給される前記添加成分（２６）の不連続加熱のための、および／または、前記添加成分（２６）の指定された計量供給時間を超えた場合に、計量供給される前記添加成分（２６）の加熱を中断するための、設備制御部が設けられることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の充填機。
7. 充填機（１、４０、５０、６０）と、前記主成分（２９）を低温殺菌または滅菌するための、および前記低温殺菌または滅菌された主成分（２９）を前記充填機（１、４０、５０、６０）の前記給送ユニット（３２）に移送するための、処理設備とを備えたシステムにおいて、前記充填機（１、４０、５０、６０）は、請求項１〜６の何れか一項によって実現されることを特徴とするシステム。
8. 好ましくは請求項１〜６の何れか一項に記載の、少なくとも１つの充填機（１、４０、５０、６０）を使用して、または請求項７に記載の少なくとも１つのシステムを使用して、少なくとも１つの主成分（２９）と少なくとも１つの添加成分（２６）とを含む食品を複数の容器（２）、特に厚紙／プラスチック複合包装体、に無菌充填する方法であって、
   − 特に低温殺菌または滅菌された、前記少なくとも１つの主成分（２９）は、少なくとも１つの給送デバイス（３２）から充填口（２８、４２）を備えた少なくとも１つの充填弁（３４、４２、５４）に移送デバイス（３３、５２）によって移送され、
   − 前記主成分（２９）は前記少なくとも１つの充填弁（３４、４２、５４）を介して前記複数の容器（２）に充填され、
   − 前記少なくとも１つの添加成分（２６）は保持容器（３６）に貯蔵され、
   − 前記添加成分（２６）は前記保持容器（３６）から計量デバイス（３７、４３、５５、６１）を介して前記容器（２）および／または前記主成分（２９）に計量供給され、
   − 前記添加成分（２６）は、前記容器（２）および／または前記主成分（２９）に計量供給される前に、前記計量デバイス（３７、４３、５５、６１）の電気加熱デバイスにおいて低温殺菌または滅菌される、
   方法。
9. 特に高温伝熱面が省かれた、前記電気加熱デバイス（３９）においては計量供給される前記添加成分（２６）に電流が流れ、これにより前記添加成分が直接加熱される、請求項８に記載の方法。
10. 前記添加成分（２６）の前記加熱は不連続に行われる、および／または、前記添加成分（２６）の指定された計量供給時間を超えた場合に、中断される、請求項８または９に記載の方法。
11. 前記充填される食品全体の０．１容量％と２容量％の間、特に０．１容量％と１容量％の間、が添加成分（２６）として計量供給される、請求項８〜１０の何れか一項に記載の方法。
12. 前記充填される食品全体の少なくとも２容量％、特に少なくとも４容量％および／または最大１５容量％、特に最大１０容量％、が添加成分（２６）として計量供給される、請求項８〜１０の何れか一項に記載の方法。
13. 少なくとも１つの芳香物質、少なくとも１つの着色剤、粒状断片を含む少なくとも１つの成分、２０℃における粘度が前記主成分（２９）の粘度より少なくとも１０倍、特に１００倍、高い少なくとも１つの成分、が添加成分（２６）として計量供給される、請求項８〜１２の何れか一項に記載の方法。
14. 最大４．５のｐＨを有する極めて酸性の成分が添加成分（２６）として使用され、前記添加成分（２６）は低温殺菌される、および／または前記添加成分（２６）は前記加熱デバイス（３９）において最大１００℃に、好ましくは７０℃と９５℃の間に、加熱される、請求項８〜１３の何れか一項に記載の方法。
15. 少なくとも４．５のｐＨを有する最大でも僅かに酸性の成分が添加成分（２６）として使用され、前記添加成分（２６）は滅菌される、および／または前記添加成分（２６）は前記加熱デバイス（３９）において少なくとも１２１℃に、特に１２１℃と１３１℃の間に、加熱される、請求項８〜１４の何れか一項に記載の方法。
16. 少なくとも１つの主成分（２９）に少なくとも１つの添加成分（２６）を混合した後の、特に前記容器（２）への充填時の、前記食品の温度は３０℃未満、特に４℃と２５℃の間、である、請求項８〜１５の何れか一項に記載の方法。

Images