JP2020029310A - 炭酸飲料無菌充填システム - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリジョイントの数を減らし、システム全体の構成を簡単なものとすることが可能な、炭酸飲料無菌充填システムを提供する。【解決手段】炭酸飲料無菌充填システム１０は、炭酸飲料を充填する充填ノズル７２と、炭酸飲料供給ライン７３およびカウンタガスライン７４を介して充填ノズル７２に連結された炭酸飲料充填タンク７５と、充填ノズルに連結されたスニフトライン７８と、充填ノズル７２と、炭酸飲料供給ライン７３の少なくとも一部と、カウンタガスライン７４の少なくとも一部とを取り囲む無菌チャンバ１３と、を備えている。炭酸飲料供給ライン７３およびカウンタガスライン７４は、ロータリージョイント７７によって無菌チャンバ１３に取り付けられている。無菌チャンバ１３内のスニフトライン７８に排出弁７９を設け、スニフトライン７８からのガスを無菌チャンバ内に排出する。【選択図】図２

Description

本開示は、炭酸飲料無菌充填システムに関する。

従来より、炭酸飲料無菌充填装置に設けられたフィラー等の充填機を用いて、高速で搬送されている多数のプラスチックボトルに、炭酸飲料等の内容物を連続的に無菌充填することが行われている。

このような炭酸飲料無菌充填装置において、炭酸飲料をプラスチックボトルに充填する充填ノズルは、無菌チャンバ内で回転可能に配置されている。このため、充填ノズルに連結される炭酸飲料供給ライン、カウンタガス用のライン、およびスニフト用のライン等はそれぞれロータリジョイントによって無菌チャンバに取り付けられている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、ロータリジョイントは構造が複雑であるため、炭酸飲料無菌充填装置の構成が複雑になるおそれがある。また、ロータリジョイントは高価であるため、ロータリジョイントを多数設けた場合、炭酸飲料無菌充填装置が高価になるおそれがある。

特開２００７−３０２３２５号公報 特開２００８−１０５６９９号公報 特開２００５−１４９１８号公報

本開示はこのような点を考慮してなされたものであり、ロータリジョイントの数を減らすことにより、システム全体の構成を簡単なものとすることが可能な、炭酸飲料無菌充填システムを提供する。

一実施の形態による炭酸飲料無菌充填システムは、炭酸飲料を充填する充填ノズルと、炭酸飲料供給ラインおよびカウンタガスラインを介して前記充填ノズルに連結された炭酸飲料充填タンクと、前記充填ノズルに連結されたスニフトラインと、前記充填ノズルと、前記炭酸飲料供給ラインの少なくとも一部と、前記カウンタガスラインの少なくとも一部とを取り囲む無菌チャンバと、を備え、前記炭酸飲料供給ラインおよび前記カウンタガスラインは、ロータリージョイントによって前記無菌チャンバに取り付けられ、前記無菌チャンバ内の前記スニフトラインに排出弁を設け、前記スニフトラインからのガスを前記無菌チャンバ内に排出する。

一実施の形態による炭酸飲料無菌充填システムにおいて、前記スニフトラインは、前記無菌チャンバ内に位置するとともに前記充填ノズルとともに回転する回転式の内側スニフトラインと、前記無菌チャンバから外方へ延在するとともに非回転式の外側スニフトラインとを有し、前記排出弁は、前記内側スニフトラインと前記外側スニフトラインとの間に位置しても良い。

一実施の形態による炭酸飲料無菌充填システムにおいて、前記外側スニフトラインは、伸縮自在となっていても良い。

一実施の形態による炭酸飲料無菌充填システムにおいて、前記炭酸飲料充填タンクに、炭酸ガス供給ラインと炭酸ガス放出ラインとを連結し、前記炭酸ガス供給ラインと前記炭酸ガス放出ラインとにそれぞれバルブを設け、制御部により前記バルブをそれぞれ制御して前記炭酸飲料充填タンク内の圧力を制御しても良い。

一実施の形態による炭酸飲料無菌充填システムにおいて、前記炭酸飲料充填タンク内の圧力Ｐ１と前記炭酸ガス放出ライン内の圧力Ｐ２との間で、Ｐ１＞Ｐ２という関係が成り立っても良い。

一実施の形態による炭酸飲料無菌充填システムにおいて、前記炭酸飲料充填タンク内の圧力Ｐ１が０．０１ＭＰａ以下にならないように、前記炭酸ガス供給ラインと前記炭酸ガス放出ラインとに設けられた前記バルブをそれぞれ制御しても良い。

本開示によれば、ロータリジョイントの数を減らすことにより、炭酸飲料無菌充填システム全体の構成を簡単なものとすることができる。

図１は、一実施の形態による炭酸飲料無菌充填システムを示す概略平面図。 図２は、一実施の形態による炭酸飲料無菌充填システムの炭酸飲料充填部およびその周囲における流体の流れを示す概略図。 図３は、一実施の形態による炭酸飲料無菌充填システムの炭酸飲料充填部の充填ノズルを示す概略断面図。

以下、一実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。図１乃至図３は一実施の形態を示す図である。なお、以下の各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。

（炭酸飲料無菌充填システム）
まず図１により本実施の形態による炭酸飲料無菌充填システムの全体について説明する。

図１に示す炭酸飲料無菌充填システム１０は、ボトル（容器）３０に対して無菌炭酸飲料からなる内容物を充填するシステムである。ボトル３０は、合成樹脂材料を射出成形して製作したプリフォームを二軸延伸ブロー成形することにより作製することができる。ボトル３０の材料としては、熱可塑性樹脂、特にＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、又はＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）を使用することが好ましい。このほか、容器としては、炭酸飲料を充填可能なガラス瓶、缶等であっても良い。本実施の形態においては、容器としてプラスチックボトルを用いる場合を例にとって説明する。

図１に示すように、炭酸飲料無菌充填システム１０は、ボトル供給部２１と、ボトル殺菌部１１と、エアリンス部１４と、無菌水リンス部１５と、炭酸飲料充填部（フィラー）２０と、キャップ装着部（キャッパー、巻締及び打栓機）１６と、製品ボトル搬出部２２とを備えている。これらボトル供給部２１、ボトル殺菌部１１、エアリンス部１４と、無菌水リンス部１５、炭酸飲料充填部２０、キャップ装着部１６、および製品ボトル搬出部２２は、ボトル３０の搬送方向に沿って、上流側から下流側に向けてこの順に配設されている。また、ボトル殺菌部１１、エアリンス部１４と、無菌水リンス部１５、炭酸飲料充填部２０、およびキャップ装着部１６の間には、これらの装置間でボトル３０を搬送する複数の搬送ホイール１２が設けられている。

ボトル供給部２１は、外部から炭酸飲料無菌充填システム１０へ空のボトル３０を順次受け入れ、受け入れたボトル３０をボトル殺菌部１１へ向けて搬送するものである。

なお、ボトル供給部２１の上流側に、プリフォームを二軸延伸ブロー成形することによりボトル３０の成形を行うボトル成形部（図示せず）が設けられていても良い。このように、プリフォームの供給からボトル３０の成形を経て、ボトル３０への無菌炭酸飲料の充填および閉栓に至る工程を連続して行っても良い。この場合、外部から炭酸飲料無菌充填システム１０まで、容積の大きいボトル３０の形態ではなく容積の小さいプリフォームの形態で運搬することができるので、炭酸飲料無菌充填システム１０を構成する設備をコンパクトにすることができる。

ボトル殺菌部１１は、殺菌剤をボトル３０に噴射することにより、ボトル３０内を殺菌するものである。殺菌剤としては、例えば過酸化水素水溶液が用いられる。ボトル殺菌部１１においては、１重量％以上、好ましくは３５重量％の濃度の過酸化水素水溶液を一旦気化させた後に凝縮したミスト又はガスが生成され、このミスト又はガスがボトル３０の内外面に噴霧される。このようにボトル３０内が過酸化水素水溶液のミスト又はガスで殺菌されるので、ボトル３０の内面がムラなく殺菌される。

エアリンス部１４は、ボトル３０に無菌の加熱エア又は常温エアを供給することにより、過酸化水素の活性化を行いつつ、ボトル３０内から異物、過酸化水素等を除去するものである。

無菌水リンス部１５は、殺菌剤である過酸化水素により殺菌されたボトル３０に対して、無菌の１５℃以上８５℃以下の水による洗浄を行うものである。これによりボトル３０に付着した過酸化水素を洗い流し、且つ異物が除去される。なお、無菌水リンス部１５は必ずしも設ける必要はない。

炭酸飲料充填部２０は、ボトル３０の口部からボトル３０内へ、予め殺菌処理された無菌炭酸飲料を充填するものである。この炭酸飲料充填部２０において、空の状態のボトル３０に対して無菌炭酸飲料が充填される。この炭酸飲料充填部２０において、複数のボトル３０が回転（公転）されながら、ボトル３０の内部へ無菌炭酸飲料が充填される。この無菌炭酸飲料は１℃以上４０℃以下、好ましくは５℃以上１０℃以下の充填温度でボトル３０内に充填される。このように無菌炭酸飲料の充填温度を例えば１℃以上１０℃以下とする理由は、無菌炭酸飲料の液温が１０℃を上回ると炭酸ガスが無菌炭酸飲料から抜けやすくなってしまうためである。無菌炭酸飲料としては、炭酸ガスを含む各種飲料、例えば、サイダー、コーラ等の炭酸清涼飲料、ビール等のアルコール飲料等が挙げられる。

キャップ装着部１６は、ボトル３０の口部にキャップ３３を装着することにより、ボトル３０を閉栓するものである。キャップ装着部１６において、ボトル３０の口部はキャップ３３により閉じられ、ボトル３０内に外部の空気や微生物が侵入しないように密封される。キャップ装着部１６において、無菌炭酸飲料が充填された複数のボトル３０が回転（公転）しながらその口部にキャップ３３が装着される。このようにして、ボトル３０の口部にキャップ３３を装着することにより、製品ボトル３５が得られる。

キャップ３３は、予めキャップ殺菌部２５において殺菌される。キャップ殺菌部２５は、例えば無菌チャンバ１３（後述）の外側であってキャップ装着部１６の近傍に配置されている。キャップ殺菌部２５において、外部から搬入されたキャップ３３は、予め多数集められ、キャップ装着部１６に向かって列になって搬送される。キャップ３３がキャップ装着部１６に向かう途中で、過酸化水素のミスト又はガスがキャップ３３の内外面に向かって吹き付けられた後、ホットエアで乾燥し、殺菌処理される。

製品ボトル搬出部２２は、キャップ装着部１６でキャップ３３を装着された製品ボトル３５を、炭酸飲料無菌充填システム１０の外部へ向けて連続的に搬出するものである。

また、炭酸飲料無菌充填システム１０は、無菌チャンバ１３を有している。無菌チャンバ１３の内部に、上述したボトル殺菌部１１、エアリンス部１４、無菌水リンス部１５、炭酸飲料充填部２０、およびキャップ装着部１６が収容されている。この無菌チャンバ１３の内部は、無菌状態に保持されている。

さらに無菌チャンバ１３は、ボトル殺菌チャンバ１３ａと、充填・巻締チャンバ１３ｂとに区画されている。ボトル殺菌チャンバ１３ａと充填・巻締チャンバ１３ｂとの間にはチャンバ壁１３ｃが設けられ、チャンバ壁１３ｃを介してボトル殺菌チャンバ１３ａと充填・巻締チャンバ１３ｂとが互いに分離されている。ボトル殺菌チャンバ１３ａの内部には、ボトル殺菌部１１とエアリンス部１４と無菌水リンス部１５とが配置されている。一方、充填・巻締チャンバ１３ｂの内部には、炭酸飲料充填部２０とキャップ装着部１６とが配置されている。

次に、図２を用いて、炭酸飲料無菌充填システム１０の炭酸飲料充填部２０およびその周囲の構成について説明する。

図２に示すように、炭酸飲料充填部２０は、無菌チャンバ１３内に設けられている。また、無菌チャンバ１３の外部であって、炭酸飲料充填部２０の上方には、炭酸飲料充填タンク（充填ヘッドタンク、バッファータンク）７５が配置されている。炭酸飲料充填タンク７５の内部には炭酸飲料が充填されている。炭酸飲料充填タンク７５は、炭酸ガス供給ライン６１を介して無菌炭酸供給部６３に連結されている。炭酸ガス供給ライン６１には、第１バルブ６２が設けられており、第１バルブ６２を開放することにより、無菌炭酸供給部６３から炭酸飲料充填タンク７５に無菌状態の炭酸ガスが供給される。この無菌炭酸ガスによって炭酸飲料充填タンク７５内の無菌炭酸飲料を加圧することにより、無菌炭酸飲料に溶解した炭酸ガスが気相中に放出されるのを防ぐ。好ましくは製造基準の炭酸ガス圧より高い圧力で加圧すると良い。これにより、炭酸飲料充填タンク７５内の炭酸飲料中の炭酸ガスの濃度が一定に保たれる。なお、炭酸飲料充填タンク７５内の圧力Ｐ１は、炭酸飲料充填タンク７５に設けられた第１圧力計６４によって測定されている。

炭酸飲料充填タンク７５には、炭酸飲料導入ライン６５が連結されている。この炭酸飲料導入ライン６５は、図示しない炭酸飲料製造装置に連結されている。また炭酸飲料導入ライン６５には、第２バルブ６６が設けられている。この第２バルブ６６を開放することにより、炭酸飲料製造装置からの無菌炭酸飲料（製品液）が炭酸飲料導入ライン６５を通過して、炭酸飲料充填タンク７５に充填される。また炭酸飲料導入ライン６５には、後述するＣＩＰ循環ライン８１に連結されている。炭酸飲料導入ライン６５のうち、炭酸飲料充填タンク７５側の部分には、ＣＩＰ処理用の洗浄液や、ＳＩＰ処理用の加熱蒸気又は熱水も流される。

炭酸飲料充填タンク７５には、炭酸ガス放出ライン８６が連結されている。この炭酸ガス放出ライン８６は、後述する排出タンク８５に連結されている。さらに炭酸ガス放出ライン８６には、第３バルブ８７が設けられている。第３バルブ８７を開放した場合、炭酸飲料充填タンク７５内の炭酸ガスを排出タンク８５に向けて放出することができる。また、炭酸ガス放出ライン８６内の圧力Ｐ２は、炭酸ガス放出ライン８６に設けられた第２圧力計８８によって測定されている。この圧力Ｐ２は、排出タンク８５内の圧力に等しい。

この場合、第１バルブ６２と第３バルブ８７とは、制御部６０によって制御され、これにより炭酸飲料充填タンク７５内の圧力が制御されている。具体的には、第１圧力計６４によって測定された炭酸飲料充填タンク７５内の圧力Ｐ１と、第２圧力計８８によって測定された炭酸ガス放出ライン８６内の圧力Ｐ２との間で、Ｐ１＞Ｐ２という関係が成り立つようになっている。なお、炭酸飲料充填タンク７５内の圧力Ｐ１は、例えば０．０１ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下となるように制御されても良い。また、炭酸ガス放出ライン８６内の圧力Ｐ２は、０ＭＰａをわずかに上回る圧力、例えば０．０００１ＭＰａ以上０．０１ＭＰａ以下となるように制御されても良い。これにより、炭酸飲料充填タンク７５に対して無菌チャンバ１３の外部から非無菌状態のガスが侵入することを防ぐことができる。このため、排出タンク８５として、無菌状態に制御されていない非無菌タンクを用いることができる。この場合、炭酸ガス放出ライン８６を、無菌状態となっている無菌タンクと連結する必要がないので、このような無菌タンクを炭酸飲料無菌充填システム１０から取り除くことができる。この結果、炭酸飲料無菌充填システム１０の製造コストを低減することができる。なお、制御部６０は、炭酸飲料無菌充填システム１０全体を制御する制御部からなっているが、これに限らず、第１バルブ６２と第３バルブ８７とを独立して制御するものであっても良い。また、第２圧力計８８を設けずに、第１圧力計６４のみで制御を行うことも可能である。具体的には、第１圧力計６４の指示値より、第１バルブ６２と第３バルブ８７のそれぞれの開度を調整し、第１圧力計６４の値を機器滅菌（ＳＩＰ）処理中から生産終了時まで０．０１ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下となるよう両バルブ６２、８７のみで制御しても良い。

また、炭酸飲料充填タンク７５には、炭酸飲料供給ライン７３が連結されている。炭酸飲料供給ライン７３は、炭酸飲料充填タンク７５に充填された無菌炭酸飲料を、後述する充填ノズル７２に向けて供給するラインである。この炭酸飲料充填タンク７５は、炭酸飲料供給ライン７３を介して充填ノズル７２に連結されている。

さらに、炭酸飲料充填タンク７５には、カウンタガスライン７４が連結されている。カウンタガスライン７４は、炭酸飲料充填タンク７５に充填された無菌炭酸ガスを、後述する充填ノズル７２に向けて供給するラインである。この炭酸飲料充填タンク７５は、カウンタガスライン７４を介して充填ノズル７２に連結されている。

炭酸飲料充填部２０においては、炭酸飲料充填タンク７５に充填された無菌炭酸飲料が、空の状態のボトル３０に対して充填される。炭酸飲料充填部２０は、鉛直方向に平行な軸周りに回転する搬送ホイール７１を有している。この搬送ホイール７１によって複数のボトル３０が回転（公転）されながら、ボトル３０内部へ無菌炭酸飲料が充填される。また搬送ホイール７１の外周に沿って、複数の充填ノズル７２が配置されている。各充填ノズル７２には、それぞれ１本のボトル３０が装着され、充填ノズル７２からボトル３０の内部に無菌炭酸飲料が注入される。なお、充填ノズル７２の構成は後述する。

搬送ホイール７１と、充填ノズル７２と、炭酸飲料供給ライン７３の少なくとも一部と、カウンタガスライン７４の少なくとも一部とは、無菌チャンバ１３の一部を構成するカバー７６によって取り囲まれている。カバー７６の上部にはロータリージョイント７７が取り付けられている。炭酸飲料供給ライン７３およびカウンタガスライン７４は、ロータリージョイント７７によって無菌チャンバ１３のカバー７６に取り付けられている。このロータリージョイント７７は、回転体（搬送ホイール７１、充填ノズル７２、ならびに炭酸飲料供給ライン７３およびカウンタガスライン７４の回転配管等）と非回転体（カバー７６、ならびに炭酸飲料供給ライン７３およびカウンタガスライン７４の固定配管等）とを、無菌状態でシールする。

各充填ノズル７２には、炭酸飲料供給ライン７３およびカウンタガスライン７４が連結されている。このうち炭酸飲料供給ライン７３は、その一端が無菌炭酸飲料を充填した炭酸飲料充填タンク７５に連結されるとともに、他端においてボトル３０の内部に連通している。そして炭酸飲料充填タンク７５から供給された無菌炭酸飲料は、炭酸飲料供給ライン７３を通過して、ボトル３０の内部に注入される。

特開２００８−１０５６９９号公報にも記載の通り、カウンタガスライン７４は、その一端が炭酸飲料充填タンク７５に連結されるとともに、他端においてボトル３０の内部に連通している。炭酸飲料充填タンク７５から供給される無菌炭酸ガスからなるカウンタープレッシャー用のガスは、カウンタガスライン７４を通過して、ボトル３０の内部に充填される。カウンタガスライン７４の途中にはカウンタガス分岐部５３が設けられており、炭酸飲料充填タンク７５からのカウンタガスライン７４は、カウンタガス分岐部５３において複数に分岐されて、それぞれの充填ノズル７２まで延在する。

さらに、各充填ノズル７２には、スニフトライン７８が連結されている。スニフトライン７８は、その一端がカウンタガスライン７４に連結されるとともに、他端において無菌チャンバ１３の外方へ延在している。このスニフトライン７８を介してボトル３０の内部のガスを排出可能となっている。スニフトライン７８の途中にはスニフトライン分岐部５６が設けられており、スニフトライン７８からの炭酸ガスは、スニフトライン分岐部５６においてまとめられて、無菌チャンバ１３内に排出されるようになっている。無菌チャンバ１３内のスニフトライン７８には、排出弁７９が設けられている。この排出弁７９によって、スニフトライン７８からの炭酸ガスが無菌チャンバ１３内に排出される。なお、スニフトライン分岐部５６とカウンタガス分岐部５３とは、第１バイパスライン５４によって連結されている。第１バイパスライン５４には、第４バルブ５５が設けられており、通常、この第４バルブ５５は閉鎖されている。

この場合、スニフトライン７８は、内側スニフトライン７８ａと、外側スニフトライン７８ｂとを有している。内側スニフトライン７８ａは、その一端が充填ノズル７２に連結されるとともに、他端において排出弁７９に連結されている。内側スニフトライン７８ａは、その全体が無菌チャンバ１３内に位置しており、上述したスニフトライン分岐部５６は、内側スニフトライン７８ａの途中に位置している。また内側スニフトライン７８ａは、充填ノズル７２とともに回転する回転式となっている。

外側スニフトライン７８ｂは、その一端が排出弁７９に連結されるとともに、他端において無菌チャンバ１３の外部に開放されている。外側スニフトライン７８ｂは、その一部が無菌チャンバ１３の内部に位置しており、残りの一部が無菌チャンバ１３の外部に位置している。また外側スニフトライン７８ｂは、充填ノズル７２とともに回転することがない非回転式となっている。

上述した排出弁７９は、内側スニフトライン７８ａと外側スニフトライン７８ｂとの間に位置している。内側スニフトライン７８ａと外側スニフトライン７８ｂとは、排出弁７９において着脱可能となっている。また排出弁７９は、開閉可能であり、通常時は開放されている。排出弁７９が開放された状態では、内側スニフトライン７８ａは外側スニフトライン７８ｂから物理的に分離されており、内側スニフトライン７８ａは排出弁７９において無菌チャンバ１３内と連通する。排出弁７９が閉鎖された場合、内側スニフトライン７８ａは外側スニフトライン７８ｂに連結され、内側スニフトライン７８ａは外側スニフトライン７８ｂに連通する。このとき、内側スニフトライン７８ａは無菌チャンバ１３内とは連通しない。なお、従来は、例えば特開２００５−１４９１８号公報に記載のとおり、スニフトラインはロータリジョイントおよびスニフト用配管を介して大気に開放される。

また、外側スニフトライン７８ｂは、蛇腹部７８ｃにおいて伸縮自在となっている。そして排出弁７９が開放されている場合、外側スニフトライン７８ｂの蛇腹部７８ｃが縮まり、外側スニフトライン７８ｂが内側スニフトライン７８ａから離脱する。この際、内側スニフトライン７８ａは、回転可能となるとともに、排出弁７９において無菌チャンバ１３内に連通する。一方、排出弁７９を閉鎖する場合、内側スニフトライン７８ａの回転を停止するとともに、内側スニフトライン７８ａと外側スニフトライン７８ｂとを回転方向に位置決めする。この状態で、外側スニフトライン７８ｂの蛇腹部７８ｃを伸長させ、排出弁７９において外側スニフトライン７８ｂが内側スニフトライン７８ａに連結される。
このとき、内側スニフトライン７８ａは、外側スニフトライン７８ｂと一体化されて外側スニフトライン７８ｂと連通する。

このように、排出弁７９を用いてスニフトライン７８からの炭酸ガスを無菌チャンバ１３内に排出することにより、ボトル３０内の炭酸ガスを無菌空間である無菌チャンバ１３内に、菌のコンタミなく排出することができる。また、回転するスニフトライン７８を無菌チャンバ１３の外部へ連結するためのロータリージョイントを設ける必要がない。このようなロータリージョイントは、一般に複雑な機構を有しているとともに、高価である。
このため、スニフトライン７８用のロータリージョイントを省略することにより、炭酸飲料無菌充填システム１０の機構を簡素化し、製造コストを低減することができる。

ところで、炭酸飲料無菌充填システム１０のうち、飲料（原料液、殺菌済み飲料又は無菌炭酸飲料）が通過する流路については、定期的にあるいは飲料の種類を切り替える際に、ＣＩＰ（Cleaning in Place）処理をし、さらに、ＳＩＰ（Sterilizing in Place）処理をすることが好ましい。ＣＩＰ処理は、原料液を供給する経路の管路内から炭酸飲料充填部２０の充填ノズル７２に至るまでの流路に、例えば水に苛性ソーダ等のアルカリ性薬剤を添加した洗浄液を流した後に、水に酸性薬剤を添加した洗浄液を流すことにより行われる。これにより、飲料が通過する流路内に付着した前回の飲料の残留物等が除去される。またＳＩＰ処理は、飲料の充填作業に入る前に、予め飲料が通過する流路内を殺菌するための処理であり、例えば、上記ＣＩＰで洗浄した流路内に加熱蒸気又は熱水を流すことによって行われる。これにより、飲料が通過する流路内が殺菌処理され無菌状態とされる。

上述したＣＩＰ処理を行うために、充填ノズル７２の近傍には、充填ノズル７２からの洗浄液を受けるＣＩＰカップ８２が設けられている。このＣＩＰカップ８２には、ＣＩＰライン８３が連結されている。ＣＩＰライン８３は、その一端がＣＩＰカップ８２に連結されるとともに、他端が無菌チャンバ１３の外方に配置された排出タンク８５に連結されている。このＣＩＰライン８３を介して充填ノズル７２からの洗浄液を排出タンク８５に排出可能となっている。ＣＩＰライン８３の途中にはＣＩＰライン分岐部５９が設けられており、ＣＩＰライン８３からの洗浄液は、ＣＩＰライン分岐部５９でまとめて回収されて、排出タンク８５に排出されるようになっている。なお、ＣＩＰライン分岐部５９とスニフトライン分岐部５６とは、第２バイパスライン５７によって連結されている。第２バイパスライン５７には、第５バルブ５８が設けられている。通常、この第５バルブ５８は閉鎖されている。

この場合、ＣＩＰライン８３は、内側ＣＩＰライン８３ａと、外側ＣＩＰライン８３ｂとを有している。内側ＣＩＰライン８３ａは、その一端がＣＩＰカップ８２に連結されるとともに、他端において接続弁８４に連結されている。内側ＣＩＰライン８３ａは、その全体が無菌チャンバ１３内に位置しており、上述したＣＩＰライン分岐部５９は、内側ＣＩＰライン８３ａの途中に位置している。また内側ＣＩＰライン８３ａは、充填ノズル７２とともに回転する回転式となっている。

外側ＣＩＰライン８３ｂは、その一端が接続弁８４に連結されるとともに、他端において排出タンク８５に連結されている。外側ＣＩＰライン８３ｂは、その一部が無菌チャンバ１３の内部に位置しており、残りの一部が無菌チャンバ１３の外部に位置している。また外側ＣＩＰライン８３ｂは、充填ノズル７２とともに回転することがない、非回転式となっている。

接続弁８４は、内側ＣＩＰライン８３ａと外側ＣＩＰライン８３ｂとの間に位置している。内側ＣＩＰライン８３ａと外側ＣＩＰライン８３ｂとは、接続弁８４において着脱可能となっている。また接続弁８４は、開閉可能であり、通常時は開放されている。接続弁８４が開放された状態では、内側ＣＩＰライン８３ａは外側ＣＩＰライン８３ｂから物理的に分離されており、内側ＣＩＰライン８３ａは接続弁８４において無菌チャンバ１３内と連通する。接続弁８４が閉鎖された場合、内側ＣＩＰライン８３ａは外側ＣＩＰライン８３ｂに連結され、内側ＣＩＰライン８３ａは外側ＣＩＰライン８３ｂを介して排出タンク８５に連通する。接続弁８４の構成は、上述した排出弁７９の構成と略同様であっても良い。なお、第５バルブ５８を開放することにより、スニフトライン７８から送られてきたボトル３０の内部のガスを、接続弁８４から無菌チャンバ１３内に排出しても良い。

また、外側ＣＩＰライン８３ｂは、蛇腹部８３ｃにおいて伸縮自在となっている。そして接続弁８４が開放されている場合、外側ＣＩＰライン８３ｂの蛇腹部８３ｃが縮まり、接続弁８４において外側ＣＩＰライン８３ｂが内側ＣＩＰライン８３ａから離脱する。この際、内側ＣＩＰライン８３ａは、回転可能となるとともに、無菌チャンバ１３内と連通する。一方、接続弁８４を閉鎖する場合、内側ＣＩＰライン８３ａと外側ＣＩＰライン８３ｂとを回転方向に位置決めする。この状態で、外側ＣＩＰライン８３ｂの蛇腹部８３ｃを伸長させ、接続弁８４において外側ＣＩＰライン８３ｂが内側ＣＩＰライン８３ａに接続される。このとき、内側ＣＩＰライン８３ａは、外側ＣＩＰライン８３ｂと一体化され、外側ＣＩＰライン８３ｂと連通する。

排出タンク８５の上部には、排出タンク８５の内部のガスを排出する排気ライン８９が設けられている。排気ライン８９には、ガスを処理する図示しないスクラバーが連結されている。また、排出タンク８５の下部には、上述したＣＩＰ循環ライン８１が連結されている。このＣＩＰ循環ライン８１は、排出タンク８５に貯留された洗浄液を炭酸飲料充填タンク７５側に向けて送液し、循環させるラインである。ＣＩＰ循環ライン８１は、排出タンク８５と、炭酸飲料導入ライン６５の途中とを連結している。ＣＩＰ循環ライン８１には、排出タンク８５側から順に、洗浄液供給部９４と、ポンプ９１と、第６バルブ９２と、ヒータ９３と、第７バルブ９５とが設けられている。また、ポンプ９１と第６バルブ９２との間には、排液ライン９６が連結され、この排液ライン９６には第８バルブ９７が設けられている。排液ライン９６は、ヒータ９３と第７バルブ９５との間に設けても良く、また各配管内の残水を速やかに除去できる場所であれば適宜追加しても良い。

無菌チャンバ１３のカバー７６には、無菌チャンバ１３内に大容量の無菌エアを送り込む無菌エア供給装置７０が設けられている。この無菌エア供給装置７０が、無菌チャンバ１３内に無菌エアを導入することにより、無菌チャンバ１３内が陽圧に保持され、無菌チャンバ１３内に外気が侵入することを抑止している。また、無菌エア供給装置７０によって大容量の無菌エアが無菌チャンバ１３内に送られるので、上述したように排出弁７９から無菌チャンバ１３内に炭酸ガスが排出された場合でも、無菌チャンバ１３内の炭酸ガス濃度が過度に上昇するおそれがない。上記目的を満たすための無菌エアの供給量は、５ｍ^３/ｍｉｎ以上１００ｍ^３/ｍｉｎ以下であり、好ましくは１０ｍ^３/ｍｉｎ以上５０ｍ^３/ｍｉｎ以下である。

（充填ノズル）
次に、図３を用いて、上述した炭酸飲料充填部２０の充填ノズル７２の構成について説明する。

図３に示すように、充填ノズル７２は、本体部７２ａを有している。本体部７２ａには、炭酸飲料供給ライン７３およびカウンタガスライン７４がそれぞれ連結されている。このうち炭酸飲料供給ライン７３は、その上端が炭酸飲料充填タンク７５に連結されるとともに、下端においてボトル３０の内部に連通している。そして炭酸飲料充填タンク７５から供給された無菌炭酸飲料は、炭酸飲料供給ライン７３を通過して、ボトル３０の内部に注入される。

特開２００８−１０５６９９号公報にも記載の通り、カウンタガスライン７４は、その上端が炭酸飲料充填タンク７５に連結されるとともに、下端においてボトル３０の内部に連通している。炭酸飲料充填タンク７５から供給された炭酸ガス等のカウンタープレッシャー用のガスは、カウンタガスライン７４を通過して、ボトル３０の内部に充填される。
カウンタガスライン７４の途中には、スニフトライン７８が連結されており、スニフトライン７８を介してボトル３０の内部の炭酸ガス等を排出可能となっている。

炭酸飲料供給ライン７３およびカウンタガスライン７４は、カバー７６に設けられたロータリージョイント７７を通過している。一方、スニフトライン７８は、上述したようにロータリージョイントを介在させることなく、スニフトライン７８からの炭酸ガスを無菌チャンバ１３内に排出させるようになっている。

（無菌炭酸飲料充填方法）
次に、上述した炭酸飲料無菌充填システム１０（図１）を用いた無菌炭酸飲料充填方法について説明する。なお、以下において、通常時における充填方法、すなわち無菌炭酸飲料をボトル３０に充填して製品ボトル３５を製造する無菌炭酸飲料充填方法について説明する。

まず複数の空のボトル３０が、炭酸飲料無菌充填システム１０の外部からボトル供給部２１へ順次供給される。このボトル３０は、搬送ホイール１２によってボトル供給部２１からボトル殺菌部１１へ送られる（容器供給工程）。

次に、ボトル殺菌部１１において、ボトル３０に対して殺菌剤である過酸化水素水溶液を用いて殺菌処理が行われる（殺菌工程）。このとき、過酸化水素水溶液は、１重量％以上、好ましくは３５重量％の濃度の過酸化水素水溶液を一旦気化させた後に凝縮したガス又はミストであり、このガス又はミストがボトル３０に向かって供給される。

続いて、ボトル３０は、搬送ホイール１２によってエアリンス部１４に送られ、エアリンス部１４において、無菌の加熱エア又は常温エアを供給することにより、過酸化水素の活性化を行いつつ、ボトル３０から異物、過酸化水素等が除去される。次いで、ボトル３０は、搬送ホイール１２によって無菌水リンス部１５に搬送される。この無菌水リンス部１５において、無菌の１５℃以上８５℃以下の水による洗浄が施される（リンス工程）。
具体的には、無菌の１５℃以上８５℃以下の水が、５Ｌ／ｍｉｎ以上１５Ｌ／ｍｉｎ以下の流量でボトル３０内に供給される。その際、好ましくはボトル３０は倒立状態とされ、下向きになった口部からボトル３０内へ無菌水が供給され、この無菌水は口部からボトル３０の外方に流出する。この無菌水によって、ボトル３０に付着した過酸化水素を洗い流し、且つ異物が除去される。なお、ボトル３０内へ無菌水が供給される工程は必ずしも設けられていなくても良い。

続いて、ボトル３０は、搬送ホイール１２によって炭酸飲料充填部２０に搬送される。
この炭酸飲料充填部２０において、ボトル３０は回転（公転）されながら、その口部からボトル３０内へ無菌炭酸飲料が充填される（充填工程）。炭酸飲料充填部２０においては、殺菌されたボトル３０に、炭酸飲料充填タンク７５から送られた無菌炭酸飲料が１℃以上４０℃以下、好ましくは５℃以上１０℃以下の充填温度で充填される。

この間、図３に示すように、炭酸飲料充填部２０において、充填ノズル７２がボトル３０の口部に密着し、カウンタガスライン７４とボトル３０とが互いに連通する。なお、このときスニフトライン７８は閉鎖されている。次に、炭酸飲料充填タンク７５からカウンタガスライン７４を介して、ボトル３０の内部にカウンタープレッシャー用の無菌炭酸ガスが供給される。これにより、ボトル３０の内圧が大気圧よりも高められ、ボトル３０の内圧が炭酸飲料充填タンク７５の内圧と同一の圧力となる。

次に、炭酸飲料供給ライン７３からボトル３０の内部に無菌炭酸飲料が充填される。この場合、無菌炭酸飲料は、炭酸飲料充填タンク７５から炭酸飲料供給ライン７３を通過して、ボトル３０の内部に注入される。

続いて、炭酸飲料供給ライン７３からの無菌炭酸飲料の供給を停止する。次いで、炭酸飲料供給ライン７３およびカウンタガスライン７４を閉鎖するとともに、スニフトライン７８を開放し、スニフトライン７８からボトル３０の内部のガスを排出する。これにより、ボトル３０の内部の圧力が大気圧と等しくなり、ボトル３０への無菌炭酸飲料の充填が完了する。このとき、ボトル３０からのガスは、スニフトライン７８を通過した後、排出弁７９から無菌チャンバ１３内へ排出される。

再度図１を参照すると、炭酸飲料充填部２０で無菌炭酸飲料が充填されたボトル３０は、搬送ホイール１２によってキャップ装着部１６に搬送される。

一方、キャップ３３は、予めキャップ殺菌部２５によって殺菌処理される（キャップ殺菌工程）。キャップ殺菌部２５で殺菌されたキャップ３３は、キャップ装着部１６において、炭酸飲料充填部２０から搬送されてきたボトル３０の口部に装着される。これにより、ボトル３０とキャップ３３とを有する製品ボトル３５が得られる（キャップ装着工程）。

その後、製品ボトル３５は、キャップ装着部１６から製品ボトル搬出部２２へ搬送され、炭酸飲料無菌充填システム１０の外部へ向けて搬出される。

なお、上記殺菌工程からキャップ装着工程に至る各工程は、無菌チャンバ１３で囲まれた無菌の雰囲気内すなわち無菌の環境下で行われる。無菌エアが常時無菌チャンバ１３外に向かって吹き出るように、無菌エア供給装置７０から無菌チャンバ１３内に陽圧の無菌エアが供給される。

なお、炭酸飲料無菌充填システム１０におけるボトル３０の生産（搬送）速度は、１００ｂｐｍ以上かつ１５００ｂｐｍ以下とすることが好ましい。ここでｂｐｍ（bottle per minute）とは、１分間当たりのボトル３０の搬送速度をいう。

以上のように本実施の形態によれば、無菌チャンバ１３内のスニフトライン７８に排出弁７９を設け、スニフトライン７８からのガスを排出弁７９から無菌チャンバ１３内に排出している。これにより、スニフトライン７８を回転体（例えば充填ノズル７２）と非回転体（例えば無菌チャンバ１３の外部）との間で連結するためのロータリジョイントを設ける必要が生じない。この結果、スニフトライン７８用のロータリジョイントを省略することができるため、システム全体でのロータリジョイントの数を減らし、炭酸飲料無菌充填システム１０の全体構成を簡単なものとすることができる。また、炭酸飲料無菌充填システム１０の製造コストを低減することができる。

また、本実施の形態によれば、排出弁７９は、回転式の内側スニフトライン７８ａと非回転式の外側スニフトライン７８ｂとの間に位置している。これにより、通常時は、内側スニフトライン７８ａと外側スニフトライン７８ｂとが分離されて、スニフトライン７８からのガスを排出弁７９から無菌チャンバ１３内に排出することができる。一方、内側スニフトライン７８ａの回転を停止することにより、内側スニフトライン７８ａと外側スニフトライン７８ｂとを連結して排出弁７９を閉鎖し、スニフトライン７８を無菌チャンバ１３の外部と連通させることもできる。

また、本実施の形態によれば、外側スニフトライン７８ｂは、伸縮自在となっている。
これにより、通常時は、内側スニフトライン７８ａと外側スニフトライン７８ｂとを分離し、外側スニフトライン７８ｂと回転する内側スニフトライン７８ａとが干渉しないようにすることができる。また、排出弁７９を閉鎖する際には、外側スニフトライン７８ｂの蛇腹部７８ｃを伸長させ、排出弁７９において外側スニフトライン７８ｂを内側スニフトライン７８ａに連結することができる。

また、本実施の形態によれば、炭酸飲料充填タンク７５に、炭酸ガス供給ライン６１と炭酸ガス放出ライン８６とを連結している。また、炭酸ガス供給ライン６１と炭酸ガス放出ライン８６とに、それぞれ第１バルブ６２と第３バルブ８７とを設け、制御部６０により第１バルブ６２及び第３バルブ８７をそれぞれ制御して炭酸飲料充填タンク７５内の圧力を制御するようになっている。とりわけ、炭酸飲料充填タンク７５内の圧力Ｐ１と炭酸ガス放出ライン８６内の圧力Ｐ２との間でＰ１＞Ｐ２という関係が成り立つように制御される。これにより、炭酸飲料充填タンク７５に対して無菌チャンバ１３の外部から非無菌状態のガスが侵入することを防ぐことができる。このため、排出タンク８５として、無菌状態に制御されていない非無菌タンクを用いることができる。この場合、炭酸ガス放出ライン８６を無菌状態の無菌タンクと連結する必要がないので、このような無菌タンクを炭酸飲料無菌充填システム１０に設ける必要がなく、炭酸飲料無菌充填システム１０の製造コストを低減することができる。

また、第２圧力計８８を設けずに、第１圧力計６４のみで制御を行うことも可能である。具体的には、第１圧力計６４の指示値より、第１バルブ６２と第３バルブ８７のそれぞれの開度を調整し、第１圧力計６４の値を機器滅菌（ＳＩＰ）処理中から生産終了時まで０．０１ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下となるよう両バルブ６２、８７のみで制御される。
これにより、炭酸飲料充填タンク７５に対して無菌チャンバ１３の外部から非無菌状態のガスが侵入することを防ぐことができ、上記と同様の効果を得ることができる。

なお、上記において、ボトル３０、プリフォーム、キャップ３３等の容器殺菌は、過酸化水素からなる殺菌剤を用いて行う場合を例にとって説明したが、これに限らず、過酢酸等の殺菌剤や電子線を用いて殺菌しても良い。

上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組合せることも可能である。あるいは、上記実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

１０ 炭酸飲料無菌充填システム
２０ 炭酸飲料充填部
３０ ボトル
６０ 制御部
７２ 充填ノズル
７３ 炭酸飲料供給ライン
７４ カウンタガスライン
７５ 炭酸飲料充填タンク
７７ ロータリージョイント
７８ スニフトライン
７９ 排出弁

Claims (7)

1. 炭酸飲料を充填する充填ノズルと、
   炭酸飲料供給ラインおよびカウンタガスラインを介して前記充填ノズルに連結された炭酸飲料充填タンクと、
   前記充填ノズルに連結されたスニフトラインと、
   前記充填ノズルと、前記炭酸飲料供給ラインの少なくとも一部と、前記カウンタガスラインの少なくとも一部とを取り囲む無菌チャンバと、
   前記無菌チャンバ内に無菌エアを送り込む無菌エア供給装置とを備え、
   前記炭酸飲料供給ラインおよび前記カウンタガスラインは、ロータリージョイントによって前記無菌チャンバに取り付けられ、
   前記無菌チャンバ内の前記スニフトラインに排出弁を設け、前記スニフトラインからのガスを前記無菌チャンバ内に排出し、
   前記無菌エア供給装置からの無菌エアの供給量は、５ｍ^３/ｍｉｎ以上１００ｍ^３/ｍｉｎ以下である、炭酸飲料無菌充填システム。
2. 前記スニフトラインの途中にはスニフトライン分岐部が設けられ、前記スニフトラインからの炭酸ガスは、前記スニフトライン分岐部においてまとめられて、前記無菌チャンバ内に排出される、請求項１記載の炭酸飲料無菌充填システム。
3. 前記スニフトライン分岐部は、前記充填ノズルよりも下方に位置する、請求項２記載の炭酸飲料無菌充填システム。
4. 前記充填ノズルからの洗浄液を受けるＣＩＰカップが設けられ、前記ＣＩＰカップには、ＣＩＰラインが連結されている、請求項１乃至３のいずれか一項記載の炭酸飲料無菌充填システム。
5. 前記ＣＩＰラインは、その一端が前記ＣＩＰカップに連結されるとともに、他端が前記無菌チャンバの外方に配置された排出タンクに連結されている、請求項４記載の炭酸飲料無菌充填システム。
6. 前記ＣＩＰラインは、前記無菌チャンバ内に位置するとともに前記充填ノズルとともに回転する回転式の内側ＣＩＰラインと、前記無菌チャンバから外方へ延在するとともに非回転式の外側ＣＩＰラインとを有し、
   前記内側ＣＩＰラインと前記外側ＣＩＰラインとの間に接続弁が設けられ、前記内側ＣＩＰラインと前記外側ＣＩＰラインとは、前記接続弁において着脱可能となっている、請求項４又は５記載の炭酸飲料無菌充填システム。
7. 前記外側ＣＩＰラインは、伸縮自在となっている、請求項６記載の炭酸飲料無菌充填システム。

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