JP2020093813A - 無菌充填機チャンバー内の殺菌方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無菌充填機のチャンバー内のＣＯＰ処理及びＳＯＰ処理を行うに際して、過酢酸又は過酸化水素を含む殺菌剤の噴射前のチャンバー内に残存する洗浄液又は無菌水の除去を迅速に行う。【解決手段】無菌充填機のチャンバー内の容器を搬送する搬送装置を駆動させて、ＣＯＰ処理の後の洗浄液又はＳＯＰ処理における無菌水を除去する。【選択図】図１

Description

本発明は、食品、飲料等をＰＥＴボトル、紙容器、カップ、トレー、パウチ等の容器に充填するに先立ち、無菌充填機のチャンバー内を殺菌する方法に関する。

茶飲料、ミネラルウォーター、ジュース、スープ、栄養飲料、牛乳、乳飲料、つゆ、だし等をＰＥＴボトル、紙容器、カップ、トレー、パウチ等の容器に無菌充填する無菌充填機は、充填する内容物を切り替える際は、内容物供給系配管内を、まずＣＩＰ（Cleaning in Place）処理し、次にＳＩＰ（Sterilizing in Place）処理している。

ＣＩＰ処理は、内容物充填経路の管路内から充填機の充填ノズル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、内容物充填経路内に付着した前回の内容物の残留物等が除去される。

ＳＩＰ処理は、例えば、上記ＣＩＰ処理で洗浄した流路内に蒸気や熱水等を流すことによって行われる。これにより、内容物充填経路内が殺菌され無菌状態とされる。

無菌充填機は、内容物を充填する容器を殺菌する殺菌部、殺菌された容器をリンスするリンス部、内容物殺菌装置により殺菌された内容物を殺菌された容器に充填する充填部、内容物が充填された容器を無菌雰囲気で密封する密封部等が設けられる。これらの部位は外部と遮蔽されるチャンバー内に設けられ、チャンバー内は無菌充填機の稼働中に無菌雰囲気に維持されなければならない。

充填部チャンバー及び密封部チャンバーの内部には前回の充填作業で充填した内容物の飛沫等が付着していることがあり、充填する内容物の種類を切り替える場合は、前回の充填作業でチャンバーの内壁、チャンバー内の充填機等の設備の外面に付着した内容物の飛沫等をチャンバー内から除去するため、チャンバー内に対してＣＯＰ（Cleaning out of Place）処理が行われる。ＣＯＰ処理は、例えば、水等を無菌チャンバー内にシャワー状に噴霧することにより行われる）。

さらに、内容物の種類を切り替える際の各種作業中に微生物が無菌チャンバー内に侵入するおそれもあるので、チャンバー内に対してＳＯＰ処理（Sterilizing out of Place）処理も行われる。従来、チャンバー内をＳＯＰ処理する方法として、チャンバー内に、過酢酸の噴霧、無菌水の噴霧、加熱エアの吹き込み、過酸化水素の噴霧、加熱エアの吹き込みを順に行うことが試みられている（特許文献１参照）。

また、特許文献２には熱水散布、加熱した過酢酸系殺菌剤の散布、加熱無菌水散布によるすすぎという工程によるチャンバー内殺菌も提案されている（特許文献２参照）。さらに、低濃度殺菌液の噴霧後に乾燥させるチャンバー内殺菌方法もある（特許文献３参照）。

特許文献４には、チャンバー内にアルカリ性洗浄剤を噴射し、無菌水を噴射するＣＯＰ処理を行った後に、過酢酸噴射、無菌水噴射、過酸化水素水噴射、ホットエア吹き出し、冷却エアの吹き出しというＳＯＰ処理を順次行うことが提案されている（特許文献４参照）。

特開平１１−２０８７８２号公報 特開２０１０−１８９０３４号公報 特開２０１１−１４７６７３号公報 特開２０１４−５５０２６号公報

殺菌された内容物を無菌雰囲気で殺菌された容器に充填し、密封する無菌充填機において、生産開始前に無菌充填機のチャンバー内の無菌雰囲気を確保するために、ＳＯＰ処理が行われる。

ＳＯＰ処理には殺菌剤として過酢酸又は過酸化水素が使用される。特許文献２及び特許文献３はこのようなＳＯＰ処理方法が記載されている。一方、特許文献１及び特許文献４には、過酢酸で殺菌した後に過酸化水素で殺菌するという、２段階のＳＯＰ処理が提案されている。過酢酸を含む殺菌剤は液体であり、液体に濡れる部分は殺菌されるが、液体が浸透しないパッキンの隙間等には過酸化水素による殺菌が有効である。過酸化水素水をチャンバー内に噴射した後に無菌加熱エアをチャンバー内に吹き込むが、このとき、チャンバー内に噴射された過酸化水素水が加熱され、気化して排気される。過酸化水素水中の過酸化水素が加熱され気化して、過酢酸を含む殺菌剤が浸透しなかった隙間にも入り込み、過酢酸を含む殺菌剤により殺菌されなかった箇所も殺菌することができる。

通常、過酢酸を含む殺菌剤がチャンバー内に噴射され、チャンバー内に噴射された過酢酸を含む殺菌剤を洗い流すために続けて無菌水が噴射され、その後に過酸化水素水がチャンバー内に噴射される。このとき、無菌水がチャンバー内に残存する状態で過酸化水素水をチャンバー内に噴射すると、過酸化水素水がチャンバー内に残存する無菌水と混合され、混合した液体中の過酸化水素濃度はチャンバー内に噴射した過酸化水素水の過酸化水素濃度よりも低下する。結果として、過酸化水素水の噴射による殺菌効果が低下するという傾向がある。そのため、通常、チャンバー内に残存する無菌水が自然乾燥され、又は無菌エアの吹き込みにより乾燥され、除去されるまで、チャンバー内への過酸化水素水の噴射は行われない。自然乾燥又は無菌エアによる乾燥によりチャンバー内の無菌水が除去されたのを目視により確認してからチャンバー内への過酸化水素水の噴射が行われる。

また、チャンバー内を洗浄液により洗浄し、洗浄液を水により洗い流すＣＯＰ処理の後にチャンバー内に過酢酸を含む殺菌剤で殺菌する場合も、過酢酸を含む殺菌剤中の過酢酸の濃度がチャンバーに残る水により低下すると、チャンバー内に噴射した過酢酸を含む殺菌剤の殺菌効果が低下する。

直前に噴射された無菌水がチャンバー内から除去されるのを待って、チャンバー内に過酢酸を含む殺菌剤及び過酸化水素水を噴射するのは、ＳＯＰ処理時間の長時間化となり、無菌充填機の生産性を低下させている。無菌充填機のチャンバー内のＳＯＰ処理を行うに際して、過酢酸を含む殺菌剤及び過酸化水素水の噴射前の水の除去を迅速に行うことが求められている。本発明はこのような問題点を解消し、無菌充填機のチャンバー内をＳＯＰ処理するに際して、残存する水の除去を迅速に行い、ＳＯＰ処理の時間を短縮することで、無菌充填機の生産性を向上させる無菌充填機チャンバー内の殺菌方法を提供することを目的とする。

本発明に係る無菌充填機チャンバー内の殺菌方法は、殺菌された容器に殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填し、内容物が充填された容器を密封する無菌充填機において、前記無菌充填機の稼働前に行う無菌充填機チャンバー内の殺菌方法であって、前記無菌充填機チャンバー内に洗浄液を噴射することにより前記チャンバー内を洗浄後に、前記容器を搬送する搬送装置を駆動させて、搬送装置に付着する前記洗浄液を除去した後に、殺菌剤を前記無菌充填機チャンバー内に噴射することを特徴とする。

また、本発明に係る無菌充填機チャンバー内の殺菌方法は、前記殺菌剤が過酸化水素を含むと好適である。

また、本発明に係る無菌充填機チャンバー内の殺菌方法は、前記殺菌剤が過酢酸を含むと好適である。

また、本発明に係る無菌充填機チャンバー内の殺菌方法は、前記洗浄液が無菌水であると好適である。

また、本発明に係る無菌充填機チャンバー内の殺菌方法は、前記搬送装置を駆動させるときに、無菌充填機チャンバー内に無菌加熱エアを吹き込むと好適である。

また、本発明に係る無菌充填機チャンバー内の殺菌方法は、複数の前記無菌充填機チャンバー内の前記搬送装置を、前記無菌充填機チャンバーごとに駆動させると好適である。

本発明によれば、無菌充填機チャンバー内のＣＯＰ処理またはＳＯＰ処理の際に、無菌充填機チャンバー内に洗浄液を噴射した後に、容器を搬送する搬送装置を駆動させて、搬送装置に付着する洗浄水を除去することで、無菌充填機チャンバー内に残存する洗浄水を迅速に除去することができる。その後に、過酸化水素を含む殺菌剤又は過酢酸を含む殺菌剤を無菌充填機チャンバー内に噴射することで、噴射される殺菌剤中の過酸化水素又は過酢酸の濃度低下がなく、無菌充填機チャンバー内の殺菌を確実に行うことができる。さらに、ＳＯＰ処理の時間を短縮することで、無菌充填機の生産性を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る無菌充填機チャンバー内のノズル配置を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係るボトルの無菌充填機の充填部チャンバー内の概略平面図である。 本発明の実施の形態に係るトレーの無菌充填機の概略立面図である。 本発明の実施の形態に係る紙容器の無菌充填機の概略立面図である。 本発明の実施の形態に係るパウチの無菌充填機の概略立面図である。

無菌充填機は、通常、容器が供給され、供給された容器を殺菌する殺菌部、殺菌された容器に殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填する充填部及び内容物が充填された容器を無菌雰囲気で密封する密封部を備える。しかし、無菌充填される容器により無菌充填機の構成は異なる。

例えば容器がボトルの場合、無菌充填機にプリフォームが供給され、プリフォームを成形温度まで加熱する加熱部、加熱されたプリフォームを容器に成形する成形部、成形されたボトルを検査する検査部、検査されたボトルを殺菌するボトル殺菌部、殺菌されたボトルをエアリンスするエアリンス部、殺菌されたボトルに内容物殺菌装置により殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填する充填部、内容物が充填されたボトルを殺菌された蓋材により無菌雰囲気で密封する密封部及び密封されたボトルを排出する排出部からなる。ボトルの無菌充填機は検査部及びエアリンス部を備えなくても構わない。また、供給されたプリフォームを加熱する前に殺菌するプリフォーム殺菌部を有する無菌充填機もある。プリフォーム殺菌部を有する無菌充填機はボトル殺菌部を備えなくても構わない。

また、紙容器の場合、無菌充填機にスリーブが供給され、紙容器の外面を殺菌すると共に底部を成形する底部成形部、底部が成形された紙容器の内面を殺菌する殺菌部、内面が殺菌された紙容器に殺菌された内容物を充填する充填部、内容物が充填された紙容器を密封する密封部を備える。他の容器についても無菌充填機の構成は異なる。

無菌充填機を構成する各部はチャンバーにより遮蔽されている。ボトルの場合、加熱部と成形部は単一のチャンバーにより遮蔽されても構わない。また、密封部と排出部も単一のチャンバーにより遮蔽されても構わない。さらに、充填部、密封部及び排出部が単一のチャンバーにより遮蔽されても構わない。

紙容器の場合、底部成形部、殺菌部、充填部及び密封部は単一のチャンバーにより遮蔽される。しかし、底部成形部、殺菌部、充填部及び密封部をそれぞれ異なるチャンバーにより遮蔽しても構わない。無菌充填機が対象とする容器により各部の構成は異なるが、さらに各部を遮蔽するチャンバーも様々である。

ボトルの無菌充填機の稼働中には、ボトル殺菌部のチャンバー、エアリンス部のチャンバー、充填部のチャンバー、密封部のチャンバー及び排出部のチャンバーは、除菌フィルタにより無菌化された無菌エアが供給され、各チャンバー内の圧力を陽圧にすることで、無菌充填機の無菌性が維持される。陽圧に保持する圧力は、充填部のチャンバー内が最も高く、エアリンス部のチャンバー、ボトル殺菌部のチャンバーと上流に行くほど低く設定される。また、例えば、充填部のチャンバー内の圧力を２０Ｐａ〜４０Ｐａとすると、他のチャンバー内の圧力は充填部のチャンバー内の圧力よりも低い。プリフォーム殺菌部を有する無菌充填機は、加熱部及び成形部もチャンバーに覆われ、加熱部チャンバー内及び成形部チャンバー内には無菌エアが供給され陽圧に保持される。

ボトル殺菌部のチャンバー、エアリンス部のチャンバー、充填部のチャンバー、密封部のチャンバー及び排出部のチャンバー内は、無菌充填機の稼働前にＣＯＰ処理及びＳＯＰ処理が行われる。そのため図１に示すように、無菌充填機のチャンバー１内には洗浄液及び過酢酸を含む殺菌剤を噴射する回転式ノズル２及び過酸化水素を含む殺菌剤を噴射する二流体ノズル３が設けられる。回転式ノズル２とは、送液圧により回転しながら供給される液体をチャンバー1内に噴射するノズルである。また、二流体ノズル３とは過酸化水素を含む殺菌剤と圧縮エアを供給し、圧縮エアの圧力により過酸化水素を含む殺菌剤をチャンバー１内に噴射するものである。チャンバー１内に設けられるノズルは回転式ノズル２及び二流体ノズル３に限定されるものではなく、洗浄剤、過酢酸を含む殺菌剤、無菌水及び過酸化水素を含む殺菌剤をチャンバー１内に噴射できるものであれば、他の構造のノズルでも構わない。

ボトルの場合、ボトル殺菌部のチャンバー内は無菌充填機稼働中に殺菌剤が噴霧されるため、ＳＯＰ処理されなくても構わない。プリフォーム殺菌部を有する無菌充填機は、加熱部及び成形部を覆うチャンバー内のＳＯＰ処理が行われる。

ボトル以外の容器を対象とする無菌充填機は、殺菌部、充填部及び密封部が単一のチャンバーにより遮蔽されている例があり、この場合、単一のチャンバー内についてＣＯＰ処理及びＳＯＰ処理が行われる。

各チャンバー内をＳＯＰ処理する前に内容物が充填される充填部のチャンバーから下流のチャンバーはＣＯＰ処理される。内容物がチャンバー内に飛散して汚染が激しいチャンバー内は温水、熱水、アルカリ性洗浄液又は酸性洗浄液等の洗浄液を噴射することで、洗浄される。成形部及びボトル殺菌部のチャンバーは汚染が限定的であるため、ＣＯＰ処理しなくても構わない。

無菌充填機により内容物を容器に充填する連続運転の後、内容物を変更する場合又は、長時間の連続運転により、チャンバー内が内容物の飛沫により汚染された場合、無菌充填機の運転を停止して、無菌充填機のチャンバー内のＣＯＰ処理及びＳＯＰ処理を行う。内容物による汚染がないチャンバー内はＳＯＰ処理のみを行う。

内容物により汚染されたチャンバー１内を洗浄するＣＯＰ処理のため、先ずチャンバー内に、例えばアルカリ性洗浄液の噴射を行う。アルカリ性洗浄液とは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基性化合物、又はエタノールアミン、ジエチルアミン等の有機塩基性化合物を含み、この他に、有機酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、エチレンジアミン四酢酸等の金属イオン封鎖剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類等の非イオン系界面活性剤、クメンスルホン酸ナトリウム等の可溶化剤、ポリアクリル酸等の酸系高分子の金属塩、腐食抑制剤、防腐剤、酸化防止剤、分散剤、消泡剤などを含んで構わない。

アルカリ性洗浄液の噴射を行った後に、酸性洗浄液の噴射を行っても構わない。酸性洗浄液とは、塩酸、硝酸、リン酸等の無機酸又は酢酸、蟻酸、オクタン酸、シュウ酸、クエン酸、コハク酸、グルコン酸等の有機酸であり、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類等の非イオン系界面活性剤、クメンスルホン酸ナトリウム等の可溶化剤、ポリアクリル酸等の酸系高分子、腐食抑制剤、防腐剤、酸化防止剤、分散剤、消泡剤などを含んでも構わない。アルカリ性洗浄液の噴射を行っても内容物による汚染が洗浄されない場合、酸性洗浄液の噴射を行う。また、アルカリ性洗浄液の噴射を行わずに、酸性洗浄液を噴射させることだけでも構わない。アルカリ性洗浄液の噴射を行うこと、酸性洗浄液の噴射を行うことは、交互に繰り返し行っても構わない。

アルカリ性洗浄液及び酸性洗浄液を使用せずに、常温水、温水、熱水により洗浄しても構わない。また、アルカリ性洗浄液及び酸性洗浄液により洗浄した後に、アルカリ性洗浄液及び酸性洗浄液の洗い流しを兼ねて常温水、温水、熱水により洗浄しても構わない。これらの洗浄液の使用についてはその組み合わせ及び順序はどのようなものであっても構わない。ここで、温水とは４０℃以上１００℃未満であり、熱水とは１００℃以上１３０℃までの範囲の温度の水である。

アルカリ性洗浄液を５０℃以上に加温すると殺菌作用も有するため、５０℃以上に加熱してチャンバー１内にアルカリ性洗浄液を噴射することで、殺菌効果も期待できる。

チャンバー１内に洗浄液を噴射させた後に、容器を搬送する搬送装置を駆動させて、搬送装置に付着する洗浄液を除去する。洗浄液が例えばアルカリ性洗浄液又は酸性洗浄液の場合、さらに常温水、温水、熱水である水を洗浄液として使用し、アルカリ性洗浄液又は酸性洗浄液を洗い流しても構わない。ここで水として無菌水を使用しても構わない。菌を含む水の噴射によりチャンバー内が菌により汚染されることを防止するためには、無菌水の使用が好ましい。無菌水とは水を１２１．１℃以上で４分以上加熱するか、無菌化フィルタを通すことで無菌化させた水である。次に行う殺菌剤の噴射に過酢酸を含む殺菌剤を使用する場合、水は一般水で構わない。過酢酸を含む殺菌剤によりチャンバー１内に残存する水が殺菌されるためである。

アルカリ性洗浄液又は酸性洗浄液によりチャンバー内を洗浄した後に、チャンバー内に噴射する水は２０℃〜１００℃、好ましくは６０℃〜１００℃であるが、水の温度を６０℃以上とすることにより、洗浄能力の向上以外にＣＯＰ処理によるアルカリ等の薬剤で損傷した耐熱性カビや耐熱性酵母に対して、殺菌効果が期待される。

ボトルを搬送する搬送装置の駆動について図２により説明する。図２は、本発明の実施の形態に係るボトルの無菌充填機の充填部チャンバー４内の概略平面図である。図２は充填部、密封部及び排出部が単一の充填部チャンバー４により遮蔽されている無菌充填機の一部を示す。殺菌された容器であるボトル５が、エアリンス部を遮蔽するエアリンス部チャンバー６内のホイール１０から充填部チャンバー４内に搬送される。搬送されるボトル５は、上流側から下流側へと、導入ホイール１１、充填ホイール１２、中間ホイール１３、キャッパーホイール１４、排出ホイール１５の順に並べられる。これらホイール１１〜１５は互いに略同じ周速度で回転運動を行うように駆動される。

上記各ホイール１１〜１５の回りには、ボトル５の首部をクランプ・アンクランプする鋏状のグリッパが所定のピッチで配置される。グリッパは各ホイール１１〜１５と共に各ホイール１１〜１５の中心軸の回りを旋回運動可能である。

グリッパは、公知の構造であるから詳しくは説明しないが、ホイール同士の隣接箇所でカム等の作用により開閉動作することにより、上流側ホイールのグリッパから下流側ホイールのグリッパへとボトル５を受け渡すようになっている。これにより、ボトル５は、導入ホイール１１から充填ホイール１２、キャッパーホイール１４等を経て排出ホイール１５へと連続走行する。

充填ホイール１２と充填ホイール１２と共に回転する充填ノズルは基台上に設置された垂直軸に水平に取り付けられる充填ホイール１２に接続され、充填ホイール１２の回りにはグリッパが備えられる。

また、充填ホイール１２の回りには、各グリッパに対応して飲料等をボトル５に充填するためのパイプ状の充填ノズルが複数本設けられる。各充填ノズルは、グリッパに把持されたボトル５の口部に充填ノズルの下端の口が臨むように垂直に配置される。充填ノズルは充填ホイール１２に対して固定されたものであってもよいが、垂直方向に往復運動可能なものであってもよい。垂直方向に往復運動可能な場合は、充填ノズルをボトル５内に挿入して内容物である飲料等をボトル５内に供給することができる。

飲料等は殺菌された後に図示しない貯留タンクに貯留され、そこから管路を通って充填ノズルに至るようになっており、貯留タンクから供給される飲料等を旋回運動する充填ノズルに配分するために、垂直軸には上部ロータリージョイント及び上部マニホルドが設けられる。貯留タンク内の飲料等は、垂直軸の空室内に入り、上部ロータリージョイント、上部マニホルドを経て充填ノズルからボトル５内に吐出される。

なお、充填ノズルには飲料等を所望量だけボトル５内に供給するためのバルブが設けられている。無菌充填機には、貯留タンクから充填ノズルに至る飲料供給系配管内を洗浄するＣＩＰ処理を行うＣＩＰ処理装置及び殺菌するＳＩＰ処理を行うＳＩＰ処理装置が設けられる。ＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理を行うために、充填ノズルの下端の口を開閉するためのカップ状の開閉体が設けられる。開閉体は、充填ホイール１２の回りに、各グリッパ及び充填ノズルに対応して配置される。

開閉体は、カム装置、エアシリンダ装置等によって充填ホイール１２の半径方向と垂直方向とに移動可能であり、充填ノズルから飲料等をボトル５内に供給する時は半径方向内側へと後退し、充填ノズルを遮蔽する時は充填ノズルの直下へと半径方向外側に移動し、続いて上昇して充填ノズルの口を塞ぐようになっている。

また、ＣＩＰ処理装置を構成するものとして、開閉体のほか、下部マニホルドと、下部ロータリージョイントと、洗浄液タンクと、ポンプとを備える。下部ロータリージョイントは、垂直軸に取り付けられる。下部マニホルドは、基台側に固定される。これら開閉体、上部マニホルド、下部マニホルド等の間は管路で結ばれる。これらのＣＩＰ処理装置は充填ホイール１２と共に回転する。

図２に示したキャッパーホイール１４の回りには、図示しないが、飲料等が充填されたボトル５の口部にキャップをねじ込むためのキャッパーが設けられる。キャッパーは、キャッパーホイール１４と共に旋回運動しつつ殺菌処理済のキャップをボトル５の口部に螺着するようになっている。

洗浄液により洗浄されたチャンバー内のホイール１１〜１５の回転を行う。充填部チャンバー４内への洗浄液の噴射後にボトル５を搬送するホイール１１〜１５を回転させて、ホイール１１〜１５を回転させることにより発生する遠心力により、ホイール１１〜１５及びホイール１１〜１５と共に回転する装置に付着する洗浄液を除去する。

ホイール１１〜１５の回転は、少なくとも無菌充填機の運転時のホイール回転速度の半分以上、好ましくは製造時の運転速度まで回転させる。各チャンバー内のホイールを同時に略同回転数で回転させる。チャンバーごとにモーターを備え、ホイールの回転をチャンバーごとに制御できる場合、チャンバーごとに回転させる。各チャンバーのＣＯＰ処理及びＳＯＰ処理の段階に応じて回転させることで、各チャンバーのＣＯＰ処理及びＳＯＰ処理を迅速に進めることができる。ホイールの回転を行うことで、チャンバー内の装置及び壁面に付着した無菌水を迅速に除去することができる。飲料供給系配管内のＣＩＰ処理又はＳＩＰ処理が行われているときは、充填ホイール１２のホイールのクラッチを切って、充填ホイール１２以外のホイールを回転させても構わない。

次に充填部チャンバー４内に殺菌剤を噴射させて、充填部チャンバー４内の装置及び壁面の殺菌を行うが、過酢酸を含む殺菌剤の噴射を行う場合、チャンバー内に残存している水により過酢酸を含む殺菌剤中の過酢酸の濃度が低下し、殺菌効果が低下することを防止するためである。過酢酸を含む殺菌剤の噴射を行う前に、さらに充填部チャンバー４内に加熱エアの吹き込みを行い、残存する水を完全に除去することが好ましいが、長時間を要する。ボトル５の搬送装置であるホイール１１〜１５の回転を行うことで、ホイール１１〜１５及びホイール１１〜１５に付属する装置に付着する洗浄液を除去し、過酢酸を含む殺菌剤の殺菌効果の低下を抑制することができる。

ホイール１１〜１５を回転させる場合、回転、停止を繰り返しても構わない。回転及び停止を繰り返すことで加速度が加わり、ホイール１１〜１５及びホイール１１〜１５に付属する装置に付着する洗浄液の除去が効率的に行われる。また、キャッパーのスピンドルを上下させ、スピンドルを保護しているベローズに付着した残水を除去させても良い。

容器を搬送する搬送装置を駆動させることで洗浄水を除去することは、ボトルの無菌充填機において、加熱部、成形部、殺菌部、エアリンス部等の充填部、密封部及び排出部以外の部を遮蔽するチャンバー内で行われる。充填部チャンバー４以外のチャンバーにおいてもホイールを回転させるが、加熱部ではプリフォームを搬送する無端チェーンを運転することで、無端チェーン及び付属するスピンドルに付着した無菌水を除去することができる。成形部ではホイールとこれに付属する金型、延伸ロッド、バルブブロック等に付着する無菌水をホイールの回転を行うことで除去することができる。

容器を搬送する搬送装置を駆動させることで洗浄水を除去する際に、無菌充填機チャンバー内にエアを吹き込むことが好ましい。チャンバー内に無菌加熱エアを吹き込むことにより洗浄水の除去を促進することができ、短時間に洗浄水の除去を行うことができる。チャンバー内に吹き込むエアは加熱することが好ましい。さらに、チャンバー内に吹き込むエアは無菌エアでも構わない。これは、図１に示すチャンバー１の上部に設けられる無菌加熱エア供給装置１６により、無菌加熱エアをチャンバー１内に供給することにより行われる。無菌加熱エアは、ブロア１７によるエアを加熱装置１８により加熱し、フィルタ１９により無菌化することで得られる。無菌加熱エア供給装置１６はブロア１７、加熱装置１８及びフィルタ１９から成る。

洗浄液の噴射によりＣＯＰ処理が行われたチャンバー内の洗浄液を除去した後に、チャンバー内はＳＯＰ処理が行われる。ボトルの無菌充填機において、プリフォーム殺菌部を有する無菌充填機の加熱部及び成形部を覆うチャンバー内は内容物による汚染がないため、ＣＯＰ処理を行わずＳＯＰ処理のみ行っても構わない。ＳＯＰ処理としては、過酢酸を含む殺菌剤をチャンバー内に噴射後、無菌水の噴射により過酢酸を含む殺菌剤を洗い流す、過酸化水素を含む殺菌剤をチャンバー内に噴射後、過酸化水素を含む殺菌剤を乾燥により除去することが行われる。

また、過酢酸を含む殺菌剤の噴射と過酸化水素を含む殺菌剤の噴射を交互に行うこともある。例えば、過酢酸を含む殺菌剤を噴射後、無菌水により過酢酸を含む殺菌剤を洗い流し、容器を搬送する搬送装置を駆動させて無菌水を除去した後、過酸化水素を含む殺菌剤を噴射し、過酸化水素を含む殺菌剤を乾燥により除去することである。

過酸化水素を含む殺菌剤を噴射し、過酸化水素を含む殺菌剤を乾燥により除去し、過酢酸を含む殺菌剤を噴射後、無菌水により過酢酸を含む殺菌剤を洗い流す工程からなるＳＯＰ処理もある。過酢酸を含む殺菌剤の噴射と過酸化水素を含む殺菌剤の噴射を交互に行うだけでなく、それぞれを複数回行っても構わない。

過酢酸を含む殺菌剤噴射後に無菌水を噴射し、その後過酸化水素を含む殺菌剤を噴射する場合、無菌水を噴射した後に容器を搬送する搬送装置を駆動させて無菌水を除去する。過酢酸を含む殺菌剤によるチャンバー内の殺菌は、過酢酸を含む殺菌剤が接触した箇所は完全に行われる。しかし、殺菌剤が入り込めない微細な隙間や、噴射が届かない箇所、積極的に過酢酸を含む殺菌剤で殺菌できない箇所（たとえばＨＥＰＡフィルター）や過酢酸耐性菌（パエニバチルス属やセレウス菌など）は殺菌されないおそれがある。よって、過酸化水素を含む殺菌剤から発生する過酸化水素ガスにより過酢酸を含む殺菌剤では殺菌されないおそれのある、殺菌剤が入り込めない微細な隙間や、噴射が届かない箇所を殺菌するために、過酢酸を含む殺菌剤の噴射と過酸化水素を含む殺菌剤の噴射を交互に行っても構わない。

ここで、過酢酸を含む殺菌剤とは、過酢酸が主成分である殺菌剤であり、過酢酸濃度が５００ｐｐｍ以上で、好ましくは１０００ｐｐｍ〜５０００ｐｐｍである。他に少なくとも過酸化水素及び酢酸を含む。このとき、過酢酸を含む殺菌剤を４０℃〜９５℃、好ましくは５０℃〜９５℃に加温することで殺菌効果が高まる。

チャンバー内に過酢酸を含む殺菌剤の噴射を行った後に、チャンバー内に無菌水の噴射を行う。無菌水の噴射を行うことで、過酢酸を含む殺菌剤をチャンバー内から洗い流す。ここでは、過酢酸を含む殺菌剤を洗い流す水は無菌水でなければならない。過酢酸を含む殺菌剤により殺菌された状態を維持するためである。

過酢酸を含む殺菌剤が無菌水により洗い流されたチャンバー内の容器を搬送する搬送装置を駆動させる。ボトルの無菌充填機では、チャンバー内への無菌水の噴射後にボトル５を搬送するホイール１１〜１５を回転させて、ホイール１１〜１５を回転させることにより発生する遠心力により、ホイール１１〜１５及びホイール１１〜１５と共に回転する装置に付着する無菌水を除去する。

無菌水を除去した後に、無菌充填機チャンバー内に過酸化水素を含む殺菌剤の噴射を行う。チャンバー内に過酸化水素を含む殺菌剤の噴射を行う前に、チャンバー内を出来るだけ乾燥させることが好ましい。濡れた状態の場合、残存する無菌水に過酸化水素が溶解し、過酸化水素の濃度が低下するため、殺菌能力が発揮されないおそれがあるためである。

各チャンバー内に残存する無菌水を短時間で効率良く除去するために、各チャンバー内のホイールを回転させるが、ホイールを回転させる回転速度は、生産時の運転速度まで上げることが好ましい。また、回転と停止を繰り返し行っても構わない。ホイールを回転させる際に、外部から菌が侵入しないように、無菌エアを供給しながら行うことが好ましい。さらに、無菌水の除去を速めるために無菌エアを加熱することが、さらに好ましい。無菌エアは５０℃から２００℃とすることができる。ホイールを回転させることで、ホイール及びホイールと共に回転する装置に付着する無菌水を除去することができるが、ホイールを回転させることで発生するホイール周辺の空気の流れがチャンバーの壁面に衝突することで、壁面に付着する無菌水の下方向への流れを促進し、壁面に付着する無菌水の除去も早めることができる。無菌エアを供給することにより、充填部チャンバー４内の圧力を３０Ｐａ〜２００Ｐａまで上げると無菌水の除去が効率的に行われる。また、他のチャンバー内の圧力も同様に上げることで無菌水の除去が効率的に行われる。

上述したように、ホイール回転中に無菌加熱エアをチャンバー内に吹き込むことが好ましいが、ホイールの回転を停止した後にも無菌加熱エアをチャンバー内に吹き込むことで、チャンバー内に残存する無菌水の除去を早めることができる。

チャンバー内の無菌水を除去した後に、チャンバー内に過酸化水素を含む殺菌剤の噴射を行う。噴射させる過酸化水素を含む殺菌剤は、過酸化水素を２０質量％〜６５質量％の範囲で含むことが適当である。２０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。過酸化水素を含む殺菌剤の噴射を行うことで、過酢酸を含む殺菌剤の噴射により殺菌できなかった箇所及び過酢酸耐性菌を含む菌を殺菌する。

チャンバー内に過酸化水素を含む殺菌剤の噴射を行った後に過酸化水素をガス化させてチャンバー内を殺菌するために、チャンバー内に無菌加熱エアの吹き込みを行う。無菌加熱エアは５０℃から２００℃とすることができる。チャンバー内への無菌加熱エアの吹き込みによりチャンバー内に残存する過酸化水素を含む殺菌剤中の過酸化水素がガス化し、過酢酸を含む殺菌剤が入り込めなかった微細な隙間や、噴射が届かない箇所や過酢酸耐性菌が殺菌される。

チャンバー内への無菌加熱エアの吹き込みにより、チャンバー内の過酸化水素を含む殺菌剤が除去されたことを確認した後に、残存する過酸化水素を除去し、無菌加熱エアの吹き込みにより昇温したチャンバー内を冷却するために常温の無菌エアをチャンバー内に吹き込むことで、チャンバー内の換気・冷却を行う。

これまで、ボトルの無菌充填機を中心に述べてきたが、ボトル以外のカップ、トレー、紙容器又はパウチのような容器の無菌充填機においても、容器を搬送する搬送装置を駆動させることは洗浄液又は無菌水の除去を短時間に行うため、無菌充填機の生産性を向上させることができる。

図３に本発明の実施の形態に係るトレーの無菌充填機の概略立面図を示す。図３に示す無菌充填機は充填する容器がトレーであるが、フランジを有するカップ形状の容器であっても同様の形態の無菌充填機である。無菌充填機に供給されるトレー２０は、リテーナ２１に保持される。リテーナ２１は平板部を有し、平板部にトレー２０が嵌り込む嵌入孔が形成されている。トレーは、容器部がリテーナ２１の嵌入穴に挿入されることにより、トレー２０のフランジ２２が平板部に保持される。リテーナ２１は多数用意され、トレーをフランジ２２の面と水平に連続搬送させる。リテーナ２１は連続走行する搬送装置に取り付けられる。連続走行する搬送装置とは、スプロケットホイール２３ａ、２３ｂ間に水平に掛け渡される無端チェーン２４に所定の間隔で取り付けられる。無端チェーン２４の駆動により、リテーナ２１を保持しつつ連続走行することで、トレー２０が無菌充填機内で搬送される。

図３に示す無菌充填機のチャンバー２５内を搬送されることで、トレー２０は殺菌され、内容物が充填され、密封される。チャンバー２５は殺菌部、充填部及び密封部をチャンバー２５内に備える。チャンバー２５に供給されるトレー２０はリテーナ２１に保持され、予備加熱用ノズル２６により上下から熱風を吹き付けられることで予備加熱される。予備加熱されたトレー２０は、殺菌剤吹き付けノズル２７により上下から殺菌剤が吹き付けられることで殺菌される。殺菌剤が吹き付けられたトレー２０は、所定時間保持された後、乾燥エアノズル２８から吹き付けられる無菌加熱エアによりトレー２０の表面に付着する殺菌剤が活性化されることで殺菌され、殺菌剤は乾燥により除去される。その後、充填装置２９により殺菌された内容物がトレー２０に充填され、内容物が充填されたトレー２０は、密封装置により殺菌された蓋材がトレー２０に熱シールされることにより密封される。密封されたトレー２０はチャンバー２５から排出される。

チャンバー２５内は無菌充填機を運転する前に、ＣＯＰ処理及びＳＯＰ処理が行われる。この過程において、ＣＯＰ処理の後の洗浄水の除去又はＳＯＰ処理における無菌水の除去を行う際に、トレー２０を搬送する搬送装置を駆動させて、搬送装置に付着する洗浄液及び無菌水を除去する。すなわち、トレー２０を保持していないリテーナ２１を搬送する無端チェーン２４を駆動させる。無端チェーンチェーン２４を駆動させることで、無端チェーン２４及びリテーナ２１に付着する洗浄液又は無菌水を短時間に除去することができる。

図４に本発明の実施の形態に係る紙容器の無菌充填機の概略立面図を示す。少なくとも紙を積層してなる壁面を有すると共に断面が略矩形状の筒状体であるスリーブ３１はスリーブ供給装置３２により、チャンバー３３の中に導入される。スリーブ１は閉塞するために必要な部分を残し、ターレット３４に設けられたマンドレル３５に挿入される。さらに、殺菌装置３６により、マンドレル３５が挿入されていないスリーブ３１の閉塞される側の内面及び、スリーブ３１の外面が殺菌される。殺菌後、残存する殺菌剤は乾燥装置３７により吹き付けられる熱風により除去される。

さらに、スリーブ３１は、紙容器の底部を形成する罫線を底部くせ折り装置により折り込まれ、乾燥装置３７により熱せられていた部分が底部シール装置３８により圧着される。このようにしてスリーブ３１は、開放端の一方の面を閉塞され、有底筒状の紙容器に成型される。

成型された紙容器はコンベア３９により間欠的に搬送されながら、殺菌剤のガス生成器４０によって生成された殺菌剤のガスが、ノズルから紙容器の内面に噴射される。紙容器に吹き付けられた殺菌剤は、ホットエアノズル４１から紙容器の内面に吹き付けられるホットエアにより除去される。殺菌された紙容器には、別に設けられた装置により殺菌された内容物が、充填装置４２により充填される。さらに、頭部くせ折り装置により紙容器の頭部の罫線が折り込まれ、頭部加熱装置４３により内面が加熱され、頭部シール装置４４により圧着され、紙容器は密封される。密封された紙容器はチャンバー３３から排出される。図４に示す無菌充填機のチャンバー３３内を搬送されることで紙容器は成形され、成形された紙容器は殺菌され、内容物が充填され、密封される。チャンバー３３は内部に、紙容器成形部、殺菌部、充填部及び密封部を備える。

チャンバー３３内は無菌充填機を運転する前に、ＣＯＰ処理及びＳＯＰ処理が行われる。この過程において、ＣＯＰ処理の後の洗浄液の除去又はＳＯＰ処理における無菌水の除去を行う際に、紙容器を搬送する搬送装置を駆動させて、搬送装置に付着する洗浄液及び無菌水を除去する。すなわち、マンドレル３５が備えられるターレット３４をマンドレル３５にスリーブが挿入されていない状態で回転させ、紙容器を保持しない紙容器を搬送するコンベア３９を駆動させる。ターレット３４及びコンベア３９を駆動させることで、ターレット３４及びコンベア３９に付着する洗浄液又は無菌水を短時間に除去することができる。

図５に本発明の実施の形態に係るパウチの無菌充填機の概略立面図を示す。図５に示すパウチの無菌充填機は、フィルムを供給し、供給されたフィルムを殺菌し、パウチを成形すると共にパウチに殺菌された内容物を充填し、密封する装置である。したがって、包装用フィルム４５の走行手段と、包装用フィルム４５の両面に殺菌剤を吹き付けるノズル４６とを具備する。包装用フィルム４５の走行手段は、包装用フィルム４５の繰り出しロールから包装用フィルム４５を連続走行させるための駆動装置であり、インフィードローラ、包装用フィルム４５の走行路上に配置された各種のガイドローラ、包装用フィルム４５をその両面から挟むガイドローラ等が含まれる。

繰り出しロールから繰り出された包装用フィルム４５を殺菌剤吹き付けノズル４６に案内するガイドローラ及び包装用フィルム４５に殺菌剤を吹き付ける前に包装用フィルム４５を加熱する予備加熱装置４７及び包装用フィルム４５に殺菌剤を吹き付けた後に包装用フィルム４５の両面に加熱エアを吹き付ける加熱エア吹き付け装置４８が設けられる。

殺菌された包装用フィルム４５はローラ４９により方向転換され、製袋充填部５０に搬送される。製袋充填部５０はチャンバー５１により遮蔽され、無菌充填機を運転する前にチャンバー５１内はＣＯＰ処理及びＳＯＰ処理が行われる。製袋充填部５０に搬送された包装用フィルム４５は、ローラ５２により搬送方向が下方向に変更される。その後、包装用フィルム４５はフォーマー５３により搬送方向に沿った両側縁を互いに重ね合わせるように折り込まれる。折り込まれた包装用フィルム４５は一対の縦シール用ローラ５４（図５では手前側のみ図示されている。）の間を通過する。その際、縦シール用ローラ５４により包装用フィルム４５の両側縁の重複部分が加熱溶着され、それにより包装用フィルム４５が筒状に形成される。その後、包装用フィルム４５は、一対の横シール用ローラ５５により搬送方向に対して一定の間隔で加熱溶着されて横方向にシールされる。横シールされる筒状となっている包装用フィルム４５には、供給管５６から殺菌された各種の内容物が連続的に供給されており、横シールは内容物の存在する箇所を液中シールすることとなる。その後、各パウチにはノッチが適宜形成され、さらに横方向にミシン目が入れられるか、又は切断ローラ５７により横方向シール部がカットされてパウチが相互に分離される。カットされたパウチは排出部に落下する。

チャンバー５１内は無菌充填機を運転する前に、ＣＯＰ処理及びＳＯＰ処理が行われる。ＳＯＰ処理が行われる際、チャンバー５１内には包装用フィルム４５がチャンバー５１内に通される。ＳＯＰ処理されたチャンバー５１内にチャンバー５１を開放しないで包装用フィルム５１を通すことができないためである。この過程において、ＣＯＰ処理の後の洗浄水の除去又はＳＯＰ処理における無菌水の除去を行う際に、包装用フィルム４５を搬送する包装用フィルムをニップして搬送するローラ、縦シールローラ５４、横シールローラ５５及び切断ローラ５７は包装用フィルム４５を搬送する搬送装置であり、この搬送装置を駆動させて、搬送装置に付着する洗浄液及び無菌水を除去する。すなわち、成形用フィルム４５の搬送装置であるローラに成形用フィルムを繰り出しながら、駆動させることで、搬送装置であるローラに付着する洗浄液又は無菌水を短時間に除去することができる。このとき、包装用フィルム４５は殺菌剤吹き付け装置４６により殺菌剤が吹き付けられてチャンバー５１内に搬送される。チャンバー５１内のＳＯＰ処理を確実に行うためには、チャンバー５１内に搬送される包装用フィルム４５を殺菌してチャンバー５１内に搬送されなければならない。

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…チャンバー
２…回転式ノズル
３…二流体ノズル
４…充填部チャンバー
１１…導入ホイール
１２…充填ホイール
１４…キャッパーホイール
１５…排出ホイール

本発明に係る無菌充填機チャンバー内の殺菌方法は、殺菌された容器に殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填し、内容物が充填された容器を密封する無菌充填機において、前記無菌充填機の稼働前に行う無菌充填機チャンバー内の殺菌方法であって、前記無菌充填機チャンバー内に洗浄液を噴射することにより前記チャンバー内を洗浄後に、少なくとも前記無菌充填機の運転時の運転速度の半分以上の運転速度で、前記容器を搬送する搬送装置を駆動させて、搬送装置に付着する前記洗浄液を除去した後に、殺菌剤を前記無菌充填機チャンバー内に噴射することを特徴とする。

Claims (6)

1. 殺菌された容器に殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填し、内容物が充填された容器を密封する無菌充填機において、
   前記無菌充填機の稼働前に行う無菌充填機チャンバー内の殺菌方法であって、
   前記無菌充填機チャンバー内に洗浄液を噴射することにより前記チャンバー内を洗浄後に、前記容器を搬送する搬送装置を駆動させて、搬送装置に付着する前記洗浄液を除去した後に、殺菌剤を前記無菌充填機チャンバー内に噴射することを特徴とする無菌充填機チャンバー内の殺菌方法。
2. 請求項１に記載の無菌充填機チャンバー内の殺菌方法において、前記殺菌剤が過酸化水素を含むことを特徴とする無菌充填機チャンバー内の殺菌方法。
3. 請求項１に記載の無菌充填機チャンバー内の殺菌方法において、前記殺菌剤が過酢酸を含むことを特徴とする無菌充填機チャンバー内の殺菌方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の無菌充填機チャンバー内の殺菌方法において、前記洗浄液が無菌水であることを特徴とする無菌充填機チャンバー内の殺菌方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の無菌充填機チャンバー内の殺菌方法において、前記搬送装置を駆動させるときに、無菌充填機チャンバー内に無菌加熱エアを吹き込むことを特徴とする無菌充填機チャンバー内の殺菌方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の無菌充填機チャンバーの殺菌方法において、
   複数の前記無菌充填機チャンバー内の前記搬送装置を、前記無菌充填機チャンバーごとに駆動させることを特徴とする無菌充填機チャンバー内の殺菌方法。

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