JP2020172297A - 無菌充填機及び無菌充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無菌保証レベルが高く、生産性に優れるＢＩＢ用内袋の無菌充填機及び無菌充填方法を提供する。【解決手段】少なくとも二枚の柔軟性プラスチックフィルムの周縁をヒートシールしてなるバッグインボックス用内袋の上側プラスチックフィルムに注出口及び当該注出口を密封するキャップを取り付けてなるあらかじめ内部が放射線により殺菌された前記バッグインボックス用内袋の無菌充填方法であって、無菌エアを供給する遮蔽されたチャンバー内でバッグインボックス用内袋を搬送する搬送工程、搬送される前記バッグインボックス用内袋に取り付けられた注出口及びキャップに殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を吹き付ける殺菌剤吹き付け工程、キャップを前記注出口から脱離させ、前記注出口から内容物を充填し、内容物を充填後に前記キャップを注出口に装着する充填工程を有する無菌充填方法とする。【選択図】図３

Description

本発明は、牛乳、クリーム、ジュース、酒及び清涼飲料水等の液状食品、若しくは液状薬品又は固形物を含む液状食品等を注出口付きバッグインボックス用内袋に無菌充填するための無菌充填機及び無菌充填方法に関する。

従来、液体の大型容器としては一斗缶等の缶が多く使用されていたが、容器廃棄のための輸送や処理が煩雑であるために、廃棄処理し易い内容物が充填されたプラスチックフィルムからなる袋を段ボールにより外装するバッグインボックス（ＢＩＢ）の使用が広まっている。内容物が菌等により腐敗や変敗する場合、ＢＩＢの内袋に内容物を充填してから加熱殺菌することは大容量であるため困難である。そこで、長期保存を行う腐敗し易い内容物については、内袋を殺菌し、殺菌された内袋に殺菌した内容物を無菌雰囲気で充填する無菌充填が採用されている。そのため、牛乳、クリーム、果汁、果肉入り果汁等をＢＩＢに充填して長期保存する場合は、無菌充填機により内袋に内容物を充填している。

ＢＩＢ用内袋への無菌充填方法としては、注出口を有する袋をキャップにより密封し、エチレンオキサイドガスやγ線照射等により袋の内部を殺菌し、殺菌された袋を無菌ＢＩＢ充填機に供給し、注出口及びキャップの外側を次亜塩素酸ナトリウム溶液、過酢酸溶液又は過酸化水素溶液等の液状殺菌剤により殺菌した後、無菌チャンバー内で注出口からキャップを取り外して注出口と充填ノズルを嵌合させて、充填ノズルから内袋に内容物を規定量充填し、注出口から充填ノズルを取り外し、注出口をキャップにより密封して無菌充填製品とする。

また、無菌チャンバーを使用しないで、殺菌した液状食品や薬品等で殺菌したＢＩＢ用内袋に充填する方法が提案されている（特許文献１）。これは、２枚のプラスチックフィルムの周縁をヒートシールしてなるＢＩＢ用内袋の上側プラスチックフィルムに注出口を取り付け、注出口に内側から嵌合する中栓を下側プラスチックフィルムに取り付け、中栓を注出口に嵌合してなる密封袋の注出口と中栓を充填ノズルの先端に装着して蒸気殺菌する殺菌工程、注出口から中栓を外し、充填ノズルから内容物を袋に充填する充填工程、充填ノズルの先端から中栓部分までを蒸気により洗浄する洗浄工程、洗浄後、注出口と中栓を嵌合する密封工程からなる無菌充填方法である。

特許文献１の無菌充填方法における注出口にキャップを装着することも提案されている（特許文献２）。さらに、充填ノズルの充填口を開閉するための充填弁に接続しているプランジャーの摺動部の一部にバリア室を設け、バリア室に蒸気を導入することも提案されている（特許文献３）。

特表昭６２−５０３１６４号公報 特開昭６３−１６２４０４号公報 特開２０００−１４２６４０号公報

ＢＩＢ用内袋に内容物を充填する無菌充填機において、無菌チャンバーを必要としない特許文献１に記載の無菌充填機は、コンパクトで作業性も良好である。また、殺菌剤を使用しないため、殺菌剤の残留や殺菌剤の廃棄処理の煩雑さもなく、ランニングコストも抑えることができる。特許文献１に記載の２枚のプラスチックフィルムの周縁をヒートシールしてなるＢＩＢ用内袋の上側プラスチックフィルムに注出口を取り付け、注出口に内側から嵌合する中栓を下側プラスチックフィルムに取り付け、中栓を注出口に嵌合してなる密封袋の注出口と中栓を充填ノズルの先端に装着して蒸気殺菌する殺菌工程、注出口から中栓を外し、充填ノズルから内容物を袋に充填する充填工程、充填ノズルの先端から中栓部分までを蒸気により洗浄する洗浄工程、洗浄後、注出口と中栓を嵌合する密封工程からなる無菌充填方法は、他のＢＩＢの無菌充填方法に較べ設備及び材料面で優位性が高い。

上述の無菌充填方法は、注出口が固定された状態で一連の工程が行われるため、微生物的な問題はなく無菌保証レベルＳＡＬ（ｓｔｅｒｉｌｉｔｙ ａｓｓｕｒａｎｃｅ Ｌｅｖｅｌ）＞６を満たす。しかし、注出口のみを小型のチャンバーに挿入し、注出口の成型品の表面を１３５℃の高圧蒸気を数十秒間吹き付けて滅菌し、その後、チャンバー内で充填口を開口し、滅菌された内容物を充填し、充填後、注出口の表面の蒸気による洗浄まで同じチャンバー内で行う。この場合、一連の工程の所要時間が３０秒以上要するため、充填量が数Ｌ〜２０Ｌでは、無菌充填機の能力の律速が注出口の殺菌から洗浄までに要する時間となり、無菌充填機の生産能力は、２袋／ｍｉｎ．以下となる。特許文献１の無菌充填方法は、無菌保証レベルは高いが、生産性に劣るという欠点がある。

一方、袋の内部を殺菌し、殺菌された袋を無菌ＢＩＢ充填機に供給し、注出口及びキャップの外側を次亜塩素酸ナトリウム溶液、過酢酸溶液又は過酸化水素溶液等の液状殺菌剤により殺菌した後、無菌チャンバー内で注出口からキャップを取り外して注出口と充填ノズルを嵌合させて、充填ノズルから内袋に内容物を規定量充填し、注出口から充填ノズルを取り外し、注出口をキャップにより密封する無菌充填方法は、生産性に優れるが無菌保証レベルが低い。

従来のＢＩＢ用内袋への無菌充填方法の上述のような欠点を解消する、無菌保証レベルが高く、生産性に優れるＢＩＢ用内袋の無菌充填機及び無菌充填方法が求められている。

本発明はこのような問題点を解決することができる、ＢＩＢ用内袋に無菌雰囲気で内容物を充填する無菌充填機及び無菌充填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は、少なくとも二枚の柔軟性プラスチックフィルムの周縁をヒートシールしてなるバッグインボックス用内袋の上側プラスチックフィルムに注出口及び当該注出口を密封するキャップを取り付けてなるあらかじめ内部が放射線により殺菌された前記バッグインボックス用内袋の無菌充填機であって、前記バッグインボックス用内袋を搬送する搬送装置が設けられ、前記搬送装置により搬送される前記バッグインボックス用内袋の前記注出口及び前記キャップを遮蔽するチャンバーが設けられ、前記チャンバー内に前記注出口及び前記キャップに殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を吹き付ける殺菌剤吹き付け装置が設けられ、前記殺菌剤吹き付け装置の下流に前記キャップを前記注出口から脱離させ、前記注出口から内容物を充填し、当該内容物を充填後に前記キャップを前記注出口に装着する充填装置が設けられ、前記チャンバー内を陽圧に保持する無菌エア供給装置が設けられることを特徴とする。

また、本発明に係る無菌充填機において、前記バッグインボックス用内袋が搬送される方向に沿って、前記注出口を両方向から挟むように前記注出口と前記バッグインボックス用内袋を遮蔽する遮蔽板が設けられると好適である。

また、本発明に係る無菌充填機において、前記遮蔽板の端部が前記注出口の側面に設けられる溝に、前記注出口の搬送方向に対して直交する両側面から挿入されると好適である。

また、本発明に係る無菌充填機において、前記遮蔽板と前記バッグインボックス用内袋の間に形成される空間を吸引排気する吸引排気装置が設けられると好適である。

また、本発明に係る無菌充填機において、前記殺菌剤吹き付け装置の上流に前記注出口及び前記キャップを昇温する予備昇温装置が設けられると好適である。

また、本発明に係る無菌充填機において、前記殺菌剤吹き付け装置の下流に、前記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た前記注出口及び前記キャップに付着する前記殺菌剤を乾燥させる乾燥装置が前記チャンバー内に設けられると好適である。

また、本発明に係る無菌充填機において、前記乾燥装置の下流に、乾燥された前記注出口及び前記キャップを冷却する冷却装置が設けられると好適である。

また、本発明に係る無菌充填機において、前記殺菌剤吹き付け装置が、下降して前記注出口及び前記キャップを遮蔽する遮蔽構造体を備えると好適である。

本発明に係る無菌充填方法は、少なくとも二枚の柔軟性プラスチックフィルムの周縁をヒートシールしてなるバッグインボックス用内袋の上側プラスチックフィルムに注出口及び当該注出口を密封するキャップを取り付けてなるあらかじめ内部が放射線により殺菌された前記バッグインボックス用内袋の無菌充填方法であって、前記バッグインボックス用内袋を搬送する搬送工程、無菌エアが供給される遮蔽されたチャンバー内で、搬送される前記バッグインボックス用内袋に取り付けられた前記注出口及び前記キャップに殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を吹き付ける殺菌剤吹き付け工程、無菌エアが供給される遮蔽されたチャンバー内で、前記キャップを前記注出口から脱離させ、前記注出口から内容物を充填し、当該内容物を充填後に前記キャップを前記注出口に装着する充填工程を有することを特徴とする。

また、本発明に係る無菌充填方法において、前記バッグインボックス用内袋が搬送される方向に沿って、前記注出口を両方向から挟むように前記注出口と前記バッグインボックス用内袋を遮蔽する遮蔽板を設け、当該遮蔽板と前記バッグインボックス用内袋の間に形成される空間を吸引排気する吸引排気工程を有すると好適である。

また、本発明に係る無菌充填方法において、前記殺菌剤吹き付工程前に、前記注出口及び前記キャップを昇温する予備昇温工程を有すると好適である。

また、本発明に係る無菌充填方法において、前記殺菌剤吹き付工程の後に、前記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た前記注出口及び前記キャップに付着する前記殺菌剤を乾燥させる乾燥工程を有すると好適である。

また、本発明に係る無菌充填方法において、前記乾燥工程の後に、乾燥された前記注出口及び前記キャップを冷却する冷却工程を有すると好適である。

また、本発明に係る無菌充填方法において、前記殺菌剤吹き付け工程は、前記注出口及び前記キャップを遮蔽する遮蔽構造体により遮蔽された状態で行われると好適である。

本発明は、少なくとも二枚の柔軟性プラスチックフィルムの周縁をヒートシールしてなるバッグインボックス用内袋の上側プラスチックフィルムに注出口及び当該注出口を密封するキャップを取り付けてなるあらかじめ内部が放射線により殺菌されたバッグインボックス用内袋の無菌充填方法であって、バッグインボックス用内袋を搬送しながら、無菌エアが供給される遮蔽されたチャンバー内で、バッグインボックス用内袋に取り付けられた注出口及びキャップに殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を吹き付け、注出口及びキャップを殺菌し、その後キャップを注出口から脱離させ、注出口から殺菌された内容物を充填し、内容物を充填後にキャップを注出口に装着する無菌充填機及び無菌充填方法を提供する。

本発明は、無菌エアが供給されるチャンバー内で注出口及びキャップに殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を吹き付けることにより注出口及びキャップを殺菌しており、殺菌剤、特に過酸化水素を含有する殺菌剤の高い殺菌性能により確実に注出口及びキャップを殺菌することができる。よって、製品となるＢＩＢは高い無菌保証レベルが得られる。

また、殺菌する注出口及びキャップとバッグインボックス用内袋の間に遮蔽板を設け遮蔽板とバッグインボックス用内袋の間を吸引排気することで、バッグインボックス用内袋の外面を殺菌しなくても高い無菌保証レベルが得られる。さらに、バッグインボックス用内袋を搬送しながら殺菌及び充填を行うことで、従来の同一箇所で殺菌と充填を行う無菌充填機に比べ、充填能力が３〜５倍となり生産効率を高めることができる。

従来の充填機で使用していたバッグインボックス用内袋は蒸気により高温で長時間の処理を施していたため、耐熱性の高い材質の注出口が必要であったが、本発明では、注出口及びキャップに殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を短時間吹き付けることにより注出口及びキャップを殺菌しており、従来機で使用していた注出口ほどの耐熱性は必要がないことから、バッグインボックス用内袋のコストダウンにもつながった。

本発明の実施形態に係る充填前のバッグインボックス用内袋の斜視図を示す。 本発明の実施形態に係る充填前のバッグインボックス用内袋の断面図を示す。 本発明の実施の形態に係る無菌充填機及び無菌充填方法の工程を示し、（３−１）は無菌充填機及びの側面図及び無菌充填方法の工程を示し、（３−２）は冷却工程で注出口及びキャップを冷却するノズルを示す。 本発明の実施の形態に係る殺菌剤をガス化する殺菌剤ガス生成器を示す。 本発明の実施の形態に係る無菌充填機のバッグインボックス用内袋の表面に発光ダイオードから発光する深紫外線を照射する場合状態を示し、（５−１）は照射していない状態を、（５−２）は照射している状態を、（５−３）はバッグインボックス用内袋深紫外線照射装置の動きを、（５−４）はバッグインボックス用内袋紫外線照射装置の遮蔽構成例を示す。 本発明の実施の形態に係る無菌充填機のバッグインボックス用内袋を搬送するときに形成される遮蔽板とバッグインボックス用内袋の間の空間を吸引排気する吸引排気口を示し、（６−１）は吸引排気口の実施形態を、（６−２）は吸引排気口の他の形態を、（６−３）は吸引排気口の形状を、（６−４）は吸引排気する範囲を示す。 本発明の実施の形態に係る無菌充填方法における各工程で注出口を固定する注出口固定板の動作を示し、（７−１）は注出口を注出口固定板が挟む状態を示す側面図を、（７−２）は注出口固定板が注出口から離脱した状態を示す側面図を、（７−３）は注出口を注出口固定板が挟む状態及び固定板が注出口から離脱した状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る無菌充填方法における注出口を搬送用リテイナーにより固定して搬送する状態を示し、（８−１）は搬送用リテイナーが注出口を挟む状態を示す側面図を、（８−２）は搬送用リテイナーが作動している状態を示す平面図である。

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。

本発明の実施の形態に係る無菌充填機６により内容物が充填されるバッグインボックス用内袋１とは、内容物を充填する前のバッグインボックス用内袋１の斜視図である図１及び断面を示す図２のように、少なくとも二枚の柔軟性プラスチックフィルム２の周縁をヒートシールしてなる。二枚の柔軟性プラスチックフィルム２はヒートシールされることにより、ヒートシール部３により接着され、袋状に形成される。バッグインボックス用内袋１は上側プラスチックフィルム２ａと下側プラスチックフィルム２ｂにより形成される。上側プラスチックフィルム２ａと下側プラスチックフィルム２ｂをヒートシールする際には、フィルム間のエアをできる限り排除して行う。バッグインボックス用内袋１をγ線や電子線の照射により殺菌する際に、バッグインボックス用内袋１の内部に酸素が存在するとバッグインボックス用内袋１の最内層を構成するポリエチレンが酸素と反応して異臭を発生するおそれがあるからである。

柔軟性プラスチックフィルム２とは、二軸延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ナイロンフィルム、二軸延伸ポリエステルフィルム、二軸延伸エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム等の延伸フィルム、延伸フィルムにアルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等を蒸着したフィルム、アルミニウム箔等のヒートシール性を有していないフィルムの１種以上とポリエチレンフィルムをラミネートしたもの、又はポリエチレンフィルム単体若しくは、ナイロン又はエチレン−ビニルアルコール共重合体のようなバリア性を有する樹脂とポリエチレンとの共押し出しフィルムであり、バッグインボックス用内袋１の上側プラスチックフィルム２ａ及び下側プラスチックフィルム２ｂは１枚以上のプラスチックフィルムからなる。ヒートシールによる接着面は通常ポリエチレンが用いられる。ヒートシールは加熱板による直接加熱によるヒートシール、超音波ヒートシール、層としてアルミニウム箔を含む場合の高周波ヒートシール等である。

バッグインボックス用内袋１の上側プラスチックフィルム２ａ又は下側プラスチックフィルム２ｂは２枚以上であっても構わない。例えば、二軸延伸ナイロンフィルム１５μｍ、アルミニウム箔７μｍ、ポリエチレン５０μｍを順次ラミネートしたフィルムとポリエチレンフィルム８０μｍを２枚重ねて上側プラスチックフィルム２ａとし、下側プラスチックフィルム２ｂも同様として２枚重ね、８０μｍのポリエチレンフィルムを内側としてヒートシールにより袋を形成する。ヒートシール部３は４枚のフィルムが接着されているが、非ヒートシール部では４枚のフィルムは各々接着されていない。このように上側プラスチックフィルム２ａ及び下側プラスチックフィルム２ｂをヒートシール部でヒートシールにより接着できるようにして各々複数枚以上とすることで、輸送時のフィルムと外装である段ボールとの擦れや、揺れによる内容物の移動による柔軟性プラスチックフィルム２の屈曲により発生するピンホールに起因する内容物の漏れリスクを低減することができる。

ポリエチレンは密度が低いほど耐ピンホール性に優れる傾向があるが滑り性が劣るため、ポリエチレンフィルムは多層構成として、密度の低いポリエチレンの両側に密度の高いポリエチレン層を設けるようにしても構わない。

図１に示すように上側プラスチックフィルム２ａには孔を設け注出口４が内側から接着され、注出口４を密封するためにキャップ５が嵌合される。密封性を確実にするために、キャップ５には注出口４の外面側にも密着する突起を設けても構わない。キャップ５は嵌合タイプではなく、スクリュータイプでも構わない。キャップ５は注出口４を密封することができればどのような形状でも構わない。

注出口４及びキャップ５はポリエチレン等の樹脂を射出成形、圧縮成形することにより得られる。注出口４のフランジ４ａは柔軟性プラスチックフィルム２の内側面とヒートシールされるため、ポリエチレンが好ましい。また、注出口４の内面にはキャップ５が嵌合される。嵌合面は菌等が流入しない程度の密着性がもとめられる。そこで、注出口４を構成するポリエチレンの密度よりもキャップ５を構成するポリエチレンの密度を高くすることがこの好ましい。注出口４を拡げるように嵌合することで高い密着性が得られる。また、逆にキャップ５を構成するポリエチレンの密度よりも注出口４を構成するポリエチレンの密度を高くし、キャップ５を圧縮するように嵌合することで高い密着性を得ても構わない。

注出口４の側面には、例えば、バッグインボックス用内袋１を搬送する際にガイドレールとなる遮蔽板１９の端部の挿入、バッグインボックス用内袋１を搬送する際に位置決めを行う注出口固定板１６又は搬送用リテイナー１８の挿入のための溝４ｂ及び４ｃが設けられる。溝は必要に応じて３以上設けられる。

バッグインボックス用内袋１はキャップ５が注出口４に嵌合され、密封された状態でγ線や電子線等の照射によりバッグインボックス用内袋１の内部が殺菌される。内部が殺菌されたバッグインボックス用内袋１が無菌充填機６に供給される。無菌充填機６に供給されたバッグインボックス用内袋１は殺菌工程により注出口４及びキャップ５の外表面が殺菌される。

あらかじめ内部が放射線により殺菌されたバッグインボックス用内袋１は、図３に示す無菌充填機６に供給される。バッグインボックス用内袋１は１袋ごと供給されるのではなく、複数が連結された連続袋として供給される。内容物が充填された後、無菌充填機６から排出された後に断裁され１袋の製品形態となる。

図３（３−１）に示すように、無菌充填機６は注出口４及びキャップ５が外気に曝されないようにチャンバー７により遮蔽されている。チャンバー７の内部に外気から菌等が侵入しないようにチャンバー７には無菌エア供給装置８が設けられ、チャンバー７内は無菌エアが供給され陽圧に保持される。無菌エア供給装置８は少なくともブロワ及び無菌フィルタを有し、無菌エアはブロワによるエアを無菌フィルタに通すことにより得られる。ブロワと無菌フィルタの間に加熱装置を設け、無菌エアを加熱してチャンバー７内に供給しても構わない。チャンバー７は少なくとも、搬送されるバッグインボックス用内袋１の注出口４及びキャップ５を遮蔽する。バッグインボックス用内袋１の全体を遮蔽しても構わない。

チャンバー７は遮蔽構造となっているが、チャンバー７は内部が視認できるように一部はガラス又はプラスチックのような透明部材により遮蔽される。また、トラブル発生時に操作できるように一部を開閉できるように扉構造を設ける。さらに、扉を開閉することなく、トラブルを解消できるように手袋を備えることが好ましい。

無菌エア供給装置８は充填装置１３の近傍から無菌エアを供給することが好ましい。充填工程において、キャップ５が注出口４から脱離され、内容物が注出口４から充填される。充填工程を行う箇所が最も菌等による汚染を防止しなければければならない箇所であるため、無菌エアの供給により菌等の混入を防ぐために充填装置１３の近傍から無菌エアを供給する。供給される無菌エアはバッグインボックス用内袋１の無菌充填機６への供給口または排出口から排気される。チャンバー７内を陽圧に保持する程度にチャンバー７内を排気するエア排気口１７を設け排気装置により排気しても構わない。

バッグインボックス用内袋１はチャンバー７に供給され、搬送装置により搬送されることにより、各工程を経る。チャンバー７内におけるバッグインボックス用内袋１の連続袋の搬送は、バッグインボックス用内袋１の進行方向の両端面をチャックで挟んで搬送する。チャックはバッグインボックス用内袋１と同速度で運転される水平方向に回転する無端ベルトに等間隔で複数設けられる。すなわち、バッグインボックス用内袋１の搬送装置とは、バッグインボックス用内袋１と同速度で運転される水平方向に回転するバッグインボックス用内袋１の進行方向の両端を挟むチャックを備えた無端ベルトである。無端ベルトはバッグインボックス用内袋１の両側に２列設けられ、同速度で運転される。搬送装置はチャンバー７の入口から出口までバッグインボックス用内袋１を搬送可能とするように設けられるが、搬送装置はチャンバー７の外部に設けられても構わない。

搬送されるバッグインボックス用内袋１の下部は平板が設けられ、この平板上をバッグインボックス用内袋１の下側プラスチックフィルム２ｂの下面が滑って、バッグインボックス用内袋１は移動する。内容物が充填される充填装置では、バッグインボックス用内袋１の下部に搬送方向に対して直交するように多数のロールが設けられ、内容物が充填されたバッグインボックス用内袋１の下側プラスチックフィルム２ｂの下面は回転する多数のロール上を移動する。ロールは下流方向に下方向に傾斜するように設け、内容物が充填されたバッグインボックス用内袋１が重力により移動するようにしても構わない。

無菌充填機６において搬送されるバッグインボックス用内袋１に対して各工程が行われる。各工程ではバッグインボックス用内袋１は停止し、搬送装置は間歇運転される。停止する注出口４及びキャップ５の位置は規制されなければならない。そのために、バッグインボックス用内袋１の搬送が停止されたとき、図７に示すように、注出口４を固定するための注出口固定板１６がバッグインボックス用内袋１の進行方向に対して直交方向から注出口４を挟む。図７（７−１）は注出口固定板１６の端部が注出口４の溝４ｃに挿入されることにより、注出口固定板１６により注出口４が固定された状態を示す。注出口４及びキャップ５が固定された状態で各工程が行われる。図７（７−２）は工程を終了し、注出口固定板１６が注出口４から離脱した状態を示し、この後、バッグインボックス用内袋１は搬送される。図７（７−３）は注出口固定板１６が注出口４を固定し、脱離する状態を平面図として示す。バッグインボックス用内袋１は、進行方向に設けられる搬送ガイドとしても機能する遮蔽板１９の端部が注出口４ｂの溝に挿入されることで、進行方向に対しては位置規制されながら搬送される。

バッグインボックス用内袋１の搬送方法として、バッグインボックス用内袋１の端部をチャックして搬送する方法を述べたが、他の方法として、注出口４を搬送用リテイナーにより挟んで搬送する方法を図８に示す。図８（８−２）に示すように４分割された搬送用リテイナー１８により注出口４を挟んで搬送する。搬送用リテイナーは無端ベルトに設けられ、搬送用リテイナー１８と搬送用リテイナー１８の間は注出口４と注出口４の間を遮蔽するために複数枚の板が設けられる。図８（８−１）に示すように、搬送用リテイナー１８の端部が注出口５の溝４ｃに挿入されことで注出口４を搬送用リテイナー１８が固定する。搬送用リテイナー１８はバッグインボックス用内袋１の進行方向に対して図８（８−２）に示すように回転する２列の無端ベルトに設けられる。チャンバー７は少なくとも注出口４及びキャップ５を遮蔽するが、注出口４を挟まない搬送用リテイナー１８が運転される部分を含めて遮蔽することが好ましい。注出口４を挟まない搬送用リテイナー１８がチャンバー７の外気に曝されるとき、搬送用リテイナー及び無端ベルトに菌等が付着し、搬送用リテイナー１８から注出口４に菌等が転移するおそれがあるためである。

チャンバー７内には殺菌剤吹き付け装置２３が設けられる。殺菌剤吹き付け装置２３は少なくとも注出口４及びキャップ５の外面を殺菌するために１個必要であるが、複数設けても構わない。無菌エアが供給される遮蔽されたチャンバー７内で、搬送されるバッグインボックス用内袋１に取り付けられた注出口４及びキャップ５に殺菌剤吹き付け装置２３から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。

殺菌剤吹き付け装置２３は、図３に示すようにバッグインボックス用内袋１に取り付けられた注出口４及びキャップ５を覆うように遮蔽する構造となっており、この遮蔽構造体の内部に殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を吹き付けるノズルが設けられている。遮蔽構造体の断面はキャップ５の形状に合わせた円形が好ましい。遮蔽構造体は昇降するようになっており、殺菌剤吹き付け工程を行うためにバッグインボックス用内袋１の搬送が停止されるとき、下降して注出口４及びキャップ５を覆う。殺菌剤吹き付け装置２３は遮蔽板１９又は注出口固定板１６まで下降する。下降した殺菌剤吹き付け装置２３の内部に設けられる殺菌剤吹き付けノズルから、殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物が少なくとも注出口４及びキャップ５に吹き付けられる。殺菌剤吹き付け装置２３は、少なくとも遮蔽構造体及び殺菌剤吹き付けノズルを有する。殺菌剤吹き付け工程後、殺菌剤吹き付け装置２３は上昇する。

バッグインボックス用内袋１に取り付けられた注出口４及びキャップ５に向かって吹き付けられる殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物は、少なくとも注出口４及びキャップ５の表面に付着する菌等を殺菌する。

殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物は、図４に示す殺菌剤ガス生成器２６により生成される。殺菌剤ガス生成器２６は、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２７と、この殺菌剤供給部２７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２８とを備える。殺菌剤供給部２７は、殺菌剤供給路２７ａ及び圧縮空気供給路２７ｂ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２８内に噴霧するようになっている。気化部２８は内外壁間にヒータ２８ａ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２８の下端から気化した殺菌剤のガスが気化部２８外に噴出する。ヒータ２８ａに換えて誘電加熱により気化部２８を加熱しても構わない。

殺菌剤供給部２７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２８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。

殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物の吹き付け量は任意であるが、吹き付け量は、殺菌剤ガス生成器２６に供給される殺菌剤の量と吹き付け時間により決まる。殺菌剤ガス生成器２６は複数備えても構わない。殺菌剤を過酸化水素水とした場合、過酸化水素の濃度として１ｍｇ／Ｌ〜２０ｍｇ／Ｌの範囲が適当である。１ｍｇ／Ｌ未満では殺菌が不十分となり、２０ｍｇ／Ｌを超えるとバックインボックス用内袋１の過酸化水素残留量が多くなるおそれがある。

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り、低濃度となるために殺菌後の過酸化水素の残留量を低減できる。

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、酢酸等の有機酸、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素化合物、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。

殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物は比較的低い温度で菌等を殺菌できることから、低融点の樹脂であるポリエチレンからなる注出口４及びキャップ５の殺菌には有効である。すなわち、殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物による殺菌は、ポリエチレンのような樹脂成形品に適した殺菌手段であり、注出口４及びキャップ５を変形することない温度範囲でその表面を殺菌することができる。

なお、注出口４及びキャップ５への殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物の吹き付けの直前に、注出口４及びキャップ５に熱風を吹き付ける等して注出口４及びキャップ５を予備昇温してもよい。この予備昇温により注出口４及びキャップ５の殺菌効果をさらに高めることができる。

予備昇温工程は図３に示すように、予備昇温工程を行うためにバッグインボックス用内袋１の搬送が停止されるとバッグインボックス用内袋１に取り付けられた注出口４及びキャップ５を覆うように遮蔽する構造となっている遮蔽構造体が下降し、注出口４及びキャップ５を覆う。遮蔽構造体は遮蔽板１９又は注出口固定板１６まで下降する。下降した遮蔽構造体の内部に設けられる加熱エア吹き付けノズルから、無菌又は非無菌の加熱エアが少なくとも注出口４及びキャップ５に吹き付けられる。予備昇温工程を行うための予備昇温装置は少なくとも遮蔽構造体及び加熱エア吹き付けノズルを有する。予備昇温装置はチャンバー７の外部でも内部でもいずれに設けても構わない。予備昇温装置は殺菌剤吹き付け装置２３の上流に設けられる。

殺菌剤吹き付け工程だけで注出口４及びキャップ５が殺菌されるのであれば予備昇温工程は必ずしも行わなくても構わない。

殺菌剤吹き付工程の後に、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た注出口４及びキャップ５に付着する殺菌剤を乾燥させる乾燥工程を行っても構わない。注出口４及びキャップ５の表面に残存する液状の殺菌剤を乾燥させて除去するためである。また、乾燥させるために注出口４及びキャップ５に無菌加熱エアを吹き付けることにより殺菌効果が向上することも期待される。乾燥工程を行うために殺菌剤吹き付け装置２３の下流に乾燥装置２４を設ける。

乾燥工程は図３に示すように、乾燥工程を行うためにバッグインボックス用内袋１の搬送が停止されるとバッグインボックス用内袋１に取り付けられた注出口４及びキャップ５を覆うように遮蔽する構造となっている遮蔽構造体である乾燥装置２４が下降し、注出口４及びキャップ５を覆う。乾燥装置２４は遮蔽板１９又は注出口固定板１６まで下降する。下降した乾燥装置２４の内部に設けられる無菌加熱エア吹き付けノズルから、無菌の加熱エアが少なくとも注出口４及びキャップ５に吹き付けられる。乾燥工程を行うための乾燥装置２４は少なくとも遮蔽構造体及びその内部に無菌加熱エア吹き付けノズルを有する。

乾燥工程の後、無菌加熱エアにより昇温した注出口４及びキャップ５を冷却するための冷却工程を行うことが好ましい。冷却工程は高温になり膨張した注出口４及びキャップ５を常温の形状に復帰させるためである。膨張した状態でバッグインボックス用内袋１に内容物を充填し、注出口４とキャップ５を嵌合させる場合、嵌合により密着が不十分で密封性が損なわれるおそれがあるからである。冷却工程は、無菌水、次亜塩素酸ナトリウム溶液又は無菌エアを注出口４とキャップ５に吹き付けることにより行うことが好ましい。このために、注出口４とキャップ５に無菌水、次亜塩素酸ナトリウム溶液又は無菌エアを吹き付けるノズル及びノズルに無菌水、次亜塩素酸ナトリウム溶液又は無菌エアを供給する冷却装置を設ける。無菌水、次亜塩素酸ナトリウム溶液又は無菌エアは常温ではなく冷却されることが好ましい。この場合、冷却装置には無菌水、次亜塩素酸ナトリウム溶液又は無菌エアを冷却する装置も設ける必要がある。冷却装置は例えば、図３（３−２）に示す冷却ノズル２５であって、キャップ５の上方から無菌水、次亜塩素酸ナトリウム溶液又は無菌エアを注出口４とキャップ５に吹き付ける構造を有している。

殺菌剤が吹き付けられることにより、主に殺菌されるのは、注出口４及びキャップ５であり、バッグインボックス用内袋１の他の部分は積極的に殺菌されない。そこで、殺菌剤が吹き付けられる注出口４及びキャップ５が移動する部分以外は遮蔽板１９により遮蔽し、バッグインボックス用内袋１に付着する菌等が注出口４及びキャップ５に転移しないようにしなければならない。

図６（６−１）に示すように遮蔽板１９の端部が注出口４の溝４ｂに注出口４の搬送方向に対して両側面から挿入され、注出口４は遮蔽板１９の端部をガイドレールとして搬送される。図６（６−４）に示すように、注出口４及びキャップ５が移動する部分以外は注出口４を挟むように設けられる遮蔽板１９により注出口４とバッグインボックス用内袋１は遮蔽される。しかし、注出口４及びキャップ５が移動する部分は開放状態となる。そこで、図６（６−１）に示すように、遮蔽板１９とバッグインボックス用内袋１の上側フィルム２ａ間に形成される空間を吸引排気し、バッグインボックス用内袋１に付着する菌等を排出することで、注出口４及びキャップ５が菌等により汚染されることを防止する。すなわち、遮蔽板１９とバッグインボックス用内袋１の間に形成される空間を吸引排気する吸引排気装置が設けられる。

図６は無菌充填機のバッグインボックス用内袋１を搬送するときに形成される遮蔽板１９とバッグインボックス用内袋１間の空間を吸引排気する吸引排気口を示す。図６（６−１）は吸引排気口１４が注出口４の側面部に対向して 設けられている。図６（６−２）は吸引排気口１４が注出口４に対して上部から下部に向かって、外方に離れるように 傾斜して設けられている。バッグインボックス用内袋１に対し４５°以上で角度を付けることが有効であり、４５°未満の角度で吸引排気口１４を設けると、吸引排気の対象となるバッグインボックス用内袋１の領域が無駄に広くなるため、４５°以上が適切である。バッグインボックス用内袋１に対し垂直、或いは適切な角度で設けられた吸引排気口１４には、等間隔に吸引穴を設ける。吸引穴の形状は、円、長穴、楕円等、特に問わない。開穴位置も開穴を設けるボードの上中下に満遍なく開穴しても、下部のみ、上部のみ等、特に問わない。開穴部の大きさは円形の場合φ１〜４ｍｍ、長孔及び長方形形状の場合、縦、横共に２〜４ｍｍの範囲が好ましい。開穴の数、吸引量は、チャンバーサイズにより陽圧エア量が異なるため、陽圧度を維持し、且、穴の吸引力が失われない範囲で適宜調整する。吸引排気口１４の形状は図６（６−３）に示すように、いずれの形状でも構わない。吸引排気口１４は図６（６−４）に示すように、チャンバー７の入口から出口まで連続して設ける。吸引排気口１４にはブロワが接続され、遮蔽板１９とバッグインボックス用内袋１の間に形成される空間を吸引排気する。吸引排気装置はブロワと吸引排気口１４及びブロワと吸引排気口１４を接続する部材を有する。

図８に示すように搬送用リテイナー１８によりバッグインボックス用内袋１が搬送される場合、図８（８−２）に示すように注出口４とバッグインボックス用内袋１は搬送用リテイナー１８と搬送用リテイナー１８以外の板により遮蔽されるため、リテイナー１８とバッグインボックス用内袋１の間に形成される空間を吸引排気しなくても構わない。しかし、搬送用リテイナー１８の間が密閉されないおそれもあるため、吸引排気することが好ましい。

上述のように、遮蔽板１９とバッグインボックス用内袋１の間に形成される空間を吸引排気する方法ではなく、注出口４及びキャップ５が移動する開放状態となる部分を積極的に殺菌する方法について説明する。

図５に示すように、注出口４及びキャップ５以外を遮蔽する遮蔽板１９で覆われない部分に深紫外線を照射する。バッグインボックス用内袋深紫外線照射装置２２により遮蔽板１９で覆われない部分を覆い、遮蔽板１９に遮蔽されないバッグインボックス用内袋１の表面にバッグインボックス用内袋深紫外線照射装置２２の下部に設けた発光ダイオードから発光する深紫外線を照射して、バッグインボックス用内袋１の表面を殺菌する。

図５（５−１）はバッグインボックス用内袋深紫外線照射装置２２が遮蔽板１９に遮蔽されないバッグインボックス用内袋１を覆っていない状態で、バッグインボックス用内袋１が搬送されている状態を示す。図５（５−２）は、バッグインボックス用内袋１の搬送が停止され、遮蔽板１９に遮蔽されないバッグインボックス用内袋１を覆って、バッグインボックス用内袋深紫外線照射装置２２の下部に設けられた発光ダイオードから発光する深紫外線がバッグインボックス用内袋１に照射されている状態を示す。また、側面から見ると、図（５−３）のようにバッグインボックス用内袋深紫外線照射装置２２は、バッグインボックス用内袋１の搬送方向に対して直交するように移動して、注出口４及びキャップ５を挟みこむ。

図５（５−３）に示すように、バッグインボックス用内袋深紫外線照射装置２２が注出口４及びキャップ５を挟み込んだときに、殺菌剤吹き付け装置２３を下降させ、注出口４及びキャップ５に殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を吹き付けても構わない。

バッグインボックス用内袋深紫外線照射装置２２は図５（５−２）に示すように少なくとも２個の注出口４及びキャップ５を挟むようにしなければならない。バッグインボックス用内袋１の全ての面に深紫外線を照射するためである。

バッグインボックス用内袋１の全ての面に深紫外線を照射する場合であっても、遮蔽板１９とバッグインボックス用内袋１の間に形成される空間を吸引排気し続けても構わない。バッグインボックス用内袋１の面に深紫外線を照射することと遮蔽板１９とバッグインボックス用内袋１の上側フィルム２ａ間に形成される空間の吸引排気を併用することで、遮蔽板１９に覆われていないバッグインボックス用内袋１の殺菌がより効果的に行われる。

冷却工程後、バッグインボックス用内袋１のキャップ５を注出口４から脱離させ、注出口４から殺菌された内容物をバッグインボックス用内袋１に充填し、充填後にキャップ５を注出口に装着する充填工程が行われる。充填工程を行うために、チャンバー７内には充填装置１３が設けられる。

キャップ５により密封されたバッグインボックス用内袋１は無菌製品となり、チャンバー７から排出された後、あらかじめ連続袋に設けられたミシン目部がカッターにより切断され、段ボール箱に梱包される。

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…バッグインボックス用内袋
４…注出口
５…キャップ
６…無菌充填機
１３…充填装置
１４…吸引排気口
１９…遮蔽板
２３…殺菌剤吹き付け装置

Claims (14)

1. 少なくとも二枚の柔軟性プラスチックフィルムの周縁をヒートシールしてなるバッグインボックス用内袋の上側プラスチックフィルムに注出口及び当該注出口を密封するキャップを取り付けてなるあらかじめ内部が放射線により殺菌された前記バッグインボックス用内袋の無菌充填機であって、
   前記バッグインボックス用内袋を搬送する搬送装置が設けられ、
   前記搬送装置により搬送される前記バッグインボックス用内袋の前記注出口及び前記キャップを遮蔽するチャンバーが設けられ、
   前記チャンバー内に前記注出口及び前記キャップに殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を吹き付ける殺菌剤吹き付け装置が設けられ、
   前記殺菌剤吹き付け装置の下流に前記キャップを前記注出口から脱離させ、前記注出口から内容物を充填し、当該内容物を充填後に前記キャップを前記注出口に装着する充填装置が設けられ、
   前記チャンバー内を陽圧に保持する無菌エア供給装置が設けられることを特徴とする無菌充填機。
2. 請求項１に記載の無菌充填機において、
   前記バッグインボックス用内袋が搬送される方向に沿って、前記注出口を両方向から挟むように前記注出口と前記バッグインボックス用内袋を遮蔽する遮蔽板が設けられることを特徴とする無菌充填機。
3. 請求項２に記載の無菌充填機において、
   前記遮蔽板の端部が前記注出口の側面に設けられる溝に、前記注出口の搬送方向に対して直交する両側面から挿入されることを特徴とする無菌充填機。
4. 請求項２又は請求項３に記載の無菌充填機において、
   前記遮蔽板と前記バッグインボックス用内袋の間に形成される空間を排気する排気装置が設けられることを特徴とする無菌充填機。
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において、
   前記殺菌剤吹き付け装置の上流に前記注出口及び前記キャップを昇温する予備昇温装置が設けられることを特徴とする無菌充填機。
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において、
   前記殺菌剤吹き付け装置の下流に、前記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た前記注出口及び前記キャップに付着する前記殺菌剤を乾燥させる乾燥装置が前記チャンバー内に設けられることを特徴とする無菌充填機。
7. 請求項６に記載の無菌充填機において、
   前記乾燥装置の下流に、乾燥された前記注出口及び前記キャップを冷却する冷却装置が設けられることを特徴とする無菌充填機。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の無菌充填機において、
   前記殺菌剤吹き付け装置が、下降して前記注出口及び前記キャップを遮蔽する遮蔽構造体を備えることを特徴とする無菌充填機。
9. 少なくとも二枚の柔軟性プラスチックフィルムの周縁をヒートシールしてなるバッグインボックス用内袋の上側プラスチックフィルムに注出口及び当該注出口を密封するキャップを取り付けてなるあらかじめ内部が放射線により殺菌された前記バッグインボックス用内袋の無菌充填方法であって、
   前記バッグインボックス用内袋を搬送する搬送工程、
   無菌エアが供給される遮蔽されたチャンバー内で、搬送される前記バッグインボックス用内袋に取り付けられた前記注出口及び前記キャップに殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を吹き付ける殺菌剤吹き付け工程、
   前記キャップを前記注出口から脱離させ、前記注出口から内容物を充填し、当該内容物を充填後に前記キャップを前記注出口に装着する充填工程を有することを特徴とする無菌充填方法。
10. 請求項９に記載の無菌充填方法において、
    前記バッグインボックス用内袋が搬送される方向に沿って、前記注出口を両方向から挟むように前記注出口と前記バッグインボックス用内袋を遮蔽する遮蔽板を設け、当該遮蔽板と前記バッグインボックス用内袋の間に形成される空間を排気する排気工程を有することを特徴とする無菌充填方法。
11. 請求項９又は請求項１０に記載に記載の無菌充填方法において、
    前記殺菌剤吹き付工程前に、前記注出口及び前記キャップを昇温する予備昇温工程を有することを特徴とする無菌充填方法。
12. 請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記載の無菌充填方法において、
    前記殺菌剤吹き付工程の後に、前記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た前記注出口及び前記キャップに付着する前記殺菌剤を乾燥させる乾燥工程を有することを特徴とする無菌充填方法。
13. 請求項１２に記載に記載の無菌充填方法において、
    前記乾燥工程の後に、乾燥された前記注出口及び前記キャップを冷却する冷却工程を有することを特徴とする無菌充填方法。
14. 請求項９乃至請求項１３のいずれか１項に記載の無菌充填方法において、
    前記殺菌剤吹き付け工程は、前記注出口及び前記キャップを遮蔽する遮蔽構造体により遮蔽された状態で行われることを特徴とする無菌充填方法。

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