JP2021120304A - 無菌充填機及び無菌充填機の充填バルブの冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＩＰにより高温となった充填バルブを短時間に冷却する。【解決手段】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、無菌充填機の稼働前に行うＳＩＰにより高温となった充填バルブに無菌エアを供給し、充填バルブが１２０℃以下となったところで、充填バルブの外面に無菌水を吹き付け、無菌充填機の充填バルブを冷却するとき、全ての充填バルブの温度を測定し、温度低下しない充填バルブが存在する場合、警告を出す。【選択図】図２

Description

本発明は、殺菌されたＰＥＴボトル、紙容器、カップ、トレー、パウチ等の容器に無菌雰囲気で殺菌された食品、飲料等を充填する無菌充填機及び無菌充填機の充填バルブの冷却方法に関する。

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、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。

殺菌部には、容器に殺菌剤である過酸化水素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配置される。充填部は、内容物充填バルブが設けられる。ＰＥＴボトルの場合にはホイールの回りを旋回移動する多数の内容物充填バルブが設けられる。容器の開口部を蓋材により密封する密封部には、容器がＰＥＴボトルの場合、ボトルの口部にキャップを螺着させるキャッパーが備えられる。

内容物は、調合装置から充填部の充填バルブへと、内容物供給系配管を通って供給されるが、内容物供給系配管内は、定期的にあるいは内容物の種類を切り替える際に、ＣＩＰ（Cleaning In Place）に付されて残留物や異物が除去され、さらにはＳＩＰ（Sterilizing In Place）に付されて無菌化される（例えば、特許文献１，２，３参照。）。

ＣＩＰは、内容物充填経路の管路内から充填機の充填バルブ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は、例えば、上記ＣＩＰで洗浄した流路内に加熱水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。

無菌充填機の充填部を遮蔽する充填部チャンバー及び密封部を遮蔽する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る。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）が行われる。ＣＯＰは、例え
ば、アルカリ性化合物、酸性化合物等を含む水を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（Sterilizing Out of Place）も行われる。チャンバー内をＳＯＰ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４参照）。

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のＳＯＰも提案されている（特許文献５参照）。

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を順次行うことが提案されている（特許文献６参照）。

通常、内容物供給系配管内のＣＩＰ及びＳＩＰを終了してから、充填部チャンバー内のＣＯＰ及びＳＯＰを行うが、並行にして行うことも提案されている（特許文献７，８参照）。

特開２００７−３３１８０１号公報 特開２０００−１５３２４５号公報 特開２００７−２２６００号公報 特開平１１−２０８７８２号公報 特開２０１０−１８９０３４号公報 特開２０１４−５５０２６号公報 特開２０１４−１８９３２８号公報 特開２０１８−１８４２０５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、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、生産開始前に無菌充填機の内容物供給系配管内はＳＩＰが行われる。通常、ＳＩＰは加熱水蒸気又は熱水を内容物供給系配管内に流すことにより行われる。

無菌充填機では、内容物を加熱殺菌した後、常温に冷却してから容器に充填する。大容量の内容物を扱う無菌充填機の内容物供給系配管には、殺菌機が設けられている。殺菌機は、調合された飲料等の内容物を貯留するための上流側タンクと、殺菌処理された内容物を貯留し、その内容物を充填バルブに供給する下流側タンクとを具備する。上流側タンクと下流側タンクとの間は、製品液を移送する導管で接続され、この導管の中間部に内容物を殺菌するホールディングチューブが設けられ、導管の上流側タンクからホールディングチューブへと至る箇所には、内容物を段階的に加熱する加熱部が二段にわたって設けられ、導管のホールディングチューブから下流側タンクへと至る箇所には、内容物を段階的に冷却する冷却部が三段にわたって設けられる。このように加熱部と冷却部を複数段にわたって設けることにより、大容量の内容物であっても適正かつ円滑に殺菌温度まで加熱することができ、また、常温まで円滑に冷却することができる。

内容物を殺菌するために内容物を加熱するが、殺菌終了後に内容物は常温まで急速に冷却される。冷却された内容物は内容物供給系配管内を充填バルブまで送液されて容器に充填される。

内容物を容器に充填する前に、内容物供給系配管内はＳＩＰされる。内容物供給系配管内のＳＩＰは、加熱水蒸気又は熱水を流し、内容物供給系配管内を加熱することにより行われる。内容物により異なるが、内容物のｐＨが４．６以上の場合、ＳＩＰを行う加熱水蒸気の温度は１３０℃程度であり、内容物供給系配管内の温度は１３０℃程度となる。殺菌機により殺菌され、常温に冷却された内容物を充填バルブまで送出するためには、内容物が通過する内容物供給系配管内を常温まで冷却しなければならない。内容物供給系配管には無菌エアを供給して冷却する。

導管やタンクは使用している金属が比較的薄いため無菌エアの供給により短時間で冷却される。しかし、充填バルブは構成する金属の量が多く、熱容量が大きいため容易に冷却されない。ＳＩＰにより高温となった充填バルブを常温まで冷却するのに長時間を要し、無菌充填機の生産開始までの待機時間が長くなり、生産性を低下させている。

本発明はＳＩＰにより高温となった充填バルブを短時間に冷却する無菌充填機及び無菌充填機の充填バルブの冷却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の充填バルブの冷却方法は、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ＳＩＰにより高温となった充填バルブに無菌エアを供給し、前記充填バルブが１２０℃以下となったところで、前記充填バルブの外面に無菌水を吹き付け、前記無菌充填機の充填バルブを冷却するとき、全ての前記充填バルブの温度を測定し、温度低下しない前記充填バルブが存在する場合、警告を出すことを特徴とする。また、本発明の他の実施形態に係る無菌充填機の充填バルブの冷却方法は、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ＳＩＰにより高温となった充填バルブに無菌エアを供給し、前記充填バルブが１２０℃以下となったところで、前記充填バルブが設けられるチャンバー内に過酢酸を含む殺菌剤を噴射後、無菌水を噴射するＳＯＰの工程の一部として前記充填バルブの外面に無菌水を吹き付けることを特徴とする。

また、本発明の他の実施形態に係る無菌充填機の充填バルブの冷却方法において、前記充填バルブに内容物を供給する内容物供給管の外面に前記無菌水を吹き付けると好適である。

また、本発明に係る無菌充填機の充填バルブの冷却方法において、前記無菌水の温度が９０℃以下であると好適である。

また、本発明に係る無菌充填機の充填バルブの冷却方法において、前記ＳＩＰが加熱水蒸気により行われると好適である。

本発明に係る無菌充填機は、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ＳＩＰにより高温となった充填バルブの外面に無菌水を吹き付ける無菌水吹き付けノズル、及び前記充填バルブの全てに温度計を備え、前記温度計により測定される温度が、冷却により低下しない前記充填バルブが存在する場合、警告を出すように構成されることを特徴とする。

また、本発明に係る無菌充填機は、前記警告が前記無菌充填機の操作パネル上に出されることを特徴とする。

本発明によれば、ＳＩＰにより高温となった充填バルブの外面に無菌水を吹き付けることで、短時間に充填バルブの温度を下げることができる。結果として、生産までの待機時間を短縮することで、無菌充填機の生産性を上げることができる。

本発明の実施の形態に係るボトルの無菌充填機の内容物供給系配管を示す。 本発明の実施の形態に係る無菌充填機の充填バルブの外面に無菌水が吹き付けられる状態を示す図である。 本発明の実施の形態に係る無菌充填機のチャンバー内を示す。

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殺菌された蓋材により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、無菌充填機は、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、容器が紙容器の場合、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。

ボトルの無菌充填機において、内容物を内容物殺菌装置により殺菌し、殺菌された内容物を充填機まで供給し、充填機の充填バルブからボトルに内容物が充填される。内容物殺菌装置から充填バルブまで内容物が供給される内容物供給系配管を図１に示す。

図１に示すように、無菌充填機は、内容物の調合装置１と、内容物をボトル４に充填する充填機２とを具備する。調合装置１と充填機２内の充填バルブ２ａとの間は、内容物供給系配管７で結ばれている。また、充填機２は充填部チャンバー３で囲まれている。

調合装置１は、例えば茶飲料、果実飲料等の飲料を各々所望の配合割合で調合するためのものであって、公知の装置であるからその詳細な説明は省略する。

充填機２は、多数の充填バルブ２ａを水平面内で高速回転するホイール（図示せず）の回りに配置してなるもので、ホイールの回転と共に充填バルブ２ａを旋回運動させつつ、充填バルブ２ａの下をホイールの周速度に同調して走行する各ボトル４に、充填バルブ２ａから内容物を定量充填するための機械である。この充填機２も公知の装置であるからその詳細な説明は省略する。

無菌充填機の内容物供給系配管７は、調合装置１から充填機２に至る管路中に、内容物の流れから見て上流側から下流側へと順に、バランスタンク５、内容物殺菌装置１０、マニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１７、充填機タンク１１を備える。

無菌充填機の充填機２を備える充填部を遮蔽する充填部チャンバー３内では、充填バルブ２ａの冷却、充填部チャンバー３内をＣＯＰ（Cleaning Out of Place）及びＳＯＰ（Sterilizing Out of Place）を行うため、殺菌後のキャップの洗浄及び内容物充填後のボ
トル口部外面の洗浄のために無菌水が必要となるため、無菌充填機には無菌水製造装置１８が備えられる。無菌水製造装置１８で製造される無菌水は無菌水タンク１９に貯留され、充填部チャンバー３に供給される。無菌水タンク１９を設けず、無菌水製造装置１８と後述する無菌水帰還路２０により形成される循環路内で製造される無菌水を循環させながら、必要な時に充填部チャンバー３へ直接供給しても構わない。また、無菌水製造装置１８を設けずに、内容物殺菌装置１０により内容物を殺菌する前に無菌水を製造して、充填部チャンバー３に供給しても構わない。

内容物殺菌装置１０は、その内部に第１段加熱部１２、第２段加熱部１３、ホールディングチューブ１４、第１段冷却部１５、第２段冷却部１６等を備え、バランスタンク５から供給される内容物又は水を第１段加熱部１２から第２段加熱部１３へと送りながら徐々に加熱し、ホールディングチューブ１４内で目標温度まで加熱し、その後、第１段冷却部１５、第２段冷却部１６へと送って徐々に冷却するものである。加熱部や冷却部の段数は必要に応じて増減される。また、ホモゲナイザーをホールディングチューブ１４の前、又は後に設置しても構わない。

無菌水製造装置１８は内容物殺菌装置１０と同様の構造であり、その内部に第１段加熱部、第２段加熱部、ホールディングチューブ、第１段冷却部、第２段冷却部等を備え、供給される水を第１段加熱部から第２段加熱部へと送りながら徐々に加熱し、ホールディングチューブ内で目標温度まで加熱し、その後、第１段冷却部、第２段冷却部へと送って徐々に冷却するものである。加熱部や冷却部の段数は必要に応じて増減される。製造される無菌水は一旦、無菌水タンク１９に貯留され、必要に応じて充填部チャンバー３内に供給される。

バランスタンク５、マニホルドバルブＡ８、アセプティックサージタンク１７、充填機タンク１１、マニホルドバルブＢ２１及び無菌水タンク１９は共に公知の装置であるから、その詳細な説明は省略する。

図１に示すように、内容物供給系配管７のうち、バランスタンク５と内容物殺菌装置１０を経てマニホルドバルブＡ８に至る上流側配管部７ａに対し上流側帰還路６が設けられることによって、ＳＩＰを行うための循環路が形成される。

内容物を充填バルブ２ａからＰＥＴボトル等の容器に充填するに際して、バランスタンク５内の内容物は、アセプティックサージタンク１７へと導管内を圧送されつつ、内容物殺菌装置１０により殺菌される。内容物は、内容物殺菌装置１０の第１段加熱部１２で常温から約６５℃へと加熱され、第２段加熱部１３で約６５℃から約１４０℃へと加熱され、ホールディングチューブ１４で約３０秒〜６０秒間、約１４０℃に加熱保持されることで殺菌処理され、その後第１段冷却部１５で約１４０℃から約９０℃に冷却され、第２段冷却部１６で約９０℃から約４５℃に冷却され、図示しない第３段冷却部で約４５℃から約３０℃に冷却される。アセプティックサージタンク１７内には第３段冷却部から流入する３０℃の内容物が貯留され、アセプティックサージタンク１７から内容物が充填機タンク１１に送られ、さらに充填バルブ２ａに送られ、高速走行する多数のＰＥＴボトル等の容器に充填機２によって充填される。

無菌充填機は、稼働前に内容物を供給する内容物供給系配管７内のＣＩＰ及びＳＩＰが行われる。

無菌充填機には、バランスタンク５から充填バルブ２ａに至る内容物供給系配管内を洗浄するＣＩＰを行うＣＩＰ装置（図示せず）が設けられる。ＣＩＰを行うために、充填バルブ２ａの下端の口を開閉するためのカップ状の開閉体９が設けられる。開閉体９は、図１に示す充填機２の回りに、各グリッパ及び充填バルブ２ａに対応して配置される。

開閉体９は、カム装置、エアシリンダ装置等によって充填機２の半径方向と垂直方向とに移動可能であり、充填バルブ２ａから内容物をボトル４内に供給する時は半径方向内側へと後退し、充填バルブ２ａを遮蔽する時は充填バルブ２ａの直下へと半径方向外側に移動し、続いて上昇して充填バルブ２ａの口を塞ぐようになっている。

また、ＣＩＰ装置を構成するものとして、開閉体９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９、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装置は充填機２と共に回転する。また下部ロータリージョイントを設けずに、下部マニホルドと充填部チャンバー３外のＣＩＰユニット（図示せず）を連結させて、内容物供給系配管７のＣＩＰを行っても構わない。

ＣＩＰは内容物供給系配管７内に洗浄液を流すことにより行われる。内容物供給系配管７に供給される洗浄液は内容物殺菌装置１０から充填バルブ２ａまで流され、開閉体９により回収され循環する。洗浄液は内容物殺菌装置１０から上流側帰還路６を循環する上流側循環路及び内容物殺菌装置１０の下流に設けられるアセプティックサージタンク１７、充填機タンク１１、充填バルブ２ａを循環する下流側循環路に各々洗浄液を循環させても構わない。

洗浄液は、アルカリ成分として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素化アルカリ等のうち所望のものを含むアルカリ性洗浄液がある。アルカリ性洗浄液は、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などのアルカノールアミン塩等のヒドロキシカルボン酸化合物などの金属イオン封鎖剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類などの非イオン系界面活性剤、クメンスルホン酸ナトリウムなどの可溶化剤、ポリアクリル酸などの酸系高分子またはこれらの金属塩、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もかまわない。これらを溶解する水は純水、イオン交換水、蒸留水、水道水などが使用される。また、次亜塩素酸塩、過酸化水素、過酢酸、過炭酸ナトリウム、二酸化チオ尿素等の各種漂白剤を含んでもかまわない。

洗浄液は洗浄性を有するが、組成により殺菌性を有するものもある。循環させる洗浄液の温度は５０℃〜１５０℃が適当である。５０℃未満では洗浄性及び殺菌性が劣り、１５０℃より高めることは洗浄性及び殺菌性は十分であるが装置上困難である。また、洗浄液を循環させる時間は、５分〜１２０分が適当であり、５分未満では洗浄性が劣り、１２０分を超えると洗浄性と殺菌性は十分であるが、逆に生産性を阻害することとなる。

アルカリ性洗浄液によるＣＩＰを行った後、酸性成分を有する酸性洗浄液によるＣＩＰを行っても構わない。酸性成分とは、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。

洗浄液を循環させた後、水または無菌水により内容物供給系配管７内及び循環路内のすすぎが行われる。無菌水は内容物殺菌装置１０または無菌水製造装置１８に水を通しながら加熱することによって作ることができる。

ＣＩＰ終了後、内容物供給系配管７内のＳＩＰが行われる。内容物殺菌装置１０のＳＩＰは、内容物殺菌装置１０により加熱された熱水を上流側配管部７ａからマニホルドバルブＡ８を経て、上流側帰還路６を経由して循環することで行われる。アセプティックサージタンク１７から充填機タンク１１を経由して充填バルブ２ａまでの下流側配管部７ｂ内は、内容物のｐＨが４．６以上の場合、アセプティックサージタンク１７から１２１．１℃以上であって、１３０℃程度の加熱水蒸気をマニホルドバルブＡ８及びマニホルドバルブＢ２１を経由して供給することで行われる。また、マニホルドバルブＢ２１から加熱水蒸気を供給し、充填機タンク１１から充填バルブ２ａまで供給しても構わない。内容物のｐＨが４．０未満では６０℃以上、ｐＨが４．０〜４．６未満では８５℃以上の熱水によりＳＩＰを行っても構わない。しかし、無菌充填機により充填する内容物はｐＨ４．６以上が多く、充填バルブ２ａは１３０℃程度の加熱水蒸気によるＳＩＰにより高温に加熱される。

アセプティックサージタンク１７から供給される加熱水蒸気は充填バルブ２ａまで到達し、充填バルブ２ａの数が少ない無菌充填機はそのまま排出されるが、ボトル４の無菌充填機のように多数の充填バルブ２ａが設けられる場合、加熱水蒸気を充填バルブ２ａからそのまま排出すると、加熱水蒸気の圧力が低下し、充填バルブ２ａに到達する時点での加熱水蒸気の温度が低下し、殺菌時間が長時間に及ぶ。これを防止するために、充填バルブ２ａの先端に開閉体９を接続し、全ての充填バルブ２ａから排出される加熱水蒸気を集約し、排出口の面積を絞ることで、充填バルブに到達する加熱水蒸気の温度を調整する。

ＳＩＰ終了後に、常温まで冷却された内容物は内容物供給系配管７内を充填バルブ２ａまで送液されてボトル４に充填される。ボトル４に内容物を充填するためには、ＳＩＰにより高温となった充填バルブ２ａを常温まで冷却しなければならない。

図２に示すように、ＳＩＰが終了した充填バルブ２ａの内容物供給管２２に無菌エアが供給される。供給される無菌エアは充填バルブ２ａの内容物充填通路２３を経て、開閉ピストン２６により液バルブ２５を上昇させることにより開口する充填バルブ２ａの先端から排出される。充填バルブ２ａへの無菌エアの供給により、充填バルブ２ａ内の無菌性の維持と充填バルブ２ａの冷却が行われる。しかし、内容物供給管２２に無菌エアを供給しても充填バルブ２ａは金属製の多数の部品から構成されており、熱容量が大きく、容易に冷却されない。

そこで、図２に示すように、無菌水吹き付けノズル２７から充填バルブ２ａの外面に無菌水を吹き付けることで、充填バルブ２ａを冷却する。無菌水を吹き付ける前に充填バルブ２ａは無菌エアの供給により１２０℃以下、好ましくは１００℃以下となっている。１２０℃を超える温度の充填バルブ２ａに無菌水を吹き付けることにより、充填バルブ２ａを構成する金属部品が急激に収縮し、損傷するおそれがあるためである。

充填バルブ２ａの外面に吹き付ける無菌水の温度は常温〜９０℃であり、７０℃以下が好ましい。９０℃を超える温度では冷却能力が不足し、常温未満の温度では冷却能力は高いが、金属部品が急激に収縮することで、損傷するおそれがある。

無菌水の吹き付けにより充填バルブ２ａが９０℃以下となった後、無菌水の吹き付けを停止する。充填部チャンバー３内のＳＯＰが終了し、充填部チャンバー３内に供給される常温の無菌エアにより充填バルブ２ａはさらに冷却される。

また、ＳＩＰが終了した内容物供給系配管７内に残存するエアをパージするために、内容物供給系配管７に常温の内容物を流すが、常温の内容物が流れることにより、充填バルブ２ａはさらに冷却される。

無菌水はＳＩＰが終了した内容物殺菌装置１０により製造される無菌水、又は無菌充填機に備えられる無菌水製造装置１８により製造されるものが使用される。無菌水製造装置１８で製造される無菌水は無菌水タンク１９に貯留され、無菌水タンク１９から無菌水吹き付けノズル２７に供給される。無菌水は水を除菌フィルタに通したものでも構わない。

無菌水吹き付けノズル２７は充填バルブ２ａの周辺に設けられる。充填バルブ２ａの外面に無菌水が到達できればどのようなものでも構わない。無菌水吹き付けノズル２７は一流体ノズルまたは無菌の圧縮エアを使用する二流体ノズルが使用される。充填バルブ２ａ１個に対して無菌水吹き付けノズル２７は１本でも構わないが複数設けることにより冷却効率は高まる。図２のように高さを変えて、又は吹き付ける方向を変えて複数本設けても構わない。

無菌充填機の充填部チャンバー３内は、無菌充填機の稼働前にＣＯＰ及びＳＯＰが行われる。図３に示すように、無菌充填機の充填部チャンバー３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２８及び過酸化水素を含む殺菌剤を噴射する二流体ノズル２９が設けられる。回転式ノズル２８とは、送液圧により回転しながら供給される液体を充填部チャンバー３内に噴射するノズルである。また、二流体ノズル２９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３内に噴射するものである。充填部チャンバー３内に設けられるノズルは回転式ノズル２８及び二流体ノズル２９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充填部チャンバー３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。

無菌水吹き付けノズル２７は充填部チャンバー３内のＣＯＰ及びＳＯＰに際して、必要に応じて、洗浄液、過酢酸や過酸化水素等を含む殺菌剤及び無菌水を噴射しても構わない。充填バルブ２ａの外面に無菌水吹き付けノズル２７から無菌水を吹き付ける前までに、無菌水吹き付けノズル２７までの管路を殺菌する必要があり、そのために、内容物殺菌装置１０及び無菌水製造装置１８から充填部チャンバー３への無菌水の流路に過酢酸や過酸化水素等を含む殺菌剤を流し、無菌水吹き付けノズル２７から、充填バルブ２ａに殺菌剤を吹き付けても構わない。

無菌充填機により内容物をボトル４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、充填部チャンバー３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、無菌充填機の充填部チャンバー３内のＣＯＰ及びＳＯＰを行う。

内容物により汚染された充填部チャンバー３内を洗浄するＣＯＰのため、先ず充填部チャンバー３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も構わない。

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℃以上に加熱して充填部チャンバー３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。

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充填部チャンバー３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。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充填部チャンバー３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充填部チャンバー３内を洗浄した後に、充填部チャンバー３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。

次に充填部チャンバー３内に殺菌剤を噴射させて、充填部チャンバー３内の装置及び壁面のＳＯＰを行うが、過酸化水素を含む殺菌剤の噴射を行う場合、充填部チャンバー３内に残存している水により過酸化水素を含む殺菌剤中の過酸化水素の濃度が低下し、殺菌効果が低下することを防止するために過酸化水素を含む殺菌剤の噴射を行う前に、充填部チャンバー３内に加熱エアの吹き込みを行い、残存する水を除去することが好ましい。

洗浄液の噴射によりＣＯＰが行われた充填部チャンバー３内の洗浄液を除去した後に、充填部チャンバー３内はＳＯＰが行われる。ＳＯＰとしては、過酢酸を含む殺菌剤を充填部チャンバー３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し、さらに過酸化水素を含む殺菌剤を充填部チャンバー３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搬送装置に付着する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。

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による充填部チャンバー３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、過酢酸を含む殺菌剤の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。

充填部チャンバー３内に過酢酸を含む殺菌剤の噴射を行った後に、充填部チャンバー３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充填部チャンバー３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。

無菌水を除去した後に、充填部チャンバー３内に過酸化水素を含む殺菌剤の噴射を行う。充填部チャンバー３内に過酸化水素を含む殺菌剤の噴射を行う前に、充填部チャンバー３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。

充填部チャンバー３内の無菌水を除去した後に、充填部チャンバー３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。

充填部チャンバー３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、充填部チャンバー３内に無菌加熱エアの吹き込みを行う。無菌加熱エアの吹き込みは、ブロワ３０によるエアを加熱装置３１により加熱し、除菌フィルタ３２を通した加熱無菌エアを充填部チャンバー３内に供給することにより行う。無菌加熱エアは５０℃から２００℃とすることができる。充填部チャンバー３内への無菌加熱エアの吹き込みにより充填部チャンバー３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。

充填部チャンバー３内への無菌加熱エアの吹き込みにより、充填部チャンバー３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充填部チャンバー３内を冷却するために常温の無菌エアを充填部チャンバー３内に吹き込むことで、充填部チャンバー３内の換気・冷却を行う。

上述のように、ＣＯＰ及びＳＯＰの工程中に無菌水を充填部チャンバー３内に噴射することがある。この無菌水の噴射時期に合わせて、ＳＩＰを行い、ＳＩＰ終了と共にＣＯＰ及びＳＯＰの無菌水噴射時に充填バルブ２ａの外面への無菌水の吹き付けを行っても構わない。充填バルブ２ａの冷却を目的として無菌水を吹き付けるだけではなく、ＣＯＰ及びＳＯＰの工程として、無菌水の吹き付けを行うことで無菌充填機を稼働する前の準備時間を短縮することができる。

充填バルブ２ａの温度を把握するために充填バルブ２ａには、図２に示すように温度計Ｓが備えられる。温度計Ｓにより測定される温度により、無菌水の送液開始と冷却完了を行いつつ、１２０℃を超える充填バルブ２ａへの無菌水の吹き付けを防ぎ、適切な冷却時間を確保することが可能になる。また、全ての充填バルブ２ａに温度計Ｓを備える場合、冷却されない充填バルブ２ａは無菌水吹き付けノズル２７への流路が閉塞しているおそれがあることを認知することができる。無菌水吹き付けノズル２７への流路が閉塞しているとき、無菌水吹き付けノズル２７までの流路内の殺菌が不十分である可能性が示唆される。無菌水が充填バルブ２ａの外面に吹き付けられるとき、温度低下しない充填バルブ２ａが存在する場合、無菌充填機の操作パネル上に警告を出すようにしても構わない。

これまで、ボトル４の無菌充填機を中心に述べてきたが、ボトル４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ける充填バルブ２ａの冷却も同様に行うことができる。ボトル４の充填バルブ２ａは充填部の回りに等間隔に多数設けられる。カップ、トレー、紙容器の無菌充填機では、多列で容器が搬送されるため、列の数と同数の充填バルブが設けられる。パウチの場合、製袋充填機では単列で、製袋品への無菌充填機ではロータリー式となっているが、充填バルブ数はボトル４の無菌充填機と比較すると少ない。充填バルブの多寡に関係なく、充填バルブが１個でも複数でも充填バルブを冷却する時間は同時間必要であり、本発明の充填バルブの冷却方法は有効である。

充填バルブ２ａの外面に無菌水を吹き付け、充填バルブ２ａを冷却する方法を述べた。充填バルブ２ａに接続される充填バルブ２ａの上部の内容物供給管２２の外面に無菌水を吹き付け、充填バルブ２ａの熱を内容物供給管２２に伝導させることにより、間接的に充填バルブ２ａを冷却させても構わない。あるいは、充填チャンバー３内に無菌水を噴霧し、充填部チャンバー３内の環境温度を下げることで、充填バルブ２ａの冷却効果を高めても構わない。

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。

２…充填機
２ａ…充填バルブ
３…充填部チャンバー
７…内容物供給系配管
１０…内容物殺菌装置
１８…無菌水製造装置
２２…内容物供給管
２３…内容物充填通路
２４…ロッド
２５…液バルブ
２７…無菌水吹き付けノズル
Ｓ…温度計

Claims (5)

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ＳＩＰにより高温となった充填バルブに無菌エアを供給し、前記充填バルブが１２０℃以下となったところで、前記充填バルブの外面に無菌水を吹き付け、前記無菌充填機の充填バルブを冷却するとき、全ての前記充填バルブの温度を測定し、温度低下しない前記充填バルブが存在する場合、警告を出すことを特徴とする無菌充填機の充填バルブの冷却方法。
2. 請求項１に記載の無菌充填機の充填バルブの冷却方法において、
   前記無菌水の温度が９０℃以下であることを特徴とする無菌充填機の充填バルブの冷却方法。
3. 請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の無菌充填機の充填バルブの冷却方法において、
   前記ＳＩＰが加熱水蒸気により行われることを特徴とする無菌充填機の充填バルブの冷却方法。
4. 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ＳＩＰにより高温となった充填バルブの外面に無菌水を吹き付ける無菌水吹き付けノズル、及び前記充填バルブの全てに温度計を備え、
   前記温度計により測定される温度が、冷却により低下しない前記充填バルブが存在する場合、警告を出すように構成されることを特徴とする無菌充填機。
5. 請求項４に記載の無菌充填機において、
   前記警告が前記無菌充填機の操作パネル上に出されることを特徴とする無菌充填機。

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