JP2023175470A - 内容物充填システム及び処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】内容物充填システムの洗浄処理時における洗浄性を高めることが可能な、内容物充填システム及び洗浄処理方法を提供する。【解決手段】内容物充填システム１０は、内容物殺菌装置４０と、充填装置２０と、制御部６０と、を備える。内容物殺菌装置４０は、熱交換器５１ａ～５１ｃを含む熱交換ユニット５０と、加熱部５２とを有し、熱交換ユニット５０は、第１流入口５０ａと、第１流出口５０ｂと、第２流入口５０ｃと、第２流出口５０ｄと、を有し、第１流出口５０ｂと第２流入口５０ｃとが加熱部５２を介して連結される。制御部６０は、処理流体を第１流入口５０ａ、第１流出口５０ｂ、加熱部５２、第２流入口５０ｃ及び第２流出口５０ｄの順で通過させる正流処理と、処理流体を第２流出口５０ｄ、第２流入口５０ｃ、加熱部５２、第１流出口５０ｂ及び第１流入口５０ａの順で通過させる逆流処理とを行う。【選択図】図２

Description

本開示は、内容物充填システム及び処理方法に関する。
従来より、内容物充填システムに設けられた充填機を用いて、高速で搬送されている多数のプラスチックボトルに、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。このような内容物充填システムにおいて、内容物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。（例えば特許文献１、２参照）。
特開２００７－３０２３２５号公報 特開２０１０－００６４２９号公報 昭和６０－１１６３３７号公報
従来、内容物充填システムのうち内容物が通過する流路については、定期的にあるいは製造される製品の種類を切り替える際に、当該流路内を洗浄するＣＩＰ（Cleaning in Place）処理を行っている。さらに、当該流路内を殺菌するＳＩＰ（Sterilizing in Place）処理を行っている。ＣＩＰ処理は、飲料供給系配管の管路内から充填機の充填ノズルに至るまでの流路に、例えば水にアルカリ性薬剤を添加した洗浄液を流した前又は後に、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。アルカリ性薬剤としては、例えば苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、又は次亜塩素酸ナトリウム等が挙げられる。酸性薬剤としては、例えば硝酸、リン酸、又は有機酸等が挙げられる。洗浄液に界面活性剤や消泡剤を加えても良い。ＳＩＰ処理は、製品の充填作業に入る前に、予め上記流路内を殺菌するための処理であり、例えば、上記ＣＩＰ処理で洗浄した流路内に加熱水蒸気又は熱水を流すことによって高温での殺菌処理が行われる。特許文献３には、殺菌滅菌用のプレート式熱交換器において、製品の流れ方向と逆方向に処理液を流すことが開示されている。
本開示は、内容物充填システムの洗浄処理時における洗浄性を高めることが可能な、内容物充填システム及び処理方法を提供する。
本開示の実施の形態は、以下の［１］～［１４］に関する。
［１］内容物を充填する内容物充填システムであって、前記内容物を殺菌する内容物殺菌装置と、前記内容物殺菌装置において殺菌された前記内容物を充填する充填装置と、前記内容物充填システムを制御する制御部と、を備え、前記内容物殺菌装置は、少なくとも１つの熱交換器を含む熱交換ユニットと、前記熱交換ユニットに接続された加熱部とを有し、前記熱交換ユニットは、第１流入口と、前記第１流入口に連通する第１流出口と、第２流入口と、前記第２流入口に連通する第２流出口と、を有し、前記第１流出口と前記第２流入口とが前記加熱部を介して連結され、前記制御部は、処理流体を前記第１流入口、前記第１流出口、前記加熱部、前記第２流入口及び前記第２流出口の順で通過させる正流処理と、前記処理流体を前記第２流出口、前記第２流入口、前記加熱部、前記第１流出口及び前記第１流入口の順で通過させる逆流処理とを行う、内容物充填システム。
［２］前記内容物殺菌装置は、ホールディングチューブを有する、［１］に記載の内容物充填システム。
［３］前記内容物殺菌装置において殺菌された前記内容物の温度を充填温度に調整する温度調整部を更に備えた、［１］又は［２］に記載の内容物充填システム。
［４］前記制御部は、前記正流処理、前記逆流処理、前記正流処理の順に洗浄処理を行う、［１］乃至［３］のいずれか一つに記載の内容物充填システム。
［５］前記正流処理及び前記逆流処理において、前記加熱部によって前記処理流体が加熱される、［１］乃至［４］のいずれか一つに記載の内容物充填システム。
［６］前記内容物殺菌装置に接続された第１タンクを更に備えた、［１］乃至［５］のいずれか一つに記載の内容物充填システム。
［７］前記内容物殺菌装置と前記充填装置との間の位置と、前記第１タンクとを連結する循環配管を更に備えた、［６］に記載の内容物充填システム。
［８］前記循環配管に追加の熱交換器が設けられ、前記第１タンクは、内容物供給系配管を介して前記内容物殺菌装置に接続され、前記追加の熱交換器は、前記内容物供給系配管を流れる前記処理流体と、前記循環配管を流れる前記処理流体との間で熱交換を行う、［７］に記載の内容物充填システム。
［９］前記熱交換ユニット内で前記ホールディングチューブ以降を通過する前記処理流体の送液圧力が、前記ホールディングチューブ以前を通過する前記処理流体の送液圧力よりも高い、［２］に記載の内容物充填システム。
［１０］内容物を充填する内容物充填システムを洗浄処理又は殺菌処理する処理方法であって、前記内容物充填システムは、前記内容物を殺菌する内容物殺菌装置と、前記内容物殺菌装置において殺菌された前記内容物を充填する充填装置と、を備え、前記内容物殺菌装置は、少なくとも１つの熱交換器を含む熱交換ユニットと、前記熱交換ユニットに接続された加熱部とを有し、前記熱交換ユニットは、第１流入口と、前記第１流入口に連通する第１流出口と、第２流入口と、前記第２流入口に連通する第２流出口と、を有し、前記処理方法は、処理流体を前記第１流入口、前記第１流出口、前記加熱部、前記第２流入口及び前記第２流出口の順で通過させる正流処理工程と、前記処理流体を前記第２流出口、前記第２流入口、前記加熱部、前記第１流出口及び前記第１流入口の順で通過させる逆流処理工程と、を備えた、処理方法。
［１１］前記正流処理工程、前記逆流処理工程、前記正流処理工程の順に洗浄処理を行う、［１０］に記載の処理方法。
［１２］前記処理方法の最終工程は、前記正流処理工程である、［１０］又は［１１］に記載の処理方法。
［１３］前記正流処理工程又は前記逆流処理工程である、アルカリ性洗浄処理工程と、前記正流処理工程又は前記逆流処理工程である、酸性洗浄処理工程と、を含み、前記アルカリ性洗浄処理工程は、前記酸性洗浄処理工程の前又は後に行われ、前記アルカリ性洗浄処理工程と前記酸性洗浄処理工程との間に、水すすぎ処理を行わない、［１０］乃至［１２］のいずれか１つに記載の処理方法。
［１４］前記酸性洗浄処理工程の直後に前記アルカリ性洗浄処理工程が行われ、あるいは、前記アルカリ性洗浄処理工程の直後に前記酸性洗浄処理工程が行われ、前記アルカリ性洗浄処理工程において用いられる前記処理流体のｐＨと、前記酸性洗浄処理工程において用いられる前記処理流体のｐＨとの差が、８以上１２以下である、［１３］に記載の処理方法。
本開示によれば、内容物充填システムの洗浄処理時における洗浄性を高めることができる。
図１は、一実施の形態による内容物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内容物充填システムの内容物殺菌装置及びその周囲における流路を示す概略図。 図３は、熱交換ユニットの熱交換器を示す概略断面図。 図４は、正流処理時における処理流体の流れを示す概略図。 図５は、逆流処理時における処理流体の流れを示す概略図。 図６（ａ）－（ｅ）は、洗浄処理及び殺菌処理の処理パターンを示す表。 図７（ａ）－（ｃ）は、洗浄処理及び殺菌処理の処理パターンを示す表。
以下、一実施の形態について、図１乃至図７を参照して説明する。図１乃至図７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。
（内容物充填システム）
まず図１及び図２により本実施の形態による内容物充填システム（無菌充填システム）の全体の構成について説明する。
図１に示す内容物充填システム１０は、ボトル（容器）９０に飲料等の内容物を充填するシステムである。ボトル９０は、合成樹脂材料を射出成形して製作したプリフォーム９１を二軸延伸ブロー成形することにより作製できる。なお、ボトル９０は、ダイレクトブロー成形により作製されても良い。ボトル９０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、ガラス、缶、紙、パウチ、カップ又はこれらの複合容器であっても良い。本実施の形態においては、容器として合成樹脂製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、内容物充填システム１０は、内容物殺菌装置４０と、充填装置２０と、制御部６０と、を備えている。内容物殺菌装置４０は、ボトル９０に充填する内容物を予め殺菌する。充填装置２０は、内容物殺菌装置４０において殺菌された内容物を充填する。制御部６０は、内容物充填システム１０を制御する。
内容物充填システム１０は、さらに、ボトル成形部３０と、容器殺菌装置１１と、エアリンス装置１４と、上述した充填装置２０と、キャップ装着装置（キャッパー、巻締及び打栓機）１６と、製品ボトル搬出部１９とを備えている。これらボトル成形部３０、容器殺菌装置１１、エアリンス装置１４、充填装置２０、キャップ装着装置１６及び製品ボトル搬出部１９は、ボトル９０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、エアリンス装置１４、充填装置２０及びキャップ装着装置１６等の間には、これらの装置間でボトル９０を搬送する複数の搬送ホイール１２が設けられている。ここでは、ボトル成形部３０、容器殺菌装置１１、エアリンス装置１４、充填装置２０、キャップ装着装置１６及び製品ボトル搬出部１９について説明する。
ボトル成形部３０は、外部からプリフォーム９１を受け入れるとともにボトル９０の成形を行う。そして、ボトル成形部３０は、成形されたボトル９０を容器殺菌装置１１へ向けて搬送する。これにより、内容物充填システム１０において、プリフォーム９１の供給からボトル９０の成形を経て、ボトル９０への内容物の充填及び閉栓に至る工程を連続して行うようにできる。この場合、容積の大きいボトル９０ではなく、容積の小さいプリフォーム９１が、外部から内容物充填システム１０に運搬される。このため、運送費を低減できる。また、図示しない射出成形機とボトル成形部３０とを連結させ、プリフォーム９１を樹脂ペレットから製造しても良い。この場合、プリフォーム９１を外部から運搬するよりも、運送費を更に低減できる。
ボトル成形部３０は、プリフォーム搬送部３１と、ブロー成形部（容器成形装置）３２と、ボトル搬送部３３と、を有している。プリフォーム搬送部３１は、プリフォーム９１を搬送する。ブロー成形部３２は、プリフォーム搬送部３１から送られたプリフォーム９１に対してブロー成形を施すことにより、プリフォーム９１からボトル９０を成形する。ボトル搬送部３３は、ブロー成形部３２において成形されたボトル９０を搬送する。
プリフォーム搬送部３１は、プリフォーム受取部３４と、プリフォーム加熱部３５と、プリフォーム受渡部３６とを含む。このうち、プリフォーム受取部３４は、プリフォーム供給装置３７からプリフォーム供給コンベア３７ａを介して供給されるプリフォーム９１を受け取る。このプリフォーム受取部３４には、プリフォーム９１を殺菌するためのプリフォーム殺菌装置３４ａと、プリフォーム９１をエアリンスするためのプリフォームエアリンス装置３４ｂとが設けられている。
プリフォーム受取部３４において、プリフォーム殺菌装置３４ａにより、過酸化水素水溶液のガス又はミストがプリフォーム９１に吹き付けられ、プリフォーム９１が殺菌される（予備殺菌）。プリフォーム９１を殺菌するための殺菌剤としては、微生物を不活性化させる性質を有していれば良く、例えば過酸化水素のほか、過酢酸、酢酸、過硝酸、硝酸、塩素系薬剤、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、二酸化塩素、オゾン水、酸性水、界面活性剤を単体で用いても良く、これらのうち２種以上を組み合わせて用いても良い。
このように、プリフォーム殺菌装置３４ａにより予めプリフォーム９１を殺菌（予備殺菌）することによって、プリフォーム９１から作製されるボトル９０に付着する菌を少なくできる。このため、ボトル９０を殺菌する容器殺菌装置１１で使用する過酸化水素の使用量を低減できるとともに、殺菌時間を短縮できる。ここで、一般に、容積の小さいプリフォーム９１を殺菌するために使用する殺菌剤の量は、ボトル９０を殺菌するために使用する殺菌剤の量よりも少なくて良い。このため、プリフォーム９１を予備殺菌することにより、殺菌剤の全体の使用量を低減できる。
また、容器殺菌装置１１で使用する過酸化水素の使用量を低減できるとともに、殺菌時間を短縮できるため、容器殺菌装置１１を小型化できる。また、ボトル９０を殺菌する殺菌時間を短縮できるため、ボトル９０への熱負荷を低減できる。このため、軽量化されたボトル９０又はリサイクルによる再生ＰＥＴを使用したボトル９０であっても、殺菌剤の熱によるボトル９０の変形を抑制できる。
なお、このような殺菌処理は、プリフォーム受取部３４だけでなく、プリフォーム加熱部３５又はプリフォーム受渡部３６で行われても良い。また、殺菌処理は、ボトル９０の成形後に、ボトル搬送部３３から充填装置２０までの間に行われても良い。さらに、殺菌処理は、複数の箇所で行われても良い。なお、殺菌処理において、殺菌剤を使用することなく、紫外線照射又は電子線照射等によって、菌を不活性化しても良い。
プリフォーム殺菌装置３４ａの下流側には、上述したプリフォームエアリンス装置３４ｂが設けられている。殺菌剤が吹き付けられたプリフォーム９１は、プリフォームエアリンス装置３４ｂにおいて、ホットエアで乾燥される。この際、プリフォーム９１の口部を下に向けた状態で、プリフォーム９１に対してホットエアが供給されることが好ましい。これにより、プリフォーム９１内から異物を効果的に除去できる。このため、無菌水によってプリフォーム９１を洗浄する工程を省略でき、内容物充填システム１０が排出する二酸化炭素の排出量を低減できる。なお、プリフォーム受取部３４において、プリフォームエアリンス装置３４ｂは設けられていなくても良い。また、プリフォーム受取部３４において、プリフォーム殺菌装置３４ａの上流側に、プリフォーム９１に付着した異物を除去するための異物除去装置（図示せず）が設けられていても良い。
プリフォーム加熱部３５は、プリフォーム受取部３４からプリフォーム９１を受け取り、プリフォーム９１を搬送しながら加熱するように構成されている。このプリフォーム加熱部３５には、プリフォーム９１を加熱するヒーター３５ａが設けられている。このヒーター３５ａは、例えば赤外線ヒーターであっても良い。このヒーター３５ａにより、プリフォーム９１は、例えば９０℃以上１３０℃以下程度に加熱される。なお、プリフォーム９１の口部の温度は、変形等を防止するため７０℃以下の温度に抑えられる。
プリフォーム受渡部３６は、プリフォーム加熱部３５により加熱されたプリフォーム９１を受け取り、ブロー成形部３２に受け渡すように構成されている。
ブロー成形部３２は、図示しない金型を含んでいる。この金型を用いてプリフォーム９１に対してブロー成形を施すことにより、ボトル９０が成形される。そして、成形されたボトル９０は、ボトル搬送部３３によって、下流側に搬送される。
ここで、ボトル成形部３０と容器殺菌装置１１との間に、ボトル搬送部３３からボトル９０を受け取り、容器殺菌装置１１へボトル９０を受け渡す調整搬送部３８が設けられている。この調整搬送部３８の少なくとも一部は、殺菌剤噴霧チャンバ７０ｄ（後述）の上流側に設けられた雰囲気遮断チャンバ７０ｃ（後述）の内部に収容されている。図示された例においては、調整搬送部３８は、ボトル成形部３０を収容する成形部チャンバ７０ｂ（後述）と、雰囲気遮断チャンバ７０ｃとに跨がるように配置されている。このように、調整搬送部３８の少なくとも一部が、雰囲気遮断チャンバ７０ｃの内部に収容されていることにより、殺菌剤噴霧チャンバ７０ｄ内で発生する殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物が、成形部チャンバ７０ｂに流入することを抑制できる。
図示された例においては、調整搬送部３８とボトル搬送部３３との間には、単一の搬送ホイール１２が設けられている。すなわち、ボトル成形部３０のブロー成形部３２と容器殺菌装置１１との間には、ボトル成形部３０のボトル搬送部３３、単一の搬送ホイール１２及び調整搬送部３８が設けられている。これにより、調整搬送部３８とボトル成形部３０のボトル搬送部３３との間に、複数の搬送ホイール１２が設けられている場合と比較して、内容物充填システム１０をコンパクトにできる。なお、図示はしないが、ボトル成形部３０のブロー成形部３２と容器殺菌装置１１との間に、調整搬送部３８のみが設けられていても良い。この場合、内容物充填システム１０を更にコンパクトにできる。また、ブロー成形部３２で成形しながら内容物の充填を行う場合、内容物充填システム１０を更にコンパクトにできる。
容器殺菌装置１１は、殺菌剤をボトル９０に噴射することにより、ボトル９０を殺菌する装置である。これにより、内容物の充填前に殺菌剤によってボトル９０が殺菌される。殺菌剤としては、例えば過酸化水素水溶液が用いられる。容器殺菌装置１１においては、過酸化水素水溶液のガス又はミストが生成され、ガス又はミストがボトル９０の内面及び外面に噴霧される。このようにボトル９０が過酸化水素水溶液のガス又はミストで殺菌されるので、ボトル９０の内面及び外面がムラなく殺菌される。
エアリンス装置１４は、ボトル９０に無菌の加熱エア又は無菌の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９０内から異物及び過酸化水素等を除去する装置である。この際、ボトル９０の口部を下に向けた状態で、ボトル９０に対して無菌エアが供給されることが好ましい。これにより、ボトル９０内から異物を効果的に除去できる。このため、無菌水によってボトル９０を洗浄する工程を省略でき、節水ができる。また内容物充填システム１０が排出する二酸化炭素の排出量も低減できる。なお、必要に応じて、無菌の常温エアに、低濃度の過酸化水素の凝結ミストを混ぜて過酸化水素をガス化させて、ボトル９０に供給しても良い。
充填装置２０は、飲料等の内容物をボトル９０に充填する装置である。すなわち、充填装置２０は、ボトル９０の口部からボトル９０内へ内容物を充填する。これにより、充填装置２０において、内容物が空の状態のボトル９０に充填される。この充填装置２０では、複数のボトル９０が回転搬送されながら、ボトル９０の内部へ内容物が充填される。充填装置２０は、後述する無菌チャンバ７０ｆの内部に配置されている。充填装置２０は、回転可能な複数の充填ノズル２２を有するいわゆるロータリーフィラであっても良く、直線式にボトル９０を搬送するフィラであっても良い。なお、充填装置２０の詳細は後述する。
キャップ装着装置１６は、ボトル９０にキャップ９２を装着することにより、ボトル９０を閉栓する装置である。キャップ装着装置１６において、内容物が充填されたボトル９０はキャップ９２により閉じられる。これにより、ボトル９０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。キャップ装着装置１６において、内容物が充填された複数のボトル９０を把持した状態でキャップ９２を回転（公転）しながら、その口部にキャップ９２が装着される。このようにして、ボトル９０にキャップ９２を装着することにより、製品ボトル９５が得られる。
キャップ９２は、予めキャップ殺菌装置１８によって殺菌される。キャップ殺菌装置１８は、例えば無菌チャンバ７０ｆの外側であってキャップ装着装置１６の近傍に配置されている。キャップ殺菌装置１８において、内容物充填システム１０の外部から搬入されたキャップ９２は、予め多数集められ、キャップ装着装置１６に向かって列になって搬送される。キャップ９２がキャップ装着装置１６に向かう途中で、過酸化水素のガス又はミストがキャップ９２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１９は、キャップ装着装置１６でキャップ９２を装着された製品ボトル９５を、内容物充填システム１０の外部へ向けて連続的に搬出する。
なお、内容物充填システム１０は、プリフォーム殺菌チャンバ７０ａと、成形部チャンバ７０ｂと、雰囲気遮断チャンバ７０ｃと、殺菌剤噴霧チャンバ７０ｄと、エアリンスチャンバ７０ｅと、無菌チャンバ７０ｆと、出口チャンバ７０ｇとを有している。プリフォーム殺菌チャンバ７０ａ、成形部チャンバ７０ｂ、雰囲気遮断チャンバ７０ｃ、殺菌剤噴霧チャンバ７０ｄ、エアリンスチャンバ７０ｅ、無菌チャンバ７０ｆ、及び出口チャンバ７０ｇは、プリフォーム９１及びボトル９０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。
各チャンバ７０ａ乃至７０ｇは、それぞれ隔壁によって分離されている。隔壁は、各チャンバ７０ａ乃至７０ｇ間で、殺菌剤等が意図しない方向へ流通することを防ぎ、各チャンバ７０ａ乃至７０ｇ内の圧力を安定させる役割を果たす。なお、隔壁には、それぞれプリフォーム９１又はボトル９０が通過できる程度の隙間が形成されている。この隙間は、各チャンバ７０ａ乃至７０ｇ内の圧力が変化しないように、最小限、例えば１個分のプリフォーム９１又はボトル９０程度の大きさ形成されている。また、隔壁には、上述した隙間を閉鎖するシャッターが設けられていても良い。このシャッターは、例えば制御部６０からの信号により、自動で開閉するように構成されていても良い。
各チャンバ７０ａ乃至７０ｇのうち、プリフォーム殺菌チャンバ７０ａの内部には、プリフォーム殺菌装置３４ａ等が収容されている。成形部チャンバ７０ｂの内部には、ボトル成形部３０のブロー成形部３２等が収容されている。雰囲気遮断チャンバ７０ｃの内部には、調整搬送部３８の少なくとも一部が収容されている。殺菌剤噴霧チャンバ７０ｄの内部には、容器殺菌装置１１が収容されている。また、エアリンスチャンバ７０ｅの内部には、エアリンス装置１４が収容されている。無菌チャンバ７０ｆの内部には、充填装置２０と、搬送ホイール１２と、キャップ装着装置１６とが収容されている。さらに、出口チャンバ７０ｇの内部には、製品ボトル搬出部１９が収容されている。
ここで、上述したように、内容物充填システム１０は、内容物充填システム１０を制御する制御部６０を備えている。この制御部６０は、ボトル成形部３０、容器殺菌装置１１、エアリンス装置１４、充填装置２０、キャップ装着装置１６、製品ボトル搬出部１９及びキャップ殺菌装置１８に電気的に接続されており、これらの装置を制御しても良い。この制御部６０は、各チャンバ内を洗浄及び殺菌しても良い。本実施の形態では、制御部６０は、無菌チャンバ７０ｆ内を洗浄（各チャンバ内の洗浄をＣＯＰともいう）する。
このような内容物充填システム１０は、例えば無菌充填システムからなっていても良い。この場合、殺菌剤噴霧チャンバ７０ｄ、エアリンスチャンバ７０ｅ、無菌チャンバ７０ｆ、及び出口チャンバ７０ｇの内部は無菌状態に保持される。なお、出口チャンバ７０ｇの下流側に、無菌状態の無菌ゾーンと、非無菌状態の非無菌ゾーンとを連結するチャンバ（図示せず）が設けられていてもよい。
次に、図２を用いて、内容物充填システム１０の内容物殺菌装置４０及び充填装置２０の構成について説明する。図２は、上述した内容物充填システム１０のうち、内容物殺菌装置４０、充填装置２０及びその周辺を示す構成図である。
図２に示すように、内容物充填システム１０は、内容物殺菌装置４０と、充填装置２０と、を備えている。内容物充填システム１０は、さらに内容物調合部４１と、第１タンク４２と、温度調整部４３と、第２タンク４４とを備えている。
内容物調合部４１、第１タンク４２、内容物殺菌装置４０、温度調整部４３及び第２タンク４４は、内容物供給系配管４５ａ～４５ｄによって連結されている。充填時には、内容物供給系配管４５ａ～４５ｄの内部には、飲料等の内容物が順次通過する。また、洗浄処理（ＣＩＰ処理）時には、内容物供給系配管４５ａ～４５ｄに例えば水すすぎ液、アルカリ性洗浄液又は酸性洗浄液等の処理流体を流す。殺菌処理（ＳＩＰ処理）時には、例えば、上記ＣＩＰ処理で洗浄した内容物供給系配管４５ａ～４５ｄに加熱水蒸気又は熱水等の処理流体を流すことによって、高温での殺菌処理が行われる。なお、本明細書において、処理流体は、水すすぎ液、アルカリ性洗浄液、酸性洗浄液、加熱水蒸気又は熱水等のいずれかであっても良い。
内容物調合部４１は、飲料原料から内容物を調合するものである。ここで飲料原料とは、甘味料、果汁、植物の抽出物、乳製品、香料、酸味調整剤、ビタミン類等が挙げられる。また、内容物は、例えば上記飲料原料の１種又は２種以上を所定の割合で飲料用水と混合して作製されても良い。内容物は、サイダー、コーラ等の炭酸飲料、ビール等のアルコール飲料、お茶、機能性飲料、ジュース、コーヒー、牛乳、乳入り飲料等の飲料であっても良い。内容物は、醤油等の食品調味料であっても良い。あるいは、内容物は、水、純水、イオン交換水、精製水、超純水、非飲料用液体であっても良い。
内容物調合部４１は、内容物供給系配管４５ａを介して第１タンク４２に接続されている。この第１タンク４２には、内容物調合部４１からの内容物が供給される。
第１タンク４２は、内容物供給系配管４５ｂを介して内容物殺菌装置４０に接続されている。内容物供給系配管４５ｂの途中には、内容物を第１タンク４２から内容物殺菌装置４０に送り込むポンプ４６が設けられている。第１タンク４２には、上述した処理流体が投入される処理流体投入部４７が接続されている。
内容物殺菌装置４０は、例えば飲料等の内容物を殺菌する。内容物殺菌装置４０は、熱交換ユニット５０と、加熱部５２とを有する。このうち熱交換ユニット５０は、熱交換器５１ａ～５１ｃを含む。また加熱部５２は、熱交換ユニット５０に接続されている。内容物殺菌装置４０は、さらに熱交換ユニット５０及び加熱部５２に接続されたホールディングチューブ５３を有する。
この場合、熱交換ユニット５０は、複数（図２では３つ）の熱交換器５１ａ～５１ｃを含む。すなわち熱交換ユニット５０は、第１熱交換器５１ａと、第２熱交換器５１ｂと、第３熱交換器５１ｃとを含む。熱交換ユニット５０内で熱交換器５１ａ～５１ｃは、直列に連結されている。熱交換器５１ａ～５１ｃは、それぞれシェルアンドチューブ式熱交換器であるが、これに限らず、プレート式熱交換器であっても良い。なお、熱交換ユニット５０は、少なくとも１つの熱交換器を含んでいれば良い。
熱交換ユニット５０は、第１流入口５０ａと、第１流出口５０ｂと、第２流入口５０ｃと、第２流出口５０ｄと、を有する。第１流入口５０ａは、内容物供給系配管４５ｂに連結されている。充填時には、第１流入口５０ａには、内容物供給系配管４５ｂ側から送られた内容物が流入する。第１流入口５０ａから流入した内容物は、各熱交換器５１ａ～５１ｃを通過して第１流出口５０ｂに送られる。この間内容物は、各熱交換器５１ａ～５１ｃの内部で熱交換され、第１流出口５０ｂから流出する。第１流出口５０ｂから流出した内容物は、加熱部５２側に送られる。
第２流入口５０ｃは、加熱部５２側に連結されている。すなわち第１流出口５０ｂと第２流入口５０ｃとは加熱部５２を介して連結されている。充填時には、第２流入口５０ｃには、加熱部５２側から送られた内容物が流入する。第２流入口５０ｃから流入した内容物は、各熱交換器５１ｃ～５１ａを通過して第２流出口５０ｄに送られる。第２流入口５０ｃから流入した内容物は、各熱交換器５１ｃ～５１ａの内部で熱交換され、第２流出口５０ｄから流出する。第２流出口５０ｄは、内容物供給系配管４５ｃに連結されている。第２流出口５０ｄから流出した内容物は、内容物供給系配管４５ｃを介して温度調整部４３に送られる。
各熱交換器５１ａ～５１ｃは、それぞれ、管側入口５４ａと、管側出口５４ｂと、胴側入口５４ｃと、胴側出口５４ｄと、を有する。管側入口５４ａは、各熱交換器５１ａ～５１ｃの長手方向一端に位置する。管側出口５４ｂは、各熱交換器５１ａ～５１ｃの長手方向他端に位置する。各熱交換器５１ａ～５１ｃにおいて、管側入口５４ａ及び管側出口５４ｂは、各熱交換器５１ａ～５１ｃの長手方向に対して互いに対向する位置にある。胴側入口５４ｃは、各熱交換器５１ａ～５１ｃの長手方向他端近傍の胴部に位置する。胴側出口５４ｄは、各熱交換器５１ａ～５１ｃの長手方向一端近傍の胴部に位置する。各熱交換器５１ａ～５１ｃにおいて、胴側入口５４ｃ及び胴側出口５４ｄは、熱交換器５１ａ～５１ｃの長手方向に対して垂直な方向を向いているが、これに限られない。胴側入口５４ｃ及び胴側出口５４ｄは、熱交換器５１ａ～５１ｃの長手方向に対して斜め方向を向いても良い。
内容物の充填時において、管側入口５４ａには、内容物供給系配管４５ｂ側から送られた内容物が流入する。管側入口５４ａは、各熱交換器５１ａ～５１ｃの内部で管側出口５４ｂに連通する。管側入口５４ａから流入した内容物は、各熱交換器５１ａ～５１ｃの内部で熱交換され、管側出口５４ｂから流出する。管側出口５４ｂから流出した内容物は、加熱部５２側に送られる。また、内容物の充填時において、胴側入口５４ｃには、加熱部５２側から送られた内容物が流入する。胴側入口５４ｃは、各熱交換器５１ａ～５１ｃの内部で胴側出口５４ｄに連通する。胴側入口５４ｃから流入した内容物は、各熱交換器５１ａ～５１ｃの内部で熱交換され、胴側出口５４ｄから流出する。
内容物殺菌装置４０内において、第１熱交換器５１ａの管側入口５４ａには、内容物供給系配管４５ｂが連結されている。また第１熱交換器５１ａの管側出口５４ｂと第２熱交換器５１ｂの管側入口５４ａとが、連結配管５５ａによって連結されている。また第２熱交換器５１ｂの管側出口５４ｂと第３熱交換器５１ｃの管側入口５４ａとが、連結配管５５ｂによって連結されている。さらに第３熱交換器５１ｃの管側出口５４ｂには、循環系配管５６が連結されている。循環系配管５６は、第３熱交換器５１ｃの胴側入口５４ｃに連結されている。循環系配管５６には、上述した加熱部５２と、ホールディングチューブ５３とが設けられている。また第３熱交換器５１ｃの胴側出口５４ｄと、第２熱交換器５１ｂの胴側入口５４ｃとが、連結配管５５ｃによって連結されている。さらに第２熱交換器５１ｂの胴側出口５４ｄと、第１熱交換器５１ａの胴側入口５４ｃとが、連結配管５５ｄによって連結されている。
加熱部５２は、循環系配管５６を流れる内容物を最終殺菌温度まで加熱する。加熱部５２は、ヒーターであっても良い。このヒーターとしては、例えば熱交換器を用いても良い。
ホールディングチューブ５３は、循環系配管５６のうち加熱部５２よりも下流側に設けられている。ホールディングチューブ５３は、コイル状の曲線管や直管又はスパイラル管等を含み、その内部を流れる間に熱処理ないし滅菌処理を施すものである。内容物は、ホールディングチューブ５３内を所定の滞留時間以上かけて通過するように設定されている。このようにホールディングチューブ５３内に一定の滞留時間（ホールディング時間）、滅菌温度を保った状態で内容物又は処理流体等の流体が滞留することにより、流体の無菌性を担保できる。
内容物殺菌装置４０は、内容物供給系配管４５ｃを介して温度調整部４３に接続されている。温度調整部４３は、内容物殺菌装置４０において殺菌された内容物の温度を充填温度に調整するための装置である。温度調整部４３は、内容物の温度を降下させる冷却装置であっても良い。温度調整部４３は、熱交換器であっても良い。温度調整部４３は、第３流入口４３ａと、第３流出口４３ｂと、第４流入口４３ｃと、第４流出口４３ｄとを有する。第３流入口４３ａには、内容物供給系配管４５ｃからの内容物が流入する。第３流出口４３ｂは、第３流入口４３ａから流入した内容物が流出する。第４流入口４３ｃには、冷却水等の温調液が流入する。第４流出口４３ｄは、第４流入口４３ｃから流入した温調液が流出する。温度調整部４３においては、第３流入口４３ａから流入した内容物と、第４流入口４３ｃから流入した温調液との間で熱交換が行われ、第３流出口４３ｂから流出する内容物の温度が調整される。なお、充填装置２０で充填する内容物の充填温度の許容範囲が広い場合（例えば３０℃±２０℃の場合）、温度調整部４３は設けられていなくても良い。この場合、第５分岐部６２ｅからの内容物の流路を循環配管６３ｃ側へ切替えても良い。その後、第２流出口５０ｄにおける内容物の温度が製造時の温度の許容範囲になるまで、内容物を循環させながら内容物の温度を調整しても良い。また内容物の充填温度が中温～高温（例えば５０℃以上１００℃以下）の場合、熱交換器の途中（例えば、第３熱交換器５１ｃ又は第２熱交換器５１ｂ）から充填装置２０へ内容物を直接送液しても良い。
温度調整部４３は、内容物供給系配管４５ｄを介して第２タンク４４に接続されている。第２タンク４４には、内容物供給系配管４５ｄからの内容物が貯留される。第２タンク４４は、温度調整部４３で温度調整された内容物を一時的に貯留する。第２タンク４４は、充填ヘッドタンク又はバッファータンクと称しても良い。第２タンク４４は、充填装置２０の上側部分に配置されても良い。
充填装置２０においては、第２タンク４４に貯留された内容物が、空の状態のボトル９０に対して充填される。充填装置２０は、回転する回転ホイール２１を有している。この回転ホイール２１によって複数のボトル９０が回転（公転）されながら、ボトル９０の内部へ内容物が充填される。また回転ホイール２１の外周に沿って、複数の充填ノズル２２が配置されている。各充填ノズル２２には、それぞれ１本のボトル９０が装着され、充填ノズル２２からボトル９０の内部に内容物が注入される。充填ノズル２２には、内容物供給ライン２３が接続されている。内容物供給ライン２３は、その一端が内容物を充填した第２タンク４４に接続されるとともに、他端においてボトル９０の内部に連通している。第２タンク４４から供給された内容物は、内容物供給ライン２３を通過して、ボトル９０の内部に注入される。
回転ホイール２１及び充填ノズル２２は、例えばステンレス鋼板製のチャンバ２４によって覆われている。チャンバ２４の上部にはロータリージョイント２５が取り付けられている。このロータリージョイント２５によって回転体（回転ホイール２１及び充填ノズル２２等）と非回転体（チャンバ２４等）とが、無菌状態でシールされている。
また、内容物供給系配管４５ｂの途中には、第１分岐部６２ａ及び第２分岐部６２ｂが設けられている。このうち第１分岐部６２ａには、第１循環配管６３ａが連結されている。第１循環配管６３ａは、第３分岐部６２ｃにおいて、後述する第３循環配管６３ｃに連結される。また第２分岐部６２ｂには、第２循環配管６３ｂが連結されている。第２循環配管６３ｂは、第４分岐部６２ｄにおいて、後述する第３循環配管６３ｃに連結される。さらに、内容物供給系配管４５ｄの途中には、第５分岐部６２ｅが設けられている。第５分岐部６２ｅには第３循環配管６３ｃが連結されている。第３循環配管６３ｃは、第１タンク４２に連結されている。
第３循環配管６３ｃの途中には、第４熱交換器６６（追加の熱交換器）が設けられている。第４熱交換器６６は、内容物供給系配管４５ｂを流れる処理流体と、第３循環配管６３ｃを流れる処理流体との間で熱交換を行う。第４熱交換器６６は、洗浄処理（ＣＩＰ処理）時に、内容物殺菌装置４０から流出した処理流体の温度を利用して、内容物殺菌装置４０に流入する処理流体の温度を上昇させる。
第４熱交換器６６は、第５流入口６６ａと、第５流出口６６ｂと、第６流入口６６ｃと、第６流出口６６ｄとを有する。第５流入口６６ａには、内容物供給系配管４５ｂからの内容物が流入する。あるいは、第５流入口６６ａは、処理流体を流入又は流出させる。第５流出口６６ｂからは、第５流入口６６ａから流入した内容物が流出する。あるいは、第５流出口６６ｂは、処理流体を流出又は流入させる。第６流入口６６ｃには、第３循環配管６３ｃを通過する処理流体が流入又は流出する。第６流出口６６ｄには、第６流入口６６ｃを通過する処理流体が流出又は流入する。第４熱交換器６６においては、第５流入口６６ａから流入した処理流体と、第６流入口６６ｃから流入した処理流体との間で熱交換が行われ、第５流出口６６ｂから流出する処理流体の温度が調整される。あるいは、第４熱交換器６６においては、第６流出口６６ｄから流入した処理流体と、第５流出口６６ｂから流入した処理流体との間で熱交換が行われ、第６流入口６６ｃから流出する処理流体の温度が調整される。
内容物供給系配管４５ｂの途中であって、第１分岐部６２ａと第２分岐部６２ｂとの間には第１バルブ６４ａが設けられている。また第１循環配管６３ａには、第２バルブ６４ｂが設けられている。第２循環配管６３ｂには、第３バルブ６４ｃが設けられている。内容物供給系配管４５ｄの途中であって、第５分岐部６２ｅと充填装置２０との間には第４バルブ６４ｄが設けられている。さらに第３循環配管６３ｃの途中であって、第３分岐部６２ｃと第４分岐部６２ｄとの間には第５バルブ６４ｅが設けられている。これら第１バルブ６４ａ乃至第５バルブ６４ｅの開閉は、それぞれ制御部６０によって制御される。
内容物供給系配管４５ｄの途中であって、温度調整部４３と第５分岐部６２ｅとの間には背圧弁４８が設けられている。背圧弁４８が設けられていることにより、内容物供給系配管４５ｄの流量及び内圧を調整できる。これにより、正流時において、熱交換ユニット５０内でホールディングチューブ５３以降を通過する処理流体の送液圧力が、ホールディングチューブ５３以前を通過する処理流体の送液圧力よりも高い状態を維持する。具体的には、正流時に、熱交換器５１ｃ～５１ａのそれぞれにおいて、胴側出口５４ｄにおける処理流体の圧力を管側出口５４ｂにおける処理流体の圧力よりも大きくする。内容物殺菌装置４０を通過する処理流体の最高温度が１００℃以上となる状態で背圧をかけると、内容物殺菌装置４０の配管内の圧力が上昇する。この状態で処理流体の送液圧力を上記圧力バランスを維持するように制御するために、図示しないブースターポンプをポンプ４６からホールディングチューブ５３の間に１台以上設置すると良い。より好ましくは、ブースターポンプを加熱部５２と第３熱交換器５１ｃとの間、又は第３熱交換器５１ｃと第２熱交換器５１ｂとの間に設置することが好ましい。すなわち、背圧弁４８とブースターポンプをそれぞれ1台以上設置することで、洗浄に必要な流量、殺菌に必要な温度を維持したまま、上記圧力バランスをつくることができる。
なお、各図において、便宜上、温度計、濃度計、圧力計及び流量計等の表示を省略している。これら温度計、濃度計、圧力計及び流量計等は、各箇所に設置されており、制御部６０による制御に用いられても良い。
次に、図３を参照して、各熱交換器５１ａ～５１ｃの内部構造について説明する。図３は、各熱交換器５１ａ～５１ｃの断面図である。なお、各熱交換器５１ａ～５１ｃは同一の構造を有していても良い。
図３に示すように、各熱交換器５１ａ～５１ｃは、シェル７１と、シェル７１の長手方向両端にそれぞれ設けられた一対の管板７２ａ、７２ｂと、シェル７１内に延びる複数のチューブ７３とを有する。
このうちシェル７１は、円筒等の筒状である。シェル７１の内部であって、複数のチューブ７３の周囲には、内容物等の流体が通過する空間Ｓが形成されている。シェル７１の胴部には、胴側入口５４ｃと胴側出口５４ｄとが設けられている。胴側入口５４ｃは、シェル７１の長手方向端部であって、管側出口５４ｂの近傍に位置する。胴側出口５４ｄは、シェル７１の長手方向端部であって、管側入口５４ａの近傍に位置する。
一対の管板７２ａ、７２ｂは、それぞれ円板状であり、シェル７１の長手方向両端を閉鎖する。管板７２ａ、７２ｂには、それぞれ開口が形成され、各開口にはそれぞれチューブ７３の端部が固定されている。一方の管板７２ａ側には、管側入口５４ａが形成され、他方の管板７２ｂ側には、管側出口５４ｂが形成される。
複数のチューブ７３は、それぞれ一方の管板７２ａから他方の管板７２ｂに延びる。複数のチューブ７３は、互いに径方向に間隔を空けて配置される。管側入口５４ａから流入した内容物等の流体は、複数のチューブ７３を通過して管側出口５４ｂから流出する。一方、胴側入口５４ｃから流入した内容物等の流体は、シェル７１内の空間Ｓを通過して胴側出口５４ｄから流出する。各熱交換器５１ａ～５１ｃの内部で、空間Ｓとチューブ７３とは互いに連通しない。各熱交換器５１ａ～５１ｃの内部で、チューブ７３を通過する流体と、空間Ｓを通過する流体との間で熱交換が行われる。これにより、チューブ７３を通過する流体の温度が上昇（降下）し、空間Ｓを通過する流体の温度が降下（上昇）する。
（内容物充填方法）
次に、上述した内容物充填システム１０を用いた内容物充填方法について説明する。なお、以下において、通常時における内容物の充填方法、すなわち内容物をボトル９０に充填して製品ボトル９５を製造する内容物充填方法について説明する。
まず、プリフォーム供給装置３７により、プリフォーム供給コンベア３７ａを介して、複数のプリフォーム９１が、プリフォーム搬送部３１のプリフォーム受取部３４に順次供給される（プリフォーム供給工程）。この際、プリフォーム９１は、プリフォーム殺菌装置３４ａにおいて、プリフォーム９１に対して過酸化水素のガス又はミストを吹き付けることによって殺菌処理された後、ホットエアで乾燥される。
次に、プリフォーム９１は、プリフォーム加熱部３５に送られ、ヒーター３５ａにより、例えば９０℃以上１３０℃以下程度に加熱される。次いで、プリフォーム加熱部３５により加熱されたプリフォーム９１は、プリフォーム受渡部３６に送られる。そして、プリフォーム９１は、プリフォーム受渡部３６からブロー成形部３２に送られる。
次いで、ブロー成形部３２に送られたプリフォーム９１に対して、図示しない金型を用いてブロー成形を施すことにより、ボトル９０がブロー成形される（ボトル成形工程）。そして、ブロー成形されたボトル９０は、ボトル搬送部３３に送られる。
次に、容器殺菌装置１１において、ボトル９０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（容器殺菌工程）。このとき、殺菌剤は、過酸化水素水溶液を一旦沸点以上で気化させたガス又はミストであっても良い。過酸化水素水溶液のガス又はミストは、ボトル９０の内面及び外面に付着し、ボトル９０の内面及び外面を殺菌する。
続いて、ボトル９０は、エアリンス装置１４に送られる。エアリンス装置１４において、ボトル９０に対して無菌の加熱エア又は無菌の常温エアが供給されることにより、過酸化水素の活性化が行われ、かつ、ボトル９０から異物及び過酸化水素等が除去される（エアリンス工程）。なお、エアリンス工程において、必要に応じて、無菌の加熱エア又は無菌の常温エアに、低濃度の過酸化水素の凝結ミストを混ぜても良い。この場合、過酸化水素は、無菌エアによってガス化される。そして、エアリンス工程において、ガス化された過酸化水素をボトル９０に供給しても良い。
続いて、ボトル９０は、充填装置２０に搬送される。
この間、内容物調合部４１により、飲料原料から内容物が作製される（内容物作製工程）。この内容物は、内容物供給系配管４５ａを介して第１タンク４２に送られ、貯留される。続いて、内容物は、ポンプ４６によって内容物供給系配管４５ｂ及び第４熱交換器６６を介して内容物殺菌装置４０に送り込まれる。内容物殺菌装置４０において、内容物は、熱交換ユニット５０の第１流入口５０ａから流入し、各熱交換器５１ａ～５１ｃで熱交換され、温度上昇した後、第１流出口５０ｂから流出する。第１流出口５０ｂから流出した内容物は、加熱部５２でさらに加熱され、ホールディングチューブ５３に送られる。内容物は、ホールディングチューブ５３内を通過するのに一定時間（滞留時間）以上を要し、この間、所定温度以上を維持する。その後、内容物は、熱交換ユニット５０の第２流入口５０ｃから流入し、各熱交換器５１ａ～５１ｃで熱交換され、温度降下した後、第２流出口５０ｄから流出する。このようにして内容物の殺菌が完了する。なお、内容物の充填時には、第１バルブ６４ａ及び第４バルブ６４ｄが開放され、第２バルブ６４ｂ、第３バルブ６４ｃ及び第５バルブ６４ｅが閉鎖されている。また、第１循環配管６３ａ、第２循環配管６３ｂ及び第３循環配管６３ｃは用いられない。
殺菌された内容物は、内容物供給系配管４５ｃを介して温度調整部４３に送り込まれる。温度調整部４３において、内容物の温度を最終調整する。具体的には、内容物の温度が、充填装置２０での充填温度まで降下する。充填温度は、例えば１℃以上４０℃以下、好ましくは５℃以上３０℃以下であっても良い。温度調整部４３からの内容物は、第２タンク４４に送り込まれ、貯留される。
充填装置２０において、ボトル９０は回転（公転）されながら、その口部からボトル９０内へ内容物が充填される。充填装置２０においては、殺菌されたボトル９０に、第２タンク４４から送られた内容物が１℃以上４０℃以下、好ましくは５℃以上３０℃以下の充填温度で充填される。
その後、充填装置２０で内容物が充填されたボトル９０は、搬送ホイール１２によってキャップ装着装置１６に搬送される。
一方、キャップ９２は、予めキャップ殺菌装置１８によって殺菌処理される（キャップ殺菌工程）。この間、まずキャップ９２は、内容物充填システム１０の外部からキャップ殺菌装置１８に搬入される。続いて、キャップ９２は、キャップ殺菌装置１８において、過酸化水素のガス又はミストが吹き付けられて、その内外面が殺菌処理された後、ホットエアで乾燥し、キャップ装着装置１６に送られる。
次いで、キャップ装着装置１６において、充填装置２０から搬送されてきたボトル９０の口部に殺菌済みのキャップ９２を装着することにより、ボトル９０が閉栓され製品ボトル９５が得られる（キャップ装着工程）。
その後、製品ボトル９５は、キャップ装着装置１６から製品ボトル搬出部１９へ搬送され、内容物充填システム１０の外部へ向けて搬出される（ボトル排出工程）。そして、製品ボトル９５は、図示しない包装ラインへと運ばれ、包装される。
なお、内容物充填システム１０におけるボトル９０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９０の搬送速度をいう。
（洗浄処理方法及び殺菌処理方法）
次に、内容物充填システム１０において、例えば定期的にあるいは飲料の種類を切り替える際に、洗浄処理（ＣＩＰ処理）及び殺菌処理（ＳＩＰ処理）を行う場合の作用について説明する。なお、下記の洗浄処理の制御は、制御部６０によって実行される。
以下において、処理流体は、水すすぎ液、アルカリ性洗浄液、酸性洗浄液、加熱水蒸気又は熱水等のいずれかであっても良い。洗浄処理（ＣＩＰ処理）は、水すすぎ処理、アルカリ性洗浄処理、及び酸性洗浄処理を含む。このうち水すすぎ処理は、内容物充填システム１０内の流路を水すすぎ液によってすすぐ処理である。アルカリ性洗浄処理は、内容物充填システム１０内の流路に対して例えば水に苛性ソーダ等のアルカリ性薬剤を添加したアルカリ性洗浄液を流す処理である。酸性洗浄処理は、内容物充填システム１０内の流路に対して例えば水に酸性薬剤を添加した酸性洗浄液を流す処理である。殺菌処理（ＳＩＰ処理）は、内容物の充填作業に入る前に、予め内容物が通過する流路内に加熱水蒸気又は熱水を流すことによって高温での殺菌処理を行う処理である。本実施の形態においては、洗浄処理（ＣＩＰ処理）の後に、殺菌処理（ＳＩＰ処理）を行っても良い。また、殺菌処理（ＳＩＰ処理）を別途行うことなく、同時に洗浄処理及び殺菌処理を行う、洗浄殺菌処理（ＣＳＩＰ処理）が行われても良い。
（正流処理）
まず、正流処理について説明する。正流処理において、処理流体は正流方向（内容物充填時の流れ方向と同一の方向）に通過するか、又は正流方向に循環される。
この場合、予め第１バルブ６４ａ及び第５バルブ６４ｅが開放され、第２バルブ６４ｂ、第３バルブ６４ｃ及び第４バルブ６４ｄが閉鎖される。正流処理においては、第３循環配管６３ｃが用いられ、第１循環配管６３ａ及び第２循環配管６３ｂは用いられない。
続いて、処理流体投入部４７から処理流体が内容物供給系配管４５ａ～４５ｄ及び第３循環配管６３ｃによって形成される配管系に送られる。この処理流体が通過又は循環することによって、当該配管系と、第１タンク４２と、内容物殺菌装置４０と、温度調整部４３とが各々浄化される。
図４に示すように、例えば第１タンク４２に処理流体が送り込まれ、この処理流体が通過又は循環することによって、上記配管系と、第１タンク４２と、内容物殺菌装置４０と、温度調整部４３とが浄化される。なお、図４において、処理流体が通過する流路を太線で示している。
この間、処理流体は、内容物供給系配管４５ｂに位置するポンプ４６により、第４熱交換器６６を介して内容物殺菌装置４０に送り込まれる。処理流体は、第４熱交換器６６内で第６流入口６６ｃから流入した高温の処理流体と熱交換され、温度が上昇する。この処理流体は、熱交換ユニット５０の第１流入口５０ａから内容物殺菌装置４０に流入する。第１流入口５０ａから流入した処理流体は、第１熱交換器５１ａ、第２熱交換器５１ｂ及び第３熱交換器５１ｃを順次通過する。処理流体は、第１熱交換器５１ａ、第２熱交換器５１ｂ及び第３熱交換器５１ｃ内で第２流入口５０ｃから流入した高温の処理流体と熱交換され、温度が上昇する。温度が上昇した処理流体は、第１流出口５０ｂから流出する。
加熱された処理流体は、循環系配管５６内を流れ、加熱部５２においてさらに加熱される。この加熱された処理流体は、ホールディングチューブ５３に到達する。処理流体は、ホールディングチューブ５３内を通過するのに一定時間（滞留時間）以上を要し、この間、所定温度以上を維持する。その後、処理流体は、循環系配管５６から熱交換ユニット５０の第２流入口５０ｃに流入する。
第２流入口５０ｃから流入した処理流体は、第３熱交換器５１ｃ、第２熱交換器５１ｂ及び第１熱交換器５１ａを順次通過する。処理流体は、第３熱交換器５１ｃ、第２熱交換器５１ｂ及び第１熱交換器５１ａ内で第１流入口５０ａから流入した低温の処理流体と熱交換され、温度が降下する。温度が降下した処理流体は、第２流出口５０ｄから流出する。
熱交換ユニット５０の第２流出口５０ｄから流出した処理流体は、内容物供給系配管４５ｃを介して温度調整部４３に到達する。次いで、処理流体は、内容物供給系配管４５ｄ、第５分岐部６２ｅを順次介して、第３循環配管６３ｃに達する。第３循環配管６３ｃにおいて、処理流体は、第４熱交換器６６を通過する。このとき処理流体は、第４熱交換器６６内で第５流入口６６ａから流入した低温の処理流体と熱交換され、温度が降下する。
処理流体として水すすぎ液が用いられる場合（水すすぎ処理）、処理流体は、第３循環配管６３ｃから外部に排出される。処理流体としてアルカリ性洗浄液、酸性洗浄液、又は熱水が用いられる場合（アルカリ性洗浄処理、酸性洗浄処理、ＳＩＰ処理）、処理流体は、循環する。このため、処理流体は、第３循環配管６３ｃから第１タンク４２に達する。その後、処理流体は、ポンプ４６によって再び第１タンク４２から熱交換ユニット５０に送られる。このようにして、アルカリ性洗浄液、酸性洗浄液、又は熱水は、内容物供給系配管４５ａ～４５ｄ及び第３循環配管６３ｃによって形成される配管系と、第１タンク４２と、内容物殺菌装置４０と、温度調整部４３とを所定時間循環する。所定時間循環した後、アルカリ性洗浄液、酸性洗浄液、又は熱水は、外部に排出される。
処理流体がアルカリ性洗浄液又は酸性洗浄液である場合は、処理流体は、熱交換ユニット５０によって加熱される。加熱された処理流体は、上記配管系、第１タンク４２、内容物殺菌装置４０及び温度調整部４３に各々供給される。この循環が例えば５分間以上６０分間以下程度行われると、上記配管系、第１タンク４２、内容物殺菌装置４０及び温度調整部４３が各々適正に浄化処理される。また、同時に上記配管系、第１タンク４２、内容物殺菌装置４０及び温度調整部４３が各々殺菌処理され、ＳＩＰ処理を別途行うことなく同時にＳＩＰ処理が行われることになる（ＣＳＩＰ処理）。このように、内容物充填システム１０の各種機器をＣＩＰ処理により洗浄することと同時に、滅菌処理も併せて行うことにより、ＳＩＰ処理に必要な時間を短縮又はＳＩＰ処理そのものを削除できる。これにより、内容物充填システム１０の製品の切り換え時間を短縮し、生産能力を向上できる。またＣＳＩＰ処理中、第１タンク４２、ポンプ４６、及び第４熱交換器６６を流れる処理流体は、内容物殺菌装置４０及び温度調整部４３を流れる処理流体よりも温度が低い。このため、第１タンク４２、ポンプ４６、及び第４熱交換器６６は、ＳＩＰ処理の対象から外しても良い。
（逆流処理）
次に、逆流処理について説明する。逆流処理において、処理流体は逆流方向（内容物充填時の流れ方向と反対の方向）に通過するか、又は逆流方向に循環される。
この場合、予め第２バルブ６４ｂ及び第３バルブ６４ｃが開放され、第１バルブ６４ａ、第４バルブ６４ｄ及び第５バルブ６４ｅが閉鎖される。逆流処理においては、第１循環配管６３ａ、第２循環配管６３ｂ及び第３循環配管６３ｃが用いられる。
このとき、図５に示すように、処理流体投入部４７から処理流体が内容物供給系配管４５ａ～４５ｄ及び循環配管６３ａ～６３ｃによって形成される配管系に送られる。逆流処理なおいて、処理流体が正流処理と逆方向に循環する。これにより、内容物供給系配管４５ａ～４５ｄ及び循環配管６３ａ～６３ｃによって形成される配管系と、温度調整部４３と、内容物殺菌装置４０と、第１タンク４２とが浄化される。なお、図５において、処理流体が通過する流路を太線で示している。
この間、処理流体は、内容物供給系配管４５ｂに位置するポンプ４６により、第１分岐部６２ａを経由して第１循環配管６３ａに送り込まれる。続いて、処理流体は、第３分岐部６２ｃ、第３循環配管６３ｃ、第５分岐部６２ｅ、内容物供給系配管４５ｄを順次介して温度調整部４３に流入する。この間、処理流体は、第３循環配管６３ｃに位置する第４熱交換器６６を通過する。処理流体は、第４熱交換器６６内で第５流出口６６ｂから流入した高温の処理流体と熱交換され、温度が上昇する。
次いで、処理流体は、内容物供給系配管４５ｃを介して、熱交換ユニット５０の第２流出口５０ｄから流入する。第２流出口５０ｄから流入した処理流体は、第１熱交換器５１ａ、第２熱交換器５１ｂ及び第３熱交換器５１ｃを順次通過する。処理流体は、第１熱交換器５１ａ、第２熱交換器５１ｂ及び第３熱交換器５１ｃ内で第１流出口５０ｂから流入した高温の処理流体と熱交換され、温度が上昇する。温度が上昇した処理流体は、第２流入口５０ｃから流出する。
この加熱された処理流体は、循環系配管５６を介して、ホールディングチューブ５３に到達する。処理流体は、ホールディングチューブ５３内を通過するのに一定時間（滞留時間）以上を要し、この間、所定温度以上を維持する。続いて、処理流体は、加熱部５２においてさらに加熱される。その後、処理流体は、循環系配管５６から熱交換ユニット５０の第１流出口５０ｂに流入する。
第１流出口５０ｂから流入した処理流体は、第３熱交換器５１ｃ、第２熱交換器５１ｂ及び第１熱交換器５１ａを順次通過する。処理流体は、第３熱交換器５１ｃ、第２熱交換器５１ｂ及び第１熱交換器５１ａ内で第２流出口５０ｄから流入した低温の処理流体と熱交換され、温度が降下する。温度が降下した処理流体は、第１流入口５０ａから流出する。
熱交換ユニット５０の第１流入口５０ａから流出した処理流体は、内容物供給系配管４５ｂ、第２分岐部６２ｂを順次介して第２循環配管６３ｂに達する。この間、処理流体は、内容物供給系配管４５ｂに位置する第４熱交換器６６を通過する。処理流体は、第４熱交換器６６内で第６流出口６６ｄから流入した低温の処理流体と熱交換され、温度が下降する。
処理流体として水すすぎ液が用いられる場合（水すすぎ処理）、処理流体は、第２循環配管６３ｂから外部に排出される。処理流体としてアルカリ性洗浄液、酸性洗浄液、又は熱水が用いられる場合（アルカリ性洗浄処理、酸性洗浄処理、ＳＩＰ処理）、処理流体は、循環する。このため、処理流体は、第２循環配管６３ｂ及び第４分岐部６２ｄを順次介して、第１タンク４２に達する。その後、処理流体は、ポンプ４６によって再び第１タンク４２から温度調整部４３に送られる。このようにして、アルカリ性洗浄液、酸性洗浄液、又は熱水は、内容物供給系配管４５ａ～４５ｄ及び循環配管６３ａ～６３ｃによって形成される配管系と、温度調整部４３と、内容物殺菌装置４０と、第１タンク４２とを所定時間循環・洗浄する。所定時間循環した後、アルカリ性洗浄液、酸性洗浄液、又は熱水は、外部に排出される。
逆流処理においても、上記配管系、第１タンク４２、内容物殺菌装置４０及び温度調整部４３が各々適正に浄化処理されるとともに殺菌処理されても良い（ＣＳＩＰ処理）。
なお、上記では正流処理を行った後、逆流処理を行う。これに限らず、はじめに逆流処理を行い、その後、正流処理を行っても良い。これにより、熱交換器５１ａ～５１ｃに付着した汚れの性状によって、洗浄時間を短縮でき、エネルギーの削減に寄与する。あるいは、正流処理を行った後、逆流処理を行い、その後、再度正流処理を行っても良い。これにより、熱交換器５１ａ～５１ｃ内の洗浄不良箇所を効果的に洗浄することが可能になり、洗浄時間の短縮、蒸気使用量の削減、二酸化酸素排出量の削減、洗浄液の削減、節水、及び排水の削減が実現できる。
ところで、上述した正流処理を行う場合、熱交換器５１ａ～５１ｃの内部の一部に処理流体が十分に到達せず、洗浄が不十分になる箇所が存在することが判明した。とりわけ、図３に示すように、胴側入口５４ｃから空間Ｓに流入した処理流体は、胴側出口５４ｄ及び一方の管板７２ａ側に向けて流れる（図３の実線矢印Ｆ１）。また一般に、熱交換器５１ａ～５１ｃにおいて、胴側入口５４ｃは他方の管板７２ｂから多少離間した位置に設けられている。このため、シェル７１内部のうち、他方の管板７２ｂと胴側入口５４ｃとの間の領域（図３の符号Ｒで示す領域）には、処理流体が十分に進入せず、洗浄箇所にムラが生じ、この領域Ｒの洗浄が不十分になるおそれがある。なお、一方の管板７２ａ側の領域には処理流体が流れ込むため、十分に洗浄が行われる。
これに対して本実施の形態によれば、上述したように、正流処理に加えて、逆流処理を行う。逆流処理においては、正流処理と逆方向に処理流体を流す。この場合、図３に示すように、胴側出口５４ｄから空間Ｓに流入した処理流体は、胴側入口５４ｃ及び他方の管板７２ｂ側に向けて流れる（図３の破線矢印Ｆ２）。このため、シェル７１内部のうち、他方の管板７２ｂと胴側入口５４ｃとの間の領域Ｒまで処理流体が十分に流入し、この領域Ｒを十分洗浄できる。
なお、内容物調合部４１、充填装置２０及び第２タンク４４についても、別途アルカリ性洗浄液を用いた洗浄・殺菌と、酸性洗浄液を用いた洗浄・殺菌とを行う。
洗浄処理及び殺菌処理が終了した後、第１タンク４２に内容物が貯められ、続いて内容物が内容物殺菌装置４０を通って充填装置２０に達し、ボトル９０内へ内容物の充填作業を行う製造工程が開始される。
（洗浄処理及び殺菌処理の処理パターン）
次に、上述したＣＩＰ処理（洗浄処理）、ＳＩＰ処理（殺菌処理）、ＣＳＩＰ処理（洗浄殺菌処理）の処理パターンの例について説明する。ＣＩＰ処理、ＳＩＰ処理、ＣＳＩＰ処理においては、水すすぎ液を用いた水すすぎ処理、アルカリ性洗浄液を用いたアルカリ性洗浄処理、酸性洗浄液を用いた酸性洗浄処理、又は熱水を用いた殺菌処理の一部又は全部が行われる。
図６（ａ）－（ｅ）に示すように、例えば内容物充填工程（製造工程）の後、ＣＩＰ処理、ＳＩＰ処理という順番で処理を実施し、その後、次の内容物充填工程（製造工程）を実施しても良い。なお、図６（ａ）－（ｅ）に示すアルカリ性洗浄処理及び酸性洗浄処理の順番は一例であり、対象となる汚れの洗浄性に合わせて、適宜変更しても構わない。
（パターン１）
図６（ａ）に示すように、ＣＩＰ処理において、（１）水すすぎ処理、（２）アルカリ性洗浄処理、（３）水すすぎ処理、（４）酸性洗浄処理、（５）水すすぎ処理を実施し、その後、（６）熱水によるＳＩＰ処理を実施しても良い。このうち、（１）水すすぎ処理、（２）アルカリ性洗浄処理、（３）水すすぎ処理、及び（６）ＳＩＰ処理が、正流処理に対応する。（４）酸性洗浄処理、及び（５）水すすぎ処理が、逆流処理に対応する。
（パターン２）
図６（ｂ）に示すように、ＣＩＰ処理において、（１）水すすぎ処理、（２）アルカリ性洗浄処理、（３）水すすぎ処理、（４）酸性洗浄処理、（５）水すすぎ処理を実施し、その後、（６）熱水によるＳＩＰ処理を実施しても良い。このうち、（１）水すすぎ処理、（４）酸性洗浄処理、（５）水すすぎ処理、及び（６）ＳＩＰ処理が、正流処理に対応する。（２）アルカリ性洗浄処理、及び（３）水すすぎ処理が、逆流処理に対応する。
（パターン３）
図６（ｃ）に示すように、ＣＩＰ処理において、（１）水すすぎ処理、（２）酸性洗浄処理、（３）水すすぎ処理、（４）アルカリ性洗浄処理、（５）水すすぎ処理を実施し、その後、（６）熱水によるＳＩＰ処理を実施しても良い。このうち、（１）水すすぎ処理、（３）水すすぎ処理、（５）水すすぎ処理、及び（６）ＳＩＰ処理が、正流処理に対応する。（２）酸性洗浄処理、及び（４）アルカリ性洗浄処理が、逆流処理に対応する。
（パターン４）
図６（ｄ）に示すように、ＣＩＰ処理において、（１）水すすぎ処理、（２）１回目の酸性洗浄処理、（３）２回目の酸性洗浄処理、（４）水すすぎ処理、（５）１回目のアルカリ性洗浄処理、（６）２回目のアルカリ性洗浄処理を実施し、その後、（７）熱水によるＳＩＰ処理を実施しても良い。このうち、（１）水すすぎ処理、（２）１回目の酸性洗浄処理、（５）１回目のアルカリ性洗浄処理、及び（７）ＳＩＰ処理が、正流処理に対応する。（３）２回目の酸性洗浄処理、（４）水すすぎ処理、及び（６）２回目のアルカリ性洗浄処理が、逆流処理に対応する。
（パターン５）
図６（ｅ）に示すように、ＣＩＰ処理において、（１）水すすぎ処理、（２）１回目の酸性洗浄処理、（３）２回目の酸性洗浄処理、（４）１回目のアルカリ性洗浄処理、（５）２回目のアルカリ性洗浄処理を実施し、その後、（６）熱水によるＳＩＰ処理を実施しても良い。このうち、（１）水すすぎ処理、（２）１回目の酸性洗浄処理、（４）１回目のアルカリ性洗浄処理、及び（６）ＳＩＰ処理が、正流処理に対応する。（３）２回目の酸性洗浄処理、及び（５）２回目のアルカリ性洗浄処理が、逆流処理に対応する。
図７（ａ）－（ｃ）に示すように、例えば内容物充填工程（製造工程）の後、ＣＩＰ処理、ＣＳＩＰ処理という順番で処理を実施し、その後、次の内容物充填工程（製造工程）を実施しても良い。なお、図７（ａ）－（ｃ）に示す酸性洗浄処理及びアルカリ性洗浄処理の順番は一例であり、対象となる汚れの洗浄性に合わせて、適宜変更しても構わない。
（パターン６）
図７（ａ）に示すように、ＣＩＰ処理において、（１）水すすぎ処理、（２）酸性洗浄処理、（３）水すすぎ処理を実施し、その後、ＣＳＩＰ処理において、（４）アルカリ性洗浄処理、（５）水すすぎ処理を実施しても良い。このうち、（１）水すすぎ処理、（４）アルカリ性洗浄処理、及び（５）水すすぎ処理が、正流処理に対応する。（２）酸性洗浄処理、及び（３）水すすぎ処理が、逆流処理に対応する。
（パターン７）
図７（ｂ）に示すように、ＣＩＰ処理において、（１）水すすぎ処理、（２）１回目の酸性洗浄処理、（３）２回目の酸性洗浄処理、（４）１回目のアルカリ性洗浄処理を実施し、その後、ＣＳＩＰ処理において、（５）２回目のアルカリ性洗浄処理、（６）水すすぎ処理を実施しても良い。このうち、（１）水すすぎ処理、（２）１回目の酸性洗浄処理、（５）２回目のアルカリ性洗浄処理、及び（６）水すすぎ処理が、正流処理に対応する。（３）２回目の酸性洗浄処理、及び（４）１回目のアルカリ性洗浄処理が、逆流処理に対応する。
（パターン８）
図７（ｃ）に示すように、ＣＩＰ処理において、（１）水すすぎ処理、（２）１回目の酸性洗浄処理、（３）２回目の酸性洗浄処理、（４）１回目のアルカリ性洗浄処理、（５）２回目のアルカリ性洗浄処理を実施し、その後、ＣＳＩＰ処理において、（６）水すすぎ処理を実施しても良い。このうち、（１）水すすぎ処理、（２）１回目の酸性洗浄処理、（５）２回目のアルカリ性洗浄処理、及び（６）水すすぎ処理が、正流処理に対応する。（３）２回目の酸性洗浄処理、及び（４）１回目のアルカリ性洗浄処理が、逆流処理に対応する。
上述したパターン１～８に例示されるように、洗浄処理方法及び殺菌処理方法の最終工程は、正流処理工程であることが好ましい。これにより、加熱部５２からホールディングチューブ５３までの無菌状態を維持したまま、且つホールディングチューブ５３以降の熱交換器５１ａ～５１ｃを通過する処理流体の送液圧力が、ホールディングチューブ５３以前を通過する前記処理流体の送液圧力よりも高い状態のまま（安全背圧が逆転することなく）、生産状態に移行できる。
上述したパターン５、７、８に例示されるように、酸性洗浄処理とアルカリ性洗浄処理との間には、水すすぎ処理を行わなくても良い。この場合、酸性洗浄処理の直後にアルカリ性洗浄処理が行われても良い。あるいは、アルカリ性洗浄処理の直後に酸性洗浄処理が行われても良い。これにより、洗浄時間を短縮し、節水を実現し、かつ省エネルギーに寄与できる。またｐＨアタック（局部的で急激なｐＨ変化）による洗浄効果が得られる場合もある。酸性洗浄液のｐＨは、例えば１以上３以下であり、アルカリ性洗浄液のｐＨは例えば１１以上１３以下である。すなわちｐＨアタックのｐＨ範囲は、例えば８以上１２以下である。ｐＨアタックのｐＨ範囲とは、アルカリ性洗浄液のｐＨと酸性洗浄液のｐＨとの差をいう。
下記の表は、上述したＣＩＰ処理（洗浄処理）、ＳＩＰ処理（殺菌処理）、ＣＳＩＰ処理（洗浄殺菌処理）のそれぞれの処理時において、内容物充填システム１０の各場所を流れる処理流体の温度を示す。具体的には、内容物充填システム１０の第１タンク４２、内容物供給系配管４５ｂ、第１循環配管６３ａ、第１流入口５０ａ、第１流出口５０ｂ、第２流入口５０ｃ、第２流出口５０ｄ、内容物供給系配管４５ｃ、内容物供給系配管４５ｄ、第６流入口６６ｃ、第６流出口６６ｄ及び第２循環配管６３ｂにおける温度を示している。
（処理流体の加熱方法）
次に、上述した洗浄殺菌処理（ＣＳＩＰ処理）時における、処理流体の加熱方法について説明する。
洗浄殺菌処理（ＣＳＩＰ処理）時において、処理流体は、内容物殺菌装置４０に送り込まれ、内容物殺菌装置４０の加熱部５２で加熱される。この加熱された処理流体は、ホールディングチューブ５３を通過して熱交換ユニット５０に供給される。処理流体は、ホールディングチューブ５３内を通過するのに一定時間（滞留時間）以上を要し、この間、所定温度以上を維持する。
ホールディングチューブ５３内を通過する処理流体の殺菌の程度については、Ｆ値によって管理されても良い。例えば、ホールディングチューブ５３内に処理流体を流しつつ、ホールディングチューブ５３の出口側の温度を測定しても良い。この場合、制御部６０に出口側の温度情報が一定時間間隔で送られる。制御部６０は、この温度情報に基づいて、その時点でのＦ値を演算する。ここでＦ値とは、細菌を一定時間加熱したとき、全ての細菌を死滅させるのに要する加熱時間であり、基準温度における細菌の致死時間で示され、下記の式によって算出される。
上記式中、Ｔはホールディングチューブ５３の出口側で測定された温度（℃）、１０＾｛（Ｔ－Ｔｒ）／Ｚ｝は殺菌温度Ｔでの致死率、Ｔｒは基準温度（℃）、ＺはＺ値（℃）を表す。またｔ１（分）はホールディングチューブ５３内を処理流体が通過するのに要する（最小）滞留時間であり、予め所定の値として定められている。あるいは、ホールディングチューブ５３内の処理流体の流量と、ホールディングチューブ５３の体積量より処理流体が実際に通過した時間をリアルタイムに計測した値をｔ１（分）としても良い。洗浄殺菌時のＦ値は、次に製造する内容物の品種の殺菌条件以上で行うか、Ｆ０３以上（Ｚ＝１０℃）で行うと良い。
制御部６０は、出口側の温度に基づいて演算されたＦ値を監視し、この値が所定値以上を維持していれば、洗浄処理を続行する。すなわち、制御部６０は、一定時間間隔で送られた温度情報に基づき、１０＾｛（Ｔ－Ｔｒ）／Ｚ｝の値を積算していく。そして現在の時点からその直前ｔ１（分）間における当該積算値をその時点におけるＦ値とする。制御部６０は、このＦ値が所定値以上を維持していれば、ホールディングチューブ５３内を通過する処理流体の無菌性が担保されているとして、洗浄処理を続行する。一方、制御部６０は、Ｆ値が所定値を下回った場合、何らかのトラブルが発生し、処理流体の無菌性が担保されなくなったと判断して、洗浄処理を停止しても良い。
なお、殺菌の方法は上述したようにＦ値を算出して殺菌する方法に限らず、例えば従来から知られているように温度と時間を用いた殺菌方法を採用しても良い。
このように本実施の形態によれば、制御部６０は、正流処理と、逆流処理とを行う。正流処理は、処理流体を第１流入口５０ａ、第１流出口５０ｂ、加熱部５２、第２流入口５０ｃ及び第２流出口５０ｄの順で通過させる。逆流処理は、処理流体を第２流出口５０ｄ、第２流入口５０ｃ、加熱部５２、第１流出口５０ｂ及び第１流入口５０ａの順で通過させる。これにより、熱交換器５１ａ～５１ｃの内部のうち、正流処理で洗浄しにくい箇所を逆流処理で洗浄できる。例えば、逆流処理により、熱交換器５１ａ～５１ｃの他方の管板７２ｂと胴側入口５４ｃとの間の領域Ｒ（図３参照）を洗浄できる。反対に、熱交換器５１ａ～５１ｃの内部のうち、逆流処理で洗浄しにくい箇所を正流処理で洗浄できる。これにより、内容物充填システム１０の洗浄処理時における洗浄性を高めることができる。
また、変形例として、図３に示す熱交換器５１ａ～５１ｃにおいて、管側入口５４ａから管側出口５４ｂを流れる処理流体と、胴側入口５４ｃから胴側出口５４ｄを流れる流処理流体とを互いに逆方向に送液しても良い。この送液方向は、熱交換器５１ａ～５１ｃ内の汚れの付着状況に合わせて適宜変更しても良い。
また、他の変形例として、逆流処理は、熱交換器５１ａ～５１ｃのうち、タンパク質が変性する６０℃以上に加熱される熱交換器５１ａ～５１ｃのみに対して行っても良い。この場合、熱交換器５１ａ～５１ｃに図示しないバイパス流路を設けても良い。これにより、例えば、第１熱交換器５１ａは正流処理のみを行い、第２熱交換器５１ｂと第３熱交換器５１ｃとは、正流処理と逆流処理との両方を行えるようにしても良い。
また本実施の形態によれば、熱交換ユニット５０の第１流出口５０ｂと第２流入口５０ｃとが加熱部５２を介して連結されている。この場合、熱交換ユニット５０を通過する流体を加熱又は冷却するための別の媒体を準備する必要がない。これにより、熱交換ユニット５０の設置面積を減らすことができる。また、熱交換ユニット５０の熱回収率を高め、省エネルギー化を図ることができる。さらに、熱交換ユニット５０のメンテナンスコストを低減できる。
また本実施の形態によれば、内容物殺菌装置４０は、ホールディングチューブ５３を有する。ホールディングチューブ５３内に一定の滞留時間（ホールディング時間）、滅菌温度を保った状態で内容物又は処理流体等の流体が滞留することにより、流体の無菌性を担保できる。
また本実施の形態において、ホールディングチューブ５３以降の熱交換器５１ａ～５１ｃの流路（空間Ｓ）における処理流体の圧力を、熱交換される相手側の流路（チューブ７３）における処理流体の圧力よりも高く維持しても良い。とりわけ内容物充填工程（製造）の直前の正流処理時において、処理流体の圧力を上記関係を満たすようにすることが好ましい。これにより、とりわけ内容物充填工程において処理流体の無菌性を担保できる。
また本実施の形態によれば、内容物殺菌装置４０において殺菌された内容物の温度を充填温度に調整する温度調整部４３を更に備える。これにより、充填装置２０による内容物の充填温度を適切に制御できる。
また本実施の形態によれば、正流処理及び逆流処理において、加熱部５２によって処理流体が加熱される。この場合、内容物が通過する流路をＣＩＰ処理により洗浄することと同時に、滅菌処理も併せて行うことができる。これにより、ＳＩＰ処理に必要な時間を短縮又はＳＩＰ処理そのものを削除できる。この結果、内容物充填システム１０の製品の切り換え時間を短縮し、生産能力を向上できる。
また、内容物充填システム１０は、内容物殺菌装置４０と充填装置２０との間の位置と、第１タンク４２とを連結する第３循環配管６３ｃを更に備える。これにより、正流処理及び逆流処理において、第１タンク４２と内容物殺菌装置４０との間で処理流体を循環できる。
上記において、内容物充填システムとして、無菌充填方式を用いる内容物充填システム１０を例にとって説明したが、これに限られるものではない。内容物充填システムとしては、例えば５５℃以上９５℃以下の高温下で内容物を充填するホット充填方式を用いる内容物充填システムであっても良い。チルド飲料やアルコール飲料など、ＣＩＰ処理の後、ＳＩＰ処理（微生物の不活性化）する内容物を充填する内容物充填システムであっても良い。
上記実施の形態及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、上記実施の形態及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 内容物充填システム
２０ 充填装置
４０ 内容物殺菌装置
４１ 内容物調合部
４２ 第１タンク
４３ 温度調整部
４４ 第２タンク
４５ａ～４５ｄ 内容物供給系配管
５０ 熱交換ユニット
５０ａ 第１流入口
５０ｂ 第１流出口
５０ｃ 第２流入口
５０ｄ 第２流出口
５１ａ～５１ｃ 熱交換器
５２ 加熱部
５３ ホールディングチューブ
６０ 制御部
９０ ボトル

Claims (14)

  1. 内容物を充填する内容物充填システムであって、
    前記内容物を殺菌する内容物殺菌装置と、
    前記内容物殺菌装置において殺菌された前記内容物を充填する充填装置と、
    前記内容物充填システムを制御する制御部と、を備え、
    前記内容物殺菌装置は、少なくとも１つの熱交換器を含む熱交換ユニットと、前記熱交換ユニットに接続された加熱部とを有し、
    前記熱交換ユニットは、第１流入口と、前記第１流入口に連通する第１流出口と、第２流入口と、前記第２流入口に連通する第２流出口と、を有し、
    前記第１流出口と前記第２流入口とが前記加熱部を介して連結され、
    前記制御部は、
    処理流体を前記第１流入口、前記第１流出口、前記加熱部、前記第２流入口及び前記第２流出口の順で通過させる正流処理と、
    前記処理流体を前記第２流出口、前記第２流入口、前記加熱部、前記第１流出口及び前記第１流入口の順で通過させる逆流処理とを行う、内容物充填システム。
  2. 前記内容物殺菌装置は、ホールディングチューブを有する、請求項１に記載の内容物充填システム。
  3. 前記内容物殺菌装置において殺菌された前記内容物の温度を充填温度に調整する温度調整部を更に備えた、請求項１に記載の内容物充填システム。
  4. 前記制御部は、前記正流処理、前記逆流処理、前記正流処理の順に洗浄処理を行う、請求項１に記載の内容物充填システム。
  5. 前記正流処理及び前記逆流処理において、前記加熱部によって前記処理流体が加熱される、請求項１に記載の内容物充填システム。
  6. 前記内容物殺菌装置に接続された第１タンクを更に備えた、請求項１に記載の内容物充填システム。
  7. 前記内容物殺菌装置と前記充填装置との間の位置と、前記第１タンクとを連結する循環配管を更に備えた、請求項６に記載の内容物充填システム。
  8. 前記循環配管に追加の熱交換器が設けられ、前記第１タンクは、内容物供給系配管を介して前記内容物殺菌装置に接続され、前記追加の熱交換器は、前記内容物供給系配管を流れる前記処理流体と、前記循環配管を流れる前記処理流体との間で熱交換を行う、請求項７に記載の内容物充填システム。
  9. 前記熱交換ユニット内で前記ホールディングチューブ以降を通過する前記処理流体の送液圧力が、前記ホールディングチューブ以前を通過する前記処理流体の送液圧力よりも高い、請求項２に記載の内容物充填システム。
  10. 内容物を充填する内容物充填システムを洗浄処理又は殺菌処理する処理方法であって、
    前記内容物充填システムは、前記内容物を殺菌する内容物殺菌装置と、前記内容物殺菌装置において殺菌された前記内容物を充填する充填装置と、を備え、
    前記内容物殺菌装置は、少なくとも１つの熱交換器を含む熱交換ユニットと、前記熱交換ユニットに接続された加熱部とを有し、前記熱交換ユニットは、第１流入口と、前記第１流入口に連通する第１流出口と、第２流入口と、前記第２流入口に連通する第２流出口と、を有し、
    前記処理方法は、
    処理流体を前記第１流入口、前記第１流出口、前記加熱部、前記第２流入口及び前記第２流出口の順で通過させる正流処理工程と、
    前記処理流体を前記第２流出口、前記第２流入口、前記加熱部、前記第１流出口及び前記第１流入口の順で通過させる逆流処理工程と、を備えた、処理方法。
  11. 前記正流処理工程、前記逆流処理工程、前記正流処理工程の順に洗浄処理を行う、請求項１０に記載の処理方法。
  12. 前記処理方法の最終工程は、前記正流処理工程である、請求項１０に記載の処理方法。
  13. 前記正流処理工程又は前記逆流処理工程である、アルカリ性洗浄処理工程と、
    前記正流処理工程又は前記逆流処理工程である、酸性洗浄処理工程と、を含み、
    前記アルカリ性洗浄処理工程は、前記酸性洗浄処理工程の前又は後に行われ、
    前記アルカリ性洗浄処理工程と前記酸性洗浄処理工程との間に、水すすぎ処理を行わない、請求項１０に記載の処理方法。
  14. 前記酸性洗浄処理工程の直後に前記アルカリ性洗浄処理工程が行われ、あるいは、前記アルカリ性洗浄処理工程の直後に前記酸性洗浄処理工程が行われ、前記アルカリ性洗浄処理工程において用いられる前記処理流体のｐＨと、前記酸性洗浄処理工程において用いられる前記処理流体のｐＨとの差が、８以上１２以下である、請求項１３に記載の処理方法。
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