JP2701457B2 - 成形容器の封緘方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スープやミートソース等の高温の液状食品
を、ヘッドスペースを残してカップ状容器等の成形容器
に収納した後、平坦な蓋部をヒートシールすることによ
り封緘する方法に関する。

（従来の技術） 従来食品等の内容物が収納された、フランジ部付カッ
プ状容器等の成形容器に蓋部をヒートシールして封緘す
る場合、フランジ部の全周にわたり同時にヒートシール
を行なっていた。蓋部は通常比較的薄く撓み易い平坦な
積層体よりなっている。

この場合、内容物が高温（約70℃以上）の液状食品で
ヘッドスペースへの水蒸気の発生量が多いとき、ヒート
シールを熱板方式で行い、かつヒートシール温度が高い
（約180℃以上）とき、ヒートシール直前に容器内に不
活性ガス（通常窒素ガス）を吹付けてヘッドスペースの
気体（空気および水蒸気）を不活性ガスと置換したと
き、およびヘッドスペースの容積が比較的大きいとき等
に、特にこれらの条件が重なったとき等に、ヒートシー
ルが終って熱板を除去したさいに、蓋部のヒートシール
熱にもとづく熱膨張によるたるみ、およびヘッドスペー
スの気体の膨張のため（液状食品からの水蒸気の発生、
高温のヒートシール部近傍の気体の熱膨張等による）、
第４図に示すように撓み易い積層体よりなる蓋部２が上
方に凸に膨らみ易い。

なお、第４図において、１は成形容器、1aはフランジ
部、３はヒートシール部、４は内容物、５はヘッドスペ
ース、６は水蒸気、７はヒートシール用熱板８と協同し
てヒートシールを行なう支持リング、8aは電気発熱体、
９は蓋部用の積層体ウエブである。１点鎖線で示す２は
ヒートシール直前の蓋部を示す。

上記の膨らみのさい、蓋部２のヒートシール部３近傍
には、半径方向内側斜上方に向う力が作用し、これに伴
なって周方向内側に向う力が作用して、ヒートシール部
３は周方向に収縮しようとする。この時点でヒートシー
ル部３が十分に固化していない場合が多く、この場合ヒ
ートシール部３には、周方向に収縮にもとづく、第５図
に示されるような半径方向の皺、所謂縦皺10が発生し易
い。この縦皺は、製品の外観を損ねるのみならず、縦皺
を貫通する小孔によって、ヒートシール部３の密封性を
失なうという問題を生ずる。

内容物が高温の液状食品の時であっても、ヘッドスペ
ースが無い場合は縦皺10が発生し難い。しかしこの場合
は、封緘後の開封の際に液状食品の溢れが起こり易く、
かつ蓋部と成形容器のヒートシールされるべき部分の間
に液状食品が侵入して、密封性が損なわれ易いという問
題がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、縦皺を発生することなく、また密封性の損
壊や開封の際の溢れが起こらないように、高温の液状食
品を成形容器にヒートシールにより封緘する方法を提供
することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明の封緘方法は、高温の液状食品をヘッドスペー
スを残して成形容器に収納し、次いで成形容器に不活性
ガスを吹込んで、ヘッドスペースの水蒸気および空気の
殆どを不活性ガスによって置換した後、成形容器のヒー
トシールされるべき部分に沿って、未ヒートシール部と
なる一部分を残して蓋部をヒートシールし、その後、底
面が球面状に僅かに突出した押圧体を降下させて蓋部に
当て、蓋部を僅かに凹ませて、ヘッドスペースの気体の
一部を未ヒートシール部の隙間を通って排出し、その後
直ちに少なくとも未ヒートシール部をヒートシールする
ことを特徴とする。

（作用） 成形容器のヒートシールされるべき部分に沿って、未
ヒートシール部となる一部分を残して蓋部をヒートシー
ルする。この部分ヒートシールの際蓋部は、ヒートシー
ル熱の金属箔を通ずる熱伝導等によって熱膨張して（こ
の傾向は、熱板方式のヒートシール法の場合に著しい；
熱膨張量＝線膨張係数ｘ上昇温度ｘ蓋部の直径）、面積
が若干増える。一方ヘッドスペースの気体も、ヒートシ
ール熱および高温の液状食品表面からの熱によって熱膨
張し、さらに高温の液状食品から水蒸気が発生するの
で、ヘッドスペースの圧力が上昇する。そのため蓋部は
可撓性の場合に若干膨らむ。しかし未ヒートシール部の
隙間からの気体の自然漏出があるので、この膨らみは部
分ヒートシール部に縦皺が発生する程大きくならない。

次に押圧体を降下させて蓋部に当て、蓋部を僅かに凹
ませて、ヘッドスペースの気体の一部を未ヒートシール
の隙間を通って排出する。その後直ちに少なくとも未ヒ
ートシール部をヒートシールするので、成形容器のヒー
トシールされるべき部分の全周に沿ってヒートシール部
が形成される。その後は、高温の液状食品からの水蒸気
の発生やヘッドスペースの気体の膨張であっても、蓋部
が凹んだ後なので、縦皺が発生する程蓋部が膨らむこと
がない。よって熱板方式によるヒートシールを行なう場
合であっても、ヒートシール部に縦皺が発生し難い。

液状食品をヘッドスペースを残して成形容器に収納し
た後に封緘するので、開封の際に液状食品の溢れが起こ
り難い。またヒートシールする時にヘッドスペースが残
っているので、ヒートシール前の蓋部と成形容器のヒー
トシールされるべき部分の間に液状食品が侵入し難い。
よって完全密封が容易である。

成形容器に不活性ガスを吹込んで、ヘッドスペースの
水蒸気および空気の殆どを不活性ガスによって置換した
後に、上記の部分ヒートシールを行なう。さらに蓋部を
僅かに凹ませて、ヘッドスペースの気体の一部を未ヒー
トシールの隙間を通って排出するので、ヘッドスペース
内に僅かに残っていた空気も排除される。よって液状食
品が、保存中に酸化による劣化を起こすことがない。

底面が球面状に僅かに突出した押圧体を降下させて蓋
部に当て、蓋部を僅かに凹ませて、ヘッドスペースの気
体の一部を未ヒートシール部の隙間を通って排出する。

押圧体は、底面が球面状に僅かに突出しているので、
押圧体を降下させると、先づ蓋部の中央部で接触し始
め、降下量が大きくなると共に接触面積が増加して、凹
み深さが大きくなり、同時に排出される気体の量が次第
に増える。前記の熱膨張による蓋部の面積増加に対応す
る深さｄ（熱膨張による面積増加＝凹み後の面積−平坦
な蓋部の面積、である深さ）になるまでには、前記のヒ
ートシール部の縦皺防止が可能になるまでに気体が排出
される。深さｄより深くなると、絞りによって蓋部に皺
が生ずるが、このように深くする必要がない。そのため
ヒートシール部の縦皺防止のためヘッドスペースの気体
の一部を排出の際に、蓋部に絞りによる皺が生じ難い。

各工程における作業が単純なので各工程が短時間で済
み（例えば後記の実施例に記載のように、１工程２秒、
工程間の時間１秒）、生産性が高い。

（実施例） 第１図において、第４図と同一符号の部分は同様な部
分を示す。ヘッドスペース５を残して高温の（約70℃以
上の）液状食品４を収納されたカップ状成形容器１は、
フランジ部1aを支持リング７によって支持され、矢印Ａ
方向に、各ステーションにおいて停止して、間欠的に
（例えば停止２秒，移行１秒）移動される。本明細書に
おいては、室温においては粘稠又は固状であるが、約70
℃以上の高温において比較的サラリとした液状の食品、
もしくはこのような液状の食品で固形物が取囲まれた食
品、例えばミートソース、カレー、スープ、ゼリー等を
も液状食品と称する。

容器１は不活性ガス吹込みステーション11において、
不活性ガス吹込み装置12の吹出し孔12aから常時吹出さ
れる不活性ガス13、例えば窒素ガスをヘッドスペース５
に吹込まれる。この吹込みによってヘッドスペース５の
水蒸気および空気は殆んどが不活性ガス13によって置換
される。

次に第１のヒートシールステーション14において、第
１のヒートシール用熱板15によってフランジ部1aに、可
撓性の積層体（通常は金属箔層を含む）よりなるウエブ
９をヒートシールされて、欠円状ヒートシール部17およ
び蓋部２を形成される。熱板15の発熱体15aが埋設され
ている環状突起部15bには第２図に示すように、欠円部1
6（周方向幅Ｗは通常約３〜30mm）が形成されていて、
欠円部16の真下のフランジ部1aおよびウエブ９の部分は
押圧されず、従ってヒートシールされることなく未ヒー
トシール部18となる。６は不活性ガス置換後第１のヒー
トシール直後までに発生した水蒸気である。

第１のヒートシール後、次の押圧ステーション19に達
するまでに、シール部からの熱伝達により若干伸びた蓋
部２は、発生する水蒸気６と、高温のヒートシール部17
からの熱によるヘッドスペース５内の気体の熱膨張のた
め、蓋部２は１点鎖線で示すように上方に膨らむが、そ
の膨らみは比較的小さい。未ヒートシール部18の隙間20
を通ってヘッドスペース５内の気体が自然漏出するから
である。従ってヒートシール部17に縦皺が発生すること
はない。

押圧ステーション19において、底面21aが僅かに球面
状に下方に突出した、上下動可能の押圧体21を蓋部２に
押し当てて、実線で示すように蓋部２を、内側に凹むよ
うに反転させてヘッドスペース５の容積を、蓋部２が平
坦な状態におけるそれよりも減少させ、内部の気体22
（水蒸気を含む）を隙間20を通って追い出して、強制排
出する。

次に第２のヒートシールステーション23において、通
常のヒートシール用熱板８を用いてフランジ部1aの全周
にわたってヒートシールを行ない、未ヒートシール部18
にもヒートシール部を形成して、全円環状のヒートシー
ル部24を形成する。この場合未ヒートシール部18の上方
近傍のみに発熱体8aが設けられており、その他の部分に
は発熱体が設けられていない熱板（図示されない）を用
いて、未ヒートシール部18およびその近傍のみをヒート
シールしてもよい。

図示のように第２のヒートシール直後に、水蒸気６の
発生とヘッドスペース内の気体の熱膨脹のため蓋部２の
凹みは減少し、次のステーション25では蓋部２は僅かに
上方に膨らむが、押圧ステーション19においてヘッドス
ペース５の容積が減少されているので、その膨らみは僅
かであり、かりに膨らみが大きい場合でも、このように
大きく膨らむまでにヒートシール部24が固化しているの
で縦皺10が発生することはない。

その後ステーション（図示されない）で蓋部２は、フ
ランジ部1aの周縁に沿ってウエブ９から打抜き切断され
（このさい第５図に示される摘み部2aを残してもよ
い）、自然放冷によりヘッドスペース５内の水蒸気６の
凝結および気体ならびに食品４の熱収縮によって、ヘッ
ドスペース５が減圧され、蓋部２が第３図に示すように
内側に球面状にタイトに凹んだ密封容器26が得られる。

以下具体例について説明する。

高さ100mm,胴部上端部の外径75mm,底部の外径48mm,フ
ランジ部1aの幅5mm,内容積230c.cのカップ状容器１を、
内層および外層がそれぞれ厚さ600μｍおよび550μｍの
ポリプロピレンフィルム，中間層が厚さ50μｍのエチレ
ン・ビニルアルコール共重合体よりなる積層体より圧空
成形法により形成した。

この容器１に80℃のコーンスープを180gr.収納した
（ヘッドスペース５の容積60c.c.）後、この容器１を第
１図に示すように、支持リング７で支持して、各ステー
ションにおける停止２秒、各ステーション間の移行１秒
のタイミングで矢印Ａ方向に間欠的に移動した。

不活性ガス吹込ステーション11で窒素ガス（99.9％）
を吹込んでヘッドスペース５内の気体を窒素ガスで置換
した後、第１のヒートシールステーション14において、
第２図に示すように欠円部16（周方向幅W:7mm）を有
し、環状突起部15bの幅ｄが4mmの第１の熱板15によっ
て、ウエブ９（蓋部２）をヒートシールして未ヒートシ
ール部18を有するヒートシール部17を形成した。蓋部２
の内層は厚さ50μｍのポリプロピレン、中間層は厚さ20
μｍのアルミニウム箔、外層は厚さ12μｍのポリエチレ
ンテレフタレートであり、ヒートシール温度は200℃、
時間は1.5秒であった。

次に押圧ステーション19において、ステンレス鋼より
なる直径50mm、最大突出高さ6mmの球面状に下方に膨ら
んだ底面21aを有する押圧体21により蓋部２を押圧して
ヘッドスペース５の気体を未ヒートシール部18の隙間20
を通って追い出し、ヘッドスペース５の容積を蓋部２が
平坦のときよりも小さくなるように減少させた。

次いで第２のヒートシールステーション23において、
熱板８によって未ヒートシール部18をヒートシールして
円環状ヒートシール部24を形成した。ヒートシール温度
は200℃、時間は1.5秒であった。

その後自然放冷したが、ヒートシール部24に縦皺10は
皆無であり、蓋部２は第３図に示すように球面状に内側
に向ってタイトに凹んでおり、密封性が確認された。な
お第1,第２のヒートシールステーション14,23および押
圧ステーション19においては、支持リング７は図示され
ない支承体により下部を支承された。

比較のため第１のヒートシールステーション14におい
て熱板８を用いて欠円部16のない円環状ヒートシール部
を形成し、第１の熱板15および押圧体21を用いなかった
点以外は前記と同様にして、蓋２を容器１に封緘した。
ヒートシール部３に第５図に示すような、顕著な縦皺10
が発生し、自然冷却後も蓋部２は球面状に凹むことなく
ブカブカの状態であり、ヘッドスペースは減圧になら
ず、ヒートシール部３は気密性がないことが判明した。

（発明の効果） 本発明は次の効果を奏する。

熱板方式によるヒートシールを行ない、かつ蓋部が平
坦な場合であっても、ヒートシール部に縦皺が発生し難
い。

開封の際に液状食品の溢れが起こり難い。

完全密封が容易である。

液状食品が、保存中に酸化による劣化を起こすことが
ない。

蓋部に絞りによる皺が生じ難い。

生産性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す説明用縦断面図、第２図
は第１図のII−II線に沿う横断面図、第３図は本発明の
方法により封緘された成形容器の冷却後の状態を示す縦
断面図、第４図は従来の封緘方法でヒートシールした直
後の、封緘容器の状態を示す縦断面図、第５図は第４図
の封緘容器の冷却後の例の平面図である。 １……成形容器、1a……フランジ部（ヒートシールされ
るべき部分）、２……蓋部、４……液状食品、５……ヘ
ッドスペース、13……不活性ガス、17……ヒートシール
部、18……未ヒートシール部、20……隙間,21……押圧
体、22……気体。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高温の液状食品をヘッドスペースを残して
   成形容器に収納し、次いで成形容器に不活性ガスを吹込
   んで、ヘッドスペースの水蒸気および空気の殆どを不活
   性ガスによって置換した後、成形容器のヒートシールさ
   れるべき部分に沿って、未ヒートシール部となる一部分
   を残して蓋部をヒートシールし、その後、底面が球面状
   に僅かに突出した押圧体を降下させて蓋部に当て、蓋部
   を僅かに凹ませて、ヘッドスペースの気体の一部を未ヒ
   ートシール部の隙間を通って排出し、その後直ちに少な
   くとも未ヒートシール部をヒートシールすることを特徴
   とする成形容器の封緘方法。