JP2704104B2 - カートンを殺菌するための方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は充填前にカートンを殺菌
するための方法および装置に関し、より詳細には、シー
ルされた板紙カートン内の食品の保存寿命を増大させる
ことに関する。

【０００２】

【従来の技術】殺菌、超殺菌されたミルクおよびジュー
ス製品をパック詰めするのに、板紙が一般に使用されて
いる。このような製品は、一般に、充填前に閉鎖底部を
備えて予備成形された頂部切妻型カートンにパック詰め
される。代表的には、カートンはコンベヤ上で充填機を
通して前進される。カートンに充填する前に、過酸化水
素溶液をカートンの内部に噴霧し、ミルクを腐敗させる
バクテリアを殺す。過酸化水素が作業者に損傷を引き起
こすのを防ぐためには、安全予備策を使用しなければな
らない。業務上安全条例および健康管理条例が、作業者
が居る空気中の過酸化水素の許容量を限定している。過
酸化水素溶液をカートン内に噴霧した後、カートンにミ
ルクまたは他の食品を充填する前にカートンの内部を乾
燥する必要がある。過酸化水素溶液は在来の充填機で
は、加熱空気をカートンの内部に導入することによって
カートンの内部から除去される。この機械内にカートン
を支持するコンベヤはカートンに対して充填、閉鎖およ
びシーリングのような操作を次々に行うために所定の時
間間隔の間、停止する。操作がこの所定の時間間隔より
も長い時間を必要とする場合には、時間間隔を長くする
か、あるいは操作を一回以上繰り返すような追加のステ
ーションを設けることが必要である。在来の機械により
加熱空気をカートンに吹き入れる方法は、１つのステー
ションでカートンの内部から過酸化水素を十分に除去す
るには不十分であり、カートンにミルクを充填すること
ができる前に、幾つかの追加の乾燥ステーションを設け
ることが必要である。これらの従来のパック詰め機械に
おける多数の乾燥ステーションの必要により、機械の費
用を高めるだけではなく、機械の生産率を制限してしま
う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、過酸
化水素溶液でカートンの内部を殺菌するための改良方法
および装置を提供することである。本発明の他の目的
は、カートンの内部の殺菌を行うために必要とされる時
間および熱負荷を減じることである。本発明の更に他の
目的は、化学薬品への露出の有害作用から作業者を保護
する過酸化水素装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】これらの目的は本発明の
好適な実施例によれば、２つのステーションを有するカ
ートン殺菌装置によって達成される。第２ステーション
では、過酸化水素の霧化噴霧液を予備成形カートンの内
面に塗布する。第２ステーションでは、マンドレルをカ
ートンに挿入する。このマンドレルは、加熱された無菌
空気をカートンの内面に差し向ける複数のノズルを有し
ている。加熱空気の流れおよびノズルのパターンによ
り、処理時間を実質的に増すことなしに、且つ加熱空気
の追加の供給を必要とすることなしに、過酸化水素蒸気
および液滴をカートンの内部から効果的に除去する。マ
ンドレルはカートンに対して出入り往復移動し、またカ
ートンの内面上に加熱空気の実質的に一様な分布パター
ンをもたらすようなノズル開口部のパターンを有してい
る。このようにして過酸化水素を加熱することにより、
過酸化水素の効力を高め、且つ過酸化水素蒸気および液
滴を効率的に除去する。好ましくは、第１および第２ス
テーションは作業者を過酸化水素蒸気から保護するため
に室内に包囲されている。

【０００５】

【実施例】図１を参照して説明すると、ミルクまたはジ
ュースのような液状食品を予備成形カートンに充填する
のに使用する在来の自動充填機、例えば、米国特許第
4,448,008号に開示された種類の自動充填機に本発明の
装置および方法を提供した。これらの在来の自動充填機
には、予備成形素材が供給される。この機械は素材を開
放して管を形成し、この管の底部をシールして開放頂部
を有するカートンを形成し、このカートンをコンベヤに
載せる。カートンが機械を通って前進するにつれて、こ
のカートンに液状食品が充填され、次いで頂部が閉じら
れてシールされる。次いで、充填済みカートンが機械か
ら搬出される。本発明のカートン殺菌装置はカートンの
形成とカートンへの充填との間に介在されている。図１
を参照して説明すると、カートン形成装置２はカートン
４を次々にレール７に載せる。在来の実施によれば、コ
ンベヤ６がカートンを一度に２つのステーション分、間
欠的に前進させ、それにより２つのカートンに同時に充
填することができる。コンベヤは、機械が最もゆっくり
な操作を行うのに十分な時間を可能にする滞留時間を有
している。本発明の装置は、カートンが一度に１つのス
テーション分、或いは一度に２つより多いステーション
分、前進するような機械に適合することができる。充填
ステーションのところで、液状食品を在来の供給設備に
よりカートンの開放頂部の中へ供給する。２つのカート
ンへ同時に充填し、次いでこれらのカートンは閉鎖／シ
ールステーション（図示せず）へ前進する。

【０００６】本発明の殺菌装置は、コンベヤ６のカート
ン供給部分と充填ステーション８との間に介在されてい
る。殺菌装置は、過酸化水素噴霧装置１０および加熱空
気乾燥ステーション１２を有している。過酸化水素噴霧
ステーション１０では、２つの噴霧器１４がカートン４
の上方に位置決めされて霧化ミストすなわち噴霧体を容
器の内面に差し向ける。過酸化水素溶液を適当な導管か
ら噴霧器１４に供給し、圧縮空気を噴霧器１４に供給し
て過酸化水素溶液の霧化を引き起こす。この溶液は過酸
化水素 0.1〜15パーセントの濃度を有しており、各ノズ
ルを通る流量は 0.1リットル/ 時と1.0 リットル/ 時と
の間である。好ましくは、噴霧体はカートンの内部側壁
部および底部に過酸化水素溶液の一様な被膜を形成す
る。カートンに液状食品が充填される前に、熱により活
性化された過酸化水素をカートン４の内部から除去しな
ければならず、これはドライヤーステーション１２で行
われる。ドライヤーステーション１２は断熱ハウジング
１８を有している。このハウジング１８の底部に固着さ
れた取付け板２０が一対のマンドレル２２を支持してい
る。図５ないし図９に示すように、マンドレル２２は中
空であり、板２０に固着された管状本体２４を有してい
る。この管状本体２４の下端部はノズル板２６によって
覆われている。また、管状本体２４は、カートンの内壁
部に係合してこれらの壁部が管状本体２４の側部に当た
って潰れないようにするために両側に沿って延びる一対
のガイド２８を有している。図７に示すように、管状本
体２４の側壁部３０は長さ方向中心線に向けて内方に傾
斜している。前壁部３２および後壁部３４はマンドレル
２２の下端部において実質的に平らであり、板２０に隣
接した方の前壁部３２および後壁部３４の部分は側壁部
３０と同じように傾斜している。板２０は管状本体２４
の内部と整合されている開口部３６を有している。

【０００７】ノズル板２６は、図７ないし図９に示すよ
うに中央ノズル３８および隅ノズル４０を有している。
図６には、マンドレルをカートン内へ降下させたとき
に、ノズル板２６およびカートン４の内部を示すため
に、代表的な底部シール済みカートン４がコンベヤ６に
位置決めされた状態で示されている。図２ないし図４を
参照すると、マンドレル２２は板２０によってハウジン
グ１８に取付けられている。空気を可撓性導管４２を通
してハウジング１８へ供給する。加圧下の空気をエアブ
ロワ４４または他の適当な手段により導管４２へ供給す
る。管コネクタ４６が取付けブラケット４８へのハウジ
ング１８の剛性な取付けを行う。ブラケット４８には、
ヒータユニット６１が導管４２とコネクタ４６との間に
設けられている。このヒータユニット６１は、空気がこ
のユニットを通って流れるときに空気を加熱するための
電気抵抗型または任意の他の適当な型である。ブラケッ
ト４８は垂直シャフト５０に設けられており、この垂直
シャフト５０は垂直スリーブ支持ユニット５２に往復運
動可能に設けられている。好ましくはクランク／リンク
アーム型である駆動機構６０が垂直往復運動をシャフト
５０に他の部品の作動と調時関係で与える。コンベヤ６
および駆動機構６０の協調が機械駆動装置６２により制
御される。取付け用ブラケット４８は図２および図３に
その最も上方の位置の近くに示されている。導管４２か
らの空気を一対の管５４によってマンドレル２２の内部
に供給する。管５４を通って流れている空気に熱を伝達
させるために、ヒータユニット６１に加熱要素または他
の適当な手段が設けられている。空気の最大温度はカー
トン材料の損傷を引き起こす温度以下であるべきであ
る。代表的にはポリエチレン被膜を有するカートン材料
の過熱を回避するには、ノズルから流れる空気の温度は
最も小さい容器の場合には約 715°F であり、高さの最
も高い容器の場合には約 1050 °F であるべきである。
各マンドレル２２を通る空気の流量は好ましくは 10 〜
15 cfmである。

【０００８】本発明の装置が高さの異なるカートンに使
用されることを意図しているので、カートンの大きさを
処理する作動条件を調整することが必要である。各カー
トン用の過酸化水素噴霧体の量はカートンの側壁部およ
び底部の表面積に比例されるべきである。噴霧器１４
は、カートンの表面の所望の被覆度を達成するために溶
液の流量および空気圧を調整する在来の制御装置を有し
ている。また、空気の温度と、カートンを乾燥するのに
使用される加熱空気の流量とをカートンの大きさと関連
して調整しなければならない。マンドレルのストローク
はカートンのあらゆる大きさについて同じであり、好ま
しくは 16.0 cm (6.3 インチ) であり、短いカートンの
場合、マンドレル２２の進む侵入対カートンの高さの比
は高さのより高いカートンの場合よりも大きい。図３に
示すように、レール７の位置は調整可能であり、従っ
て、カートンの頂部は、マンドレル２２を受け入れるた
めに、且つどの大きさのカートンが充填され且つシール
されるかどうかにかかわらず、充填され且つシールされ
るのに適切な高さに調整される。図１に示すように、過
酸化水素殺菌ステーション１０およびドライヤーステー
ション１２は好ましくはハウジング５６内に包囲されて
いる。ハウジング５６はカートンをハウジング５６に対
して出し入れするために両端部に開口部を有している。
排出管路５８を通る空気の流れは、ノズル板２６のノズ
ルから、カートンが出入りする各端部の包囲体へ入る空
気の流れよりも大きいべきであるので、過酸化水素蒸気
は包囲体から逃げないが、排出管路を通して差し向けら
れて、大気に戻される前に収集され、処理される。

【０００９】作動中、カートン４を形成してレール７に
載せる。コンベヤ６は２つのカートン間の間隔に対応す
る距離、間欠的に前進するので、２つのカートンが各ス
テーションで同時に処理される。コンベヤの滞留時間
は、各ステーションで必要な操作を行うのに十分に長い
ように選択させ、連続コンベヤを使用するので、最も長
い必要とされる滞留時間がコンベヤのタイミングを制御
する。次いで、カートンは殺菌ステーション１０まで前
進する。噴霧ノズルが過酸化水素溶液を各カートンの内
部に噴霧してカートンの内面に過酸化水素溶液の被膜を
形成する。次に、カートンはドライヤーステーション１
２まで前進する。マンドレル２２を初めに図に実線で示
す位置まで上昇させる。空気の流れが導管４２および間
５４を通ってマンドレル２２の内部まで流れているよう
に、ブロワ４４を作動する。機構６０を作動することに
より、ブラケット４８はマンドレル２２を、これがコン
ベヤ６の支持板７に対して図６に示す位置に達するま
で、図３に示す位置からコンベヤ状のカートンの内部へ
降下させる。導管４２からの空気がヒータユニット６１
を通るときに加熱される。この高温空気はノズル板２６
のノズル３８、４０を通り、次いでガイド２８に沿って
上方に流れ、ついにはカートン４の頂部を通って流出す
る。限られた高さの小さいカートンの場合には、マンド
レル２２のストロークはもっと高いカートンの場合と同
じである。何故ならば、マンドレル２２のストロークを
調整したり変化させたりしなければならないことなし
に、この機械がより短いカートン用に容易に変換される
と言う点が本発明の重要な特徴であるからである。所定
の時間後、マンドレル２２を上昇させ、次いでカートン
は充填ステーション８（図１）まで前進する。

【００１０】本発明の方法を実施するのに適した条件の
例として、過酸化水素溶液は 0.1〜15 %、好ましくは10
%の過酸化水素の濃度を有するべきである。ノズル板か
ら流出するときの加熱空気の温度は、245 mmの高さのカ
ートンの場合には、好ましくは、1050°F と1100°F と
の間である。全流量は好ましくは 0.2832 〜0.424 m³/
分 (10〜15 ft³/ 分) である。マンドレル２２の垂直移
動は約 16.0 cm (6.3インチ) である。これらの条件を
使用して、Ｂサブチリスの満足すべき低減を達成すべき
である。マンドレルをカートンの内部に挿入し、高温の
空気の流れをカートンの内面、特にカートンの底部コー
ナに当てることによって、残りの量の過酸化水素が単一
工程でカートンの内部から除去されるので、ドライヤー
ステーション１２を通過後すぐにカートンに充填するこ
とができる。より高いカートンの場合には、加熱空気が
ノズルからマンドレル２２の壁部３０、３２、３４とカ
ートンの内部側壁部との間の空間に沿って上方に流れて
過酸化水素を効果的に除去する。追加の乾燥処理は必要
とされない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカートン殺菌装置を組み入れたカート
ン充填装置の概略図である。

【図２】カートン殺菌装置の側立面図である。

【図３】カートン殺菌装置の端立面図である。

【図４】カートン殺菌装置の頂平面図である。

【図５】ドライヤーマンドレルの等角投影図である。

【図６】ドライヤーマンドレルのうちの１つの側立面図
である。

【図７】図６の線７─７に沿ったドライヤーマンドレル
の横断面図である。

【図８】マンドレルの底平面図である。

【図９】図８の線９─９に沿ったマンドレルの横断面図
である。

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予備成形底部および直立側壁部を有する種
   類のカートンがコンベヤ上を前進するときに、過酸化水
   素溶液をカートンの内部に噴霧することによって食品用
   カートンを殺菌して充填する方法において、 噴霧工程後にマンドレルをカートンに挿入し、加熱空気
   の流れをマンドレルの内部を通して差し向け、カートン
   の底部の反対側に位置決めされたノズルを通してマンド
   レルから取り出し、マンドレルは、加熱空気をマンドレ
   ルとカートンの側壁部との間に差し向けて過酸化水素を
   カートンから蒸発除去するためにカートンの側壁部から
   間隔を隔てられており、マンドレルをカートンから抜き
   出し、殺菌されたカートンに液状食品を充填することを
   特徴とする方法。
2. 【請求項２】噴霧工程は 0.1 %〜 15 % の過酸化水素の
   水溶液をカートンの底部および側壁部の内面に噴霧する
   ことを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】コンベヤは３つの連続したステーションへ
   周期的に前進し、噴霧工程は第１ステーションで行わ
   れ、マンドレルを挿入し、引き抜く工程は第２ステーシ
   ョンで行われ、第３ステーションでカートンに液状食品
   を充填することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】カートンを複数のステーションを通して周
   期的に搬送するためのコンベヤ構造体と、管状部分を有
   し、下端部にノズル板を備えた中空のマンドレルと、カ
   ートンが静止したままである間、マンドレルを昇降させ
   るための構造体と、加熱空気をマンドレルおよびノズル
   板を通して供給するための装置とを備えたことを特徴と
   する請求項１の方法を実施するための装置。
5. 【請求項５】マンドレルは一対の側壁部、前壁部および
   後壁部を有しており、側壁部はその各々の中心に向けて
   内方に傾斜されており、またマンドレルは各側壁部の中
   心に沿って延びる一対のガイドを有していることを特徴
   とする請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】ノズル板は実質的に正方形であり、カート
   ンの内部への加熱空気の一様な分布を行うための中央の
   ノズルと、各コーナに設けられたノズルとを有している
   ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 【請求項７】マンドレルを昇降させるための構造体はマ
   ンドレルを支持するためのハウジングと、マンドレルを
   コンベヤに対して近づけたり遠ざけたりするためにハウ
   ジングを昇降させるためのモータとを有していることを
   特徴とする請求項４に記載の装置。
8. 【請求項８】加熱空気を供給するための装置はマンドレ
   ルと連結された管と、該管内のヒータとを有しているこ
   とを特徴とする請求項７に記載の装置。