JP2743529B2 - 無菌包装装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は無菌包装装置に関する。

更に詳しくは、本発明は、有底筒状のカートンを殺菌
すると共に、無菌状態で内容物を充填密封する装置に関
する。

＜従来の技術＞ 従来、この種の装置は、筒状カートンの一端を折り込
み、封止するカートン成形部を含め、装置全体を無菌チ
ャンバー内に収容して成るのが通常であった。しかし、
かかる装置は無菌チャンバーが大型となるため、チャン
バー内の殺菌に長時間を要し、運転前もしくは故障等に
より一時停止した後も運転再開に不都合を生じていた。

かかる理由から、本件出願人は、必要最小限の部分を
無菌チャンバーに収容し、残部をチャンバー外に設けた
無菌包装装置を提案している。例えば特願昭63−230977
号明細書等である。

特願昭63−230977号によれば、筒状カートンは一枚づ
つ取出され、底部を折り込んで封止し、口栓を装着し、
空気を噴出かつ吸引して紙粉等を除去した後、無菌チャ
ンバー内部に搬入される。

無菌チャンバー内部では、100〜130℃のスチームでカ
ートン内外を殺菌し、飲料等の無菌状態の内容物を充填
し、カートンを密封した後、無菌チャンバーから製品と
して排出される。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、この装置は必要最小限の設備の外は無
菌チャンバー外としているため、カートンの殺菌効率に
限界があった。

スチームの温度又はその噴霧時間を大きくすれば殺菌
効率は向上するが、カートン内面に設けられたプラスチ
ック層の損傷を防ぐため、スチーム温度は100〜130℃、
時間は１〜３秒程度が限界である。

そこで、本発明は、無菌チャンバー内部の設備を増大
させることなく、殺菌効率の向上した無菌包装装置を提
供することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ この目的を達成するため、本発明は有底筒状のカート
ンを供給するカートン成形供給部と無菌チャンバーを含
む無菌包装部とから成り、無菌包装部は、トップ仮折手
段、カートンクリーナー手段及び陽圧状態の無菌チャン
バ内に配設されたカートン殺菌手段と充填手段とトップ
封止手段とから成り、カートンクリーナー手段は前記無
菌チャンバーに近接して設けられ、かつエタノール殺菌
手段及び空気噴出ノズルとバキュームノズルとから成る
ことを特徴とする無菌包装装置を提供する。

＜作用＞ 本発明の装置は、無菌チャンバーの直前にエタノール
殺菌手段を有する。このため、カートンは無菌チャンバ
ー外部でプレ殺菌が施される。エタノール殺菌手段は無
菌チャンバー外部にあるから、カートの再汚染が生じる
が、エタノール殺菌手段と無菌チャンバーは近接して設
けられるから、再汚染はわずかであり、無菌チャンバー
内のカートン殺菌手段で十分に殺菌できる。

カートン殺菌手段でカートンを殺菌した後、飲料等の
無菌内容物を充填し、トップを封止密封して包装体が得
られる。

なお、空気噴出ノズルとバキュームノズルは、噴霧し
たエタノールを吸引除去するもので、カートン内面のプ
ラスチックが酸化している場合には、その酸化臭の原因
物質をエタノールに溶解して除去できる。

＜実施例＞ 以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。

第２図は本発明の無菌包装装置の全体構成を示し、図
中１は無菌包装ユニット本体であり、この無菌包装ユニ
ット本体１は、大別して有底筒状の包装容器（以後、カ
ートンという）２を受取って無菌包装を完了させる無菌
包装部３と、この無菌包装部３に有底筒状にカートン２
を供給するカートン成形供給部４とからなる。これら無
菌包装部３とカートン成形供給部４とは、共通の架台５
に搭載される、ほぼ全体が外部カバー６で覆われた構成
となっている。この外部カバー６は、架台５上に組立て
られた窓枠部材（図示せず）と、この窓枠部材により構
成される複数の窓のうち開閉する必要の無い部分を閉塞
する透明板ガラス（図示しない）と、開閉を必要とする
部分を閉塞する透明ガラスを嵌込んだ扉体（図示しな
い）とで構成されている。また、カートン成形供給部４
の右側前部には操作制御盤８が設けられている。

また、このように構成された無菌包装ユニット本体１
の後側には、無菌包装部３に口栓９を供給する口栓供給
ユニット10、被充填物を供給する被充填物供給ユニット
11、および無菌エアーCAを供給する無菌空気供給ユニッ
ト12などが配設されている。

前記カートン成形供給部４は、図中右側部位に位置
し、操作制御盤８の前面下部に位置して設けられて偏平
状に折畳まれた無底のカートン２…を順次取出部に移送
するカートンフィーダ15と、前記外部カバー６内に収容
されカートンフィーダ15の最前端のカートン２を吸着し
て取出して有底角筒状に成形する成形機構部16とからな
る。成形機構部16は、カートン２を保持する複数のマン
ドレル17を備えたボトム成形ターレット18とを有し、こ
のボトム成形ターレット18が第２図の矢印方向に間欠回
転することにより前記マンドレル17は、受渡し装置（図
示しない）が配置された受取りポジションP₁、ヒータ19
が配置されたボトム加熱ポジションP₂、折込み装置20が
配置されたボトム仮折ポジションP₃、プレス装置21が配
置されたボトムプレスシールポジションP₄、および引抜
き装置（図示しない）が配置された受渡しポジションP₅
に順次対向し得る構成となっている。なお、前記受取り
ポジションP₁は、カートン筒状成形部になっており、取
出し手段22によりカートンフィーダ15からカートン２を
吸着取出しすると、ガイド部材23に当接して自動的に角
筒状に成形されるようになっている。

また、無菌包装部３には、包装容器搬送手段としての
カートンコンベヤ25が設けられており、このカートンコ
ンベヤ25は、左右方向に長い偏平無端状に張設された無
端チェーン26にＬ字状の第１のホルダ27aと第２のホル
ダ27bとからなるキャリヤ27を所定間隔に装着したもの
であり、前側の往路部分を走行するキャリヤ27…でカー
トン２…を狭持してカートン受取り位置である第１の位
置からカートン排出位置である第２の位置まで間欠的に
搬送するようになっている。前記カートン受取り位置で
ある第１の位置は、前記カートン成形供給部４の受渡し
ポジションP₅に対向しており、有底筒状のカートン２が
順次キャリヤ27を構成する第１のホルダと第２のホルダ
間に押し込まれるようになっている。

さらに、カートンキャリヤ２の往路部分で構成される
カートン搬送路28に対向して、カートン２…に対する包
装を完了させる包装プロセス構成手段が設けられてい
る。

すなわち、カートン受取り位置の下流側には、前処理
工程部30としての口栓装着手段31、口栓溶着手段32、第
１トップ仮折手段33、およびカートンクリーナ手段34
と、無菌処理工程部35としてのカートン殺菌手段26、充
填手段37、およびトップ封止手段38と、後処理工程39で
ある日付刻印手段40が配設されている。

無菌処理工程部35としての前記カートン殺菌手段36
は、カートン外部スチーム殺菌手段41、カートン内部ス
チーム殺菌手段42、および加熱空気乾燥手段43で構成さ
れており、また、トップ封止手段38は、第２トップ仮折
手段44、トップ加熱手段45、およびトッププレス手段46
とで構成されている。

また、このような構成からなる包装プロセス構成手段
の主要部である無菌処理工程部35、すなわち、カートン
殺菌手段36、充填手段37、およびトップ封止手段38の配
設部分は、無菌チャンバ50によりトンネル状に覆われた
状態となっている。この無菌チャンバ50内には、前記無
菌空気供給ユニット12で作られる0.2〜0.3μｍ以下の粒
子しか含まない、いわゆる無菌エアーCAが３本のダクト
51,52,53を介して３か所に導入され、その内部は常に陽
圧状態（水圧で３〜5mm程度）に保たれ、外部空気が入
り込まないようになっている。なお、各ダクト51〜53か
らの無菌エアーCAの導入量は流量調整弁54によりそれぞ
れ適宜調節されている。また、このとき第１図にも示す
ように無菌エアーCAが無菌チャンバ50の両端開口部から
流出し、この流出した無菌エアーCAによって外部カバー
６内も陽圧のクリーンエリアとなり、外部カバー６と無
菌チャンバ50との二重の無菌構造を形成するようになっ
ている。

さらに、カートン搬送路28の終端部には、カートンコ
ンベンヤ25のキャリヤ27から開放された包装完了品であ
るカートン２を、外部カバー６外に搬出するためのロー
タリーテーブル55が配設されている。

また、無菌チャンバ50の前記スチーム殺菌手段41,42
の配設位置に近い一端開口部側には、スチーム回収手段
のスチーム吸込部を形成するフード57が、カートン搬送
路28を囲繞する状態かつ無菌チャンバ50との間に若干の
隙間を形成する状態に取付けられているとともに、この
フード57に形成された排気口には架台５内に配置された
ブロア（図示しない）と連通するホース（図示しない）
が接続された構成となっている。そして、前記無菌チャ
ンバ50から流出するスチームｓが、前処理工程部30側に
行かなように回収するとともに、始動当初のなどには外
部カバー６内の非無菌空気を排気するようになってい
る。

また、カートンコンベヤ25の復路には、殺菌液噴霧手
段65が配設されていて、空のキャリヤ27…に次亜塩素酸
水溶液ａを噴霧するようになっている。

つぎに、包装プロセス構成手段29を構成する前記各手
段について説明する。なお、細部については本発明と直
接関係ないため説明は省略する。

前記口栓装着手段31は、口栓搬送シュート66の最先端
部の口栓９を取出して、カートン２に予め穿たれている
口栓装着孔2aに内側から挿入装着させる構成となってい
る、なお、前記口栓供給ユニット10は、ホッパ68に収容
された口栓９…を口栓整列装置69に供給して整列させ、
これを口栓搬送シュート66を介して口栓装着手段31に供
給するようになっている。

前記口栓溶着手段32は、口栓９の鍔部と口栓装着孔2a
の開口縁部とを、受け機構70と可動式超音波発生手段71
とで狭持して、相互対向面部を超音波溶着するようにな
っている。

前記第１トップ仮折手段33は、一対の可動成形折込片
および狭持ブロックを有したヘッド72を備え、カートン
２の上端開口部を罫線に沿って一旦屋根型に折込んで折
癖を付けるようになっている。

カートンクリーナ手段34は、エタノール噴霧ノズル
７、空気噴出ノズルとバキュームノズルの二重構造のノ
ズル73とから成っており、エタノール噴霧ノズル７によ
りカートン内部に70〜90％のエタノール水溶液を噴霧し
てプレス殺菌した後、空気を吹き込むと共に吸引して、
紙粉、エタノール水溶液、口栓装着部で生じた酸化臭原
因物質（低級カルボン酸、低級アルデヒド等）を除去す
るようになっている。

前記カートン外部スチーム殺菌手段41は、図示しない
スチーム発生手段と連通するスチーム供給管74から分岐
されて、先端部を前記無菌チャンバ50内に臨ませた６本
のスチーム噴出ノズル75…の内、カートン２の前後左右
の外部４面に対向する４本のスチーム噴出ノズル75…
で、また、前記カートン内部スチーム殺菌手段42は、カ
ートン２の開口部に対向する２本のスチーム噴出ノズル
75,75でそれぞれ構成されており、スチーム噴出ノズル7
5…から噴出されるスチームｓにより、カートン２の内
外面の殺菌を行なうようになっている。いずれも100〜1
30℃のスチームを２〜３秒噴霧する。

前記加熱空気乾燥手段43は、図示しない空気発生源と
連通する加熱空気供給管76に接続された加熱空気噴出ノ
ズル77の先端部を、前記無菌チャンバ50内に臨ませた構
成となっており、カートン２の開口部に加熱空気HAを噴
出して乾燥するようになっている。

前記充填手段37は、吐出パイプ78を介して充填シリン
ダ79の吐出口に接続された充填ノズル80の先端部を、前
記無菌チャンバ50内に臨ませた構成となっており、充填
シリンダ79の動作に応じて、所定量目の被充填物Ｗがカ
ートン２内に充填されるようになっている。充填シリン
ダ79の吸入口は、供給パイプ81を介して被充填物供給ユ
ニット架台82上に載置された充填タンク83と連通した状
態となっている。

前記第２トップ仮折手段44は、一対の固定成形折込片
を有したヘッド84を、前記無菌チャンバ50内に臨ませた
構成となっており、ヘッド84の下降動作により、カート
ン２の内方折込部分を、再度、一対の固定成形折込片で
内方に押込むようになっている。

前記トップ加熱手段45は、一対のヒーター部85a、85a
を有したヘッド85を、前記無菌チャンバ50内に臨ませた
構成となつており、ヘッド85を下降させていつ対のヒー
タ部85a、85aを、それぞれカートン２、２内に介在させ
ることにより、１つのカートン２の開口シール部を２度
加熱して接着可能な溶融状態とするようになっている。

前記トラップレス手段46は、シール部を狭持するブロ
ック対86を、前記無菌チャンバ50内に臨ませた構成とな
っており、ブロック対86でカートン２のシール部を狭持
することにより、トップ折込みとシールを行なうように
なっている。

また、前記日付刻印手段40は、活字をセットしたブロ
ック対87で、カートンのシール部を狭持することによ
り、シール部に日付刻印を行なうようになっている。

また、カートンコンベヤ25の復路に配設された殺菌液
噴霧手段65は、キャリヤ27に対向してスプレー90を配置
して、その部分をフード91で覆った構成としたもので、
スプレー91は、図示しないポンプや流量調節手段を配し
た供給配管系を介して、次亜塩素酸水溶液ａを収容した
タンクに接続された状態となっている。そして、濃度50
〜500PPM程度（実施例では100〜200PPM）の次亜塩素水
溶液ａを連続的に噴霧するようになっている。

また、前記無菌チャンバ50には、各手段配設位置に対
向して、透明カバー94によりそれぞれ閉塞されたメイン
テナンス用窓部95…が形成されており、必要に応じて透
明カバー94を取外して、無菌チャンバ50内のメインテナ
ンスができるようになっている。また、各手段の無菌チ
ャンバ50への挿入部の隙間は、ゴム板や蛇腹等のシール
部材によって閉塞された状態となっており、無菌チャン
バ50の無菌性を破壊しないような構成となっている。

また、充填手段37と対応する位置には、溝カートンを
利用したワンタッチ式の開閉蓋により閉塞された窓97が
形成されており、必要に応じて前記開閉蓋をずらして、
一端を外部カバー６外に導出させたノズルアダプタ（図
示しない）を充填ノズル80の先端に接続するとともに、
ノズルアダプタに外嵌された蓋（図示しない）で前記窓
97を閉塞できるようになっている。そして、無菌チャン
バ50内の無菌性を保持したまま、充填手段37の管路を洗
浄した洗浄液を、外部架台６外に直接排出できるように
なっている。

つぎに、第３図を中心にカートン２の成形から包装完
了までの動作を説明する。まず、カートン供給成形部４
で有底角筒状のカートン２が成形される。すなわち、カ
ートンフィーダ15に一括してセットされた偏平状に折畳
まれた無底のカートン２は、取出し手段22により最前端
のものから順次取出され、カートン筒状成形部を兼ねる
受取りポジションP₁に送り込まれる。この受取りポジシ
ョンP₁に送り込まれ角筒状に成形れたカートン２は、ポ
トム成形ターレット18のマンドレル27に保持され、ボト
ム成形ターレット18の間欠回路に伴いヒータ19が配置さ
れたボトム加熱ポジションP₂、折込み装置20が配置され
たボトム仮折ポジションP₃、プレス装置21が配置された
ボトムプレスシールポジションP₄、及び引抜き装置（図
示しない）が配置された受渡しポジションP₅に順次対向
して有底角筒状に成形される。

ついで、有底角筒状に成形されたカートン２は、無菌
包装ユニット本体１に供給され無菌包装が行われる。す
なわち、有底筒状のカートン２が、カートンコンベヤ25
のキャリア27に挿入され、走行に伴い順次カートン搬送
路28を間欠移送される。

そして、まず、前処理工程部30である口栓装置手段3
1、口栓溶着手段32、第１トップ仮折手段33、およびカ
ートンクリーナ手段34に順次対向することにより、口栓
９の装着から口栓９の超音波溶着、さらに、カートン２
の上端開口部の折癖を付け、カートン２内のプレ殺菌と
清掃までの前処理工程が完了する。

ついで、カートン２は、無菌包装工程部35に折り込ま
れる。そして、カートン外部スチーム殺菌手段41および
カートン内部スチーム殺菌手段42に順次対向することに
よりカートン２の内外面のスチーム殺菌を行なわれ、つ
いで、加熱空気乾燥手段43によりカートン２内の残留蒸
気の除去が行われる。ついで、充填手段37に対向するこ
とにより所定量目の被充填物Ｗがカートン２内に充填さ
れ、この後、第２トップ仮折手段44に対向することによ
りカートン２の広がり気味となった内方折込部分を再度
内方に押込む。さらに、この後、トップ加熱手段45およ
びトッププレス手段46に順次対向することによりカート
ン２の開口シール部の２度加熱とトップ折込みとシール
が行われる。

なお、この無菌処理工程35は、無菌チャンバ50により
トンネル状に覆われ、その内部に無菌エアーCAが供給さ
れて陽圧状態いに保たれて外部空気が入らないようにな
っており、衛生的な包装が行なえることになる。

ついで、カートン２は、後処理工程部39である日付刻
印手段40に対向することによりシール部に日付刻印が行
われた後、キャリヤ27から開放されてロータリーテーブ
ル55上に排出された包装完成品は図示しないコンベヤに
受渡され、所定の場所に搬出されされ、包装を完了す
る。

なお、ロータリーテーブル55うえに排出された搬送完
成品は図示しないコンベヤに受け渡され、所定の場所に
搬出される。

一方、カートンコンベヤ25の空のキャリヤ27…は、前
述したようにスプレー90から噴霧される次亜塩素水溶液
ａにより、キャリア27…および外部カバー６内の殺菌が
行われるとともに、キャリア27を構成するホルダ27a,27
bの上部に取付けられた樹脂製のカバー挿入ガイドの摩
耗を防止するようになっている。

しかして、本発明にあっては、無菌チャンバ50内が無
菌エアーCAにより陽圧状態になり、この無菌チャンバ50
により覆われた包装プロセス構成手段29の主要部への菌
の進入が阻止されて常に無菌状態が確保され、安定かつ
確実な無菌包装が可能となる。また、無菌チャンバの両
端開口部から流出した無菌エアーにより、外部カバー内
も陽圧のクリーンエリアとなり、外部カバーと無菌チャ
ンバとの二重の無菌構造を形成し、これにより外部のほ
こりや落下菌の侵入を二重に阻止することができ、無菌
に対する信頼性をより向上させることが可能となる。ま
た、無菌チャンバ50が包装プロセス構成手段29の主要部
のみをトンネル状に覆うだけで、しかも、多数の洗浄液
噴出ノズルを必要としないため、フンパクトで構造も簡
単でよく底コスト化が図れる。また、無菌チャンバ50内
にある装置は最小限で、他の大部分が霧出状態にあるた
め、外部カバー６の扉を開けるなどして容易に洗浄で
き、洗浄製を損なうことがない。また、無菌チャンバ50
がコンパクトであるため、迅速に無菌エアーを充満させ
た状態にでき、始動から可動、および保守後等の一旦停
止時から再稼動時までの時間が少なくてすみ稼動効率を
向上させることができる。

本発明はかかる特徴を有すると共に、殺菌効率に優れ
たものである。すなわち、第１〜３図の装置で濃度77％
のエタノール水溶液をエタノール噴霧手段からカートン
の内容積1m³に対し30cc噴霧し、スチームとして100℃の
スチーム（圧力2kgf/cm²）を2.4秒噴霧したところ、殺
菌効果は酵母に対して8.3D、火落菌に対して8.6D、糸状
菌に対し8.0〜8.2Dであった。

これに対し、エタノールの噴霧をしなかった場合は酵
母に対して7.0〜7.2D、火落菌に対して6.0〜6.7D、糸状
菌に対して6.0〜6.7Dであった。

（効果） 以上のように、本発明によれば、必要最小限の設備を
無菌チャンバーに収容して、しかも殺菌効果の優れた無
菌包装装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は装置の構成を模
式的に示す図、第２図は装置の概略的斜視図、第３図は
カートン成形過程及び包装過程を示す説明図である。 ２……カートン、３……無菌包装部 ４……カートン成形供給部 ７……エタノール噴霧ノズル 34……カートンクリーナ手段 36……カートン殺菌手段 37……充填手段 38……トップ封止手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−122925（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−110122（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有底筒状のカートンを供給するカートン成
   形供給部と、無菌チャンバーを含む無菌包装部とから成
   り、無菌包装部は、トップ仮折手段、カートンクリーナ
   ー手段及び陽圧状態の無菌チャンバ内に配設されたカー
   トン殺菌手段と充填手段とトップ封止手段とから成り、
   カートンクリーナー手段は前記無菌チャンバーに近接し
   て設けられ、かつエタノール殺菌手段及び空気噴出ノズ
   ルとバキュームノズルとから成る無菌包装装置。