JP3564185B2 - 包装容器を充填し仕上る方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、折りたたみ可能な包装材料から製造された包装容器を充填し仕上る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば牛乳、シチューにされた果物、ブラマンジュ、トマトピューレ等の液体食品又はポンプ式に注入・吸出可能な食品を入れる消費者用包装は、折りたたみ可能な包装材料、たとえば、繊維材料、アルミニウム箔、熱可塑性プラスチック等の層を有する包装用積層材ないしラミネートから製造されることが多い。このラミネートは、ウエブ又はシートの形態で包装機械へ供給される。包装機械は、ラミネートを折付け、密封し、成形加工して、充填された密封包装容器を製造する。長い貯蔵寿命の包装容器、いわゆる無菌包装は、包装を完了する前に包装材料と内容物の双方を滅菌することにより製造される。前述の種類の現在の包装機械は、きわめて高い生産率で稼動しており、その結果、比較的大型であり、大規模な工業生産に最適である。
【０００３】
限られた規模で、もしくは限られた期間に生産される食品、たとえばトマトピューレやオリーブ油などの包装には、従来、ガラス製のびん、ジャー、チューブのいずれかが必要とされた。これらの入れ物は、直ぐ使用できる状態で引渡され、食品製造業者が直接に、もしくは製造業者の近辺で、比較的旧式の機械で充填される。この種の充填システムでは無菌充填は不可能なので、包装される食品に長い貯蔵寿命を与えようと思えば、高圧がまによる殺菌等の公知保存方法を用いねばならない。食品生産者が現場で無菌のプラスチックびんを吹込成形する機械も技術上公知であるが、無菌という観点からすると、満足のゆく操作は困難である。予め滅菌したプラスチック製のびん又は他の包装容器も勿論考えられるが、予め作った空の包装容器の運搬は、利用されない大きな容積を伴うために、無駄が大きい。
【０００４】
以上の序論から明らかなように、一回限り使用する使い捨て形式の、特別な無菌処理包装容器が必要とされる訳である。この包装容器は、また、運搬が簡単かつ効率的に可能で、かつ、個々の食品製造業者が小規模に現場で処理し、充填するのに好適なものでなければならない。更に、この包装容器は、場所を取らずに運送できるものでなければならず、したがって、圧縮された、もしくは平らにされた状態の包装容器を、充填工程に関連して拡開ないし展開可能にする方法を実現することが望ましい。また、最後に、技術上望まれることは、たとえば熱処理により予め滅菌された製品が、信頼のおける無菌条件下で包装されることにより、仕上げられた包装に所要の長期貯蔵寿命が保証されることである。
【０００５】
【発明の課題】
本発明の一つの目的は、折りたたみ可能な包装材料で造られた包装容器を充填し仕上げる方法、それも既述の欠点を有さず、食品製造業者の現場で、直接に比較的少量の製品を、合理的に、衛生的かつ出来るかぎり無菌の状態で包装する方法を実現することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、包装容器を充填し仕上る方法、それも操作や保守が難しい複雑で、高価な大型包装機を必要としない方法を実現することである。
【０００７】
本発明の更に別の目的は、包装容器を充填し仕上る方法、それも組み立て式に造られた包装容器を簡単かつ効率的に扱うことができ、かつこの容器に種々の粘性や組成の少量の製品、たとえばジュース、ワイン、オリーブ油、トマトピューレを充填する方法を実現することである。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、包装容器を仕上げ充填する方法、それも限られた資金又は資源でも実施可能な方法を実現することである。
【０００９】
【課題達成手段および作用・効果】
前述ならびにその他の目的は、本発明によると、折りたたみ可能な包装材料で造られた包装容器を仕上げ充填する方法に次の特徴を与えることで達成された。すなわち、組み立て式に作られて圧縮された包装容器を内容物用の導管に接続し、この導管を介して、包装容器が拡開ないし展開された形状になるまで内容物を注入し、次いで、容器の容積が所定内容物量に合致するまで内容物を吸出し、然る後に容器を密封するようにしたのである。
【００１０】
本発明による方法の好適実施例には、特許請求の範囲の請求項２以下に記載する特徴が与えられている。
【００１１】
本発明により、内容物自体が、組み立て式に作られた、平らになった包装容器を所望の形状に拡開ないし展開するために利用されることによって、複雑な成形方法や関連する複雑かつ高価な製造機械を必要としない製造方法が可能になる。容器を完全に拡張させるには、内容物を一定量だけ過剰充填するようにする。次いで、この過剰分を容器から再吸出するので、包装容器の公称容積は高い精度で実現される。密封された滅菌状態で包装容器を供給し、無菌の条件下で充填を行なうことによって、仕上げられた包装容器は、長期の貯蔵寿命を有することになり、製造業者が充填時に現場で容器を滅菌する必要はない。
【００１２】
【実施例】
本発明の方法と関連して用いられる包装容器の一好適実施例が、図１に示されている。この容器は、折りたたみ可能でたわみ可能な公知の包装材料から造られている。この包装材料であるラミネート（積層材）は、繊維材料製、たとえば紙製のほぼ中間のコア層と、その両面を被覆する均一の熱可塑性材料、たとえばポリエチレンの層から成っている。ポリエチレン層は、包装材料に所要の液密性を与える上に、包装材料のヒートシール（融合）を可能にする。光及び気体の遮断特性を強化する必要がある場合には、包装ラミネートにアルミニウム箔又はその他の遮断材料を付加するようにする。そのためには、追加の熱可塑性プラスチック層を用いて、遮断材料を繊維材料層に結合させる。
【００１３】
図１は圧縮され、平らになった状態の包装容器を示している。この形態は、場所を取らずに、たとえば製造場所から、予定の内容物を充填して包装を仕上げる食品製造業者のところまで輸送するのに適している。包装容器１は、包装材料のシートを底辺２に沿って２つ折りにし、次にシートの縦・横縁部を内側と内側とを合わせてヒートシールして、互いに平行な２つの縦接合シーム３と１つの横接合シーム４にすることによって作られる。また、包装材料には折り目５が入れられており、これによって、公知の形式で包装ブランクが、後述するように、ほぼ平行６面体形状に成形される。平らに圧縮された包装ブランク上端の片側には、開口部６が設けられている。この開口部は、突出した管状のプラスチック部分から成り、キャップ又はプラスチックフィルムで覆われている。
【００１４】
図２から明らかなように、包装容器１は、充填され密封された後には平行６面体の形状になる。折り目５により包装容器の縦横縁部の線７が形成され、４つのコーナフラップ８が平らに形成される。このフラップ８は、平らに圧縮された包装容器を平行６面体の最終形態に再成形する際には、幾何学的理由から発生する余分な部分である。最終成形時には、これら２つの上方のコーナーフラップ８は、容器の両側面上に折り下げられ、ヒートシールされ、他方、２つの底部コーナーフラップ（図では見えない）は、容器底面上へ折り曲げられ、ヒートシールされる。図２からは、加えて、開口部が、容器最終成形後には、縁部線７の１つと、容器上面中央を横切る横方向シーム４との間の比較的平らな容器上面に位置していることが分かる。
【００１５】
本発明により方法を実施する場合に出発点となる図示の型式の包装容器、又はその他の型式の包装容器は、したがって、製造されシールされた後、空の状態で圧縮されるか、平らになっているので、経済的に運搬が可能である。無菌包装品を製造する際、包装容器は、もちろん滅菌する必要がある。この滅菌は、容器の製造中又は製造後に、たとえば従来の方法で化学的に、もしくは放射線により行なう。空の圧縮された容器は、次いで適当な輸送用コンテナ、たとえば、収縮フィルムでラップされた厚紙製のボール箱類に入れて運ばれ、直接に食品製造業者のもとへ送られる。包装機械は、食品製造業者もしくはその地域の包装業者のところに設備されており、予め作った包装容器を本発明の方法により充填し、仕上げることができる。この包装機械の原理は、図３に示されている。図３には、同時に、図１及び図２に示した容器が予め殺菌された内容物、たとえば熱処理されたジュースを充填される際に、本発明の方法が実施される様子が示されている。言うまでもなく、この方法は、無菌でない包装にも適用できる。その場合にも、処理の過程は基本的には同じであり、異なる点は、無菌状態を維持する上で必要な装置と機能とが不要な点である。以下、本発明の方法を、貯蔵寿命の長い無菌包装容器を製造する場合について説明する。
【００１６】
包装容器１は、平らになった状態で送入ステーション９へ供給される。送入ステーション９は、たとえばコンベア（図示せず）を介して直接又は間接に、平らにされた容器１のマガジンに接続されている。あるいは又、送入ステーション９へは、輸送用のボール箱から直接に手で包装容器を供給してもよい。包装容器１は、既述のように、たとえば放射線、又は従来の殺菌剤、たとえば過酸化水素により内部が殺菌されている。包装容器１は、シールされた開口部を前方に向け、上向きに供給される。
送入後、各包装容器は充填・成形ステーション１０へ送られる。ここには充填管１１が、進んで来る包装容器の開口部６が置かれる個所まで垂直に下方へ延びている。充填管１１は、公知の設計及び構造の適当なポンプ、たとえばピストンポンプに接続されている。このピストンポンプはまた、注入される製品の貯蔵タンクへ接続されている。製品は予め、たとえば熱処理により殺菌しておく。製品タンクと、充填管と、ピストンポンプとは、したがって、細菌の侵入しない無菌式のものでなければならない。
【００１７】
送入ステーション９とシールステーション１３との間には、無菌トンネル１６が延びている。無菌トンネルには、公知の形式で滅菌空気が供給される結果、一定の過剰圧力になっている。トンネル１６は両端に仕切が設けられ、滅菌レベルを低下させることなく容器の送出入が可能にされている。図示の実施例の場合、トンネルは開口部の設けられている容器端部のみを覆うようにされているが、言うまでもなく、包装容器全体がトンネルを通るように構成することもできる。
【００１８】
包装容器１が充填・成形ステーション１０に到達すると、前端が持上げられて、開口部６が充填管１１の下端と接触し、下端に密封状に当接する。たとえば充填管１１内に配置されたカッタにより、開口部６の上面又はプラスチック膜が貫かれる（この貫通は、開口部がトンネル１６に入り、ステーション９からステーション１０へ移動する際に行なってもよい）。次いで、ピストンポンプが起動され、一定の過剰圧力をもって、内容物の所定量が容器内へ注入される。内容物の注入の結果、包装容器はほぼ平らな形状からほぼクッションの形状へ拡開ないし展開される。この場合、容器の容量は、完成包装容器に含まれる内容物の所定量（公称容量）を超えている。容器の公称容量の１１０〜１４０％に相当するこの過剰容量の結果、容器は、望ましくない折り目の形成を防止され、弱くされた折り線５に沿って部分的に再成形され折り曲げられる。最大容量まで容器に充填するには約１／２秒かかり、その後、直ちに一定量が再吸出され、その結果、内容量は公称容量に精密に合致せしめられる。この再吸出は、ピストンポンプのピストンが、全行程の好ましくは約２０％だけ限定的な戻り行程を行なうことによって可能となる（図３参照）。包装容器の拡開及び成形の際、ほぼ平行６面体形状への再成形は、容器を約９０度にわたって下方へ旋回させると同時に、容器両側のプレート１２を成形することにより容器が４辺形横断面を有するようにすることで行なわれる。これらプレートは、充填サイクルの最終段階では互いに離されて、容器は所定横断面形状を与えられることになる。
【００１９】
充填・成形サイクル完了後、包装容器はステーション１０からシールステーション１３へ送られ、ここで開口部６がヒートシール可能なプラスチック・ストリップ１４により再び閉じられ、ヒートシールされる。ストリップ１４は開口部１６上に当てがわれ、無菌かつ液密の状態にヒートシールされる。ストリップ１４は、アルミニウム箔層を有するものでもよい。ステーション１０からシールステーション１３への容器搬送は、少なくとも開口部６が滅菌トンネル１６内を通過するようにして行なわれる。滅菌トンネル１６には、従来形式の仕切が設けられ、いくぶん過剰な圧力が滅菌気体により加えられている。容器がシールステーション１３に滞留中には、容器下端の一定の成形加工も行なわれる。すなわち、底部フラップ８が平らにされ、容器の底面へ向って折り曲げられ、密着せしめられる。この作業は、公知形式で行なわれ、フラップの底面への密着は、適当な接着剤又は接合剤、たとえば熱溶融型グルーを塗布するか、もしくは包装材料の外側の熱可塑性プラスチック層を底面へのヒートシールに利用することにより行なう。
【００２０】
前述の処理の後、包装容器１はシールステーション１３から送出ステーション１５へ送られる。このステーション１５で、容器１は送出路又は送出コンベア上へ載せられる。ここで、容器上端が仕上げられる。すなわち、上端のコーナーフラップの双方が平らにされ、下方へ折曲げられ、容器両側面へ密着される。この密着は、基本的には容器底部のフラップの先述の処理と同じように行なわれる。所望とあれば、包装容器にも、送出ステーション１５に在る間に、開口部６を覆う何らかの形式のふた又はねじキャップ１７を付加できる。これにより、プラスチックストリップ１４を除去した後も、開口部を覆うことができる。包装容器は、これで成形・充填機から送出され、更に、たとえば、販売店又は直接に消費者へ発送するためのグループ発送用入れ物へ入れる処置が行なわれる。
【００２１】
予め作られた、平らにされた滅菌包装容器を用いて、容器開口部から充填するという原理により、容器の充填及び仕上げ方法とこれを実施する機械との双方を、著しく簡単にすることができる。所望とあれば、もちろん、たとえば特定の型式の開口部を有する包装容器に別の仕方で、たとえば別個の充填弁を介して充填することも可能である。この充填弁は包装兼充填機に組込んだり、包装容器の底面に配置することができる。それによって、包装容器には、内容物の充填には適しない、より複雑な形式の開口部を設けることが可能になる。既述のように、内容物は、たとえば、異なる粘度を有する液体であるが、また、他の種類の製品、たとえばスープや、果物又は野菜の細片を含む飲物、比較的粘度の高いペースト状の製品その他を充填し仕上げることに、本発明を使用することも考えられる。以上に開示した方法で製造される包装容器は、自動式に完全充填、すなわち、頂部の余空間なしに充填されるが、もちろん、頂部に余空間を有するように充填することもできる。その場合には、内容物に、たとえば一定量の不活性ガスを混入するか、或いは過剰充填処理の間に公称容量を充填し、続いて所定量の不活性ガスを注入し、言うまでもなくこのガスの一定量を成形サイクル完了後に放出するようにする。
【００２２】
図４には、本発明の方法を用いた包装容器の充填・仕上げ工程の充填サイクルが略示されている。この図示の例は、１リッターの公称容量の容器の場合であり、この曲線から、ピストンポンプが約１／２秒間に１．２リッターの内容物を充填することが分かる。これによって、包装容器を成形し、かつ適宜な形式で直立させるのに十分な内圧が確実に与えられる。次の１／２秒で過剰の内容物が再吸出される。この目的のため、ポンプピストンは限定された戻り行程を行なう。したがって、合計約１秒後には、容器には所定の、すなわち１リッターの容量の公称内容量が保持される。包装容器の寸法と形状に応じて、また、包装材料の種類や形成された折り目に応じて、過剰充填量は変える必要があるが、実験の結果、大ていの場合、過剰充填量は包装容器公称容量の１１０〜１４０％が適当であることが判明している。
【００２３】
本発明による方法を使用することにより、したがって、合理的かつ経済的な形式で、無菌包装容器を組み立て式に製造でき、この容器を、閉じた状態で、たとえば各地のジュース製造業のもとへ輸送し、そこで無菌条件下で、予め滅菌済みのジュースを充填し、密封し、完成させて販売店又は消費者へ発送することができる。この原理により、高い衛生水準、あるいは高い無菌要求度が、比較的旧式な外部条件のもとでも達成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を用いて取り扱うようにされた型式の包装容器を平らになった状態で示す図。
【図２】内容物を充填され、最終成形された後の図１の包装容器を示す斜視図。
【図３】本発明による方法を用いて包装容器に充填し、仕上げる段階を略示した図。
【図４】本発明の方法による好ましい充填・成形サイクルを示した線図。
【符号の説明】
１ 包装容器
２ 底部の線
３ 縦接合シーム
４ 横接合シーム
５ 折り目
６ 開口部
７ 縦・横縁の線
８ コーナーフラップ
９ 送入ステーション
１０ 充填・成形ステーション
１１ 充填管
１２ 成形プレート
１３ シールステーション
１４ プラスチックストリップ
１５ 送出ステーション
１６ 滅菌トンネル
１７ ねじキャップ

Claims (6)

1. 折りたたみ可能な包装材料から製造される包装容器を仕上げかつ充填する方法において、組み立て式に作られて圧縮された包装容器（１）を内容物用の導管に接続し、この導管を介して、包装容器が拡張された形態となるまで内容物を注入し、その後、容器の容量が内容物所定量に合致するまで内容物を容器から吸い戻し、次いで容器を密封することを特徴とする、包装容器を充填し仕上げる方法。
2. 請求項１に記載の方法において、包装容器の内部を予め滅菌処理し、容器を閉じてシールされた状態で成形兼充填ステーション（１０）へ送り、内容物用の導管を無菌状態で接続し、滅菌内容物を容器内へ注入し、容器（１）を再び閉じて無菌状態で密封し、送出する、包装容器を充填し仕上げる方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法において、内容物を包装容器の開口部（６）を介して注入する、包装容器を充填し仕上げる方法。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の方法において、包装容器（１）を、充填と仕上げとに関連して、ほぼ平らになった状態から拡開し、ほぼクッション形状の状態にし、然る後に、平らになっているコーナフラップ（８）の下方への折り曲げにより、包装容器をほぼ平行６面体形状にする、包装容器を充填し仕上げる方法。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の方法において、充填及び成形サイクルの間に、包装容器（１）にその公称容積の１１０〜１４０％まで充填する、包装容器を充填し仕上げる方法。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の方法において、内容物がポンプ式に注入・吸出可能な液体及び／又は気体から成る、包装容器を充填し仕上げる方法。

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