JP3647167B2 - 処理された素材を無菌状態の包装に充填する無菌充填装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食材、特に流動性のある、あるいは流動性のある食材に固形食材が混合したもの等（以下素材と総称することがある）を、マイクロ波照射によって加熱殺菌（調理も兼ねる）をし、そのまま、同時に殺菌された容器等の包装に充填する無菌充填装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ波による食材等の殺菌は、食品の分野においては一般化された技術である。またマイクロ波を使った調理も２４５０MHz のマイクロ波を用いた電子レンジの利用により普及している。
一方食材を入れる容器（特に耐熱性が高くないもの）の殺菌には、過酸化水素による化学的な殺菌が一般的に行われている。マイクロ波あるいは他の方法で殺菌された食材は、化学的な殺菌処理をされた容器に充填され、無菌充填食品として市場に出されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
容器の化学的な殺菌処理は、高い殺菌効果をもつものであるが熱を使っての乾燥が必要である。容器にはその程度の耐熱性が少なくとも要求される。このことが容器の材質を制限し、制作コストを高くしている。さらに殺菌処理剤が容器に残ったまま、食材が充填される可能性があり、危険性を高めている。以上の観点から化学的な殺菌ではなく、しかも熱を容器にあまり加える必要のない新規な殺菌方法が求められている。
本発明の目的は、マイクロ波を用いて素材の殺菌または調理の処理を行い、マイクロ波源により励起された紫外線により前記処理済の素材を充填すべき包装を殺菌し、殺菌済の包装に前記処理済の素材を充填し包装する無菌充填装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明による無菌充填装置は、
マイクロ波に透明で被処理対象の素材を収容するマイクロ波処理容器および前記処理容器に向けてマイクロ波を照射する手段とを含むマイクロ波照射室と、
素材を収容する包装を移動させる支持手段および前記支持手段に支持された包装にマイクロ波により励起された紫外線を照射する紫外線発生手段とを含む無菌充填室と、
前記マイクロ波照射室の処理容器内でマイクロ波に照射されて処理済の素材を前記無菌充填室内で紫外線で殺菌された前記包装に供給する素材移送手段とから構成されている。
前記無菌装置において、さらに、前記マイクロ波発生手段の出力を前記マイクロ波照射室のマイクロ波を照射する手段および前記紫外線発生手段に分配接続するマイクロ波分配手段を設け、同一のマイクロ波源を共用するように構成することができる。
【０００５】
前記素材包装手段を、カップ状の器と蓋を形成するフイルムとすることができる。
前記素材移送手段を、前記マイクロ波処理容器の素材の入口に素材を供給し、処理済の素材を前記処理容器の出口から、前記無菌充填室内で殺菌済の包装に供給する移送用のポンプとすることができる。
前記マイクロ波分配手段を、回転導波管等の回転結合手段であって前記マイクロ波照射室と前記素材充填室用にマイクロ波を時分割的に分配するように構成することができる。
前記マイクロ波分配手段を、固定分配器であって前記マイクロ波照射室と前記素材充填室用の両方に分割して同時にマイクロ波を分配するように構成することができる。
前記包装を移動させる支持手段を、前記素材包装手段の一部であるカップ状の器を支持して回転するターンテーブルであり、前記カップ状の器が前記紫外線発生手段に対応する位置、処理済の素材を受け入れる位置、前記素材を受け入れたカップを蓋を形成するフイルムに係合させる位置に順次移動させる手段とすることができる。
本発明による無菌充填装置は素材を充填する食材容器等の包装の殺菌に紫外線を使用するものであるから包装等が加熱されることはない。
食材等素材の調理とか殺菌等の処理には前記紫外線を発生する装置を励起するマイクロ波を利用をすることができる。
なお紫外線による容器の殺菌については、本願発明者等が出願している特願平８−１８９９０７号および、特願平８−２０２９００号に詳述されている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する。
図１は、本発明による無菌充填装置の第１の実施例の基本構成を示すブロック図である。マイクロ波照射室１と食材充填室２は隣接して配置されている。各々の室１，２にはそれぞれフィルタ等による無菌化処理された空気の入口３Ａ，３Ｂと出口４Ａ，４Ｂが設けられている。各室１，２の中の圧力は常に、装置の周りの圧力より、いくぶん高くなるようにし、周りから無菌化処理をされていない空気が入り込まないようにしてある。マイクロ波照射室１の内部には、マイクロ波照射用容器６が置かれている。マイクロ波照射用容器６はマイクロ波（たとえば２４５０MHz の電磁波）を通すことのできる材料、たとえば石英ガラスとかセラミック等で造ってある。マイクロ波照射用容器６は食材を入れる入口７と出口８が設けてあり、他には開口部を設けていない。入口７は、マイクロ波照射室１の外に、出口８は食材充填室２に置かれている。食材の入口７には、食材をマイクロ波照射用容器６に入れ、出口８から出すための食材移送用のポンプ９が設けられている。ポンプ９の上流には食材ホッパ１０が設けられている。
【０００７】
食材充填室２には器５の出し入れをするための扉（図示せず）が設けられている。食材充填室２において、食材の器５は、食材充填室２の外部に置いた電動機１１によって回転させられる回転テーブル１２に乗せられている。回転テーブル１２上の食材の器５の位置は、電動機の回転軸を中心として等距離に置かれている。その距離はマイクロ波照射用容器６の食材出口８によって、食材の器５に、食材を充填できる位置に合わせてある。
【０００８】
図２は、前記実施例で使用する回転テーブルの平面図である。図２においてＡは回転テーブル１２の回転によって、食材容器５の中心が移動する軌跡を示している。図２においての回転テーブル１２に載置された食材の器５は食材出口８の下に位置させられている。軌跡Ａに合わせて、食材の器５を殺菌するための紫外線照射体１３および、食材の器５の上部を封止するための、シール用ヒータ１４の位置が決められている。なおこの平面図における各位置は原理的に示されているもので、図１の配置と正確に対応させられていない。回転テーブル１２に乗せられた食材の器５は、回転テーブル１２の回転によって、食材の器５の殺菌のための紫外線照射、食材の充填、食材の器５の封止作業が順番に行われる。
【０００９】
食材の器５の蓋を形成する封止用シート１５は、食材充填室２の外に置かれた供給ロール１６から引き出されて巻き取りロール１７によって巻き込まれる。巻き取りロール１７は、食材充填室２の外に置かれた電動機（図示せず）によって回転させられる。シール用ヒータ１４は、食材の器５の口の形状に合わせて、必要な部分を封止用シート１５から切り取る機能と、加熱の機能の両方を有している。封止用シート１５が供給ロール１６から出されて、食材の器５のところまで行く途中で、紫外線照射体１８からの紫外線によって殺菌される。この紫外線照射体１８には、後述するように、無電極紫外線ランプ３１からの紫外線がハーフミラー３３、紫外線導光体３４を介して供給される。
【００１０】
図３は食材の器と紫外線照射体との上下方向位置関係調節手段を拡大して示した断面図である。食材の器５は回転テーブル１２に、上下動が可能な食材容器台１９を介して乗せられている。食材の器５が紫外線照射体１３の位置にきたとき、回転テーブル１２を間に置いて紫外線照射体１３の真下に置かれたシリンダ（空気圧、油圧、電動の方式を問わない）のロッド２０が上に動いて食材容器台１９を持ち上げ、紫外線照射体１３が食材の器５の中に入るようにしてある。
【００１１】
食材充填室２の上方にマイクロ波発振器２１が設けられている。マイクロ波発振器２１の出力は、アイソレータ２２、固定導波管２３を介して回転導波管２４に導かれている。マイクロ波照射室１内にマイクロ波を導くときは前記回転導波管２４の出力は、固定導波管２５を介して、マイクロ波照射室１内に置かれたホーン２６に接続される。ホーン２６の形状と位置はマイクロ波照射用容器６の全体にマイクロ波が加えられるように設計されている。この状態において、マイクロ波発振器２１からのマイクロ波はアイソレータ２２および、導波管２３、２４、２５およびホーン２６を通ってマイクロ波照射用容器６の壁を通して、マイクロ波照射用容器６内の食材を加熱する。なお、固定導波管２３と回転導波管２４は回転接続部２７によって接続されており、回転導波管２４は回転接続部２７を中心にして、機械的な機構（図示せず）によって回転させられる。
【００１２】
食材充填室２に置かれた紫外線照射体１３にはマイクロ波−紫外線変換室２８が接続されている。マイクロ波−紫外線変換室２８の、マイクロ波系との接続部２９と回転接続部２７との距離は、固定導波管２５と回転導波管２４との接続部３０と、回転接続部２７との距離と同じにしてある。
前述した機械的な操作によって回転導波管２４を、固定導波管２５とマイクロ波−紫外線変換室２８の間で方向を変え、マイクロ波の伝わる経路を、マイクロ波照射室１と食材充填室２の間で切替えることができる。
【００１３】
マイクロ波−紫外線変換室２８には、無電極紫外線ランプ３１と、その上に回転導波管２４からのマイクロ波を無電極紫外線ランプ３１に当てるためのホーン３２が置かれている。無電極紫外線ランプの一般的な構造は、石英製の密閉された球あるいは管の中に水銀と不活性気体を封入したもので、マイクロ波（たとえば２４５０ＭHz）の照射によって紫外線を発光する。無電極紫外線ランプの発光現象の利用については、特開昭５０−５４１７２号公報に記述されているように実用化されているものである。また無電極紫外線ランプからの紫外線を一定の方向に向ける方法としては、本願発明者が出願している特願平８−２３９９１０において提案されている。
【００１４】
無電極紫外線ランプ３１からの紫外線はハーフミラー３３によって、紫外線照射体１３と、紫外線導光体３４を介して紫外線照射体１８に分割される。紫外線照射体１３および１８、紫外線導光体３４は紫外線を通す石英ガラスによって造ってある。なお紫外線導光体３４は本件出願人の出願に係る特願平８−２２３１１４に詳細に示されている。
【００１５】
図４は本発明による食材無菌充填装置のさらに他の実施例を示す図である。
前述した実施例ではマイクロ波分配手段を、回転導波管２７等の回転結合手段を用いてマイクロ波照射室１と前記素材充填室用に時分割的に分配するように構成されている。これに対してこの第２の実施例では前記マイクロ波分配手段を、固定分配器としマイクロ波照射室１と前記素材充填室２の両方に分割して同時にマイクロ波を分配するように構成してある。
【００１６】
マイクロ波発振器２１からのマイクロ波は、アイソレータ２２、固定導波管２３に伝えられマイクロ波分配管３５によって、固定導波管３６と固定導波管３７に分配される。マイクロ波照射室１には固定導波管３６によって、マイクロ波−紫外線変換室２８には、固定導波管３７によってマイクロ波が照射される。他の構成は図１、図２、図３に示した第１の実施例と同じである。
【００１７】
前記各装置における食材の処理方法は、食材充填室２において食材の器５および封止用シール１５を殺菌する。一方マイクロ波照射室１においてマイクロ波照射用容器６に食材を入れてマイクロ波を照射する。次に食材充填室２において殺菌済みの食材の器５に食材を充填し、それを同様に殺菌済みのシート１５で封止してから外に取り出す。
【００１８】
以上詳しく説明した各実施例について本発明の範囲内で種々の変形を施すことができる。マイクロ波照射用容器６は複数設けることができる。また食材の器５も複数個を回転テーブル１２に乗せることができる。マイクロ波照射用容器６を複数個使うことによって、別々の食材をマイクロ波調整した後、別々の、あるいは同じ食材の器に同時に、あるいは順番に充填することができる。また食材充填室２の中に、混合機を設けることによって、食材を食材容器の中で混合した後に封止してもよい。また複数のマイクロ波照射用容器を、違う材質あるいは壁の厚みを違わせることによって、あるいは別のものをマイクロ波照射用容器にかぶせることによって、同時間マイクロ波を照射しても、食材に加えるエネルギーを違わせることができる。これにより、複数種類の食材をその性質と目的に合わせてマイクロ波を照射したものを混合して充填することができる。
素材等の殺菌および調理等の処理と、食材の器やシートなとの包装部材の殺菌を同じ発生源からのマイクロ波を使って行うようにすることもできる。マイクロ波発振器を兼用すれば構成が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による食材無菌充填装置の第１の実施例の構成を示す略図である。
【図２】前記実施例で使用するターンテーブルの平面図である。
【図３】前記実施例において、紫外線殺菌のさいの食材容器と紫外線照射体との位置関係調節手段を拡大して示した断面図である。
【図４】本発明による食材無菌充填装置の第２の実施例の構成を示す略図である。
【符号の説明】
１ マイクロ波処理室
２ 無菌充填室
３Ａ，３Ｂ 無菌圧縮空気入口
４Ａ，４Ｂ 無菌圧縮空気出口
５ カップ状器
６ マイクロ波処理容器
７ 素材入口
８ 処理済み素材出口
９ ポンプ
１０ ホッパ
１１ モータ
１２ 回転テーブル
１３ 紫外線照射体
１４ シール用ヒータ
１５ 封止用シート
１６ 供給ロール
１７ 巻き取りロール
１８ 紫外線照射口
１９ カップ台
２０ シリンダ・ロッド
２１ マイクロ波発振器
２２ アイソレータ
２３，２５ 固定導波管
２４ 回転導波管
２６ ホーン
２７ 回転接続部
２８ マイクロ波−紫外線変換室
２９，３０ 導波管接続部
３１ 無電極紫外線ランプ
３２ ホーン
３３ ハーフミラー
３４ 紫外線導光体
３５ マイクロ波分配管
３６，３７ 固定導波管

Claims (1)

1. マイクロ波に透明で被処理対象の素材を収容するマイクロ波処理容器および前記処理容器に向けてマイクロ波を照射する手段とを含むマイクロ波照射室と、
   素材を収容する包装を移動させる支持手段および前記支持手段に支持された包装にマイクロ波により励起された紫外線を照射する紫外線発生手段とを含む無菌充填室と、
   前記マイクロ波照射室の処理容器内でマイクロ波に照射されて処理済の素材を前記無菌充填室内で紫外線で殺菌された前記包装に供給する素材移送手段と、
   から構成した処理された素材を無菌状態の容器に充填する無菌充填装置。

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