JP3990633B2 - 流動製品の密封パッケージを製造するための包装シート材料を殺菌する方法およびユニット - Google Patents

Description

本発明は流動製品の密封パッケージを製造するための包装シート材料を殺菌する方法およびユニットに関する。

周知のように、フルーツジュース、ＵＨＴ（超高温処理された）ミルク、ワイン、トマト・ソースなどのような多くの流動食品は全自動包装機械で包装シート材料から形成されるパッケージに詰めて販売されており、その包装シート材料は事前に裁断された素材とされるか、連続する長手方向の密封された包装材料チューブを形成するように折曲げられて長手方向にシールされる包装材料の連続ウェブすなわちストリップとされ得る。

包装材料は、単層または多層のプラスチック材料、重合材料、鉱物を充填した重合材料、または積層した厚紙材料で構成することができる。例として、一つの知られた形式の厚紙包装材料は、熱シール可能材料、例えばポリエチレン、の層で両面を被覆された紙材料の一つの層を含んでなる多層構造を有する。ＵＨＴミルクのような長期保存製品用の無菌パッケージの場合、その包装シート材料は例えばアルミニウム箔で形成されたバリヤ材料の層を含み、そのバリヤ材料の層は熱シール可能なプラスチック材料の層の上に重ねられ、さらに、最終的に食品と接触するパッケージの内面を形成する熱シール可能なプラスチック材料の他の層を被覆される。

従来の成形、充填およびシール方式の包装機械で無菌パッケージを製造するためには、包装材料のストリップは例えばリールから巻解して与えられ、殺菌ユニットを通して給送される。殺菌ユニットでは、例えば過酸化水素水の濃縮溶液のような液状殺菌剤の浴に沈めて殺菌される。

さらに詳しくは、殺菌ユニットは使用において殺菌剤を充填された浴を含み、その浴中をストリップが給送される。この浴は、ストリップの移動速度に応じた長さのＵ形路を形成して包装材料を十分に長い時間に亘って処理できるようにするために、底部が連結された二つの平行な垂直支管で好ましく構成されている。殺菌室のサイズを減少できるように有効で正に高速の処理を行えるようにするために、殺菌剤を大体７０゜Ｃの高温度に保持しなければならない。

殺菌ユニットはまた無菌室も含み、殺菌浴から与えられる包装材料のストリップはその無菌室内で機械的（例えば、乾燥ローラー手段で）および熱流体的（例えば、高温空気ジェットで）に処理されて全ての残留する殺菌剤を除去される。事実、包装製品に許される残留殺菌剤の量は厳格な規格（最大許容量は０．５ｐｐｍ程度である）によって規制される。無菌室はまた大気圧よりも僅かに高い圧力に保持されて、シールを通してのいかなる漏れも室内への向きと反対の外方へ向けて生じることを保証して、あらゆる汚染物質も入らないように保たねばならない。

無菌室を出る前に、ストリップは円筒体となるように折曲げられて長手方向にシールされ、周知のように連続する垂直な長手方向にシールされたチューブが形成される。事実、包装材料のこのチューブは無菌室の延長部分を形成し、流動食品を連続的に充填された後、個々のパッケージを形成する成形ユニットへ給送され、そのユニットによってチューブは複数対のジョーの間にグリップされてチューブの横方向シールが行われ、無菌の枕形状のパックが形成される。

枕形状パックはパックの間のシール部分を切断することで分離された後、最終折曲げステーションへ給送されて完成形状となるように機械的に折曲げられる。

この代替として、包装材料は、パッケージの内面を最終的に形成する包装材料の面に過酸化水素の薄膜を付与することで殺菌され、この薄膜は加熱することで後に除去される。包装シート材料のその面に液体噴霧またはガス凝縮によって過酸化水素が付与される殺菌ユニットも知られている。

上述形式の包装機械は広汎の食品工業界で広く且つ支障無く使用されている。特に、その殺菌ユニットの性能は、パッケージの無菌性および残留殺菌剤を規制する規格を十分に満たすものである。

しかしながら、工業界には特に残留殺菌剤の除去に関するさらなる改善の要求があり、またこれは特に、開封が容易で食品の注ぎ出しを容易にする再閉栓可能な開口装置を特徴としたパッケージに対する市場の要求から生じている。

非無菌包装機械の場合には、そのような装置は、パッケージが形成される前に例えば直接に射出モールド成形されてストリップ材に取付けられる。

逆に、無菌包装機械の場合には、いずれの開口装置も通常はパッケージが形成された後に取付けられており、その装置の供給および取付けのために複雑なシステムを使用することが必要なために、製造の観点からは欠点となっている。

上述した開口装置は、包装シート材料に前もって取付けられるならば包装シート材料の幾何学的な連続性の断点を形成し、そこに残留殺菌剤が取り込まれてしまうことになり、これにより周知技術を使用して殺菌剤を完全に除去することができない。

他方において、殺菌剤を除去するために付加手段を使用することは作動パラメータ、特に無菌室の温度および圧力にマイナス作用を与えることになり、殺菌ユニットの全体としての性能を損なう。

上述した欠点を排除するために、殺菌ユニットは電子ビームを使用して移動する包装シート材料を照射するように工夫されてきた。

さらに詳しくは、ＳＥ−Ａ−９５０３８１０で知られているように、包装シート材料はその片側に搭載された加速器から放出される電子ビームで一方の面を照射される。

電子ビームは包装材料を透過して、反対両面を同時に殺菌する。

しかしながら上述の方法は、方法自体による欠点が無いわけではなく、それは主として電子の通過による包装材料の変化にある。さらに詳しくは、包装された食品は包装材料からうれしくないいわゆる「悪い香味（ｏｆｆ−ｆｌｖｏｕｒ）」を受取ることになる。

本発明の目的は、上述した問題点に対する有効、簡単で低コストの解決法を与えるために設計された、流動食品の密封パッケージを製造するための包装シート材料を殺菌する方法を提供することである。

本発明によれば、多層構造であって食品に接触する表面上に酸素および光を遮断する材料および熱シール可能なプラスチック材料を有する形式の、流動食品の密封パッケージを製造するための包装シート材料の殺菌方法であって、包装シート材料に電子を照射する照射段階を含み、その照射段階が、包装シート材料の両面に向けてそれぞれ最大で１００ＫｅＶのエネルギーを有する低電圧電子ビームを放射して、その電子ビームが包装シート材料を数μｍの深さまで透過するようにする段階を含み、電子ビームを放射する前記段階が、包装シート材料の両面へ向けての電子の照射段階およびその電子の加速段階を含み、また、前記殺菌方法が、前記電子ビームを包装シート材料に直角の方向へ互いに整合させて該電子ビームを包装シート材料の両面に同時に放射させる段階を含むことを特徴とする殺菌方法が提供される。
本発明はまた、多層構造であって食品に接触する表面上に酸素および光を遮断する材料および熱シール可能なプラスチック材料を有する形式の、流動食品の密封パッケージを製造するための包装シート材料の殺菌ユニットであって、包装シート材料に電子を照射してその電子が前記包装シート材料を数μｍの深さまで透過するようにする照射手段を含み、該照射手段が低電圧電子ビームを発生する二つの発生装置を含み、それらの発生装置は前記包装シート材料の両側に配置されて、包装シート材料の両面に向けて放射されるそれぞれ最大で１００ＫｅＶのエネルギーを有する電子ビームを発生するようになっており、また、各々の前記発生装置が、電子放射手段と、電界を発生させて包装シート材料に放射されるビームとして前記電子を加速するための発生手段とを含んでいる殺菌ユニットにおいて、前記発生装置が、前記包装シート材料に直角の方向に互いに整合されていて、包装シート材料の両面を同時に照射するために同時に付勢されるようになっていることを特徴とする殺菌ユニットを提供する。

本発明の好ましい非制限的な実施例が添付図面を参照して例を挙げて説明される。

図１で符号１は包装シート材料２で流動食品の無菌密封パッケージ（図示せず）を製造する包装機械を全体的に示している。

機械１は包装シート材料２を殺菌する殺菌ユニット３を含み、包装シート材料２は例えば周知のリール（図示せず）から実質的に垂直な移動路Ｐに沿って給送される。さらに詳しくは、リールを出て包装シート材料２は図示例では実質的に水平な移動路Ｑに沿って給送され、ガイド・ローラー４によって垂直な移動路Ｐに沿って迂回される。

例えば、本出願人の出願した国際特許出願ＷＯ９８／１８６８４に示されている形式のプラスチック材料製の再閉栓可能な開口装置５のような事前に取付けられる補助部材を備えたパッケージを製造するために、包装シート材料２は通常の取付けユニット（図示せず）、例えば本出願人の出願した国際特許出願ＷＯ９８／１８６０８に記載された形式の射出モールド成形ユニットを通して給送され、そのユニットの出口においては、包装シート材料２はその中央の長手方向部分に沿って等間隔に一連の開口装置５を含んでいる。取付けユニットの出口、および殺菌ユニット３の上流には、包装シート材料２を受入れて二つのユニットの異なる給送方式（段階的な給送と連続給送）を補償するために、収容部（図示せず）が好ましく備えられる。

機械１はまた室６を含み、包装シート材料２は室６内で殺菌空気の雰囲気中に保持される。室６は頂部７を含み、頂部７から殺菌ユニット３が下方へ延在している。室６はまた底部すなわちタワー８を含み、タワー８は頂部７の片側にて垂直方向に殺菌ユニット３と平行に延在する。タワー８内で、図示例ではウェブまたはストリップ２で構成される包装シート材料が円筒体となるように長手方向に折曲げられて長手方向にシールされ、連続チューブ（図示せず）が形成される。チューブは殺菌済みまたは殺菌処理した包装すべき食品を連続的に充填され、等間隔の横断箇所に沿ってシールされ、完成パッケージを形成するために引き続く機械的な折曲げ動作を受ける。

留意すべきは、殺菌ユニット３は室６に対する何れかの好ましい位置に配置されるか、室６内に組込まれる。

図４を参照すれば、例として示された包装シート材料２は多層構造を有し、繊維材料９、例えば紙、の層の両面がそれぞれ熱シール可能なプラスチック材料、例えばポリエチレン、の層１０，１１で被覆されて実質的に構成されている。例えばＵＨＴミルクのような長期保存食品の無菌パッケージを製造するのに使用されるならば、包装シート材料２は最終的に食品に接触する表面上に酸素および光を遮断する材料、例えばアルミニウム１２のシートで形成される層を含み、この層は熱シール可能なプラスチック材料、例えばポリエチレンの別の層１３でさらに被覆される。上述したように、包装シート材料２は単層または多層のプラスチック材料、重合材料、鉱物を充填した重合材料などで構成できる。

各開口装置５（図１）は包装シート材料２に固定される基部１５と、基部１５に平行にヒンジ止めされて閉じられるキャップ部１６とで周知のように構成される。

本発明の重要な概念は、殺菌ユニット３が二つの周知の電子照射源２０を含み、電子照射源２０は包装シート材料２の反対両側に配置されて同時に付勢され、包装シート材料２の反対両面に対して最大で１００ＫｅＶに等しいエネルギーを有するそれぞれの電子ビームを放射する用に成されることである。

図示例では、電子照射源２０は包装シート材料２に直角な方向に互いに整合される。

電子照射源２０はそれぞれの固定ハウジング２１に組込まれることが好ましく、殺菌すべき、また補助部材、例えば開口装置５、を既に取付けられている包装シート材料２がハウジング２１の間を給送される。

図１および図２を参照すれば、ハウジング２１は機械１の構造部に固定され、支持部材２１の間に固定されている薄い箱形のガイド部材２２と反対両側で協働し、使用時には殺菌のためにガイド部材２２を通して包装シート材料２が給送される。

各電子照射源２０は包装シート材料２の平面と平行で移動路Ｐに直角な軸線を有する管状框体２４を含み、管状框体２４は真空状態に保持され、包装シート材料２に面する開口２５を有し、開口２５は電子が容易に透過できる窓箔２６で塞がれている。窓箔２６は、例えばチタン、アルミニウム、シリコンなどの材料シートで構成され、数μｍ、例えば２〜３５μｍ、好ましくは２〜８μｍの厚さを有する。

各電子照射源２０はまた、例えばタングステン・フィラメント２７（図３に点線で燃してに示されている）のような電子放射部材を含み、タングステン・フィラメント２７は図示例ではケーシング２８内に収容され、ケーシング２８は框体２４内に固定されており、電子の放射のために加熱される。他のいずれの電子放射手段も使用できる。

使用において、負の電位のフィラメント２７と接地電位の窓箔２６との間で電子がビームとして加速される。

特に、放射された電子は、９０ｋＶ以下、好ましくは８０ｋＶ未満の電位差で発生されたそれぞれの電界により、包装シート材料２へ向かうビームとして真空加速される。

電子は框体２４で形成される真空雰囲気中で最高速度に達し、窓箔２６および包装シート材料２を構成する原子との衝突によって減速され、徐々にそのエネルギーの一部を失う。

図示例では、電子ビームが包装シート材料２に衝突することで生じるエネルギーは材料に存在する微生物の全てを殺す。

低エネルギーレベル（１００ＫｅＶ）が与えられれば、電子照射源２０で発生された電子ビームは包装シート材料２を数μｍの深さまで透過し、これは包装シート材料２の両面２ａ，２ｂ上の表面殺菌を保証する一方、同時に包装材料自体に対する放射作用を最小限に止める。

ユニット３はまた、機械１の構造体に固定されたシールド部材３０を含み、シールド部材３０は電子照射源２０のハウジング２１を囲む第一の部分３１と、その第一の部分３１から下方へ延在する実質的にＬ形の第二の部分３２とを含み、第二の部分はガイド・ローラー４と、ガイド・ローラー４および電子照射源２０の間を延在する包装シート材料２の部分とを取囲む。部分３１，３２は全てを遮蔽するが、他の解決法も可能である。

９０ｋＶ未満の電子加速電位を使用すれば、シールド部材３０は簡単に厚さが２０ｍｍ未満の、例えば７５ｋＶの加速電位Ｖａでは１２ｍｍの鋼により、または単位ｍｍの厚さの、例えば７５ｋＶの加速電位Ｖａでは２ｍｍ、５０ｋＶの加速電位Ｖａでは１ｍｍの鉛により作ることができる。試験によれば、上述のように形成されたシールド部材３０は、包装シート材料２または機械１の部分による電子の吸収の二次作用として発生するＸ線から、電子照射源２０の周囲の領域を保護できることを示した。

本発明による殺菌ユニット３の利点は以下の説明から明白となるであろう。

特に、包装シート材料２の反対両面２ａ，２ｂへ向けられる最大１００ＫｅＶのエネルギーを有する比較的低電圧の電子ビームを発生する二つの電子照射源２０を使用することにより、各ビームは数μｍの深さにまで包装材料を透過し、これは別な言い方をすれば包装材料の反対両面の表面殺菌を十分に保証すると同時に、包装材料の起こり得るあらゆる変化を最小限に止めて、これにより食品に移り得る好ましくない香味を包装材料が発生することを防止する。

さらに、電子ビームを使用すれば、上述した殺菌システムは処理済み材料に残留物を全く残さず、従って開口装置（５）のような部品が取付けられている包装シート材料（２）の殺菌に使用することができる。これは、開口装置５を完成パッケージに取付けるよりも包装シート材料２に直接に取付ける方が最も容易且つ安価となるので、製造の面で多大な利点を生む。さらに、殺菌に説明した形式の周知ユニットで通常使用される殺菌剤を包装材料から除去するための付加手段が全く必要ない。

殺菌ユニット３は、放射電子ビームが開口装置５のあらゆる表面や不規則箇所に達することができるので、特に有用である。

最後に、殺菌ユニット３の処理能力は、必要とされるユニットに変更を加えずに容易に高めることができる。

しかしながら、添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく本明細書に記載し図示したような殺菌ユニット３に変更を行うことができることは明白である。

流動食品の無菌の密封されたパッケージを製造するための、本発明による殺菌ユニットを特徴とする包装機械の一部の横立面図を示す。 図１の殺菌ユニットの拡大斜視図を示す。 図１の殺菌ユニットの細部の拡大断面図を示す。 流動食品のパッケージを製造するための包装シート材料の一部分の断面図を示す。

符号の説明

Ｐ 移動路
１ 包装機械
２ 包装シート材料
２ａ，２ｂ 包装シート材料の両面
３ 殺菌ユニット
４ ガイド・ローラー
５ 開口装置
６ 室
７ 室の頂部
８ タワー
９ 繊維材料
１０，１１ 熱シール可能なプラスチック材料の層
１２ アルミニウム
１３ 層
１５ 開口装置の基部
１６ キャップ部
２０ 電子照射源
２１ ハウジングすなわち支持部材
２２ ガイド部材
２４ 管状框体
２５ 開口
２６ 窓箔
２７ タングステン・フィラメント
２８ ケーシング
３０ シールド部材
３１ 第一の部分
３２ 第二の部分

Claims (11)

1. 多層構造であって食品に接触する表面上に酸素および光を遮断する材料（１２）と熱シール可能なプラスチック材料（１３）とを有する形式の、流動食品の密封パッケージを製造するための包装シート材料（２）の殺菌方法であって、包装シート材料（２）に電子を照射する照射段階を含み、その照射段階が、包装シート材料（２）の両面（２ａ，２ｂ）に向けてそれぞれ最大で１００ＫｅＶのエネルギーを有する低電圧電子ビームを放射して、その電子ビームが包装シート材料（２）を数μｍの深さまで透過するようにする段階を含み、電子ビームを放射する前記段階が、包装シート材料（２）の両面（２ａ，２ｂ）へ向けての電子の照射段階および該電子の加速段階を含み、また、前記殺菌方法が、前記電子ビームを包装シート材料（２）に直角の方向へ互いに整合させて該電子ビームを包装シート材料（２）の両面（２ａ，２ｂ）に同時に放射させる段階を含むことを特徴とする殺菌方法。
2. 前記電子を加速する前記段階が９０ｋＶ以下の電位差で発生された電界を与えることで遂行されることを特徴とする請求項１に記載された方法。
3. 前記電位差が８０ｋＶ未満であることを特徴とする請求項２に記載された方法。
4. 多数の補助部材（５）が予め取付けられている包装シート材料（２）の両面（２ａ，２ｂ）に対して行われることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載された方法。
5. 連続ウェブである包装シート材料（２）の両面（２ａ，２ｂ）に対して行われることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載された方法。
6. 多層構造であって食品に接触する表面上に酸素および光を遮断する材料（１２）および熱シール可能なプラスチック材料（１３）を有する形式の、流動食品の密封パッケージを製造するための包装シート材料（２）の殺菌ユニット（３）であって、包装シート材料（２）に電子を照射してその電子が前記包装シート材料（２）を数μｍの深さまで透過するようにする照射手段（２０）を含み、該照射手段が低電圧電子ビームを発生する二つの発生装置（２０）を含み、それらの発生装置は前記包装シート材料（２）の両側に配置されて、包装シート材料（２）の両面（２ａ，２ｂ）に向けて放射されるそれぞれ最大で１００ＫｅＶのエネルギーを有する電子ビームを発生するようになっており、また、各々の前記発生装置（２０）が、電子放射手段（２７）と、電界を発生させて包装シート材料（２）に放射されるビームとして前記電子を加速するための発生手段（２７，２６）とを含んでいる殺菌ユニットにおいて、
   前記発生装置（２０）が、前記包装シート材料（２）に直角の方向に互いに整合されていて、包装シート材料（２）の両面（２ａ，２ｂ）を同時に照射するために同時に付勢されるようになっていることを特徴とする殺菌ユニット。
7. 前記電界が９０ｋＶ以下の電位差で発生されることを特徴とする請求項６に記載されたユニット。
8. 前記電位差が８０ｋＶ未満であることを特徴とする請求項７に記載されたユニット。
9. 電子ビームを発生させる前記発生装置を囲む領域を遮蔽するために少なくとも一つのシールド（３０）を含むことを特徴とする請求項６から請求項８までのいずれか一項に記載されたユニット。
10. 前記シールド（３０）が２０ｍｍ未満の厚さの鋼で作られていることを特徴とする請求項９に記載されたユニット。
11. 前記シールド（３０）が３ｍｍの厚さの鉛で作られていることを特徴とする請求項９に記載されたユニット。

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