JP4148391B2

JP4148391B2 - 殺菌装置及び殺菌方法

Info

Publication number: JP4148391B2
Application number: JP2002030029A
Authority: JP
Inventors: 豊一内田; 茂広杉山; 篤志津尾
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Food and Packaging Machinery Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Machinery Systems Co Ltd
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2022-02-06
Also published as: JP2003231510A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック容器を殺菌する殺菌装置に係り、特に、電子線等の放射線を照射することによりプラスチック容器を殺菌する殺菌装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリエチレンテレフタレート（以下、必要に応じてＰＥＴという）製のボトル（以下、必要に応じてＰＥＴボトルという）を殺菌する殺菌装置として、ベルトコンベア上を搬送されるＰＥＴボトルに対して電子線を照射するようにしたものが知られている（特開平１１−２４８８９２号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電子線照射を用いた殺菌装置では、ＰＥＴボトルに対する電子線照射量の管理について格別の配慮をしていなかったため、何らかの原因で電子線の照射量が過少となった場合にはＰＥＴボトルの殺菌不良を招き、また、電子線の照射量が過多となった場合にはＰＥＴボトルの材質劣化を招くという技術的課題がみられた。
【０００４】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的は、プラスチック容器に対する放射線の照射量を適正に管理することのできる殺菌装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明者が鋭意研究を行った結果、放射線の照射量に応じて殺菌効果が変化すること、及び、放射線を照射することでＰＥＴボトルが着色すると共にその着色量が放射線の照射量に応じて変化すること、を知見し、本発明を案出するに至った。
すなわち、本発明の殺菌装置は、プラスチック容器を殺菌する殺菌装置であって、プラスチック容器に放射線を照射する放射線照射手段と、放射線照射手段により放射線が照射されたプラスチック容器の光透過率または光反射率を測定する測定手段と、を備えることを特徴としている。
このような殺菌装置によれば、放射線が照射されたプラスチック容器の光透過率または光反射率に基づいて、どの程度プラスチック容器に放射線が照射されたか、を確認することができる。
【０００６】
このような殺菌装置において、測定手段で測定された光透過率または光反射率に基づいて放射線照射手段による他のプラスチック容器への放射線照射量を調整する調整手段を更に備えることで、プラスチック容器に対する放射線照射量を一定の適正な範囲内に収めることができる。
【０００７】
また、例えば、測定手段で測定された光透過率または光反射率に基づいてプラスチック容器の殺菌の度合いを判定する判定手段を更に備えるようにすれば、どの程度プラスチック容器が殺菌されたか、を確認することができる。更に、この判定手段の判定結果に基づいてプラスチック容器を選別する選別手段を更に備えるようにすれば、放射線照射不足により殺菌不良が生じたものや、放射線照射過剰により材料劣化が生じたものなど、不具合が発生したプラスチック容器を選別することができる。
【０００８】
また、プラスチック容器は、ポリエチレンテレフタレート製のボトルとすることができ、これによれば、飲料容器に広く用いられる所謂ＰＥＴボトルの殺菌に使用することができる。
更に、放射線照射手段は、放射線として電子線を照射する電子線照射手段とすることができ、これによれば、容易且つ確実にプラスチック容器を殺菌することができる。
【０００９】
更にまた、測定手段としては、プラスチック容器の光透過率を測定する光透過率測定手段を用いることができ、これによれば、透明なプラスチック容器の着色量を容易に得ることができる。
一方、測定手段としては、プラスチック容器の光反射率を測定する光反射率測定手段を用いることができ、これによれば、不透明のプラスチック容器の着色量を容易に得ることができる。
【００１０】
また、本発明の殺菌方法は、放射線を照射することによりプラスチック容器を殺菌する殺菌方法において、放射線が照射されたプラスチック容器の光透過率または光反射率を測定する測定工程と、測定されたプラスチック容器の光透過率または光反射率に基づいてプラスチック容器の殺菌の程度を判定する判定工程と、を備えることを特徴としている。
このような殺菌方法によれば、どの程度プラスチック容器が殺菌されたか、を確認することができる。
【００１１】
このような殺菌方法において、例えば、測定工程で測定されたプラスチック容器の光透過率または光反射率に基づいて他のプラスチック容器への放射線照射量を調整する調整工程を更に備えるようにすれば、プラスチック容器に対する放射線照射量を一定の適正な範囲内に収めることができる。
【００１２】
また、例えば、判定工程の判定結果に基づいて前記プラスチック容器を選別する選別工程、を更に備えるようにすれば、放射線照射不足により殺菌不良が生じたものや、放射線照射過剰により材料劣化が生じたものなど、不具合が発生したプラスチック容器を選別することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明が適用された殺菌装置の実施の一形態を示している。
この殺菌装置は、無色透明なＰＥＴボトル１（プラスチック容器）が搬送されるコンベア搬送装置１０と、このコンベア搬送装置１０の搬送方向上流側に設けられる電子線照射装置２０（放射線照射手段）と、この電子線照射装置２０の下流側に設けられる着色量測定装置３０（測定手段）と、この着色量測定装置３０の下流側に設けられる選別装置４０（選別手段）とを備えている。
ここで、電子線照射装置２０は、コンベア搬送装置１０を搬送されるＰＥＴボトル１に放射線としての電子線を照射する電子線照射部２１と、この電子線照射部２１に電子線を発生させるための電力を供給する電源部２２とを有している。尚、ここでは電子線照射装置２０を用いているが、Ｘ線やγ線等の放射線を照射するものであっても構わない。
また、着色量測定装置３０は、電子線照射装置２０により電子線が照射されたＰＥＴボトル１の分光特性を測定する分光測定部３１と、この分光測定部３１による分光測定結果と、予め測定されたＰＥＴボトル１の分光測定結果との比を演算する光強度比演算部３２とを備えている。
更に、選別装置４０は、コンベア搬送装置１０を搬送されるＰＥＴボトル１をコンベア搬送装置１０上から除去する機能を有するものである。
そして、制御装置５０（調整手段、判定手段）は、着色量測定装置３０の光強度比演算部３２から送信された演算結果に基づき、電子線照射装置２０の電源部２２が供給する電力量、及び、選別装置４０の除去動作を制御するようになっている。
【００１４】
本実施の形態において、電子線照射装置２０の電子線照射部２１は、図２に示すように、電子線ＥＢの走査を行う一対の走査磁石２１１と、この走査磁石２１１の下部に設けられる扁平円錐状の走査ホーン２１２と、この走査ホーン２１２の下部側に断面凹字状に設けられる照射窓２１３と、この照射窓２１３両側部に配設され、走査ホーン２１２内に磁力線を作用させる偏向磁石２１４とを有している。
また、コンベア搬送装置１０は、網目を有する網目コンベア１１と、この網目コンベア１１を案内するコンベアガイド１２とを備えているが、電子線照射部２１の配設部位ではコンベアガイド１２が取り除かれており、代わりに、電子線ＥＢを反射させるための湾曲形状を有する反射板２１５が配設されている。
そして、ＰＥＴボトル１は、網目コンベア１１上に立てられた状態で照射窓２１３の凹部内を搬送される。
従って、電子線照射部２１内を搬送されるＰＥＴボトル１は、上部からは走査磁石２１１から直接に、側部からは走査磁石２１１から走査ホーン２１２を介して間接的に、下部からは走査磁石２１１から反射板２１５を介して間接的に（網目コンベア１１は網目を有しているため電子線ＥＢが透過しやすくなっている）、すなわち、多方向から電子線ＥＢが照射されるようになっており、電子線ＥＢの照射ムラが生じにくくなっている。
【００１５】
一方、着色量測定装置３０の分光測定部３１は、図３（ａ）に示すように、光Ｌを発光する発光部３１１と、コンベア搬送装置１０上を搬送されるＰＥＴボトル１を挟んで発光部３１１に対向配置されＰＥＴボトル１を透過した光Ｌを受光し且つ分光する分光部３１２とを備えている。
そして、発光部３１１として例えば白色光源が用いられ、また、分光部３１２としては分光カメラが用いられている。
尚、発光部３１１としては、上述した白色光源としては、ハロゲンランプやキセノンランプ等があり、ほかの光源として例えば半導体レーザやガスレーザ、ＬＥＤ、重水素ランプ等より適宜計測波長に応じて選定することができる。また、分光部３１２についても、上述した分光カメラの分光手段として、回折格子、プリズム、干渉フィルタ等が挙げられ、受光手段としてカラーCCDカメラ、モノクロCCDカメラ、フォトダイオードや光電子増倍管等より適宜選定することができる。
また光透過率や光反射率の計測精度を向上させる為に光源側の光強度を測定して、発光強度変動の補正を行なうことも出来る。
【００１６】
ここで、ＰＥＴボトル１の電子線照射による着色と殺菌の程度との関係について説明しておく。
ＰＥＴボトル１を構成するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）は、電子線等の放射線の照射により茶褐色に着色（変色）する。
ここで、電子線照射前後のＰＥＴの光透過率の変化例を図４（ａ）に示す。同図において、実線で示すＴ₀は電子線を照射する前の光透過率を示し、破線で示すＴ_rは電子線を所定時間照射した後の光透過率を示している。同図より、電子線照射によって、可視短波長領域から紫外領域にかけての光透過率が減少していくことがわかる。
【００１７】
また、電子線照射量と光強度比との関係を図４（ｂ）に示す。
ここで、光強度比は、電子線照射前の光透過率と電子線照射後の光透過率との比を意味し、ここでは、波長３５０ｎｍの光に対する光強度比を例示している。同図より、電子線照射量の増大と共に光強度比が減少すること、すなわち、ＰＥＴボトル１の光透過率が減少していくことがわかる。
【００１８】
更に、ＰＥＴボトル１に対する電子線の照射量とＰＥＴボトル１に付着する細菌の殺菌率との間には図４（ｃ）に示す関係があり、例えば電子線照射量がａ以上であれば、完全な殺菌（殺菌率１００％）を行うことが可能である。
但し、電子線照射量がｂを超えると、ＰＥＴボトル１の材料劣化が生じてしまい、商品として使用できなくなってしまう。
従って、良好なＰＥＴボトル１を得るには、ＰＥＴボトル１に対する電子線照射量がａ以上ｂ以下であることが必要となる。
尚、電子線照射量は、ＰＥＴボトル１を構成するＰＥＴの厚みや殺菌対象によって異なる。例えば、ＰＥＴボトル１の表面のみに照射する場合は３００ｋｅＶ程度で十分であり、ＰＥＴボトル１を透過させようとする場合は６００ｋｅＶから１ＭｅＶ程度必要となる。
そして、本実施の形態においては、図４（ｂ）に示すように、電子線照射量がａのときの光強度比が６０％、電子線照射量がｂのときの光強度比が３０％であるものとする。すなわち、光強度比が６０％を超える（光透過率の低下量が少ない）領域では電子線の照射不足によりＰＥＴボトル１の殺菌不良が生じ、また、光強度比が３０％未満となる（光透過率の低下量が多い）領域では電子線の照射過剰によりＰＥＴボトル１の材料劣化が生じるものとする。
【００１９】
次に、本実施の形態に係る殺菌装置の作動について説明する。
製造ラインの動作開始に伴い、図１に示すコンベア搬送装置１０によりＰＥＴボトル１の搬送が開始される。また、電子線照射装置２０では、電源部２２が電子線照射部２１に対し所定の電力を供給し、電子線照射部２１による電子線照射も開始される。そして、コンベア搬送装置１０上を搬送されるＰＥＴボトル１には、電子線照射部２１により電子線が照射される。
電子線が照射されることによって着色したＰＥＴボトル１は、次に、着色量測定装置３０の分光測定部３１を通過する。その際、分光測定部３１では、図３に示すように、発光部３１１から放射されＰＥＴボトル１を通過した光Ｌが分光部３１２に入射し、分光部３１２では、入射光の分光強度（本実施の形態では波長３５０ｎｍにおける光透過率）が測定される。
【００２０】
そして、図１に示す着色量測定装置３０の光強度比演算部３２では、測定された電子線照射後のＰＥＴボトル１の光透過率Ｔ_r（３５０ｎｍ）と、予め測定し格納されていた電子線照射前のＰＥＴボトル１の光透過率Ｔ₀（３５０ｎｍ）との比（光強度比：Ｔ_r／Ｔ₀）が演算される。
【００２１】
次に、制御装置５０では、入力された光強度比Ｔ_r／Ｔ₀に基づき、図５に示すフローチャートに基づいて電子線照射後のＰＥＴボトル１の殺菌の程度を判定すると共に、次に搬送されてくるＰＥＴボトル１に対する電子線照射量の制御を行う。
これを具体的に説明すると、次の通りである。
まず、入力された光強度比Ｔ_r／Ｔ₀が５０％（図４（ｂ）のａ'参照）を超えているか否かが判断される（Ｓ１０１）。ここで、光強度比Ｔ_r／Ｔ₀が５０％を超えていた場合には、次に光強度比Ｔ_r／Ｔ₀が一方の臨界値である６０％（図４（ｂ）のａ参照）を超えているか否かが判断される（Ｓ１０２）。そして、光強度比Ｔ_r／Ｔ₀が６０％を超えている場合には、電子線の照射不足によりＰＥＴボトル１に殺菌不良が発生したものと判断し、選別装置４０によりコンベア搬送装置１０からこのＰＥＴボトル１を除去する（Ｓ１０３）。更に、連続して不良が発生しているか否かが判断され（Ｓ１０４）、連続不良が発生している場合には、警告ランプを点灯させると共に製造ラインを緊急停止させる（Ｓ１０５）。また、Ｓ１０２において光強度比Ｔ_r／Ｔ₀が６０％を超えていなかった場合は、ＰＥＴボトル１に対する電子線照射量が減少しつつあるものと判断し、電子線照射装置２０の電源部２２に対し、出力を上げるための信号を送出する（Ｓ１０６）。
【００２２】
一方、Ｓ１０１において、光強度比Ｔ_r／Ｔ₀が５０％を超えていなかった場合には、次に、次に光強度比Ｔ_r／Ｔ₀が４０％（図４（ｂ）のｂ'参照）未満であるか否かが判断される（Ｓ１０７）。ここで、光強度比Ｔ_r／Ｔ₀が４０％未満であった場合には、次に光強度比Ｔ_r／Ｔ₀がもう一方の臨界値である３０％（図４（ｂ）のｂ参照）未満であるか否かが判断される（Ｓ１０８）。そして、光強度比Ｔ_r／Ｔ₀が３０％未満であった場合には、電子線の照射過剰によりＰＥＴボトル１に材質劣化が発生したものと判断し、選別装置４０によりコンベア搬送装置１０からこのＰＥＴボトル１を除去する（Ｓ１０９）。更に、連続して不良が発生しているか否かが判断され（Ｓ１１０）、連続不良が発生している場合には、警告ランプを点灯させると共に製造ラインを緊急停止させる（Ｓ１１１）。また、Ｓ１０８において光強度比Ｔ_r／Ｔ₀が３０％未満ではなかった場合は、ＰＥＴボトル１に対する電子線照射量が増加しつつあるものと判断し、電子線照射装置２０の電源部２２に対し、出力を下げるための信号を送出する（Ｓ１１２）。
【００２３】
そして、Ｓ１０１及びＳ１０７にいずれも該当しない場合、すなわち、光強度比Ｔ_r／Ｔ₀が４０％以上且つ５０％以下の場合は、何等問題が生じていないと判断され、そのままの状態が維持される。
【００２４】
このように制御を行うことで、ＰＥＴボトル１に対する電子線照射量を適正範囲に収めることが可能になると共に、電子線照射量が不適正（過剰あるいは不足）なＰＥＴボトル１については除去することが可能となる。
尚、本実施の形態では、３５０ｎｍの波長の光の光強度比に基づいて制御を行っているが、電子線照射によって光透過率が変化する波長であれば、どの波長を選択してもよい。また、ここでは、一波長（３５０ｎｍ）の光強度比に基づいて制御を行っているが、複数の波長（例えば３５０ｎｍ及び５００ｎｍ）の光強度比に基づいて制御を行ってもよいことは勿論である。
【００２５】
ところで、本実施の形態に係る殺菌装置では、電子線照射によりＰＥＴボトル１が着色してしまうが、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）の場合、電子線照射によって生じた着色は、照射過剰でない限り、室温中に放置しておくことにより徐々に消色されていき、数日後には再び元の状態（本実施の形態では無色透明）に戻る。従って、ＰＥＴボトル１に飲料を瓶詰めした後、商品として陳列される際には無色透明の状態となるので、視覚的な問題は生じない。
【００２６】
また、本実施の形態では、電子線照射装置２０の電源部２２の出力、すなわち、電子線照射装置２０の電子線照射強度を可変して電子線照射量を調整するようにしていたが、これに限られるものではなく、例えばコンベア搬送装置１０の搬送速度を可変して電子線照射量を調整することも可能である。これは、電子線照射量が、電子線照射強度（単位時間当たりの電子線照射量）と照射時間との積で決定されるものであり、照射時間は、電子線照射部２１を通過するのに要する時間すなわち搬送速度によって決まるものだからである。
【００２７】
更に、本実施の形態では、無色透明のＰＥＴボトル１を殺菌する殺菌装置について説明を行ったが、ＰＥＴボトル１には、無色透明のものの他、あらかじめ着色された不透明なものも存在する。
このような不透明なＰＥＴボトル１を殺菌する場合は、図１に示す着色量測定装置３０の分光測定部３１を、図３（ｂ）に示すように反射率測定系として構成すればよい。すなわち、発光部３１１及び分光部３１２をコンベア搬送装置１０の片側に配置し、発光部３１１から放射されＰＥＴボトル１を反射した光Ｌが分光部３１２に入射するように構成すればよい。
そして、着色量測定装置３０の光強度比演算部３２において、測定された電子線照射後のＰＥＴボトル１の光反射率と、予め測定し格納されていた電子線照射前のＰＥＴボトル１の光反射率との比（光強度比）を演算し、これに基づいて制御を行うようにすれば、ＰＥＴボトル１に対する電子線照射量を適正範囲に収めることが可能になると共に、電子線照射量が不適正（過剰あるいは不足）なＰＥＴボトル１については除去することが可能となる。
【００２８】
そして、本実施の形態では、殺菌対象としてＰＥＴボトル１を例に説明したが、これに限られるものではなく、プラスチック製の容器であれば材質及び形状共に適宜選定して差し支えない。ただし、ＰＥＴと同様、所定の条件下、特に室温に放置することで消色可能な特性を有していることが好ましい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プラスチック容器に対する放射線の照射量を適正に管理することのできる殺菌装置及び殺菌方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された殺菌装置の実施の一形態を示す説明図である。
【図２】電子線照射部の断面図である。
【図３】（ａ）は光透過率を測定するための分光測定部、（ｂ）は光反射率を測定するための分光測定部の説明図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）はＰＥＴボトルの電子線照射による着色とＰＥＴボトルの殺菌の程度との関係を説明するグラフ図である。
【図５】制御装置の制御フローチャートである。
【符号の説明】
１…ＰＥＴボトル、１０…コンベア搬送装置、１１…網目コンベア、１２…コンベアガイド、２０…電子線照射装置、２１…電子線照射部、２２…電源部、３０…着色量測定装置、３１…分光測定部、３１１…発光部、３１２…分光部、３２…光強度比演算部、４０…選別装置、５０…制御装置

Claims

プラスチック容器を殺菌する殺菌装置であって、
前記プラスチック容器に放射線を照射する放射線照射手段と、
前記放射線照射手段により前記放射線が照射された前記プラスチック容器の光透過率または光反射率を測定する測定手段と、
前記測定手段で測定された前記光透過率または光反射率に基づいて前記放射線照射手段によるプラスチック容器への放射線照射量を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする殺菌装置。
前記測定手段で測定された前記光透過率または光反射率に基づいて前記プラスチック容器の殺菌の度合いを判定する判定手段、を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
前記判定手段の判定結果に基づいて前記プラスチック容器を選別する選別手段、を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の殺菌装置。
前記プラスチック容器は、ポリエチレンテレフタレート製のボトルであることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
前記放射線照射手段は、前記放射線として電子線を照射する電子線照射手段からなることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
放射線を照射することによりプラスチック容器を殺菌する殺菌方法において、
前記放射線が照射された前記プラスチック容器の光透過率または光反射率を測定する測定工程と、
測定された前記プラスチック容器の光透過率または光反射率に基づいて当該プラスチック容器の殺菌の程度を判定する判定工程と、を備えることを特徴とする殺菌方法。
前記測定工程で測定された前記プラスチック容器の光透過率または光反射率に基づいて他のプラスチック容器への放射線照射量を調整する調整工程、を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の殺菌方法。
前記判定工程の判定結果に基づいて前記プラスチック容器を選別する選別工程、を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の殺菌方法。