JP4370171B2 - 流動食品を包装するための機械上で巻取材料を滅菌するユニット - Google Patents

Description

本発明は、流動食品を包装するための機械上で巻取材料を滅菌するユニットに関する。

果物ジュース、ワイン、トマト・ソース、低温殺菌又は長期保存（超高熱処理）牛乳等々のような流動食品を包装するための機械が知られており、この機械上で、長手方向に封着されたウェブによって画定された、包装容器材の連続的な筒から包装容器が形成される。

包装容器材は、熱融着した材料、例えば、ポリエチレンの層を両面に被覆した紙材の層からなる多層構造を有する。さらに、長期保存製品、例えば、超高熱処理牛乳用の無菌包装容器の場合には、包装容器材は、例えば、アルミニウム箔によって画定された障壁材の層を備えるが、この障壁材層は、熱融着プラスチック材の層上に重ね合わされ、次に熱融着プラスチック材の別の層によって被覆されて、最終的に包装容器の内部面を画定し、したがって食品と接触する。

無菌包装容器を製造するために、包装容器材のウェブをリールから巻き戻し、滅菌ユニットを介して供給するが、この滅菌ユニットでは、例えば、過酸化水素の濃縮水溶液のような液体滅菌剤の浴槽中に浸漬することによって、このウェブを滅菌する。

さらに詳細には、この滅菌ユニットは、使用に際して、滅菌剤を満たした浴槽を備え、その中にウェブが連続的に送り込まれる。この浴槽は、十分な時間の長さの間、確実に包装容器材を処理するのに十分な長さのＵ字形の通路を画定するように、浴槽底部で連結された２つの垂直な平行分岐部を適宜に備える。相対的に短時間で効果的に処理するために、したがって滅菌室を小型化するために、滅菌剤を高温に、例えば、約７０℃に維持しなければならない。

滅菌ユニットはまた、処理室（浴槽の上方に位置する）及び無菌室を備え、この処理室で包装容器材のウェブを乾燥し、この無菌室でウェブを折り曲げて長手方向に封着して筒を形成し、次いで包装するための製品がウェブに連続的に充填される。

さらに詳細には、処理室では、残存滅菌剤をいずれも除去するためにウェブを処理し、包装された製品中の滅菌剤の許容量を厳格な基準によって管理する（最大許容量は、１ｐｐｍの数分の１の範囲にある）。

このような処理には、材料上の水滴をいずれも機械的に除去することが含まれ、その後の空気乾燥を伴う。

これらの水滴は、例えば、処理室の入口に近接して適宜に位置する１対の絞りローラを介して材料を送り込むことによって除去可能であり、この入口の下流では、材料は依然として滅菌剤の薄膜によって覆われているが、肉眼で見える水滴は付着していない。

乾燥は、材料の両面に面するエア・ナイフによって実行可能であり、このエア・ナイフは、例えば、ＥＰ−Ａ−１ ０５０ ４６７号に説明の再循環導管によって無菌環境から空気の供給を受け、蒸発によって微量な残留滅菌剤を除去する。

別法として、完全な乾燥を天井の低い乾燥用経路の中で実現することができるが、この経路を介して処理室は無菌室と連通する。

ウェブは、無菌室を離れる前に、円筒中に折り込まれかつ長手方向に封着され、知られた方式で、連続的な、長手方向に封着された垂直の筒を形成する。換言すれば、包装容器材の筒は、無菌室の延長部を構成し、連続的に流動食品が充填され、次いで個々の包装容器を形成するために、形成及び（横方向の）封着ユニットに送り込まれ、そのユニット上で、何対かの顎部の間に挟まれかつ横方向に封着されて無菌の枕型パックを形成する。

これらの枕型パックは、パック間の封止体を切断することによって分離され、次いで、それらを機械的に折り曲げて仕上げ形状にする最終折り曲げステーションに送り込まれる。

上記種類の包装機械は、巻取包装容器材から無菌包装容器を製造するために、広範な食品産業で広くかつ支障なく使用されている。特に、滅菌ユニットの性能は、確実に包装容器の無菌管理基準に十二分に適合する。

しかし、当該業界自体の内部では、特に滅菌ユニットにおける圧力制御に関して、さらなる改良の必要性が感じられている。

知られている機械では、処理及び無菌室における圧力並びに温度条件は、処理室から空気を導入し、それを無菌室中に再び送り込む閉じた空気処理回路によって管理することが通常である。

処理室及び無菌室によって画定される環境の無菌性を確保するためには、両方の室を大気圧よりも高く維持しなければならず、したがって、漏れはいずれも外部に向かってのみ生じ得るように、すなわち、無菌の空気は機械から流出可能であるが、非滅菌空気は外部環境から機械の中に流入できないことが必要である。しかも、無菌室から処理室に流れる一方向の空気流を確保するためには、これらの２室の間で、少なくともおよそ１０ｍｍＨ_２Ｏの圧力差を維持しなければならない。

知られている機械では、無菌室と処理室の圧力値は、設計条件によって実質的に規定され、これらの２室の間の及び処理室と外部の間の漏出を適切に較正することによって確保され、かつ単に監視されているだけであり、これらの圧力値が、例えば、使用中に封止不良によって低くなりすぎれば、必要な処置を取るために、機械、したがって、製造を停止しなければならない。

本発明の一目的は、前述の欠点を排除するように設計されている、すなわち、製造を停止することなく無菌室と処理室の圧力を制御する、滅菌包装容器材のためのユニットを提供することである。

本発明にしたがって、流動食品を包装するための機械上で包装容器材のウェブを滅菌する滅菌ユニットが提供されており、この滅菌ユニットは、
前記ウェブが中に連続的に送り込まれる、滅菌剤を収容する浴槽と、
前記浴槽の出口に連結されかつ前記ウェブから残留滅菌剤を除去する乾燥手段を収納する処理室、及び前記ウェブが通過するための開口を介して前記処理室と連通する無菌室であって、その室内で前記ウェブを折り曲げかつ長手方向に封着して、包装するために食品が連続的に充填される筒を形成する無菌室を備える無菌環境と、
前記無菌環境内のプロセス条件を制御し、さらに前記処理室から空気を引き込む吸引手段、空気処理手段、及び処理空気を前記無菌室内に送り込む手段を備える空気処理回路と、を備え、
前記処理室と前記空気処理回路の前記吸引手段との間に介在する弁手段を備え、この弁手段は、前記機械の動作時に、前記無菌環境内の圧力状態を制御するように駆動可能であることを特徴とする。

本発明の好ましい一実施例では、滅菌ユニットは、浴槽の入口と吸引手段とに連通する移行室を備え、弁手段は、処理室と移行室の間に介在する開口部と、これらの２室の間で開口部の開度を調整するように可動式であり、したがって製造時に無菌環境内の圧力を調整する閉鎖部材とを備える。

閉鎖部材は、開放位置と、製造停止時に、停止時には空である浴槽を介して空気の引き込みが可能であるように処理室を外部環境から隔離する完全閉鎖位置との間で可動式であることが好ましい。したがって、それによって、通気と包装容器材の冷却が行われ、よって製造の再開時に、滅菌剤によるウェブ縁部の含浸を抑制する。

処理室と無菌室の間に障壁を設けて、２室の間の圧力差を確保し、さらに障壁は、これらの室の間に、包装容器材が送り込まれる開口を画定する。

本発明の好ましいさらに別の特徴によれば、前記開口は、包装容器材の移動平面に対して非対称である、すなわち、この材料の両面の一方に面する側がより高く、好ましくは下側がより高い。

したがって、滅菌ユニットはまた、開口の高い側を通過して送り込まれる開口具を取り付けた包装容器材を処理すると共に、他方の低い側によって、これらの２室の間で確実に圧力が降下するように使用可能である。

包装容器材は、開口を介して水平に送り込まれ、次いで開口の直ぐ下流で、無菌室内に収納されているローラによって案内され、かつ開口は、無菌室から処理室に流れる空気流に対して障壁を画定して必要な圧力降下を確保するために、ローラに近接するように形状を付けた仕切によって、高い方の側、例えば、下方に画定される。

添付の図面を参照して、本発明の好ましい非限定的な一実施例を例示としてのみ説明する。

図１の数字１は、流動食品を包装するための、及び流動食品の無菌包装容器を巻取包装材２（以後、単に「ウェブ２」と呼ぶ）から連続製造するための機械を全体として示す。

機械１は、ウェブ２を滅菌するための滅菌ユニット３を備え、このユニットにウェブ２が通路Ｐ１に沿ってリール（図示せず）から繰り出される。

機械１は、滅菌ユニット３の上流に位置する、密封可能な開口具５をウェブ２に取り付けるためのユニット４も備え、このユニットは、プラスチック材を射出成形するための知られたステーションによって適宜に画定され、かつこのユニットを介してウェブ２を逐次送り込む。ウェブは、ユニット４を離れるとき、ウェブ２の片面から突出する連続した等間隔の開口具５（図１にウェブ２の一部の上にのみ模式的に示す）を備える。

滅菌ユニット３は、ウェブ２が最初に送り込まれる移行室６、ウェブ２を潜らせる、液体滅菌剤、例えば、３０％の過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）の水溶液を収容する滅菌浴槽７、及びウェブ２が乾燥される（後で詳細に説明するように）処理室８を備える。

浴槽７は、実質的にＵ字形の導管によって画定され、使用に際して、所定水準まで滅菌剤が充満され、この導管自体は、それぞれに上部開口１１、１２を有する、２つの垂直な入口及び出口分岐部９、１０によってそれぞれに画定されている。これらの上部開口は、それぞれに浴槽７のウェブ２の入口と出口を画定し、かつそれぞれに移行室６と処理室８に連通する。これらの２つの分岐部は、水平の伝送ローラ１４を収納する、浴槽７の底部分１３によって底部が連結されている。

したがって、浴槽７の内部では、ウェブ２はＵ字形通路Ｐ２に沿って移動し、その通路長さは、確実に包装材料が、十分に長く滅菌剤中に留まるように画定されている。

浴槽７は、知られた過酸化水素制御回路１５（詳述せず）に連結され、かつ使用に際して、例えば、約７０℃の制御温度に維持されている。

処理室８（図２及び３）は、移行室６の上方に位置し、仕切１６によって移行室６から分離され、かつウェブ２から残留滅菌剤を除去する乾燥手段（全体として１７によって示す）を収納する。

この乾燥手段１７は、ウェブ２の両側に処理室８の入口に近接して位置する２個の平行で、水平な、絞り用アイドル・ローラ１８（少なくとも一方には相対的に柔軟な材料が被覆してある）を備え、これらのローラは、ウェブ２のそれぞれの対向面と協働し、かつそれに対して圧力を及ぼし、滅菌剤の水滴をいずれも絞り取って浴槽７に戻す。

絞りローラ１８は、ＥＰ−Ａ−１ ０５０ ４６８号に例示されているように、ウェブ２の長手中間部分に対応する小径中間部分（図示せず）をそれぞれに備え、これらのローラと干渉せずに開口具５を通過させる。

絞りローラ１８の下流で、ウェブ２は、伝送ローラ１９によって水平通路Ｐ３に沿って曲げられる。

乾燥手段１７は、知られた所謂「エア・ナイフ」２１（図示せず）も備え、このエア・ナイフは、使用に際して、最終的にそれぞれの包装容器の内側を画定するウェブ２の面上にエア・ジェットを誘導するためのノズル２２と、使用に際して、ウェブ２に実質的に平行であるが、ウェブの移動方向とは逆の方向に、このジェットを誘導するための２枚のプレート２３によって画定される。

ノズル２２は、後に詳述する空気処理回路２４の一部を構成する。

滅菌ユニット３はまた、ウェブ２が通過するための開口２７を介して処理室８に連通する上部２６を有する垂直な無菌室又はタワー２５と、ウェブ２が、円筒中に長手方向に折り込まれ、かつ長手方向に封着されて、垂直軸Ａを有する包装材料の連続的な筒２９を形成する細長い下部２８を備える。したがって、無菌室２５及び処理室８は共に無菌環境３０を画定する。

上部２６は、水平通路Ｐ３から、筒２９の軸Ａに平行な垂直通路Ｐ４までウェブ２を案内するための幾つかの伝送及び案内ローラ３１、３２、３３を収納する。さらに詳細には、ローラ３１は、動力を受けかつ開口２７の直ぐ下流に位置し、ローラ３２は、動力を受けておらず、張力調整具を画定し、さらにローラ３３も動力を受けず、ウェブ２を下方に案内しかつ曲げる。

説明を割愛する知られた方式で、ローラ３３の下流に形成された筒２９は、充填導管３４によって製品が連続的に充填され、かつ無菌室２５中の下部開口３５を介して下向きに送り込まれ、したがって、実質的に無菌室の延長部を構成する。

機械１は、知られた形成及び横方向封着ユニット３６（詳細に図示せず）を備え、このユニットで、何対かの顎部３７によって包装材の筒２９を把持しかつ横方向に封着して無菌の枕型パック３８を形成する。これらのパックは、最終的に切断され、かつ知られた方式で折り曲げられて、個々の包装容器を形成する。

空気処理回路２４は、移行室６に連通する吸引導管４０と、この導管４０に連結する入口、及び処理空気を滅菌ユニット３に送り込むための導管４２に連結する出口を有する知られた処理ユニット４１（詳細に図示せず）を備える。処理ユニット４１は、知られた方式で、圧縮機４３、残留滅菌剤を除去するための浄化手段４４、及び空気を加熱かつ滅菌するための加熱手段４５を適宜に備える。導管４２は３方向分配器４６の入口に連結されており、この分配器は、導管４７によってエア・ナイフ２１のノズル２２に連結しかつ導管４９によって無菌室２５の下部中の１個又は複数の空気入口４８にそれぞれに連結する２つの出口４６ａ、４６ｂを有する。分配器４６は２つの遮断装置５０、５１を有するが、これらは、例えば、それぞれのサーボアクチュエータ（図示せず）によって個別に動作可能であり、導管４７、４９に沿って流れる空気流を制御する。さらに電気加熱器５２が導管４７中に収納されている。

移行室６は、開口部５３を介して外部環境と連通し、この開口部は、通常は重力によって閉じている蓋を有するが、機械の動作時に低い圧力下で開き、さらに、この開口部は、回路２４のために、外部環境に対するゼロ圧力基準点を画定する。

処理室８は、遮断装置５５によって調整可能な開口部５４を介して移行室６と連通可能である。

遮断装置５５は、処理室８が移行室６に直接連通する開放位置（図２）と、これら２室が隔離される閉鎖位置（図３）の間で可動式になっている（例えば、アクチュエータ５７によって制御されているピン５６と一体に回転する）。開放位置は、機械の動作時であっても、例えば、遮断装置５５の機械式制限装置５８を手動で調整することによって、適宜に調整可能である。

無菌室２５内の圧力は、読取り表示器５９を有するセンサＰＳ１によって検出される。

ウェブ２に開口具５が取り付けられている場合には、処理室８と無菌室２５の間の開口２７は、開口具が通過できるように、開口具５が突出するウェブ２の下側が十分に高くなければならない。開口２７（その高さは前述のように条件づけられている）によって、無菌室２５と処理室８の内部圧力が実質的に均等化されるのを防止するために、開口２７は、ウェブ２の平面に対して対称ではなく、上方の高さが最小であり、かつローラ３１に接近するように形状を付けた仕切６０によって下方が画定されており、したがって空気流の障壁、よって圧力の集中的な降下を画定する。

機械１のプログラム可能な制御ユニット６１は、機械のそれぞれの動作段階で、所定の基準値に基づいて滅菌ユニット３のプロセス・パラメータを制御し、特に、空気処理ユニット４１の加熱手段４５、過酸化水素制御回路１５、分配器４６、加熱器５２、及びアクチュエータ５７を制御する。

プロセス・パラメータ（異なる動作段階で異なる変数であり得る）は、例えば、第１センサＴＳ１によって検出した、ユニット４１からの空気の温度、第２センサＴＳ２によって検出した、無菌室２５の上部２６内の温度、及び第３センサＴＳ３によって検出した、ノズル２２上流の導管４７内の空気温度によって画定される。

ここで、２つの典型的な動作状態、すなわち、製造及び機械１の短時間停止に言及して滅菌ユニット３の動作を説明する。

製造時では（図２）、浴槽７は滅菌剤が充満し、ウェブ２は浴槽を潜って送り込まれ、処理室８で乾燥され、かつ無菌室２５で長手方向に封着されて筒を形成する。

上の動作状態では、分配器４６は、流量の実質的な部分、例えば、４０％をノズル２２に供給し、かつ残部、例えば、６０％を無菌室２５に送り込むために、導管４９に連結する出口４６ｂの一部を閉じるように位置決めされている。ユニット４１の出口での空気温度は約１２０℃に設定され、かつ加熱器５２は、約１８０℃の空気をノズル２２に供給するように、センサＴＳ３からの帰還に基づいて制御される。

遮断装置５５は開放状態に維持され、したがって処理室８は、空気処理回路２４の吸引導管４０に直接連通する。さらに開口２７及び開口部５４の流通部分は、遮断装置５５が開いているとき、処理室８内を約１０〜２０ｍｍＨ_２Ｏの圧力に、かつ無菌室内を約２０〜３０ｍｍＨ_２Ｏに維持するようにサイズ決めされており、開口２７を介して圧力がほぼ１０ｍｍＨ_２Ｏ降下する。

環境に対する上の超過圧力値は、外部の物質の進入を防止するには十分であるが、滅菌剤によって汚染された空気が実質的に漏出することによって、作業場が汚染されるのを防止するには十分の低さである。開口２７を介して圧力が降下すると、無菌室２５から処理室８に流れる連続的な一方向の空気流が確保される。

製造時の無菌室２５内の圧力は、センサＰＳ１によって検出される。

無菌室２５内の圧力が、例えば、封止不良によって最小安全値に向かって降下する場合、これは、製造時に制限装置５８を手動で調整して開口部５４の流通部分を調整、特に、小さくすることによって修正可能である。

機械１の定常的な保守のための短時間の製造停止時には、ウェブ２を停止しかつ浴槽７を空にする。

このような状態では、分配器４６は、空気流が無菌室２５に実質的にすべてが供給され、かつほぼ数パーセントの最小部分がエア・ナイフ２１に供給されるように、出口４６ｂを完全に開放し、かつ出口４６ａの一部を閉ざすように設定される。

無菌室２５は、その大きな熱慣性によって、それを通過し、かつ開口２７を通過して処理室８に流入する空気を冷却する冷却器としての役割を果たす。さらに、開口部５４が閉ざされているので、冷却された空気は、空の浴槽７に沿って移動して移行室６に達し、そこで抜き出される。このような浴槽の「通気」によって、機械を始動するために次に浴槽７を充満するとき、ウェブ２を冷却して所謂「縁部吸上げ」（滅菌剤がウェブ２の縁部に含浸すること）を抑制する。紙材層が露出しているウェブ２の縁部に生じる縁部吸上げは、前述の通気によって、かつ機械を始動するときに適度な高さの温度の滅菌剤を充填することによって、浴槽７とウェブ２の温度を下げることにより実質的に抑制可能である。

添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、機械１に、特に滅菌ユニット３に対して変更がなされ得ることは明らかである。

特に、開口部５４の部分は、滅菌室２５内のいかなる圧力降下も自動的に補正するように閉ループ制御が可能である。

本発明に従う、流動食品を包装し、かつ滅菌ユニットを特徴とする機械を示す略図である。 本発明による滅菌ユニットを２つの異なる動作状態で示す部分模式図である。 本発明による滅菌ユニットを２つの異なる動作状態で示す部分模式図である。

Claims (11)

1. 流動食品を包装するための機械（１）上で包装容器材のウェブ（２）を滅菌する滅菌ユニット（３）であって、
   前記ウェブ（２）が中に連続的に送り込まれる、滅菌剤を収容する浴槽（７）と、
   前記浴槽（７）の出口（１２）に連結され、前記ウェブ（２）から残留滅菌剤を除去するための乾燥手段（１７）を収納する処理室（８）、及び前記ウェブ（２）が通過する開口（２７）を介して前記処理室（８）と気体流通可能に連通し、内部で前記ウェブ（２）を折り曲げかつ長手方向に封着して、包装するための前記食品が連続的に充填される筒（２９）を形成する無菌室（２５）を備える無菌環境（３０）と、
   前記処理室（８）から空気を引き込む吸引手段（４０）、空気処理手段（４１）、及び処理空気を前記無菌室（２５）及び／又は前記乾燥手段（１７）に送り込むための供給手段（４２、４９；４７）を備えていて前記無菌環境（３０）内のプロセス条件を制御する空気処理回路（２４）と、を備え、また、
   前記処理室（８）と前記空気処理回路（２４）の前記吸引手段（４０）との間に介在する弁手段（５４、５５）を備え、この弁手段は、前記機械（１）の動作時に、前記処理室（８）と前記無菌室（２５）とを備えた前記無菌環境（３０）内の圧力状態を制御するように駆動可能であることを特徴とする滅菌ユニット。
2. 前記浴槽（７）の入口（１１）と前記吸引手段（４０）とに連通する移行室（６）を備え、前記弁手段（５４、５５）は、前記処理室（８）と前記移行室（６）との間に介在することを特徴とする、請求項１に記載の滅菌ユニット。
3. 前記弁手段（５４、５５）は、前記処理室（８）を前記移行室（６）に連結する開口部（５４）と、前記開口部（５４）の開度を調整するための可動式遮断装置（５５）を備えることを特徴とする、請求項２に記載の滅菌ユニット。
4. 前記遮断装置（５５）は、前記処理室（８）を前記開口部（５４）を介して直接前記移行室（６）に連通させる開放位置と、前記浴槽（７）が滅菌剤を収容していないときに前記処理室（８）を前記浴槽（７）を介して前記移行室（６）と連通させる閉鎖位置との間で可動であることを特徴とする、請求項３に記載の滅菌ユニット。
5. 前記無菌室（２５）内の圧力を検出するセンサ手段（ＰＳ１）と、前記無菌室（２５）内に所定の閾値に少なくとも等しい圧力値を維持するように、前記開放位置を調整する調整手段を備えることを特徴とする、請求項４に記載の滅菌ユニット。
6. 前記無菌室（２５）と前記処理室（８）との間の局部的な圧力降下を発生させる障壁手段（６０）を備え、前記障壁手段（６０）は、前記処理室（８）と前記無菌室（２５）との間に、前記ウェブ（２）が通過する前記開口（２７）を画定することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載の滅菌ユニット。
7. 前記ウェブ（２）の片面から突出する開口具（５）が取り付けられている包装容器材のウェブ（２）を処理するために、前記開口（２７）は、前記ウェブ（２）の移動平面に対して非対称であり、前記開口具（５）が突出する、前記ウェブ（２）の前記片面に面する側がより高いことを特徴とする、請求項６に記載の滅菌ユニット。
8. 前記開口（２７）の直ぐ下流に位置する案内ローラ（３１）を備え、前記障壁手段は、前記開口（２７）を画定しかつ前記ローラ（３１）に接近するような形状を有する仕切（６０）を備えることを特徴とする、請求項７に記載の滅菌ユニット。
9. 前記乾燥手段（１７）は、前記ウェブ（２）上に空気のジェットを誘導するための少なくとも１つのノズル（２２）を備え、前記供給手段は、前記無菌室（２５）の空気入口（４８）に空気を送り込むための第１導管（４９）と、空気を前記ノズル（２２）に送り込むための第２導管（４７）と、前記空気処理手段（４１）に連結された入口、並びに前記第２導管（４７）及び前記第１導管（４９）にそれぞれに連結された２つの出口（４６ａ、４６ｂ）を有する分配器（４６）とを備えることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一項に記載の滅菌ユニット。
10. 前記第２導管（４７）の中に収納された加熱器（５２）を備えることを特徴とする、請求項９に記載の滅菌ユニット。
11. 前記移行室（６）を外部環境に連結し、通常は閉じているが、低い圧力下で開く開口部（５３）を備えることを特徴とする、請求項２から１０までのいずれか一項に記載の滅菌ユニット。

Images