JP4390878B2 - スチームバリア部を有する無菌充填ノズル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、牛乳、クリーム、ジュース、酒、清涼飲料水等の液状食品、もしくは液状の薬品、又は固形物を含む液状食品等を注出口を有するバッグインボックス用内袋に、無菌チャンバーなしで無菌充填するための無菌充填ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液体の大形容器としては１斗缶等の缶が多く使用されていたが、容器の廃棄処理等の観点から廃棄処理し易いバッグインボックス（以下ＢＩＢと記載する）への切替えが進んでいる。
また、ＢＩＢのような大形容器の場合、容器に内容物を充填してから加熱殺菌すると、加熱殺菌に長時間を要し、内容物が加熱により変質して食品として価値を失うので、長期保存を目的とする場合は、バッグの殺菌と内容物の殺菌を別々に行い、加熱による内容物の変質を防止した無菌充填方法が採用されている。
そのため、牛乳、クリーム、果汁、果肉入り果汁等を業務用等で大形容器で長期保存を必要とする場合は、無菌充填したＢＩＢが多く使用されている。
【０００３】
ＢＩＢ用内袋への無菌充填方法としては、注出口を有する袋を注出口にキャップをした状態で、エチレンオキサイドガスやγ線照射等によって袋の内部を殺菌し、この殺菌した袋を無菌充填機に供給し、注出口及びキャップの外側を塩素水等の液状殺菌剤で殺菌した後、無菌チャンバー内で注出口からキャップを取り外して注出口と充填ノズルを嵌合させて、充填ノズルから内容物を充填し、規定量充填後注出口から充填ノズルを取り外して、注出口にキャップをして密封し、密封した無菌充填袋を無菌充填機から取り出して無菌充填製品とする方法が採られている。
【０００４】
また、無菌チャンバーを使用せずに、滅菌した液体状の食品又は薬品等を殺菌したＢＩＢ用内袋に無菌状態で充填する方法も開発されている。
即ち、２枚のプラスチックフィルムの周縁をシールしてなるＢＩＢ用内袋の上側プラスチックフィルムに注出口を取り付け、前記注出口に内側から嵌合する中栓を下側プラスチックフィルムに取り付け、前記中栓を前記注出口に嵌合してなる密封袋の注出口と中栓を充填ノズル先端に装着して蒸気殺菌する殺菌工程、注出口から中栓を外し、充填ノズルから内容物を袋に充填する充填工程、充填ノズル先端から中栓部分までを蒸気により洗浄する洗浄工程、前記洗浄工程後、注出口と中栓を嵌合する工程、からなる無菌充填方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように、無菌状態に維持された無菌チャンバーを利用して、袋に内容物を充填する場合、無菌チャンバー内の無菌化、無菌チャンバー内の無菌状態の維持、無菌状態にするための時間及びランニングコスト、並びに無菌充填装置のコストの点において、種々の問題があった。
【０００６】
無菌チャンバーを使用せずに、ＢＩＢ用内袋に液体食品等を無菌充填する方法の場合、特に、内容物に固形物が混入されている場合は、内容物の充填の際に、充填ノズルの充填口と、充填口を開閉するための充填弁の間隙を大きくする必要がある。
また、充填弁を開閉するためのプランジャーが、開閉動作をする際に、プランジャーから微生物汚染が生じないように保護する必要がある。
即ち、図７（ａ）に示すように、プランジャー１１はダイヤフラム２６によって内容物とは隔離されており、プランジャー先端部１１ａを開閉するためにプランジャー１１を摺動させても、プランジャー１１の摺動部から微生物汚染が生じることはない。
しかし、この場合、ダイヤフラム２６の動作範囲が僅かなため、内容物充填の際、プランジャー１１を摺動させても、プランジャー先端部１１ａと充填口２０との間隙は小さく、大きな固形物を混入した内容物の場合は、その間隙で固形物を潰してしまうという問題があった。
【０００７】
また、図７（ｂ）に示すように、プランジャー１１の内容物に接触する部分を蛇腹状のベローズ２７で保護し、プランジャー摺動部からの微生物汚染を防止したものがある。
この場合、ベローズ２７を長くすれば、プランジャーの摺動距離が大きくなり、プランジャー先端部１１ａと充填口２０の間隙を大きくすることができるので、大きな固形物でも充填することができる。
しかし、ベローズ２７を長くすることは、装置の大型化につながり、実用に供さなくなる。
【０００８】
本発明の無菌充填ノズルは、無菌チャンバーを使用せずに、流体状の食品もしくは薬品、又は固形物を含む食品等をＢＩＢ用内袋に無菌充填を可能にしたものである。
更に、充填口を開閉するための充填弁に接続しているプランジャーの摺動部にスチームバリア部を設けているので、内容物中を移動するプランジャーからの微生物汚染が防止され、無菌充填製品の不良率を低減させることができる。
また、本発明においては、プランジャーの摺動距離を大きくすることにより、充填ノズルの開口部を広くすることができるので、大きな固形物が混入されている内容物でも無菌充填が可能である。
更に、スチームバリア部のメンテナンスも簡単であり、作業能率を向上させることができる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、ＢＩＢ用内袋の無菌充填ノズルを以下のような構成とした。２枚（二重袋の場合は４枚、三重袋の場合は６枚）の柔軟性プラスチックフィルムの周縁をヒートシールしてなるバッグインボックス用内袋の上側のプラスチックフィルムに注出口を取り付け、前記注出口に内側から嵌合する中栓を下側プラスチックフィルムに取り付け、前記中栓を前記注出口に嵌合してなる密封袋の注出口と中栓を充填ノズル先端に装着し、注出口、中栓、及び充填ノズル先端で形成される空間に蒸気を導入して注出口と中栓の表面、充填ノズル先端及び空間を蒸気殺菌し、蒸気殺菌後蒸気の導入を止め、中栓を注出口から外すと同時に、充填ノズルのプランジャーを移動させることにより、充填ノズルの開口部を開いて内容物をバッグインボックス用内袋に無菌充填し、充填終了後、再度蒸気を導入して充填ノズル先端、注出口内面、中栓部分を蒸気で洗浄した後、中栓を注出口に嵌合して無菌充填を行う無菌充填ノズルにおいて、充填ノズルの先端部分に、蒸気供給通路の出口直後及び蒸気排出通路の排出口直前に蒸気の開閉装置を設け、前記蒸気の開閉装置が、圧縮エアーにより、蒸気供給用開閉用ロッドおよび蒸気排出用開閉ロッドを上下又は左右に移動させることにより、蒸気供給通路および蒸気排出通路を開放又は閉鎖するものであり、さらに、前記充填ノズルのプランジャー摺動部にスチームバリア部を設け、前記スチームバリア部の一部にスチームを供給するための供給通路とスチームを排出するための排出通路を有するバリア室を設け、前記バリア室の大きさが、プランジャー摺動距離よりも大きい構造であり、内容物と接するプランジャー摺動部からの微生物汚染を防止したことを特徴とするスチームバリア部を有する無菌充填ノズルとした。
【００１０】
また、前記スチームバリア部が、摺動部方向の長さを大きくして、プランジャーの移動距離を長くすることにより、大きな固形物入りの内容物も充填可能にしたことを特徴とするスチームバリア部を有する無菌充填ノズルとした。そして、前記プランジャーに接続している充填弁の先端部を充填口に対して擦り切り可能な構造とし、充填終了時に、充填口への固形物の挟み込みをなくしたことを特徴とするスチームバリア部を有する無菌充填ノズルとした。
【００１１】
本発明は、二枚の柔軟性プラスチックフィルムの周縁をヒートシールしてなるＢＩＢ用内袋の上側のプラスチックフィルムに注出口を取り付け、下側プラスチックフィルムに中栓を取り付けて、前記注出口に内側から中栓を嵌合することにより密封袋とするＢＩＢ用内袋に、固形物を含有する液状食品を無菌チャンバーを使用せずに無菌充填する際に、その無菌充填機の充填ノズルの構造を改良したものである。
【００１２】
即ち、前記ＢＩＢ用内袋に無菌チャンバーを使用せずに固形物を含有する液状食品を無菌充填するには、注出口に中栓を嵌合した密封袋の注出口部分を無菌充填機の充填ノズルの先端に装着し、注出口、中栓、及び充填ノズル先端で形成される空間に蒸気を導入して注出口と中栓の表面、充填ノズル先端及び空間を蒸気殺菌する必要がある。
そのため、充填ノズルの先端部分に蒸気供給通路及び蒸気排出通路を設け、その蒸気供給通路及び蒸気排出通路に蒸気の開閉装置を設ける方法を採用した。
【００１３】
また、大きな固形物を含有する液状食品を無菌充填するには、無菌充填ノズルの開口部を広くすると共に、充填ノズルを開閉させる際に、プランジャー摺動部からの微生物汚染を防止する必要がある。
そのため、プランジャー摺動部の一部に蒸気殺菌するための空間（以下この空間をバリア室とする）を設け、該バリア室に蒸気を供給するための供給通路と該バリア室から蒸気を排出するための排出通路とを設けてスチームバリア部を形成するとにより、内容物と接するプランジャー摺動部からの微生物汚染を防止した。
更に、充填ノズルのプランジャーに接続している充填弁先端部を充填口に対して擦り切り可能な構造とし、充填終了時には充填口への固形物の挟み込みをなくして、固形物を含有する液状食品をトラブルなく無菌充填できるようにした。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照にしながら本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の無菌充填ノズルを用いてＢＩＢ用内袋に無菌充填するときの、充填ノズル及び袋の主要部を示した模式断面図である。
図２は本発明の無菌充填ノズルに設けたスチームバリア部を示した模式断面図である。
図３は、本発明の無菌充填ノズルの先端部に設けた蒸気開閉装置の模式断面図である。
図４は本発明に用いられるＢＩＢ用内袋の構成を示した模式図である。
図５はＢＩＢ用内袋に内容物を無菌充填したときの無菌充填製品の模式図である。
図６は本発明の無菌充填ノズルを用いてＢＩＢ用内袋に無菌充填するときの各工程を示した説明図である。
図７は無菌充填に用いられる従来の無菌充填ノズルの模式断面図である。
【００１５】
本発明は、ＢＩＢ用内袋に無菌チャンバーなしで滅菌内容物を無菌充填するときに使用する無菌充填ノズルに関するものである。
即ち、本発明の無菌充填ノズルは、図１（ａ）に示すように、注出口３１に中栓３２を嵌合することにより密封したＢＩＢ用内袋２を無菌充填ノズル１に装着し、無菌充填ノズル１に接続した内容物供給管１３から滅菌した内容物３を供給して、ＢＩＢ用内袋２に内容物３を無菌充填するためのものである。
図１（ａ）はＢＩＢ用内袋２を無菌充填ノズル１に装着したときの主要部分を示したものであり、図１（ｂ）は無菌充填ノズル１の充填口２０を開放して、固形物を含有する液状の内容物をＢＩＢ用内袋２に無菌充填しているときの図である。
【００１６】
本発明の無菌充填ノズル１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、内容物３を収納するためのバルブボディー１０、そのバルブボディー１０に滅菌した内容物を供給するための内容物供給管１３、内容物を充填するための充填口２０、その充填口を開閉するための充填弁１２、充填弁１２を移動させるためのプランジャー１１から構成され、そのプランジャー１１は、バルブボディー１０内に設けられたブッシュ２３に支持され、内容物中を移動する。
そして、プランジャー１１の摺動部からの微生物汚染を防止するために、プランジャー１１にスチームバリア部５が設けられている。
【００１７】
スチームバリア部５は、図２に示すように、プランジャー１１の摺動部の一部に蒸気殺菌するためのバリア室１６を設け、そのバリア室１６に蒸気を供給するための蒸気供給通路１４とバリア室１６から蒸気を排出するための蒸気排出通路１５を形成したものである。
即ち、バリア室１６に蒸気を満すことにより、そのバリア室１６の中にあるプランジャー１１の摺動部を蒸気で加熱殺菌し、プランジャー１１の摺動部から内容物３の中に微生物が進入することを防止したものである。
【００１８】
また、ＢＩＢ用内袋に無菌チャンバーなしで滅菌した内容物３を無菌充填するには、図１（ａ）に示すように、ＢＩＢ用内袋２を無菌充填ノズル１の先端に装着したとき、内容物３を充填する前に、無菌充填ノズル１の先端部、充填弁先端部１２ａと、ＢＩＢ用内袋２の注出口３１及び中栓３２で形成される空間２１に蒸気を導入して、無菌充填ノズル１の先端部、充填弁先端部１２ａ、注出口３１、中栓３２及び空間２１を蒸気殺菌する必要がある。
そのため、無菌充填ノズル１の先端部分に蒸気供給用の蒸気通路１８と蒸気排出用の蒸気通路１９を形成して、上記の部分を蒸気殺菌できるようにした。
【００１９】
ＢＩＢ用内袋２に内容物３を無菌充填するためには、図１（ｂ）に示すように、プランジャー１１を右方向に移動して充填弁１２を充填口２０から引き出し、充填弁１２と充填口２０に間隙を設ける必要がある。
特に、内容物３が固形物３ａを含有し、しかもその固形物３ａがかなり大きい場合は、充填弁１２と充填口２０の間隙を更に大きくするために、プランジャー１１の摺動距離を大きくする必要がある。
また、一定量充填したとき、充填口２０は充填弁１２で閉鎖されるが、固形物を含む内容物の場合、固形物が充填口２０と充填弁１２の間に挟まることがある。
これを防止するために、充填弁１２を充填口２０に嵌合したとき固形物を完全に擦り切るように、充填弁１２の構造を改良した。
【００２０】
プランジャー１１の摺動部からの微生物汚染を防止するために、図１（ａ）に示すように、プランジャー１１の摺動部の一部に、蒸気殺菌するためのバリヤ室１６を形成し、そのバリヤ室１６に蒸気供給通路１４及び蒸気排出通路１５を形成して、スチームバリア部５を設けた。
更に、大きな固形物を含有する内容物でも無菌充填するには、充填弁１２と充填口２０の間隙を広くする必要があり、それに対応してプランジャー１１の摺動距離も大きくする必要がある。
即ち、固形物を含む内容物を充填する際に、内容物３中にあったプランジャー１１の一部は、固形物の大きさに対応した距離だけ引き出されてバリヤ室１６内に入り、充填終了後は、プランジャー１１の一部は再び内容物３の中に内に入ってくる。
そのため、プランジャー１１のバリヤ室１６に出入りする部分から微生物汚染がないように、バリヤ室１６内でプランジャー１１を蒸気で殺菌できるように、プランジャーの摺動距離に合わせてバリヤ室１６内を大きくする必要がある。
【００２１】
以下に、スチームバリア部における微生物汚染の防止方法について説明する。無菌充填ノズル１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、プランジャー１１が内容物３を収納したバルブボディー１０の内部を左右に移動することにより、プランジャー１１に接続している充填弁１２で充填口２０を開閉して、ＢＩＢ用内袋２に内容物３を充填するものである。
そして、プランジャー１１は、バルブボディー１０内に設けられたブッシュ２３に支持され、内容物中を移動しながら充填弁１２の開閉を行っている。
プランジャー１１のバリヤ室１６に出入りする部分は充填口２０が開閉する度に、内容物中に出入りするため、プランジャー１１の摺動部から内容物の中へ微生物が入り込む可能性があり、これを防止する必要がある。
【００２２】
そのため、本発明の無菌充填ノズル１は、図２に示すように、プランジャー１１の摺動部の一部に蒸気を満すためのバリア室１６を設け、そのバリア室１６に蒸気を供給するための蒸気供給通路１４とバリア室１６から蒸気を排出するための蒸気排出通路１５を形成してスチームバリア部５を構成し、プランジャー１１の摺動部からの微生物汚染を防止した。
更に、蒸気供給通路１４には蒸気供給管１４ａを接続し、蒸気排出通路１５には蒸気排出管１５ａを接続し、蒸気４２が蒸気供給管１４ａから供給され、バリア室１６を通って蒸気排出管１５ａから排出されるようにした。
【００２３】
上記スチームバリア部５において、蒸気供給管１４ａに蒸気４２を供給し、バリア室１６内に蒸気４２を送り続けることにより、内容物の充填中に、内容物中にあったプランジャー１１の一部がバリア室１６内に入ってきても、プランジャー１１の摺動部は蒸気４２によって加熱殺菌されるので、プランジャー１１からの微生物汚染は防止される。そのため、プランジャー１１のバリア室１６内に出入りする部分が蒸気で十分加熱殺菌できるように、バリア室１６の大きさをプランジャー１１の摺動距離より長くした。
【００２４】
次に、本発明の無菌充填ノズルを用いて固形物を含有する内容物を充填する場合について説明する。
内容物充填時のプランジャー１１の摺動距離により、充填口２０と充填弁１２の間隙の大きさ決まるので、プランジャー１１の摺動距離を大きくすることにより、大きな固形物を含む内容物でも無菌充填が可能になる。
本発明においては、プランジャー１１を長くして、バリア室１６の大きさをプランジャー１１の摺動距離より大きくとれば、理論上は充填口の径と同様の大きさの固形物が充填可能である。
従って、果肉等の大きな固形物を含む食品でも、本発明の無菌充填ノズルを用いれば無菌充填が可能である。
更に、本発明に用いるスチームバリア部５は加工が比較的簡単で、簡単にプランジャーの摺動部に設けられるので、コスト的にも有利である。
【００２５】
また、本発明の無菌充填ノズルは、充填弁の先端部を充填口と擦り切り可能な構造にし、充填終了時に、固形物が充填口に挟まれることがないようにした。即ち、充填口２０に充填弁の先端部１２ａが嵌合するとき、固形物が切断出来るような構造にしたものである。
【００２６】
また、本発明の無菌充填ノズル１は、ＢＩＢ用内袋２に無菌チャンバーなしで無菌充填するために、図１（ａ）に示すように、無菌充填ノズル１の先端部分に蒸気供給用の蒸気通路１８と蒸気排出用の蒸気通路１９を形成し、更に、この蒸気通路１８及び１９には、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、蒸気開閉装置６を設けた。
蒸気開閉装置６は、図３（ａ）に示すように、圧縮エアー供給口２４ａに圧縮エアーを送って蒸気開閉ロッド２５及び２５ａを移動して、蒸気通路１８及び１９を開放状態にし、また、図３（ｂ）に示すように、圧縮エアー供給口２４に圧縮エアーを送って蒸気開閉ロッド２５及び２５ａを移動して、蒸気通路１８及び１９を閉鎖状態にするものである。
【００２７】
更に、図３（ａ）に示すように、蒸気供給用蒸気通路１８には蒸気供給管１８ａを接続し、蒸気排出用の蒸気通路１９には蒸気排出管１９ａを接続して、蒸気供給管１８ａから蒸気を供給して、蒸気排出管１９ａから蒸気を排出することにより、ＢＩＢ用内袋２を無菌充填ノズル１の先端に装着したとき、内容物３を充填する前に、無菌充填ノズル１の先端部及び充填弁先端部１２ａと、ＢＩＢ用内袋２の注出口３１及び中栓３２で形成される空間２１に蒸気を導入して、無菌充填ノズル１の先端部、充填弁先端部１２ａ、注出口３１、中栓３２及び空間２１を蒸気殺菌できるようにした。
【００２８】
図１（ａ）に示すように、供給用の蒸気通路１８から空間２１に導入された蒸気４２は、空間２１を形成している無菌充填ノズル１の先端部、充填弁先端部１２ａ及びＢＩＢ用内袋の注出口３１、中栓３２を殺菌するが、空間２１に導入される蒸気４２は、図３（ａ）における蒸気供給管１８の蒸気圧を調節することにより、１００℃以上の高温にすることができる。
例えば、蒸気圧を１ｋｇｆ／ｃｍ² にすることにより、空間２１内の温度は約１２１℃の高温となり、空間２１の内部を短時間で完全に殺菌することができる。
【００２９】
空間２１内を蒸気殺菌した後は、図３（ｂ）に示すように、蒸気開閉ロッド２５と２５ａを移動して、供給用蒸気通路１８及び排出用蒸気通路１９を閉鎖する。
内容物の無菌充填は、図３（ｂ）に示すように、蒸気通路１８及び１９が閉鎖された状態で行われるので、内容物３が蒸気通路に入り、蒸気通路に残留することはなくなる。
そのため、蒸気通路１８及び１９は常に正常な状態に維持されるので、次の洗浄工程や蒸気殺菌工程を円滑効率よく行うことができる。
【００３０】
以下に、本発明に用いられるＢＩＢ用内袋について説明する。
図４（ａ）はＢＩＢ用内袋２を上から見た斜視図であり、図４（ｂ）はその断面図である。
ＢＩＢ用内袋２は、図４（ａ）に示すように、フレキシブルなプラスチックフィルム又は積層フィルムを２枚（二重袋の場合は４枚、三重袋の場合は６枚）重ね合わせて４方をヒートシールしてヒートシール部３６を設けて袋３０を作製し、その袋３０の上側のフィルムの一部に注出口３１を取り付け、下側のフィルムに中栓３２を取り付けて、注出口３１に中栓３２を嵌合させて密封袋としたものである。
尚、図４（ａ）において、記号３１、３２で示した部分は注出口３１に中栓３２を嵌合させて一体化していることを示し、３３、３４の記号で示した部分は注出口３１のフランジ３３と中栓３２のフランジ３４が重なっていることを示すものである。
また、図４（ｂ）においては、ＢＩＢ用内袋２は、袋内に空気が入った状態になっているが、実際には製袋の際に、上下のフィルムは密着した状態になっているので、袋内には非常に僅かの空気しか入っていない状態である。
【００３１】
ＢＩＢ用内袋２は、密封された状態で、エチレンオキサイドガス、γ線、電子線等で公知の方法により殺菌され、袋内部は完全に滅菌された状態で無菌充填に供される。
【００３２】
以下に、本発明の無菌充填ノズル１を用いて、殺菌されたＢＩＢ用内袋２に無菌充填する方法について説明する。
図１（ａ）に示すように、殺菌されたＢＩＢ用内袋２は、注出口３１（中栓３２を嵌合させたもの）を無菌充填機のクランプ４０にセットし、自動的に移動させて無菌充填ノズル１の先端部に注出口３１を密着させる。
これによって、図１（ａ）に示すように、無菌充填ノズル１の先端部、充填弁先端部１２ａ、及び注出口３１、中栓３２によって形成される空間２１は外気と遮断されて密閉状態となる。
【００３３】
次いで、図３（ａ）に示すように、蒸気供給管１８ａに蒸気を供給して、供給用蒸気通路１８及び排出用蒸気通路１９を通って蒸気排出管１９ａから蒸気が排出できるようにする。
蒸気開閉装置６を開放状態にするには、圧縮エアー供給口２４ａに圧縮エアーを送って、蒸気開閉ロッド２５（供給用）及び蒸気開閉ロッド２５ａ（排出用）を移動させて、蒸気通路１８、空間２１、蒸気通路１９を連通状態にする。
この状態において、蒸気供給管１８ａから加圧した蒸気４２（例えば１ｋｇｆ／ｃｍ² ）を供給して、空間２１内を加圧状態にして、無菌充填ノズル１の先端部、充填弁先端部１２ａ、及び注出口３１、中栓３２を殺菌する。
【００３４】
殺菌終了後、図３（ｂ）に示すように、開放状態になっている蒸気開閉装置６の供給用蒸気通路１８及び排出用蒸気通路１９を閉鎖する。
供給用蒸気通路１８及び排出用蒸気通路１９を閉鎖するには、圧縮エアー供給口２４から圧縮エアーを供給して、蒸気開閉ロッド２５（蒸気供給用）及び２５ａ（蒸気排出用）を移動させて、図３（ｂ）に示すように、蒸気通路１８及び１９を閉鎖する。
【００３５】
図６（ａ）は、ＢＩＢ用内袋２の注出口３１、中栓３２、及び無菌充填ノズル１の先端部の蒸気殺菌工程が終了し、内容物の充填準備ができた状態を示した模式図である。
次に、図６（ｂ）に示すように、中栓着脱装置４１を用いて中栓３２を引張り出すことにより、中栓３２を注出口３１から外し、それと同時に、無菌充填ノズルのプランジャー１１を右側に移動させることにより充填弁１２を充填口２０から引き出して、無菌充填ノズル１の充填口２０から袋３０内に内容物３を充填する。
【００３６】
無菌充填ノズル１は、図１（ａ）に示すように、バルブボディー１０に内容物供給管１３が接続されており、アセプチックタンク（図示せず）に貯蔵されている内容物３が内容物供給管１３を通してバルブボディー１０内に供給されるようになっている。
また、アセプチックタンクは加圧されており、その圧力によって無菌充填ノズル１に供給されるので、充填弁１２を充填口２０から引き出すだけで、内容物３は充填口２０と充填弁１２の間隙から袋３０に流出するようになっている。
【００３７】
内容物の充填が終了すると、図６（ｃ）に示すように、プランジャー１１を左に移動させて充填弁１２で充填口２０を閉鎖して内容物３の流出を止める。
次いで、蒸気通路１８及び１９を開放状態（図３（ａ）参照）にする。
この状態で、図６（ｃ）に示すように、蒸気供給管１８ａに蒸気４２を供給して、空間２１の内部（即ち、充填弁先端部１２ａ、注出口３１等）及び中栓３２の内容物が付着している部分を蒸気４２で洗浄する。
これによって、充填弁先端部１２ａ、注出口３１、中栓３２に付着していた内容物３は除去され、清浄な状態となる。
除去された内容物は袋内に入り、蒸気通路１９及び蒸気排出管１９ａに残留することはない。
【００３８】
次に、蒸気による吹き込み洗浄が終了すると、図６（ｄ）に示すように、中栓着脱装置４１を右方向に移動して中栓３２を注出口３１に嵌合させて、ＢＩＢ用内袋２を密封した後、蒸気通路１９から蒸気を排出しながら蒸気４２を蒸気通路１８に供給して、中栓３２の表面を洗浄する。
【００３９】
中栓３２を注出口３１に嵌合させて密封したＢＩＢ用内袋２は、中栓３２から中栓着脱装置４１を取り外し、更に無菌充填機のクランプ４０から注出口３１を取り外して、図５に示すようなＢＩＢ用内袋２の無菌充填製品４を得る。
図６（ｃ）において、蒸気洗浄しているときは、ＢＩＢ用内袋２はかなり膨らんだ状態になっているが、これは蒸気によって膨らんだものであり、空気は中に入っていないので、冷却後は蒸気は凝縮して僅かな水分となって内容物３に吸収されるので、充填終了後の無菌充填製品４は、図５に示すような製品となる。
【００４０】
【実施例】
以下、実施例に基づいて、本発明を更に詳細に説明する。
（実施例１）
先ず、下記仕様のＢＩＢ用内袋（容積１０ｌ用）を作製した。製袋の際、各フィルムは密着させて、袋内には空気ができるだけ入らないようにした。
▲１▼包装材料：ＯＮ 15 ／ＰＥ 15 ／Ａｌ 9／ＰＥ 50 ／／ＰＥ 80 （内面）
尚、記号は下記のとおりとし、数字はフィルムの厚さを示し、単位はμｍである。
・ＯＮ：二軸延伸ナイロン
・ＰＥ：ポリエチレン
・Ａｌ：アルミニウム箔
・／／：ＯＮ／ＰＥ／Ａｌ／ＰＥの積層フィルムとＰＥフィルムが接着されずに二重袋になっていることを示す。
【００４１】
▲２▼袋のサイズ及び製袋：上記ＯＮ／ＬＭＤ／ＰＥとＰＥの２枚のフィルムを用いて、４５０ｍｍ×５７０ｍｍの大きさの二重袋を作製した。
注出口３１は、図４（ａ）に示すように、上側のフィルム３０ａの横方向（４５０ｍｍ）の中央で、縦方向（５７０ｍｍ）の端から６０ｍｍの位置に直径４２ｍｍの穴を開けて、その穴の周辺の上側フィルム３０ａの内側（図３（ｂ）においては下側）に注出口３１のフランジ３３をヒートシールした。
また、中栓３２は、下側フィルム３０ｂの内側（図３（ｂ）においては上側）にヒートシールした。
尚、中栓３２の取り付け位置は、注出口３１と嵌合できるように、注出口３１と同じ位置にした。
【００４２】
▲３▼注出口及び中栓の作製：ポリエチレンの射出成形により、図４（ｂ）に示した形状で、注出口の口径が３０ｍｍφ、高さ２０ｍｍの成形品を作製した。
【００４３】
次に、中栓３２を取り付けた下側フィルム３０ｂの上に注出口３１を取り付けた上側フィルム３０ａを重ね合わせ、図４（ｂ）に示すように、中栓３２にＯリング３５を嵌めて、注出口３１の下側から中栓３２を嵌合した。
次いで、重ね合わせた上側フィルム３０ａと下側フィルム３０ｂを密着させてフィルム間の空気をできるだけ排除して４方をヒートシールし、図４（ａ）に示すように、ヒートシール部３６を形成してＢＩＢ用内袋２を作製した。
また、図４（ｂ）に示すように、下側フィルム３０ｂの中栓３２の凹部に相当する部分を切り取り、中栓３２の凹部に中栓着脱装置４１が着脱できるようにした。
【００４４】
上記のように作製したＢＩＢ用内袋２は、公知の方法により、袋の内面の吸収線量が１５ｋＧｙ（キログレイ）になるようにγ線を照射して、袋の内外面を殺菌した。
【００４５】
上記殺菌されたＢＩＢ用内袋２に以下のようにして無菌充填を行った。
先ず、図１（ａ）に示すように、殺菌されたＢＩＢ用内袋２は、注出口３１（中栓３２を嵌合させたもの）を無菌充填機のクランプ４０にセットして固定し、自動的に移動させて無菌充填ノズル１の先端部に注出口３１を密着させた。
これによって、図１（ａ）に示すように、無菌充填ノズル１の先端部、充填弁先端部１２ａ、及び注出口３１、中栓３２によって形成される空間２１は外気と遮断されて密閉状態となった。
更に、中栓着脱装置４１を中栓３２に挿入して、自動的に中栓３２が注出口３１から着脱できるようにした。
【００４６】
一方、 内容物３として果肉（大きさ１０〜２０ｍｍ角）を含む果汁を用い、公知の方法で滅菌して無菌タンクに貯蔵し、その無菌タンクから圧送して内容物供給管１３を通して無菌充填ノズル１のバルブボディー１１内に供給した。充填量は電磁流量計を用いて規定量（１０ｌ）充填する方法を採用した。
【００４７】
図１（ａ）に示すように、無菌充填ノズル１の先端部にＢＩＢ用内袋２を密着した状態で、以下のようにして、無菌充填ノズル１の先端部分及びＢＩＢ用内袋の注出口部分を蒸気殺菌した。
先ず、図３（ａ）に示すように、蒸気通路１８及び１９を開放状態にし、蒸気供給管１８ａから蒸気４２を供給して蒸気排出管１９ａから蒸気が排出できるようにした。
上記状態にして、蒸気通路１８及び１９、空間２１及び配管内を加圧状態にし、蒸気排出管の直後にある熱電対で測定された温度が１２０℃以上になった段階で１０秒維持して、無菌充填ノズル１の先端部、充填弁先端部１２ａ、及び注出口３１、中栓３２を蒸気殺菌した。
【００４８】
また、プランジャー１１の摺動部には、図２に示すように、バリア室１６、供給用蒸気通路１４、排出用蒸気通路１５からなるスチームバリア部５を設け、そのバリア室１６内におけるプランジャー１１の移動距離が５０ｍｍとなるようにした。
更に、蒸気供給通路１４には蒸気供給管１４ａを接続し、蒸気排出通路１５には蒸気排出管１５ａを接続し、蒸気供給管１４ａから蒸気４２を供給して、バリア室１６内には常時蒸気４２が導入されている状態にし、プランジャー１１の摺動部からの微生物汚染を防止した。
【００４９】
次に、蒸気通路１８及び１９、空間２１の蒸気を排出後、図３（ｂ）に示すように、圧縮エアー供給口２４から圧縮エアーを供給して蒸気開閉ロッド２５及び２５ａを移動して、蒸気開閉装置６における蒸気通路１８の出口の直後及び蒸気通路１９の排出口の直前で閉鎖した。
上記のように、蒸気通路１８及び１９を閉鎖することにより、内容物を充填するとき、内容物３が蒸気通路に入り込むことを防止した。
【００５０】
次いで、図６（ｂ）に示すように、中栓着脱装置４１を左方向に移動して、中栓３２を注出口３１から外してＢＩＢ用内袋２の注出口３１を開放状態にし、それと同時に、プランジャー１１を右方向に移動して充填弁１２を充填口２０から引き出し、無菌充填ノズル１の充填口２０から内容物３（果肉入り果汁）をＢＩＢ用内袋２の中に流出させた。充填量は電磁流量計を用いて計量し、１０ｌ充填した。
【００５１】
充填終了後、図６（ｃ）に示すように、プランジャー１１を左方向に移動して充填弁１２を充填口２０に嵌合させて内容物３の流出を止めた。
次いで、図３（ａ）に示すように、圧縮エアー供給口２４ａに圧縮エアーを供給して、蒸気開閉装置６の蒸気通路１８を開放状態にし、蒸気供給管１８ａから蒸気４２を供給して蒸気通路１８に送った。
その結果、図６（ｃ）に示すように、無菌充填ノズル１の先端部、充填弁先端部１２ａ、注出口３１の内部、中栓３２の注出口３１に嵌合する部分等に付着した内容物３は蒸気４２により除去されて清浄な状態となった。
【００５２】
次に、上記のように、注出口３１や中栓３２等を洗浄後、蒸気開閉装置６の蒸気通路１９を開放状態にして蒸気４２を供給し、図６（ｄ）に示すように、中栓着脱装置４１を右方向に移動して、中栓３２を注出口３１に嵌合し、ＢＩＢ用内袋２を密封状態にして、再度中栓３２の表面を蒸気洗浄した。
次いで、ＢＩＢ用内袋２をクランプ４０から取り外して、図５に示すように、内容物３として果肉入り果汁を充填した無菌充填製品４を得た。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、無菌チャンバーを使用せずに、固形物を含む内容物をＢＩＢ用内袋に効率よく無菌充填することができる。
無菌充填ノズルは、充填弁に接続しているプランジャーが内容物を収納したバルブボディーの内部を左右又は上下に摺動することにより、充填弁で充填口を開閉して、ＢＩＢ用内袋に内容物を充填するものである。
そして、プランジャーは、バルブボディー内に設けられたブッシュに支持され、内容物中を移動しながら充填弁の開閉を行っている。
そのため、プランジャーのスチームバリア部に出入りする部分は充填弁が開閉する度に、内容物中を出入りするので、プランジャーの摺動部から内容物の中へ微生物汚染する可能性があり、これを防止する必要がある。
【００５４】
本発明の無菌充填ノズルは、充填口を開閉するための充填弁に接続しているプランジャーの摺動部にスチームバリア部を設けているので、プランジャー摺動部から内容物への微生物汚染が完全に防止され、無菌充填製品の不良率を低下させることができる。
また、プランジャーの摺動部のスチームバリア部は蒸気を通すだけの簡単な構造になっているので、メンテナンスも簡単であり、作業能率が向上し、生産コストを低減することができる。
更に、スチームバリア部におけるプランジャーの移動距離を大きくすることにより、充填ノズルの開口部を広くすることができるので、内容物に大きな固形物が混入されていても無菌充填が可能である。
また、充填弁先端部は充填口と擦り切れ可能な構造としたので、充填終了時に、充填口に嵌合したとき、固形物は充填口に挟まることがなくなり、固形物を含有する食品をトラブルなく無菌充填できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無菌充填ノズルを用いてＢＩＢ用内袋に無菌充填するとおきの、充填ノズル及び袋の主要部を示した模式断面図である。
【図２】本発明の無菌充填ノズルに設けたスチームバリア部の概要を示した模式断面図である。
【図３】本発明の無菌充填ノズルの先端部に設けた蒸気開閉装置の概要を示した模式断面図である。
【図４】本発明に用いられるＢＩＢ用内袋の構成を示した模式図である。
【図５】ＢＩＢ用内袋に内容物を無菌充填したときの無菌充填製品の模式図である。
【図６】本発明の無菌充填ノズルを用いてＢＩＢ用内袋に無菌充填するときの各工程を示した説明図である。
【図７】無菌充填に用いられる従来の無菌充填ノズルの模式断面図である。
【符号の説明】
１ 無菌充填ノズル
２ ＢＩＢ用内袋
３ 内容物
３ａ 内容物の固形物
４ 無菌充填製品
５ スチームバリア部
６ 蒸気開閉装置
１０ バルブボディー
１１ プランジャー
１１ａ プランジャー先端部
１２ 充填弁
１２ａ 充填弁先端部
１３ 内容物供給管
１４ 供給用蒸気通路（スチームバリア部用）
１４ａ 蒸気供給管
１５ 排出用蒸気通路（スチームバリア部用）
１５ａ 蒸気排出管
１６ バリア室
１８ 供給用蒸気通路（蒸気開閉装置用）
１８ａ 蒸気供給管
１９ 排出用蒸気通路（蒸気開閉装置用）
１９ａ 蒸気排出管
２０ 充填口
２１ 空間
２２ バルブ（蒸気供給管用）
２２ａ バルブ（蒸気排出管用）
２３ ブッシュ
２４ 圧縮エアー供給口（蒸気開閉ロッドの開放用）
２４ａ 圧縮エアー供給口（蒸気開閉ロッドの閉鎖用）
２５ 蒸気開閉ロッド（蒸気供給用）
２５ａ 蒸気開閉ロッド（蒸気排出用）
２６ ダイヤフラム
２７ ベローズ
３０ 袋
３０ａ 上側フィルム
３０ｂ 下側フィルム
３１ 注出口
３２ 中栓
３３ 注出口のフランジ
３４ 中栓のフランジ
３５ Ｏリング
３６ ヒートシール部
４１ 中栓着脱装置
４２ 蒸気

Claims (3)

1. 二枚の柔軟性プラスチックフィルムの周縁をヒートシールしてなるバッグインボックス用内袋の上側のプラスチックフィルムに注出口を取り付け、前記注出口に内側から嵌合する中栓を下側プラスチックフィルムに取り付け、前記中栓を前記注出口に嵌合してなる密封袋の注出口と中栓を充填ノズル先端部に装着し、注出口、中栓、及び充填ノズル先端で形成される空間に蒸気を導入して注出口と中栓の表面、充填ノズル先端及び空間を蒸気殺菌し、蒸気殺菌後蒸気の導入を止め、中栓を注出口から外すと同時に、充填ノズルのプランジャーを移動させることにより充填ノズルの開口部を開いて、内容物をバッグインボックス用内袋に無菌充填し、充填終了後、再度蒸気を導入して充填ノズル先端、注出口内面、中栓部分を蒸気で洗浄した後、中栓を注出口に嵌合して無菌充填を行う無菌充填ノズルにおいて、充填ノズルの先端部分に、蒸気供給通路の出口直後及び蒸気排出通路の排出口直前に蒸気の開閉装置を設け、前記蒸気の開閉装置が、圧縮エアーにより、蒸気供給用開閉用ロッドおよび蒸気排出用開閉ロッドを上下又は左右に移動させることにより、蒸気供給通路および蒸気排出通路を開放又は閉鎖するものであり、さらに、前記充填ノズルのプランジャー摺動部にスチームバリア部を設け、前記スチームバリア部の一部にスチームを供給するための供給通路とスチームを排出するための排出通路を有するバリア室を設け、前記バリア室の大きさが、プランジャー摺動距離よりも大きい構造であり、内容物と接するプランジャー摺動部からの微生物汚染を防止したことを特徴とするスチームバリア部を有する無菌充填ノズル。
2. 前記スチームバリア部が、摺動部方向の長さを大きくして、プランジャーの移動距離を長くすることにより、大きな固形物入りの内容物も充填可能にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスチームバリア部を有する無菌充填ノズル。
3. 前記プランジャーに接続している充填口弁先端部を充填口に対して擦り切り可能な構造とし、充填終了時に、充填口への固形物の挟み込みをなくしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスチームバリア部を有する無菌充填ノズル。

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