JP4442209B2 - 容器殺菌方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、飲料水、ジュース、ウーロン茶、ミルクコーヒーなどの各種飲食品が充填されるPETボトルなどの容器の殺菌方法および殺菌装置に関する。

PETボトルなどの容器の殺菌方法として、過酸化水素、過酢酸、酢酸混合薬剤である過酢酸系殺菌剤などの液状殺菌剤を用いた殺菌方法を使用し、その後無菌洗浄水により容器を洗浄し、洗浄後の容器に無菌空間内で殺菌されあるいは除菌された飲料を充填し、殺菌済みキャップで容器を密封する容器詰め飲料製造法は、アセプテイック充填飲料の製造法として現在一般に使用されている。

このアセプテイック充填方式に使用される容器殺菌方法としては、たとえば特許文献１の図２に示されるように、容器を倒立状態に保持し、容器の内外表面に液状殺菌剤を噴射することにより容器をリンスする方法が一般的に使用されている。アセプテイック充填方式においては、この他殺菌剤の滴を一旦気化した後に凝結して生成されるミストを容器内に導入して容器を殺菌する殺菌方法（特許文献２）や、６３℃以上の温水で容器を殺菌した後殺菌剤でさらに殺菌する方法（特許文献３）などの容器殺菌方法が提案されている。
特開２００２−３３２０１７号公報 特開２００１−３９４１４号公報 特開平７−２９１２３６号公報

これらの方法では、多量の殺菌剤を使用することによる容器殺菌に要するコストの増大や、特に容器内面底部の殺菌が不均一になり易いなどの問題点があった。そこで充分な殺菌を行うことが可能でありながら殺菌剤の使用量を低減することができる新たな容器殺菌方法の開発が要望されている。

本発明は、上記要望にこたえるためになされたものであって、充分な容器殺菌を実現しながら殺菌剤の使用量を大幅に低減することができる新規な容器殺菌方法およびこの方法の実施に使用する装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成する本発明の容器殺菌方法は、４５℃〜９５℃に加温された殺菌剤を加熱雰囲気下で正立状態にある容器の少なくとも内面に噴霧する工程と、容器内面に付着した殺菌剤の液滴の一部が容器底部に一定時間滞留するようにし、該容器底部に滞留する殺菌剤の量を検出する工程を含むことを特徴とする。

また、上記目的を達成する本発明の容器殺菌装置は、容器の入口と出口を有し、加熱された空気を収容する保温殺菌室と、該保温殺菌室を所定温度に保つための温度保持手段と、該保温殺菌室の該入口から該出口に向けて正立状態で容器を移送する容器移送手段と、該保温殺菌室内において、該容器移送手段によって移送される容器の少なくとも内面に４５℃〜９５℃に加温された殺菌剤を噴霧する１または複数のノズルと、容器の出口において容器底部に滞留する殺菌剤の量を検出する手段を備えることを特徴とする。

本発明の１側面において、該容器殺菌装置は、容器の少なくとも内面に殺菌剤を噴霧するノズルは容器口部から容器内に挿入する機構を備えることを特徴とする。

本発明の１側面において、該容器殺菌装置は、殺菌剤を分配する殺菌剤分配部と、該殺菌剤分配部から該ノズルに殺菌剤を供給する殺菌剤供給路と、該殺菌剤供給路に設けられた殺菌剤加熱手段とをさらに備えることを特徴とする。

本発明の１側面において、該容器殺菌装置は、上記温度保持手段が該保温殺菌室内に加熱された空気を供給／およびまたは循環させる加熱手段であることを特徴とする。

本発明の１側面において、該容器殺菌装置は、上記温度保持手段が該保温殺菌室内を加熱可能な電気式ヒーターによる加熱手段であることを特徴とする。

本発明の１側面において、該容器殺菌装置は、上記温度保持手段が該保温殺菌室内の壁の内部に加熱された流体を供給／およびまたは循環させる加熱手段であることを特徴とする。

本発明の容器殺菌方法によれば、４５℃〜９５℃に加温された殺菌剤を加熱雰囲気下で正立状態にある容器の少なくとも内面に噴霧することにより、常温の殺菌剤を使用する場合に比べて殺菌効果が高まる上に、殺菌剤を噴霧するので液状の殺菌剤を噴射することにより容器をリンスする従来の方法に比べて殺菌剤の使用量を減らすことができる。また、容器が倒立状態では、噴霧された殺菌剤が容器の底部に届き難く、容器底部に届いても加温された殺菌剤はすぐに気化してしまうので容器底部の殺菌が充分に達成できないおそれがあるので、充分な殺菌を行うためには噴霧時間を長くする必要が生じ、このため殺菌剤の使用量が増大するが、本発明によれば、正立状態にある容器の内面に殺菌剤を噴霧するので、容器内面に付着した殺菌剤の液滴の一部は容器の底部に流れ、容器が殺菌工程において一定時間保持される間容器底部に滞留するので、噴射時間は短くても充分な殺菌を達成することができる。

さらに重要なことは、本発明の殺菌方法によれば、加温された殺菌剤の噴霧は加熱雰囲気下で行われるので、容器に付着した加温殺菌剤が気化するにつれて容器に付着した殺菌剤が気化熱を奪われ、付着殺菌剤の温度が急激に低下しようとしても、容器は加熱雰囲気下にあるので、このような付着殺菌剤の急激な温度低下を防止することができ、加温殺菌剤による所定の殺菌効果を挙げることができ、殺菌剤の使用量を最小限にとどめることができる。また、付着殺菌剤が気化するにつれ、容器の形状に起因する付着殺菌剤温度の部分的な不均一が生じようとしても、容器は加熱雰囲気下にあるためにこのような付着殺菌剤温度の不均一を最小限にとどめることができ、したがって容器全体にわたって実質的に均一な殺菌を達成することができる。したがって、容器の場所によって殺菌剤温度に部分的な不均一がある場合は、容器全体にわたって充分な殺菌を行うために殺菌剤の噴霧時間を長くする必要が生じ、そのため殺菌剤の使用量が増大するが、本発明によれば、容器全体にわたって実質的に均一な殺菌を行うことができるので、この点においても、殺菌剤の使用量を最小限にとどめることができる。
また、保温殺菌室の出口近傍において、容器内部に滞留している殺菌剤の量を検出することにより、殺菌剤の噴霧状態をモニタリングすることが可能となる。殺菌剤が所定の量を滞留しているかどうかを知ることにより、容器殺菌の保証や噴霧ノズルの目詰まり状態など、工程管理などを効果的に行うことが出来る。

本発明の容器殺菌装置によれば、本発明の容器殺菌方法の実施に使用され、上記目的を充分に達成することができる。

また、本発明の１側面においては、容器殺菌装置は、殺菌剤を分配する殺菌剤分配部と、該殺菌剤分配部から該ノズルに殺菌剤を供給する殺菌剤供給路と、該殺菌剤供給路に設けられた殺菌剤加熱手段とをさらに備えることにより、噴霧直前に殺菌剤が通過する殺菌剤供給路において加熱することができる機構となっている。また、殺菌剤分配部の上流側には殺菌剤を貯蓄しておく殺菌剤タンクが設けられており、必要に応じて殺菌剤分配部に殺菌剤が供給される。なお、殺菌剤の加熱については、殺菌剤タンクから殺菌剤供給路までの間において適宜行うことが可能である。

以下本発明の実施の形態について説明する。
本発明の殺菌方法の対象となる容器は、PETボトルやポリオレフイン製ボトルなどのプラスチックボトルのほか、食品を充填するための各種プラスチック容器やガラス容器、金属缶、ボトル状缶などである。

本発明の殺菌方法に使用される殺菌剤としては、過酢酸系殺菌剤、過酸化水素、次亜塩素酸系殺菌剤などの液状殺菌剤を代表的なものとして挙げることができるが、容器の殺菌に使用可能な液状殺菌剤であれば特に限定はない。

殺菌剤は４５℃〜９５℃に加熱して使用する。加熱温度はこの温度範囲内で殺菌剤の種類および濃度、殺菌対象となる菌種、容器に充填する内容物などを考慮して決定するが、通常６４℃〜７０℃が好ましい温度範囲である。

本発明の殺菌方法においては、正立状態すなわち容器の口部（開口部）を上方に位置させた状態にある容器の少なくとも内面に加温された液状殺菌剤を噴霧することにより容器の殺菌を行う。容器を正立状態で殺菌剤を噴霧する理由は、上記のとおり、容器内面に付着した殺菌剤の液滴の一部が容器の底部に流れ、容器が殺菌工程において一定時間保持される間容器底部に滞留することにより、噴射時間は短くても充分な殺菌を達成できるからである。

容器の内面に加温殺菌剤を噴霧するには、噴霧ノズルを容器内に挿入して行ってもよいし、噴霧ノズルを容器内に挿入しないで行ってもよい。噴霧ノズルを容器内に挿入する場合の長所は、容器がボトルの場合、ボトル内面への殺菌剤噴霧パターンがボトル口部の径により阻害されないことである。また、噴霧ノズルを容器内に挿入しない場合の長所は、殺菌装置の構造が簡単で製造コストが安価にすむことである。

容器の殺菌は容器の内面のみでなく、外面の殺菌も同時に行うことが殺菌を完全に行う上で好ましい。

本発明の殺菌方法の重要な特徴の一つは、殺菌剤の噴霧による容器の殺菌を加熱雰囲気下で行うことである。これは、たとえば、入口と出口を有し、加熱された空気を収容する保温殺菌室内に容器を通過させ、容器が保温殺菌室を通過する間に噴霧ノズルから加温殺菌剤を容器に噴霧することによって行うことができる。加熱雰囲気の温度は加温殺菌剤の温度とほぼ同一かそれ以上であることが好ましい。したがって、加熱雰囲気の温度は殺菌剤の加温温度と同じく４５℃〜９５℃、好ましくは６４℃〜７０℃である。

殺菌剤の噴霧を加熱雰囲気下で行うことにより、上記の付着殺菌剤が気化熱を奪われることによる付着殺菌剤温度の減少を防止する効果以外に、殺菌剤の分解率を低減させる効果もあり、これらの効果が相俟って殺菌剤使用量の低減を達成することができる。

保温殺菌室の出口近傍において、容器内部に滞留している殺菌剤の量を検出することにより、殺菌剤の噴霧状態をモニタリングすることが可能となる。殺菌剤が所定の量を滞留しているかどうかを知ることにより、容器殺菌の保証や噴霧ノズルの目詰まり状態など、工程管理などを効果的に行うことが出来る。容器底部に滞留している殺菌剤の量を検出する手段としては、光電的手段やカメラによる画像処理などにより殺菌剤の液面高さを測定したり、容器の重量を測定しその結果から殺菌剤の量に換算する、など種々の手段を用いることが出来る。

以下添付図面を参照して、本発明にかかる殺菌方法を実施するための装置の１実施形態について説明する。
図１は本発明に係る容器殺菌装置の１実施形態の概略を示す平面図、図２は殺菌装置の要部を示す部分側面図、図３は保温殺菌室の要部を示す斜視図で、入口と出口の外側壁面を破断して示す図である。

図１において、容器殺菌装置１は、保温殺菌室２を備える。容器は容器搬送路３に沿って矢印の方向に正立状態で移送され、ターレット４、５、６を介して保温殺菌室２の入口７から保温殺菌室２内に正立状態で移される。保温殺菌室２は、図３に示すように、容器の入口７と出口８を備えた環状のトンネルとして形成されている。入口７付近には加熱された空気が殺菌室外に逃れることを防止するために、温調された複数の殺菌剤シャワーカーテン９が設けられている。これにより、殺菌室内の加熱空気の流出が防止されると共に、容器外面の加熱と殺菌が行われる。また、出口８付近にも複数の殺菌剤シャワーカーテン１２が設けられている。図３では入口７付近と出口８付近においてそれぞれ３組ずつの殺菌剤シャワーカーテンが設置されている例が示されているが、殺菌剤シャワーカーテンの設置数についてはライン製造条件等より適宜決めることができる。各殺菌剤シャワーカーテンは、図４に示すように、保温殺菌室２の幅方向両側に設けられた複数のノズル１３から容器１５に向けて殺菌剤を噴霧することにより形成される。各ノズル１３は殺菌室２の中央部上方に設けられた殺菌剤を貯留する図示されていない殺菌剤タンクから殺菌剤が供給される殺菌剤供給本管１６から分岐する殺菌剤供給管１７に接続されている。

環状の保温殺菌室２は、外周壁１９、内周壁２０、傾斜した底壁２１からなる固定部２aと環状の回転天井板２ｂによって形成されている。回転天井板２ｂは殺菌室中央の回転軸２２から張出すようにして配置され回転軸２２に固定された複数本の天井板支持ロッド２３の先端部に固定されており、回転軸２３が連結された電動モータ２４によって回転軸２２が移転駆動されると回転天井板２ｂが保温殺菌室２の固定部２ａの上縁に沿って回転移動するように構成されている。なお、保温効果を得るために外周壁１９、内周壁２０、底壁２１は二重構造とすることが望ましい。また、本実施の形態では天面部が回転する形態について記載しているが、噴霧ノズル３０や容器把持部２５などの配置を変更することにより、天面部を固定とし内壁面側を回転させる形態とすることも可能である。

回転天井板２ｂの下面には所定の間隔で容器把持部２５が固定されており，容器１５が保温殺菌室２の入口７に移送されると、容器１５は容器把持部２５によって把持され、回転天井板２ｂの回転につれて保温殺菌室２内を出口８まで移動する。したがって、回転天井板２ｂは、本発明の装置における容器移送手段を構成する。

保温殺菌室２の温度を安定させるために保温殺菌室２に加熱空気の供給が行われる。保温殺菌室２の固定部２ａの外周壁１９の入口近傍部には、加熱空気供給源２６（図１）に接続された加熱空気供給ダクト２７の端部が開口しており、外周壁１９の出口近傍部には加熱空気排気ダクト２８の端部が開口している。加温空気供給源２６から加温された殺菌剤とほぼ同一またはそれ以上の温度に加熱された空気が加熱空気供給ダクト２７を介して保温殺菌室２内に供給され、加熱空気は加熱空気排気ダクト２８を介して加熱空気供給源２６に戻る。したがって保温殺菌室２内は加温された殺菌剤の温度とほぼ同一またはそれ以上の温度に保温されている。なお、保温殺菌室の保温機構としては、保温殺菌室の壁面に断熱材等を用いる機構、あるいは保温殺菌室内に雰囲気温度を制御可能な電気式ヒーター等の加熱装置を用いる機構、保温殺菌室の壁の内部あるいは保温殺菌室内に設けられた管等に加熱された流体やスチームを供給および／または循環させる機構、またはこれらの機構の併用など種々の機構を用いることができる。

殺菌剤分配部１８は回転軸２２の上端部に固定されており、殺菌剤分配部１８には容器把持部２５の固定位置に対応して所定間隔で殺菌剤供給配管２９が接続されている。殺菌剤供給配管２９は本発明において殺菌剤供給路を構成する。なお、殺菌剤供給配管２９は複数本設けられているが、図３においては、図示の便宜上１本のみ示している。容器１５の開口部上方の回転天井板２ｂの内面には容器開口部に向けて容器１５の内面を殺菌するための噴霧ノズル３０が設けられており、このノズル３０は殺菌剤供給配管２９に接続されている。またノズル３０に近い殺菌剤供給配管２９の端部にはチューブ式ヒーター３６が設けられており、４５℃〜９５℃の温度範囲内の所定の温度に殺菌剤を加温する。したがって、噴霧ノズル３０は、回転天井板２ｂとともに回転し容器１５の内面に加温された殺菌剤を噴霧し続ける。チューブ式ヒーター３６は本発明において殺菌剤供給路に設けられた殺菌剤加熱手段を構成する。

また、保温殺菌室２の固定部２ａ内には適宜の間隔をおいて複数の固定噴霧ノズル３３が容器１５の両側および底壁下方に位置するように設けられており、通過する容器１５の外面および底壁外面に殺菌剤を噴霧する。これらの噴霧ノズル３３は殺菌剤供給管３１から分岐する殺菌剤供給支管３２に接続されている。殺菌剤供給管３１にもチューブヒーター（図示せず）が設けられており、殺菌剤を所定の温度に加温する。

符号３４は容器把持部２５を洗浄するための洗浄水を噴射する洗浄ノズルであり、符号３５は容器１５の殺菌を終了した殺菌剤を排出するための排液管を示す。

図１に戻り、保温殺菌室２の出口８にはターレット３８、３９、４０、４１からなる容器倒立・排液部３７が隣接して設けられており、殺菌を終了して出口８から出た正立状態の容器は容器倒立・排液部３７のターレット群の回転によって移送される間に倒立され、容器内に残留していた殺菌剤が排出される。なお、排出時に容器口部にさらに殺菌剤を所定時間滞留させる機構を設けるようにしてもよい。

倒立され、殺菌剤を排出された容器はターレット４１からターレット４２を経て環状の容器移送路を有するリンサー４３の入口４３ａからリンサー４３内に移される。リンサー４３としては無菌水をノズル（図示せず）から倒立状態の容器の少なくとも内面、好ましくは内外面に噴射または噴霧することにより容器を洗浄する公知の装置を使用することができる。

リンサー４３によって洗浄を終えた容器はターレット４４、４５を介して内容物充填等次段の工程に移送される。
なお、保温殺菌室２、容器倒立・排液部３７およびリンサー４３はいずれも密閉タイプの機械カバー４６、４７、４８内に配置されており、無菌環境が保持されている。

なお、上記実施形態においては、保温殺菌室２内の加熱空気が外部に逃げることを防止するために殺菌剤の噴霧によるシャワーカーテンを用いたが、温風による断熱等他の断熱手段を用いてもよい。さらに、保温殺菌室２の入口７の手前に、加熱された空気によって容器内の空気を置換する機構などにより容器を加熱する、容器の予備加熱機構を設けるようにしてもよい。

実験例

容器として５００ｍｌＰＥＴボトルを使用し、殺菌剤として過酢酸系殺菌剤（Toyo‐aktiv）の過酢酸濃度２０００ｐｐｍで使用して、このＰＥＴボトルを保温室において６０〜６４℃の加熱雰囲気下で正立状態に保持してボトル内面に６７℃に加熱された殺菌剤を噴霧することによる殺菌効果を調べた。噴霧ノズルとしてフルコーン型ノズルを使用して、このノズルのノズル口がＰＥＴボトルの口部の２０ｍｍ上方に位置するようにＰＥＴボトルを配置し、ノズルから噴霧される殺菌剤のスプレーパターンがＰＥＴボトルの内面にかかるようにして殺菌剤の噴霧を行った。殺菌剤の流量は０．２ＭＰａにおいて０．６Ｌ／ｍｉｎであった。

供試菌としてBacillus subtilis var.glogigii IFO（NBRC）13721を使用し、殺菌時間４秒、８秒、１２秒による殺菌の結果ＰＥＴボトルの内面においてそれぞれ生き残った菌数を調べた。その結果を表1に示す。なお、各殺菌時間における生残菌数は各殺菌時間についてｎ＝３でのテストを行った結果と平均値を示している。いずれも生残菌数は０であった。

試験の結果従来のボトル倒立リンス方式では殺菌剤使用量が毎分約６リットルであったのに対し、本発明によれば、同一殺菌効果を挙げるために要する殺菌剤使用量をおよそ０．６Ｌ／ｍｉｎに低減できることが判った。

本発明に係る容器殺菌装置の１実施形態の概略を示す平面図である。 殺菌装置の要部を示す部分側面図である。 殺菌装置の要部を示す斜視図である。 保温殺菌室の入口、出口付近に設けられた殺菌剤によるシャワーカーテンを示す図である。

符号の説明

１ 容器殺菌装置
２ 保温殺菌室
２ａ 回転天井板（容器移送手段）
２７ 加熱空気供給ダクト（加熱空気供給手段）
３０、３３ 噴霧ノズル
３６ チューブ式ヒーター（殺菌剤加熱手段）

Claims (7)

1. ４５℃〜９５℃に加温された殺菌剤を加熱雰囲気下で正立状態にある容器の少なくとも内面に噴霧する工程と、容器内面に付着した殺菌剤の液滴の一部が容器底部に一定時間滞留するようにし、該容器底部に滞留する殺菌剤の量を検出する工程を含むことを特徴とする容器殺菌方法。
2. 容器の入口と出口を有し、加熱された空気を収容する保温殺菌室と、該保温殺菌室を所定温度に保つための温度保持手段と、該保温殺菌室の該入口から該出口に向けて正立状態で容器を移送する容器移送手段と、該保温殺菌室内において、該容器移送手段によって移送される容器の少なくとも内面に４５℃〜９５℃に加温された殺菌剤を噴霧する１または複数のノズルと、容器の出口において容器底部に滞留する殺菌剤の量を検出する手段を備えることを特徴とする容器殺菌装置。
3. 容器の少なくとも内面に殺菌剤を噴霧するノズルは容器口部から容器内に挿入する機構を備えることを特徴とする請求項２に記載の容器殺菌装置。
4. 殺菌剤を分配する殺菌剤分配部と、該殺菌剤分配部から該ノズルに殺菌剤を供給する殺菌剤供給路と、該殺菌剤供給路に設けられた殺菌剤加熱手段とをさらに備えることを特徴とする請求項２または３に記載の容器殺菌装置。
5. 上記温度保持手段が該保温殺菌室に加熱された空気を供給および／または循環させる加熱手段であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の容器殺菌装置。
6. 上記温度保持手段が該保温殺菌室内を加熱可能な電気式ヒーターによる加熱手段であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の容器殺菌装置。
7. 上記温度保持手段が該保温殺菌室内の壁の内部に加熱された流体を供給および／または循環させる加熱手段であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の容器殺菌装置。

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