JP4654997B2 - 容器詰め食品の殺菌方法および充填システム - Google Patents
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Description
前者の殺菌方法では、食品充填済み容器を殺菌する装置以外に蓋材を殺菌する装置が別途必要となる。一方、後者の殺菌方法では、蓋材を容器のフランジ部に完全融着するためのシール装置以外に蓋材を容器のフランジ部に部分融着する仮シール装置が別途必要となる。
一方、従来の仮シール工程を伴ったスチームインジェクション殺菌方法では、食品、容器および蓋材が同時に殺菌されるため、蓋材を別途殺菌する装置が不要となる。蓋材を個別に殺菌する工程及びそのための装置が不要となり、その結果、全体の工程および装置の構成が簡略化する。
しかし、高温高圧の蒸気を導入する際に容器の収縮率に対して蓋材の収縮率の差が大きいと、蓋材の一部が容器フランジに拘束されているため、蓋材が収縮する際に容器のフランジ部に応力を発生させその応力によって容器のフランジ部が変形するという問題がある。
そこで、本発明は、上記実情に鑑み創案されたものであって、食品に対する殺菌効果が高く且つ全体の工程および装置構成を簡素化する容器詰め食品の殺菌方法および充填システムを提供することを目的とする。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、プレシール蓋材は容器に融着せずに容器開口部を覆う位置に保持され且つ容器の内部と外気の通気状態が保持されているため、高温高圧の蒸気が流入する際に、蒸気が容器の内部に入り込み食品を好適に熱殺菌する。更に、プレシール蓋材は容器のフランジに融着されていないため、プレシール蓋材の収縮により容器のフランジが変形することがなくなり、食品および容器だけでなく蓋材も同様に熱殺菌される。また、仮シール工程が不要となり、その結果、仮シール装置も不要となる。更に、蓋材についても同時に殺菌されるため、蓋材の殺菌装置も不要となる。それに加え、プレシール蓋材が容器のフランジ部に相当する大きさで切断されている場合は、シール後にトリミングする必要がなくなり、トリミングのための装置も不要となる。これにより、全体の工程および装置構成が簡略化する。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、上記構成とすることで、高温高圧の蒸気が流入する際に蓋材の収縮が容器に作用しなくなり且つ蓋材はずれることなく保持され、更に蒸気が容器内部に流れやすくなるため、食品、容器およびプレシール蓋材が好適に熱殺菌される。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、上記構成とすることで、高温高圧の蒸気が流入する際に蓋材の収縮が容器に作用しなくなり且つ蓋材はずれることなく保持され、更に蒸気が容器内部に流れやすくなるため、食品、容器およびプレシール蓋材が好適に熱殺菌される。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、上記構成とすることで、高温高圧の蒸気が流入する際に蓋材の収縮が容器に作用しなくなり且つ蓋材はずれることなく保持され、更に蒸気が容器内部に流れやすくなるため、食品、容器およびプレシール蓋材が好適に熱殺菌される。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、上記構成とすることにより、熱殺菌時においては十分な量の蒸気が容器の内外周面に沿って流れることができ、その結果、プレシール蓋材、容器および内容物をより迅速に熱殺菌することができるようになる。他方、ヘッドスペースの不活性ガス置換時には、不活性ガスの逃気を最小限に抑えながら容器のヘッドスペースを不活性ガスによって効率よく置換することが出来るようになる。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、殺菌室を真空に減圧することにより蒸気の流入速度が増加し、その結果、殺菌室に流入する蒸気の流量が増加し、結果、単位時間当たりに供給される熱量が増大する。また、蒸気を所定の間保持することにより、殺菌室に供給された熱量が食品、容器および蓋材に十分に伝熱し、これら食品、容器および蓋材が好適に短時間に熱せられて殺菌される。
本願発明者が鋭意研究した結果、殺菌室内の圧力が食品の温度における飽和蒸気圧よりも0.01MPaより低い場合は固形食品の破裂や水分の突沸等を生じやすくなるので好ましくなく、他方、殺菌室内の圧力が同飽和蒸気圧よりも0.1MPaより高い場合は固形物破裂防止効果において変わりなく、不活性ガス等の導入量が増えるだけ不経済であることを見出した。
そこで、上記容器詰め食品の殺菌方法では、不活性ガス等を殺菌室内に好適に導入し、殺菌室内の圧力を食品の温度における飽和蒸気圧よりも0.01から0.1MPaだけ高く設定することにより、固形物の破裂を効果的に防止する。なお、殺菌室内の圧力は、製造時に食品の温度を測定しながら調整してもよいが、予め試験的に食品の温度変化を測定しておき、製造時にはそのデータに基づいて圧力を調整してもよい。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、減圧した後の大気圧戻しの際、空気の断熱膨張により、容器等の顕熱と空気の潜熱との間で熱交換が行われ、その結果、容器は顕熱の一部を空気の潜熱として失うことになる。これにより、容器等は好適に冷却される。また、凝縮水の気化を促して、食品が水っぽくなるのを防止するようになる。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、ガス置換ノズルが容器開口部に対するヒートシールの妨げにならなくなる。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項2に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項3に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項4に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項5に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項6に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項7に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項8に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項9に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
(1)容器と食品と蓋材を同時に殺菌することが出来る。
(2)蒸気の流入による食品の飛散が好適に防止される。
(3)仮シール工程及びそのための仮シール装置が不要となる。
(4)容器と蓋材の収縮率が違う場合でも、容器のフランジ部が変形しなくなる。
特に、レトルト殺菌と比べ、
(5)蒸気が直接に食品に触れるため、食品に対する伝熱効率が高くなり、その結果、殺菌処理の時間が短縮される。
(6)殺菌処理終了後に容器の開口部を密封するため、容器内圧の制御が容易に出来るようになる。
(7)容器が多室の場合は、各室に異なる内容品を充填しても、蓋材に凹凸が生じなくなる。
このカップ詰固形食品の充填システム100は、カップに固形食品を充填する食品充填部10と、蓋材を予めカップの開口部を覆う寸法で切断する蓋材カット部20と、カットした蓋材(プレシール蓋材)をカップに融着させずに且つカップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながらプレシール蓋材を固定する蓋材保持部30と、固形食品充填済みカップと蓋材を同時に高温高圧の蒸気によって熱殺菌する蒸気殺菌部40と、カップのヘッドスペースを不活性ガスで置換するガス置換部50と、プレシール蓋材をカップのフランジに融着させてカップの開口部を密封するシール部60と、フランジからはみ出た余分な蓋材をカットするトリミング部70とを具備して構成されている。なお、蒸気殺菌部40の入口までは一般室相当の環境でよく、蒸気殺菌部40の出口から少なくともシール部60の出口までは無菌環境またはクリーン環境である。
この蓋材ホルダー30aは、プレシール蓋材PSをカップ受台CHに押し当てる押えボルト31aと、押えボルト31aを支持するボルト支持構体32aと、押えボルト31aがプレシール蓋材PSの所定の位置に当たるように案内する位置決めガイド33aとから成る。
高温高圧の蒸気がプレシール蓋材PSとカップフランジ部CFとの間からカップの内部に入り込み、カップに充填された固形食品SFおよびカップの内外周面を熱殺菌する。また、クリアランス量dは、カップ開口部の天面からプレシール蓋材PSの下面までの距離で定義され(以降の説明でも同様とする。)、本実施例ではクリアランス量d≒0.0mmである。後述するように、このクリアランス量dは、殺菌時においては加熱効率の点で大きい方が望ましく、他方、ガス置換時においては不活性ガスの使用量の点から小さい方が望ましい。
この蓋材ホルダー30bは、カップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置にプレシール蓋材PSを狭持しながらカップから離隔して保持するグリップとしての蓋材ウェイトプレート31b及び蓋材サポートプレート32bと、蓋材ウェイトプレート31b及び蓋材サポートプレート32bを支持する支持手段としてのスプリング33bと、スプリング33bの中を通り蓋材ウェイトプレート31b及び蓋材サポートプレート32bの貫通穴に嵌合するガイド手段としてのガイドピン34bと、スプリング33b及びガイドピン34bが固定されているカップ受台35bとから成る。
このヒートシールバー60bは、プレシール蓋材PSをカップフランジ部CFに押し当てて融着させるシールヘッド61bと、スプリング33bを押し下げるスプリング下げステイ62bと、スプリング下げステイを懸架する下げステイ用スプリング63bと、ガイドピン34bと嵌合するガイドホール64bとから成る。
先ず、図7の(a)に示すように、カップ開口部の天面からプレシール蓋材PSの下面までの距離で定義されるクリアランス量dは最大となり蒸気殺菌時のクリアランスを好適に確保する。
この蓋材ホルダー30cは、カップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置にプレシール蓋材PSを狭持しながらカップから離隔して保持するグリップとしてのフィルム押え31c及びフィルム受け32cと、フィルム押え31c及びフィルム受け32cを支持する支持手段としてのバネ33cと、バネ33cの中を通り板35cと螺合するガイド手段としてのピンファスナ34cと、ピンファスナ34cと螺合する板35cと、カップを受けるカップ受台36cとから成る。また、ピンファスナ34cと板35cは、後述するように、クリアランス量調整手段を成している。
クリアランス量dが小さい場合は、真空脱気した後に蒸気を供給することにより容器内部まで蒸気が流入しプレシール蓋材、容器および内容物を同時に熱殺菌することが可能となる。他方、所定のクリアランス量dを設けると、より高速に容器および内容物を熱殺菌することができるようになる。しかしながら、クリアランス量dが大きすぎると、蒸気供給時の食品の飛散、後述の水冷を行う際には飛沫の浸入などのおそれがある。また、上述したように、ガス置換の効率を考慮すると、クリアランス量dとしては、1〜30[mm]が望ましく、特に3〜10[mm]がより望ましい。
この殺菌室の冷却では、シャワーノズルSNより無菌の冷却水CWを噴射することにより、その冷却水CWが殺菌室内部の蒸気を冷却すると共に殺菌室内部の壁面を冷却する。そして、これらの冷却水CWは、最終的にはカップCが冷却水CWによって部分浸漬されるように、殺菌室内部の底部に集水・貯水される。なお、この冷却水CWの水位はカップの開口部COより下位となるように制御されている。また、冷却水CWは蓋材ホルダー30cに直接にかからない方向に噴射される。これにより、蒸気殺菌後の昇温したカップを好適に冷却すると共に殺菌室内部を好適に冷却することが出来る。また、冷却水CWとしては、無菌水を使用する。
このガス置換部50は、不活性ガスを噴射する不活性ガス置換ノズル51と、そのノズルの噴射方向を可変にするピックアップカム52と、ピックアップカム52の作用を伝達するアーム53と、アーム53のピックアップカム52に対する摩擦を低減するローラー54と、エアシリンダの往復力を不活性ガス置換ノズル51へ伝達するプッシャーロッド55と、往復力を発生するエアシリンダ56と、プッシャーロッドを保持するロッドホルダ57と、不活性ガス置換ノズル51に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ライン58とから成る。
例えばカップフランジ部CFからはみ出したプレシール蓋材PSが垂れ下がっている場合に、従来のノズルは直線運動のみを行うことができ、その結果、このような場合にはカップのヘッドスペースに十分な量の不活性ガスを供給することが出来なかった。しかしながら、本発明に係るガス置換部50のピックアップカム52により、不活性ガス置換ノズルは往復運動と楕円運動を行うことが出来る。これにより、プレシール蓋材PSが垂れ下がっている場合であっても、不活性ガス置換ノズルがプレシール蓋材PSをまくりながら、カップのヘッドスペースに近接することが出来るようになる。
この蓋材ホルダー30dは、カップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置にプレシール蓋材PSを狭持しながらカップから離隔して保持するグリップとしてのフィルム押え31d及びフィルム受け32dと、フィルム押え31d及びフィルム受け32dをカップ受台CHに案内する支持手段およびガイド手段としての位置決めガイド33dと、殺菌室46に設置され位置決めガイド33dを支持するクリアランス量調整手段としてのガイド34dとから成る。
図13の(a)に示すように、カップ受台CHがガイド34d間に配設され、続いてプレシール蓋材PSが載置固定されたフィルム押え31d及びフィルム受け32dが位置決めガイド33dに案内されて、位置決めガイド33dがガイド34dに合し支持される。これにより、プレシール蓋材PSはカップCの開口部を覆う位置に、カップ開口部の天面(カップフランジ部CF)からクリアランス量dだけ隔てて保持されるようになる。このように、大きなクリアランス量dを確保することにより、十分な量の蒸気がカップの内外周面に沿って流れることが出来るようになる。その結果、プレシール蓋材、カップおよび内容物がより迅速に熱殺菌されるようになる。
この殺菌室の冷却では、殺菌室46の壁にウォータージャケットWJが形成されて、その内部を冷却水CWが循環している。これにより、冷却水CWにより殺菌室46の壁が冷却され、引いては壁近傍に残留する蒸気の熱をも奪うことになる。なお、冷却水CWとしては、非無菌水、例えば水道水を使用することが出来る。
20 蓋材カット部
30 蓋材保持部
40 蒸気殺菌部
50 ガス置換部
60 シール部
70 トリミング部
100 カップ詰め固形食品の充填システム
Claims (18)
- 食品充填済み容器を殺菌室の受け台に載置し、高温高圧の蒸気を殺菌室内に導入することにより前記容器および蓋材を同時に熱殺菌する容器詰め食品の殺菌方法であって、少なくとも前記容器の開口部を覆う寸法で予め切断されたプレシール蓋材を該容器に融着させずに該容器の開口部を覆う位置に保持し且つ該容器のヘッドスペースと前記殺菌室内気の通気状態を保持した上で前記蒸気を殺菌室内に導入し、前記位置および前記通気状態を保持した状態で前記容器および前記プレシール蓋材を同時に熱殺菌することを特徴とする容器詰め食品の殺菌方法。
- 前記プレシール蓋材の内、前記容器のフランジの外縁部からはみ出した部分を前記受け台との間で部分的に押えながら前記プレシール蓋材を保持する請求項1に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
- 前記プレシール蓋材の内、前記容器のフランジ上の非ヒートシール部分を該フランジとの間で部分的に押えながら前記プレシール蓋材を保持する請求項1に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
- 前記プレシール蓋材の端部を狭持しながら該プレシール蓋材を前記容器のフランジから離隔して保持する請求項1に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
- 前記容器のフランジから前記プレシール蓋材までのクリアランス量は前記蒸気を前記殺菌室内に導入する際には大きく確保し、他方、前記容器のヘッドスペースを不活性ガスで置換する際には小さく確保する請求項1から4の何れかに記載の容器詰め食品の殺菌方法。
- 前記蒸気は、殺菌室を真空減圧した後に導入し、所定時間保持した後に排気する請求項1から5の何れかに記載の容器詰め食品の殺菌方法。
- 前記蒸気を前記殺菌室内から排出する際に、該殺菌室内の圧力が前記食品の温度における飽和蒸気圧に対して0.01から0.1MPaだけ高くなるように該殺菌室内に不活性ガス又は空気を導入することにより該殺菌室内の圧力を調整し、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却する請求項6に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
- 前記蒸気を排気した後に、前記殺菌室を減圧しながら前記容器および前記プレシール蓋材を冷却する請求項6に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
- 前記容器および前記プレシール蓋材を冷却した後に、前記容器のヘッドスペースに対しガス置換ノズルによって不活性ガスを所定の間導入し、その後前記ガス置換ノズルを待避させて該容器開口部を密封する請求項1から8の何れかに記載の容器詰め食品の殺菌方法。
- 食品充填済み容器を載置する受け台と、前記容器および蓋材を同時に殺菌する高温高圧の蒸気を殺菌室に供給する蒸気供給手段を具備した容器詰め食品の充填システムであって、少なくとも前記容器の開口部を覆う寸法で予め切断されたプレシール蓋材を該容器に融着させずに該容器の開口部を覆う位置に保持し且つ該容器のヘッドスペースと前記殺菌室内気の通気状態を保持する容器保持手段を備え、前記位置および前記通気状態を保持した状態で前記容器および前記プレシール蓋材を同時に熱殺菌することを特徴とする容器詰め食品の充填システム。
- 前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の内で前記容器のフランジの外縁部からはみ出した部分を押えるピン付きプレートと、該ピンを受ける前記受け台とを具備して成る請求項10に記載の容器詰め食品の充填システム。
- 前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の内で前記容器のフランジ上の非ヒートシール部分を押えるピン付きプレートと、該ピンを受ける前記受け台とを具備して成る請求項10に記載の容器詰め食品の充填システム。
- 前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の端部を狭持するグリップと、該グリップを支持する支持手段と、該グリップを所定の位置に案内するガイド手段とを具備して成る請求項10に記載の容器詰め食品の充填システム。
- 前記容器のフランジから前記プレシール蓋材までのクリアランス量を調整するクリアランス量調整手段を備えた請求項10から13の何れかに記載の容器詰め食品の充填システム。
- 前記蒸気供給手段は、真空ポンプを有し、前記殺菌室内を真空減圧した後に蒸気を導入し、所定時間を保持した後に排気する請求項10から14の何れかに記載の容器詰め食品の充填システム。
- 前記蒸気を前記殺菌室内から排出する際に、該殺菌室内の圧力が前記食品の温度における飽和蒸気圧に対して0.01から0.1MPaだけ高くなるように該殺菌室内に不活性ガス又は空気を導入することにより該殺菌室内の圧力を調整し、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却する請求項15に記載の容器詰め食品の充填システム。
- 前記蒸気を排気した後に、前記殺菌室を減圧しながら前記容器および前記プレシール蓋材を冷却する請求項15に記載の容器詰め食品の充填システム。
- 前記容器および前記プレシール蓋材を冷却した後に、前記容器のヘッドスペースに対しガス置換ノズルによって不活性ガスを所定の間導入し、その後前記ガス置換ノズルを待避させて該容器開口部を密封する請求項10から17の何れかに記載の容器詰め食品の充填システム。
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