JP4727389B2 - 電子線殺菌装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子線を用いて殺菌を行う殺菌装置に関する。

食品容器、医療機器等、衛生が重視される製品の工場において、無菌状態を維持する技術が重要である。通常、過酸化水素に例示される薬剤を用いた殺菌（ウェット殺菌と呼ばれる）により、製品及び工場環境が無菌状態にされる。

薬剤の使用に代えて電子線を用いて殺菌する技術が検討されている。電子線を用いた殺菌（ドライ殺菌と呼ばれる）は、薬剤を使用しないことから、薬剤のコストが不要となること、薬剤をすすぐ工程が不要となること等の点で優れている。電子線殺菌によって製品を殺菌する工場において、無菌状態をさらに向上する技術が望まれる。

特許文献１には、金属で覆われた無菌チャンバー内に収容された電子線照射装置から電子線を照射して金属部に電子線を当てて変換Ｘ線を生じさせ、該変換Ｘ線を無菌チャンバー内全体に行き渡らせて無菌チャンバー内を殺菌することを特徴とする電子線照射による無菌チャンバー殺菌方法が記載されている。
特開平８‐８９５６２号公報

本発明の目的は、電子線を用いたドライ環境で殺菌を行う殺菌装置において、設備の内部環境を高度な無菌状態に維持することを可能にする電子線殺菌装置を提供することである。
本発明の他の目的は、電子線殺菌装置を環境空気から分離する電子線透過膜が洗浄時に保護される電子線殺菌装置を提供することである。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明による電子線殺菌装置は、電子線を発生する電子線発生部（２０）と、電子線発生部（２０）の発生する電子線が通過する真空室（２２）と、環境の気体が真空室（２２）に侵入することを妨げ且つ真空室（２２）を通過した電子線を透過して環境に供給する透過膜（２８）と、環境に散布される液体（３３）が透過膜（２８）に接する量を低減する遮蔽部（３０，３４）とを具える。

本発明による電子線殺菌装置において、透過膜（２８）はチタンを含む。

本発明による電子線殺菌装置において、遮蔽部は、所定の入力信号に応答して開閉する遮蔽板（３０）を備える。

本発明による電子線殺菌装置において、遮蔽部は、所定の入力信号に応答して、透過膜（２８）に対して環境に曝された側にエアカーテンを生成するエア噴射部（３４）を備える。

本発明による電子線殺菌装置は、気体を取り込んで殺菌して無菌エアを生成し、エアカーテンを生成するために無菌エアをエア噴射部（３４）に供給する無菌エア供給部（３６）を具える。

本発明による電子線殺菌装置において、エア噴射部（３４）は、透過膜（２８）が配置される殺菌室（４）の外部（１９）から受信する制御信号に応答して第１状態と第２状態とを取る。第１状態（図６（ａ））においてエア噴射部（３４）は透過膜（２８）にエアを吹きつける。第２状態（図６（ｂ））においてエア噴射部（３４）は第１状態とは異なる方向にエアを吹き出すことによってエアカーテンを生成する。

本発明による電子線殺菌装置において、所定の入力信号は、透過膜（２８）が配置される殺菌室（４）の外部（１９）から送信される。

本発明による電子線殺菌装置は、透過膜（２８）が配置される殺菌室の外部（１９）からの遠隔操作によって当該電子線殺菌装置の環境に接する部分に洗浄剤（３３）を供給する洗浄剤供給部（３２）を具える。

本発明による電子線殺菌システムは、透過膜（２８）が配置される殺菌室（４）と、殺菌室（４）の内部に配置され、電子線発生部（２０）の発生する電子線の照射範囲を通って殺菌対象物を搬送する搬送装置（１５）とを具える。

本発明によれば、電子線を用いたドライ環境で殺菌を行う殺菌装置において、設備の内部環境を高度な無菌状態に維持することを可能にする電子線殺菌装置が提供される。
更に本発明によれば、電子線殺菌装置を環境空気から分離する電子線透過膜が洗浄時に保護される電子線殺菌装置が提供される。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。本実施の形態における電子線殺菌装置は、ペットボトルの殺菌を行う設備の内部環境を殺菌するために使用される。

図１は、本実施の形態における電子線殺菌装置が適用される食品容器充填システムの構成を示す。食品容器充填システム２は、食品容器の流れに沿って上流側から順に、殺菌室４、すすぎリンサ室６、充填室８及びキャッパ室１０を備える。これらの室はすべてクリーンルームである。

殺菌室４は、飲料が充填されるペットボトルを殺菌室４に導入するためのボトル入口１２と、ボトル入口１２から導入されるペットボトルをすすぎリンサ室６の入口まで所定のボトル経路に沿って搬送する搬送装置１５とを備える。ボトル経路の途中には、ペットボトルに電子線を照射して殺菌するための殺菌部１６が設置される。殺菌部１６には制御装置１８が接続される。制御装置１８は、入力装置を備えた操作部１９に接続される。操作部１９は殺菌室４、すすぎリンサ室６、充填室８及びキャッパ室１０を含む無菌環境が維持されているスペースの外に設置される。

すすぎリンサ室６は、殺菌室４から搬送されたペットボトルを水、空気等によってすすぐ装置と、すすがれたペットボトルを充填室８に搬送する搬送装置とを備える。充填室８は、すすぎリンサ室６から搬送されたペットボトルに飲料を充填する充填装置と、飲料が充填されたペットボトルをキャッパ室１０に搬送する搬送装置とを備える。キャッパ室１０は、充填室８から搬送されたペットボトルにキャップを装着するキャッパ装置と、キャップが装着されたペットボトルをボトル出口１４に搬送する搬送装置とを備える。

図２は、殺菌部１６の構成を示す正面図である。図示されている直交座標系のｚ軸の正方向は鉛直方向上向きである。殺菌部１６は、電子線を供給する電子線供給部２０を備える。殺菌部１６は更に、内部に真空室２２を形成するスキャンホーン２４を備える。スキャンホーン２４は開口２６を有している。開口２６は電子線を透過する透過膜２８によって塞がれている。透過膜２８によって、真空室２２は殺菌室４の雰囲気から分離されている。すなわち、殺菌室４の空気は真空室２２に流入しない。透過膜２８は、電子線の進行を妨げることが少ないことが好ましい。且つ、透過膜２８は破損又は変質の可能性が小さいように丈夫であることが好ましい。こうした条件を満たす材料としては、チタン薄膜が好適に用いられる。

殺菌部１６は、シャッター３０、シャッター３０を駆動する開閉装置３１及び開閉装置３１を制御する制御装置１８ａを備えている。

殺菌部１６は、スキャンホーン２４の外側に設置される洗浄剤供給部３２を備える。洗浄剤供給部３２は、過酸化水素、過酢酸に例示される殺菌洗浄剤３３を殺菌室４の内部環境に供給する。殺菌洗浄剤３３は、透過膜２８の方向にも供給される。洗浄剤供給部３２は、制御装置１８ａによって制御される。

図３は、シャッター３０の付近の構成を示す下面図である。制御装置１８によって制御される開閉装置３１によってシャッター３０は閉位置と開位置とを取りうる。閉位置のとき、シャッター３０は透過膜２８の外側、即ち透過膜２８に対して真空室の反対の側を覆う。開位置のとき、シャッターは透過膜の外側を妨げない。図３には開位置にあるシャッター３０が示されている。

通常の運転モードのとき、シャッター３０は開状態に設定される。ペットボトルが搬送装置１５によって搬送される。電子線供給部２０は電子線を供給する。電子線は透過膜２８を透過し、所定の照射範囲に照射される。ペットボトルは照射範囲を通過して電子線により殺菌される。

殺菌室４の内部環境を殺菌処理する環境殺菌モードにおいて、オペレータはシャッター３０を閉じるために操作部１９に対して所定の入力動作を行う。操作部１９から閉信号が制御装置１８ａに送信される。制御装置１８ａは、閉信号を受信すると、開閉装置３１を制御してシャッター３０を閉位置に移動する。制御装置１８ａにはシャッター３０が閉位置にあることを示すシャッター位置情報が記憶される。

シャッター３０が閉位置に移動された後、オペレータは殺菌洗浄剤３３を供給するために操作部１９に対して所定の入力操作を行う。操作部１９から洗浄剤供給信号が制御装置１８ａに送信される。制御装置１８ａは、洗浄剤供給信号を受信し、かつシャッター位置情報にシャッター３０が閉状態にあることが記憶されていると、洗浄剤供給部３２を制御して殺菌洗浄剤３３を殺菌室４の内部環境に供給する。殺菌室４の内部環境、特に開口部２６の付近が殺菌される。シャッター３０により、殺菌洗浄剤３３が透過膜２８に向けて供給されたときに透過膜２８が保護される。そのため、殺菌洗浄剤３３の供給量を多くすることができる。または、殺菌洗浄剤３３を開口部２６に向けてより強く吹き付けることができる。または、透過膜２８を薄く設計することができ、電子線の透過膜によるエネルギー減衰が小さくなるので効率が上がる。

以上に説明された殺菌部１６におけるシャッターに代えて、エアカーテンを用いることも可能である。図４は、そのような殺菌部１６ｂの構成を示す正面図である。電子線供給部２０、真空室２２、スキャンホーン２４、開口部２６、透過膜２８及び洗浄剤供給部３２の構成は図２と同じである。

殺菌部１６は、無菌エアマニホールド３４、エアを殺菌して無菌エアを生成して無菌エアマニホールド３４に供給する無菌エア供給部３６及び洗浄剤供給部３２と無菌エアマニホールド３４とを制御する制御装置１８ｂとを備えている。制御装置１８ｂは、操作部１９に接続される。

図５は、無菌エアマニホールド３４の付近の構成を示す下面図である。無菌エアマニホールド３４は、ｚ軸方向に開口部２６と同じ高さ又は少し下方に無菌エア噴出孔３８を有する。開口部２６の長手方向、即ち電子線の走査方向をｙ方向とすると、無菌エアマニホールド３４は、開口部２６にｘ軸正方向に隣接する位置に設置される。無菌エア噴出孔３８は、開口部２６の方向に向けて設けられる。無菌エア噴出孔３８は、開口部２６の走査方向の一端付近から他端付近までｙ軸方向に沿って多数設けられる。

図６は、殺菌部１６ｂの側面図である。無菌エアマニホールドは、制御装置１８ｂの制御に応答して、冷却モード又はエアカーテンモードを取る。図６（ａ）は冷却モードの場合を示す。無菌エアマニホールド３４が供給する無菌エア４０の速度は、ｘ軸負方向の成分を有し、かつｚ軸正方向の成分を有する。これにより、無菌エア４０が透過膜２８の表面（透過膜２８の真空室２２に面している側と反対側の面）に吹き付けられる。

図６（ｂ）はエアカーテンモードの場合を示す。無菌エアマニホールド３４は、概ね透過膜２８の表面の延長方向に平行な速度成分を有する無菌エア４０を供給する。この無菌エア４０により、透過膜２８の表面と殺菌室４の内部環境とを相対的に分離するエアカーテンが形成される。

通常の運転モードのとき、制御部１８ｂは無菌エアマニホールド３４が冷却モードであるように設定する。ペットボトルが搬送装置によって搬送される。電子線供給部２０は電子線を供給する。電子線は透過膜２８を透過し、所定の照射範囲に照射される。ペットボトルは照射範囲を通過して電子線により殺菌される。透過膜２８は電子線によって加熱される。図６（ａ）に示されるように無菌エア４０が透過膜２８の表面に対して供給されることにより、透過膜が冷却される。

殺菌室４の内部環境を殺菌処理する環境殺菌モードにおいて、オペレータはエアカーテンを使用するために操作部１９に対して所定の入力動作を行う。操作部１９からエアカーテン信号が制御装置１８ｂに送信される。制御装置１８ｂは、エアカーテン信号を受信すると、無菌エアマニホールド３４を制御してエアカーテンモードにする。制御装置１８ｂには無菌エアマニホールド３４がエアカーテンを形成していることを示すエアカーテン形成情報が記憶される。

オペレータは殺菌洗浄剤３３を供給するために操作部１９に対して所定の入力操作を行う。操作部１９から洗浄剤供給信号が制御装置１８ａに送信される。制御装置１８ａは、洗浄剤供給信号を受信し、かつエアカーテン形成情報にエアカーテンが形成されていることが記憶されていると、洗浄剤供給部３２を制御して殺菌洗浄剤３３を殺菌室４の内部環境に供給する。殺菌室４の内部環境、特に開口部２６の付近が殺菌される。無菌エア４０により、殺菌洗浄剤３３が透過膜２８に向けて供給されたときに透過膜２８が保護される。そのため、殺菌洗浄剤３３の供給量を多くすることができる。または、殺菌洗浄剤３３を開口部２６に向けてより強く吹き付けることができる。または、透過膜２８を薄く設計することができ、透過膜によるエネルギー減衰が小さくなるので効率が上がる。こうした構成によれば、通常運転時に透過膜２８を冷却する無菌エアマニホールド３４が環境洗浄時の透過膜の保護に兼用される。そのため、設備費が低く、装置がコンパクトである。

図１は、食品容器充填システムの構成を示す。 図２は、殺菌部の正面図である。 図３は、シャッターの付近の下面図である。 図４は、殺菌部の正面図である。 図５は、無菌エアマニホールドの付近の下面図である。 図６は、殺菌部の側面図である。

符号の説明

２…食品容器充填システム
４…殺菌室
６…すすぎリンサ室
８…充填室
１０…キャッパ室
１２…ボトル入口
１４…ボトル出口
１５…搬送装置
１６…殺菌部
１８…制御装置
１９…操作部
２０…電子線供給部
２２…真空室
２４…スキャンホーン
２６…開口部
２８…透過膜
３０…シャッター
３１…開閉装置
３２…洗浄剤供給部
３３…殺菌洗浄剤
３４…無菌エアマニホールド
３６…無菌エア供給部
３８…無菌エア噴出孔
４０…無菌エア

Claims (9)

1. 電子線を発生する電子線発生部と、
   前記電子線発生部の発生する電子線が通過する真空室と、
   環境の気体が前記真空室に侵入することを妨げ且つ前記真空室を通過した電子線を透過して前記環境に供給する透過膜と、
   前記環境に洗浄剤を供給する洗浄剤供給部と、
   前記洗浄剤が前記透過膜に接する量を低減する遮蔽部
   とを具備する
   電子線殺菌装置。
2. 請求項１に記載された電子線殺菌装置であって、
   前記透過膜はチタンを含む
   電子線殺菌装置。
3. 請求項１又は２に記載された電子線殺菌装置であって、
   前記遮蔽部は、所定の入力信号に応答して開閉する遮蔽板を備える
   電子線殺菌装置。
4. 請求項１又は２に記載された電子線殺菌装置であって、
   前記遮蔽部は、所定の入力信号に応答して、前記透過膜に対して前記環境に曝された側にエアカーテンを生成するエア噴射部を備える
   電子線殺菌装置。
5. 請求項４に記載された電子線殺菌装置であって、
   更に、気体を取り込んで殺菌して無菌エアを生成し、前記エアカーテンを生成するために前記無菌エアを前記エア噴射部に供給する無菌エア供給部
   を具備する
   電子線殺菌装置。
6. 請求項４又は５において、
   前記エア噴射部は、前記透過膜が配置される殺菌室の外部から受信する制御信号に応答して第１状態と第２状態とを取り、
   前記第１状態において前記エア噴射部は前記透過膜にエアを吹きつけ、
   前記第２状態において前記エア噴射部は前記第１状態とは異なる方向にエアを吹き出すことによって前記エアカーテンを生成する
   電子線殺菌装置。
7. 請求項３乃至６に記載された電子線殺菌装置であって、
   前記所定の入力信号は、前記透過膜が配置される殺菌室の外部から送信される
   電子線殺菌装置。
8. 請求項１乃至７に記載された電子線殺菌装置であって、
   前記洗浄剤供給部は、前記透過膜が配置される殺菌室の外部からの遠隔操作によって当該電子線殺菌装置の前記環境に接する部分に前記洗浄剤を供給する
   電子線殺菌装置。
9. 請求項１乃至８に記載された電子線殺菌装置と、
   前記透過膜が配置される殺菌室と、
   前記殺菌室の内部に配置され、前記電子線発生部の発生する電子線の照射範囲を通って殺菌対象物を搬送する搬送装置
   とを具備する
   電子線殺菌システム。

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