JP4793591B2

JP4793591B2 - 固形物食品の無菌充填システム

Info

Publication number: JP4793591B2
Application number: JP2007208953A
Authority: JP
Inventors: 佳之森田; 啓太中森
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2027-08-10
Also published as: JP2009039060A

Description

本発明は、固形物の加熱殺菌手法及びその装置、特に、固形物を高温かつ短時間で殺菌し、短時間で冷却することが出来る固形物食品の無菌充填システムに関する。

固形物入り食品を無菌状態で容器詰めする方法として、レトルト殺菌が広く用いられているが、近年、固形物を無菌で充填するアセプティック充填の技術が発案・実用化されている。特許文献１には殺菌した固形具材を個別容器に移し替える必要のない食品の製造方法を提供することを目的とし、底面、又は底面及び側面の一部又は全体に孔を設けた内容器に固形具材を充填して殺菌する工程、内容器の一部又は全部を無菌下において滅菌済み外容器に収納し、一体型容器を形成する工程、内容器及び／又は外容器に必要に応じて殺菌済みの調味液を添加する工程、及び無菌下において一体型容器の一部又は全部をシールする工程を含む、容器に充填した食品の製造方法が開示されている。また、固形物を殺菌専用容器で殺菌後、無菌下において別の滅菌済み容器に充填する方法などの加熱殺菌方法も発案されている。

固形物入り食品の製造方法として、熱容量が異なる固形物と液を分けて別々に殺菌し、殺菌後無菌空間内で殺菌済み容器に充填後密封する方式のものが考案されている。特に固形物の殺菌は、均一に短時間で殺菌することを課題として、殺菌用カップの形状や殺菌釜の形状、動き等について、様々な方式が考案されている。特許文献２には、食品を効率よく加熱して殺菌できる食品加熱殺菌方法及び食品加熱殺菌装置を提供すること、食品の間に隙間を有する固形食品をムラなく均一に、短時間で、殺菌することができる加熱殺菌方法を提供すること、更には、品質を低下させずに食品を加熱殺菌できる、食品の加熱殺菌方法及び装置を提供すること、固形食品の表面が過加熱により褐変又は変質したりすることがない、食品加熱殺菌方法及び装置を提供することを目的とした「食品加熱殺菌方法及び食品加熱殺菌装置」が開示されている。この発明は、開口部と、収容する固形食品が通り抜けられない大きさの孔とが設けられた容器に固形食品を収容し、前記固形食品を収容した容器を殺菌室に搬入し、直進的に流動する蒸気が前記容器内を通過するように、該蒸気を前記固形食品に供給する食品加熱殺菌方法、及び、開口部と、収容された固形食品が通り抜けられない大きさの孔とが設けられた容器と、前記固形食品を収容した容器が搬入される殺菌室と、該殺菌室内で、直進的に流動する蒸気が前記容器内を通過するように、該蒸気を前記固形食品に供給する蒸気供給手段とを備えている食品加熱殺菌装置を提供するものである。
特許文献２には、固形物が通り抜けられない孔をあけた殺菌用容器に固形物を充填し、直進的に蒸気を流動させて殺菌する方式が提示されているが、この殺菌用の容器は円筒体の底部に多数の孔を穿設し、上方から蒸気を噴射し、底部の孔から排気させるようにしたもので、この殺菌容器を用いた場合、固形物内を蒸気が部分的に流動し、加熱ムラを生じてしまう恐れがあり、特に固形物が均一に充填されていないときはそれが顕著であるという問題があった。

殺菌用容器に固形物を充填し殺菌環境で加熱殺菌する場合、殺菌を終えたなら、固形物の変質等を避けるため、速やかに冷却を行うことが求められるため、加熱殺菌工程と冷却工程を経て充填容器密封工程に進むこととなる。特許文献２に示される工程では加熱殺菌室と冷却室とはほぼ同様の円筒形態のものであるが別個に設けられ、加熱殺菌室で加熱殺菌されたトレイ（固形物殺菌用の有孔容器）が順次冷却室へ移送される構成が採られている。また、本出願人が先に提示した特許文献３では、殺菌容器が加熱殺菌工程と冷却工程を行うものとして提示されており、設備的には簡素化されているが、加熱殺菌工程を終えた後、冷却工程となるため、製造ラインのスピードにおいて問題が残った。
特開２００４−１４１０１５号公報「固形具材入り食品の製造方法」平成１６年５月２０日公開特許第３０５５７５９号公報（特開平０８−１８２４８７号公報）「食品加熱殺菌方法及び食品加熱殺菌装置」平成８年７月１６日公開特願２００６−３０４０４９号「固形物の加熱殺菌方法及びその装置」平成１８年１１月９日出願

本発明の課題は、固形物を充填し蒸気を通して殺菌する専用カップを用いて加熱殺菌・冷却するものであって、システムを簡素化すると共に、加熱殺菌・冷却から充填までの工程のスピードを速くする殺菌充填システムを提供することにある。

本発明の固形物殺菌充填システムは、殺菌専用カップに個分けされた固形物をチャンバ内で殺菌処理するステップと、殺菌された固形物を無菌環境内において前記殺菌専用カップから充填容器に移すステップと、無菌環境内において前記固形物を充填した容器を密封するステップとから成る固形物殺菌充填システムにおいて、前記殺菌チャンバは２つ以上配置され、殺菌された固形物が入った殺菌専用カップを複数個ずつ順次無菌環境内に搬入するものとした。
また、本発明の固形物殺菌充填システムは、固形物が個分けされた殺菌専用カップが搬入される殺菌チャンバの一方の扉は外界に、殺菌された固形物が入った殺菌専用カップが搬出される他方の扉は無菌環境に配置されたものとした。
また、本発明の固形物殺菌充填システムは、殺菌専用カップを複数個ずつ交互に無菌環境内に搬入する手段として、固形物が入った殺菌専用カップを１列に複数個ずつ載置するものであって、少なくともカップを送り出す側は縁なしの平坦形状となったトレーを用いると共に、複数個ずつ前記トレーで順次無菌環境内に搬入される殺菌専用カップを各トレーから共通のコンベア上に移送する手段や空になったトレーを元の殺菌チャンバへ戻す手段を備えるものとした。
また、本発明の固形物殺菌充填システムは、無菌環境内に搬入された殺菌専用カップを把持し、充填容器の開口部上方位置に移送し、反転駆動して固形物を前記殺菌専用カップから充填容器に移す手段や空となった殺菌専用カップを回収する回収手段を備えたものとした。

本発明の固形物殺菌充填システムは、固形物が入った殺菌専用カップを加熱殺菌する工程と冷却する工程を兼用した殺菌チャンバを２つ以上配置するようにしたので、各チャンバの工程の位相をずらせて並列駆動させれば、冷却工程を終えた殺菌された固形物が入った殺菌専用カップを複数個ずつ交互に無菌環境内に搬入することができ、無駄時間がない効率的な処理が実現できる。
また、本発明の固形物殺菌充填システムは、固形物が個分けされた殺菌専用カップが搬入される殺菌チャンバの一方の扉は外界に、殺菌された固形物が入った殺菌専用カップが搬出される他方の扉は無菌環境に配置されたものとしたので、殺菌処理後は外界側の扉を閉じた状態としておけば、無菌環境に配置された扉を開いても汚染されることはなく、殺菌された固形物が入った殺菌専用カップが搬出された後、無菌環境に配置された扉を閉じれば次の固形物が個分けされた殺菌専用カップが搬入に際して外界側の扉を開いても無菌環境が汚染されることはない。
また、本発明の固形物殺菌充填システムは、トレーを無菌環境内に搬入する手段として、固形物が入った殺菌専用カップを１列に複数個ずつ載置するものであって、少なくともカップを送り出す側は縁なしの平坦形状となった手段として用いると共に、殺菌専用カップをトレーから配置された共通のコンベア上に移送する手段をそなえるものとしたので、殺菌チャンバへの搬入、殺菌・冷却時のカップの安定、殺菌チャンバからの搬出、そしてコンベアへの移送がスムーズに行われる。
また、順次位相をずらせて搬入されるトレーからコンベアに殺菌専用カップが移され空になったトレーを元の殺菌チャンバへ戻す手段を備えるものとしたので、当該トレーは順次元の殺菌チャンバへ戻すことができ、無菌環境に配置された扉を閉じれば外界側の扉を開いても無菌環境が汚染されることなく、当該トレーを回収し次の使用に供することが可能となる。
また、本発明の固形物殺菌充填システムは、無菌環境内に搬入された殺菌専用カップを把持し、充填容器の開口部位置に移送し、反転駆動して固形物を前記殺菌専用カップから充填容器に移す手段を備えたものであるから、殺菌専用カップで殺菌した固形物を無駄なく完全に充填容器に移すことが出来る。
また、本発明の固形物殺菌充填システムは、空となった殺菌専用カップを回収する回収手段を備えたものであるから、使用済みの殺菌専用カップを回収してトレー同様次の使用に供することが可能となる。

図１を参照しつつ、本発明の固形物入り食品の殺菌及び容器充填システムの流れと基本構成についてまず説明する。固形物入り食品を充填密封する容器及び蓋は図の左側に示すように殺菌室で薬剤などを用いて殺菌され、無菌環境が保たれた状態で充填室に移送される。固形物は図の中央部に示すように予め調理された状態で充填室に搬送され、本発明の殺菌専用カップに計量小分けされる。小分けされた固形物は本発明の殺菌環境において殺菌され、殺菌専用カップから先の殺菌済み容器内に移される。内容液は図の右側に示すように予め調理調合した内容液を高温短時間殺菌処理し、無菌加圧タンクに貯蔵しておく。無菌環境の充填室内で先の固形物が入れられた充填容器内にこの内容液を供給し、先の殺菌された蓋体でシールする。この様な無菌充填工程によって固形物入り食品の容器詰め製品は製造される。

次に、本発明に係る固形物入り食品の殺菌及び容器充填システムの全体構成を図２を参照しつつ説明する。１は殺菌チャンバであり、この例では左右に二基配置している。太線で囲われた領域は無菌ゾーン２である。３はコンベア、４は殺菌専用カップ５をトレー６からコンベアへ押出移動させる移送機構、７は殺菌専用カップ５をグリッパ８に押出把持させるシリンダ、９はグリッパ８の駆動機構であり、この駆動機構はグリッパ８が固形物入の殺菌専用カップ５を把持すると充填容器11の充填位置まで移動させ、そこで殺菌専用カップ５を反転駆動させ、元に戻る途中で空となった殺菌専用カップ５をシュートに落とす等、回収手段に送り、手ぶらとなったグリッパ８を初期位置に戻す駆動をする。10は空となった殺菌専用カップ５をグリッパ８から外す機能を果たすシリンダである。固形物が充填された容器11はコンベアで次工程である液体充填と密封工程へと移送される。

この本発明に係る固形物入り食品の殺菌及び容器充填システムの作動について図３のフローチャートを参照して説明する。まず、ステップ１として一方の殺菌チャンバ１の外扉1aが開かれ、トレー６上に調理された固形物が所定量入れられた殺菌専用カップ５が複数個載置され、開放された外扉1aから殺菌チャンバ１に搬入された後、外扉1aが閉じられる。この際、殺菌チャンバ１の内扉1bは閉鎖された状態を保っている。殺菌専用カップ５は、図４に示されるように上部を開口し、底部を有する形状とする。側壁は、開口に近い上部領域では孔のないなめらかな筒状5aとし、底部に近い側壁下部領域では固形物が通過しない大きさの孔を多数穿設した形状5bとする。また底部5cは、孔のない形状とし、図４の左側に示すような平底カップと、好ましい例として右側に示すような中央部分を山形に形成した凸状底部カップを提示する。

無菌ゾーンに搬入された固形物が充填された殺菌専用カップ５はステップ２で殺菌処理がなされる。図５に示すように複数の殺菌専用カップ５をトレー６に乗せて殺菌チャンバ１内で殺菌を行う。チャンバ内での殺菌には加熱水蒸気を用いる。円筒形状のチャンバ１の構造は、天井位置に蒸気・冷却ガスの噴射部が配置され、床部分にはレールが配置され、チャンバ１の底部には蒸気・冷却ガスの排気路兼ドレン排出路が配置されている。レールは円筒形の軸長手方向に配置され、前記トレー６は殺菌専用カップ５を装置した状態でこのレール上をスライドしてチャンバ１内外に移送される。チャンバ１内で開口されている殺菌専用カップ５の上方から蒸気流が噴射されると、前者の形態では蒸気流が上方から底部5cへ向かって流れるが、底部5cには排出孔が無いため、蒸気流は底部5cに当たって側壁の方向に曲げられ、側壁部の下方領域5bに穿設された孔から排出される。特許文献２の殺菌容器のように単に容器内を蒸気流が上から下に流れる形態と異なり、積み上げ状態で詰められた固形物間を放射方向に曲げられて流れることにより、熱交換率がよくなり、迅速加熱がなされる。また、後者の凸状底部カップ形態では底部の中央が山形になっていることにより、上方から底部5cにぶつかる蒸気流が底部で滞留することなく、流線的に放射方向にスムーズに誘導され、詰められた固形物の間を均一に流れ、全体をむら無く迅速に加熱殺菌することが出来る。

殺菌チャンバ１内では殺菌に続いて冷却が行われる。今度は上方の噴射部から冷却ガスあるいは冷却水をカップ５の内外面に均一に噴射する。このときの冷却ガスの流れは先の蒸気と同様で、効率よく短時間で熱交換される。ステップ３として、この殺菌・冷却時間の中程で他方のチャンバ１についてステップ１と同様の動作を開始し、続いてステップ２の動作を行う。２つの殺菌チャンバ１では位相をずらせて交互に同じ動作を繰り返すことにより、殺菌処理された固形物入の殺菌専用カップ５が無菌ゾーンへ連続供給できるようにする。

殺菌・冷却完了後、ステップ４として、殺菌専用カップ５が載置されたトレー６は搬入した扉1aと異なる、反対側の鏡面にある無菌ゾーンに繋がる扉1bを開き、無菌室側にトレー６ごと殺菌専用カップ５を排出する。この動作は図示されていない引き出し機構によってトレー６の縁部を係合し、チャンバ１内からトレー６を引き出す。この機構は後に空となったトレー６をチャンバ１内に押し戻す動作も行う。トレー６に載置されて引き出された複数の殺菌専用カップ５は移送機構４により、列状態を保ったまま中央部に配置されたコンベア３上に押し出し移動される。このため、トレー６は少なくとも押し出される側の縁部は切り欠き形態の平坦状に形成されたものが用いられる。ステップ５で、殺菌専用カップ５が移動され空となったトレー６は前述の図示されていない引き出し機構によって殺菌チャンバ１内に押し戻される。その状態で内扉1bが閉鎖され、その後、先の殺菌専用カップ５の搬入以来閉じられていた外扉1aが開かれて、トレー６が外に運び出され、次の固形物入の殺菌専用カップ５の搬入に備える。

一方側の殺菌チャンバで殺菌処理された殺菌専用カップ５がコンベア３へ送り出された後、ステップ６では他方側の殺菌チャンバで殺菌処理された殺菌専用カップ５が、ステップ４でなされたと同様の動作で殺菌チャンバ１から引き出され移送機構４により、コンベア３上に押し出し移動される。この他方のチャンバ１用に使用されるトレー６は先のものとは反対側の縁が欠き形態の平坦状に形成されたものであり、この構成によって、トレー６に載置されて引き出された複数の殺菌専用カップ５は移送機構４により、左右反対方向から列状態を保ったまま中央部に配置された同じコンベア３上に押し出し移動される。
ステップ７では、コンベア３により、所定位置まで移送された殺菌専用カップ５はシリンダ７の作動によりグリッパ８に押し込められて、把持される。グリッパ８の構造は図６に示すように内側先端部近傍にスプリング8aによって付勢された係合部材8bによって安定把持される。すなわち、図の(Ａ)に示すようにシリンダ７の作動により殺菌専用カップ５が移動させられ、(Ｂ)に示すようにＵ字状のグリッパ８に当接すると、殺菌専用カップ５の側壁が前記係合部材8bをスプリング力に抗して押し込め、最大幅部が通過の後は(Ｃ)に示すようにスプリングによってもとの位置に戻され、グリッパ８から殺菌専用カップ５が滑り落ちないよう安定把持する。

ステップ８では、グリッパ８に把持された殺菌専用カップ５がグリッパ駆動機構９の作動によって充填容器が待機する位置まで移送され、その開口部上方で反転するように駆動される。グリッパ８に把持された状態で殺菌専用カップ５が反転させられる結果、中に入っている固形物は充填容器内に流し込まれることとなる。この工程の便を考慮して、本発明の殺菌専用カップ５は、図７に示されるようにその側壁の外周面には間隔を空けてグリッパ８に係合する上帯5dと下帯5eが固定される構成を採用するものとした。それは上帯5dと下帯5e間にグリッパ８が挿入され、充填容器の開口上部位置まで移送した後、上下反転駆動させて殺菌専用カップ５内の固形物が充填容器内へ流下させることが可能な形態とするためである。また、この殺菌専用カップ５内の固形物を充填容器内へ流下させる動作を確実にするため、本発明の固形物殺菌用のカップは、図８に示すように、上帯5dと下帯5eの間隔をグリッパ８の幅より大きくする構成を採用する。図８の(１)は殺菌専用カップ５をグリッパ８が把持した形態であって、Ｕ字型のグリッパ把持部の一端が殺菌専用カップ５の上帯5dの内側端部に係合された状態であり、このときグリッパ把持部の他端と下帯5eの内側端部との間にはクリアランスが存在している。この把持状態で殺菌専用カップ５は充填容器の開口部上方まで移送される。次に、グリッパ８の腕が回転駆動されると図の(２)に示されるように殺菌専用カップ５は横転させられ、更に回転駆動されると図の（３）に示されるように、殺菌専用カップ５は完全に反転させられる。この状態となると、グリッパ把持部の一端と殺菌専用カップ５の上帯5dの内側端部の係合関係は解除され、グリッパ把持部の他端と下帯5eの内側端部との間のクリアランス分だけ殺菌専用カップ５が自然落下し、図の(４)に示されるようにグリッパ把持部の他端が下帯5eの内側端部に係合して停止する。この上下反転駆動に伴って殺菌専用カップ５がスライドして係合するときの衝撃によって、殺菌専用カップ５内の固形物の流下が促進されることになる。

また、この殺菌専用カップ５内の固形物を充填容器内へ流下させる動作を更に確実にするため、本発明の固形物殺菌用のカップの一例としては図９に示すように底部が側壁に非固定形態とされると共にカップの上下端部にはストッパ5f，5gが取り付けられ、前記底部は側壁内面に沿ってストッパ5f，5g間で摺動可能な形態であるような構成を提示する。図の左側に示されるように殺菌専用カップ５内に固形物が収納されている状態を図の右側に示すようにグリッパ８の駆動によって、殺菌専用カップ５が反転させられると、ストッパ5gに係止されただけで側壁に固定されていない底部5cが上方に上げられるため、底部5cが自重により摺動を開始し、開口部のストッパ5fに当接するまで側壁内を落下する。収納されていた固形物は強制的に開口部より流下させられる。底部5cが自重によってストッパ5fの位置まで摺動落下し停止させられる際の衝撃は底部5cに貼り付いている固形物の落下をも促進させる。この底部5cの摺動落下をより確実にするためにこの底部に錘5hを取り付ける構成を採用してもよい。また、この構成は先の側壁の外周面には間隔を空けてグリッパ８に係合する上帯5dと下帯5eが固定される構成とを組合わせれば、２回の衝撃が殺菌専用カップ５に加えられることとなり、固形物の流下をより確実にさせることが出来る。

ステップ９では、前記駆動機構９の作動により、グリッパ８が元の位置に戻されるが、その途中で一旦停止され、空となった殺菌専用カップ５がシリンダ10の作動により、グリップ８に把持された状態から外されて図示していないシュータに落とされ回収される。回収された殺菌専用カップ５はトレー６と同様に次回使用に回される。
ステップ１０では、手ぶらになったグリッパ８が前記駆動機構９の作動により、初期位置に戻されると共に、次の殺菌専用カップ５の受け入れに備える。
ステップ１１では、順次送られてくる殺菌専用カップ５についてステップ７乃至１０の動作を繰り返し、すべての殺菌専用カップ５について上記ステップを実施する。
なお、固形物が殺菌専用カップ５から移された充填容器は次工程において、内容液体が加えられ、蓋体によって密封されることになるが、以下の工程は従来装置と変わる点はなく、本発明に係る無菌充填システムの特徴点は以上である。

本発明の固形物入り食品の殺菌及び容器充填システムの流れと基本構成を示す図である。本発明に係る固形物入り食品の殺菌及び容器充填システムの全体構成を示す図である。本発明の動作を説明するフローチャートである。本発明で使用する殺菌専用カップ形状と上記の流れを説明する図である。殺菌専用カップを載置する本発明のトレーと殺菌チャンバを示す図である。本発明のグリッパの構成を示す図である。本発明で使用する殺菌専用カップの好ましい形態を説明する図である。本発明で用いる殺菌専用カップの反転動作を説明する図である。本発明で用いる可動式底部形態の殺菌専用カップの動作を説明する図である。

符号の説明

１殺菌チャンバ 1a 外扉
1b 内扉２無菌ゾーン
３コンベア４移送機構
５殺菌専用カップ 5a カップ側壁孔無し領域
5b カップ側壁孔有り領域 5c カップ底部
5d 上帯 5e 下帯
5f 上部ストッパ 5g 下部ストッパ
5h 錘６トレー
７押出しシリンダ８グリッパ
8a スプリング 8b 係合部材
９グリッパ駆動機構 10 シリンダ
11 充填容器

Claims

殺菌専用カップに個分けされた固形物をチャンバ内で殺菌処理するステップと、殺菌された固形物を無菌環境内において前記殺菌専用カップから充填容器に移すステップと、無菌環境内において前記固形物を充填した容器を密封するステップとから成る固形物殺菌充填システムにおいて、前記殺菌チャンバは２つ以上配置され、殺菌された固形物が入った殺菌専用カップを複数個ずつ交互に無菌環境内に搬入することを特徴とする固形物殺菌充填システム。
固形物が個分けされた殺菌専用カップが搬入される殺菌チャンバの一方の扉は外界に、殺菌された固形物が入った殺菌専用カップが搬出される他方の扉は無菌環境に配置されたものである請求項１に記載の固形物殺菌充填システム。
殺菌専用カップを複数個ずつ交互に無菌環境内に搬入する手段として、固形物が入った殺菌専用カップを１列に複数個ずつ載置するものであって、少なくともカップを送り出す側は縁なしの平坦形状となったトレーが用いられると共に、２つ以上の殺菌チャンバから複数個ずつ前記トレーで順次無菌環境内に搬入される殺菌専用カップを各トレーから共通のコンベア上に移送する手段を備えた請求項１または２に記載の固形物殺菌充填システム。
空になったトレーを元の殺菌チャンバへ戻す手段を備えた請求項３に記載の固形物殺菌充填システム。
無菌環境内に搬入された殺菌専用カップを把持し、充填容器の開口部上方位置に移送し、反転駆動して固形物を前記殺菌専用カップから充填容器に移す手段を備えたものである請求項１乃至４のいずれかに記載の固形物殺菌充填システム。
空となった殺菌専用カップを回収する回収手段が備えられた請求項１乃至５のいずれかに記載の固形物殺菌充填システム。