JP4803362B2

JP4803362B2 - スパウト付きパウチへの液状内容物充填密封方法及びその装置

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Publication number: JP4803362B2
Application number: JP2006018205A
Authority: JP
Inventors: 誠澤田; 喜昭品川; 佳之森田; 史章渡部; 慎治山本
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2026-01-26
Also published as: JP2007197053A

Description

本発明は、スパウト付きパウチへの液状内容物充填密封方法及びその装置、特に泡立ち易く且つ高脱酸素包装が求められる液状内容物の充填密封に好適なスパウト付きパウチへの液状内容物充填密封方法及びその装置に関する。

近年、スパウト付パウチに清涼飲料、ゼリー状食品、高カロリー又は高栄養のおかゆ等の液状食品を充填密封したものが提案されている。これらのうち内容物が例えばｐＨ４．６以上のボツリヌス菌の生育可能な低酸性内容物の場合、１００℃以上の殺菌を必要とし、液状内容物充填・密封後にレトルト殺菌を行っており、充填後スパウト開口端をアルミニウム箔複合フィルム材等の内蓋シール材を融着して密封している。従来、内容物のパウチへの充填は、パウチが比較的小さい場合は、スパウトを介して内容物を注入充填している。これらの内容物の場合、特に酸化による内容物のフレーバーの変化、腐敗菌による内容物の腐敗や劣化を確実に防止でき、且つ清潔性を維持できる充填密封方法が求められ、充填後のスパウト外周部の洗浄、ヘッドスペースからの酸素の除去のためのヘッドスペースの窒素ガス置換、確実な密封のためのスパウト開口端の内蓋シール材による確実なシールが重要な要件となっている。ところが、スパウトは口径が小さいため、充填中および充填後に内容物が溢れてスパウトの口端および外周部が汚れ易い、ガス置換が困難である、高速充填が困難であり高速生産ができない等の問題点がある。このような問題点の発生は、泡立ち易い内容物である程顕著であり、上記の内容物のうち低酸性内容物は特に泡立ち易く、これらの内容物のスパウト付きパウチへの充填密封における上記問題点の解消が求められている。

上記スパウト口部が汚れ易い主な原因は、充填中あるいは充填後の充填ノズルからの液垂れに加えて、パウチへの内容物の充填がパウチ表裏が扁平状に重なった状態から開始され、充填中充填ノズルによってスパウトの開口が閉塞されている状態であるため、内部に空気が入らずスパウトが袋の剛性のため内容物の自重のみでは十分に膨らまず液面が高い状態にあり、この状態で次のシール工程に搬送すると搬送衝撃でスパウトから内容液がこぼれやすいことにある。スパウトの口端部に内容物が付着していると後工程での口部への内蓋シール材のヒートシール不良になるばかりでなく、衛生上も好ましくない。そのため従来、充填中袋の胴壁を外部より吸引して膨らませた状態で充填する方法、または充填後に充填ステーションで充填ノズルからパウチ内に空気を吹き込んでパウチを膨らませることにより、ノズルの残液を排出すると共に、液面を降下させその状態で次工程に搬送させることにより、搬送中の液こぼれを防止することが提案されている(特許文献１参照)。また、液状内容物充填後、スパウト外周部の洗浄を行っている。スパウト外周部の洗浄方法として、充填ステーションの次に設けられた洗浄兼充填後脱酸素ステーションで複数の噴射口を内周に有するリング状の洗浄器を容器の口部に接近する高さまで降下させ、噴射口から容器の口部の全外周に水を吹き付けて洗浄する方法（特許文献２参照）や、洗浄工程でスパウト口部洗浄装置でスパウト外周部に洗浄液を噴き付けてスパウト外周部を洗浄すると共に、パウチ内に圧縮空気を吹き込んでパウチを膨らませる液面を低下させる方法などが提案されている（特許文献３参照）。

一方、ガス置換方法としては、スパウトの乾燥工程に続いて、スパウトを介してパウチ内に不活性ガスを吹きこむガス置換工程を設け、パウチ内に不活性ガスを吹き込んでガス置換を行ない、次いで内蓋シールを部分的に仮付けし、この状態でスパウトの側面を押圧して脱気するようにしたものが提案されている（特許文献２参照）。
特開２００１−３２８６０１号公報特開平１１−２２７７２４号公報特開２００１−３４１７０８号公報

上記提案されているスパウト付パウチへの液状内容物充填密封方法は、何れもスパウトの清浄度の向上、脱酸素の向上に寄与するものであるが、泡立ち易い内容物である場合、充填直後に圧縮空気を充填ノズルから吹き込むと泡が発生しやすく、泡がスパウト口部から溢れ出してスパウト口部を汚すと共に、スパウト内に大量の泡が残存する。この泡はヘッドスペースばかりでなく、残液を圧縮空気でパウチ内に吹き込むことにより、泡（空気）が内容物内まで浸入して小さな気泡となって存在するという問題点がある。また、従来のスパウト付パウチにおけるガス置換包装は、充填後に一旦パウチを空気で膨らませたものに不活性ガスを吹き込んでガス置換を行い、その後脱気するようにしているが、スパウト口が小さいため、スパウトから不活性ガスを吹き込んでもスパウト内の空気を効果的に追い出すことは困難であり、また例えシール前にヘッドスペースの空気を良好に不活性ガスと置換できたとしても、前述のように内容液に小さな泡として存在していたものが密封後にヘッドスペースに出てくることによって脱酸素率を悪化させるため、脱酸素向上に未だ解決すべき問題点がある。

そこで、本発明はスパウト付パウチに泡立ち易い液状内容物を充填する場合の上記問題点を解決しようとするものであり、泡立ち易い内容物であっても泡立ちの発生を効果的に抑えて充填でき、充填後にノズル口を効果的に洗浄でき、且つ脱酸素効率を飛躍的に高めることができるスパウト付きパウチへの液状内容物充填密封方法及びその装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために、種々研究した結果、充填時の泡立ちは外部の空気の影響が大きく、充填時に従来と比べてパウチの胴部を外部より拡げた状態で充填するより、パウチ胴部の表裏壁が扁平状に重なった状態から充填した場合の方が泡立ちを少なくすることができるが、充填後にノズルの残液を排出するため及びパウチを膨らますために、圧縮空気を吹き込むと充填ノズル端部に残っている残液が圧縮エアにより泡となってパウチ内に吹き込まれることに起因していることが判明した。この泡はヘッドスペース内に存在すると共に、液状内容物内にも小さい気泡となって入り込む。またパウチを膨らませることによって、パウチ内に空気が多く存在し、それを完全に不活性ガスに置換することは困難であることが判明し、さらに研究した結果、泡の発生を抑え且つ高ガス置換率で良好に密封できる方法を見出し本発明に到達したものである。

即ち、上記問題点を解決する請求項１に記載の発明のスパウト付きパウチへの液状内容物充填密封方法は、スパウト付きパウチに液状内容物を充填する充填工程、内容物を充填したパウチを押圧してパウチ内のガスと泡を押し出す充填後脱気工程、スパウトの外周部を洗浄するスパウト洗浄工程、内容物の充填されたパウチに不活性ガスを吹き込んでガス置換を行なう充填後ガス置換工程、スパウトを乾燥させるスパウト乾燥工程、内蓋シール工程、外蓋装着工程を有し、前記スパウト洗浄工程と充填後ガス置換工程は同一ステーションで同時に行うことを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記充填工程の前に、パウチ内から空気を除去する充填前脱酸素工程を有するようにしたものである。また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記充填工程は、内容物充填直前にパウチから脱気する充填前脱気工程と、内容物定量吐出工程とを有するようにしたものである。さらに、請求項４の発明は、請求項３に記載の発明において、前記充填工程が、前記内容物定量吐出工程後にノズルに付着している残液をロッドで押し出してパウチ内に落下させる残液排出工程を含むようにしたものである。さらにまた、請求項５の発明は、請求項３又は４に記載の発明において、前記充填前脱気工程が、パウチ内からガスを真空排気してなるようにしたものである。さらに、請求項６の発明は、前記充填前脱気工程がパウチを外部より押圧してパウチ内から脱気してなるようにしたものである。

また、請求項７に記載の発明のスパウト付きパウチへの液状内容物の充填密封装置は、パウチのスパウト部を把持して搬送するパウチ搬送手段、スパウト付きパウチにスパウトを介して内容物を充填する充填手段、内容物を充填したパウチを押圧してパウチ内のガスと泡を押し出す充填後脱気手段、スパウトの洗浄と共にパウチ内に不活性ガスを吹き込む洗浄兼充填後ガス置換手段、不活性ガス又は空気を吹き付けてスパウトを乾燥させるスパウト乾燥手段、内蓋シール手段、外蓋装着手段を有し、前記洗浄兼充填後ガス置換手段は、スパウトの洗浄とパウチ内に不活性ガスを吹き込むガス置換とを同一ステーションで同時に行うように構成されていることを特徴とするものである。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記充填手段の上流側にパウチ内から空気を除去する充填前脱酸素手段を設けたものである。請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載の発明において、前記充填手段を、充填ノズルを有する外筒と、下端部が弁体となって弁座に着座することにより充填ノズルを封鎖する外ロッドと、該外ロッド内に摺動自在に嵌合され、充填ノズルに嵌合可能な外径を有し充填ノズル内の残液を押し出す内ロッドとで構成したものである。さらに、請求項１０に記載の発明は、前記充填手段を、充填ノズルを有する外筒と、下端部が弁体となって弁座に着座することにより充填ノズルを封鎖するロッドと、充填ノズルの下端部に設けられ吐出路にメッシュスクリーンを有するメッシュノズルとで構成したものである。さらに、請求項１１に記載の発明は、請求項７乃至１０何れかに記載の発明において、前記洗浄兼充填後ガス置換手段を、パウチのスパウト外周部に向けて洗浄水を噴射する洗浄水噴出口を有するノズルボディと、該ノズルボディの軸心部に位置しパウチのスパウト開口端を覆ってスパウト内に不活性ガスを注入するガス置換ノズルとで構成したものである。さらに、請求項１２に記載の発明は、請求項７乃至１１何れかに記載の発明において、前記脱気手段と前記洗浄兼充填後ガス置換手段を同一ステーションに配置し、前記洗浄兼充填後ガス置換手段の下方部に前記脱気手段を設けるようにしたものである。

本発明の方法及び装置によれば、充填工程において充填ノズルを介して圧縮空気をパウチ内に吹きこむことをしないので、泡立ち易い内容物であっても泡立ちの発生を効果的に抑え、内容物の溶存酸素量も増大させることなく充填でき、且つ充填後の泡と空気を容器から排出してからスパウト外周部の洗浄と共にガス置換を同一ステーションで同時に行なうので、効果的にスパウトの洗浄ができると共にスパウト内のガス置換を効果的に行なうことができる。

請求項２及び請求項８の発明によれば、前記効果に加えてさらに、充填工程の前にパウチから酸素を除去することができるので、充填時の内容物への空気の取り込みや泡の発生が少なく、従来の直接パウチ内に内容物を充填してからガス置換を行う場合と比べて、脱酸素率が高く、特に酸素によって変敗しやすい内容物の高品質を維持できる包装が可能となる。請求項３、５及び６の発明によれば、さらに、内容物充填直前にパウチから脱気するので、パウチ内の酸素量をより低減した状態で内容物を充填でき、充填中に内容物に酸素が溶けこむことがなく、ヘッドスペースへの泡の発生ばかりでなく、内容物への溶存酸素量も低下させることができ，パウチ内の脱酸素効果を高め、内容物の品質保持を高めることができる。請求項４、９及び１０の発明によれば、定量充填後のノズル内の残液を泡を発生させることなくパウチ内に充填することができ、泡立ち易い内容物の充填に効果的である。さらに、請求項１１、１２の発明によれば、脱気工程と洗浄兼ガス置換工程を同一ステーションで能率的に行うことができる。かつ、充填ステーションの次のステーションで行なうので、充填ステーションで内容物の液位を下げるためにパウチを膨らませなくても搬送衝撃による内容物の溢れは少なく、たとえ溢れてもパウチ洗浄前であるので不都合はない。

以下、本発明の実施形態を図面を基に詳細に説明する。
本実施形態のスパウト付きパウチへの内容物充填密封方法は、この種スパウト付きパウチへの公知の充填密封装置と同様に間欠回転する回転テーブルの外周部にパウチのスパウトを把持して搬送するパウチ搬送手段であるクランプが所定ピッチで配置され、該回転テーブルに沿って、パウチの供給から充填密封後の排出までの各ステーションが設けられ、それぞれのステーションにそのステーションで行う処理のための装置が配置され、回転テーブルが間欠的に回転することによってスパウトの供給から充填〜密封を経て充填密封済みスパウト付きパウチ詰め製品を回転テーブルから排出するまでの各工程を行う。図１は、本発明にかかるスパウト付きパウチへの内容物充填密封方法の主な工程のブロック線図であり、それ以外の工程については従来と同様な方法が採用できるので、特徴的な工程のみについて説明する。

本発明の実施形態では、まず充填前脱酸素ステーションで、扁平状に供給されパウチ内から空気（酸素）を除去する充填前脱酸素工程１を行う。この状態では、パウチは表壁と裏壁がほぼくっついた扁平状を呈し、内部の空気量は少ないが、本発明者の実験によればこの工程を実施した場合と実施しない場合では、充填密封後の脱酸素率に影響を及ぼし、特に内容物が変敗しやすい内容物の場合は、この工程を設けることは特に有効である。充填前脱酸素法としては、まずパウチから脱気する充填前第１脱気工程１−１、その後パウチ内不活性ガスを吹き込んでガス置換を行う充填前ガス置換工程１−２を行うのが望ましいが、必ずしもそれに限らず、例えば充填前第１脱気工程のみ、あるいは充填前ガス置換工程のみを行ってもよい。充填前第１脱気工程としては、後述する充填後脱気工程と同様に一対の脱気板でパウチの胴部を挟んでパウチ内部の空気を押出す方法、又は真空吸引ノズルをスパウトに嵌合して、パウチ内を真空排気する何れの方法を採用してもよい。充填前ガス置換工程は、前工程で脱気されたパウチの内部に不活性ガスを充填して袋内に残留している空気を追い出して不活性ガスを充填することによって行われる。なお、不活性ガスとしては、窒素ガスが好適であるが、他の不活性ガスであってもよい。また、必ずしもガスでなくても、気化して不活性ガスとなる液体窒素やドライアイス細粒であっても可能である。したがって、本発明おけるガス置換工程における不活性ガスの概念にはそれらを含むものである。

次いで、パウチに内容物を充填する充填工程２を充填ステーションで、充填直前にパウチの内部を脱気する充填前第２脱気工程２−１を実施し、次いで内容物定量充填工程２−２、充填ノズル内の残液排出工程２−３を実施する。充填前第２脱気工程２−１は、前工程で不活性ガスが充填されたパウチ、または脱気されたパウチから、その内部に充填されているガス（不活性ガス、不活性ガスと空気との混合、あるいは空気）を排除してパウチ内を略真空状態にするもので、前工程と同様に一対の脱気による圧迫、真空吸引による排気何れを採用してもよい。
定量充填工程２−２では、内部を排気されたパウチのスパウト開口部に充填ノズルを密着させた状態で内容液の定量充填を行う。その場合、パウチ内は完全に密閉された状態であるので、外部からの空気の流入がなく、充填中の内容液に空気が入りこむことがないので、泡立ち易い内容液であっても泡立たせることなく、充填することができる。その場合、パウチの膨らみがなく充填し難いので、充填ノズルがパウチに密着した後に、パウチの胴部を外部から一対の吸引具で吸引してパウチを拡げることによって、充填しやすくなり、充填速度を向上させ、泡立ちやすい内容物であっても高速充填が可能となる。
定量充填後、充填ノズルをパウチ口に密着させた状態で一時停止してノズル内の残液をパウチ内に排出する残液排出工程２−３を行う。

このように、前工程で脱酸素処理されたパウチを内容物充填前にさらに、脱気してから内容物充填することによって、袋内の空気がより少ない状態で充填でき、且つ泡の発生をより効果的に抑制することが可能となった。しかしながら、充填前脱気工程は必ずしも必須の工程ではなく、充填する内容物に応じて外工程を省くことも可能である。

また、従来は、ノズル内の残液による液垂れを防ぐため及びパウチを膨らませて液面を低下させるために充填後にパウチ内に圧縮空気を吹き込んでいるが、その場合特に泡の発生し易い内容物であると、充填後にノズル内の残液が圧縮空気によってパウチ内に吹き込まれることによって、パウチ内に泡の発生の原因となっていることが分かり、本発明では充填後に圧縮空気を吹き込むことなく、充填後一時停止してノズル口に残留している残液をロッドによる押し出す残液排出工程２−３を設けることによって、残液による液垂れを防止すると共に、泡の発生を抑制することができ、且つ脱酸素効率を高めることができる。しかしながら、残液排出工程は、充填ノズルにメッシュスクリーン付ノズルを付加した場合は液垂れを防ぐことができるので、残液を強制的に排出する必要はなく、液充填後の残液排出工程を設ける必要はない。

次いで、洗浄兼充填後脱酸素ステーションでは、ヘッドスペースに発生した泡を押し出すと共に、充填ステーションから洗浄兼充填後脱酸素ステーションに移動する間にヘッドスペース内に侵入した空気を排出するための充填後脱気工程３と、スパウト外周面の洗浄とパウチ内に窒素ガス等の不活性ガスを吹き込んでガス置換を行うスパウト洗浄兼充填後ガス置換工程４を実施する。洗浄兼充填後脱酸素ステーションに到達したパウチは、まず胴部を一対の脱気板にて押圧してヘッドスペース内の泡をスパウトから外部に排出すると共にヘッドスペース内の脱気を行い、ついで洗浄ノズルが降下してスパウトの頂面および外周部に向けて洗浄水を噴射すると共にパウチ内部に不活性ガスを吹き込む。その際、洗浄ノズルはスパウト口を完全に覆った状態であり、スパウト内に不活性ガスのみが吹きこまれ、洗浄水はスパウト内には浸入しないようになっている。それにより、スパウト外周面を洗浄して内容物の付着を除去することができ、後工程の内蓋シール工程における内蓋シール材の良好なヒートシールを可能にすると共に、シール後のスパウト外周面を清潔にすることができる。また、洗浄工程で不活性ガスを吹き込むことによって、充填工程で空気又は窒素ガスを吹き込む場合と違って、残液による泡立ちがないので、パウチ内に泡を発生させることなく、パウチを膨らませることができ、パウチ内の液面を降下させ、以後の搬送工程での内容液の搬送衝撃によるあふれを防止することができる。しかも、本発明では空気でなく不活性ガスでパウチを膨らませたため、脱酸素効果を飛躍的に高めることができた。このように、本発明では充填工程２で空気や不活性ガスによるパウチを膨らませる工程を設けてないので、泡立ち易い内容物であっても泡の発生を抑制することができる。また、充填中にパウチ胴部を外部より吸引し膨らませるので、パウチ内に圧縮空気を供給しなくてもパウチはある程度膨らみ、また例え充填後の液面の降下が少なくても充填ステーションに隣接する洗浄兼充填後脱酸素ステーションまでの１ステップの搬送であるので、搬送衝撃による内容液のあふれは少なく、たとえあふれてもパウチ洗浄前であるので問題はない。

内部に不活性ガスを吹き込むことによって完全に膨らんで液位が低下したスパウトは、次いでスパウト乾燥ステーションに搬送され、スパウトの内外面に不活性ガスを吹き付けるスパウト乾燥工程５が行われることによって、洗浄水による洗浄後のスパウトを乾燥させる。不活性ガスによって乾燥させるので、不活性ガスが空気のパージ作用をし、外部からのパウチ内への空気の流入を阻止する。しかしながら、スパウト乾燥ステーションでは、乾燥媒体スパウトへの吹きつけの際、スパウト開口部を完全に覆った状態で乾燥媒体を吹出すことによって、乾燥媒体がパウチ内に浸入することがないので、その場合嵌装媒体として圧縮空気を採用しても良い。圧縮空気でスパウト外周部に付着している水分を飛ばすことによって、短時間に乾燥させることができる。

以上の工程を経て、密封工程に進むが、本実施形態ではより脱酸素効果を高めるために、内蓋シール前に、さらに内蓋シール直前ガス置換工程６及び内蓋シール前脱気工程７を設けてある。内蓋シール直前ガス置換工程６は、内蓋シール直前ガス置換ステーションでスパウト乾燥終了後のパウチに不活性ガスを吹き込んでヘッドスペースのガス置換を行なう。次いで、内蓋シール前脱気工程７−１は、内蓋仮シール・打ち抜き脱気ステーションで行い、一対の脱気板でパウチ胴部を充填液が溢れ出ない程度に圧迫して、その状態で内蓋の仮シール・打抜きを行う内蓋仮シール・打抜き工程７−２を実施する。内蓋仮シール・打抜き工程７−２は、アルミニウム箔と合成樹脂フィルムの複合シール材等の熱溶着性とガスバリア性を有する内蓋材をスパウトに仮シール後に打抜きする工程であり、従来と同様な方法が採用できる。次いで、スパウト開口天面全体に内蓋を第１シール工程７−３及び第シ−ル工程７−４を経て行い、パウチを内蓋で完全に密封する。その後、外蓋装着工程８で外蓋を螺着する。
以上、本発明のスパウト付きパウチへの液状内容物充填密封方法の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限るものでなく、その目的を達成する範囲内で各工程の順番を変更したり、工程の削除あるいは付加は適宜可能である。

図２は上記機能を果たすために充填ステーションに配置された充填手段としての充填バルブの実施形態を示し、該充填バルブ２０は、外筒２１、外ロッド２２、中ロッド２３から構成されている。外筒２１は、中空円筒状に形成され、内容液供給タンクと給液管２４を介して連通する内容液供給口２５、流体室２６、弁座２７、充填ノズル２８を有している。本実施形態では充填ステーションに充填前第２脱気工程を行うための一対の脱気板（図示していない）が充填バルブの下方が配置され、且つパウチに内容物充填開始後にパウチの胴部を吸引して開く一対の吸引パットが配置されている。しかしながら、充填前第２脱気工程を脱気板によらずに、真空吸引で行う場合は前記給液管２４は、切り替え可能に真空ポンプに連結され、給液に先立ってパウチ内の空気を真空排気できるようにする。外ロッド２２は、前記流体室内にシリンダ等の適宜のアクチュエータで上下駆動可能に設けられ、弁座２７に着座して充填ノズル２８を開閉する弁体２９として機能し、該弁体２９は中央部が充填ノズル２８と略同径の貫通中空になっており、該中空部に中ロッド２３がシリンダ等の適宜のアクチュエータで上下駆動可能に嵌合している。中ロッド２３は、中実棒で形成され、弁体２９が弁座に着座した状態で駆動されることによって、該中ロッドの先端部が充填ノズル２８内に進入して、充填ノズル内に残留している残液をパウチ内に押し出す作用を行なう。

以上のように構成された充填バルブ２０が配置された充填ステーションでは、前工程で不活性ガスが充填されたパウチが充填ステーションに到達すると一対の脱気板でパウチ胴部を押圧して充填前第２脱気工程２−１を行い、ついで充填バルブ降下し、同図（ａ）に示すように、充填ノズル２８にパウチのスパウト１６の頂部が嵌合して、内容物定量充填工程２−２では弁体２９が中ロッド２３と一体に上昇して、充填ノズル２８が開口し、給液管を介して内容物供給タンクに連通させて内容物を充填する。内容物充填開始後一対の吸引パッドで胴部を吸引して内容物の充填に応じてパウチを膨らませる。定量充填後、同図（ｂ）に示すように外ロッド２２と中ロッド２３が一体に下降して弁体２８が着座して内容液の吐出を停止し、その後同図（ｃ）に示すように中ロッド２３が下降して充填ノズル２８内の残液を押し出す。したがって、本実施形態によれば、圧縮空気によることなく充填ノズル内の残液をパウチ内に吐出させることができるので、充填後液垂れが発生することなく、かつパウチ内での泡の発生も少ない。

図３は充填手段としての他の実施形態に係る充填バルブを示している。図３（ａ）はバルブが開いて内容物の吐出している状態であり、図３（ｂ）はバルブが閉じている状態を示している。本実施形態の充填バルブ３２は、前記実施形態の場合と違って充填後の残液の押し出しを行わず、吐出口の下方にメッシュノズルを設けることによって、残液による液垂れを防止するようにしたものである。本実施形態の充填バルブ３２は、吐出口３５を有する外筒３３と、下端部が弁体となって弁座に着座することにより吐出口を封鎖する弁ロッド３４と、バルブの吐出口３５下端部設けられ吐出路の途中にメッシュスクリーン３６を有するメッシュノズル３７から構成されている。なお、図中３８はメッシュノズル３７を外筒３３の下端に固着するための取付ジグである。メッシュスクリーン３６は、本実施形態では図示のように３枚のスクリーンが吐出路に間隔をおいて配置され、最下端のメッシュスクリーンは下方凸のドーム状に形成されているが、その枚数や形状は本実施形態に限るものではない。ノズルにメッシュスクリーンを設けることによって、内容液充填時の内容液の整流作用により泡立ちの発生を少なくすると共に、定量吐出後に充填ノズル内に残った残液は、メッシュスクリーンのメッシュ間で表面張力により液垂れを起すことなく次の吐出まで残留する。したがって、この場合も圧縮空気による残液の排出をする必要がなく、液垂れと泡の発生を防ぐことができる。

図４は、洗浄兼充填後脱酸素ステーションに配置された充填後脱気装置４０と洗浄兼ガス置換手段４１の断面図を示す。脱気装置４０は、パウチ１５の胴部１７を押圧する一対の脱気板４２、４２がシリンダ装置４３によってその間隔調整駆動可能に設けられている。充填ステーションで内容物１８が充填されたパウチ１５は、図４（ａ）に示すように内容物の自重によりある程度膨らんだ状態にあり、液面１９が下がり液面上に大きなヘッドスペースが存在する。図示しないグリッパ装置によって、スパウト１６の外周部に設けられたフランジ間を挟時して保持されているパウチが洗浄兼充填後脱酸素ステーションに到着すると、スパウトの胴部１７が一対の脱気板４２間に位置し、その状態で脱気板４２が互いに接近するように所定のストロークだけ変位して、スパウトの胴部１７を所定量押圧することによって、液面を上昇させパウチ内の泡と空気をパウチから排出するようにする（同図（ｂ）参照）。その後、洗浄兼ガス置換手段が下降して、不活性ガスが噴出しノズルでスパウト口を封鎖すると同時に、脱気装置４０の脱気板４２、４２は元の位置に復帰し、洗浄と充填後第１ガス置換が開始される。

洗浄兼ガス置換手段４１は、洗浄水噴出口４６を有するノズルボディ４５とガス置換ノズル４７及び該ガス置換ノズル４７を下方に付勢するスプリング４８を保持するための保持板４９とからなり、ノズルボディ４５の軸方向中央部にガス置換ノズル４７が嵌合している。該ガス置換ノズル４７は、図示のように、基端が不活性ガス供給源に連通しているロッド部５０の途中にフランジ５１が形成され、下端の噴出口がスパウト開口端に係合するように形成されている。該ガス置換ノズル４７は、フランジ５１がノズルボディ４５に形成された係合突起５２と係合し、その下限位置を規制されてノズルボディに支持され、フランジ５１の上面と保持板４９との間に嵌合したスプリング４８によって下方に付勢されている。ノズルボディ４５は、洗浄水供給口５３を介して洗浄水供給源に連通し、下端部にはスパウト口端部方向に向けて形成された複数の洗浄水噴出口４６が円周上に所定ピッチで形成され、スパウト外周部の全周に亘って洗浄水を噴き付けてスパウトの開口端部および外周部を洗浄するように形成されている。

洗浄兼ガス置換手段４１は、以上のように構成され、前述の充填後脱気工程が終了すると下降して、ガス置換ノズル４７がスパウト１６の開口端に係合した時にスプリングがクッションすることにより、所定の圧力でガス置換ノズル４７をスパウトに係合させてスパウトの口部を封鎖して洗浄水のスパウト内への進入を確実に防止できると共に、振動や変位量の誤差を吸収し破損を防止することができる。この状態で、ノズルボディ４５に形成された洗浄水噴出口からスパウトの口端部及びその外周部の全周に亘って洗浄水を噴き出して、スパウトを洗浄する。同時に、ガス置換ノズル４７から不活性ガスが噴出してパウチ内に不活性ガスが充填される。その場合、充填ノズルによる空気噴出しの場合と違って、パウチ内での泡の発生はなく、良好に不活性ガスを充填でき、同図（ｃ）に示すようにパウチを所定量膨らませて液面を下げることができる。しかもその場合、ヘッドスペース内に脱気後に不活性ガスを充填しているので、ヘッドスペースのガス置換率が高く内容物の酸化を良好に防止することができ、酸化しやすい内容物の場合特に有効である。

図３に示したメッシュノズル方式の充填バルブを用いて、表１に示すＡ〜Ｅの脱酸素工程を有する脱酸素方法を採用して、スパウト付きパウチに経腸栄養剤を３℃乃至７℃の充填温度で２６５ｇ乃至２７０ｇ充填・シールした後のヘッドスペース量、酸素濃度を測定した。そして酸素濃度から封入酸素量を求めた。その結果を表２に示す。表２はそれぞれについて試料１０個づつ実施した平均値を示している。
その結果、充填後の窒素置換及び内蓋シール前脱気だけでは脱酸素効果は低かったが（Ａ）、充填前第２脱気工程を設けることによって若干向上し（Ｂ）、充填前第２脱気を行い且つ充填後の脱気工程でヘッドスペース中の空気の泡を押し出すことで、酸素効果はきわめて高くなった（Ｃ）。さらに、充填前脱酸素工程でパウチ内の空気を窒素で置換（充填前窒素置換）することで、Ｃの場合よりもより高い脱酸素効果が得られた（Ｄ）。さらに、Ｅに示すように表１に示す全工程を実施することで、容器内の酸素濃度が極端に低下した。このように、本発明の脱酸素方法、特にＣ〜Ｅの方法を採用することによって、従来と比べて脱酸素率が非常に高い高脱酸素包装が実現できた。

本発明のスパウト付パウチへの内容物充填方法および装置は、泡の発生を抑制しかつ高ガス置換率を達成できるので、泡が発生しやすい内容物および酸化劣化しやすく、充填密封後にレトルト殺菌する内容物のパウチ詰めの場合は特に好適であるが、それに限らず一般の常温充填、ホットパック、無菌充填用としても利用可能である。また、内容物は液状食品に限らず、洗剤、オイル等の種々の液状内容物のスパウト付パウチへの充填密封に利用可能である。

本発明の実施形態に係るスパウト付パウチへの内容物充填密封方法の要部工程を示すブロック図である。本発明の実施形態に係るスパウト付パウチへの内容物充填密封装置における充填ステーションに配置された充填バルブの要部断面図であり、（ａ）は開弁状態、（ｂ）は充填口閉鎖状態、（ｃ）は残液押し出し状態を示している。本発明の他の実施形態に係るスパウト付パウチへの内容物充填密封装置における充填バルブの要部断面図であり、（ａ）は開弁状態、（ｂ）は閉弁状態を示している。本発明の実施形態に係るスパウト付パウチへの内容物充填密封装置における洗浄兼充填後脱酸素ステーションに配置された脱気装置および洗浄兼ガス置換手段による脱気工程および洗浄ガス置換工程を示し、（ａ）は内容物充填後の状態を示すパウチ断面図、（ｂ）は脱気工程終了後の状態、（ｃ）は洗浄ガス置換工程終了後の状態を示す要部断面図である。

符号の説明

１充填前脱酸素工程１−１充填前第１脱気工程
１−２充填前ガス置換工程２充填工程
２−１充填前第２脱気工程２−２内容物定量充填工程
２−３残液排出工程３充填後脱気工程
４スパウト洗浄兼充填後第１ガス置換工程
５スパウト乾燥工程６充填後第２ガス置換工程
７内蓋シール工程７−１内蓋シール前脱気工程
７−２内蓋仮シール・打ち抜き工程７−３第１シール工程
７−４第２シール工程８外蓋装着工程
１５パウチ１６スパウト
１８内容物１９液面
２０、３２充填バルブ２１、３３外筒
２２外ロッド２３中ロッド
２５内容液供給口２６流体室
２７弁座２８充填ノズル
２９弁体３４弁ロッド
３５吐出口３６メッシュスクリーン
３７メッシュノズル３８取付ジグ
４０脱気装置４１洗浄兼置換ノズル
４２脱気板４３シリンダ装置
４５ノズルボディ４６洗浄水噴出口
４７ガス置換ノズル４８スプリング
４９保持板５０ロッド部
５１フランジ５２係合突起

Claims

スパウト付きパウチに液状内容物を充填する充填工程、内容物を充填したパウチを押圧してパウチ内のガスと泡を押し出す充填後脱気工程、スパウトの外周部を洗浄するスパウト洗浄工程、内容物の充填されたパウチに不活性ガスを吹き込んでガス置換を行う充填後ガス置換工程、スパウトを乾燥させるスパウト乾燥工程、内蓋シール工程、外蓋装着工程を有し、
前記スパウト洗浄工程と充填後ガス置換工程は同一ステーションで同時に行うことを特徴とするスパウト付きパウチへの液状内容物充填密封方法。
前記充填工程の前に、パウチ内から空気を除去する充填前脱酸素工程を有する請求項１に記載のスパウト付きパウチへの液状内容物充填密封方法。
前記充填工程は、内容物充填直前にパウチから脱気する充填前脱気工程と、内容物定量吐出工程とからなる請求項１又は２に記載のスパウト付きパウチへの液状内容物充填密封方法。
前記充填工程は、前記内容物定量吐出工程後にノズルに付着している残液をロッドで押し出してパウチ内に落下させる残液排出工程を含むものである請求項３に記載のスパウト付きパウチへの液状内容物充填密封方法。
前記充填前脱気工程は、パウチ内からガスを真空排気してなる請求項３又は４に記載のスパウト付きパウチへの液状内容物充填密封方法。
前記充填前脱気工程は、パウチを外部より押圧してパウチ内から脱気してなる請求項３又は４に記載のスパウト付きパウチへの液状内容物充填密封方法。
パウチのスパウト部を把持して搬送するパウチ搬送手段、スパウト付きパウチにスパウトを介して内容物を充填する充填手段、内容物を充填したパウチを押圧してパウチ内のガスと泡を押し出す充填後脱気手段、スパウトの洗浄と共にパウチ内に不活性ガスを吹き込む洗浄兼充填後ガス置換手段、不活性ガス又は空気を吹き付けてスパウトを乾燥させるスパウト乾燥手段、内蓋シール手段、外蓋装着手段を有し、
前記洗浄兼充填後ガス置換手段は、スパウトの洗浄とパウチ内に不活性ガスを吹き込むガス置換とを同一ステーションで同時に行うように構成されていることを特徴とするスパウト付きパウチへの液状内容物充填密封装置。
前記充填手段の上流側にパウチ内から空気を除去する充填前脱酸素手段が設けられている請求項７に記載のスパウト付きパウチへの液状内容物充填密封装置。
前記充填手段は、充填ノズルを有する外筒と、下端部が弁体となって弁座に着座することにより充填ノズルを封鎖する外ロッドと、該外ロッド内に摺動自在に嵌合され、充填ノズルに嵌合可能な外径を有し充填ノズル内の残液を押し出す内ロッドからなる請求項７又は８に記載のスパウト付きパウチへの液状内容物充填密封装置。
前記充填手段は、充填ノズルを有する外筒と、下端部が弁体となって弁座に着座することにより充填ノズルを封鎖するロッドと、充填ノズルの下端部に設けられ吐出路にメッシュスクリーンを有するメッシュノズルからなる請求項７に記載のスパウト付きパウチへの液状内容物充填密封装置。
前記洗浄兼充填後ガス置換手段は、パウチのスパウト外周部に向けて洗浄水を噴射する洗浄水噴出口を有するノズルボディと、該ノズルボディの軸心部に位置しパウチのスパウト開口端を覆ってスパウト内に不活性ガスを注入するガス置換ノズルからなる請求項７乃至１０何れかに記載のスパウト付きパウチへの液状内容物充填密封装置。
前記脱気手段と前記洗浄兼充填後ガス置換手段は同一ステーションに配置され、前記洗浄兼充填後ガス置換手段の下方部に前記脱気手段が設けられている請求項７乃至１１何れかに記載のスパウト付きパウチへの液状内容物充填密封装置。