JP5179769B2

JP5179769B2 - シート材料の殺菌用電子線照射装置

Info

Publication number: JP5179769B2
Application number: JP2007074329A
Authority: JP
Inventors: 志郎江口; 知行彦坂; 智強崎; 崇之鈴木; 重勝佐藤; 橋本　　勲
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2027-03-22
Also published as: JP2008230668A

Description

本発明はシート材料の殺菌用電子線照射装置に係り、特に飲料等の流体状食品を充填する容器の形成に用いるシート材料を、電子線で殺菌処理するのに好適なシート材料の殺菌用電子線照射装置に関する。

通常、牛乳やジュース類の如き飲料等の流体状食品を充填するには、紙製容器（以下、「紙パック」と称する。）が多く用いられている。紙パックに使用するシート材料は、例えばパルプ等から形成する厚紙に、少なくとも流体状食品と接する容器内面に熱シール可能な樹脂製薄層を組み合せ、或いはより流体状食品の密封状態を維持できるアルミニュウム箔層を組み合せて形成されている。

紙パックを用いる食品は、良く知られているように供給装置に保持したロール状のシート材料を、連続して紙パックの成型工程側に供給し、所定の寸法に裁断したシート材料を成型手段において所望の形状の紙パックに折り曲げて形成してから、これ以降の充填工程で紙パック内に流体状食品を充填した後、充填口部分を密封して完成し、製造工程外に搬出している。

紙パックに使用するシート材料は、供給装置から成型工程側に搬送するまでの間に、滅菌処理を施して雑菌付着のない無菌状態で後工程側に供給している。シート材料の滅菌処理は、従来では薬剤を用いたが、設備が大掛かりとなる上に、薬剤がシート材料に残留する恐れがあるから、薬剤を完全に除去するための工程を必要とするため、流体状食品に使用できる滅菌処理の装置の改善が望まれていた。

このため、最近ではシート材料を薬剤で滅菌処理する装置に代えて、小型化できる電子線照射手段の電子線を用い、高速で搬送されるシート材料の両面を、電子線により効果的に滅菌処理できる装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１のシート材料の殺菌用電子線照射装置では、大気中の搬送路の一部に、シート材料を挟んで対向するように二つの電子線照射手段を配置し、高速で移動するシート材料に向けて各電子線照射手段から電子線を照射し、電子線でシート材料の両面を滅菌処理してから、後工程側に搬送している。そして、１００ｋＶ以下の電圧で加速する低エネルギーの電子線を発生する各電子線照射手段は、それぞれ電子線発生源を容器で包囲し、電子線発生源から放出されるＸ線対策のために、容器内面に鉛板等の放射線遮蔽材を取り付けている。

特表２００４−５２４８９５号公報

上記した従来のシート材料の殺菌用電子線照射装置では、シート材料の両面を電子線で効果的に滅菌処理できるが、電子線照射手段を大気中で使用するため、ある程度の大きなエネルギーを持つ電子線での滅菌処理となるから、より低エネルギーの電子線照射手段を使用することができない欠点がある。また、大気中で使用する電子線照射手段は、この電子発生源から放出されるＸ線を遮蔽する放射線遮蔽材を取り付けねばならず、装置全体が大型化するため、シート材料の搬送路に適切に配置できなくなってしまう恐れがある。

更に、大気中で使用の電子線照射手段は、プラズマが発生しやすいから、このプラズマで大気中の酸素からオゾン（Ｏ_３）が生成されてしまうことになる。生成されたオゾンは、滅菌処理したシート材料に付着してしまい、シート材料はオゾン臭がすることから、流体状食品用紙パックとして不適切となる。このオゾン臭の除去のため、電子線の照射工程中に窒素ガスを吹き付け、照射室内の酸素濃度を低くするなどの対策が必要になり、その分装置が複雑化する問題がある。

本発明の目的は、紙パックを製作するシート材料の両面を、電子線照射区画内の減圧雰囲気下で低エネルギーの電子線照射手段によって効果的に滅菌処理が行え、しかもオゾンの発生もないシート材料の殺菌用電子線照射装置を提供することにある。
更に具体的には、電子線照射区画内を所定圧力の減圧状態に効果的に維持することができ、また、滅菌したシート材料を良好な滅菌状態を維持したまま後工程に搬送することができる殺菌用電子線照射装置を提供することにある。

本発明におけるシート材料の殺菌用電子線照射装置は、シート材料を連続して搬送する中空箱状の搬送路の一部に電子線照射区画を設けてシート材料の両面と対向するように電子線照射手段を配置し、前記電子線照射区画は減圧手段により所定の減圧状態を維持させ、前記各電子線照射手段の電子線にて前記シート材料の両面を滅菌処理するシート材料の殺菌用電子線照射装置において、前記電子線照射区画に隣接するシート材料の搬入側及び搬出側の中空箱状の搬送路に、それぞれ複数の小区画を設け、前記各小区画には前記電子線照射区画の減圧状態を維持するために前記各小区画を減圧する減圧手段を備え、前記各小区画内の圧力をシート材料の搬入側及び搬出側から前記電子線照射区画に近づくにしたがって前記所定の負圧に近づくように次第に減圧する構成とし、更に少なくとも前記電子線照射区画から最も離れた搬出側の小区画より外側の中空箱状の搬送路内にガス区画を設け、前記ガス区画に清浄空気を供給する清浄空気供給手段を備え、前記ガス区画内の圧力を大気圧と同程度かそれ以上の圧力に調整するように構成したことを特徴としている。

望ましくは、前記小区画及びガス区画は、搬送路内に固定する隔壁とシート材料を搬送するローラーにて構成したことを特徴としている。

本発明のようにシート材料の殺菌用電子線照射装置を構成すれば、減圧状態の電子線照射区画内で、電子線を照射してシート材料の両面を滅菌処理するので、低エネルギーの電子線照射手段を用いて良好に行うことができる。また、減圧状態で照射処理を行うため、電子線照射手段においてオゾンの発生もないので、食品用のシート材料の滅菌処理に好適である。しかも、電子線照射手段ではＸ線の発生も著しく少ないので、電子線照射区画や電子線照射手段のＸ線遮蔽材も簡略化或いは省略でき、経済的に製作することができる。しかも、電子線照射区画に対するシート材料の搬入側及び搬出側にそれぞれ設けた複数の小区画の働きで差動排気構成になり、電子線照射区画内を所定圧力の減圧状態に効果的に維持することができる。

また、本発明のシート材料の殺菌用電子線照射装置では、更に少なくとも電子線照射区画から最も離れた搬出側の小区画よりも外側の中空箱状の搬送路内にガス区画を設け、このガス区画に清浄空気供給手段を備えて清浄空気を供給する構成にするので、シート材料を搬出する側の外部から、雑菌が中空箱状の搬送路中に入る恐れがなくなる。このため、シート材料は電子線による滅菌処理した後、この状態を良好に維持したまま後工程に搬送することができから、流体状食品を充填する紙パックの製造ラインに適用するのに極めて効果的である。

本発明のシート材料の殺菌用電子線照射装置は、シート材料を連続して搬送する搬送路に、シート材料の両面と対向するように電子線照射手段を配置し、この各電子線照射手段の電子線にてシート材料の両面を滅菌処理する。搬送路は、シート材料を取り囲む中空箱状とし、しかもこの搬送路の一部に設ける電子線照射区画に電子線照射手段を配置し、また電子線照射区画は、減圧手段により所定の減圧状態を維持させる。しかも、電子線照射区画に隣接するシート材料の搬入側及び搬出側の中空箱状の搬送路に、それぞれ複数の小区画を設け、これらの各小区画に内部を減圧する減圧手段を備え、前記各小区画内の圧力をシート材料の搬入側及び搬出側から前記電子線照射区画に近づくにしたがって大気圧から前記所定の負圧までの圧力調整範囲になるように次第に減圧する構成とする。更に、少なくとも前記電子線照射区画から最も離れた搬出側の小区画より外側の中空箱状の搬送路内にガス区画を設け、前記ガス区画に清浄空気を供給する清浄空気供給手段を備え、前記ガス区画内の圧力を大気圧と同程度かそれ以上の圧力に調整するように構成する。

以下、本発明のシート材料の殺菌用電子線照射装置を、図１から図３に示す例で説明する。この図１は、流体状食品を充填する紙パックの製造工程中の一部であり、搬送路１０はステンレス鋼材等の金属板を用いて、シート材料を取り囲む中空箱状に形成し、内部を大気と遮断できる構造としている。この中空箱状の搬送路１０内を、供給装置（図示せず）からのシート材料が高速で搬送される。

搬送路１０は、その一部に電子線照射区画１１を設け、電子線照射区画１１は排気ポンプＰ等を有する排気系統１７で真空排気装置等の減圧手段１６と接続しており、これによって電子線照射区画１１内を大気圧より低く減圧された状態にしている。また、電子線照射区画１１に隣接するシート材料１の搬入側及び搬出側の搬送路１０には、それぞれ少なくとも１つの小区画１２を形成しており、各小区画１２は排気ポンプＰ等を有する排気系統１８で減圧手段１６と接続している。

小区画１２は、図２から図４で中空箱状の搬送路１０を具体的に示すように、例えば搬送路１０内に固定する上下の隔壁１９と、モータＭで駆動するローラー２０によって、微小間隙を有した状態で区画しすることができるし、或いは特定の小区画１２は隔壁１９のみで微小間隙を有した状態で区画することもできる。

小区画１２の形成に用いる隔壁１９は、図３に示す例では、シート材料１を移送するローラー２０と微小間隙を介して対向する面は大きな加工を施していないが、図４に示す例での隔壁１９は、ローラー２０と微小間隙を介して対向する端面に円弧部材１９Ａを設けており、円弧部材１９Ａの円弧部分を大きくすることで、図３に比べてローラー２０との間に形成される微小間隙の幅を、より大きな範囲に調整できるようにしている。

このような電子線照射区画１１に隣接して少なくとも１つの小区画１２を設けると、ラビリンスシール構造の働きと同様に、大気圧の外部までの流路抵抗が大きくなるので、特別にシール等を使用することなく区画することができる。

このため、シート材料１の搬入側及び搬出側に、それぞれ少なくとも１つの小区画１２を設けると、小区画１２の働きで差動排気構成になり、電子線照射区画１１は効果的に所定圧力の減圧状態を効果的に維持することができる。なお、シート材料１の搬入側及び搬出側に設ける小区画１２は、電子線照射区画１１内の減圧状態を所定の範囲に維持できる数を、適宜選定して設けるようにする。

図１の殺菌用電子線照射装置の例では、シート材料１の搬入側に３つの小区画１２を設けたものであり、この場合は小区画１２が電子線照射区画１１に近づくしたがって、大気圧から次第に所望の負圧までの状態の圧力調整範囲となる。また、同様にシート材料１の搬出側に３つの小区画１２を設けており、この場合は小区画１２が電子線照射区画１１から離れるにしたがって、所望の負圧から次第に大気圧までの状態となり、この部分を圧力調整範囲にすることができる。

排気系統１７と排気系統１８を、減圧手段１６と接続して強制排気することにより、電子線照射区画１１及びシート材料１の搬入側及び搬出側の各小区画１２を大気圧より低くし、特に電子線照射区画１１内は各小区画１２のために、所定の減圧状態を維持することができる。電子線照射区画１１内は、後述する如く電子線の照射を良好にするため、望ましくは１００から１０，０００Ｐａの減圧状態を維持できるように構造とする。

電子線照射区画１１の両側には、シート材料１を挟んで対向するように二つの電子線照射手段１４を配置し、電源装置（図示せず）と接続している。これら電子線照射手段１４の電子線発生源１５からの電子線を、破線矢印で示す如くグラファイトシート等の薄膜を設ける照射窓１４Ａから照射する。

電子線は、減圧状態を維持した電子線照射区画１１内のシート材料１に向けて照射されて、シート材料１の両面を滅菌処理する。なお、図１の電子線照射区画１１は、搬送路１０の幅寸法のままとした例であるが、これよりも寸法を縮小して二つの電子線照射手段１４間を狭め、より低エネルギーの電子線照射手段を用いて、シート材料１の両面を良好に滅菌処理することもできる。

電子線照射区画１１が減圧状態に維持されていると、電子線照射手段１４からの電子線の減衰が大幅に軽減されるので、低い加速電圧で加速した低エネルギーの電子線でも、大気中に比べて電子の飛程（飛行距離）が長くなり、しかも電子線の発散量が少なく、シート材料１の両面を効果的に照射滅菌することができる。

本発明における電子線照射手段１４の電子線の加速電圧は、３０から１２０ｋＶ程度、望ましくは７０ｋＶ以下である。このような電子線照射手段１４を用いると、電子線発生源１５でＸ線の発生が少なくなるので、電子線照射区画１１や電子線照射手段１４部分は、Ｘ線遮蔽材を簡略化、或いは省略することができる。

減圧手段１６は、図１の例では電子線照射区画１１とシート材料１の搬入側及び搬出側に設ける小区画１２の排気系統１７、１８の全てを接続し、１台で排気を行っている。この減圧手段１６は、小区画１２の微小間隙から外部に漏れる量や、１台当りの排気容量を考慮して使用し、電子線照射区画１１と搬入側及び搬出側の少なくとも１つの小区画１２とは、それぞれに別の排気手段を備えて接続してもよく、また適宜共用することができる。

また本発明では、シート材料１の搬出側で大気圧に近い側となる小区画１２に隣接して、ガス区画１３を設けている。このガス区画１３は、例えば上記の小区画１２と同様に隔壁２３とローラー２４で区画するものである。そして、ガス区画１３は送風ポンプＦＰを有する供給系統２２で、適切なフィルタを備える清浄空気発生装置等の清浄空気供給手段２１と接続し、ガス区画１３内を大気圧と同程度かそれ以上の圧力となるようにしている。

搬送路１０にガス区画１３を設けると、滅菌処理したシート材料１が送り出される搬出側から、雑菌が圧力調整範囲の小区画１２側に進入することがなくなるから、滅菌処理後のシート材料１に雑菌が付着する恐れもなくなる。

したがって、シート材料１は、滅菌した状態を良好に維持したまま後工程である、次の紙パックの成型工程や、流体状食品を充填する充填工程に搬送でき、紙パック食品の製造ラインに支障なく適用することができる。

ガス区画１３は、上記のようにシート材料１の搬出側の小区画１２に隣接して設けるだけでなく、シート材料１の搬入側の小区画１２に隣接するように設けることもできる。そして、このガス区画１３も同様に、送風ポンプＦＰを有する供給系統２２により、清浄空気供給手段２１と接続し、ガス区画１３内を大気圧と同程度かそれ以上の圧力とすることで、同様に搬入側の小区画１２に雑菌の侵入するのを阻止することができるができる。

なお、搬入側の小区画１２を経て移動するシート材料１は、雑菌が付着したとしても、電子線照射区画１１で滅菌処理されるから、これを考慮して搬入側のガス区画１３は、適宜設けられる。

本発明のシート材料の殺菌用電子線照射装置一実施例を示す概略図である。本発明のシート材料の殺菌用電子線照射装置に用いる中空箱状の搬送路の一例を示す概略縦断面図である。図２に示す中空箱状の搬送路の一例である側面断面図である。図２に示す中空箱状の搬送路の別例である側面断面図である。

符号の説明

１…シート材料、１０…搬送路、１１…電子線照射区画、１２…小区画、１３…ガス区画、１４…電子線照射手段、１６…減圧手段、１７、１８…排気系統、１９…隔壁、２０…ローラー、２１…清浄空気供給手段、２２…供給系統、Ｐ…排気ポンプ、Ｍ…モータ、ＦＰ…送風ポンプ。

Claims

シート材料を連続して搬送する中空箱状の搬送路の一部に電子線照射区画を設けてシート材料の両面と対向するように電子線照射手段を配置し、前記電子線照射区画は減圧手段により所定の減圧状態を維持させ、前記各電子線照射手段の電子線にて前記シート材料の両面を滅菌処理するシート材料の殺菌用電子線照射装置において、前記電子線照射区画に隣接するシート材料の搬入側及び搬出側の中空箱状の搬送路に、それぞれ複数の小区画を設け、前記各小区画には前記電子線照射区画の減圧状態を維持するために前記各小区画を減圧する減圧手段を備え、前記各小区画内の圧力をシート材料の搬入側及び搬出側から前記電子線照射区画に近づくにしたがって前記所定の負圧に近づくように次第に減圧する構成とし、更に少なくとも前記電子線照射区画から最も離れた搬出側の小区画より外側の中空箱状の搬送路内にガス区画を設け、前記ガス区画に清浄空気を供給する清浄空気供給手段を備え、前記ガス区画内の圧力を大気圧と同程度かそれ以上の圧力に調整するように構成したことを特徴とするシート材料の殺菌用電子線照射装置。
請求項１において、前記小区画及びガス区画は、搬送路内に固定する隔壁とシート材料を搬送するローラーにて構成したことを特徴とするシート材料の殺菌用電子線照射装置。