JP5253389B2 - ボトル又はそれと同等の容器を殺菌するための方法と装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念にもとづく方法及び請求項２０の上位概念にもとづく装置に関する。

過酸化水素を含む媒体（例えば、エアロゾル）の形の加熱された殺菌剤を用いて処理し、それに続いて熱気を用いて処理することによって、ボトル又はそれと同等の容器を殺菌することが知られている。これら二つの処理工程は、それぞれ一定の長さの処理区間で行われている、詳しくは、垂直軸の周りを巡回駆動されるローターの周囲に設けられた処理ステーションで行われている。そして、殺菌された容器は、通常無菌又は殺菌された状態で液体の充填物を充填するための充填機に転送される。

加熱された殺菌剤と熱気を用いた処理工程の実行が成功したかを検査するために、各処理区間の終端において、例えば、非接触式温度センサーを用いて、容器の温度を検出している。容器の温度が温度目標値から大きくずれ過ぎている場合、各容器の除外、警報の発出、殺菌設備とそれに続く充填機の停止の中の一つ以上が行われる。

この場合、温度の監視は、加熱された処理媒体を用いた容器の処理が十分に長い場合、従って成功した場合にのみ、容器が所定の温度になるとの知見にもとづいている。しかし、この場合、処理の効果は、従って容器の温度も、様々なパラメータ又は影響度に依存すること、即ち、特に、容器の種類と大きさと機械の処理能力、即ち、単位時間当りに処理される容器の数に依存すること、並びに処理中に容器が受ける冷却過程にも依存し、その冷却過程自体も、更に様々な影響度や偶然の影響度にも、即ち、特に、周囲の温度、気流、空気中の湿度等に依存することが欠点である。そのような理由から、周知の設備では、それぞれ処理区間の終端で測定した容器温度の温度目標値からの偏差に関する許容範囲を比較的広く、例えば、±２０°Ｃのオーダーで選定する必要が有った。

本発明の課題は、処理媒体を用いたボトル又はそれと同等の容器の処理の検査を改善することができる方法を提示することである。

この課題を解決するために、請求項１に記載の方法を編み出した。その方法を実施するための装置は、請求項２０に記載されている。

本発明による方法の一般的な実施構成では、従来の考えから全く離れて、処理区間の終端で、或いは処理区間の直後に測定した容器の温度に依存して、処理区間の延長及び／又は短縮という意味において、各処理を開始する開始位置を変化させている、詳しくは、有利には、例えば、容器の異なる種類及び／又は大きさに対して、電子測定・制御機器のメモリに保存された目標温度を考慮して変化させている。このことは、各移送部品又はコンベヤの処理ステーションを相応に駆動することによって、特に簡単な手法で実現することができる。

本発明の別の一般的な実施構成では、同様に、処理区間の終端で、或いは処理区間の直後に測定した容器の温度に依存して、各処理を終了する終了位置の移動が行われる、詳しくは、又もや、処理区間の延長又は短縮という意味において行われ、有利には、目標温度を考慮して行われる。

更に、単位時間当りに処理される容器の数、周囲の温度、空気中の湿気等の動作パラメータによって制御する形で、処理区間の変更を制御又は調節することとし、そして専ら監視を目的として各処理区間の終端で容器の温度を検出する可能性も有る。

更に、所定の動作パラメータに応じて、例えば、容器の種類及び／又は大きさに応じて、処理が終了する終了位置を調整することも可能であり、その場合温度に応じて制御する形で、即ち、容器の温度を測定することによって、並びに有利には、目標温度と比較することによって、容器の測定温度（実際値）が出来る限り正確に目標温度（目標値）と一致するように、処理区間の延長又は短縮という意味において、開始位置を変更している。

これらの処理の様々な制御及び／又は監視方法を組み合わせることもできる。

本発明による方法は、容器の処理が外部からの影響度に依存しなくなる、特に、機械の処理能力（単位時間当りに処理される容器の数）に依存しなくなるとともに、周囲環境からの影響によって決まる容器の冷却過程にも依存しなくなるという利点と、例えば、周囲の温度、空気中の湿気、気流等の外部の要因が、特に、偶然に起こる制御不可能な要因が処理及び／又はその監視に及ぼす影響も大幅に除外排除されるという利点とを有する。

本発明の改善形態は、従属請求項に記載されている。

以下において、実施例の図面にもとづき本発明を詳しく説明する。

図面で共通して符号１で表示した設備は、加熱されたエアロゾルの形の、空気と過酸化水素（Ｈ₂ Ｏ₂ ）から成る加熱された殺菌剤をボトルに投入することによって、並びにそれに続き過酸化水素を活性化させるとともに、殺菌剤を吹き飛ばすために熱気を用いて処理することによって、ボトル２を殺菌する役割を果たしている。そのために、この設備は、図１に共通して符号３で表示した、ボトル２への殺菌剤の投与を行うための滅菌器と、図１に符号４又は５で表示した、殺菌剤の活性化と吹き飛ばし又は除去のための熱気を用いたボトル２の処理を行うための二つの活性化器とを有する。

ボトル２が直立した形で、即ち、そのボトルの軸を垂直方向に向けてコンベヤ６とボトル搬入口を形成する移送用回転バー７を介して供給される滅菌器３は、基本的に垂直な機械軸の周りを巡回駆動されるローター８から構成され、そのローターの周囲には、多くの処理ステーションが設けられている。それぞれ個別に相前後して搬入用回転バー７から容器ホルダー９に転送されたボトル２は、その容器ホルダーにおいて、ボトルの口２．１の領域に設けられた鍔２．２により吊り下げられた形で保持される。

各処理ヘッド１０は、特に、処理パイプ１１を備えており、その処理パイプの開放端は、ボトルの口２．１を通してボトル２に差し込むことが可能であり、その処理パイプから、処理の間加熱された殺菌剤が当該のボトル２の内部空間に導入される。そして、殺菌剤を投与されたボトル２は、巡回駆動される二つの移送用回転バー１２と１３（これらの中の移送用回転バー１２は、滅菌器３からの搬出用回転バーを形成し、移送用回転バー１３は、第一の活性化器４への搬入用回転バーを形成している）を経由して、それぞれ活性化器４の処理ステーションに到達し、その活性化器は、又もや基本的に垂直軸の周りを巡回駆動されるローター１３から構成されている。このローター１３の周囲に設けられた処理ステーションは、前述した滅菌器３の処理ステーションと同じ手法で構成されている、即ち、活性化器４の処理ステーションも、それぞれ容器又はボトルホルダー９と処理ヘッド１０から構成されているが、活性化器４では、各処理パイプ１１を介して熱気をボトル２に吹き付けている、詳しくは、殺菌剤、即ち、過酸化水素（Ｈ₂ Ｏ₂ ）を活性化させるとともに、ボトル２に吹き付けている、或いはボトルを吹き乾かしている。次に、ボトル２は、活性化器４又はそこのローター１４に設けられた処理ステーションから、移送用回転バー１５と１６（これらの中の移送用回転バー１５は、活性化器４からの搬出用回転バーを形成し、移送用回転バー１６は、活性化器５への搬入用回転バーを形成している）を経由して、それぞれ活性化器５の処理ステーションに到達する。その活性化器は、同様に、基本的に垂直軸の周りを巡回駆動されるローター１７から構成されており、その周囲には、又もやそれぞれ一つのボトル２を収容するとともに、そのボトル２に熱気を投入するための多くの処理ステーションが設けられている、詳しくは、同じく殺菌剤の活性化又はその活性化の維持及び／又はボトル２の最終的な吹き付け又は吹き乾かしのために設けられている。そして、処理されたボトル２は、搬出用回転バー１８を介してコンベヤ１９に到達し、そこから充填機に供給される。

ローター８，１４，１７の回転方向は、図１でそれぞれ矢印Ａ，Ｂ及びＣで表示されている。

活性化器４と５又はそこのローター１４と１７の処理ステーションは、ローター８の滅菌器３の処理ステーションと同じ手法で構成されている、即ち、その処理ステーションは、それぞれ容器ホルダー９と処理ヘッド１０から構成されているが、活性化器４と５では、処理ヘッド又は各処理パイプ１１を介して熱気をボトル２に投入していることが異なっている。

殺菌プロセスを監視するために、それぞれボトル２の温度を非接触式に検出する、詳しくは、処理媒体によって加熱された各ボトル２から放出される赤外線を考慮して検出する温度センサー２０，２１及び２２が配備されている。これらの放射温度計として、或いは放射温度計と同様に構成されたセンサーの中のセンサー２０は滅菌器３の搬出口に配備され、センサー２１は活性化器４の搬出口に配備され、センサー２２は活性化器５の搬出口に配備されている、詳しくは、それぞれボトル２の移送トラック上にローター８，１４又は１７と一緒に回転しない形で配備されている。センサー２０〜２２の信号は、特に、滅菌器３の個々の処理ステーションと活性化器４と５又はそこの処理ヘッド１０とを制御する中央制御・監視ユニット２３に供給される。センサー２０〜２２によって測定された温度Ｔ１（センサー２０），Ｔ２（センサー２１）及びＴ３（センサー２２）は、電子測定・制御機器において、そこのメモリに保存された各ボトルの種類及び／又は大きさに関する目標温度と比較されて、それにより処理ヘッド１０を駆動するための制御信号が生成されている。温度Ｔ１〜Ｔ３の目標値は、例えば、次の通りである。

Ｔ１_Soll： ４５°Ｃ
Ｔ２_Soll： ５５°Ｃ
Ｔ３_Soll： ６５°Ｃ
それぞれセンサー２０〜２２で測定された温度は、処理媒体をボトル２内に投入した際に生じる各エネルギー投入量だけでなく、更に別のパラメータにも依存する。そのようなパラメータは、特に、ボトルの大きさ及び／又はボトルの種類、特に、各処理媒体を用いて各ボトル２を処理した継続時間である。処理の間のボトル２の冷却、即ち、処理中に各ボトル２から周囲に出て行く熱量もセンサー２０〜２２で測定される温度に影響を与える。冷却自体は、詳しく述べた通り様々な影響度に依存する。

温度Ｔ１〜Ｔ３に関する各温度目標値を達成するために、それに対応して処理媒体を用いた各処理を開始する開始位置ＳＰを電子測定・制御機器２３によって制御している、詳しくは、処理区間、即ち、開始位置ＳＰと、図示されている実施構成では、各センサー２０，２１又は２２も配備されている、処理媒体を用いた処理を終了する終了位置ＥＰとの間のローター８，１４又は１７の回転運動の角度範囲を変更して、検出した温度Ｔ１〜Ｔ３が各温度目標値Ｔ１_Soll，Ｔ２_Soll又はＴ３_Sollと出来る限り正確に一致するように制御している。詳細には、それは、設備１の処理能力が向上するのに応じて、図１に矢印ＳＰ’で表示されている通り、処理区間を延長するという意味において、各開始位置ＳＰを回転運動Ａ，Ｂ又はＣとは逆のボトル又は容器搬入口７，１３又は１６の方向に移動することを意味する。それと逆に、設備１の処理能力が低下すると、図１に矢印ＳＰ''で表示されている通り、処理区間を短縮という意味において、ローターの回転方向Ａ，Ｂ又はＣへの開始位置ＳＰの移動が行われる。

各処理媒体によるボトル２の処理は、それぞれ終了位置ＥＰで、即ち、センサー２０，２１又は２２も置かれている測定位置で終了する、さもなければローター８，１４又は１７の回転方向に対して、そのような測定位置に到達する直前で終了する。

このように温度に応じて処理区間を延長したり、短縮したり制御することによって、設備の処理能力に追加して、それ以外の前述した影響度も自動的に考慮されることとなる。即ち、例えば、開始位置ＳＰの移動は、特に、処理中のボトル２の冷却、周囲の温度、そしてまたボトルの種類及び大きさに依存して行われる、或いは処理されるボトル２の比熱に依存して行われる、即ち、熱し難いボトル２の場合、即ち、比熱が高いボトル２では、矢印ＳＰ’の方向への開始位置ＳＰの移動が行われ、熱し易いボトル２の場合、即ち、比熱が低いボトルでは、矢印ＳＰ''の方向への移動が行われる。

例えば、各センサー２０，２１又は２２によって検出された温度が明らかに各目標温度からずれている、特に、明らかに目標温度を下回るようなボトル２は、処理又は殺菌が不十分なボトルとして、好適な位置で取り出される、詳しく言うと、有利には、滅菌器３、或いは活性化器４又は５では既に取り出されている。

前述した通り、実施例により本発明を説明した。本発明がベースとする技術思想を逸脱すること無く、多くの変形及び修正が可能であることは明らかである。

即ち、例えば、各処理の終了位置ＥＰを温度に依存して移動して、温度に応じて制御又は調節する形で各処理区間の延長又は短縮を実現することも可能である。

更に、設備１の機械の実際の各処理能力に依存して、処理区間の延長又は短縮、即ち、開始位置ＳＰ及び／又は終了位置ＥＰの移動を制御又は調節する可能性も有る。

更に、定義可能な動作パラメータに依存して、各処理又は処理区間の終了位置ＥＰを調整するとともに、温度及び／又は処理能力に応じて制御する形で開始位置ＳＰを移動する可能性も有る。

終了位置ＥＰを変更又は調整する場合、有利には、温度測定のための各測定点の移動も行われる。そのために、例えば、温度センサーは、当該のローター８，１４又は１７の軸の周りの円軌道上を機械的に移動されるか、さもなければ測定点の移動は、処理ステーションの移送路上に複数の温度センサーを順番に連続して配備するとともに、終了位置ＥＰの変化又は調整に応じて、その終了位置に対応する温度センサーの測定信号だけを考慮する、即ち、例えば、その終了位置に対応する温度センサーに切り換えることによって行われる。

前述した様々な制御及び／又は調節方法と監視方法を組み合わせて使用することもできる。

更に、設備１のボトル搬入口に更に別の温度センサー２４を配備して、ボトル２の初期温度Ｔ０を検出する可能性も有り、その場合そのような初期温度Ｔ０は、調節及び／又は監視時の更なるパラメータとして、例えば、それに対応する目標温度等を算出するために使用される。

前述した通り、設備１が、ボトルの口２．１の領域に鍔２，２を備えたボトル２を殺菌する役割を果たすことを出発点とした。当然のことながら、設備１は、ボトル又は容器ホルダー９を相応に構成することによって、それ以外の種類のボトルに対しても使用することができ、特に、種々雑多な容器に対して全く共通して使用することも可能である。

滅菌器と滅菌器に続く二つの活性化器とから構成された、特に、液体の充填物、例えば、フルーツジュースや乳製品を低温無菌で充填するためのボトル又はそれと同等の容器の殺菌設備の非常に簡単な平面図 滅菌器又は活性化器の処理ヘッドの中の一つの簡単な図

符号の説明

１ 設備
２ ボトル
２．１ ボトルの口
２．２ ボトルの鍔
３ 滅菌器
４，５ 活性化器
６ コンベヤ
７ 搬入用回転バー
８ ローター
９ ボトル又は容器ホルダー
１０ 処理ヘッド
１１ 処理パイプ
１２，１３ 移送用回転バー
１４ ローター
１５，１６ 移送用回転バー
１７ ローター
１８ 搬出用回転バー
１９ コンベヤ
２０，２１，２２，２２’ 温度センサー
２３ 電子測定・制御機器
２４ 温度センサー
ＳＰ 開始位置
ＳＰ’，ＳＰ'' 開始位置の移動
Ａ，Ｂ，Ｃ ローター回転方向
ＥＰ 終了位置

Claims (23)

1. ボトル又はそれと同等の容器（２）に少なくとも一つの加熱された処理媒体を投入することによってボトル（２）を殺菌する方法であって、少なくとも一つのコンベヤ（８，１４，１７）を用いて処理する間、その処理の開始と終了に対応する開始位置（ＳＰ）と終了位置（ＥＰ）の間で形成される少なくとも一つの処理区間上をボトルを動かし、少なくとも一つの温度センサー（２０，２１，２２，２２’）を用いて、処理後の容器の温度を検出する方法において、
   測定した容器の温度（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）が少なくとも所定の許容範囲内の目標温度（Ｔ１_Ｓｏｌｌ，Ｔ２_Ｓｏｌｌ，Ｔ３_Ｓｏｌｌ）と一致するように、開始位置（ＳＰ）又は終了位置（ＳＰ）を変化させることで、少なくとも一つの処理区間の長さを変化させることを特徴とする方法。
2. 容器の温度（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）に加えて、単位時間当りに処理される容器（２）の数（機械の処理能力）、容器の種類、容器の大きさ、周囲の温度及び周囲の湿度の中の一つ以上から成る動作パラメータに依存して、少なくとも一つの処理区間の長さを変化させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 各処理区間の終端で、さもなければ処理区間の直後に容器の温度（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）を検出することを特徴とする請求項１又は２までのいずれか一つに記載の方法。
4. コンベヤ（８，１４，１７）上において、容器（２）の移動方向に対して順番に続く少なくとも二つの処理区間を構成することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
5. 少なくとも一つの処理区間（８）において、エアロゾルの形の、加熱された、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）を含む殺菌剤を用いて容器（２）を処理し、移送方向に対してその次の更に別の少なくとも一つの処理区間（１４，１７）において、熱気を用いて容器を処理することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
6. 各処理区間に配備されている少なくとも一つの温度センサー（２０，２１，２２，２２’）を使用して、その温度センサーの前を通過して行く各容器（２）の温度を非接触式に測定することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
7. 温度センサー（２０，２１，２２，２２’）として、少なくとも一つの処理区間に配備された少なくとも一つの放射温度計又は赤外線温度計を使用することを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 当該の少なくとも一つのコンベヤ（８，１４，１７）が、それぞれ一つの容器（２）を収容するための処理ステーションを複数備えていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法。
9. 当該の少なくとも一つのコンベヤが、垂直軸の周りを巡回駆動されるローター（８，１４，１７）であり、そのローターの周りに複数の処理ステーションが設けられていることと、
   処理区間が、それぞれローター（８，１４，１７）の回転運動の角度範囲によって構成されることと、
   を特徴とする請求項１から８までのいずれか一つに記載の方法。
10. 当該の処理ステーションが、それぞれ容器ホルダー（９）と、測定した容器の実際の温度（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）及び温度目標値に従って測定・制御機器（２３）により制御される処理ヘッド（１０）とから構成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の方法。
11. 容器（２）の移送方向に対して順番に連なる三つの処理区間を備えた移送区間を使用し、その中の第一の処理区間が過酸化水素を含む殺菌剤を用いて処理する役割を果たし、それに続く二つの処理区間が熱風を用いて処理する役割を果たすことを特徴とする請求項１から１０までのいずれか一つに記載の方法。
12. 各処理区間が、それぞれ一つの移送部品（８，１４，１７）から構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. ボトル又はそれと同等の容器（２）に少なくとも一つの加熱された処理媒体を投入することによって、容器（２）を殺菌するための装置であって、処理の間、処理の開始と終了に対応する開始位置（ＳＰ）と終了位置（ＥＰ）の間で形成される少なくとも一つの処理区間上を容器（２）を動かすための少なくとも一つのコンベヤ（８，１４，１７）と、処理後の容器の温度を検出するための少なくとも一つの温度センサー（２０，２１，２２，２２’）とを備えた装置において、
    測定した容器の温度（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）が少なくとも所定の許容範囲内の目標温度（Ｔ１_Ｓｏｌｌ，Ｔ２_Ｓｏｌｌ，Ｔ３_Ｓｏｌｌ）と一致するように、開始位置（ＳＰ）又は終了位置（ＳＰ）を変化させることで、少なくとも一つの処理区間の長さを変化させるための制御機器（２３）を特徴とする装置。
14. 制御機器（２３）が、容器の温度（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）に加えて、単位時間当りに処理される容器（２）の数（機械の処理能力）、容器の種類、容器の大きさ、周囲の温度及び周囲の湿度の中の一つ以上から成る動作パラメータに依存して、少なくとも一つの処理区間の長さを変化させることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 当該の処理区間の終端に、さもなければ処理区間の直後に、容器の温度（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）を検出するためのセンサー（２０，２１，２２）が配置されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の装置。
16. コンベヤ（８，１４，１７）上において、容器（２）の移動方向に対して順番に連なる少なくとも二つの処理区間が構成されていることを特徴とする請求項１３から１５までのいずれか一つに記載の装置。
17. 各処理区間に配備されている少なくとも一つの温度センサー（２０，２１，２２，２２’）が、その温度センサーの前を通過して行く各容器（２）の温度を非接触式に測定することを特徴とする請求項１３から１６までのいずれか一つに記載の装置。
18. 温度センサー（２０，２１，２２，２２’）として、少なくとも一つの処理区間に対して少なくとも一つの放射温度計又は赤外線温度計が配備されていることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
19. 当該の少なくとも一つのコンベヤ（８，１４，１７）が、それぞれ一つの容器（２）を収容するための処理ステーションを複数備えていることを特徴とする請求項１３から１８までのいずれか一つに記載の装置。
20. 当該の少なくとも一つのコンベヤが、垂直軸の周りを巡回駆動されるローター（８，１４，１７）であり、そのローターの周りに複数の処理ステーションが設けられていることと、
    処理区間が、それぞれローター（８，１４，１７）の回転運動の角度範囲によって構成されることと、
    を特徴とする請求項１３から１９までのいずれか一つに記載の装置。
21. 当該の処理ステーションが、それぞれ容器ホルダー（９）と、測定した容器の実際の温度（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）及び温度目標値に従って測定・制御機器（２）により制御される処理ヘッド（１０）とから構成されていることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の装置。
22. 容器（２）の移送方向に対して順番に連なる三つの処理区間を備えた移送区間が配備されており、その中の第一の処理区間が過酸化水素を含む殺菌剤を用いて処理する役割を果たし、それに続く二つの処理区間が熱風を用いて処理する役割を果たすことを特徴とする請求項１３から２１までのいずれか一つに記載の装置。
23. 各処理区間が、それぞれ一つの移送部品（８，１４，１７）から構成されていることを特徴とする請求項２２に記載の装置。

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