JP5582213B1 - フィラーの浄化方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】飲料の充填作業におけるダウンタイムを短縮する。
【解決手段】フィラー(1)が収納された無菌チャンバ(9)内で所定の作業流体を所定の順序で噴射ノズル(17a,17b)から噴出させることにより、COP及びSOPの一方又は双方を行い、このCOP及びSOPの一方又は双方を実行する際、少なくともフィラー(1)にその外周から対向する可動噴射ノズル(17b)をフィラー(1)の上下方向で往復移動させながら、所定の作業流体を所定の順序でフィラー(1)の外部に向かって吹き掛け、これによりフィラーの浄化を行う。
【選択図】図1

Description

本発明は、多数の充填ノズルを旋回運動させつつボトル等の容器に飲料を充填するフィラーを、洗浄、殺菌によって浄化する方法及び装置に関する。

飲料を多数のボトルに高速で充填する充填機であるフィラーは、所定の水平面内の円周に沿って一定ピッチで配列される多数の充填ノズルを備える。このフィラーは無菌処理された飲料を無菌処理されたボトル内に微生物等の異物が入らないように充填するため、その全体が無菌チャンバ内に収納される。

飲料の充填時には、フィラーの全充填ノズルが一斉に高速で旋回運動しつつ、同期的に到来するボトルに飲料を一定量ずつ注入する。上述したようにフィラーは無菌チャンバ内に収納されていることから、この飲料の充填は無菌的に行われる。

飲料は、その調合装置からフィラーの充填ノズルへと、飲料供給系配管を通って供給されるが、この飲料供給系配管内は、定期的にあるいは飲料の種類を切り替える際に、CIP(Cleaning in Place)処理に付されて残留物や異物が除去され、さらにはSIP(Sterilizing in Place)処理に付されて無菌化される(例えば、特許文献1,2,3参照。)。

CIPは、飲料供給系配管の管路内から充填機の充填ノズルに至るまでの流路に、例えば水に水酸化ナトリウム等のアルカリ性薬剤を添加した洗浄液を流すことにより行われる。これにより、飲料供給系配管路内に付着した前回の飲料の残留物等が除去される(例えば、特許文献1、2、3参照。)。

SIPは、例えば、上記CIPで洗浄した管路内に蒸気や熱水等を流すことによって行われ、蒸気や熱水等による加熱によって、飲料供給系配管内が殺菌処理される(例えば、特許文献3第0003段落参照。)。

飲料供給系配管内についてCIP及びSIPを洗浄液や熱水等の液体で行う場合は、次のようにして実施される。

液体を飲料供給系配管内で循環させたり、廃液を回収したりする必要があるので、静止した各充填ノズルのノズル口にカップが被せられる。カップは充填ノズルと共回り可能に配置される。充填ノズルの旋回運動における旋回軸の回りには、充填ノズル及びカップと共に旋回運動するマニホルドが予め設けられる。カップはマニホルドに管路で連結され、このマニホルドと洗浄液の貯留タンク及びポンプとが断続可能な管路によって結ばれる。洗浄液の貯留タンク及びポンプはフィラーの機枠又は無菌チャンバに固定される。

飲料供給系配管内についてCIPやSIPを実施する際は、充填ノズルやマニホルドの旋回運動が止められ、上記カップが自動的にノズル口に被せられることにより、カップがマニホルドに連通し、マニホルドと洗浄液の貯留タンクとが管路で接続される。そこで、洗浄液の貯留タンクから洗浄液が上記飲料供給系配管内に流れ込み、さらに充填ノズル内、ノズル口、カップ内及びマニホルド内へと流れ、所定時間内だけ循環する。これにより、飲料供給系配管や充填ノズルの内部のCIPが行われる。また、SIPを熱水等の液体で行う場合は、上記CIPと同様にして熱水等が供給系配管内や充填ノズルの中に流され、供給系配管内や充填ノズルの内部が殺菌処理される。

また、無菌チャンバ内も、浄化のためCOP(Cleaning out of Place)及びSOP(Sterilizing out of Place)が行われる(例えば、特許文献4、5、6参照。)。

無菌チャンバ内の各所には、各種噴射ノズルが配置され、COP及びSOPが行われる際は、これらのノズルから、アルカリ洗浄剤、過酢酸洗浄剤、過酸化水素水等の薬液、無菌水等が無菌チャンバ内で順に噴霧状又はシャワー状に噴射される。この薬液や水のミスト、シャワー等によって、無菌チャンバの内壁面やフィラー等の機器の表面が浄化され、無菌化される。

特開2007−331801号公報 特開2000−153245号公報 特開2007−22600号公報 特許3315918号公報 特開2004−299723号公報 特開2010−189034号公報

上述したように、飲料供給系配管内についてCIP及びSIPを行う際は、マニホルドと洗浄液の供給源とが管路で接続されることから、フィラーにおける充填ノズル等の旋回運動が止められる。そのため、飲料供給系配管についてCIP又はSIPを行う際に、同時に無菌チャンバ内についてもCOPやSOPを行おうとすると、洗浄液や殺菌液がフィラーの外面に均一に行き届かず、洗浄不良、殺菌不良を生じ易くなる。ことに充填ノズルは複雑な形状、構造を有するものであるから、洗浄不良や殺菌不良を生じ易い。また、充填ノズルはボトルに飲料を充填する部分であるから、充填ノズルの表面に微生物や異物が残留しているとボトル内に入り込む危険性が高い。

そこで、従来、無菌チャンバ内についてのCOPやSOPは、飲料供給系配管についてのCIP及びSIPが完了し、マニホルドと洗浄液の貯留タンクと間の管路が切り離された後、充填ノズルの旋回運動が可能になった状態で行われている。すなわち、フィラーが駆動され、充填ノズルが旋回運動を行っている状態で無菌チャンバ内の各種ノズルが洗浄液等を噴射すると、洗浄液等の噴霧やシャワーがフィラーの随所、殊に充填ノズルの隅々まで行き渡り、フィラーの洗浄と殺菌が適正に行われることになる。

ところが、飲料供給系配管についてのCIP及びSIPの完了を待って無菌チャンバ内についてCOP及びSOPを行うものとすると、フィラーひいては無菌充填装置全体のダウンタイム(生産休止時間)が長くなり、飲料詰め容器の生産性が低下する。

本発明者は、ダウンタイムを短縮するべく無菌チャンバ内のノズル設置数を増やしたうえで、無菌チャンバ内のCOP及びSOPを飲料供給系配管内のCIP及びSIPと同時期に行うことも試みたが、フィラーの洗浄や殺菌は不十分であった。

従って、本発明は上記問題点を解消することができるフィラーの洗浄方法及び装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。

なお、本発明を理解しやすくするため図面の符号を括弧付きで付すが、本発明はこれに限定されるものではない。

すなわち、請求項1に係る発明は、フィラー(1)が収納された無菌チャンバ(9)内で所定の作業流体を所定の順序で噴射ノズル(17a,17b)から噴出させることにより、COP及びSOPの一方又は双方を行い、このCOP及びSOPの一方又は双方を実行する際、少なくともフィラー(1)にその外周から対向する可動噴射ノズル(17b)をフィラー(1)の上下方向で往復移動させながら、所定の作業流体を所定の順序でフィラー(1)の外部に向かって吹き掛けるようにし、飲料をフィラー(1)内へと送る飲料供給系配管(2)について、フィラー(1)を停止させた状態でCIP及びSIPの一方又は双方を行う際に、これと並行して上記COP及びSOPの一方又は双方を行うフィラーの浄化方法を採用する。

請求項2に記載されるように、請求項1に記載のフィラーの浄化方法において、上記可動噴射ノズル(17b)をフィラー(1)内の充填ノズル(7)に沿って上下方向で往復移動させることも可能である。

請求項に係る発明は、フィラーが収納された無菌チャンバ(9)内で所定の作業流体を所定の順序で噴出させることによりCOP及びSOPの一方又は双方を行う噴射ノズル(17a,17b)が設けられ、これらの噴射ノズル(17a,17b)のうち少なくとも可動噴射ノズル(17b)が上下往復移動手段(19)に保持され、COP及びSOPの一方又は双方を実行する際に、可動噴射ノズル(17b)がフィラー(1)の上下方向で往復移動しながら、所定の作業流体を所定の順序でフィラー(1)の外部に向かって吹き掛けるようにし、飲料をフィラー(1)内へと送る飲料供給系配管(2)について、フィラー(1)を停止させた状態でCIP及びSIPの一方又は双方を行う際に、これと並行して上記COP及びSOPの一方又は双方が行われるようにしたフィラーの浄化装置を採用する。

請求項に記載されるように、請求項に記載のフィラーの浄化装置において、上記可動噴射ノズル(17b)がフィラー(1)内の充填ノズル(7)に沿って上下往復移動可能とされたものとすることができる。

本発明によれば、無菌チャンバ(9)内に収納されたフィラー(1)の外面の隅々まで所定の作業流体を行き渡らせることができるので、洗浄不良、殺菌不良の発生を防止し、適正なCOP、SOPを実施することができる。ことにフィラー(1)内の充填ノズル(7)は複雑な形状、構造を有するものであるから、洗浄不良や殺菌不良を生じ易いが、本発明によれば、充填ノズル(7)の表面における微生物や異物の残留を的確に防止し、微生物や異物がボトル(b)等の容器内に入り込む危険性を解消することができる。

また、本発明において、飲料をフィラー(1)内へと送る飲料供給系配管(2)について、フィラー(1)を停止させた状態でCIP及びSIPの一方又は双方を行う際に、これと並行して上記COP及びSOPの一方又は双方を行うようにしたことから、COP及びSOPの一方又は双方をCIP及びSIPの一方又は双方と同時期に行うことができるので、飲料の充填作業に早期に着手することができ、フィラー(1)等無菌充填装置の生産休止時間、飲料の切り替えの際の生産間時間を短縮し、生産効率を高めることができる。

本発明に係るフィラーの浄化方法により浄化する対象であるフィラー及び無菌チャンバの概略図であり、その左半分は飲料充填中の状態を示し、右半分は洗浄処理又は殺菌処理中の状態を示す。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

無菌充填装置には、飲料の図示しない調合タンクから図1に示すフィラー1へと飲料を供給する飲料供給系配管2が設けられる。図1中、符号3は飲料供給系配管の途中に設けられたサージタンクを示す。

また、無菌充填装置には、飲料を充填する容器であるボトルbをフィラー1へと搬送し、フィラー1によって飲料を充填されたボトルbを図示しないキャッパーへと搬送するボトル搬送路が設けられる。搬送路は、一般に多数のホイールの列、各ホイールの回りに配置されたグリッパ4等によって構成される。

フィラー1は、飲料を多数のボトルbに高速で充填する充填機であって、図1に示すように、ボトルbの搬送路の一部を構成するホイール5を備える。このホイール5は無菌充填装置の床面から垂直に起立する支軸6中、旋回軸6aとなる部分に取り付けられる。ホイール5の回りには、ボトルbの首部を把持するグリッパ4が一定ピッチで配置される。グリッパ4はホイール5と一体で一方向に旋回運動可能である。また、ホイール5の回りには、グリッパ4と同じピッチで配列される多数の充填ノズル7が取り付けられる。

上記支軸6の回転を止められる上部はフィラー1の機枠に固定され、旋回軸6aの上端との間にロータリジョイント6bが設けられる。また、旋回軸6a中、ロータリジョイント6bの下方には上マニホルド8が設けられる。支軸6の上部から上マニホルド8に至る部分は中空であり、支軸6の上部に上記飲料供給系配管2が連結される。また、上マニホルド8から、各充填ノズル7へと上記飲料供給系配管2が伸びている。

フィラー1の稼働によってホイール5が高速で旋回運動し、この運動と同期して搬送路上をグリッパ4により把持されたボトルbが高速で搬送されつつ充填ノズル7のノズル口7aの直下に来ると、各ボトルb内に一定量の飲料が次々と充填されて行く。

また、フィラー1は、無菌処理された飲料を無菌処理されたボトルb内に微生物等の異物が入らないように充填するため、図1に示すように、その全体が無菌チャンバ9内に収納される。無菌チャンバ9には、上記ボトルbの搬送路の上流側と下流側とで、ボトルbの入口と出口が設けられるが、これらの図示は省略する。

上述したように、飲料はその調合装置からフィラー1の充填ノズル7へと、飲料供給系配管2を通って供給されるが、この飲料供給系配管2内は、定期的にあるいは飲料の種類を切り替える際に、CIP処理され、さらにはSIP処理される。

CIPは、水、アルカリ性洗剤、酸性洗剤等の洗浄用作業流体を所定の順序で飲料供給系配管2内に通すことにより行われる。また、SIPは、殺菌液、熱水、蒸気等の殺菌用作業流体を飲料供給系配管2内に通すことにより行われる。

図1中、符号10は洗浄液や殺菌液である作業流体の供給源としての貯留タンクを示し、符号11は送液ポンプを示す。貯留タンク10は所定の作業流体の種類に応じた個数設けられるが作図上一つのみ示す。また、蒸気等の殺菌用作業流体の供給源の図示は省略する。また、図1中、符号12は貯留タンク10から上記サージタンク3へと至る往路管を示し、符号13は各充填ノズル7から貯留タンク10へと至る帰路管を示す。往路管12及び帰路管13は上記飲料供給系配管2と共に洗浄液等の循環路を形成する。

上記帰路管13の始端には、各充填ノズル7のノズル口7aに対して各々接離可能なカップ14を備える。CIP又はSIPを行う際に各カップ14が図示しないアクチュエータによってフィラー1の充填ノズル7の先端のノズル口7aに被せられることで帰路管13の始端が、充填ノズル7のノズル口7aに接続される。各カップ14は帰路管13の一部を構成する可撓性パイプによって下マニホルド15に連結される。下マニホルド15は、フィラー1の旋回軸6aに取り付けられ、上記ホイール5、充填ノズル7等と一体で旋回運動が可能である。

上記帰路管13が下マニホルド15から貯留タンク10へと伸びる箇所には、断続自在な継手16が設けられる。上記CIP又はSIPの際にこの継手16が接続される。その場合は、ホイール5、充填ノズル7等は旋回不能である。CIP又はSIPが終了し、継手16が切り離されると、ホイール5、充填ノズル7等は旋回可能となる。

上記飲料供給系配管2内について行われるCIP,SIPと同様に、上記無菌チャンバ9内も、浄化のためにCOP及びSOPが行われる。

COP及びSOPは、過酸化水素水等の薬液、無菌水等所定の作業流体が無菌チャンバ9内で順に噴霧状又はシャワー状に噴射されることにより行われる。

図1中、符号17a,17bは無菌チャンバ9内において、無菌チャンバ9の内壁面とフィラー1の外面との間の各所に配置された噴射ノズルを示す。

噴射ノズルのうち、符号17aで示すものは無菌チャンバ9内の所定箇所に固定された固定噴射ノズルであり、符号17bで示すものは上下方向に移動可能な可動噴射ノズルである。

可動噴射ノズル17bは、図1に示すように、フィラー1をその外周から取り囲むように配置された環状パイプ18の内側に一定ピッチで多数配置される。この可動噴射ノズル17bを有する環状パイプ18は一段のみならず複数段にわたって設けることも可能である。これらの可動噴射ノズル17bは、望ましくは各々充填ノズル7に対向するように配置される。

環状パイプ18は、上下往復移動手段に保持され、上下往復移動手段の駆動によってフィラー1の外周に沿って上下方向に往復移動可能である。具体的には、図1に示すように、フィラー1の機枠又は無菌チャンバ9の壁に垂直に固定されたアクチュエータであるエアシリンダ装置19のロッド19aに連結される。望ましくは、エアシリンダ装置19は無菌チャンバ9の天井の外部に固定され、ロッド19aは無菌チャンバ9内へと突出する。このため、無菌チャンバ9の内壁面とロッド19aとの間は、外気が無菌チャンバ9内に入らないようにするため、ベローズ20で遮断される。エアシリンダ装置19は図示例では二基のみ示してあるが、三基以上設けることも可能である。

また、符号21はアルカリ洗浄剤、過酢酸洗浄剤、過酸化水素水等の薬液、無菌水等所定の作業流体の供給源である貯留タンクを示す。貯留タンク21は過酸化水素水等の薬液、無菌水等の各々について設けられるが、便宜上一つのみ示す。また、符号22は各貯留タンク21から上記固定噴射ノズル17aへと至る供給管を示し、符号23は各貯留タンク21から可動噴射ノズル17bへと至る可撓性供給管を示す。可撓性供給管23は、具体的には上記環状パイプ18に連結される。各供給管22,23にはポンプ24が設けられる。

CIP又はSOPの際、エアシリンダ装置19の駆動により、そのロッド19aと共に環状パイプ18がフィラー1の外周に沿って上下に往復移動を行う。また、同時にCIP又はSOPのための薬液、無菌水等所定の作業流体が所定の順序で可動噴射ノズル17bからフィラー1の外部に向かって噴射され、これにより、フィラー1の外面に薬液等が吹き掛けられ、フィラー1の外面から異物等が洗い落され、また、殺菌処理される。

なお、環状パイプ18の上下方向での行程は、フィラー1における充填ノズル7のみの外面を上下方向で倣い得るように設定することも可能である。このようにすれば、殊に複雑な形状、構造を有する充填ノズル7を他部分よりも念入りに洗浄、殺菌することができる。

次に、上記フィラーの浄化装置による浄化作業について説明する。

(1)フィラー1の駆動が停止され、これにより充填ノズル7等が旋回運動を止めて静止する。また、サージタンク3が空にされる。

(2)図1右半分に示すように、カップ14で充填ノズル7のノズル口7aが塞がれる。また、継手16が接続される。これにより、CIP、SIPの際に洗浄液、殺菌液等所定の作業流体を流すための循環路が形成される。

(3)CIPが開始され、アルカリ洗浄剤、水等所定の作業流体が所定の順序で貯留タンク10からポンプ11によって送り出される。洗浄液等は往路管12を通って貯留タンク10から上記サージタンク3へと流れ、飲料供給系配管2を通って、上マニホルド8内に流入した後、各充填ノズル7へと流れ、更に、帰路管13を通って貯留タンク10へと戻る。これにより、洗浄液等が循環路内を所定の順序で所定の時間だけ流れ、充填ノズル7の内部を含む飲料供給系配管2内が洗浄される。

(4)CIPが終了すると、SIPが開始され、熱水又は加熱蒸気等の所定の作業流体が上記循環路内に所定時間流される。これにより、充填ノズル7等を含む飲料供給系配管2内が殺菌処理される。

(5)上記CIP及びSIPが行われる際、これと並行して無菌チャンバ9内に対しCOP及びSOPが行われる。

COP及びSOPは、洗浄液、殺菌液等所定の作業流体が所定の順序でポンプ24により各貯留タンク21から送り出されることにより行われる。洗浄液等は供給管22,23を通って固定噴射ノズル17a及び可動噴射ノズル17bから噴霧状又はシャワー状に噴射され、無菌チャンバ9内のフィラー1等の外面に吹き付けられる。

また、可動噴射ノズル17bは、エアシリンダ装置19の駆動により環状パイプ18と共にフィラー1の上下方向で往復移動しながら、洗浄液、殺菌液等を所定の順序でフィラー1の外部に向かって吹き掛ける。これにより、フィラー1の外面、殊に複雑な形状及び構造を有する充填ノズル7の外面の洗浄効果、殺菌効果が向上する。

また、CIP及びSIPと並行してCOP及びSOPが行われることから、フィラー1を含む無菌充填装置のダウンタイムが短縮化され、飲料詰め製品の生産性が向上する。

なお、上記CIP及びSIPが行われた後に、無菌チャンバ9内に対するCOP及びSOPが行われるようにしてもよい。この場合は、上記継手16が分離された後、望ましくはフィラー1が旋回運動を行っている最中にCOP及びSOPが行われる。フィラー1と共に充填ノズル7が高速で旋回運動を行っているところへ洗浄液、殺菌液等を吹き付けるようにすることで、洗浄効果、殺菌効果を高めることが可能である。

(6)上記CIP、SIP、COP及びSOPが終了すると、CIP及びSIPのために接続されていた継手16が分断され、図1中、左半分に示すように、各充填ノズル7のノズル口7aからカップ14が外される。

(7)飲料の充填作業が開始され、図示しない調合装置で調合され、殺菌処理された飲料が、浄化されたサージタンク3、飲料供給系配管2を通ってフィラー1内に至り、フィラー1の各充填ノズル7から容器である各ボトルbに充填される。

飲料を充填されたボトルbは、フィラー1のホイール5側のグリッパ4から次の図示しないキャッパーのホイール側のグリッパへと受け渡され、キャッパーによって殺菌済のキャップで口部を閉じられ、無菌充填装置外へと排出される。

本発明は以上説明したように構成されるが、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々変更可能である。

例えば、上記可動充填ノズルは、無菌充填装置の床側から起立させるようにしてもよい。チャンバは無菌仕様に限定されるものではなく、クリーンルームなどで用いられるシュラウド構造でも良い。容器はボトルに限らず、紙容器であってもよい。

また、上記実施の形態では、飲料供給系配管等についてCIP及びSIPの双方を行う際に、無菌チャンバ内についてCOP及びSOPの双方を行うようにしたが、CIPを行う際にCOPを行い、CIPを行う際にSOPを行い、CIPを行う際にCOP及びSOPの双方を行い、SIPを行う際にCOPを行い、SIPを行う際にSOPを行い、SIPを行う際にCOP及びSOPの双方を行い、CIP及びSIPの双方を行う際にCOPを行い、CIP及びSIPの双方を行う際にSOPを行うようにしてもよい。

1…フィラー
2…飲料供給系配管
7…充填ノズル
9…無菌チャンバ
17a…固定噴射ノズル
17b…可動噴射ノズル
19…エアシリンダ装置
b…ボトル

Claims (4)

  1. フィラーが収納された無菌チャンバ内で所定の作業流体を所定の順序で噴射ノズルから噴出させることにより、COP及びSOPの一方又は双方を行い、このCOP及びSOPの一方又は双方を実行する際、少なくともフィラーにその外周から対向する可動噴射ノズルをフィラーの回りで移動させながら、所定の作業流体を所定の順序でフィラーの外部に向かって吹き掛けるようにし、飲料をフィラー内へと送る飲料供給系配管について、フィラーを停止させた状態でCIP及びSIPの一方又は双方を行う際に、これと並行して上記COP及びSOPの一方又は双方を行うことを特徴とするフィラーの浄化方法。
  2. 請求項1に記載のフィラーの浄化方法において、上記可動噴射ノズルをフィラー内の充填ノズルに沿って上下方向で往復移動させることを特徴とするフィラーの浄化方法。
  3. フィラーが収納された無菌チャンバ内で所定の作業流体を所定の順序で噴出させることによりCOP及びSOPの一方又は双方を行う噴射ノズルが設けられ、これらの噴射ノズルのうち少なくとも可動噴射ノズルが上下往復移動手段に保持され、COP及びSOPの一方又は双方を実行する際に、可動噴射ノズルがフィラーの上下方向で往復移動しながら、所定の作業流体を所定の順序でフィラーの外部に向かって吹き掛けるようにし、飲料をフィラー内へと送る飲料供給系配管について、フィラーを停止させた状態でCIP及びSIPの一方又は双方を行う際に、これと並行して上記COP及びSOPの一方又は双方が行われるようにしたことを特徴とするフィラーの浄化装置。
  4. 請求項に記載のフィラーの浄化装置において、上記可動噴射ノズルがフィラー内の充填ノズルに沿って上下往復移動可能とされたことを特徴とするフィラーの浄化装置。
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