JP5656103B2 - 内容物充填方法、内容物充填システム、および内容物入ボトル - Google Patents

Description

本発明は、内容物充填方法、内容物充填システム、および内容物入ボトルに係り、とりわけボトル内の初期酸素量を減らすことにより、内容物の酸化劣化を抑制することが可能な内容物充填方法、内容物充填システム、および内容物入ボトルに関する。

近年、プラスチックボトルに使用されるプラスチック材料の使用量を減らすことにより、プラスチックボトルを軽量化することが望まれている。しかしながら、プラスチックボトルを軽量化することは、プラスチックボトルの強度および内容物保存（酸素バリア）性を低下させることに繋がる。

このため、内容物保存（酸素バリア）性を高めるために、プラスチックボトルを構成する材料に酸素遮断性や酸素吸収機能性を有する材料をブレンドしたり、プラスチックボトルを多層化することにより、プラスチックボトルのガスバリア性を高める（内容物の経時酸化を抑制する）技術が使用されている。

また、内容物を充填した後、プラスチックボトル内のヘッドスペース中の酸素を不活性ガスによって置換することにより、ヘッドスペース中の酸素を除去する（内容物の初期酸化を抑制する）充填包装技術が存在する（特許文献１）。

他方、特許文献２には、不活性ガスと洗浄水（リンス水）とを混合した状態で空ボトル内に注入させる技術が示されている。

特開２００８−１５５９４３号公報 特開２００２−３０１４４１号公報

しかしながら、特許文献１のように、内容物入りのボトルのヘッドスペース中に不活性ガスを吹きかけ、不活性ガスにより酸素を置換することを行うのみでは、そのガス置換率に限界が存在する。とりわけ内容物の種類によっては、充填時に周囲の空気を巻き込み、泡立ち易く、かつこの泡が消えにくいものもある。このような泡立ちやすい内容物が充填されているボトルの場合、ヘッドスペース中の酸素を不活性ガスにより置換する際、ヘッドスペースのうち泡の外部の空間（液面上方空間）に存在する酸素を置換することはできるが、泡の内部に存在する酸素を置換することはできない。このような、泡内部に存在する酸素は、一定時間の経過後、泡の消滅とともにヘッドスペース中に放出されるため、結果的にヘッドスペース中の酸素量が上昇してしまうことになる。

他方、特許文献２においては、不活性ガスを注入する工程と洗浄水（リンス水）を注入する工程とが区別されていないため、洗浄水（リンス水）の水切りを十分に行うことが難しいと考えられる。すなわち、リンス水と不活性ガスとがスプレー状に吹き出してしまうため、リンス水がボトル内壁にミスト状に残り、水切りが難しくなると考えられる。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、とりわけホット充填システムにおいてボトル内に最初から存在する酸素量を減らし、内容物の酸化劣化を抑制することが可能な内容物充填方法、内容物充填システム、および内容物入ボトルを提供することを目的とする。

本発明は、口部と、ボトル本体とを有するボトルに対して内容物を充填する内容物充填方法において、ボトルの口部を下方に向けた状態で、口部からボトル本体内へ下方から上方へ向けて不活性ガスのみを供給してボトル本体内を不活性ガスで置換する不活性ガス置換工程と、口部からボトル本体内へ６０℃〜９５℃の温度で内容物を充填する内容物充填工程とを備えたことを特徴とする内容物充填方法である。

本発明は、不活性ガス置換工程の前に、口部からボトル本体内へリンス水を供給するリンス工程が設けられていることを特徴とする内容物充填方法である。

本発明は、内容物充填工程の後、口部にキャップを装着するキャップ装着工程が設けられていることを特徴とする内容物充填方法である。

本発明は、キャップ装着工程の後、ボトル本体内を殺菌する殺菌工程が設けられていることを特徴とする内容物充填方法である。

本発明は、不活性ガス置換工程の際ボトル本体内に導入された不活性ガスにより、内容物充填工程の際、ボトル本体内に充填された内容物に、内部に不活性ガスを収納した泡が生じることを特徴とする内容物充填方法である。

本発明は、内容物は、茶飲料、機能性飲料、特定保健用食品飲料、または嗜好飲料からなる流動体を含むことを特徴とする内容物充填方法である。

本発明は、不活性ガス置換工程から内容物充填工程までの間が０．５秒〜２０秒で行われることを特徴とする内容物充填方法である。

本発明は、ボトルのボトル本体は、胴部と、陥没部が形成された底部とを有し、陥没部に、放射状に延びる複数の突起が形成されていることを特徴とする内容物充填方法である。

本発明は、ボトルのボトル本体は、胴部と、ペタロイド形状からなる底部とを有することを特徴とする内容物充填方法である。

本発明は、ボトルのボトル本体は、胴部と、陥没部が形成された底部とを有し、陥没部の深さは、胴部の外径の１０％〜５５％であることを特徴とする内容物充填方法である。

本発明は、口部と、ボトル本体とを有するボトルに対して内容物を充填する内容物充填システムにおいて、ボトルの口部を下方に向けた状態で、口部からボトル本体内へ下方から上方へ向けて不活性ガスのみを供給してボトル本体内を不活性ガスで置換する不活性ガス置換部と、不活性ガス置換部の下流側に設けられ、口部からボトル本体内へ６０℃〜９５℃の温度で内容物を充填する内容物充填部とを備えたことを特徴とする内容物充填システムである。

本発明は、不活性ガス置換部の上流側に、口部からボトル本体内へリンス水を供給するリンス部が設けられていることを特徴とする内容物充填システムである。

本発明は、内容物充填部の下流側に、口部にキャップを装着するキャップ装着部が設けられていることを特徴とする内容物充填システムである。

本発明は、キャップ装着部の下流側に、ボトル本体内を殺菌する殺菌部が設けられていることを特徴とする内容物充填システムである。

本発明は、不活性ガス置換部でボトル本体内を不活性ガスで置換してから、内容物充填部でボトル本体内へ内容物を充填するまでの間が０．５秒〜２０秒で行われることを特徴とする内容物充填システムである。

本発明は、ボトルのボトル本体は、胴部と、陥没部が形成された底部とを有し、陥没部に、放射状に延びる複数の突起が形成されていることを特徴とする内容物充填システムである。

本発明は、ボトルのボトル本体は、胴部と、ペタロイド形状からなる底部とを有することを特徴とする内容物充填システムである。

本発明は、ボトルのボトル本体は、胴部と、陥没部が形成された底部とを有し、陥没部の深さは、胴部の外径の１０％〜５５％であることを特徴とする内容物充填システムである。

本発明によれば、口部からボトル本体内へ不活性ガスのみを供給してボトル本体内を不活性ガスで置換した後、口部からボトル本体内へ６０℃〜９５℃の温度で内容物を充填する。このため、ボトル本体内に不活性ガスが充填されるとともに、内容物に、内部に不活性ガスを収納した泡が形成される。これにより、ホット充填システムにおいて、ボトル内に最初から存在する酸素量（初期容器内総酸素量）を減らすことができ、内容物の初期酸化劣化を抑制することができる。

図１は、本発明の一実施の形態による内容物充填システムを示す構成図。 図２は、本発明の一実施の形態による内容物充填システムのリンス部および不活性ガス置換部を示す概略断面図。 図３は、本発明の一実施の形態による内容物充填方法を示すフロー図。 図４（ａ）〜図４（ｃ）は、本発明の一実施の形態による内容物充填方法の各工程におけるボトルを示す図。 図５は、味覚試験機による試験結果を示す図。 図６（ａ）および図６（ｂ）は、実施例Ａによるボトルを示す図。 図７（ａ）および図７（ｂ）は、実施例Ｂによるボトルを示す図。 図８（ａ）および図８（ｂ）は、実施例Ｃによるボトルを示す図。 図９（ａ）および図９（ｂ）は、実施例Ｄによるボトルを示す図。 図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、実施例Ｅによるボトルを示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図４は本発明の一実施の形態を示す図である。

（内容物充填システム）
まず図１乃至図２により本実施の形態による内容物充填システム（ホット充填システム）について説明する。

図１に示す内容物充填システム１０は、口部３１と、ボトル本体３２とを有するボトル３０に対して内容物４３を充填するシステムである。この内容物充填システム１０は、リンス部１２と、不活性ガス置換部１３と、内容物充填部１４と、キャップ装着部１６と、殺菌部１９とを備えている。これらリンス部１２、不活性ガス置換部１３、内容物充填部１４、キャップ装着部１６、および殺菌部１９は、上流側から下流側に向けてこの順に配設されている。

不活性ガス置換部１３と内容物充填部１４との間には、ボトル３０を不活性ガス置換部１３から内容物充填部１４へ搬送する第１搬送機構１８が設けられている。内容物充填部１４とキャップ装着部１６との間には、ボトル３０を内容物充填部１４からキャップ装着部１６へ搬送する第２搬送機構１５が設けられている。またキャップ装着部１６と殺菌部１９との間には、ボトル３０をキャップ装着部１６から殺菌部１９へ搬送する第３搬送機構３６が設けられている。

リンス部１２は、空のボトル３０の口部３１からボトル本体３２内へリンス水４１を供給するものである。このリンス水４１は、例えば２５℃〜８０℃程度の温水（無菌水）からなっている。なおリンス部１２において、ボトル３０は、口部３１が下方を向くように倒立されている。

不活性ガス置換部１３は、リンス部１２でリンスされたボトル３０に対し、その口部３１からボトル本体３２内へ不活性ガス４２のみを供給し、これによりボトル本体３２内を不活性ガス４２で置換するものである。この不活性ガス４２としては各種のガスを用いることができるが、とりわけ窒素（Ｎ₂）を用いることが好ましい。また充填する不活性ガス４２の量は、ボトル３０の容積を上回る量とすることが好ましい。なお、不活性ガス置換部１３において、ボトル３０は口部３１を下方に向けたままの状態である。このように、不活性ガス４２を用いてボトル３０内の空気（酸素）を置換することにより、ボトル３０内に不活性ガス４２が充填される。

次に図２を用いて、このリンス部１２および不活性ガス置換部１３の構成について更に詳細に説明する。

図２に示すように、リンス部１２および不活性ガス置換部１３は、それぞれディストリビュータ５０上に配置されている。このディストリビュータ５０は、固定部５１と、固定部５１上で一定方向に回転する回転部５２とを有している。このうち回転部５２に、上方に向けて突出する複数のノズル５３が連結されている。そしてボトル３０は、回転部５２の回転に伴い、口部３１内に挿入された各ノズル５３とともに一定方向に回転するようになっている。なお、ディストリビュータ５０は平面円形形状からなっているが、図２では、便宜上、ディストリビュータ５０の一部分のみを模式的に示している。

リンス部１２は、リンス水４１を収容したリンス水タンク５９と、リンス水タンク５９に連結されたリンス水供給管５４と、リンス水供給管５４に連結されたリンス水供給空間５５とを有している。このうちリンス水供給空間５５は、固定部５１内に形成されるとともに、回転部５２の回転に伴ってリンス水供給空間５５上方に移動してきたノズル５３と連通するようになっている。これによりリンス水４１は、リンス水タンク５９から、リンス水供給管５４、リンス水供給空間５５、および各ノズル５３を順次介してボトル３０内に供給され、ボトル３０内が洗浄される。

他方、不活性ガス置換部１３は、不活性ガス４２を収容した不活性ガスタンク５６と、不活性ガスタンク５６に連結された不活性ガス供給管５７と、不活性ガス供給管５７に連結された不活性ガス供給空間５８とを有している。このうち不活性ガス供給空間５８は、固定部５１内に形成されるとともに、回転部５２の回転に伴って不活性ガス供給空間５８上方に移動してきたノズル５３と連通するようになっている。これにより不活性ガス４２は、不活性ガスタンク５６から、不活性ガス供給管５７、不活性ガス供給空間５８、および各ノズル５３を順次介してボトル３０内に供給され、ボトル３０内の空気と置換される。

再び図１を参照すると、不活性ガス置換部１３の下流側に、ボトル３０の口部３１からボトル本体３２内へ内容物４３を充填する内容物充填部１４が設けられている。この内容物充填部１４において、不活性ガス４２が充填された状態のボトル３０に対して内容物４３がホット充填される。この場合、充填時における内容物４３の温度は６０℃〜９５℃であり、好ましくは８５℃〜９０℃である。なお内容物４３は、各種の飲料等からなっていて良いが、とりわけ、緑茶、ウーロン茶、麦茶、紅茶等の茶飲料、機能性飲料、特定保健用食品飲料、または嗜好飲料等の流動体を好適に用いることができる。

なお不活性ガス置換部１３と内容物充填部１４との間の第１搬送機構１８において、口部３１が上方を向くようにボトル３０を上下反転するようになっている。

内容物充填部１４の下流側には、第２搬送機構１５が設けられている。上述したように、第２搬送機構１５は、ボトル３０を内容物充填部１４からキャップ装着部１６へ搬送するためのものである。なお、第２搬送機構１５において、ボトル３０の口部３１からボトル本体３２内へ不活性ガス４２を供給し、ボトル本体３２のうち内容物４３の液面上方の空間（液面上方空間３２ａ）内に不活性ガス４２を充填しても良い（不活性ガス供給部）。この場合、不活性ガス４２としては、不活性ガス置換部１３において供給されるガスと同様に、例えば窒素（Ｎ₂）を用いることができる。なお、第２搬送機構１５で不活性ガスを供給する場合、この不活性ガスが、不活性ガス置換部１３で供給される不活性ガスと異なる種類のガスからなっていても良い。また、この第２搬送機構１５で充填される不活性ガス４２の量は、泡４３ａおよび液面上方空間３２ａの合計容積と同等以上の量とすることが好ましい。ここで本明細書中、液面上方空間３２ａとは、ボトル本体３２内部の空間のうち、内容物４３の液面上方に形成される空間であって、内容物４３に発生する泡４３ａを除いたものをいう。したがって、泡４３ａおよび液面上方空間３２ａに含まれる気体が、市場に出た後におけるヘッドスペース中の気体に相当する。

内容物充填部１４の下流側に設けられたキャップ装着部１６は、ボトル３０の口部３１にキャップ３３を装着することにより、ボトル３０を密閉するものである。このように、ボトル３０の口部３１にキャップ３３を装着することにより、内容物入ボトル３５が得られる。

また殺菌部１９は、内容物入ボトル３５を例えば水平に傾けることにより、高温の状態の内容物４３をキャップ３３の裏面に接触させ、これによりキャップ３３の裏面やボトル本体３２の内部を殺菌するものである。

（内容物充填方法）
次に、図１、図３、および図４（ａ）〜図４（ｃ）により、本実施の形態による内容物充填方法（ホット充填方法）について説明する。本実施の形態による内容物充填方法は、上述した内容物充填システム１０（図１）を用いて行われるものである。

まず空のボトル３０が、口部３１を下方に向けた状態でリンス部１２に搬送されてくる。次にこのリンス部１２において、ボトル３０の口部３１からボトル本体３２内へリンス水４１が供給される（リンス工程）（図３のステップＳ１）。このように、リンス水４１を用いてボトル３０内を洗浄することにより、ボトル３０内に残存する異物等を取り除く。

続いて、ボトル３０は、口部３１を下方に向けた状態のまま不活性ガス置換部１３に搬送される（図２参照）。この不活性ガス置換部１３において、ボトル３０の口部３１からボトル本体３２内へ不活性ガス４２のみを供給し、ボトル本体３２内を不活性ガス４２で置換する（不活性ガス置換工程）（図３のステップＳ２）。このように、ボトル本体３２内に下方から不活性ガス４２を噴射することにより、ボトル本体３２内に残存するリンス水４１を効果的に取り除くことができるという効果もある。

次に、不活性ガス４２が充填されたボトル３０は、第１搬送機構１８において口部３１が上方を向くように上下反転され、内容物充填部１４に搬送される。続いて、内容物充填部１４において、ボトル３０の口部３１からボトル本体３２内へ内容物４３が充填される（内容物充填工程）（図３のステップＳ３、図４（ａ））。この場合、内容物４３は６０℃〜９５℃、好ましくは８５℃〜９０℃の温度でホット充填される。そしてボトル３０内部のうち内容物４３に接触している部分は、加熱された内容物４３によって殺菌される。なお、充填される内容物４３は、その溶存酸素濃度を抑えるように、予め液処理工程において制御（液脱気）管理されている。

この内容物充填工程の際、ボトル３０のボトル本体３２に充填された内容物４３の内部および表面に、充填時の巻き込みにより多数の泡４３ａが生じる。この場合、上述したように、不活性ガス置換工程において、ボトル本体３２内に不活性ガス４２が導入されている。したがって、内容物４３には、内部に不活性ガス４２が収納された泡４３ａが生じる。また、内容物４３中にも不活性ガス４２が包み込まれる（図４（ｂ））。

本実施の形態において、内容物４３は、上述したように茶飲料、機能性飲料、特定保健用食品飲料、または嗜好飲料等の流動体からなっていることが好ましい。すなわち本実施の形態によれば、内容物４３の初期酸化を抑制する効果が高いため、内容物４３として、緑茶等の茶飲料に代表されるような、酸化劣化によって風味や色差が変わりやすい性質を持つ液体が非常に適している。

内容物充填工程の後、ボトル３０は第２搬送機構１５に搬送される。なお、この第２搬送機構１５において、ボトル３０の口部３１からボトル本体３２内へ不活性ガス４２が供給されても良い（不活性ガス供給工程）。これにより、ボトル本体３２の液面上方空間３２ａ内に不活性ガス４２が充填され、不活性ガス置換部１３から内容物充填部１４を経て第２搬送機構１５に至るボトル３０の搬送中に一部失われた不活性ガス４２が、ボトル本体３２内に補填される。

その後、ボトル３０はキャップ装着部１６に搬送される。その後、キャップ装着部１６において、ボトル３０の口部３１にキャップ３３を装着することにより、内容物入ボトル３５が得られる（キャップ装着工程）（図３のステップＳ４、図４（ｃ））。

この密栓後の内容物入ボトル３５は、ボトル本体３２と口部３１とを有するボトル３０と、ボトル３０の口部３１に装着されたキャップ３３と、ボトル３０のボトル本体３２内に充填された内容物４３とを備えている。また、ボトル本体３２の液面上方空間３２ａ内に不活性ガス４２が充填されるとともに、内部に不活性ガス４２を収納した泡４３ａが形成されている（図４（ｃ））。したがって、ボトル３０内に最初から存在する酸素量（初期容器内総酸素量）がきわめて少なく抑えられている。

その後、内容物入ボトル３５は、第３搬送機構３６により殺菌部１９に搬送される。この殺菌部１９において、内容物入ボトル３５内部のうち、内容物４３に接触していない部分を殺菌する（殺菌工程）（図３のステップＳ５）。この際、内容物入ボトル３５を例えば水平に傾けることにより、高温状態（例えば６０℃〜９５℃）の内容物４３をキャップ３３の裏面に接触させ、これによりキャップ３３の裏面やボトル本体３２の内部を殺菌する。この場合、ボトル本体３２の内部を周方向均一に殺菌するため、内容物入ボトル３５をその中心軸線に沿って回転させることが好ましい。

ところで、本実施の形態において、上述したように、ボトル３０の口部３１からボトル本体３２内へ６０℃〜９５℃、好ましくは８５℃〜９０℃の温度で内容物４３を充填している。すなわち、いわゆるホット充填方式が採用されている。

ここで、本実施の形態によるホット充填方式は、上述したように６０℃〜９５℃、好ましくは８５℃〜９０℃の高温下で内容物を充填する。他方、無菌充填方式においては、周囲を無菌雰囲気としたうえで、内容物を５℃〜５５℃の温度で充填する。以下、ホット充填方式と無菌充填方式との相違点について説明する。

（１）充填温度の違い
上述したように、ホット充填方式と無菌充填方式とでは、その充填温度が異なっている。一般に、内容物の温度が低いほど溶存酸素濃度が高くなるため、充填温度の違いは内容物の溶存酸素濃度に影響する。従って、５℃〜５５℃の温度で充填する無菌充填方式においては、ホット充填方式と比べて、内容物中の溶存酸素濃度が高くなる傾向にある。

（２）容器重量差
ホット充填方式においては、充填温度がＰＥＴのガラス転移点よりも高温に設定されている。このため、ホット充填方式に用いられる容器は、耐熱性を付与する必要があり、容器が厚肉（重量大）かつブロー成形時のヒートセットによりボトルの表面を結晶化させて耐熱性を付与したり、残留応力を除去して熱変形を緩和したものを使用する。したがって、無菌充填方式で用いられるボトルよりもホット充填方式に用いられるボトルは酸素バリア性が高い。

（３）ヘッドスペース体積
ホット充填方式における充填時のボトルのヘッドスペースに含まれる気体は、その大半が水蒸気である。したがって、内容物の温度が常温まで低下したとき、ヘッドスペース体積は充填時よりも減少する（減圧現象）。これに対して無菌充填方式においては、充填温度が常温に近いため、このような現象はほとんど見られない。つまり、ホット充填方式を用いて作製されたボトルのヘッドスペース体積は、無菌充填方式の場合のそれに比べて著しく小さい。

すなわち、ホット充填方式は元来、無菌充填方式の場合に比べて容器内初期酸素量が少ない（（１）、（３））上に、耐熱性を付与するためにボトルを厚肉化していることにより、ボトルの酸素ガスバリア性が優れている（（２））。このため、ホット充填方式を用いて作製されたボトルは、内容物の長期保存性に優れているといえる。さらに本実施の形態による内容物充填方法を用いることにより、初期酸素量（（１）、（２））をより一層抑えることができる。

なお、本実施の形態において、内容物入ボトル３５の生産（搬送）速度は、１００ｂｐｍ〜２０００ｂｐｍとすることが好ましい。ここでｂｐｍ（bottle per minute）とは、１分間当たりのボトル３０の搬送速度をいう。この場合、不活性ガス置換工程（図３のステップＳ２）から内容物充填工程（図３のステップＳ３）までの間が０．５秒〜２０秒で行われることが好ましい。

なお、ボトル３０の材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）等の合成樹脂材料を用いることができる。なお、ボトル３０の好ましい形状については後述する。

以上のように本実施の形態によれば、ボトル３０の口部３１からボトル本体３２内へ不活性ガス４２のみを供給してボトル本体３２内を不活性ガス４２で置換した後、口部３１からボトル本体３２内へ内容物４３を充填する。このことにより、ボトル本体３２内に不活性ガス４２が充填されるとともに、内容物４３に、内部に不活性ガス４２を収納した泡４３ａが形成される。この結果、ボトル３０内の初期容器内総酸素量（製造直後における、液面上方空間３２ａ内部に存在する酸素量、泡４３ａ内部に存在する酸素量、および内容物４３に溶解している酸素量の合計）を減らすことができ、内容物４３の初期酸化劣化を抑制することができる。具体的には、５００ｍｌサイズのボトル３０の場合、初期容器内総酸素量を２．０ｍｌ以下に抑えることができる。

また本実施の形態によれば、ボトル３０の口部３１からボトル本体３２内へリンス水４１を供給し（リンス工程）、その後、口部３１からボトル本体３２内へ不活性ガス４２のみを供給してボトル本体３２内を不活性ガス４２で置換する（不活性ガス置換工程）。したがって、不活性ガス４２によってリンス水４１を効果的に除去することができる。

また本実施の形態によれば、口部３１からボトル本体３２内へ６０℃〜９５℃で内容物４３を充填している（ホット充填方式）。一般に、ホット充填方式は、無菌充填方式と比べてボトル３０内の初期容器内総酸素量が少ない（上述）。ただし、ホット充填方式といえども、充填時の空気巻き込みは避けられない。このため、本実施の形態による内容物充填方法を用いることにより、初期容器内総酸素量を更に低減することが可能となる。この結果、内容物入ボトル３５の製品寿命を更に延ばすことが可能となる。

さらに本実施の形態によれば、内容物入ボトル３５の生産（搬送）速度は、１００ｂｐｍ〜２０００ｂｐｍであり、また不活性ガス置換工程から内容物充填工程までの間が０．５秒〜２０秒で行われるので、ボトル３０に対して高速で内容物４３を充填することが可能である。

次に、図１、図３、および図５を用いて本発明の具体的実施例を説明する。

（実施例）
図１に示す内容物充填システム１０を用い、かつ図３に示す内容物充填方法により内容物入ボトル３５（実施例）を作製した（ホット充填方式）。なお、ボトル３０としては容量５００ｍｌのＰＥＴボトルを用い、さらにボトル３０の搬送速度は６００ｂｐｍとした。

まずボトル３０の口部３１からボトル本体３２内へリンス水を供給し（リンス工程）、続いて、口部３１からボトル本体３２内へ窒素からなる不活性ガス４２を５５０ｍｌ供給して、ボトル本体３２内を窒素ガスで置換した（不活性ガス置換工程）。次に、口部３１からボトル本体３２内へ緑茶からなる内容物４３を９０℃の温度で充填した（内容物充填工程）。

その後、口部３１にキャップ３３を装着し（キャップ装着工程）、ボトル３０内を殺菌することにより（殺菌工程）、本実施例による内容物入ボトル３５を得た。

（比較例）
リンス工程の後、口部３１からボトル本体３２内へ窒素ではなく無菌化した空気からなるガスを５５０ｍｌ供給したこと、以外は、上記実施例と同様にして内容物入ボトル（比較例）を作製した。

このようにして得られた内容物入ボトル３５（実施例）について、充填直後の内容物４３中のＶｃ（ビタミンＣ）残存率および色を測定するとともに、官能試験（味覚試験機による優位差判定）を実施した。さらに内容物入ボトル３５（実施例）および内容物入ボトル（比較例）を温度４０℃の環境下で１２週間保存し、各ボトルにおける内容物４３中のＶｃ（ビタミンＣ）残存率および色差ΔＥ^*を測定するとともに、官能試験（味覚試験機による優位差判定）を実施した。この結果を表１および図５に示す。なお色差ΔＥ^*とは、充填直後の内容物４３の色を０とした場合における、１２週間経過後の内容物４３の色の変化を数値化したものである。

この結果、本実施の形態による内容物入ボトル３５（実施例）は、比較例による内容物入ボトルと比べて、１２週間経過後におけるＶｃ（ビタミンＣ）残存率が高く、色差ΔＥ^*が小さかった。また味覚試験機による試験結果によれば、本実施の形態による内容物入ボトル３５（実施例）に関しては、比較例による内容物入ボトルと比べて、１２週間経過後における内容物４３の味覚の変化が小さかった（図５参照）。とりわけ、「苦味雑味」および「渋味」の点で基準サンプルとの相違が小さかった。これらのことからも、本実施の形態による内容物充填方法の有効性を確認することができた。

（ボトルの構成）
次に、図６乃至図１０を用いて、本実施の形態による内容物充填方法および内容物充填システムにおいて好適に用いられるボトルの構成について説明する。

上述したように、本実施の形態においては、ボトル３０の口部３１からボトル本体３２内へ不活性ガス４２のみを供給してボトル本体３２内を不活性ガス４２で置換し（不活性ガス置換工程）、その後口部３１からボトル本体３２内へ内容物４３を充填している（内容物充填工程）。

また上述したように、内容物充填工程の際、充填時の巻き込みにより内容物４３に多数の泡４３ａが生じる。この泡４３ａの内部には、不活性ガス４２が閉じこめられている。したがって、多数の泡４３ａの合計体積（以下、泡立ち体積ともいう）が大きければ大きいほど、ボトル本体３２の液面上方空間３２ａ内の酸素量を相対的に減少させることができる。また泡４３ａ内部の不活性ガス４２は、キャップ装着工程までの間に外部の酸素とほとんど置換されない。したがって、ボトル３０内に存在する酸素量（初期容器内総酸素量）を低く抑えることができる。本発明者らは、このような泡立ち体積はボトル３０の形状による影響を受けやすく、とりわけボトル３０の底部の形状による影響を受けやすいことを見出した。

以下、図６乃至図１０により、本実施の形態において用いられるボトル（実施例Ａ〜実施例Ｅ）について順次説明する。

（実施例Ａ）
図６（ａ）および図６（ｂ）は、本実施の形態による内容物充填方法および内容物充填システムに好適に用いられるボトル３０（３０ａ）を示している（実施例Ａ）。なお図６（ａ）は、実施例Ａによるボトルを示す斜視図であり、図６（ｂ）は、実施例Ａによるボトルの底部を示す断面図（図６（ａ）のVI−VI線断面図）である。

図６（ａ）および図６（ｂ）に示すボトル３０（３０ａ）は、口部３１と、ボトル本体３２とを有している。このうちボトル本体３２は、胴部２１と、胴部２１に連接する底部３７とを有している。底部３７の中央部には、内方に向けて陥没する陥没部３８が形成されている。また陥没部３８には、放射状に延びる複数（この場合は８個）の突起３９が形成されている。さらに陥没部３８の中央には、内方に凹む円形凹部４６が設けられている。この場合、胴部２１の外径（胴径）は５５ｍｍ乃至７０ｍｍ、好ましくは６０ｍｍ乃至７０ｍｍとなっている。

（実施例Ｂ）
図７（ａ）および図７（ｂ）は、本実施の形態による内容物充填方法および内容物充填システムに好適に用いられるボトル３０（３０ｂ）を示している（実施例Ｂ）。なお図７（ａ）は、実施例Ｂによるボトルを示す斜視図であり、図７（ｂ）は、実施例Ｂによるボトルの底部を示す断面図（図７（ａ）のVII−VII線断面図）である。

図７（ａ）および図７（ｂ）に示すボトル３０（３０ｂ）は、口部３１と、ボトル本体３２とを有している。このうちボトル本体３２は、胴部２１と、胴部２１に連接するとともにペタロイド形状からなる底部２２とを有している。底部２２は、周方向に等間隔に配置された５つの脚部２３を有している。この場合、胴部２１の外径（胴径）は５５ｍｍ乃至７０ｍｍ、好ましくは６０ｍｍ乃至７０ｍｍとなっている。

（実施例Ｃ）
図８（ａ）および図８（ｂ）は、本実施の形態による内容物充填方法および内容物充填システムに好適に用いられるボトル３０（３０ｃ）を示している（実施例Ｃ）。なお図８（ａ）は、実施例Ｃによるボトルを示す斜視図であり、図８（ｂ）は、実施例Ｃによるボトルの底部を示す断面図（図８（ａ）のVIII−VIII線断面図）である。

図８（ａ）および図８（ｂ）に示すボトル３０（３０ｃ）は、口部３１と、ボトル本体３２とを有している。このうちボトル本体３２は、胴部２１と、胴部２１に連接するとともに中央に陥没部２５が形成された底部２４とを有している。この場合、胴部２１の外径（胴径）は５５ｍｍ乃至７０ｍｍ、好ましくは６０ｍｍ乃至７０ｍｍとなっている。

このボトル３０ｃは、底部２４の中央部に内方に向けて陥没する陥没部２５を有している。この陥没部２５は、内部に向けて傾斜したテーパー状周壁２６と、その上端に設けられた略星形状の中心凹部２７とを有している。また陥没部２５の深さ、すなわち接地部２８から陥没部２５の最深部までの距離Ｈｂは、胴径の１０％〜５５％、好ましくは２２〜５０％である。距離Ｈｂが胴径の１０％よりも小さいと、泡４３ａの泡立ち体積を十分大きくすることができないうえに、耐熱性が不足することにより熱変形による底部の肉だれが生じ、極端な場合、底部にバックリングが生じてしまう。一方、距離Ｈｂが胴径の５５％を越えると、成形性の安定が悪くなり、底部２４の形状が出にくいので好ましくない。

（実施例Ｄ）
一方、図９（ａ）および図９（ｂ）は、本実施の形態による内容物充填方法および内容物充填システムに用いることが可能なボトル６０を示している（実施例Ｄ）。なお図９（ａ）は、実施例Ｄによるボトルを示す斜視図であり、図９（ｂ）は、実施例Ｄによるボトルの底部を示す断面図（図９（ａ）のIX−IX線断面図）である。

図９（ａ）および図９（ｂ）に示すボトル６０は、口部３１と、ボトル本体３２とを有している。このうちボトル本体３２は、胴部２１と、胴部２１に連接するとともに凹部６２が形成された底部６１とを有している。凹部６２は、複数の段部６３、６３を有している。この場合、胴部２１の外径（胴径）は５５ｍｍ乃至７０ｍｍとなっている。また凹部６２の深さ、すなわち接地部６４から凹部６２の最深部までの距離Ｈｃは、胴径の１８％〜３５％である。

（実施例Ｅ）
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、本実施の形態による内容物充填方法および内容物充填システムに用いることが可能なボトル７０を示している（実施例Ｅ）。なお図１０（ａ）は、実施例Ｅによるボトルを示す斜視図であり、図１０（ｂ）は、実施例Ｅによるボトルの底部を示す断面図（図１０（ａ）のＸ−Ｘ線断面図）である。

図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すボトル７０は、口部３１と、ボトル本体３２とを有している。このうちボトル本体３２は、胴部２１と、胴部２１に連接するとともに凹部７２が形成された底部７１とを有している。この場合、胴部２１の外径（胴径）は５５ｍｍ乃至７０ｍｍとなっている。また凹部７２の深さ、すなわち接地部７３から凹部７２の最深部までの距離Ｈｄは、胴径の１０％〜１５％である。

（実施例）
次に、図６乃至図１０に示すボトルを用いた具体的実施例を説明する。

まず図６乃至図１０に示すボトルを準備した（それぞれ、実施例Ａのボトル３０ａ、実施例Ｂのボトル３０ｂ、実施例Ｃのボトル３０ｃ、実施例Ｄのボトル６０、実施例Ｅのボトル７０という）。各ボトル３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、６０、７０の内容量は５００ｍｌであり、底部を除いて各ボトルの形状は互いに同一であった。次にそれぞれのボトルについて、内容物入ボトルを作製した。具体的には以下のようにして、内容物入ボトルを作製した。

（実施例Ａ）
図６（ａ）および図６（ｂ）に示す実施例Ａのボトル３０ｂを用いて、内容物入ボトル３５（実施例Ａ）を作製した。具体的には、図１に示す内容物充填システム１０を用い、かつ図３に示す内容物充填方法により内容物入ボトル３５（実施例Ａ）を作製した（ホット充填方式）。なお、ボトル３０ａとして容量５００ｍｌのＰＥＴボトルを用い、さらにボトル３０ａの搬送速度は６００ｂｐｍとした。

この際、まずボトル３０ａの口部３１からボトル本体３２内へリンス水を供給し（リンス工程）、続いて、口部３１からボトル本体３２内へ窒素ガスからなる不活性ガス４２を６００ｍｌ供給して、ボトル本体３２内を窒素ガスで置換した（不活性ガス置換工程）。次に、口部３１からボトル本体３２内へ緑茶からなる内容物４３を９０℃の温度で充填した（内容物充填工程）。

その後、口部３１にキャップ３３を装着し（キャップ装着工程）、ボトル３０ａ内を殺菌することにより（殺菌工程）、実施例Ａによる内容物入ボトル３５を得た。この場合、ヘッドスペースの容量は２０ｍｌであった。

このようにして得られた内容物入ボトル３５（実施例Ａ）の泡立ち体積および初期容器内総酸素量を測定した。この結果、泡立ち体積は３．５ｍｌであり、初期容器内総酸素量は１．５ｍｌとなった。

（実施例Ｂ）
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すボトル３０ｂを用いたこと、以外は、実施例Ａと同様にして内容物入ボトル３５（実施例Ｂ）を作製した。この内容物入ボトル３５（実施例Ｂ）の泡立ち体積および初期容器内総酸素量を測定したところ、泡立ち体積は３．６ｍｌであり、初期容器内総酸素量は１．４ｍｌとなった。

（実施例Ｃ）
図８（ａ）および図８（ｂ）に示すボトル３０ｃを用いたこと、以外は、実施例Ａと同様にして内容物入ボトル３５（実施例Ｃ）を作製した。この内容物入ボトル３５（実施例Ｃ）の泡立ち体積および初期容器内総酸素量を測定したところ、泡立ち体積は３．４ｍｌであり、初期容器内総酸素量は１．５ｍｌとなった。

（実施例Ｄ）
図９（ａ）および図９（ｂ）に示すボトル６０を用いたこと、以外は、実施例Ａと同様にして内容物入ボトル（実施例Ｄ）を作製した。この内容物入ボトル（実施例Ｄ）の泡立ち体積および初期容器内総酸素量を測定したところ、泡立ち体積は２．１ｍｌであり、初期容器内総酸素量は２．０ｍｌとなった。

（実施例Ｅ）
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すボトル７０を用いたこと、以外は、実施例Ａと同様にして内容物入ボトル（実施例Ｅ）を作製した。この内容物入ボトル（実施例Ｅ）の泡立ち体積および初期容器内総酸素量を測定したところ、泡立ち体積は０．８ｍｌであり、初期容器内総酸素量は２．２ｍｌとなった。

この結果、実施例Ａ〜実施例Ｃによるボトル３０ａ〜３０ｃは、実施例Ｄおよび実施例Ｅによるボトル６０、７０と比較して、不活性ガス４２の泡４３ａによる泡立ちが生じやすい形状を有しており、これにより、実施例Ａ〜実施例Ｃによる内容物入ボトル３５の初期容器内総酸素量を相対的に低く抑えられることが分かった。すなわち、実施例Ａ〜実施例Ｃによるボトル３０ａ〜３０ｃは、それぞれその底部３７、２２、２４に比較的大きい凹凸が形成されている。このため、内容物４３を充填する際に泡立ちが生じやすく、これにより初期容器内総酸素量を低く抑えることができたと考えられる。他方、底部が平底形状の場合、充填液を充填した際、液の乱流現象が起こりにくく、泡立ちも起こりにくいので、初期容器内総酸素量を低く抑えるという効果は小さい。逆に言えば、底部に陥没部が形成されていたり（実施例Ａ、実施例Ｃ）、底部がペタロイド形状からなっている場合（実施例Ｂ）には、底部の形状が複雑であるため、充填時に乱流が起こりやすく、泡が発生し、且つその泡の中は窒素で満たされるようになる。なお、実施例Ｄおよび実施例Ｅによるボトル６０、７０については、初期容器内総酸素量を抑制する効果は相対的に低くなるが、効果が得られないわけではない。

１０ 内容物充填システム
１２ リンス部
１３ 不活性ガス置換部
１４ 内容物充填部
１５ 第２搬送機構
１６ キャップ装着部
１８ 第１搬送機構
１９ 殺菌部
３０ ボトル
３１ 口部
３２ ボトル本体
３３ キャップ
３５ 内容物入ボトル
３６ 第３搬送機構
４１ リンス水
４２ 不活性ガス
４３ 内容物
４３ａ 泡

Claims (18)

1. 口部と、ボトル本体とを有するボトルに対して内容物を充填する内容物充填方法において、
   ボトルの口部を下方に向けた状態で、口部からボトル本体内へ下方から上方へ向けて不活性ガスのみを供給してボトル本体内を不活性ガスで置換する不活性ガス置換工程と、
   口部からボトル本体内へ６０℃〜９５℃の温度で内容物を充填する内容物充填工程とを備えたことを特徴とする内容物充填方法。
2. 不活性ガス置換工程の前に、口部からボトル本体内へリンス水を供給するリンス工程が設けられていることを特徴とする請求項１記載の内容物充填方法。
3. 内容物充填工程の後、口部にキャップを装着するキャップ装着工程が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の内容物充填方法。
4. キャップ装着工程の後、ボトル本体内を殺菌する殺菌工程が設けられていることを特徴とする請求項３記載の内容物充填方法。
5. 不活性ガス置換工程の際ボトル本体内に導入された不活性ガスにより、内容物充填工程の際、ボトル本体内に充填された内容物に、内部に不活性ガスを収納した泡が生じることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の内容物充填方法。
6. 内容物は、茶飲料、機能性飲料、特定保健用食品飲料、または嗜好飲料からなる流動体を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の内容物充填方法。
7. 不活性ガス置換工程から内容物充填工程までの間が０．５秒〜２０秒で行われることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載の内容物充填方法。
8. ボトルのボトル本体は、胴部と、陥没部が形成された底部とを有し、陥没部に、放射状に延びる複数の突起が形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の内容物充填方法。
9. ボトルのボトル本体は、胴部と、ペタロイド形状からなる底部とを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の内容物充填方法。
10. ボトルのボトル本体は、胴部と、陥没部が形成された底部とを有し、陥没部の深さは、胴部の外径の１０％〜５５％であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の内容物充填方法。
11. 口部と、ボトル本体とを有するボトルに対して内容物を充填する内容物充填システムにおいて、
    ボトルの口部を下方に向けた状態で、口部からボトル本体内へ下方から上方へ向けて不活性ガスのみを供給してボトル本体内を不活性ガスで置換する不活性ガス置換部と、
    不活性ガス置換部の下流側に設けられ、口部からボトル本体内へ６０℃〜９５℃の温度で内容物を充填する内容物充填部とを備えたことを特徴とする内容物充填システム。
12. 不活性ガス置換部の上流側に、口部からボトル本体内へリンス水を供給するリンス部が設けられていることを特徴とする請求項１１記載の内容物充填システム。
13. 内容物充填部の下流側に、口部にキャップを装着するキャップ装着部が設けられていることを特徴とする請求項１１または１２記載の内容物充填システム。
14. キャップ装着部の下流側に、ボトル本体内を殺菌する殺菌部が設けられていることを特徴とする請求項１３記載の内容物充填システム。
15. 不活性ガス置換部でボトル本体内を不活性ガスで置換してから、内容物充填部でボトル本体内へ内容物を充填するまでの間が０．５秒〜２０秒で行われることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一項記載の内容物充填システム。
16. ボトルのボトル本体は、胴部と、陥没部が形成された底部とを有し、陥没部に、放射状に延びる複数の突起が形成されていることを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか一項記載の内容物充填システム。
17. ボトルのボトル本体は、胴部と、ペタロイド形状からなる底部とを有することを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか一項記載の内容物充填システム。
18. ボトルのボトル本体は、胴部と、陥没部が形成された底部とを有し、陥没部の深さは、胴部の外径の１０％〜５５％であることを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか一項記載の内容物充填システム。

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