JP6064685B2 - 無菌充填方法および無菌充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、口栓付容器に液状の内容物を無菌充填する方法およびこれに用いる無菌充填装置に関するものである。

無菌充填装置は、前もってエチレンオキサイドガス、放射線照射、紫外線照射などによって滅菌された包装容器に、無菌チャンバー内の無菌雰囲気中で内容物を充填する装置であり、食品の安全性に対する消費者の厳しい要求と、常温で食品を保存する省エネルギー型食品流通に対する要請とによって、技術改善がなされてきた。

従来の無菌充填装置で食品の液状内容物を充填する時には、充填における無菌性の信頼度を高めるために、充填を開始する前に、キャップを装着したスパウトをカップで覆い、カップ内に殺菌剤として例えば次亜塩素酸ソーダ水や過酸化水素水などを噴霧して、キャップとスパウトの外面を殺菌してから、無菌チャンバー内でキャップを外し、内容物を充填し、再度キャップを装着して容器を密封していた。

しかし、これらの薬剤を用いる方法は、口栓の形状によっては、薬剤の到達しにくい部分があり、信頼性の点で問題があった。また薬剤が残留した場合の衛生上の問題もあった。

本出願人の出願になる特許文献１に記載された口栓付袋状容器の無菌充填方法は、この従来の無菌充填方法を改善し、無菌性の信頼度と安全性をさらに高めたものである。この方法は、図６に示したように、充填を開始する前に、キャップ（１１１）を装着したスパウト（１１２）をスパウトホルダープレート（３１０）で固定した上で、殺菌用カップ（２００）で覆い、カップ内にスチーム（２１１）を噴出して口栓の外面を殺菌するものであり、この時発生する水滴をドレン排出機構（２２０）によってカップ外に排出することを特徴とするものである。

特許第０３３０１１８４号公報

特許文献１に記載された無菌充填方法によれば、密閉された殺菌用カップ空間の中でスチームを噴射するため、無菌性の信頼度は高いが、噴射されたスチームの逃げ場がないため、ドレン排出機構が必須となる。しかしこのドレン排出機構を装備するために、充填装置全体が複雑になり、装置の維持管理に要する時間もかかるため、装置の簡略化が求められていた。

本発明の解決しようとする課題は、より簡略化された構造の殺菌装置を用いて、信頼度の高い無菌充填が可能な無菌充填方法およびこれに用いる無菌充填装置を提案するものである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、無菌充填装置において口栓付容器に液状の内容物を無菌充填する方法であって、以下の工程をこの順序に有す
ることを特徴とする無菌充填方法である。すなわち、
予め口栓本体にキャップが取り付けられた状態で内部が殺菌された口栓付容器を、口栓部を上に向けてコンベアー上に載置し、第１の無菌チャンバー内に移動する工程。
第１の無菌チャンバー内において、蒸気排出孔を具備する殺菌用カップで口栓部を覆い、蒸気を噴射して口栓部の外面を殺菌する口栓殺菌工程。
第１の無菌チャンバーに連設され、第１の無菌チャンバーよりも気圧の高い第２の無菌チャンバー内において、キャップを外し、内容物を充填し、再びキャップを閉じる充填工程。
第２の無菌チャンバーに連設され、第２の無菌チャンバーよりも気圧の低い第３の無菌チャンバー内において、口栓本体とキャップとを超音波溶着装置によって溶着する溶着工程である。

本発明に係る無菌充填方法は、コンベアー上に載置した口栓付容器の口栓部を殺菌用カップで覆い、蒸気を噴射して殺菌する際に、殺菌用カップに蒸気排出孔を設けたので、ドレンが不要となり、機構が大幅に簡略化された。また、無菌化が必要な充填部を第２の無菌チャンバーとして、この気圧を最も高くし、口栓を殺菌する第1の無菌チャンバーの気圧を低くしたので、殺菌用カップから排出された蒸気が充填部に流入することがない。

また、請求項２に記載の発明は、前記殺菌用カップによって口栓部を殺菌する工程が、コンベアー上に載置された口栓付容器が第１の無菌チャンバー内を殺菌用カップと共に移動しながら行われることを特徴とする請求項１に記載の無菌充填方法である。

蒸気による殺菌処理には、対象物が昇温するまでに所定の時間が必要であるが、請求項２に記載の発明によれば、この昇温時間を移動に要する時間と同時進行にできるため、タクトタイムが短くて済み、充填装置の能力が向上する。

また、請求項３に記載の発明は、最も気圧の高い第２の無菌チャンバーと、これよりも気圧の低い第１の無菌チャンバーならびに第３の無菌チャンバーを備え、請求項１に記載の各工程をこの順序に遂行可能な無菌充填装置である。

また、請求項４に記載の発明は、前記殺菌用カップによって口栓部を殺菌する口栓殺菌工程において、殺菌用カップを第１の無菌チャンバー内においてコンベアーと共に移動させる移動手段を有することを特徴とする請求項３に記載の無菌充填装置である。

本発明に係る無菌充填方法によれば、口栓部の殺菌に水蒸気を用いて、人体に有害な薬剤やガスを用いないため、安全性が高く、また装置も簡略化できる。また蒸気を回収するドレン機構がないため、装置がさらに簡略化され、設備費用が安くて済むばかりでなく、設備の保全に要する工数も軽減される。

最も高度な無菌性を要求される充填部の気圧を高め、口栓殺菌部の気圧を低く設定したことにより、蒸気排出孔から排出された蒸気が充填部に流入することがない。このため、本発明に係る無菌充填方法ならびに無菌充填装置には、高い無菌性が保証される。

内容物の充填が完了した段階で、口栓本体とキャップとを超音波溶着装置によって溶着するので、無菌性はさらに確実なものとなる。また、輸送途中において、内容物が漏れ出したりすることがない。

請求項２に記載の発明において、殺菌用カップによって口栓部を殺菌する工程が、コンベアー上に載置された口栓付容器が第１の無菌チャンバー内を殺菌用カップと共に移動し
ながら行われるようにした場合には、口栓殺菌工程に要する時間が短くて済み、充填装置の能率が上がる。すなわち、蒸気による殺菌は、蒸気によって対象物の表面温度を所定の温度にまで上昇させる必要があり、それには一定の時間が必要であるが、対象物をコンベアー上で移動させながら殺菌を行うことによって、殺菌に要する時間と移動に要する時間とが同時進行となり、全体としての処理時間が短くて済むのである。この結果、充填装置のタクトタイムは短くなり、充填装置の能率が向上する。

図１は、本発明に係る無菌充填方法における、口栓部の殺菌方法を示した斜視説明図である。 図２は、本発明に係る無菌充填方法における、口栓部の殺菌方法を示した断面説明図である。 図３は、本発明に係る無菌充填装置の一実施態様における平面配置を示した説明図である。 図４は、本発明に係る無菌充填装置の充填部を示した断面説明図である。 図５は、本発明に係る無菌充填装置の溶着部を示した断面説明図である。 図６は、特許文献１に記載された、従来の無菌充填装置における、口栓部の殺菌方法を示した断面説明図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る無菌充填方法ならびに無菌充填装置について詳細に説明する。
図１は、本発明に係る無菌充填方法における、口栓部の殺菌方法を示した斜視説明図である。図２は、同じく断面説明図である。また、図３は、本発明に係る無菌充填装置の一実施態様における平面配置を示した説明図である。

本発明に係る無菌充填方法においては、予め口栓本体（３）にキャップ（４）が取り付けられた状態で内部が殺菌された口栓付容器（１）を、口栓部（５）を上に向けてコンベアー（１０）上に載置し、第１の無菌チャンバー（ＳＣ１）内に移動する口栓付容器供給工程と、第１の無菌チャンバー(ＳＣ１)内において、蒸気排出孔（１２）を具備する殺菌用カップ（１１）で口栓部（５）を覆い、蒸気（１３）を噴射して口栓部の外面を殺菌する口栓殺菌工程を含む。

また、第１の無菌チャンバー(ＳＣ１)に連設され、第１の無菌チャンバーよりも気圧の高い第２の無菌チャンバー(ＳＣ２)内において、キャップ（４）を外し、内容物を充填し、再びキャップ（４）を閉じる充填工程と、第２の無菌チャンバーに連設され、第２の無菌チャンバーよりも気圧の低い第３の無菌チャンバー(ＳＣ３)内において、口栓本体（３）とキャップ（４）とを超音波溶着装置によって溶着する溶着工程を含む。なお、図３においては、煩雑を避けるため充填機構や超音波溶着装置は図示していない。

口栓殺菌工程において、従来は、図６に示したように、口栓付容器袋状容器（１００）の口栓部（１１０）を口栓保持板（スパウトホルダープレート３１０）で挟んで保持した状態で、上から殺菌用カップ（２００）を被せ、ほぼ密封状態にした上で蒸気を噴射して殺菌していた。このように、閉じられた空間において蒸気を噴射することにより、空間内
を蒸気で充満させ、全体を万遍なく昇温することが可能である反面、発生したドレン（２２１）を円滑に排出する機構が必要となる。

特許文献１に記載された図６に示された方法では、殺菌用カップ（２００）の下部周縁にドレン排出機構（２２０）を設け、回収したドレン水をドレン排出管（２３０）から排出するようにしたものである。

しかし、この方法の問題点として、口栓付容器を、口栓保持板で保持する機構が必要である点と、さらに殺菌用カップにドレン排出機構が付随しているために全体の構造が複雑になるという問題があった。

本発明に係る無菌充填方法においては、図１、図２に示したように、殺菌用カップ（１１）にドレン排出機構を設ける替わりに、蒸気排出孔（１２）を設け、蒸気を蒸気の状態のままで排出することにより、ドレン水が発生しないようにすると共に、口栓保持板を廃止し、コンベアー（１０）上に載置した口栓付容器（１）の口栓部に直接殺菌用カップ（１１）を被せて、殺菌するようにしたものである。

本発明においては、熱容量の大きい口栓保持板を使用せず、熱容量の小さいコンベアー（１０）に変更したことと、さらに熱容量の小さい口栓付容器（１）に直接蒸気を噴射するようにしたことで、発生するドレン水自体も減少するため、蒸気排出孔（１２）のみでも問題なく殺菌ができることを見出して、本発明に至ったものである。

通常、口栓殺菌部において蒸気を発生させると、殺菌室の圧力が高くなり、最も高度の無菌性を要求される充填部に逆流して悪影響を及ぼす恐れがあるが、本発明の方法においては、充填部（１４）を第２の無菌チャンバー(ＳＣ２)として最も圧力を高く設定し、口栓殺菌部から蒸気が逆流しないようにしたので、問題が生じないのである。

図３に示した実施態様においては、殺菌用カップ（１１）によって口栓部（５）を殺菌する口栓殺菌工程が、コンベアー（１０）上に載置された口栓付容器（１）が第１の無菌チャンバー(ＳＣ１)内を殺菌用カップ（１１）と共に移動しながら行われるようにするために、殺菌用カップ（１１）を第１の無菌チャンバー内においてコンベアー（１０）と共に移動させる移動手段（１７）を有する。

殺菌用カップ移動手段（１７）は、コンベアー（１０）の移動と殺菌用カップ（１１）の移動とが、同期するように機械的にあるいは電気的に関連付けする。しかし、殺菌用カップ（１１）は、口栓付容器（１）に対して強く押しつけられている訳ではないので、この時、両者の速度の同期は、厳密な一致を必要とするものではなく、多少のずれがあっても差し支えない。この事は、設備的な負担が少なくて済む事を意味しており、この点も、本発明の利点の一つである。

コンベアー（１０）上に載置された口栓付容器（１）が第１の無菌チャンバー(ＳＣ１)内を殺菌用カップ（１１）と共に移動しながら口栓殺菌工程が行われる場合には、口栓部（５）の昇温に要する時間を、口栓付容器（１）の移動に要する時間によって肩代わりする形になるため、全体のタクトタイムが短縮されるという効果を生じる。この結果、充填装置全体としての能力が向上することになる。

次の充填工程においては、最も気圧を高めた第２の無菌チャンバー(ＳＣ２)内において口栓部（５）を口栓保持板（１８）によって挟んで保持し、キャップ（４）を外し、内容物を充填し、再びキャップ（４）を閉じる。図４は、充填部（１５）を示した断面説明図である。口栓付容器の口栓本体（３）を口栓保持板（１８）によって保持し、充填ノズル
（２０）を挿入して、内容物を充填する。図４は、模式的に描いたものであり、実際の充填ノズルは、もっと複雑な形状をしている。また、キャップを外す機構やキャップを再封止する機構は省略している。

図５は、溶着部（１６）を示した断面説明図である。充填完了後に、キャップ（４）を再封止し、次の第３の無菌チャンバー(ＳＣ３)において、口栓本体（３）とキャップ（４）とを超音波溶着装置によって溶着する。図５では、口栓保持板（１８）と超音波ホーン（１９）の先端のみを示した。

第３の無菌チャンバー(ＳＣ３)は、第２の無菌チャンバー(ＳＣ２)よりも気圧を低く設定してある。なお、第１の無菌チャンバー(ＳＣ１)も、第３の無菌チャンバー(ＳＣ３)も、室内の気圧よりは高めてあることは、いうまでもない。

このように、無菌充填が完了した口栓付容器（１）の口栓部を溶着することにより、無菌状態がほぼ完全な状態で保持される。

本発明に係る無菌充填方法および無菌充填装置によれば、常温において長期間の保存に耐える口栓付容器充填製品が能率良く得られるので、業務用食品その他さまざまな内容物を収納する用途に対して、適用出来る。

１・・・口栓付容器
２・・・容器本体
３・・・口栓本体
４・・・キャップ
５・・・口栓部
１０・・・コンベアー
１１・・・殺菌用カップ
１２・・・蒸気
１３・・・蒸気排出孔
１４・・・口栓殺菌部
１５・・・充填部
１６・・・溶着部
１７・・・殺菌用カップ移動手段
１８・・・口栓保持板
１９・・・超音波ホーン
２０・・・充填ノズル
ＳＣ１・・・第１の無菌チャンバー
ＳＣ２・・・第２の無菌チャンバー
ＳＣ３・・・第３の無菌チャンバー
１００・・・口栓付袋状容器
１１０・・・口栓
１１１・・・キャップ
１１２・・・スパウト
２００・・・殺菌用カップ
２１０・・・スチーム供給孔
２１１・・・スチーム
２２０・・・ドレン排出機構
２２１・・・ドレン
２３０・・・ドレン排出管
２３１・・・開閉弁
３１０・・・スパウトホルダープレート

Claims (4)

1. 無菌充填装置において口栓付容器に液状の内容物を無菌充填する方法であって、以下の工程をこの順序に有することを特徴とする無菌充填方法。
   予め口栓本体にキャップが取り付けられた状態で内部が殺菌された口栓付容器を、口栓部を上に向けてコンベアー上に載置し、第１の無菌チャンバー内に移動する工程。
   第１の無菌チャンバー内において、蒸気排出孔を具備する殺菌用カップで口栓部を覆い、蒸気を噴射して口栓部の外面を殺菌する口栓殺菌工程。
   第１の無菌チャンバーに連設され、第１の無菌チャンバーよりも気圧の高い第２の無菌チャンバー内において、キャップを外し、内容物を充填し、再びキャップを閉じる充填工程。
   第２の無菌チャンバーに連設され、第２の無菌チャンバーよりも気圧の低い第３の無菌チャンバー内において、口栓本体とキャップとを超音波溶着装置によって溶着する溶着工程。
2. 前記殺菌用カップによって口栓部を殺菌する口栓殺菌工程が、コンベアー上に載置された口栓付容器が第１の無菌チャンバー内を殺菌用カップと共に移動しながら行われることを特徴とする請求項１に記載の無菌充填方法。
3. 最も気圧の高い第２の無菌チャンバーと、これよりも気圧の低い第１の無菌チャンバーならびに第３の無菌チャンバーを備え、請求項１に記載の各工程をこの順序に遂行可能な無菌充填装置。
4. 前記殺菌用カップによって口栓部を殺菌する口栓殺菌工程において、殺菌用カップを第１の無菌チャンバー内においてコンベアーと共に移動させる移動手段を有することを特徴とする請求項３に記載の無菌充填装置。

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