JP6089539B2

JP6089539B2 - 容器入り飲料の殺菌方法

Info

Publication number: JP6089539B2
Application number: JP2012213736A
Authority: JP
Inventors: 稲葉　正一; 正一稲葉; 敏秀家木; 正義兼田
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: JP2014064540A

Description

本発明は、容器入り飲料の殺菌方法に関し、特に炭酸飲料のように炭酸ガスが溶解した缶入り飲料の加熱殺菌方法に関する。

炭酸飲料のように炭酸ガスが溶解した缶入り清涼飲料水等の飲料の製造における加熱殺菌工程で、ガス溶解量の多い製品をパストライザーのように大気圧下で品温を殺菌温度まで昇温して加熱殺菌を行う装置では、品温上昇に起因して、容器の異常変形や破損を起こす限界圧を超えて容器内圧が上昇することにより、缶のバックリング等の容器の異常変形が生じる。そのため、缶等の容器にはある程度耐圧性が必要とされ、容器の素材の厚さも一定以上が必要とされており、容器の薄肉軽量化が困難であった。

そこで、このように加熱殺菌工程でガス溶解量の多い製品でも、必要な加熱殺菌温度で殺菌できるようにするために、特許文献１は、このような製品をパストライザーによらず、レトルト装置の圧力容器に入れて、殺菌のための加温のある段階で圧力容器内に、一気に圧縮空気を供給して圧力容器内の圧力を一定圧力とすることにより、容器の内圧と圧力容器内の圧力の差圧が限界圧を超えないようにする加熱殺菌方法が開示されている。

特許文献２には、殺菌するのに必要な温度まで加熱すると、内部から気体が発生する飲料が充填された状態で密封された容器を圧力室に配置し、容器の圧力と圧力室の圧力との間の差圧が、所定の範囲内にあるように圧力室の圧力を上昇させるとともに、圧力室内の温度を所定の温度まで上昇させて容器の温度を上昇させ、圧力室内の容器を所定の温度で所定の時間だけ保持することにより容器内の飲料を殺菌し、容器の圧力と圧力室の圧力との間の差圧が、所定の範囲内にあるように圧力室の圧力を下降させるとともに、圧力室内の温度を下降させて、容器の温度を下降させるようにした飲料殺菌方法が開示されている。

特許文献１，および２記載の方法によれば、加熱殺菌時前後の温度昇降過程における容器の変形、破損を防止することはできるが、特許文献２の図２（ｂ）に示されるように、圧力室への空気の供給は時間０から約３分後の期間Ｔ１(約３分〜１５分の間)の開始直後に、圧力０ｋＰａから一気に一定圧（約３８０ｋＰａ）まで急激に上昇するように行われる。

このように、特許文献１、２のいずれにおいても、圧力容器内の圧力を上昇させるために、昇温過程のある時点で圧力容器内に空気を一気に供給することにより一定圧としているが、圧力容器内へのこのような急激な空気の供給は、圧力容器内に配置された多数の容器の間に空気だまりを発生させ、その結果昇温過程において容器の品温が不均一になるという問題が生じることが判った。

すなわち、圧力容器内には殺菌のために数千個ないし数万個の飲料を充填し密封した容器が多段のトレイまたは棚に配列されるが、圧力容器内に急激に空気を供給すると、各段の間の空隙や同一段の各容器の間の空隙において空気の流れが滞留し、空気だまりが生じる。この空気だまりは熱の伝播を阻害するので、加熱殺菌のために容器を加温すると、一般に外側に配置された容器の温度が比較的に高くなり、中央部に配置された容器の温度が比較的低くなる傾向があり、容器の品温が不均一になる。したがってこの状態で加熱殺菌を行うと、殺菌効果にばらつきが生じ、品温が低い場所の容器を基準として加熱殺菌を行うと、品温が高い場所の容器の内容物は必要以上に加熱される結果内容物の味の劣化が生じ、逆に品温が高い場所の容器を基準として加熱殺菌を行うと、品温が低い場所の容器には殺菌に必要な温度に達せず、殺菌不良の容器が発生するおそれがある。

特開平１１−２２１０６２号公報特開２００６−１０９７５２号公報

本発明は、上記従来の炭酸ガスが溶解した缶入り飲料等の容器入り飲料の加熱殺菌方法における問題点にかんがみなされたものであって、容器の薄肉軽量化が可能であり、かつ加熱殺菌の際に容器の品温の不均一のために殺菌効果にばらつきが生じるおそれがない容器入り飲料の殺菌方法を提供するものである。

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究と実験を重ねた結果、容器内圧は容器内温度の上昇に遅れて上昇する傾向がある事実に着目し、圧力容器内にゆっくりと空気を供給して容器内温度が殺菌温度に到達した後に、圧力容器内の圧力が必要な最高圧力に達するように圧力容器内の圧力を徐々に上昇させることにより、圧力容器内の容器間に空気だまりが発生することがなく、容器の薄肉軽量化が達成できることを発見し、本発明に到達した。

上記本発明の目的を達成するため、本発明の第１の構成においては、容器内圧が圧力容器内の圧力を上回り、かつ容器内圧と圧力容器内の圧力との差圧が容器の限界圧を超えない範囲内で圧力容器内の圧力を空気を供給して徐々に上昇させながら、圧力容器内を加温し、容器内温度が殺菌に必要な温度に上昇した後に圧力容器内の圧力を所定の最高圧力まで上昇させることを特徴とする容器入り飲料の殺菌方法が提供される。

本発明の第２の構成においては、構成１に加えて、該容器入り飲料は缶入りガス溶解飲料であることを特徴とする容器入り飲料の殺菌方法が提供される。

本発明の第１の構成によれば、容器間に空気だまりが発生することがなく、品温は均一となり殺菌効果にばらつきが発生することを防止することができる。

また、容器の品温の上昇中、圧力容器の内圧を容器内圧に近づけることが可能となり、容器内圧と圧力容器の差圧を小さくすることにより容器に必要な限界圧を下げることができるので、容器の薄肉軽量化を達成することができる。

本発明の第２の構成によれば、缶入りガス溶解飲料を、缶の異常変形や破損を起こすことなく、かつ生産性を下げることなく殺菌することができる。

本発明の殺菌方法に使用する殺菌装置の概略図である。容器入り飲料の加圧加熱殺菌の１例を示すグラフである。本発明による容器入り飲料の加圧加熱殺菌の例１を示すグラフである。本発明による容器入り飲料の加圧加熱殺菌の例２を示すグラフである。

以下添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本発明の適用の対象となる容器はアルミ缶、スチール缶等のほか、ＰＥＴボトル等の合成樹脂製容器、パウチ等である。また、本発明の適用の対象となる飲料は、殺菌するために必要温度まで加熱すると内部からガスを発生する飲料であり、炭酸ガスが溶解している炭酸飲料のほか、窒素置換充填により陽圧になった飲料やアルコール等の低沸点成分を含有する飲料を含む。

図１は本発明の殺菌方法を実施するための装置の１例を示す概略図である。
圧力容器１０には、炭酸飲料等の飲料を充填し密封した多数の容器が配置されたトレイまたは棚を複数段積載した状態で収容するコンテナ２０が収容されている。
圧力容器１０の底壁部には、水を圧力容器内に導入するための水導入口１２が開設されており、この水導入口１２には水供給弁１４を介して水供給ポンプ１６が接続されている。

また、圧力容器１０の底壁部には、圧力容器内に蒸気を導入するための蒸気導入口１８が開設されており、この蒸気導入口１８は蒸気供給弁１９を介して図示しない蒸気供給源に接続されている。

さらに、圧力容器１０の低壁部には、圧力容器１０の底部に溜まった貯留水を循環させるための循環水排出口２２が開設されている一方、圧力容器１０の頂壁部には循環水導入口３２が開設されており、貯留水を循環水排出口２２から循環水配管２４、循環水供給ポンプ２６、循環水配管２８、循環水供給弁３０を介して循環水導入口３２から圧力容器１０内に再供給できるようになっている。

圧力容器１０の上部のコンテナ２０の上方で循環水導入口３２の下方には、上方が開口した箱状のシャワー受３４がコンテナ２０の頂面とほぼ平行に配置されている。シャワー受３４の底面板は多数の孔が開口するシャワー板として形成されており、シャワー受３４に注入された水は、シャワー板によってコンテナ２０に収容された容器上に均一に散布されるようになっている。

さらに、圧力容器１０の底壁部には排水口３６が開設されており、ドレイン水弁３８を介して配水用配管４０を通って排水されるようになっている。また循環水配管２８から分岐するようにして排水用配管４４が設けられており、ドレイン水弁４２の操作により排水されるようになっている。なお符号５０はオーバーフロー弁である。

また、圧力容器１０の頂壁部には、圧力容器１０内に圧縮空気を供給するための圧縮空気導入口４６が開設されており、加圧弁４８を介して図示しない圧縮空気供給源に接続されている。

図１に示す装置を使用してコンテナ２０内に収容された多数の容器に充填密封された飲料を加熱殺菌する方法について説明する。
まず、水供給弁１４を開き水供給ポンプ１６を作動させて水導入口１２から圧力容器１０内に水を供給し、圧力容器１０の底部に貯留水を貯める。この貯留水の量はコンテナに積載された容器に加熱の不均一を生じないよう、コンテナの最下層の容器が貯留水に浸漬しない水位を上限とする。

こうして所定の量の貯留水が圧力容器１０の底部に溜まった後、水供給弁１４を閉じ、水供給ポンプ１６の作動を停止する。次いで、蒸気供給弁１９を開き、蒸気供給源からの蒸気を蒸気導入口１８から圧力容器１０内に吹き込むことにより、貯留水を所定の殺菌温度に昇温するまで加温し、その後も所定の殺菌時間の間加温を続ける。また、この際、循環水供給弁３０を開き、循環水供給ポンプ２６を作動させることによって、貯留水を循環水排出口２２から循環水配管２４、循環水供給ポンプ２６、循環水配管２８、循環水供給弁３０を介して循環水導入口３２から圧力容器１０内に循環させ、シャワー受３４に循環水を注入する。シャワー受３４に注入された水は、コンテナ２０の容器入り飲料に均一に散布される。

容器入り飲料に散布されたシャワー水は、各容器の外周面に沿って流下しながら容器を加熱し容器内温度を殺菌に必要な温度まで上昇させた後所定の殺菌時間の間容器内温度をこの殺菌温度に維持する。

一方、容器に散布され熱交換を終了したシャワー水は、貯留水に戻り蒸気により再加温された後、再び循環してシャワー受３４に注入され、この循環を繰返す。

蒸気による貯留水の加温を開始してから所定時間の経過後加圧弁４８を開き、圧縮空気供給源からの圧縮空気を、圧縮空気導入口４６から圧力容器１０内に供給することにより、圧力容器１０内の内圧を所定の最高圧力まで上昇させる。この内圧の上昇は、特許文献２図２（ｂ)記載のように１〜２分という短時間内の急速な上昇ではなく、たとえば好ましくは３０分という漸増的なゆるやかな上昇であり、容器内温度が所定の殺菌温度に達した時点から所定の時間(例えば３分程度)遅れて、圧力容器内の圧力が所定の最高圧力に達するようにすることが必要である。この最高圧力での加圧は、容器入り飲料の殺菌が終了して圧力容器１０内への蒸気の供給を停止してから、容器内圧力がある程度低下するまでの時間継続する。

この圧力容器１０内の圧力の昇圧に際しては、圧力容器内圧を従来通り上げた殺菌方法にて、隔測温度計等公知の温度計と隔測圧力計等公知の圧力計を使用して容器内温度と圧力の変化を測定した後、この容器内圧が圧力容器内の圧力を上回るように、かつこの差圧が容器の限界圧を超えない範囲内において、この差圧がなるべく小さくなるように設定して、容器内温度の昇温に応じて圧力容器の圧力を昇圧させ、容器内温度が殺菌に必要な温度に上昇した後に、所定の最高圧力まで上昇させる。

所定の殺菌時間が経過したら蒸気供給弁１９を閉じ、圧力容器１０内への蒸気の供給を停止するとともに、必要により水供給弁１４を開き水供給ポンプ１６を作動させて水を圧力容器１０内に送り、貯留水を冷却する。次いで、ドレイン水弁３８、４２を開いて、圧力容器１０内の貯留水および循環水配管２８中の循環水を排水用配管４０、４４に排水し、容器入り飲料の加熱殺菌を終了する。

図２は炭酸飲料の圧力容器内での加圧加熱殺菌の１例を示すグラフであり、図３および図４は本発明の方法に従い、圧力容器の最高圧力への昇圧時点を容器内温度が、殺菌温度に到達する時点より遅らせて設定した変更例を示すグラフである。図２〜４において、グラフＡは容器内温度（缶温度）、グラフＢは圧力容器内温度（釜温度）、グラフＣは容器内圧（缶圧力）、グラフＤは圧力容器内の圧力（釜圧力）を示すグラフである。

図２に示す実験においては、容器入り飲料として３５０ｍｌアルミ缶入り炭酸飲料で、アルミ缶限界圧(ゲージ圧)６３０ｋＰａ、炭酸ガス含有量３．３ＧＶのものを使用し、加圧加熱殺菌には図１のレトルト装置の圧力容器を使用し、上記の手順で加圧、加熱殺菌を行った。図２の実験においては、隔測温度圧力計を使用してサンプルの容器入り飲料の容器内温度と圧力の変化を計測するとともに圧力容器内の温度を計測し、また圧縮空気供給に伴う圧力容器内の圧力の変化を測定した。

図２において、圧力容器内温度Ｂは昇温工程開始後約１２分後に上昇を開始し、約４０分経過後に所定の殺菌温度である７０℃に達した。また、容器内温度Ａは圧力容器内温度Ｂに追随して上昇し、圧力容器内温度Ｂとほぼ同時に所定の殺菌温度に達した。

圧力容器内の圧力Ｄは、実測した容器内温度Ａの昇温に応じて圧力上昇を調節しながら徐々に上昇させ、容器内温度Ａおよび圧力容器内温度Ｂが、殺菌温度に達する時点とほぼ一致させるようにして圧力容器内圧力Ｄを最高値にした。容器内圧Ｃは容器内温度Ａが殺菌温度に達した後、約１０分後に最高値に達した。この時点での容器内圧Ｃと圧力容器内圧力Ｄの圧力差は約５００ｋＰａであり、限界圧６３０ｋＰａ以下であった。

図３、４は図２の測定データに基づき、圧力容器内圧力の設定を変更して、容器内温度Ａ、圧力容器内温度Ｂ、容器内圧Ｃ、圧力容器内圧力Ｄを測定したグラフである。圧力容器内圧力が最高値に達する時点を、図２におけるグラフＤよりも、図３においては約３分遅らせており、図４においては約９分遅らさせている。したがって圧力容器内圧力は、容器内温度が殺菌温度に達する時点から図３は約３分遅れ、図４は約９分遅れで最高圧力に達している。図３，４から明らかなように、変更した圧力容器内圧力は図２の圧力容器内圧力Ｄよりもゆっくりと上昇している。したがって、圧力容器内に配置された容器間に圧縮空気が充分に流通し、空気だまりが発生する可能性もその分減少し、図２の加圧加熱殺菌に比べてより均一な殺菌効果が得られる。容器内圧Ｃが最高値に達する時点での容器内圧Ｃと圧力容器内圧力Ｄの圧力差は、図３では約４００ｋＰａ、図４では約５００ｋＰａであり、どちらも容器の限界圧よりも小さくなっている。図４では、圧力容器内圧が最高値になったときには、容器内温度が必要温度を必要時間保持しており、すでに殺菌が終了していることから、圧力容器内圧が最高値を維持する時間がほとんどなくなるため、圧力容器への負荷が小さくなり、昇圧にかかるエネルギーも小さくなる。また、容器の品温の上昇に対する容器内圧の上昇の遅れに応じて、圧力容器の圧力を上昇させるので、圧力容器の内圧を容器内圧に近づけるよう設定しても、圧力容器内圧力Ｄが容器内圧Ｃを超えることはない。よって、容器内圧Ｃと圧力容器内圧力Ｄの差圧を少なく設定することにより、容器に必要な限界圧を下げることができるので、容器の薄肉軽量化を達成することができる。

本発明によれば、容器の品温は均一となり殺菌効果にばらつきが生じることがなく、また容器内圧と圧力容器の差圧を小さくすることにより、容器の薄肉軽量化を達成することができるので、容器入り飲料の製造特に炭酸飲料のように炭酸ガスが溶解した缶入り飲料の製造に適用することができる。

１０圧力容器
１６水供給ポンプ
１９蒸気弁
２０コンテナ
２６循環水供給ポンプ
３０循環水供給弁
３４シャワー受
４８加圧弁

Claims

容器内圧が圧力容器内の圧力を上回り、かつ容器内圧と圧力容器内の圧力との差圧が容器の限界圧を超えない範囲内で圧力容器内の圧力を空気を供給して徐々に上昇させながら、圧力容器内を加温し、容器内温度が殺菌に必要な温度に上昇した後に、圧力容器内の圧力を所定の最高圧力まで上昇させることを特徴とする容器入り飲料の殺菌方法。
該容器入り飲料は、缶入りガス溶解飲料であることを特徴とする請求項１記載の容器入り飲料の殺菌方法。
該飲料は、炭酸飲料であることを特徴とする請求項１または２に記載の容器入り飲料の殺菌方法。
該圧力容器内の圧力を、容器内温度の昇温に応じて昇圧させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の容器入り飲料の殺菌方法。