JP6232527B2 - 飲料又は食品の無菌包装装置 - Google Patents

Description

本発明は従来の如く、無菌包装された包装品（以下、「無菌包装物」という）を製造する 方法において、無菌包装物を作る前の細菌に汚染された包装材料（以下、「包装素材」と いう）の内面に殺菌液を噴霧するのではなく、また包装素材の内面側に直接電子線を照射するのではなく、また包装素材の外面より強い電子線或いは放射線を照射するのではなく、個別に送られて来て、重ねられて合掌されて筒状となる包装素材の、合掌されて電子線 照射装置側の内層になる薄フィルム（以下、「ＥＢ照射側フィルム」という）を、外層と一体にシールして筒体にする直前に、ＥＢ照射側フィルムの外側からの電子線を照射して 、合掌される包装素材の両内面の殺菌を行うことを行い、殺菌された飲料、調味料、薬品 などの無菌液液（以下、「無菌液」という）を充填する前に内面を無菌として側縁シール を行ない、その殺菌され側縁シールをされた無菌の内部（以下、「無菌内部」という）を 持つ、畳まれた筒体の中に、殺菌された無菌液を充填して、天部のシールと底部のシールを行うことで無菌包装物の製造を行うものであり、包装材料と食品、飲料等に与える殺菌 と加熱の影響を最少にすることを図り、なお簡便な装置とすることを行う無菌包装物を製造する方法に関する。

従来の無菌包装物の製造は、主に過酸化水素による噴霧と乾燥による包装体の内面殺菌が行われた後に充填シールする方法、過酢酸液で洗浄する方法、紫外線照射で内面殺菌をする方法、過加熱蒸気で殺菌する方法、或いは加速電圧３００ＫＶ以下の高出力低エネルギ ー電子線を使用して充填前の包装体に照射して内面を殺菌させる方法であった。

しかしこれらにはそれぞれに問題があった、即ち殺菌液の過酢酸や過酸化水素の薬剤を使用する場合、その薬剤の残留が有り得るという問題である。その一つは乾燥不良や洗浄不良という工程のミスへの不安だが、他の一つは、検出されないレベルの微量の残留があり得るという問題である。これらの微量の薬品は、内容品を酸化して消えてしまい、現在の技術では、たとえあっても検出されないのだが、いずれは検出技術も向上する。また薬剤の環境への放出の問題、廃液処理の問題もあった。

紫外線においては、簡便であるゆえに使用されるのだが、光の性格を免れることが出来ず、小さなゴミの陰に殺菌できない部分が残り、完全な殺菌を求める場合は不適当であった。

１００度Ｃ以上に加熱された蒸気を使用する方法も試みられているが、容器本体の耐熱性の問題があり、未だ普及しない。

３００ｋＶ以上の中エネルギー電子線においては、容器の外層を透過して、内面の完全殺菌をすることが容易である。しかし高電圧である故の問題が多い、使用には放射線取り扱い主任者の資格が必要であること、装置が巨大で高額であること、電子線を透過した樹脂に、発臭などの影響があること、排ガス処理の問題などである。高出力の低エネルギー電 子線においても、電子線は透過するが、図１の如く、そのエネルギーの減衰は大きく、そ のため電圧に沿った減衰に合わせて、４０ｍＡ以上の大出力にする必要がある。

これらの問題に対して薬剤殺菌においては噴霧の霧を小さくして少なくすること、洗浄を充分にすることが対策であり、紫外線においては風洗による洗浄を充分に行っても不十分であり、加熱した蒸気においては包装材料の制限で行き詰まり、電子線においては出力を 大きくせざるを得ず、装置が巨大で普及するのが容易でないという問題があった。

特許文献１は、チューブ状に成形した包装に充填前に筒体の外層の外から電子線を照射するものであるが、１７０〜６００μの厚さの包装材料を使用し、これに対して５０〜５００ｋＶ好ましくは２００〜４００ｋＶの電子線を使用するものである。図１で示される如く、包装としての強度を保つのに必要最低の１７０μを透過するためには、２００ｋＶ以上の加速電圧が必要であり、これは中エネルギー電子線の域に近く、また装置は大掛かりで、さらにこの高価な電子線照射の装置が２台以上必要であるという問題があった。

特許文献２は、無菌チャンバー内部で包装材料の両表面を交互に電子線で殺菌し、これを無菌チャンバー内で筒状に成形しつつ充填と天部シールと底部シールをするものである。この方法は表面殺菌であるので小出力の低エネルギー電子線が使える半面、電子線照射の 装置が２台必要であり、さらに無菌チャンバーという装置が必要になるという問題があった。

特許文献３は、プラスチックの表面改質を目的にして作られた、小出力の低エネルギー電子線の照射装置であり、非特許文献２に示される如く、好ましく完成している。その外観は図２の如くであり、その推奨する使用法は図３の如く表面照射である。非特許文献１に は、低エネルギー電子線が、３００ｋＶ以上の中エネルギー電子線より発生方法にも使用 適性にも優れていることと図１のグラフの記載があるが、本発明はこの小出力の低エネル ギー電子線を、その透過力の低い性質にもかかわらず、有効に使用するものである。

特開平１１−３５０１５号公報 特開平７−１３０００号公報 特開２０１３−２４５５７号公報

低エネルギー電子線照射の技術と応用、監修：鷲尾方一、第９０頁 浜松フォトニクスカタログ、ＢＥ−ＥＮＧＩＮＥライン照射型低エネルギー電子線照射源

本発明は、無菌充填を簡便にかつ安全に行おうとするもので、無菌包装物において、製造後に不良となる危険、常温流通中に腐敗する危険があり、設備と作業が煩雑であるという問題を解消し、簡便に常温流通可能な食品の製造が出来る手段を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

本発明は、
（１）厚さが１０〜４０μｍの２層の薄フィルムからなる包装素材を下方に送り出し、この包装素材に対し、電子線を一方より照射して、前記包装素材の重なり内面を殺菌し、前記２層の薄フィルムの側縁をシールして、筒状に成形し、前記薄フィルムの筒体の内部に飲料などの無菌液を充填物として供給するノズルを挿入し、前記筒体の外面に外層シートを供給してシールすることにより、前記筒体を補強し、前記筒体内に充填された前記充填物の上部にて、前記筒体を前記外層シートと共にシールして、前記充填物を前記筒体内に封止し、この封止したシールの部分にて、前記筒体を切断して、前記充填物が充填された個別の無菌包装物を得ることを特徴とする、飲料などの無菌液の無菌包装物の製造方法。
（２）厚さが１０〜４０μｍの薄フィルム折り重ねた包装素材を下方に送り出し、この 包装素材に対し、電子線を一方より照射して、前記包装素材の重なり内面を殺菌し、前記薄フィルムの側縁をシールして、筒状に成形し、前記薄フィルムの筒体の内部に飲料など の無菌液を充填物として供給するノズルを挿入し、前記筒体の外面に外層シートを供給してシールすることにより、前記筒体を補強し、前記筒体内に充填された前記充填物の上部にて、前記筒体を前記外層シートと共にシールして、前記充填物を前記筒体内に封止し、この封止したシールの部分にて、前記筒体を切断して、前記充填物が充填された個別の無 菌包装物を得ることを特徴とする、飲料などの無菌液の無菌包装物の製造方法。
（３）厚さが１０〜４０μｍの薄フィルムからなる筒状の包装素材を下方に送り出し、この包装素材に対し、電子線を一方より照射して、前記包装素材の重なり内面を殺菌し、前記薄フィルムの筒体の内部に飲料などの無菌液を充填物として供給するノズルを挿入し、前記筒体の外面に外層シートを供給してシールすることにより、前記筒体を補強し、前記筒体内に充填された前記充填物の上部にて、前記筒体を前記外層シートと共にシールして、前記充填物を前記筒体内に封止し、この封止したシールの部分にて、前記筒体を切断して、前記充填物が充填された個別の無菌包装物を得ることを特徴とする、飲料などの無 菌液の無菌包装物の製造方法。
（４）前記外層シートの一方には、内面に薄フィルムを積層し、これと厚さが１０〜４０μｍの薄フィルムとからなる包装素材を下方に送り出し、この包装素材に対し、電子線を 薄フィルム側より照射して、前記包装素材の重なり内面を殺菌し、前記外層シートの一方 と薄フィルムの側縁をシールして、筒状に成形し、前記薄フィルムの筒体の内部に飲料な どの無菌液を充填物として供給するノズルを挿入し、前記筒体の外面に外層シートを供給してシールすることにより、前記筒体を補強し、前記筒体内に充填された前記充填物の上部にて、前記筒体を前記外層シートと共にシールして、前記充填物を前記筒体内に封止し、この封止したシールの部分にて、前記筒体を切断して、前記充填物が充填された個別の 無菌包装物を得ることを特徴とする、飲料などの無菌液の無菌包装物の製造方法。
（５）電子線の照射面の中で、上部から下方に伸びる充填パイプを、横方向にまげて照射面の中で横断させて、パイプにより出来る電子線照射の陰の部分を移動し、照射の均一化を図ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の飲料などの無菌液の無菌包装方法。
である。

本発明は無菌包装物の製造の作業が簡便に、安全に、かつ完全に行われるために、小出力 の低エネルギー電子線を使用することとし、使用する小出力の低エネルギー電子線の装置が小型であり簡便である反面、透過力が弱いという性質に対して、包装素材の最内面にな る、電子線照射側の薄い包装材料、即ちＥＢ照射側フィルムに、その外側に強度を持つために必要な外の層（以下、「外層シート」という）と分離した状態で、先に電子線照射側から電子線の照射（以下、「照射」という）を行い、合掌されている両内面を殺菌し後に外層シートと一致させて、側縁シールを行ない、無菌内部を形成するという方策を取り課題を解決させたものである。

小出力の低エネルギー電子線においては、使用の制限が少ない、電子線照射装置も小型である、通常の充填包装の機器に対する安全配慮で通常の人で充分使用でき、放射線源が放射能物質である方式と異なり、スイッチを切ることのみで放射線である電子線の発生が止まるという安全性を持つ。しかし出力に対する透過力は、図１のように加速電圧により顕著に変わる。

７０ｋＶの電子線の透過力は、この図表から推測可能である。素材の比重１に換算して約４０μｍ以上である。一方１０〜４０μｍのＰＰフィルムは、十分充填の衝撃と内容液体の保持の強度を持つ。この２つの性質を組み合わせて利用した。

７０ｋＶ、１００ｋＶ、１５０ｋＶ、２００ｋＶ、３００ｋＶの低エネルギー電子線照射装置は、フィラメントから出された熱電子を加速電圧で加速し、シリコン、チタンまた はベリリウムの箔の窓から空気中に放射するもので、この電子線は空気と包装材料を透過することでエネルギーを消耗して消える。本来低エネルギー電子線照射装置は、高分子材料の表
面改質のために作られたもので、この使用目的では、透過深さの浅いことが問題にはならない。

しかし無菌包装物の製造に包装体の外側から使用する場合は、包装材料の厚さを透過し て内面まで届く必要がある。それに合わせて、包装材料を薄くして、外面から透過した電子線が包装材料の内面に届き、なお内面と接する対面の殺菌のためにエネルギーを消費することを行う。

この１０〜４０μｍの薄い包装材料（以下、「薄フィルム」という）は、そのままでは流通に必要とする強度を持たないため、殺菌後に外層になる外層シートを添わせて、筒体 を作り充填シールして無菌包装物を完成させる。

薄フィルムは、ＰＰ、ＰＥ、ＰＶＣ、ＮＹ、ＰＶＤＣ、ＰＶＡなどヒートシール性のあるものならいずれでも良くまた２層以上の複合フィルムでも良い。外層シートは、薄フィルムとのヒートシールが可能な裏面ラミネートまたは裏面コートした紙または樹脂シートが好ましいがこれに拘らない。ＡＬ箔がラミネートされているものは長期保存に適する。

図５の如く、1枚の薄フィルムを２枚に折って合掌させてＥＢ照射側から照射して、ＥＢ 照射側フィルムと対面する２枚の内面を同時に殺菌する方法、図９の如く、インフレーションチューブが合掌されている時に照射してから側縁を切る方法。図６の如く、電子線照射装置の照射幅を広げてその照射面の中で充填パイプを曲げて通し、充填パイプに電子線 の遮られるところを、２か所の離れた位置として照射して、均一に無菌内部を作る方法。図７、図８の如く、薄フィルムのＥＢ照射側面のみを充填前に一方から照射する方法。がある。

この本発明の、ＥＢ照射側フィルムに薄フィルムを使用して、低エネルギー電子線照射により殺菌してから外層シートを添わせて一体にシール成形する方法により、簡便な低出 力低エネルギーの電子線発生装置を使用することが可能となり、安全で安価な無菌包装物 の製造を可能とし、先進国においてはエネルギー消費の少ない常温流通で、途上国においてはチルドチェーンの整はない地域にも常温流通により、腐敗しやすい食品や飲料を配布できるとしたものである。

発明の効果

本発明は、１０〜４０μの薄フィルムに、使用が簡便な低出力低エネルギーの電子線を使用して包装材料の内面を外側から殺菌して充填し、外層に強度のある外層シートを添わせて共にシールすることで、無菌包装物を完成させるものである。殺菌直後に筒体は折り たたまれていてその中に充填パイプがあるために、無菌充填は安心して行われ、エネルギー消費の少ない無菌包装物を普及させることが出来るという効果を有する。

以下本発明を実施推奨例である図面で説明する。各図面の符号で共通部分は符号をそろえて記載したので一部説明を略す。

図７は最も単純な機構の模式図である。薄フィルムのロール１から一定速度で繰り出される薄フィルム２は１０〜４０μであり、側縁シールバー３で一方の側縁をシールする。側縁シールバー３は動きを示す記号４の如く加圧と離れて戻る往復運動をして、定速で送られる薄フィルムの動きに合わされている。

低エネルギー電子線照射装置５は図２或いはこれに類似するもので、連続照射を行う、一定速度であることは殺菌レベルを一定にするために重要であり、また照射が瞬時でも止まると、そこに殺菌不良が生じるので、停電検知器を備える。低エネルギー電子線照射装置５から下の筒体の内面は無菌で、無菌内部が作られる。

外層ロール６の外層シートは内面側にシール材がラミネート或いは塗布されている。ここから繰り出される外層シート７は側縁シールバー８で薄フィルムと共にシールされ、ここで筒体９が形成される。側縁シールバー８は４（図４参照）の動きである。

ノズル１３から充填液が充填される。この充填は計量充填装置１４により充填液の吐出と停止が行われて、計量充填が行われる、この装置は汎用物であるので形状を省略してある。

天底シールバー１０は動きを示す記号４と同じ動きで、未充填の上の筒体の底シールと充填済みで下に下がった包装体の天部シールが同時に行われている。すなわちシールバー により行われたシール部を上下に二分すると、下は天部シールとなり、上は次の容器の底 部シールになる。切断バー１１は容器の切り離しを行い、無菌包装物１２が完成する。

図５は、１枚の薄フィルムを折り込み案内板１５で折りたたんで合掌させる方法である。
この場合、低エネルギー電子線照射装置５で殺菌して直後にノズル１３を薄フィルムの間
に差し込むので、側縁シールバー３でシールされて筒体になるまでの間をクリーンボック
スにする必要がある。

以下は実施例１と近似しているので説明を省略する。

図６は、一方向から低エネルギー電子線照射装置５の照射面を広く照射する方法で、側縁シールが終わって後の筒体が形成されて後の充填の前に照射殺菌して、照射面の中でノズルを横方向に伸ばして、上部と下部を横に離し、ノズルの陰で電子線照射のされない部 分を無くしたものである。この場合ノズルを図６の右の図のように曲げて、薄フィルムに照射される部分が重なるようにする。ノズルは図上太く示してあるが、細いか、扁平にして、薄フィルム間の距離を近づけることが望ましい。

図７は、合掌される薄フィルムの一方が外層シートの内面側に一体化された材料１６
を使用するものである。この場合薄フィルムの繰り出しが安定するという利点がある。

図８は、インフレーションの筒状の薄フィルムを外層シートと一体にして用いる。この場合カッター１７で筒を切り開いて、ここにノズル１３が入る。薄フィルム２の筒体の内面 の薄灰色部は無菌雰囲気の内部を示している。

図９は、単体のインフレーションフィルムを薄フィルムとして使用した方法で、カッター
１７の使用は実施例６と同じである。

低エネルギー電子線照射の効果の図 低エネルギー電子線照射装置 低エネルギー電子線照射装置の利用法の参考図 低エネルギー電子線照射による無菌充填装置の参考図 １枚のフィルムを使用する方法の図 ２台の低エネルギー電子線照射装置を使用する装置 一方の外層シートに薄フィルムが内面側に貼られたシートを使う装置 外層シートとインフレーションフィルムを使う装置 インフレーションフィルムを使う装置

本発明は、簡便に使用できる低エネルギー電子線照射装置を使用して、安全に確実に無菌包装物の製造を行うことの出来るものであり、薄フィルムの外面から照射して合掌されて いる両内面を殺菌することが出来る。その殺菌と充填において、菌の混入がないことによ り、管理手段が易しいものである。無菌包装物の普及により常温流通を増やし、チルドチェーンによるエネルギー消費を減らすことにも役立つものである。

１ 薄フィルムのロール
２ 薄フィルム
３ 側縁シールバー
４ シールの動きを示す記号
５ 低エネルギー電子線照射装置
６ 外層ロール
７ 外層シート
８ 側縁シールバー
９ 筒体
１０ 天底シールバー
１１ 切断バー
１２ 無菌包装物
１３ ノズル
１４ 計量充填装置
１５ 折り込み案内板
１６ 薄フィルムが一体化された外層シート
１７ カッター

Claims (3)

1. 飲料又は食品を無菌状態に封入する無菌包装装置において、
   相対する2枚の厚さが１０〜４０μｍの薄フィルム（２）又は1枚の折り込まれた厚さが１０〜４０μｍの薄フィルム（２）を供給する薄フィルム供給部と、
   前記薄フィルムに対して一方向に電子線を照射して、前記薄フィルムの重なり面を殺菌する加速電圧が２００ｋV以下の低エネルギー電子線照射装置（５）と、
   前記薄フィルムの両側縁又は片側縁をシールして、筒体に成形する側縁シールバー（３）と、
   前記側縁シールバーの上方の位置にて前記薄フィルム間に挿入され、前記筒体の内部を下方に延び、前記筒体内に、前記飲料又は食品の充填物を供給するノズル（１３）と、
   前記側縁シールバーの下方に配置され、前記薄フィルムの筒体に対して、外層部材（７）を供給してシールする側縁シールバー（８）と、
   前記筒体内に充填された前記充填物の上部にて前記筒体を前記外層シートと共にシールして、前記充填物を前記筒体内に封止する天底シールバー（１０）と、
   前記天底シールバーにより封止された部分にて、前記筒体を切断して、前記充填物が充填された充填品を得る切断バー（１１）と、
   を有することを特徴とする飲料又は食品の無菌包装装置。
2. 飲料又は食品を無菌状態に封入する無菌包装装置において、
   2枚の厚さが１０〜４０μｍの薄フィルム（２）を相対するように繰り出す薄フィルムロール（１）と、
   前記薄フィルムの両側縁をシールして、筒体に成形する側縁シールバー（３）と、
   前記薄フィルムの筒体の上部から前記筒体に沿って内部に挿入され、前記筒体内に、前記飲料又は食品の充填物を供給するノズル（１３）と、
   前記薄フィルムの筒体に対して、外層部材（７）を供給してシールする側縁シールバー（８）と、
   前記側縁シールバー（３）と前記側縁シールバー（８）との間に配置され、前記薄フィルム（２）に対してその外面から電子線を照射して、前記薄フィルムの内面を殺菌する加速電圧が２００ｋV以下の低エネルギー電子線照射装置（５）と、
   前記筒体内に充填された前記充填物の上部にて前記筒体を前記外層部材（７）と共にシールして、前記充填物を前記筒体内に封止する天底シールバー（１０）と、
   前記天底シールバーにより封止された部分にて、前記筒体を切断して、前記充填物が充填された充填品を得る切断バー（１１）と、
   を有し、
   前記ノズルは、前記薄フィルムの筒体の一方の側に偏倚した第1位置の部分と、他方の側に偏倚した第2位置の部分と、これらの部分をつなぐ部分とを有し、前記低エネルギー電子線照射装置（５）は、前記筒体に対し、前記つなぐ部分の両端部の前記第1位置の箇所と前記第2位置の箇所とに向けて一方向に電子線を照射することを特徴とする飲料又は食品の無菌包装装置。
3. 飲料又は食品を無菌状態に封入する無菌包装装置において、
   第1外層部材に厚さが１０〜４０μｍの第1薄フィルムが一体的に積層された、外層部材と薄フィルムが一体化された材料（１６）を供給するシート部材供給部と、
   前記第1薄フィルムに重なるように厚さが１０〜４０μｍの第2薄フィルム（２）を供給する薄フィルムのロール（１）と、
   前記第2薄フィルム側から少なくとも前記第1薄フィルムまで到達する電子線を照射して、前記第1薄フィルム及び前記第2薄フィルムの重なり面を殺菌する加速電圧が２００ｋV以下の低エネルギー電子線照射装置（５）と、
   前記第1薄フィルム、前記第2薄フィルム及び前記第1外層部材の両側縁をシールして、筒体に成形する側縁シールバー（３）と、
   前記側縁シールバーの上方の位置にて前記第1薄フィルム及び前記第2薄フィルム間に挿入され、前記筒体の内部を下方に延び、前記筒体内に、前記飲料又は食品の充填物を供給するノズル（１３）と、
   前記側縁シールバーの下方に配置され、前記筒体の前記第2薄フィルム上に第2外層部材（７）を供給する外層ロール（６）と、
   前記第2外層部材を前記筒体に対してシールする側縁シールバー（８）と、
   前記筒体内に充填された前記充填物の上部にて前記筒体を前記外層部材と共にシールして、前記充填物を前記筒体内に封止する天底シールバー（１０）と、
   前記天底シールバーにより封止された部分にて、前記筒体を切断して、前記充填物が充填された充填品を得る切断バー（１１）と、
   を有することを特徴とする飲料又は食品の無菌包装装置。