JP6265223B2

JP6265223B2 - 無菌充填装置

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Publication number: JP6265223B2
Application number: JP2016080963A
Authority: JP
Inventors: 睦早川
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2016-04-14
Filing date: 2016-04-14
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2034-09-25
Also published as: JP2016128335A

Description

本発明は、ＰＥＴボトル等の容器に飲料を充填する無菌充填装置に関する。

無菌充填装置により飲料をボトル等の容器に充填する場合、飲料自体を殺菌して無菌状態にしておかなければならないことはもちろんのこと、無菌充填装置におけるサージタンク、送液管、フィラー、フィラー内の充填ノズル等を含む飲料供給系配管内も予め洗浄し、殺菌して無菌状態にしておかなければならない。

従来、無菌充填装置の飲料供給系配管については、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）処理をし、さらに、ＳＩＰ（Sterilizing in Place）処理をしている（例えば、特許文献１，２，３参照。）。

ＣＩＰは、飲料充填経路の管路内からフィラーの充填ノズルに至るまでの流路に、例えば水に苛性ソーダ等のアルカリ性薬剤を添加した洗浄液を流した後に、水に酸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、飲料充填経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、飲料の充填作業に入る前に、予め上記飲料供給系配管内を殺菌するための処理であり、例えば、上記ＣＩＰで洗浄した飲料充填経路内に加熱蒸気又は熱水を流すことによって行われる。これにより、飲料充填経路内が殺菌処理され無菌状態とされる（例えば、特許文献３第０００３段落参照。）。

特開２００７−３３１８０１号公報特開２０００−１５３２４５号公報特開２００７−２２６００号公報

従来、無菌充填装置の飲料供給系配管について殺菌処理であるＳＩＰを行う場合、１３０℃で３０分間加熱しており、この殺菌条件であれば殺菌効果に問題はないと経験上考えられている。具体的には、飲料供給系配管に加熱蒸気又は熱水を流しつつ飲料供給系配管の温度が上昇し難い各所に配置された温度センサで温度を測定し、全ての温度センサの温度が１３０℃に到達するとタイマーが作動し、温度が１３０℃以下に低下することなく３０分間維持できたところで加熱を終了させている。

また、一般に、飲料供給系配管はフィラー内でマニホールドを介して多数本に分岐し、各分岐管の終端が充填ノズルに接続されている。本発明者の実験によれば、多数の充填ノズル同士間で温度にバラツキがあることが分かった。従って、ＳＩＰの適正化を図るためには、すべての充填ノズル自体に温度センサを取り付け、各充填ノズルについてＦ値を測定するのがＳＩＰの適正化、迅速化を図るうえで望ましいと考えられる。しかし、温度センサは高価であることから、例えば１００基以上の充填ノズルを有するフィラーにおいて各充填ノズルに温度センサを取り付けることは、かなりなコストアップになるという問題がある。

本発明はこのような問題点を解決することができる充填ノズルの殺菌方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記問題点を解決するため、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。

一実施形態に係る発明は、複数個の充填ノズル（２ａ）へ同時に飲料を送るための飲料供給系配管（７）に熱水又は液状薬剤を送り、この熱水又は液状薬剤をすべての充填ノズル（２ａ）から吐出させつつ、すべての充填ノズル（２ａ）における熱水又は液状薬剤の流量を検出し、この検出結果に基づいて充填ノズル（２ａ）内の殺菌処理の良否を判断する充填ノズルの殺菌方法を採用する。

また、一実施形態に係る本発明において、各充填ノズル（２ａ）での熱水又は液状薬剤の流量を測定するとともに、少なくとも一つの充填ノズル（２ａ）の上流側又は下流側での熱水又は液状薬剤の代表温度を測定することにより、充填ノズル内の殺菌処理の良否を判断するようにしてもよい。

また、一実施形態に係る本発明において、いずれかの充填ノズル（２ａ）の流量が殺菌に必要な流量よりも少ない場合に殺菌処理不良との警報を発するようにすることも可能である。

また、一実施形態に係る本発明において、熱水又は液状若しくはガス状の薬剤をすべての充填ノズル（２ａ）から吐出させつつ、熱水又は液状薬剤をすべての充填ノズル（２ａ）の外部へも吹き付けることにより、充填ノズル（２ａ）の内外を同時に殺菌処理することも可能である。

また、一実施形態に係る本発明において、熱水又は液状薬剤によって、充填ノズルの内外の洗浄も同時に行うことも可能である。

請求項１に係る発明は、複数個の充填ノズル（２ａ）の各々に流量センサ（１０ａ）が設けられ、飲料供給系配管（７）に温度センサ（１０）が設けられ、前記飲料供給配管（７）に熱水又は液状薬剤が送られ、当該熱水又は液状薬剤をすべての充填ノズル（２ａ）から吐出させつつ、すべての前記充填ノズル（２ａ）における前記熱水又は前記液状薬剤の流量を検出し、前記流量の最小値と前記温度センサ（１０，１０ｂ）により測定した温度から演算されるＦ値の最小値とが共に目標値に到達したところで、殺菌処理を終了するように構成された充填ノズル（２ａ）の殺菌装置を備える無菌充填装置を採用する。
また、一実施形態に係る本発明は、複数個の充填ノズル（２ａ）の各々に流量センサ（１０ａ）が設けられ、これらの充填ノズル（２ａ）へ同時に飲料を送るための飲料供給系配管（７）に熱水又は液状薬剤が送られ、この熱水又は液状薬剤がすべての充填ノズル（２ａ）から吐出されつつ、すべての充填ノズル（２ａ）における熱水又は液状薬剤の流量が各流量センサ（１０ａ）により検知され、この検出結果に基づいて充填ノズル（２ａ）内の殺菌処理の良否が判断されるように構成された充填ノズルの殺菌装置を採用する。

また、一実施形態に係る発明において、流量センサ（１０ａ）として各充填ノズル（２ａ）に設けられた飲料充填量計測センサが用いられるようにしてもよい。

請求項２に記載されるように、請求項１に記載の無菌充填装置において、いずれかの前記充填ノズル（２ａ）の流量が殺菌に必要な流量よりも少ない場合に殺菌処理不良との警報を発するようにした充填ノズル（２ａ）の殺菌装置を備えるようにしたものとすることができる。
また、一実施形態に係る本発明において、各充填ノズルでの熱水又は液状薬剤の流量が測定されるとともに、少なくとも一つの充填ノズルの上流側又は下流側での熱水又は液状薬剤の代表温度が測定されることにより、充填ノズル内の殺菌処理の良否が判断されるように構成されたものとしてもよい。

また、一実施形態に係る本発明において、いずれかの充填ノズル（２ａ）の流量が殺菌に必要な流量よりも少ない場合に殺菌処理不良との警報を発するようにしたものとすることができる。

また、一実施形態に係る本発明において、すべての充填ノズル（２ａ）が一体で旋回運動可能とされ、この旋回運動中、熱水又は液状薬剤がすべての充填ノズル（２ａ）から吐出されると同時に熱水又は液状若しくはガス状の薬剤がすべての充填ノズル（２ａ）の外部へも吹き付けられることにより、充填ノズル（２ａ）の内外が同時に殺菌処理されるようにしたものとすることができる。

また、一実施形態に係る本発明において、熱水又は液状薬剤によって、充填ノズルの内外の洗浄も同時に行われるようにしたものとすることができる。

本発明によれば、複数個の充填ノズル（２ａ）へ同時に飲料を送るための飲料供給系配管（７）に熱水又は液状薬剤を送り、この熱水又は液状薬剤をすべての充填ノズル（２ａ）から吐出させ、すべての充填ノズル（２ａ）における熱水又は液状薬剤の流量を検出しつつ充填ノズル（２ａ）内を殺菌処理する充填ノズルの殺菌方法であるから、充填ノズル（２ａ）の殺菌処理の監視に流量センサ（１０ａ）を使用することができ、従って、フィラー（２）のＳＩＰを比較的費用低廉にて管理することができる。

また、流量センサ（１０ａ）として、各充填ノズル（２ａ）に設けられた飲料充填量計測センサを用いることも可能であり、その場合はフィラー（２）の製造費用が低廉となるばかりでなく、フィラー（２）の構造の複雑化を防止することができる。

本発明に係る充填ノズルの殺菌装置を備えたフィラーの概略図であり、右半分はＳＩＰを実施中の状態を示し、左半分は飲料を充填している状態を示す。本発明の他の実施の形態を示す概略図である。本発明の更に他の実施の形態を示す概略図である。フィラーの加熱方法を温度と時間との関係で示したグラフである。

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。

＜実施の形態１＞
無菌充填装置内には、図１に示すように、フィラー２が設けられ、フィラー２内には、充填ノズル２ａが所定の水平面内に所定の角度ピッチで多数設けられる。

無菌充填装置は、飲料の調合装置（図示せず）を有し、この調合装置からマニホールドバルブ８を介してフィラー２へと飲料が送られるようになっている。

調合装置は、例えば茶飲料、果実飲料等の飲料を各々所望の配合割合で調合するためのものであって、公知の装置であるからその詳細な説明は省略する。

調合装置とフィラー２内の充填ノズル２ａとの間は、飲料供給系配管７で結ばれている。この飲料供給系配管７には、その調合装置からフィラー２に至る流路において、飲料の流れの上流側から下流側へと順に、マニホールドバルブ８、ヘッドタンク１１が設けられる。飲料供給系配管７を通ってフィラー２へと供給された飲料は、各充填ノズル２ａから容器であるボトルｂ内に定量ずつ充填される。

また、無菌充填装置には、ボトルｂをフィラー２へと搬送し、フィラー２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。ボトル搬送路は、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２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２１のうちの旋回軸２１ａ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と同じピッチで多数の充填ノズル２ａが取り付けられる。

上記支軸２１のうち回転を止められた上部はフィラー２の機枠に固定される。この固定された箇所における旋回軸２１ａの上部には、ロータリジョイント２１ｂが設けられる。また、旋回軸２１ａ中、ロータリジョイント２１ｂの下方には上マニホールド２２が設けられる。支軸２１の上部から上マニホールド２２に至る部分は中空であり、この中空内に支軸２１の上部において上記飲料供給系配管７が連結される。また、上マニホールド２２から、各充填ノズル２ａへと上記飲料供給系配管７が分岐管７ｂとなって伸びている。

フィラー２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２ａの下端におけるノズル口の直下に来ると、各ボトルｂ内に一定量の飲料が次々と充填されて行く。各充填ノズル２ａには飲料充填量計測センサ（図示せず）が設けられていることから、飲料はこの飲料充填量計測センサにより計量されつつ各ボトルｂ内に充填される。

フィラー２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３内に収納される。無菌チャンバ３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。

飲料を飲料供給系配管７内に供給するに先立ち、充填ノズル内を含めフィラー内は、熱水又は液状薬剤が供給されることによって殺菌処理であるＳＩＰが行われる。

薬剤としては、過酸化水素、過酢酸、酢酸、オゾン水、次亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、酸性水、二酸化塩素など単一剤、或いはこれらの混合剤を用いることができる。これら以外でも微生物を不活性化させることのできる液体は全て用いることが可能である。

このＳＩＰを適正に行うために、フィラーには次のような殺菌装置が設けられる。

すなわち、フィラー２における各充填ノズル２ａのノズル口に対して、ＳＩＰ用のカップ９が各々接離可能に配置される。各カップ９には可撓性パイプからなる排液管２０が接続される。ＳＩＰを行う際に各カップ９が図示しないアクチュエータによってフィラー２の充填ノズル２ａの先端のノズル口に被せられることで、排液管２０の始端が、充填ノズル２ａの開口に接続される。

また、上記飲料供給系配管７のうち、ヘッドタンク１１を経由してフィラー２内に至るまでの所定個所には、飲料供給系配管７内の殺菌処理であるＳＩＰが行われる際に熱水又は液状薬剤が供給された時の温度を検出する温度センサ１０が配置される。

この温度センサ１０により測定された温度の情報はコントローラ（図示せず）へ送信され、これにより、少なくとも一つの充填ノズル２ａの上流側での熱水又は液状薬剤の代表温度が監視可能になる。この監視は後述するように代表温度等に基づいて演算されるＦ値によって行われる。Ｆ値によって行う方が省エネルギーとなり効率が良いが、一般的な温度監視でも良い。

また、フィラー２における複数個の充填ノズル２ａの各々には、流量センサ１０ａが設けられる。飲料供給系配管７に熱水又は液状薬剤が送られ、この熱水又は液状薬剤がすべての充填ノズル２ａから吐出される。その際、すべての充填ノズル２ａにおける熱水又は液状薬剤の流量が各流量センサ１０ａにより検知され、各流量信号がコントローラへと送られる。これらの流量信号も後に述べるようにＳＩＰの監視に利用される。

この流量センサ１０ａは、各充填ノズル２ａに設けられた飲料充填量計測センサで代替することも可能である。各充填ノズル２ａには、ＳＩＰ後に飲料供給系配管７に供給される飲料を容器内に所定量だけ充填するための飲料充填量計測センサが設けられているが、上記流量センサ１０ａをこの飲料充填量計測センサで代替することにより、各充填ノズル２ａ内を流れる熱水又は液状薬剤の流量を飲料充填量計測センサで計測し、その計測値をコントローラへ送信してもよい。

上記カップ９の各々は排液管２０によって下マニホールド２４に連結される。下マニホールド２４は、フィラー２の旋回軸２１ａに取り付けられ、上記ホイール５、充填ノズル２ａ等と一体で旋回運動が可能である。

上記排液管２０が下マニホールド２４から無菌チャンバ３外へと伸びる箇所には、断続自在な継手２５が設けられる。上記ＳＩＰの際にこの継手２５が接続される。その場合は、ホイール５、充填ノズル２ａ等は旋回不能になる。ＳＩＰが終了し、継手２５が切り離されると、ホイール５、充填ノズル２ａ等は旋回可能となる。

この排液管２０が無菌チャンバ３の外へ引き出された箇所にも、温度センサ１０ｂが設けられる。この温度センサ１０ｂにより測定された温度の情報はコントローラへ送信され、これにより、少なくとも一つの充填ノズル２ａの下流側での熱水又は液状薬剤の代表温度が監視可能になる。この監視は後述するように代表温度等に基づいて演算されるＦ値によって行われる。Ｆ値の演算による監視に代えて一般的な温度監視を行っても良い。

上記継手２５における排液管２０と反対側からは戻り管１が上記マニホールドバルブ８へと伸びている。戻り管１の所定箇所には、熱水又は薬剤の貯留タンク１９ａ、ポンプ６、ヒータ１２等が設けられる。貯留タンク１９ａに水、熱水又は薬剤がそれらの供給源１９から供給される。ポンプ６及びヒータ１２は、戻り管１に限らず、飲料供給系配管７等他の管路に設けてもよい。

これにより、熱水又は液状薬剤はポンプ６によって圧送されながらヒータ１２によって所定温度まで加熱され、飲料供給系配管７、排液管２０及び戻り管１からなる環状流路内を循環する。そして、熱水又は液状薬剤によって、充填ノズル２ａ内ひいてはフィラー２内が殺菌処理される。

コントローラは、上記各種の温度センサ１０，１０ｂからの温度情報を利用してＦ値を演算する。また、代表温度と基準温度とを比較して所定の出力をする。また、流量センサ１０ａからの流量情報に基づき所定の出力をする。コントローラからの各種出力によって、飲料供給系配管７に設けられた上記マニホールドバルブ８、図示しないアクチュエータ
のほか、各種切換え弁、ポンプ等が制御される。

次に、上記充填ノズル２ａ乃至フィラー２の殺菌方法について説明する。

（１）図示しないコントローラのパネル上の操作ボタンが操作されると、マニホールドバルブ８によって飲料の供給路が遮断され、図１中、右半分に示すように、カップ９が充填ノズル２ａのノズル口にあてがわれ、充填ノズル２ａに排液管２０が接続される。また、継手２５に戻り管１が接続される。

（２）続いて、ポンプ６の起動によって熱水又は液状薬剤が飲料供給系配管７、排液管２０及び戻り管１からなる環状流路内に導入される。

（３）この環状流路内を熱水又は液状薬剤が流れる際、各所に配置された温度センサ１０，１０ｂからコントローラに温度情報が一定時間間隔で送られる。

図４に示すように、熱水又は液状薬剤による加熱により昇温した排液管２０等各箇所の温度が１２１．１℃に達すると、その時点から各箇所のＦ値がコントローラによって下記演算式により演算される。

演算された各Ｆ値のうち、最小のＦ値が目標値に到達したか否かがコントローラで判断される。

このＦ値の目標値は、ある箇所の温度センサ１０に関して言えば、図４のハッチング部分の面積に対応する。

この実施の形態では、ボトルｂに充填する製品液である飲料のｐＨが４．６以上とされることから、基準温度Ｔｒが１２１．１℃、Ｚ値が１０℃とされる。

上記Ｆ値の演算式において、製品液である飲料の種類に応じて基準温度Ｔｒ、Ｚ値は変更可能である。

例えば、製品液のｐＨが４〜４．６未満のときは基準温度Ｔｒ＝８５℃、Ｚ値＝７．８℃とすることができ、製品液のｐＨが４未満のときは基準温度Ｔｒ＝６０℃、Ｚ値＝５℃とすることができる。

また、緑茶飲料等のホットパック製品、ミネラルウォーター、チルド飲料等、製品液の微生物発育特性、流通温度等に合わせて上記演算式に代入する値を適宜変更することも可能である。

（４）また、各充填ノズル２ａに取り付けられた流量センサ１０ａから流量情報がコン
トローラに一定時間間隔で送られる。

各充填ノズル２ａを通る熱水又は液状薬剤の流量と各充填ノズル２ａの殺菌効果との関係はあらかじめ実験的に求められる。この実験結果に基づき、すべての充填ノズル２ａの流量のうち最小の流量が目標値に到達したか否かがコントローラで判断される。一般的には充填ノズル１本あたり１．５ｍ／秒以上の流速であれば熱水、薬剤のいずれであっても十分な殺菌効果を確保できるが、実験データによりこれ以下でも問題ない場合もある。

（５）コントローラは、各充填ノズル２ａでの熱水又は液状薬剤の流量を各流量センサ１０ａからの流量情報によって監視するとともに、少なくとも一つの充填ノズル２ａの上流側又は下流側での熱水又は液状薬剤の代表温度を温度センサ１０，１０ｂからの温度情報によって監視し、流量と代表温度が共に目標値に到達したところで、殺菌処理を終了する旨の信号を出力する。

すなわち、各温度センサ１０，１０ｂからの温度情報に基づくＦ値のうち最小値が目標値に達し、かつ、各流量センサ１０ａにおいて検出された流量のうち最小値が目標値に達すると、コントローラからフィラー２内の殺菌処理が終了した旨の信号が発せられる。

これにより、ポンプ６が止められ、図示しないアクチュエータによってカップ９が充填ノズル２ａのノズル口から外される。継手２５も切り離される。

また、いずれかの充填ノズル２ａの流量が殺菌に必要な流量よりも少ない場合に、殺菌処理不良との警報をコントローラから発するようにしてもよい。この警報に基づき、オペレータが該当する充填ノズル２ａについて熱水等の流量が増加するような調整を行うことができる。

（６）なお、液状薬剤による殺菌が最後である場合は、洗浄水でフィラー２等の中がすすぎ洗いされた後にポンプ６等が止められる。そして、無菌エアがヘッドタンク１１の中に供給され、飲料供給系配管７の全体が陽圧保持される。

（７）この後、ボトルｂ内への飲料の充填作業が開始され、調合装置で調合された飲料が、飲料供給系配管７からフィラー２内に至り、フィラー２の充填ノズル２ａから容器であるボトルｂに充填される。

飲料が充填されたボトルｂは、フィラー２の外に送り出された後、図示しないキャッパーによりキャッピングされ密封される。

＜実施の形態２＞
図２に示すように、この実施の形態２では、旋回軸２１ａに二段式のロータリジョイント２１ｃが設けられる。

また、旋回軸２１ａ中、ロータリジョイント２１ｂの下方には二段式のマニホールド２６が設けられる。

支軸２１の上部から上段のマニホールド２６ａに至る部分は中空であり、支軸２１の上部に上記飲料供給系配管７が連結される。また、上段のマニホールド２６ａから、各充填ノズル２ａへと飲料供給系配管７から来る分岐管７ｂが放射状に伸びている。

フィラー２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２ａの下端におけるノズル口の直下に来ると、各ボトルｂ内に一定量の飲料が次々と充填されて行く。

飲料を飲料供給系配管７内に供給するに先立ち、充填ノズル２ａ内を含めフィラー２内は、熱水又は液状薬剤が供給されることによって殺菌処理であるＳＩＰが行われる。

このＳＩＰを適正に行うために、フィラー２には次のような殺菌装置が設けられる。

すなわち、フィラー２における各充填ノズル２ａのノズル口に対して、ＳＩＰ用のカップ９が各々接離可能に配置される。各カップ９には可撓性パイプからなる排液管２０が接続される。ＳＩＰを行う際に各カップ９が図示しないアクチュエータによってフィラー２の充填ノズル２ａの先端のノズル口に被せられることで、排液管２０の始端が、充填ノズル２ａの開口に接続可能である。

また、上記飲料供給系配管７のうち、ヘッドタンク１１とを経由してフィラー２内に至るまでの個所には、飲料供給系配管７内の殺菌処理であるＳＩＰが行われる際に熱水又は液状薬剤が供給された時の温度を検出する温度センサ１０が配置される。

旋回軸２１ａには、上述の如くロータリジョイント２１ｂが設けられていることから、熱水又は液状薬剤が環状流路内を流れる最中、充填ノズル２ａ等は旋回軸２１ａと共に回転運動が可能である。このため、図２に示すように、充填ノズル２ａに対するＳＩＰを行うと同時に、チャンバー３内の随所に設置されたスプレーノズル２７から水、洗浄剤、熱水、液状又はガス状の殺菌剤等を噴射することによりフィラー２等の外部を含むチャンバー３内を効率良く洗浄処理であるＣＯＰ（cleaning out of place）又は殺菌処理であるＳＯＰ（Sterilizing out of place）を行うことができる。殺菌剤としては液状又はガス状の過酸化水素成分を含むものを用いるのが望ましいが、それ以外に、酢酸、過酢酸、オゾン、二酸化塩素、次亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムの成分を含むものであっても良い。

この温度センサ１０により測定された温度の情報はコントローラへ送信され、これにより、少なくとも一つの充填ノズル２ａの上流側での熱水又は液状薬剤の代表温度が監視可能にＦ値の演算による監視に代えて一般的な温度監視を行っても良い。

この流量センサ１０ａは、各充填ノズル２ａに設けられた図示しない飲料充填量計測センサで代替することも可能である。各充填ノズル２ａには、ＳＩＰ後に飲料供給系配管７に供給される飲料が容器であるボトルｂ内に所定量だけ充填するための飲料充填量計測センサが設けられているが、上記流量センサ１０ａがこの飲料充填量計測センサで代替されることにより、各充填ノズル２ａ内を流れる熱水又は液状薬剤の流量を飲料充填量計測センサで計測し、その計測値をコントローラへ送信してもよい。

上記カップ９の各々は排液管２０によって下段のマニホールド２６ｂに連結される。第二のマニホールド２６ｂもフィラー２の旋回軸２１ａに取り付けられ、上記ホイール５、充填ノズル２ａ等と一体で旋回運動が可能である。

支軸２１内においてその上部から下段のマニホールド２６ｂに至る部分にも中空部が形成され、この中空部に支軸２１の上部において戻り管１が連結される。

この戻り管１が支軸２１の外へ引き出された箇所にも、温度センサ１０ｂが設けられる。この温度センサ１０ｂにより測定された温度の情報はコントローラへ送信され、これにより、少なくとも一つの充填ノズル２ａの下流側での熱水又は液状薬剤の代表温度が監視可能になる。この監視は後述するように代表温度等に基づいて演算されるＦ値によって行われる。Ｆ値の演算による監視に代えて一般的な温度監視を行っても良い。

戻り管１は上記マニホールドバルブ８へと伸びている。戻り管１の所定箇所には、水又は薬剤の貯留タンク１９ａ、ポンプ６、ヒータ１２等が設けられる。貯留タンク１９ａへは水又は薬剤の供給源１９から水又は薬剤が供給される。ポンプ６及びヒータ１２は、戻り管１に限らず、飲料供給系配管７等他の管路に設けてもよい。

これにより、水又は液状薬剤はヒータ１２によって加熱されながらポンプ６によって圧送され、飲料供給系配管７、上段のマニホールド２６ａ、分岐管７ｂ、充填ノズル２ａ、排液管２０、下段のマニホールド２６ｂ及び戻り管１からなる環状流路内を循環しつつ昇温する。そして、熱水又は液状薬剤によって、充填ノズル２ａ内ひいてはフィラー２内が殺菌処理される。

コントローラは、上記各種の温度センサ１０，１０ｂからの温度情報によってＦ値を演算する。また、代表温度と基準温度とを比較して所定の出力をする。また、流量センサ１０ａからの流量情報に基づき所定の出力をする。コントローラからの各種出力によって、飲料供給系配管７に設けられた上記マニホールドバルブ８、図示しないアクチュエータのほか、各種切換え弁、ポンプ等が制御される。

（１）図示しないコントローラのパネル上の操作ボタンが操作されると、マニホールドバルブ８によって飲料の供給路が遮断され、図１中、右半分に示すように、カップ９が充填ノズル２ａのノズル口にあてがわれ、充填ノズル２ａに排液管２０が接続される。

（２）続いて、ポンプ６の起動によって水又は液状薬剤が上記環状流路内に導入される。

（３）この環状流路内を水又は液状薬剤が流れる際、各所に配置された温度センサ１０，１０ｂからコントローラに温度情報が一定時間間隔で送られる。

温度センサ１０，１０ｂが配置された各箇所におけるＦ値の演算が、実施の形態１の場合と同様に行われる。

（４）また、各充填ノズル２ａに取り付けられた流量センサ１０ａから流量情報がコントローラに一定時間間隔で送られる。

各充填ノズル２ａを通る熱水又は液状薬剤の流量と各充填ノズル２ａの殺菌効果との関係はあらかじめ実験的に求められる。この実験結果に基づき、すべての充填ノズル２ａの流量のうち最小の流量が目標値に到達したか否かがコントローラで判断される。

これにより、ポンプ６が止められ、図示しないアクチュエータによってカップ９が充填ノズル２ａのノズル口から外される。

充填ノズル２ａに対するＳＩＰが行われると同時に、チャンバー３内の随所に設置されたスプレーノズル２７から水、洗浄剤、熱水、液状又はガス状の殺菌剤等が噴射されることにより、フィラー２等の外部を含むチャンバー３内に対し洗浄処理であるＣＯＰ（cleaning out of place）又は殺菌処理であるＳＯＰ（Sterilizing out of place）が行われる。

（６）なお、液状薬剤による殺菌が最後に行われる場合は、除菌された洗浄水でフィラー２等の中がすすぎ洗いされた後にポンプ６等が止められる。そして、無菌エアがヘッドタンク１１の中に供給され、飲料供給系配管７内の全部が陽圧保持される。

（７）この後、ボトルｂ内への飲料の充填作業が開始され、調合装置で調合された飲料が、飲料供給系配管７からフィラー２内に至り、フィラー２の充填ノズル２ａから容器であるボトルｂに充填される。フィラー２内では、飲料は上段のマニホールド２６ａ内を通り充填ノズル２ａ内に向かって流れる。

飲料が充填されたボトルｂは、フィラー２の外に送り出された後、図示しないキャッパーによりキャッピングされ、密封される。

＜実施の形態３＞
この実施の形態３では、図３に示すように、旋回軸２１ａの上部に上ロータリジョイント２１ｂが設けられるが、図１に示した実施の形態１とは異なり、さらに旋回軸２１ａの下部にも下ロータリジョイント２１ｃが設けられる。

また、下マニホールド２４は上マニホールド２２と同様な構造のものが採用され、この下マニホールド２４が下ロータリジョイント２１ｃを介して戻り管１に導通している。

また、熱水又は薬剤の供給源１９がマニホールドバルブ８を介して飲料供給系配管７に接続されている。

次に、充填ノズル２ａ乃至フィラー２の殺菌方法について説明する。

（１）図示しないコントローラのパネル上の操作ボタンが操作されると、マニホールドバルブ８によって飲料の供給路が遮断され、図３中、右半分に示すように、カップ９が充填ノズル２ａのノズル口にあてがわれ、充填ノズル２ａに排液管２０が接続される。

（２）続いて、マニホールドバルブ８によって熱水又は液状薬剤の供給源１９からの流路が開放され、ポンプ６の起動によって熱水又は液状薬剤が飲料供給系配管７、排液管２０及び戻り管１からなる環状流路内に導入される。

旋回軸２１ａの上部と下部に各々上ロータリジョイント２１ｂ、下ロータリジョイント２１ｃが設けられていることから、熱水又は液状薬剤が環状流路内を流れる最中、充填ノズル２ａ等は旋回軸２１ａと共に回転運動が可能である。このため、図３に示すように、充填ノズル２ａに対するＳＩＰを行うと同時に、チャンバー３内の随所に設置されたスプレーノズル２７から水、洗浄剤、熱水、液状又はガス状の殺菌剤等を噴射することによりフィラー２等の外部を含むチャンバー３内に対しＣＯＰ又はＳＯＰを行うことができる。殺菌剤としては液状又はガス状の過酸化水素成分を含むものを用いるのが望ましいが、それ以外に、酢酸、過酢酸、オゾン、二酸化塩素、次亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムの成分を含むものであっても良い。

（３）上記環状流路内を熱水又は液状薬剤が流れる際、各所に配置された温度センサ１０，１０ｂからコントローラに温度情報が一定時間間隔で送られる。

これにより、ポンプ６が止められ、マニホールドバルブ８によって熱水又は液状薬剤の供給源１９との間の管路が遮断され、図示しないアクチュエータによってカップ９が充填ノズル２ａのノズル口から外される。

充填ノズル２ａに対するＳＩＰが行われると同時に、チャンバー３内の随所に設置されたスプレーノズル２７から水、洗浄剤、熱水、液状又はガス状の殺菌剤等が噴射されることにより、フィラー２等の外部を含むチャンバー３内に対し洗浄処理であるＣＯＰ又は殺菌処理であるＳＯＰが行われる。

（６）なお、液状薬剤による殺菌が最後である場合は、除菌された洗浄水でフィラー２等の中がすすぎ洗いされた後にポンプ６等が止められる。そして、無菌エアがヘッドタンク１１の中に供給され、飲料供給系配管７の全体が陽圧保持される。

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。

２…フィラー
２ａ…充填ノズル
７…飲料供給系配管
１０ａ…流量センサ

Claims

複数個の充填ノズルの各々に流量センサが設けられ、飲料供給系配管に温度センサが設けられ、前記飲料供給配管に熱水又は液状薬剤が送られ、当該熱水又は液状薬剤をすべての充填ノズルから吐出させつつ、すべての前記充填ノズルにおける前記熱水又は前記液状薬剤の流量を検出し、前記流量の最小値と前記温度センサにより測定した温度から演算されるＦ値の最小値とが共に目標値に到達したところで、殺菌処理を終了するように構成された充填ノズルの殺菌装置を備えることを特徴とする無菌充填装置。
請求項１に記載の無菌充填装置において、
いずれかの前記充填ノズルの流量が殺菌に必要な流量よりも少ない場合に殺菌処理不良との警報を発するようにした充填ノズルの殺菌装置を備えることを特徴とする無菌充填装置。