JP6272214B2 - 容器の殺菌方法、及び、殺菌システム - Google Patents

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Description

本発明は、例えば飲料水などの液体を充填する容器の殺菌方法に関する。
飲料水などの液体をＰＥＴ（Polyethyleneterephthalate）ボトルやガラス瓶、ボトル
缶等の容器に充填するシステムとして、回転式の充填装置が用いられている。この回転式の充填装置は、回転体の外周部に複数の充填バルブを備えており、回転体がほぼ１回転して容器が周方向に搬送される間に、充填バルブから容器内への充填を行う。そして、容器への充填が終了した後、キャッパや打栓機により容器への蓋の装着が行われる。
上記の容器の中で、ＰＥＴボトルは、プリフォームと呼ばれる試験管状の前駆体に空気を吹き込んで成形される。この成形には、主に二軸延伸ブロー成形法が用いられている。二軸延伸ブロー成形法とは、加熱したプリフォームを金型に挿入後、延伸ロッドと呼ばれる棒で垂直方向に引き伸ばしながら、加圧空気を吹き込んで円周方向に膨らませる成形法である。ちなみに、プリフォームの成形方法としては、インジェクション（射出）成形法、ＰＣＭ（Preform Compression Molding）成形法の２種類が知られている。
ＰＥＴボトルを対象とする飲料充填システムは、ＰＥＴボトルの成形装置を上流側に備え、成形されたＰＥＴボトルを充填装置に供給する形態もあれば、すでに成形されたＰＥＴボトルを用意して充填装置に供給する形態もある。
ところで、飲料水などの液体を充填する場合、雑菌が容器に混入するのを限りなく防ぐことが必要であり、このため、クリーンルーム内で、容器殺菌・すすぎ、キャップ殺菌、液体の充填及びキャップ装着といった一連の工程を行ういわゆる無菌充填方式が採用されている。ＰＥＴボトルの成形装置を上流側に備える飲料充填システムの場合には、この成形装置で成形されたＰＥＴボトルを殺菌して充填装置に供給することが要求されることもある。
無菌充填方式における殺菌としては、薬剤、例えば、過酢酸（ＰＡＡ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を含む水溶液からなる過酢酸系殺菌剤が用いられている（例えば、特許文献１，２）。
特開２０１４−１８１０３９号公報 特開２０１４−０８０２０７号公報
ところが、過酢酸を殺菌剤として用いる場合は、過酢酸に対する耐性菌が作り出されることが問題となっている。また、過酸化水素については、耐性菌の問題はないものの、ＰＥＴボトルを対象とする場合には、ＰＥＴに吸収されて、容器に残留してしまうという問題がある。
そこで本発明は、この課題を解消し、液状の薬剤を用いない、新しい容器の殺菌方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、飲料充填システムにおける容器の殺菌にオゾン（Ｏ３）を用いることを検討したところ、連続的に搬送される容器に湿度を含むオゾンガス（以下「湿潤オゾンガス」）を供給することにより、要求される殺菌能力を達成できることを知見した。
本発明の容器の殺菌方法は、この知見に基づくものであり、所定の搬送路を連続的に搬送される複数の容器に、殺菌成分を供給して殺菌する方法であって、湿度を含むオゾンガスである湿潤オゾンガスを、搬送路を含むチャンバにより区画される殺菌領域に供給する、ことを特徴とする。
本発明の殺菌方法において、殺菌領域に供給される湿潤オゾンガスは、殺菌領域に搬送される容器よりも温度が高いことが好ましい。
これにより、湿潤オゾンガスを容器の表面に結露させて、高い殺菌性能を確保することができる。
本発明の殺菌方法において、チャンバは、殺菌領域に搬送される容器よりも温度が高いことが好ましい。
これにより、湿潤オゾンガスがチャンバにではなく、容器に結露しやすくなる。
本発明の殺菌方法において、殺菌領域に供給される湿潤オゾンガスを、殺菌領域に搬送される容器の温度に応じて、その湿度が調整されることが好ましい。
これにより、湿潤オゾンガスが容器の表面に結露されるのを確保できる。
本発明の殺菌方法において、殺菌領域に供給される容器は、殺菌領域に供給される湿潤オゾンガスの湿度に応じて、その温度が調整されることが好ましい。
これによっても、湿潤オゾンガスを容器の表面に結露されるのを確保できる。
本発明の殺菌方法において、殺菌領域に供給される湿潤オゾンガスは、湿潤オゾンガスよりも湿度の低いオゾンガスと水分を接触させることにより生成させることが好ましい。
これにより、任意の湿度の湿潤オゾンガスを生成させることができる。
本発明の殺菌方法において、殺菌領域に供給される湿潤オゾンガスを、容器の内部に導入すると、容器の内周面を殺菌することができる。
本発明の殺菌方法において、殺菌領域に供給される湿潤オゾンガスを、容器の周囲に供給すると容器の外周面を殺菌し、かつ、容器の内部を減圧することにより周囲から内部に吸引されて容器の内周面を殺菌することができる。
また、本発明の容器の殺菌システムは、複数の容器を連続的に搬送する搬送路と、搬送路上に設けられ、搬送路を含むチャンバにより区画される殺菌領域と、殺菌領域に供給される、湿度を含むオゾンガスである殺菌成分としての湿潤オゾンガスを生成する湿潤ガス生成部と、を備えることを特徴とする。
本発明の殺菌システムにおいて、湿潤ガス生成部は、殺菌領域に搬送される容器よりも高い温度の、湿潤オゾンガスを生成することが好ましい。
本発明の殺菌システムにおいて、チャンバは、殺菌領域に搬送される容器よりも温度が高くされていることが好ましい。
本発明の殺菌システムにおいて、湿潤ガス生成部は、湿潤オゾンガスよりも湿度の低いオゾンガスと水分を接触させることにより、湿潤オゾンガスを生成することが好ましい。なお、この水分は、液体及び気体のいずれの状態をも含む。
本発明の殺菌システムにおいて、湿潤ガス生成部は、殺菌領域に搬送される容器の温度に応じて湿潤オゾンガスの湿度を調整して、湿潤オゾンガスを生成することが好ましい。
本発明の殺菌システムにおいて、殺菌領域に供給される湿潤オゾンガスの湿度に応じて、殺菌領域に供給される容器の温度を調整する温度調整器を備えることが好ましい。
本発明の殺菌システムにおいて、殺菌領域を搬送される容器の内部に挿入され、湿潤オゾンガスを容器の内部に供給する手段を備えることが好ましい。
本発明の殺菌システムにおいて、殺菌領域を搬送される容器の内部を減圧する減圧手段と、湿潤オゾンガスを容器の周囲に供給する手段と、を備える、ことが好ましい。
本発明によれば、殺菌に湿潤オゾンガスを用いるが、このオゾンガスは耐性菌を作らないし、また、容器が例えばＰＥＴから構成される場合に、容器に残留することがない。しかも、本発明によると、搬送路を含むチャンバにより区画された殺菌領域を設けることにより、外部へのオゾンの漏洩を防止することができる。さらに、湿潤オゾンガスを用いることにより、飲料用の容器に要求される殺菌性能を十分に得ることができる。
本実施形態における容器の殺菌システムの概略構成を示す平面図である。 図１の殺菌システムのガス生成部の構成例を示す図である。 本実施形態における殺菌領域を直線状に展開して示す図である。 本実施形態における回転テーブルを示し、（ａ）は湿潤オゾンガスを吹き込む形態を示し、（ｂ）は湿潤オゾンガスを吸引する形態を示す。 （ａ）〜（ｆ）は、吹き込む形態において、容器Ｐを殺菌する手順を示す図である。 （ａ）〜（ｆ）は、吸引する形態において、容器Ｐを殺菌する手順を示す図である。 湿潤オゾンガスを用いて行った殺菌の性能評価の結果を示すグラフである。
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る飲料用容器の殺菌システム１は、湿潤オゾンガスを生成する湿潤ガス生成部１０と、湿潤ガス生成部１０で生成された湿潤オゾンガスを導入し、かつ、搬送される飲料用の容器Ｐに供給することで容器Ｐを殺菌する殺菌部４０と、湿潤ガス生成部１０と殺菌部４０の動作を司る制御部７０と、を備える。湿潤ガス生成部１０と殺菌部４０は、無菌室２の内部に設けられている。
［湿潤ガス生成部１０］
湿潤ガス生成部１０は、図２に示すように、ドライ状態のオゾン（Ｏ３）を生成し、かつ、生成したオゾンを湿潤化装置３０に送るオゾン生成装置２０と、送られてきたドライ状態のオゾンを湿潤化させる湿潤化装置３０と、を備え、いわゆるバブリング方式により湿潤オゾンガスＧ２を生成させる。湿潤化装置３０で湿潤化されたオゾンガスは殺菌部４０に送られる。
オゾン生成装置２０は、原料供給源２１から供給される酸素（Ｏ２）ガスを原料としてオゾンと酸素の混合ガスＧ１を生成する。この混合ガスにおけるオゾンの濃度は、例えば、５〜１５体積％程度、典型的には１０体積％とする。なお、酸素に限らず、原料として酸素を含むガス、例えば空気を用いることもできる。
オゾン生成方式には無声放電方式、電気分解方式、紫外線ランプ方式等がある。工業的用途には無声放電方式が用いられており、本実施形態においても無声放電方式を適用することが好ましいが、他の方式を採用することを妨げない。ここで、無声放電（Silent discharge）とは、平行電極間に誘電体（dielectric）を設け、この間に酸素ガスを供給し、両極間に交流高電圧を印加する際に観察される放電現象である。この無声放電により気体中に電子ｅが放出される。この電子ｅを安定な酸素分子Ｏ２に衝突させて、酸素分子Ｏ２を酸素原子Ｏに解離させる第１ステップと、酸素原子Ｏと酸素分子Ｏ２と第三の物質Ｍ（例えば、窒素分子）を含めた三体衝突が生ずる第２ステップにより、オゾンが生成する。混合ガスには、第三の物質Ｍも含まれる。
第１ステップ：Ｏ２＋ｅ→２Ｏ＋ｅ
第２ステップ：Ｏ＋Ｏ２＋Ｍ→Ｏ３＋Ｍ
オゾン生成装置２０で生成させたドライ状態の混合ガスＧ１は、第１配管２３を介して湿潤化装置３０に供給される。第１配管２３の先端には、多孔質材から構成されるノズル２５が取り付けられており、ノズル２５は、湿潤化装置３０の水槽３１に蓄えられている水Ｗに浸漬されている。
湿潤化装置３０は、予め蓄えられている水Ｗと混合ガスＧ１とを接触させる水槽３１と、水槽３１に水Ｗを供給する水供給源３３と、水槽３１に蓄えられている水を加熱するヒータ３５と、水槽３１の内部であって、水Ｗよりも上方の空間領域の温度を測定する第１温度センサ３７と、生成された湿潤オゾンガスＧ２を殺菌部４０に向けて供給する第２配管３９と、を備えている。なお、湿潤オゾンガスＧ２は、これまでの説明から明らかなように、Ｏ３（オゾン）以外に、第三の物質Ｍ及び湿度を含んでいる。
水槽３１に蓄えられている水Ｗに浸漬されているノズル２５から吐出されるオゾン混合ガスＧ１は微細な気泡となって水Ｗの中を浮上し、この浮上の過程で水Ｗと接触することにより、湿潤オゾンガスＧ２となって、水Ｗの表面から放出される。放出された湿潤オゾンガスＧ２は、水槽３１の空隙領域及び第２配管３９を順に通って、殺菌部４０に供給される。湿潤オゾンガスＧ２の主たる構成要素は、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ ３）及び水（Ｈ２ Ｏ）である。
水槽３１に蓄えられる水Ｗは、ヒータ３５により、６０〜１００℃の範囲、典型的には８０℃に加熱されるので、水Ｗの表面から放出される湿潤オゾンガスＧ２も、水Ｗの加熱温度とほぼ等しい温度に制御されて殺菌部４０に供給される。
湿潤オゾンガスＧ２は、殺菌部４０を搬送される容器Ｐの温度における相対湿度ＲＨが、４５〜１００％の範囲であることが好ましい。これは、湿潤オゾンガスＧ２の相対湿度ＲＨが４５％以上で十分な殺菌能力が得られるからであり、逆に、湿潤オゾンガスＧ２の相対湿度ＲＨが１００％を超えると殺菌能力が劣るからである。より好ましい相対湿度ＲＨは８０〜１００％、さらに好ましい相対湿度ＲＨは９５〜１００％である。
ここでいう相対湿度ＲＨは、殺菌部４０を搬送される容器Ｐの温度における相対湿度ＲＨであり、湿潤化装置３０で湿潤オゾンガスＧ２が生成された時点の相対湿度とは異なる。換言すると、湿潤化装置３０で生成される湿潤オゾンガスＧ２は、殺菌対象であり、湿潤オゾンガスＧ２が供給される容器Ｐの温度を考慮して、その相対湿度ＲＨが調整されるべきである。この点については、さらに後述する。
［殺菌部４０］
殺菌部４０は、湿潤ガス生成部１０から供給される湿潤オゾンガスＧ２を、上工程から連続的に搬送される容器Ｐの内周面及び外周面に作用させて殺菌を行い、殺菌の完了した容器Ｐを下工程に受け渡す。
殺菌部４０は、図１に示すように、上工程から搬送される容器Ｐを受け取り、かつ、把持しながら搬送する第１回転テーブル４１と、第１回転テーブル４１で搬送されてきた容器Ｐを受け取り、かつ、把持しながら搬送する第２回転テーブル４２と、第２回転テーブル４２で搬送されてきた容器Ｐを受け取り、かつ、把持しながら搬送する第３回転テーブル４３とを備える。それぞれの回転テーブル４１〜４３は、図示を省略する電動機により回転可能に構成されている。
それぞれの回転テーブル４１〜４３は、容器Ｐのネックを把持しながら容器Ｐを昇降させることのできる昇降グリッパ４６（図４（ａ）を参照）を備えている。複数の昇降グリッパ４６は、それぞれの回転テーブル４１〜４３の周方向に均等間隔に、かつ、回転テーブル４１〜４３を貫通するように設けられている。
第２回転テーブル４２は、図４（ａ）に示すように、それぞれの昇降グリッパ４６に対応して、遮蔽筒４７とガス供給ノズル４８を備える。
遮蔽筒４７は、殺菌処理される容器Ｐの周囲を覆った状態で、容器Ｐと遮蔽筒４７の間に湿潤オゾンガスＧ２を滞留させることで、容器Ｐの外周面の殺菌を加速させる。
遮蔽筒４７は、円筒状の形態をなしており、昇降グリッパ４６を取り囲むように、軸方向の一方の端部が第２回転テーブル４２の下面に固定されている。遮蔽筒４７に取り囲まれる昇降グリッパ４６は、図４（ａ）の左側に示すように、最も下降すると遮蔽筒４７の先端（下端）から把持部分が露出する。また、昇降グリッパ４６は、図４（ａ）の右側に示すように、最も上昇すると把持部分が第２回転テーブル４２の下面の近くまで達して、容器Ｐの外周面の大部分が遮蔽筒４７に覆われる。
ガス供給ノズル４８は、湿潤ガス生成部１０で生成された湿潤オゾンガスＧ２の供給を受けるとともに、容器Ｐに向けて吐出する。ガス供給ノズル４８と把持される容器Ｐとは同軸上に配置される。
ガス供給ノズル４８は、第２回転テーブル４２を厚さ方向に貫通して設けられ、湿潤オゾンガスＧ２の入口４８Ａは第２回転テーブル４２の上面に開口している。ガス供給ノズル４８は、容器Ｐが最も上昇したときに、入口４８Ａと逆の端部に設けられる吐出口４８Ｂが、容器Ｐの底部の近傍に達するように長さが設定される。ガス供給ノズル４８は、遮蔽筒４７の内部に設けられ、本実施形態では遮蔽筒４７と同等の長さを有している。
なお、ガス供給ノズル４８は、リンスエリア６０においては、リンス用のＡｉrを供給
するノズルとして機能する。
昇降グリッパ４６、遮蔽筒４７及びガス供給ノズル４８は、第２回転テーブル４２が回転するのに伴って、回転軸Ｃを中心に回転運動する。
なお、第１、３回転テーブル４１，４３は、容器Ｐを把持しながら回転搬送するだけの単純な構造を有している。
次に、殺菌部４０は、図１、図３及び図５（ａ）〜（ｆ）に示すように、第２回転テーブル４２に殺菌エリア５０とリンスエリア６０を備えている。
［殺菌エリア５０］
殺菌エリア５０は、図３及び図５（ａ）〜（ｆ）に示すように、第２回転テーブル４２の下面に接するように設けられる殺菌チャンバ５１とリンスチャンバ６１、第２回転テーブル４２の上面に接するように設けられるガス溜チャンバ５４，５６と、を備える。
殺菌チャンバ５１は、横断面がコの字（Ｃ字）状をなしており、開口側が上を向いて、第２回転テーブル４２の下面に接するように配置される。この殺菌チャンバ５１は、第２回転テーブル４２に設けられる昇降グリッパ４６、遮蔽筒４７及びガス供給ノズル４８を、内部に収容する。昇降グリッパ４６に把持される容器Ｐは、第２回転テーブル４２の回転に伴って、殺菌チャンバ５１の内部を上流から下流に向けて移動する。この移動の過程において、容器Ｐには所定の殺菌処理がなされる。なお、殺菌チャンバ５１は、平面視すると、円弧状の形態を有している（図１参照）。ガス溜チャンバ５６も同様である。
殺菌チャンバ５１は、第２回転テーブル４２が回転運動するのとは異なり、位置が固定されている。したがって、殺菌チャンバ５１と第２回転テーブル４２の接触部分は、第２回転テーブル４２の回転運動に伴って摺動する。
殺菌チャンバ５１は、図３に示すように、排気領域５２と、殺菌領域５３と、を備えている。
排気領域５２は、ガス供給ノズル４８から内部に湿潤オゾンガスＧ２を供給する一方、内部の湿潤オゾンガスＧ２を含むガスを強制的に排気する領域である。強制的に排気されたガスは所定の排気施設に収容することで、湿潤オゾンガスＧ２が意図しないところに漏れ出るのを防ぐ。排気領域５２は、この目的を達成するために、図５（ａ），（ｂ）に示すように、殺菌チャンバ５１に排出管５５を備えている。
殺菌領域５３は、主に容器Ｐの内周面を殺菌処理する領域であり、図５（ｃ）に示すように、容器Ｐは、内部にガス供給ノズル４８が挿入されながら、搬送される。その後、容器Ｐは、第２回転テーブル４２の昇降グリッパ４６に把持されながら次のリンスエリア６０に向けて搬送される。
殺菌チャンバ５１は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、昇降グリッパ４６による容器Ｐの昇降の程度に応じて、容器Ｐの搬送方向に沿って高さを変動させることができる。つまり、容器Ｐの受け渡し時には、容器Ｐを遮蔽筒４７の先端から出すために容器Ｐを昇降させる必要がありその分だけ殺菌チャンバ５１の高さを高くする必要があるが、それ以外の領域では、湿潤オゾンガスＧ２が無駄に供給されるのを避けるために、高さを低くしている。なお、図３には殺菌チャンバ５１の高さを一定に描いている。また、リンスチャンバ６１も同様である。
次に、ガス溜チャンバ５４は、図３及び図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、横断面がコの字（Ｃ字）状をなしており、開口側が下を向いて、第２回転テーブル４２の上面に接するように配置される。このガス溜チャンバ５４は、昇降グリッパ４６と干渉しない位置に設けられる一方、第２回転テーブル４２の上面に開口するガス供給ノズル４８の入口４８Ａを覆う位置に設けられる。
ガス溜チャンバ５４は、殺菌チャンバ５１とは異なり、領域が区切られていることはなく、また、搬送方向の上流から下流に向けて一様な開口面積を有している。
ガス溜チャンバ５４は、搬送方向の複数個所に、湿潤オゾンガスＧ２を内部に導入する導入管５７を設けており、それぞれの導入管５７には湿潤化装置３０の第２配管３９が接続される。
ガス溜チャンバ５４もまた、第２回転テーブル４２が回転運動するのとは異なり、位置が固定されている。したがって、ガス溜チャンバ５４と第２回転テーブル４２の接触部分は、第２回転テーブルの回転運動に伴って摺動する。
殺菌チャンバ５１の最も上流側に位置する排気領域５２には、図３に示すように、搬送されてくる容器Ｐの温度を計測する第２温度センサ５８が設けられている。第２温度センサ５８が計測した容器Ｐの温度は、制御部７０に送られ、湿潤ガス生成部１０において生成される湿潤オゾンガスＧ２の相対湿度ＲＨの制御及び殺菌チャンバ５１の温度管理に用いられる。
また、殺菌チャンバ５１には、図３に示すように、面状のヒータ５９が設けられており、このヒータ５９は第２温度センサ５８の計測結果に基づいて、制御部７０によって搬送されてくる容器Ｐよりも高い温度に制御される。
［リンスエリア６０］
次に、リンスエリア６０は、図３及び図５（ｄ）〜（ｆ）に示すように、第２回転テーブル４２の下面に接するように設けられるリンスチャンバ６１と、第２回転テーブル４２を貫通するガス供給ノズル４８と、を備える。
リンスチャンバ６１は、横断面がコの字（Ｃ字）状をなしており、開口側が上を向いて、第２回転テーブル４２の下面に接するように配置される。昇降グリッパ４６に把持される容器Ｐは、第２回転テーブル４２の回転に伴って、リンスチャンバ６１の内部を上流から下流に向けて移動する。この移動の過程において、容器Ｐは所定のすすぎ処理がなされる。
リンスチャンバ６１は、第２回転テーブル４２が回転運動するのとは異なり、位置が固定されている。したがって、リンスチャンバ６１と第２回転テーブル４２の接触部分も、第２回転テーブル４２の回転運動に伴って摺動する。
リンスチャンバ６１は、殺菌エリア５０で供給された湿潤オゾンガスＧ２及びすすぎ用に吹き込んだエア（Ａｉｒ）を強制的に排気するために、図５（ｄ）〜（ｆ）に示すように、排出管６５を備えている。強制的に排気されたガスは所定の排気施設に収容されることで、湿潤オゾンガスＧ２が意図しないところに漏れ出るのを防ぐ。
次に、ガス溜チャンバ５６は、図３及び図５（ｄ）〜（ｆ）に示すように、横断面がコの字（Ｃ字）状をなしており、ガス溜チャンバ５４と区分されている点、及び、導入管５７がすすぎ用のエア（Ａｉｒ）の供給源８０（図１参照）に接続されていることを除くと、ガス溜チャンバ５４と同じ構成を備えている。
［制御部７０］
制御部７０は、湿潤ガス生成部１０及び殺菌部４０の動作を司る（図１参照）。特に、本実施形態の制御部７０は、湿潤ガス生成部１０において生成される湿潤オゾンガスＧ２の相対湿度ＲＨを制御するとともに、殺菌チャンバ５１の温度が搬送されてくる容器Ｐよりも高温に維持されるようにヒータ５９の温度を制御する。
湿潤オゾンガスＧ２による殺菌性能は、殺菌対象物に対する相対湿度ＲＨに左右される。したがって、殺菌対象である容器Ｐの温度を第２温度センサ５８で計測し、制御部７０は、この計測結果を取得して、現時点において高い殺菌性能が得られる相対湿度ＲＨを求める。制御部７０は、この相対湿度ＲＨを得るために必要なオゾン生成装置２０と湿潤化装置３０の運転条件を求め、各々に対してこの運転条件で運転されるように指示する。相対湿度ＲＨを高くするためには、水Ｗに吹き込む混合ガスＧ１の気泡の粒径を小さくする、吹き込まれた混合ガスＧ１の気泡が水Ｗに接触する時間を長くする、ヒータ３５による水Ｗの加熱温度を高くする、あるいは、水槽３１の容量を大きくして、混合ガスＧ１が水Ｗと接触する面積を増やす、水槽３１を大型化して水Ｗとの接触面積を増やすといった手立てを採用すればよい。
殺菌チャンバ５１に供給された湿潤オゾンガスＧ２を容器Ｐの殺菌に有効に消費させるためには、殺菌チャンバ５１に結露して付着することを避けなければならない。そこで、本実施形態では、第２温度センサ５８で計測した容器Ｐの温度を制御部７０が取得し、制御部７０は、この計測結果に基づいて、搬送されてくる容器Ｐよりも殺菌チャンバ５１が高温に維持されるようにヒータ５９の温度を制御する。
［殺菌処理手順］
以下、殺菌システム１を用いて容器Ｐを殺菌処理する手順を説明する。
上流から連続的に搬送されてきた容器Ｐは、第１回転テーブル４１を介して第２回転テーブル４２に受け渡される。第２温度センサ５８は、第２回転テーブル４２に受け渡された容器Ｐの温度を計測し、制御部７０がその結果を取得する。
第２回転テーブル４２に受け渡された容器Ｐは、第２回転テーブル４２の回転動作に伴って、殺菌チャンバ５１の排気領域５２に搬送される。排気領域５２に搬送された容器Ｐは、図５（ａ）に示すように、遮蔽筒４７よりも下方に位置しているが、搬送が進むにしたがって、図５（ｂ）に示すように、昇降グリッパ４６が上昇することにより遮蔽筒４７の内部に進入する。排気領域５２では、導入管５７及びガス溜チャンバ５４を通ってきた湿潤オゾンガスＧ２が、ガス供給ノズル４８から容器Ｐに向けて吐出される。一方で、殺菌チャンバ５１の内部は、排出管５５を介して外部に排気される。
排気領域５２を通過すると、容器Ｐは殺菌領域５３に到達する。
殺菌領域５３では、図５（ｃ）に示すように、殺菌チャンバ５１の横断面の開口面積が最も狭い領域を容器Ｐが通過する。
殺菌領域５３において、ガス供給ノズル４８は容器Ｐの内部に挿入されているので、ガス供給ノズル４８から吐出される湿潤オゾンガスＧ２は、容器Ｐの内周面に作用して殺菌処理する。湿潤オゾンガスＧ２の一部は容器Ｐから溢れだして、容器Ｐと遮蔽筒４７の間の間隙を漂いながら、容器Ｐの外周面に作用して、容器Ｐの外周面を殺菌処理する。容器Ｐへの湿潤オゾンガスＧ２の結露を促進するためには、湿潤オゾンガスＧ２の方が容器Ｐよりも湿度が高いことが望まれる。なお、容器Ｐの外周面に直接的に湿潤オゾンガスを供給するためのノズルを設けることもできる。
容器Ｐの内周面及び外周面に湿潤オゾンガスＧ２が作用する際には、内周面及び外周面に湿潤オゾンガスＧ２に基づく結露が生じても構わないし、微細な水滴に分散した状態の結露は殺菌性能の観点から好ましい。しかし、必要以上の結露、例えば、内周面又は外周面に結露水が連続的に一様に膜を形成する程度に濡れてしまうのは好ましくない。容器Ｐに対する湿潤オゾンガスＧ２の好ましい作用の状態は、実験的に求めることができる。
殺菌チャンバ５１は、制御部７０の制御に基づいて、ヒータ５９により加熱されているので、供給された湿潤オゾンガスＧ２は、殺菌チャンバ５１に結露することなく、容器Ｐの殺菌処理に有効に消費される。
殺菌領域５３を通過すると、容器Ｐはリンスエリア６０に達する。図５（ｄ）〜（ｆ）に示すように、リンスエリア６０においては、容器Ｐは昇降グリッパ４６に把持されながら、リンスチャンバ６１の内部を搬送される。
リンスチャンバ６１には、リンス用のエアが、導入管５７、ガス溜チャンバ５６及びガス供給ノズル４８を介して、リンスチャンバ６１内の容器Ｐに吐出される。連続的に供給されるエアは、容器Ｐの内周面及び外周面に作用して、湿潤オゾンガスＧ２が容器Ｐに残留するのを防止する。
リンスチャンバ６１には、排出管６５が設けられており、リンスチャンバ６１の内部の気体は、排出管６５を介して外部に排気される。
リンスエリア６０を通過した容器Ｐは第３回転テーブル４３に受け渡され、下工程に向けて移送される。
［効 果］
以上説明した殺菌システム１が奏する効果を説明する。
殺菌システム１は、殺菌成分として湿潤オゾンガスＧ２を用いる。
オゾンは耐性菌を作らないし、また、容器ＰがＰＥＴから構成される場合であっても、容器Ｐに残留することがない。また、液状の薬剤を用いる場合に必要とされる処理設備が不要となる。
しかも、殺菌システム１は、湿潤オゾンガスＧ２を用いることにより、飲料用の容器Ｐに要求される殺菌性能を十分に得ることができる。つまり、本発明者らは、湿潤オゾンガスＧ２を用いた殺菌性能評価を行ったところ、図７に示すように、容器の殺菌性能として十分な殺菌能力Ｄ値がえられている。Ｄ値は、以下により定義される。
Ｄ値＝ｌｏｇ〔Ｉ／（ＭＶ）〕
Ｉ：初発菌数 ＭＶ：殺菌処理後の生菌数
また、殺菌システム１は、殺菌エリア５０に搬入される容器Ｐの温度に対して最適な相対湿度ＲＨが得られるように、湿潤ガス生成部１０の動作を制御するので、湿潤オゾンガスＧ２の殺菌性能を十分に引き出すことができる。しかも、湿潤オゾンガスＧ２を容器Ｐに優先的に作用させるために、殺菌チャンバ５１の温度を制御するので、供給される湿潤オゾンガスＧ２をむだに消費させることなく容器Ｐの殺菌に用いることができる。さらに、殺菌エリア５０において、容器Ｐの受け渡し動作に対応する昇降に応じて殺菌チャンバ５１の高さに制限を設けたので、殺菌に必要な湿潤オゾンガスＧ２の量を抑えることができるので、殺菌に要するコストの上昇を抑えることができる。
また、殺菌システム１は、殺菌領域５３において、遮蔽筒４７を設けることにより、供給した湿潤オゾンガスＧ２をこの遮蔽筒４７より内側に集約させることができるので、効率的に容器Ｐの殺菌を行うことができる。
以上、本発明の好適な形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。以下、いくつかの変更例について説明する。
［湿潤化方法］
殺菌システム１においては、湿潤オゾンガスＧ２を生成するのに、気泡式溶解法の一種であるバブリング法を用いたが、本発明において、湿潤オゾンガスＧ２を生成する手法は任意である。
例えば、気泡式溶解法の他の方法として知られるエジェクター法を採用することができる。
また、それぞれ生成された湿潤酸素等の湿潤ガスとオゾンガスとを混合する混合法、シャワー状に散布される水にオゾンガスを供給するシャワー法等を採用することができる。
また、任意の方法でオゾン水を生成した後に、これを気化して湿潤オゾンガスＧ２を生成することもできるし、任意の方法で水蒸気を生成し、これにオゾンガスを接触させることもできる。
［相対湿度制御］
殺菌システム１は、容器Ｐの温度を計測し、それに適合するように、湿潤ガス生成部１０で生成する湿潤オゾンガスＧ２の湿度を調整するが、容器Ｐに供給する湿潤オゾンガスＧ２の相対湿度ＲＨを制御する手法はこれに限らない。つまり、本発明は、湿潤化装置３０で生成される湿潤オゾンガスＧ２の湿度を一定としつつ、容器Ｐの温度を調整することによっても、容器Ｐに供給する湿潤オゾンガスＧ２の相対湿度ＲＨを制御することができる。この場合、殺菌エリア５０に供給される容器Ｐの温度を予め計測しておき、必要な相対湿度ＲＨが得られるように、容器Ｐを冷却又は加熱すればよい。
飲料充填システムにおいて本発明が適用される例として、例えば、容器Ｐの成形装置の下工程に置かれ、成形されたばかりの容器Ｐを殺菌する場合がある。この容器Ｐの成形はプリフォームへの加熱を伴い、成形された容器Ｐは例えば７０℃程度の温度を有しており、湿潤オゾンガスＧ２の温度、相対湿度ＲＨによっては、容器Ｐを冷却する必要がある。また、飲料充填システムにおいて本発明が適用される他の例として、すでに成形され、保管されていた容器Ｐを殺菌する場合がある。この場合には、容器Ｐの温度は、室温（例えば２５℃）程度であるが、湿潤オゾンガスＧ２の温度、相対湿度ＲＨによっては、容器Ｐを加熱する必要がある。容器Ｐの冷却又は加熱を行うには、例えば、冷風又は温風を容器Ｐに吹き付ければよい。
［吸引法］
次に、殺菌エリア５０において、容器Ｐに湿潤オゾンガスＧ２を作用させるのに、湿潤オゾンガスＧ２を吹き込んでいるが、本発明はこれに限定されない。つまり、本発明は、容器Ｐの内部を減圧することにより、容器Ｐの周囲に供給された湿潤オゾンガスＧ２を容器Ｐの内部に吸引して、湿潤オゾンガスＧ２を内周面及び外周面に作用させることができる。この手法を、以下、吸引法と略記する。その一例を、図４（ｂ）及び図６（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する。なお。図４（ｂ）及び図６（ａ）〜（ｆ）において、図４（ａ）及び図５（ａ）〜（ｆ）に示されるのと同じ構成要素については、図４（ａ）及び図５（ａ）〜（ｆ）と同じ符号を付けており、以下では、図４（ａ）及び図５（ａ）〜（ｆ）との相違点を中心に説明する。
吸引法に係る本実施形態は、容器Ｐの内部を減圧するための吸引ノズル４９を設けるとともに、湿潤オゾンガスＧ２を供給するガス供給ノズル４８を設ける。吸引ノズル４９は、真空ポンプに接続されており、この真空ポンプは制御部７０の指示に基づいて作動する。ガス供給ノズル４８は、湿潤化装置３０の第２配管３９に接続されており、湿潤化装置３０で生成された湿潤オゾンガスＧ２が第２配管３９及びガス供給ノズル４８を介して、殺菌チャンバ５１の内部に供給される。ここで、吸引ノズル４９は、容器Ｐが殺菌される所定位置に配置されるときに、容器Ｐの中心軸と一致する位置に設けられる。また、ガス供給ノズル４８は、平面視して、容器Ｐがこの所定位置に配置されるときに、遮蔽筒４７の内側であって、かつ、容器Ｐの外側に設けられる。
以下、吸引法における容器Ｐの殺菌手順を、図６（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する。
上流から連続的に搬送されてきた容器Ｐは、第１回転テーブル４１を介して第２回転テーブル４２に受け渡される。第２温度センサ５８は、第２回転テーブル４２に受け渡された容器Ｐの温度を計測し、制御部７０がその結果を取得する。ここまでは、吹き込み法と同じである。
排気領域５２においては、吸引ノズル４９を介して、容器Ｐの内部を減圧するとともに、ガス供給ノズル４８から湿潤オゾンガスＧ２を遮蔽筒４７の内部に供給する。また、殺菌チャンバ５１の内部は、排出管５５を介して外部に排気される（図６（ａ），（ｂ））。
排気領域５２を通過すると、容器Ｐは殺菌領域５３に到達する。
殺菌領域５３（図６（ｃ））においては、容器Ｐの内部が減圧される一方、容器Ｐの周囲に湿潤オゾンガスＧ２が供給されるので、湿潤オゾンガスＧ２は容器Ｐの外周面に接した後に、容器Ｐの内部に吸引され、さらに、吸引ノズル４９を介して外部に排出される。
殺菌領域５３を通過すると、容器Ｐはガス溜めチャンバ５６に達するが、以降は、リンスエリア６０も含めて、吹き込み法と同様である。
吸引法による殺菌処理は、排気領域５２において、容器Ｐの内部の空気が排出されてから、容器Ｐが殺菌領域５３に搬送される。つまり、殺菌領域５３に搬送される容器Ｐの内部は、空気がほとんど残存しておらず、すでに湿潤オゾンガスＧ２で満たされているので、湿潤オゾンガスＧ２を効率よく容器Ｐに作用させることができる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
１ 殺菌システム
２ 無菌室
１０ 湿潤ガス生成部
２０ オゾン生成装置
２１ 原料供給源
２３ 第１配管
２５ ノズル
３０ 湿潤化装置
３１ 水槽
３３ 水供給源
３５ ヒータ
３７ 第１温度センサ
３９ 第２配管
４０ 殺菌部
４１ 第１回転テーブル
４２ 第２回転テーブル
４３ 第３回転テーブル
４６ 昇降グリッパ
４７ 遮蔽筒
４８ ガス供給ノズル
４８Ａ 入口
４８Ｂ 吐出口
４９ 吸引ノズル
５０ 殺菌エリア
５１ 殺菌チャンバ
５２ 排気領域
５３ 殺菌領域
５４ ガス溜チャンバ
５５ 排出管
５６ ガス溜チャンバ
５７ 導入管
５８ 第２温度センサ
５９ ヒータ
６０ リンスエリア
６１ リンスチャンバ
６５ 排出管
７０ 制御部
８０ すすぎ用のエアの供給源
Ｇ１ 混合ガス
Ｇ２ 湿潤オゾンガス
Ｐ 容器

Claims (18)

  1. 所定の搬送路を連続的に搬送される容器に、殺菌成分を供給して殺菌する方法であって、
    湿度を含むオゾンガスである湿潤オゾンガスを、前記搬送路を含むチャンバにより区画される殺菌領域に供給する、
    ことを特徴とする容器の殺菌方法。
  2. 前記殺菌領域に供給される前記湿潤オゾンガスは、
    前記殺菌領域に搬送される前記容器よりも温度が高い、
    請求項１に記載の容器の殺菌方法。
  3. 前記チャンバは、
    前記殺菌領域に搬送される前記容器よりも温度が高い、
    請求項１又は請求項２に記載の容器の殺菌方法。
  4. 前記殺菌領域に供給される前記湿潤オゾンガスは、
    前記殺菌領域に搬送される前記容器の温度に応じて、その湿度が調整される、
    請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の容器の殺菌方法。
  5. 前記殺菌領域に供給される前記容器は、
    前記殺菌領域に供給される前記湿潤オゾンガスの湿度に応じて、その温度が調整される、
    請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の容器の殺菌方法。
  6. 前記殺菌領域に搬送される前記湿潤オゾンガスは、
    前記湿潤オゾンガスよりも湿度の低いオゾンガスと水分を接触させることにより生成される、
    請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の容器の殺菌方法。
  7. 前記殺菌領域に供給される前記湿潤オゾンガスは、
    前記容器の内部に導入されることで前記容器の内周面を殺菌する、
    請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の容器の殺菌方法。
  8. 前記殺菌領域に供給される前記湿潤オゾンガスは、
    前記容器の周囲に供給されて前記容器の外周面を殺菌し、かつ、前記容器の内部を減圧することにより前記周囲から前記内部に吸引されて前記容器の内周面を殺菌する、
    請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の容器の殺菌方法。
  9. 複数の容器を連続的に搬送する搬送路と、
    前記搬送路上に設けられ、前記搬送路を含むチャンバにより区画される殺菌領域と、
    前記殺菌領域に供給される、湿度を含むオゾンガスである湿潤オゾンガスを生成する湿潤ガス生成部と、
    を備えることを特徴とする容器の殺菌システム。
  10. 前記湿潤ガス生成部は、
    前記殺菌領域に搬送される前記容器よりも高い温度の前記湿潤オゾンガスを生成する、請求項９に記載の容器の殺菌システム。
  11. 前記チャンバは、
    前記殺菌領域に搬送される前記容器よりも温度が高くされている、
    請求項９又は請求項１０に記載の容器の殺菌システム。
  12. 前記湿潤ガス生成部は、
    前記湿潤オゾンガスよりも湿度の低いオゾンガスと水分を接触させることにより、前記湿潤オゾンガスを生成する、
    請求項９〜請求項１１のいずれか一項に記載の容器の殺菌システム。
  13. 前記湿潤ガス生成部は、
    前記殺菌領域に搬送される前記容器の温度に応じて、前記湿潤オゾンガスの湿度を調整する、
    請求項９〜請求項１２のいずれか一項に記載の容器の殺菌システム。
  14. 前記殺菌領域に供給される前記湿潤オゾンガスの湿度に応じて、前記殺菌領域に供給される前記容器の温度を調整する温度調整器を備える、
    請求項９〜請求項１２のいずれか一項に記載の容器の殺菌システム。
  15. 前記殺菌領域を搬送される前記容器の内部に挿入され、前記湿潤オゾンガスを前記容器の内部に供給する手段を備える、
    請求項９〜請求項１４のいずれか一項に記載の容器の殺菌システム。
  16. 前記殺菌領域を搬送される前記容器の内部を減圧する減圧手段と、
    前記湿潤オゾンガスを前記容器の周囲に供給する手段と、を備える、
    請求項９〜請求項１４のいずれか一項に記載の容器の殺菌システム。
  17. 前記容器は飲料用容器である、
    請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の容器の殺菌方法。
  18. 前記容器は飲料用容器である、
    請求項９〜請求項１６のいずれか一項に記載の容器の殺菌システム。
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