JP6724229B1

JP6724229B1 - 充填機用殺菌スプレー方法及び殺菌スプレー装置

Info

Publication number: JP6724229B1
Application number: JP2019224369A
Authority: JP
Inventors: 康弘新家; 等松本
Original assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2020-07-15
Anticipated expiration: 2039-12-12
Also published as: WO2021116014A1; JP2021091461A

Abstract

【課題】包装材料表面を殺菌することは可能であるが、縦シール部分と横シール部分が交差する４重の部分の微小な間隙から入り込む菌を十分に殺菌することは困難である。【解決手段】第１のリール状包材の終端と第２のリール状包材の始端との繋ぎ部分を有したウェブ状の包材から包装容器を製造する充填機に用いる殺菌スプレー方法であって、前記充填機内のチューブ状の包材が無菌室を出た後、横シール・切断される前に、前記チューブ状の包材の、少なくとも前記縦シールされた側の前記繋ぎ部分を含む部分に向かって横方向からスプレー装置を用いて殺菌剤をスプレーし、前記殺菌剤のスプレーパターンの外周部の濃度が中央部の濃度よりも高い。これによって、繋ぎ部分の微小な間隙から入り込む可能性のある菌を殺菌する。【選択図】図２

Description

本発明は、飲料または流動性食品等の包装容器を製造する充填機に用いる殺菌スプレー方法及び殺菌スプレー装置に関する。

従来、充填機を用いて飲料または流動性食品等が充填された包装容器を製造する場合、充填機の中でウェブ状包材を変形してチューブ状とし、縦シールを行い、飲料または流動性食品を充填し、横シールを行い、個別の容器に切断し、成形して最終の包装容器が製造される。

包装容器を製造する充填機において、ウェブ状包材は予め設定された長さに巻かれてリール状にされた状態で送出部にセットされる。次に、ウェブ状包材は送出部から繰り出され、途中でチューブ状に変形され、縦シール装置によって縦方向にシールされ、飲料または流動性食品が充填される。続いて、チューブ状の包材は横シール・切断装置によって所定の間隔で横方向にシールされ、切断されて枕状の原型容器となる。そして、最終的な形状に成形されて包装容器となる。

充填機を連続して運転するために、送出部には第１と第２の２つのリール状の包材がセットされ、第１のリールの包材に続いて第２のリールの包材が連続して繰り出されるようにされている。そのために、第１のリールの包材の終端と第２のリールの包材の始端とがスプライサによって繋がれ、第１のリールの包材がなくなっても第２のリールの包材包材が続いて繰り出され、途切れることなく連続的に充填機に供給される。

ウェブ状包材のリールを繋いだ箇所は、図１に示すように、先行の第１のリールの包材１１と後続の第２のリールの包材１２が２枚重ねとなっている。この２枚重ね部分１３を含む領域の包材も、充填機内でチューブ状に変形され、最後に包装容器に成形されるが、この時、リールの繋ぎ部分１３には、縦シール部分１４と更に重なる繋ぎ部分１５があり、繋ぎ部分１５において包装材料が４重となる。この４重の繋ぎ部分１５を含む包装容器は製品として市場で販売できないため、この４重の繋ぎ部分１５がある包装容器を製造ラインから排除する。そのため、４重の繋ぎ部分１５を含む包装容器が市場において販売されることはない。

しかし図１に示すように、４重の縦シール部分１５には微小な間隙１６が生じることがあり、充填機内の充填部周辺の無菌環境（アセプテック）にされた領域外の場所において、この微小な間隙１６から菌が入り込むことがあり、製造時の状況によっては本来無菌環境であるはずのチューブ内に菌が入り込む場合がある。これを防ぐため、無菌環境下である充填機のチャンバ内において、予め４重の繋ぎ部分１５をパッチフィルムで保護することにより、この微小な間隙１６から菌が侵入するのを防止する技術が本出願人の関連会社によって開示されている（特許文献１）。

また、４重の繋ぎ部分１５をパッチフィルムで保護する代わりに、４重部分のシールをより強固とするため、加熱ローラ、継ぎ目検出装置、コントローラ等から構成される追加与熱手段を用いて、更に縦シールの加熱を行うことにより４重部分のシールを強化し、微小な間隙から菌が侵入するのを防止する技術が本出願人の関連会社によって開示されている（特許文献２）。

また、包装材料の殺菌装置の一例として、殺菌装置を用いて、過酸化水素水溶液等の殺菌剤を超音波により霧化させ、ホットエアーとともに包装材料に付着させることによって、包装材料表面を殺菌する技術が提案されている（特許文献３）。

特開２００８−２９６９５８号公報特開２０１１−１４０３４７号公報特開２００６−３６３４３号公報

充填機の中でウェブ状包装材料をチューブ状に成形し（以下、単に「チューブ」と呼ぶ場合がある）、縦シール、充填したチューブが無菌室の外に送られて横シールされる時に、チューブ内が一時的に陰圧になって４重の繋ぎ目部分の隙間から無菌環境外の空気を吸い込む可能性がある。製造時の状況によっては、仮に空気を吸い込んでしまった場合に、４重の繋ぎ部分を含む包装容器のみならず、後続の数１０個の包装容器内にも菌が拡散する場合があり、これらが全て製品として販売できない可能性があった。

このような課題を解決するために、特許文献１に開示された従来技術では、チャンバ内にパッチフィルムの密封装置を設ける必要があり、その密封装置の大きさや形状に制限があるという問題があった。また無菌室内の洗浄が困難であるという問題もあった。

また、特許文献２に開示された従来技術では、充填機内に追加与熱手段を設けるために、充填パイプ部周辺の装置部分を大型化する必要があった。さらに、加熱ローラ等の定期的なメンテナンスが必要であるという問題もあった。

また、特許文献３に開示された従来技術を用いれば、包装材料表面を殺菌することは可能であるが、４重の縦シール部分の微小な間隙から入り込む菌を十分に殺菌することが困難であった。すなわち、包装材料の表面については殺菌できるものの、包装材料の表面に対して横向きの微小な間隙部分の殺菌に対しては効果的ではなく、その後に製造された数１０個の包装容器内に対して、外気に存在している菌の侵入を完全になくすことはできなかった。
本発明の目的は、本発明者らが初めて見出した上述の課題を解決する包装材料の殺菌スプレー方法、及び殺菌スプレー装置を提供することにある。

本発明による包装容器の殺菌スプレー方法は、第１のリール状包材の終端と第２のリール状包材の始端との繋ぎ部分を有したウェブ状の包材から包装容器を製造する充填機に用いる殺菌スプレー方法であって、前記充填機内のチューブ状の包材が無菌室を出た後、横シール・切断される前に、前記チューブ状の包材の、少なくとも前記縦シールされた側の前記繋ぎ部分を含む部分に向かって横方向からスプレー装置を用いて殺菌剤をスプレーし、前記殺菌剤のスプレーパターンの外周部の濃度が中央部の濃度よりも高いことを特徴とする。

さらに、本発明は上記殺菌方法を実現する殺菌スプレー装置も提供する。本発明におよる殺菌スプレー装置は、第１のリール状包材の終端と第２のリール状包材の始端との繋ぎ部分を有したウェブ状の包材から包装容器を製造する充填機に外付けする殺菌スプレー装置であって、充填機内の無菌室と前記包材の横シール・切断部の間の位置で、前記包材から離隔して配置され、チューブ状の包材の縦シールされた側の前記繋ぎ部分を含む部分に向かって横方向から殺菌剤をスプレーする２流体ノズル、を備え、前記２流体ノズルの外周側に液体の殺菌液を、中心側に圧搾空気を供給して混合してスプレーパターンを形成し、前記スプレーパターンの外周部の濃度が中央部の濃度よりも高いことを特徴とする。

また、本発明による殺菌剤のスプレーパターンは、前記殺菌剤のスプレーパターンの中心が、前記縦シールと前記横シールの交点部分及びその上下の前記縦シール部分に向けられ、かつ前記スプレーパターンの直径が前記包材の幅以上である。

さらに、本発明による殺菌剤のスプレーパターンが略円形である。

また、本発明による殺菌スプレー方法において、前記殺菌剤をスプレーするノズルは２流体ノズルであり、前記２流体ノズルの外周側に液体の殺菌液を、中心側に圧搾空気を供給して混合した前記殺菌剤をスプレーする。

本発明によれば、包装容器の滅菌処理に関して、４重の縦シール部分からの菌の侵入を十分に防止できる優れた効果が得られる。また、充填機に大型の装置を組み込む必要がなく、本発明のスプレー装置は充填機から隔離して付加的に設置できるため、その大きさや形状に制限がないという利点もある。またそのため、充填機やスプレー装置のメンテナンスも容易である利点もある。

（Ａ）は２つのリールの包材を繋いだ部分を示す模式図である。（Ｂ）は（Ａ）の縦シール部分の縦断面を示す模式図である。本発明の実施形態による、包装容器を製造するための充填機の構成と包装容器の製造工程を示す概略図である。（Ａ）は本発明の実施形態によるスプレー装置先端部の構造を示す模式図である。（Ｂ）は本発明のスプレーパターンを模式的に示す図である。（Ａ）包材への横長楕円形のスプレーパターンを示す模式図である。（Ｂ）包材への縦長楕円形のスプレーパターンを示す模式図である。（Ｃ）包材への本発明による濃度変化型円形のスプレーパターンを示す模式図である。（Ａ）２流体ノズルの一般的な使用法を示す断面の模式図である。（Ｂ）２流体ノズルの本発明の使用法を示す断面の模式図である。

本発明を実施する充填機１００において、ウェブ状の包材を使用する場合の包材の流れを示す概略図を図２に示す。包材は、予め設定された長さだけ巻かれたリール状の状態で送出部１１０にセットされ、ウェブ状の包材１０１が送出部１１０から繰り出される。充填機を連続して運転するために、送出部には、現在のリール１０２（第１のリール）に近接して後続の別のリール（第２のリール：非図示）がセットされ、現在のリール１０２の包材がすべて繰り出されると、スプライサ（非図示）によってこのリール１０２の包材の終端と次のリールの包材の始端とが繋がれて接続され、現在のリール１０２の包材がなくなると次のリールの包材が連続して繰り出されるような構成になっている。

送出部１１０から繰り出された包材１０１は、途中シーリングテープ貼着装置１０５により包材１０１の縁部にシーリングテープが供給される。次に包材１０１は過酸化水素等の殺菌液が入った殺菌槽１１２を通って包材の表面全体が殺菌された後、エアナイフ１１４により乾燥させられ、無菌室１２０に送られる。そして無菌室１２０内において、ウェブ状の包材１０１は上部形成リング、その他の形成リングによって徐々に変形させられてチューブ状に成形される。そして充填パイプ１２２を介して飲料、流動性食品がチューブ状の包材内に充填される。次に縦方向のシールを行うが、その際、チューブ状の包材の一方の縁部と他方の縁部とを挟むようにして、チューブ１２４の内側にはプレッシャローラ（非図示）が回転自在に配設され、チューブ１２４の外側には、それに対向してプレッシャローラによる圧力を受けて包材を押さえ支持するためのカウンタローラ（非図示）が回転自在に配設されている。チューブ１２４の走行に伴って、プレッシャローラ及びカウンタローラが包材の縁部同士を挟んだ状態で押圧されて回転し、縦シール部の合せ面が予備加熱手段１２６により加熱され、押圧、接着されて縦シールが完了する。

縦シール後に無菌室１２０から出たチューブ１２４は、前述の４重の繋ぎ部分１５がサポートローラー１２８を通過するタイミングで、スプレー装置１３０によって殺菌剤が横方向から４重の繋ぎ部分１５にスプレーされる。このスプレー装置１３０による殺菌工程については以下に詳細に述べる。次いで、所定の間隔で横シール・切断装置（ジョーシステム）１４０によって横シール及び切断が行われ、枕状の原型容器１５２となる。枕状の原型容器１５２は、所定の最終形状に更に成形されて包装容器１５４が完成する。４重の繋ぎ部分１５を含む枕状の原型容器１５２は、最終形状に成形される前に製造ラインから排除される、または最終形状に成形された後、４重の繋ぎ部分１５を含む包装容器１５４が製造ラインから排除される。

上で述べたように、このような工程において、図１に示したようなリールを繋いだ箇所を含む包材が充填機内に入り、無菌室１２０から出た段階において、微小な間隙１６から菌が侵入することがあり、本来無菌環境であるはずのチューブ内に菌が侵入する可能性がある。これを防ぐため、本発明では４重の繋ぎ部分１５に殺菌剤のスプレーを行う工程を導入し、この部分を再度殺菌することにより菌の侵入を防止した。以下にその構成、方法について述べる。

図３（Ａ）は本発明の実施例で用いたスプレー装置の先端部分を模式的に示す。スプレー装置の先端部は２流体ノズルを備えており、２流体ノズルの外周側に液体の殺菌液を、中心側に圧搾空気を供給して混合してスプレーパターンを形成する。ノズルの先端から殺菌剤が円錐状のスプレーパターンで噴出され、包材の４重の繋ぎ部分１５にスプレーされる。図３（Ｂ）に示す通り、本発明の殺菌剤のスプレーパターンは、外周部の濃度が中央部の濃度よりも高い。スプレー装置は、図２に１３０で示すように、包材がプレッシャローラのある無菌室１２０から出た後で、かつ横シール装置１４０の上方に、チューブの縦シール側にチューブから所定の距離だけ離隔して配置する。

チューブ状の包材１２４は上から下へ連続的に走行しているので、スプレーを行うタイミングは、４重の繋ぎ部分１５がスプレーパターンの中央の位置に来る時刻を中心にしてそれより前３０秒間とそれより後１０秒間の計４０秒間とした。このタイミングは、スプライスを行った時刻からスプレーする時刻までの経過時間をその間の走行距離と包材の速度から予め計算して決定している。しかしこの方法に限らず、スプレー位置の上部に光学的センサ等を設置し、繋ぎ部分１５の正確な位置を検出してからスプレーを行ってもよい。

種々の試験の結果、殺菌効果は、スプレーする包材上の位置、及びスプレーの包材表面での形状（スプレーパターン）、その大きさに大きく依存することを見出した。以下にその結果について詳細に述べる。

（スプレー位置の影響）
スプレーする包材の位置は、スプレーパターンの中央を包材の４重の繋ぎ部分１５に一致させた場合が最も効果的であることがわかった。スプレーパターンが繋ぎ部分の上側にずれた場合には汚染度が上昇することが確認された

（スプレーパターンの影響）
殺菌剤のスプレーパターンについて色々な形状で試験を行った。図４は包材上の具体的なスプレーパターン（灰色部分）を模式的に示したものである。横長楕円形パターンが図４（Ａ）、縦長楕円形パターンが図４（Ｂ）、濃度変化型の略円形パターンが図４（Ｃ）に示されている。図４（Ｃ）のパターンは、図３（Ｂ）に示したような外周領域の殺菌液の濃度を高くし、内側領域の濃度を低くした略円形パターンである。図では、外周の高濃度の領域の濃い灰色の表示と、低濃度領域の薄い灰色の表示の２種類で模式的に示してあるが、実際は高濃度から低濃度へ徐々に変化している。これに対して図４（Ａ）と図４（Ｂ）ではパターン全体でほぼ濃度が均一であり、または中央部の濃度が高くなり、楕円の長軸の方向が異なるだけである。

図４（Ａ）〜（Ｃ）それぞれのパターンを用い、殺菌剤としてハセッパー水と除菌エアーを用いて包装容器の繋ぎ部分を殺菌し、包装容器内に菌の汚染があるかどうかについて繰り返し試験を行った。殺菌液の噴射量は１．５（Ｌ／ｍｉｎ）、エアーの圧力は０．１（ＭＰａ）、殺菌液の圧力は０．２（ＭＰａ）とし、ノズル先端と包装容器との距離は３０（ｃｍ）とした。その結果を表１に示す。均一濃度の楕円形の場合は図４（Ａ）も図４（Ｂ）も一定の効果は見られたものの汚染する回もあり、殺菌効果は十分ではないことが分かった。これに対して、本発明に係る濃度変化型の略円形パターンである図４（Ｃ）では６回の試験の内、菌に汚染された回数は０であり、殺菌効果が非常に優れていることが明らかとなった。また、殺菌剤の噴射量を１．５（Ｌ／ｍｉｎ）から０．５（Ｌ／ｍｉｎ）にすると、より殺菌効果が得られることが分かった。

（スプレーパターンの大きさの影響）
本発明によるスプレーパターンの外径の大きさに関しては、少なくともチューブ状包材の幅以上、好ましくはサポートローラーにまで重なる大きさとし、縦シールと横シールの交点部分（４重の繋ぎ部分）にスプレーの中心を向けてスプレーする場合に殺菌性が最も優れていた。

（スプレーノズルの構造）
上述の濃度変化型の略円形パターンを形成するためのスプレーのノズル構造について以下に説明する。本発明では、内気形で外部混合形の２流体ノズルを用いる。図５にその断面図を模式的に示す。図５（Ａ）に示すように同心円状の２つの開口を有し、中心部に殺菌液、外周部に圧搾空気を供給して使用することが一般的であるが、本発明では、図５（Ｂ）に示すように中心部に圧搾空気、外周部に殺菌液を供給し、ノズル外で圧搾空気と殺菌液を混合して霧状の殺菌剤を生成する。このようにすることにより、充円錐形のスプレー形状となり、かつ照射面では図４（Ｃ）のような外周部の濃度が中心部よりも高い、濃度変化型の略円形スプレーパターンが得られる。これに対して、従来の図（Ａ）では濃度がほぼ均一または中央部の濃度が濃い略円形のスプレーパターンが得られる。比較例の図４の（Ａ）と（Ｂ）の均一濃度の楕円形パターンは、円形ではなくスリット型の開口を有するノズルを用いることにより得られる。

スプレーノズルの噴き出し角度に大きな制限はないが、本実施例では、スプレーノズルの上部にある、液体がかかるのが望ましくない部材（例えば光電管）を避けるため、水平面より約３５度下向きにスプレーした。しかしこの角度があまり大きくなると、スプレーパターンが円形からずれてくるので好ましくない。

以上、実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本発明は当業者の知識に基づいて本発明の要旨を逸脱しない範囲の様々の改良、設計変更を行うことができ、様々の改良・設計変更があっても本発明に含まれる。

また、上記実施形態に限らず、いかなる形態の包装材料により形成された包装容器にも本発明は適用可能である。また、いかなる飲料、液体食品や食品粉体等を充填する包装容器にも本発明は適用可能である。

また、前述の本願発明の特徴部分以外の概念については、本出願人の関連会社の特許出願である特許文献１及び２に開示された内容を援用する。

１１先行の包材
１２後続の包材
１３リールの繋ぎ部分
１４縦シール部分
１５４重の繋ぎ部分
１６間隙
１００充填機
１０１包材
１０２リール
１１０送出部
１１４エアナイフ
１２０無菌室
１２２充填パイプ
１２４チューブ
１３０スプレー装置
１４０横シール・切断装置
１５２原型容器
１５４包装容器

Claims

第１のリール状包材の終端と第２のリール状包材の始端との繋ぎ部分を有したウェブ状の包材から包装容器を製造する充填機に用いる殺菌スプレー方法であって、
前記充填機内のチューブ状の包材が無菌室を出た後、横シール・切断される前に、前記チューブ状の包材の、少なくとも前記縦シールされた側の前記繋ぎ部分を含む部分に向かって横方向からスプレー装置を用いて殺菌剤をスプレーし、前記殺菌剤のスプレーパターンの外周部の濃度が中央部の濃度よりも高い、殺菌スプレー方法。
前記スプレーパターンの中心が、前記縦シールと前記横シールの交点部分及びその上下の前記縦シール部分に向けられ、かつ前記スプレーパターンの直径が前記包材の幅以上である、請求項１に記載の殺菌スプレー方法。
前記スプレーパターンが略円形である、請求項１または２に記載の殺菌スプレー方法。
前記スプレー装置の前記殺菌剤をスプレーするノズルが２流体ノズルであり、前記２流体ノズルの外周側に液体の殺菌液を、中心側に圧搾空気を供給して混合した前記殺菌剤をスプレーする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の殺菌スプレー方法。
第１のリール状包材の終端と第２のリール状包材の始端との繋ぎ部分を有したウェブ状の包材から包装容器を製造する充填機に外付けする殺菌スプレー装置であって、
充填機内の無菌室と前記包材の横シール・切断部の間の位置で、前記包材から離隔して配置され、チューブ状の包材の縦シールされた側の前記繋ぎ部分を含む部分に向かって横方向から殺菌剤をスプレーする２流体ノズル、を備え、
前記２流体ノズルの外周側に液体の殺菌液を、中心側に圧搾空気を供給して混合してスプレーパターンを形成し、前記スプレーパターンの外周部の濃度が中央部の濃度よりも高い、
殺菌スプレー装置。
前記スプレーパターンの中心が、前記縦シールと前記横シールの交点部分及びその上下の前記縦シール部分に向けられ、かつ前記スプレーパターンの直径が前記包材の幅以上である、請求項５に記載の殺菌スプレー装置。