JP6769525B2

JP6769525B2 - 飲料充填装置の洗浄・殺菌方法

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Publication number: JP6769525B2
Application number: JP2019109617A
Authority: JP
Inventors: 睦早川; 高明廣岡; 誠司桑野
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2016-04-07
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2020-10-14
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Description

本発明は、ＰＥＴボトル等の容器に製品である飲料などを充填する飲料充填装置の洗浄・殺菌方法および装置に関する。

飲料充填装置により飲料などの製品をボトル等の容器に充填する場合、製品自体を殺菌して無菌状態にする製品殺菌処理をしておかなければならないことはもちろんのこと、飲料充填装置におけるサージタンク、送液管、充填ノズル等を備えた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、飲料供給系配管内を通る飲料自体については、その製品の殺菌値であるＦ値を測定し、その履歴情報に基づいて製品の品質が保証できる程度に殺菌されているか否かを確認することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

また、飲料充填装置の飲料供給系配管については、定期的にあるいは製造される製品の種類を切り替える際に、ＣＩＰ（ＣｌｅａｎｉｎｇｉｎＰｌａｃｅ）処理をし、さらに、ＳＩＰ（ＳｔｅｒｉｌｉｚｉｎｇｉｎＰｌａｃｅ）処理をしている（例えば、特許文献２参照）。

ＣＩＰ処理は、飲料供給系配管の管路内から充填機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。なお、ＣＩＰ処理では、加熱殺菌部で洗浄液を例えば８０℃に保持して飲料供給系配管に循環させることによって処理される。これにより、飲料供給系配管内に付着した前回の製品の残留物等が除去される（例えば、特許文献２参照）。

ＳＩＰ処理は、製品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処理で洗浄した飲料供給系配管内に加熱蒸気又は熱水を流すことによって高温での殺菌処理が行われる。このとき、加熱蒸気又は熱水は、例えば１３０℃に保持される。これにより、飲料供給系配管内が殺菌処理され無菌状態とされる（例えば、特許文献２参照）。

製品殺菌処理は、ＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理が行われた後に、飲料供給系配管に製品を流す際に、飲料供給系配管に配置された加熱殺菌部（ＵＨＴ：ＵｌｔｒａＨｉｇｈ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）によって製品が加熱、殺菌されることで行われる。これにより、滅菌された製品をボトルなどの容器へ充填することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２１５８９３号公報特開２００７−２２６００号公報

上述した方法で飲料充填装置の洗浄および殺菌並びに、製品の殺菌処理を行うことで、製品の品質を正確かつ迅速に保証することができる。

しかし、飲料充填装置の飲料供給系配管に対して、ＣＩＰ処理、ＳＩＰ処理及び製品殺菌処理と異なる処理を続けて行う殺菌方法によると、ＣＩＰ処理からＳＩＰ処理に移行する場合、ＣＩＰ処理で用いた洗浄液を常温の無菌水で洗い流すすすぎ処理を行うため、図１６に示すように加熱殺菌部の温度が低下してしまい、ＳＩＰ処理を開始する際に再度加熱殺菌部の温度をＳＩＰ処理を行う温度まで昇温する必要があり、ＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理並びに、これらの処理の移行時間に非常に時間がかかるという課題を有していた。また、ＣＩＰ処理とＳＩＰ処理の間及び製造工程とＣＩＰ処理の間には、ＵＨＴホールディングチューブの切替（スイングベント），各所フィルタの交換及び点検，ホモゲナイザーの分解洗浄などを行う切替作業が行われており、これらの切替作業に非常に時間を要するという課題があった。

このように従来の洗浄・殺菌方法によると、ＣＩＰ処理やＳＩＰ処理を行っている間は製品の製造を行うことができないため、飲料充填装置の稼働率が低下してしまい、効率よく製品の製造を行うことができず、これを改善する要望が強くあった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、飲料充填装置の稼働率を上げて、効率よく製品の製造を行うことができる飲料充填装置の洗浄・殺菌方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明に係る飲料充填装置の洗浄・殺菌方法は、加熱殺菌部を経て充填機内へと製品を送る飲料供給系配管を備えた飲料充填装置内について、前記飲料供給系配管内に付着した製品の残留異物の除去を行うＣＩＰ処理及び、前記飲料供給系配管内を殺菌するＳＩＰ処理を行う飲料充填装置の洗浄・殺菌方法において、前記ＣＩＰ処理と前記ＳＩＰ処理の間を停止させることなく、前記ＣＩＰ処理と前記ＳＩＰ処理を同時に又は連続的に行う飲料充填装置の洗浄・殺菌方法であって、前記製品を殺菌する前記加熱殺菌部に備えられる全てのホールディングチューブの管路について同時又は連続的に前記ＣＩＰ処理又は前記ＳＩＰ処理を行い、全ての前記ホールディングチューブの前記ＳＩＰ処理の後、次に製造される際に使用する前記ホールディングチューブのパターンに切り替え、次に製造される際に使用する前記ホールディングチューブ以外の使用しない前記ホールディングチューブの末端バルブに排水用のブローバルブを設け、使用しない前記ホールディングチューブを無圧にすることを特徴とする。本発明の他の実施の形態に係る飲料充填装置の洗浄・殺菌方法は、加熱殺菌部を経て充填機内へと製品を送る飲料供給系配管を備えた飲料充填装置内について、前記飲料供給系配管内に付着した製品の残留異物の除去を行うＣＩＰ処理及び、前記飲料供給系配管内を殺菌するＳＩＰ処理を行う飲料充填装置の洗浄・殺菌方法において、前記ＣＩＰ処理と前記ＳＩＰ処理の間を停止させることなく、前記ＣＩＰ処理を行った際に昇温した加熱殺菌部（ＵＨＴ）の設定温度を下げることなく、前記ＳＩＰ処理を行う温度まで昇温させ、前記ＣＩＰ処理で用いる洗浄剤のすすぎ水は、前記加熱殺菌部の殺菌温度と前記加熱殺菌部内の流量から求めた殺菌強度を用いて処理を行い、前記ＣＩＰ処理と前記ＳＩＰ処理を連続的に行うことを特徴とする。

また、本発明の他の実施の形態に係る飲料充填装置の洗浄・殺菌方法において、加熱殺菌部を経て充填機内へと製品を送る飲料供給系配管を備えた飲料充填装置内について、前記飲料供給系配管内に付着した製品の残留異物の除去を行うＣＩＰ処理及び、前記飲料供給系配管内を殺菌するＳＩＰ処理を行う飲料充填装置の洗浄・殺菌方法において、前記ＣＩＰ処理と前記ＳＩＰ処理の間を停止させることなく、前記ＣＩＰ処理を行った際に昇温した加熱殺菌部（ＵＨＴ）の設定温度を下げることなく、前記ＳＩＰ処理を行う温度まで昇温させ、又は前記ＣＩＰ処理におけるすすぎ工程において前記ＳＩＰ処理を行う温度まで昇温させ、前記ＣＩＰ処理と前記ＳＩＰ処理を連続的に行う飲料充填装置の洗浄・殺菌方法であって、前記ＳＩＰ処理の後、製品殺菌処理を行いながら製品を容器に充填する充填工程を行う、第１の製造工程と、前記第１の製造工程とは異なる製品を製造するために、前記ＣＩＰ処理及び前記ＳＩＰ処理を含む第２の製造工程と有し、前記第１の製造工程及び前記第２の製造工程は、前記加熱殺菌部の温度を前記ＣＩＰ処理での設定温度以下に下げずに行われると好適である。

また、本発明の他の実施の形態に係る飲料充填装置の洗浄・殺菌方法において、前記ＳＩＰ処理は、前記飲料供給系配管にある温度計から得られた値を前式に代入し、所定の値になった時点で処理を終了すると好適である。

また、本発明の他の実施の形態に係る飲料充填装置の洗浄・殺菌方法において、前記ＳＩＰ処理の後、製品殺菌処理を行いながら製品を容器に充填する充填工程を行う、第１の製造工程と、前記第１の製造工程とは異なる製品を製造するために、前記ＣＩＰ処理及び前記ＳＩＰ処理を含む第２の製造工程と有し、前記第１の製造工程及び前記第２の製造工程は、前記加熱殺菌部の温度を前記ＣＩＰ処理での設定温度以下に下げずに行われると好適である。

また、本発明の他の実施の形態に係る飲料充填装置の洗浄・殺菌方法において、前記飲料供給系配管は、前記製品をろ過するろ過手段を備え、前記ろ過手段は、少なくとも前記第１の製造工程に用いられる第１のろ過手段と、前記第２の製造工程に用いられる第２のろ過手段を切り替える切替工程を備えると好適である。

また、本発明の他の実施の形態に係る飲料充填装置の洗浄・殺菌方法において、前記第１の製造工程の際に、前記第２のろ過手段に付着した残留異物を除去する清掃工程を備えると好適である。

また、本発明の他の実施の形態に係る飲料充填装置の洗浄・殺菌方法において、前記ＣＩＰ処理で用いる洗浄剤のすすぎ水は、前記ＣＩＰ処理で用いたすすぎ水の排熱を利用する熱交換器を介して昇温されると好適である。

本発明によれば、飲料充填装置の殺菌について、洗浄液を用いてＣＩＰ処理を行った後、送液ポンプを停止せずに、ＳＩＰ処理に移行すると共に、ＳＩＰ処理で用いられる無菌水によって飲料供給系配管のすすぎを行うので、ＣＩＰ処理からＳＩＰ処理に移行する移行時間を短縮することができる。同時にＣＩＰ処理後の水を排水することなく、次のＳＩＰ処理に使用するため、大幅な節水が可能となる。加えてＳＩＰ処理に必要な温度まで昇温する温度が小さい（又は不要となる）ため、蒸気エネルギーも大幅に削減できる。

また、本発明によれば、ＳＩＰ処理は殺菌温度と流量から求めた実際の殺菌強度（Ｆ値）を用いて殺菌保証を行っているので、従来の温度と時間を管理する殺菌方法と比較して正確且つ迅速にＳＩＰ処理を行うことができ、製品の充填作業に早期に着手することで製品の切り替えに要する時間を短縮し、製品を効率よく製造することができる。

また、本発明によれば、ＣＩＰ処理、ＳＩＰ処理及び製品殺菌処理を含む第１の製造工程と、この第１の製造工程と連続して、第１の製造工程とは異なる製品を充填するためにＣＩＰ処理、ＳＩＰ処理及び製品殺菌処理を行う第２の製造工程とを行うので、製造する製品を切り替えながら飲料充填装置を用いて製品の製造を行う場合であっても、飲料充填装置の稼働率を上げて製品を効率よく製造することができる。

また、本発明によれば、飲料供給系配管は、第１のろ過手段と第２のろ過手段を有しているので、第１のろ過手段を用いて第１の製造工程を行っている間に、第２のろ過手段を洗浄することで、これらのろ過手段の洗浄を効率良く行うことができる（図１（ａ）参照）。

本発明に係る洗浄・殺菌方法を行う飲料充填装置のブロック図である。本発明に係る洗浄・殺菌方法を行う飲料充填装置の変形例を示すブロック図である。本発明に係る洗浄・殺菌方法において、飲料供給系配管で加熱殺菌部からアセプティックサージタンク手前までの上流側配管部に対しＣＩＰ処理又はＳＩＰ処理を行っている状態を示すブロック図である。本発明に係る洗浄・殺菌方法において、飲料供給系配管でアセプティックサージタンク以降から充填ノズルまでの下流側配管部に対しＣＩＰ処理又はＳＩＰ処理を行っている状態を示すブロック図である。本発明に係る洗浄・殺菌方法において、飲料供給系配管全体にＣＩＰ処理を行う場合の状態を示すブロック図である。製品のボトル詰め製品を生産している状態を示すブロック図である。本発明に係る洗浄・殺菌方法における上流側配管に対するＣＩＰ処理、ＳＩＰ処理及び製造工程での温度変化を説明するためのグラフである。本発明に係る洗浄・殺菌方法における上流側配管に対するＣＩＰ処理、ＳＩＰ処理及び製造工程での他の温度変化を説明するためのグラフである。本発明に係る洗浄・殺菌方法における上流側配管に対するＣＩＰ処理、ＳＩＰ処理及び製造工程での他の温度変化を説明するためのグラフである。本発明に係る洗浄・殺菌方法において、上流側配管に対してＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理を同時に行った場合の製造工程での温度変化を説明するためのグラフである。本発明に係る洗浄・殺菌方法における下流側配管に対するＣＩＰ処理、ＳＩＰ処理及び製造工程での温度変化を説明するためのグラフである。本発明に係る洗浄・殺菌方法における下流側配管に対するＣＩＰ処理、ＳＩＰ処理及び製造工程での他の温度変化を説明するためのグラフである。本発明に係る洗浄・殺菌方法における下流側配管に対するＣＩＰ処理、ＳＩＰ処理及び製造工程での他の温度変化を説明するためのグラフである。本発明に係る洗浄・殺菌方法における下流側配管に対するＣＩＰ処理、ＳＩＰ処理及び製造工程での他の温度変化を説明するためのグラフである。本発明に係る洗浄・殺菌方法において、異なる製品を連続して製造する場合の、ＣＩＰ処理、ＳＩＰ処理及び製造工程での温度変化を説明するためのグラフである。ホールディングチューブの詳細を説明するための図。従来の洗浄・殺菌方法でのＣＩＰ処理、ＳＩＰ処理及び製造工程での温度変化を説明するためのグラフである。

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。

最初に、飲料充填装置の構造について説明し、その次に、この装置の洗浄・殺菌方法および、製品の充填方法について説明する。

図１（ａ）に示すように、飲料充填装置は、製品である飲料の調合装置１と、飲料をボトル４に充填する充填機２とを備える。調合装置１と充填機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。また、充填機２は無菌チャンバ３で囲まれている。

調合装置１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。

充填機２は、多数の充填ノズル２ａを水平面内で高速回転するホイール（図示せず）の回りに配置してなるもので、ホイールの回転と共に充填ノズル２ａを旋回運動させつつ、充填ノズル２ａの下をホイールの周速度に同調して走行する各ボトル４に、充填ノズル２ａから飲料を定量充填するための機械である。この充填機２も公知の装置であるからその詳細な説明は省略する。

この飲料充填装置の飲料供給系配管７は、その調合装置１から充填機２に至る管路中に、飲料の流れから見て上流側から下流側へと順に、バランスタンク５、加熱殺菌部（ＵＨＴ：ＵｌｔｒａＨｉｇｈ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）１８、マニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１９、ヘッドタンク１１を備える。

ＵＨＴ１８は、その内部に第１段加熱部１２、第２段加熱部１３、ホールディングチューブ１４、第１段冷却部１５、第２段冷却部１６等を備え、バランスタンク５から供給される飲料又は水を第１段加熱部１２から第２段加熱部１３へと送りながら徐々に加熱し、第２段加熱部１３の出口で目標温度に達し、ホールディングチューブ１４内で一定時間殺菌温度を保持し、その後、第１段冷却部１５、第２段冷却部１６へと送って徐々に冷却するものである。加熱部や冷却部の段数は必要に応じて増減される。なお、ＵＨＴ１８は、自動洗浄可能なホモゲナイザーを設置した構成としても構わない。設置箇所は、製品中身の温度が５０〜７０℃程度になる第１段加熱部と第２段加熱部の間か、第１段冷却部と第２段冷却部の間に設置すると好適である。前者の場合は、一般的なホモゲナイザーで問題ないが、後者の場合は無菌仕様のホモゲナイザーを設置する必要がある。

その他、バランスタンク５、マニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１９、ヘッドタンク１１は共に公知の装置であるから、その詳細な説明は省略する。

次に、ＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理を行う処理経路について説明を行う。図２中太線で示すように、上記飲料供給系配管７のうち、バランスタンク５とＵＨＴ１８を経てマニホルドバルブ８に至る上流側配管部７ａに対し帰還路６が設けられることによって、ＣＩＰ処理又はＳＩＰ処理を行うための循環路である上流側処理経路が形成され、図３中太線で示すように、マニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１９、ヘッドタンク１１及び充填機２を経てマニホルドバルブ８に循環する下流側配管部７ｂに対して帰還路６ａが設けられることによって、ＣＩＰ処理又はＳＩＰ処理を行うための循環路である下流側処理経路が形成される。

また、上流側配管部７ａには、その中に熱水等が供給された際に温度が上昇しにくい箇所を含む各箇所において温度センサ１０が配置される。この温度センサ１０が配置される箇所としては、例えばＵＨＴ１８内の第１段加熱部１２からマニホルドバルブ８へと向かう管路のうち、ＵＨＴ１８内の各部間と、第２段冷却部１６を出た箇所、マニホルドバルブ８の手前の箇所を挙げることができ、これらの箇所に温度センサ１０が各々配置される。これらの温度センサ１０によって各々測定された温度の情報はコントローラ１７へ送信される。

なお、バランスタンク５は、充填温度が１００℃未満の開放タンクや１００℃以上の流体を送液可能な第１種圧力容器に該当するタンク等、どのようなタンクを用いても構わないが、開放タンクを用いる場合には、マニホルドバルブ８とバランスタンク５の間に冷却装置を備えると好適である。

また、図３中太線で示すように、上記飲料供給系配管７のうち、上記上流側配管部７ａより下流側のマニホルドバルブ８から、アセプティックサージタンク１９と、ヘッドタンク１１とを経由して充填機２内に至る下流側配管部７ｂに対しても、その中に加熱蒸気等が供給された際に温度が上昇しにくい箇所を含む各箇所において温度センサ１０が配置される。この温度センサ１０が配置される箇所としては、例えばアセプティックサージタンク１９から充填ノズル２ａに向かう管路のうち、アセプティックサージタンク１９の出口近傍、途中の屈曲部、ヘッドタンク１１の入口近傍と出口近傍、充填機２内のマニホルド２ｂと充填ノズル２ａとの間を挙げることができ、これらの管路に温度センサ１０が各々配置される。これらの温度センサ１０により各々測定された温度の情報はコントローラ１７へ送信される。

また、下流側配管部７ｂに対しては、ＣＩＰ処理又はＳＩＰ処理のために充填機２の各充填ノズル２ａの開口に対して各々接離可能なカップ９が配置される。ＣＩＰ処理又はＳＩＰ処理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充填機２の充填ノズル２ａの先端の開口に被せられることで、ドレン管２０の始端が、充填ノズル２ａの開口に接続される。

なお、上記飲料供給系配管７には、上記マニホルドバルブ８、図示しないアクチュエータのほか、各種切換え弁、送液ポンプ等が設けられ、これらも上記コントローラ１７からの出力によって制御される。

なお、ＣＩＰ処理又はＳＩＰ処理を上流側配管部７ａ及び下流側配管部７ｂに分けて処理を行わず、図４中太線で示すように、飲料供給系配管７を構成するバランスタンク５、ＵＨＴ１８、マニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１９、ヘッドタンク１１及び充填機２及び充填機２からバランスタンク５に至る循環路によって処理経路を形成しても構わない。

次に、上記飲料充填装置の洗浄・殺菌方法およびＣＩＰ処理からＳＩＰ処理への移行方法について、図２乃至図１４に基づいて説明する。

（ＣＩＰ処理）
コントローラ１７の図示しないパネル上の操作ボタンが操作されると、飲料供給系配管７の上流側配管部７ａ及び下流側配管部７ｂについてＣＩＰ処理が各々所定の手順で実行される。ＣＩＰ処理は、図示しない洗浄液供給源から供給される水に苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム又は界面活性剤などを混ぜたアルカリ性薬剤を添加したアルカリ性洗浄液を流した後に、図示しない洗浄液供給源から供給される水に硝酸系やリン酸系の酸性薬剤を添加した酸性洗浄液を流すことによって行われる。

図示しない洗浄液供給源から供給された洗浄液は、洗浄液を活性化するために上流側配管部７ａに備えられたＵＨＴ１８及び下流側配管部７ｂに備えられた加熱装置２１によって所定の流量（例えば１．５ｍ／秒以上）、所定の温度（例えば８０℃）まで昇温される。また、図示しない洗浄液供給源からは一定量の洗浄液が常に又は間欠的に供給され、飲料供給系配管７内に付着した前回の飲料などの残留物を循環しながら除去する。また、適宜装置外へ排出してもよい。そして、所定の時間洗浄液を流した後、当該洗浄液をすすぐために水を注入して上流側配管部７ａ及び下流側配管部７ｂをすすぐすすぎ工程を行った後、ＣＩＰ処理が終了となる。このＣＩＰ処理の終了はコントローラ１７によって管理されて次にＳＩＰ処理へ移行する。

（ＳＩＰ処理）
次に、ＣＩＰ処理が終了すると、上流側処理経路と下流側処理経路のそれぞれについてＳＩＰ処理が各々所定の手順で実行される。ＳＩＰ処理の開始に際してはマニホルドバルブ８によって上流側配管部７ａと下流側配管部７ｂとの間が遮断される。

上流側処理経路のＳＩＰ処理と下流側処理経路のＳＩＰ処理は互いに順を追って又は並行して行うことが可能である。

まず、上流側処理経路についてＳＩＰ処理を行う場合について説明を行う。ＣＩＰ処理を行う際に稼動していた送液ポンプを停止することなく図示しない水供給源から水がバランスタンク５を経て循環路内に送られ、この水がＵＨＴ１８により加熱され殺菌されつつ循環路内を循環する。これにより、上流側処理経路内が殺菌される。このとき、送液ポンプが停止されていないので、ＣＩＰ処理を行った際に昇温したＵＨＴ１８の設定温度を下げることなく、ＳＩＰ処理を行う温度まで昇温させるので、ＣＩＰ処理とＳＩＰ処理の間の温度の低下を最小限に抑えることができる（図６参照）。

この上流側処理経路内を熱水が流れる際、上流側配管部７ａの各所に配置された温度センサ１０からコントローラ１７に温度情報が一定時間間隔で送られる。この実施の形態では、ボトル４に充填する製品液である飲料のｐＨが４．６以上とされ、基準温度Ｔｒが１２１．１℃、Ｚ値が１０℃とされる。

熱水による加熱により昇温した各箇所の温度が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１７によって演算される。演算式は次のとおりである。

上記演算式に基づいて演算された各Ｆ値のうち、最小のＦ値が目標値に到達したところで、上流側配管部７ａは殺菌完了となり、第１段冷却部１５、第２段冷却部１６に、冷却水が供給され、熱水は冷却される。洗浄剤をすすぐために供給される水は、次の製品中身に必要な殺菌価と同等以上の殺菌を第２段加熱部とホールディングチューブで行う必要がある。これも先のＦ値の演算式で常時算出し、殺菌価が低下しないようにＦ値を制御する。あるいは、洗浄効果を一定にするために、洗浄用のすすぎ水は、一定の温度と時間で殺菌した無菌水を用いても構わない（例えば、Ｆ₀値４以上好ましくは３０以上）。最終的
に、配管内に洗浄剤の残存がないことを図示しない導電率計等の機器で監視し、水に置き換わった時点で水の供給は停止し、循環し、飲料の殺菌開始まで連続循環待機となる。

次に、ＳＩＰ処理の完了後、温度安定化工程によって飲料の製品殺菌処理を行う状態に飲料供給系配管の温度及び流量の設定を行う。このとき、製造する製品の殺菌温度に応じてＳＩＰ処理で昇温したＵＨＴ１８の温度を調整することで製品殺菌処理を行う場合の設定温度まで温度（図６中ａ〜ｃ参照）の調整を行う。

温度安定化工程では、ＵＨＴ１８の各部位の殺菌温度とホールディングチューブ１４を通過した時間を一秒ずつ記録する。この温度データ及び流量データはコントローラ１７に送られて蓄積される。これらの温度データ及び流量データは、ホールディングチューブ１４の通過時間（例えば６０秒）の３〜４倍の時間分を記録できると実際にホールディングチューブ１４を通過した中身の殺菌価がどうであったかを算出できるため好適である（例えば２００秒分）。

このとき、ＵＨＴ１８を通過する飲料の圧力がＵＨＴ１８を加熱又は冷却する熱源又は冷媒の圧力よりも小さい場合、殺菌不良の可能性があるため、このような安全背圧を考慮して、ＵＨＴ１８を通過する飲料の圧力は、ＵＨＴ１８を加熱又は冷却する熱源又は冷媒の圧力よりも大きくなるように調整・設定される。

なお、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＝６５℃、Ｚ値＝５℃とすることができる。

また、緑茶飲料、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。

一方、飲料の種類に応じて上記Ｆ値を変更させ、飲料の殺菌条件を変更する方法以外にホールディングチューブの長さを変更してホールディングチューブを流通する時間を調整することで、殺菌加熱温度とホールディング時間によって殺菌条件を切り替えても良い。この場合、ホールディングチューブの長さは、２パターン以上(例えばホールディング時
間が３０秒と６０秒など）あると様々な飲料の殺菌条件を作りだすことができる。具体的には図１５に示すように、第１の管路１４ａ，第２の管路１４ｂ，第３の管路１４ｃ及び第４の管路１４ｄを有し、これらの管路をバルブで切り替えることで組み合わせてホールディングチューブの全長を調整することができる。また、ＣＩＰ処理とＳＩＰ処理を同時又は連続で行うため、自動バルブによって安全背圧に注意しながらホールディングチューブの長さを切り替えると良い。さらに、ＣＩＰ処理とＳＩＰ処理は同時又は連続して行われるため、ＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理時に全てのホールディングチューブの管路を洗浄・滅菌し、その後、次に製造される際に使用するホールディングチューブのパターンに切り替えてもよい。なお、未使用のホールディングチューブはＳＩＰ処理の後、無菌エアを供給し、無菌保持状態で陽圧保持してもよく、未使用のホールディングチューブの末端バルブに排水用のブローバルブを設けて当該ホールディングチューブ内を無圧にしても良い。また、外部から菌がコンタミしないように、ホールディングチューブ前後のバルブに蒸気バリアを設けても良い。

なお、ＣＩＰ処理からＳＩＰ処理への移行の際に行われるＣＩＰ処理で用いた洗浄剤のすすぎ工程は、図７に示すようにＣＩＰ処理が行われた温度からＳＩＰ処理が行われる温度まで昇温させながら行っても構わない。このときすすぎ工程で用いられるすすぎ水はＵＨＴ１８で加熱されて行われるが、すすぎ工程での無菌を維持したまま流量を確保するために、図１（ｂ）に示すように、バランスタンク５，８に入る前に熱交換器３０を設置し、第１段冷却部１５，第２段冷却部１６で冷却を軽減させ（例えば、７０℃以上、１００℃未満、好ましくは８０〜９０℃まで冷却し）、排水されるすすぎ水の排熱を利用してバランスタンク５，８に入るすすぎ水を昇温させる（例えば、１０℃の水と熱交換した場合、４０〜８０℃でバランスタンクへ供給される）と好適である。このように構成することで、すすぎ水の流量を大きくしてもＵＨＴ１８で確実に昇温することができるので、すすぎ工程を短時間で効果的に実施することができる。また、すすぎ工程は、次の製品の殺菌価が得られる水を用いれば、図８に示すようにＳＩＰ処理中、又は図９に示すようにＳＩＰ処理後に行われる温度安定化工程で行っても良く、次の製造が開始される前までに洗浄剤を除去できれば良い。さらに、図９に示すように、殺菌温度を満たしたアルカリや酸でＣＩＰ処理すると同時にＳＩＰ処理を行い、次製品の規定の殺菌価以上の無菌水で配管内を洗浄し、洗浄剤が除去できた時点で次製造へ移行しても良い。

上記上流側配管部７ａに対するＳＩＰ処理の開始と同時に、又は先立ってアセプティックサージタンク１９も含めて、下流側処理経路のＳＩＰ処理が開始される。

次に、下流側処理経路に対するＳＩＰ処理について説明を行う。まず、カップ９が充填ノズル２ａの開口にあてがわれ、充填ノズル２ａにドレン管２０が接続された後、アセプティックサージタンク１９及びヘッドタンク１１内へと加熱蒸気が図示しない加熱蒸気供給源から供給される。

この加熱蒸気は、アセプティックサージタンク１９から、下流側配管部７ｂ内を充填ノズル２ａ側へと流れ、各部を加熱した後にドレン管２０から充填機２外へ排出される。また、ＳＩＰ処理を上流側配管部７ａと同様に水で行う場合には、図示しない水供給源から水がアセプティックサージタンク１９を経て循環路内に送られ、この水が加熱装置２１により加熱され殺菌されつつ帰還路６ａを介して循環路内を循環する。これにより、下流側配管部７ｂ内が温水又は熱水で殺菌される。なお、Ｆ値を用いた殺菌方法については、上流側配管部７ａと同様の方法で行うため、詳細な説明は省略する。

この下流側配管部７ｂ内を加熱蒸気が流れる際、下流側配管部７ｂの各所に配置された温度センサ１０からコントローラ１７に温度情報が一定時間間隔で送られる。

加熱蒸気による加熱により昇温した各箇所の温度が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１７によって上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ところで、上記加熱蒸気はアセプティックサージタンク１９や下流側配管部７ｂ内への供給が停止される。下流側配管部７ｂ内のＳＩＰ時間についても、従来のＳＩＰ時間に比べ大幅に短縮される。

この後、下流側配管部７ｂ内に無菌エア又は無菌水又は製品が送り込まれ、図１０に示すように下流側配管部７ｂ内が例えば常温まで冷却される。そして、ドレン管２０が遮断される。さらに、図示しないアクチュエータによって各充填ノズル２ａの開口からカップ９が外される。無菌水は、下流側処理経路のＳＩＰ処理が完了し水運転で待機中の製品殺菌機から送液してもよいが、無菌水（図示なし）をマニホルドバルブ８から受け入れ、冷却に用いても構わない。無菌水での冷却を開始するタイミングは、ＳＩＰ処理の後のタンク温度が１１０℃を下回るまで（好ましくは１００℃以下まで）無菌エアで行い、それ以降に行うと良い。無菌水を供給する動作は間欠タイマーを用い、タンクが急冷により減圧しないように無菌エアをタンク内に供給しながら加圧下で行う。タンクの温度が３０〜９０℃程度まで冷却され、冷却が完了した後、陽圧を維持したまま無菌エアでタンク及び配管内に溜まった無菌水をブローし、製品を受け入れる。また、無菌水を受け入れることなく、直接製品を受け入れても構わない。このように、無菌水又は製品を加えた冷却は、エアに比べて短時間に冷却することが可能である。また、上記冷却プロセスと同時にタンクのジャケットに水又はチラー水を供給することでタンクを急冷させても良い。また、ＳＩＰ処理の無菌エアによる冷却工程において、冷却完了温度に達した箇所から、ブローバルブを順番に閉め、冷めにくい箇所へ冷却用無菌エアを効率よく回しても良い。

また、次に製造される飲料が、炭酸飲料である場合には、上記無菌水をアセプティックサージタンク１９の前後から図示しない炭酸ラインを経由し、ヘッドタンク１１及び充填ノズル２ａまで送液される。炭酸ラインでは、上記無菌水をチラー水で更に冷却し（１〜５℃）、これによりＳＩＰ処理後の予熱を完全に除去し、充填時の炭酸ガスによるフォーミングを抑制することができる。

なお、上流側配管で説明した場合と同様に、ＣＩＰ処理からＳＩＰ処理への移行の際に行われるＣＩＰ処理で用いた洗浄剤のすすぎ工程は、図１１に示すようにＣＩＰ処理が行われた温度からＳＩＰ処理が行われる温度まで昇温させながら行っても構わない。また、すすぎ工程は、次の製品の殺菌価が得られる水を用いれば、図１２に示すようにＳＩＰ処理中、又は図１３に示すようにＳＩＰ処理後に行われる冷却工程で行っても良く、次の製造が開始される前までに洗浄剤を除去できれば良い。さらに、図１３に示すように、殺菌温度を満たしたアルカリや酸でＣＩＰ処理すると同時にＳＩＰ処理を行い、次製品の規定の殺菌価以上の無菌水で配管内を洗浄し、洗浄剤が除去できた時点で次製造へ移行しても良い。

さらに、上流側処理経路と下流側処理経路の片方がＣＩＰ処理中に、もう片方のＳＩＰ処理を行うには、マニホルドバルブ８の中にある双方の経路が交差する個所の間に蒸気が流れるバルブユニット（蒸気バリア）を設けると好適である。これにより、万が一、双方のバルブの一方が破損しても反対側の経路内を汚染させるリスクが減少する。あるいは、蒸気を用いるのではなく、無菌水を用いても良く、また交差する箇所にバルブを複数台設けることにより、バルブ破損時のリスクを低減させることもできる。

（製造工程）
アセプティックサージタンク１９以降、下流側処理経路のＳＩＰ処理が終了した後、ＵＨＴ１８から上流側配管部７ａを通ってアセプティックサージタンク１９に飲料が貯められ、そこから飲料が下流側配管部７ｂを通って、ボトル４内への飲料の充填作業を行う製造工程が開始される。

図５中太線で示したように製造工程では、調合装置１で調合された飲料が殺菌処理された飲料供給系配管７の上流側配管部７ａと下流側配管部７ｂを通って充填機２内に至り、充填機２の充填ノズル２ａから容器であるボトル４に充填される。飲料が充填されたボトル４は、図示しないキャッパによりキャッピングされた後、充填機２の外に送り出される。

なお、製造工程が終了した後、前回製造した製品と異なる種類の製品を製造する第２の製造工程を連続してすることもできる。この場合、再度上述したＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理と同様に飲料供給系配管７の洗浄及び殺菌を行う必要があるが、第２の製造工程のＣＩＰ処理を開始する際に、飲料供給系配管７内に水又は無菌水等を流すすすぎ処理を行いながら第１の製造工程でのＵＨＴ１８の設定温度からＣＩＰ処理の設定温度に移行することでＣＩＰ処理に移行すると好適である（図１４参照）。

また、飲料供給系配管７には、製品に混入した異物をろ過するろ過手段を備えていると好適である。ろ過手段は、ステンレス鋼などの金属フィルタなどからなるろ過部材を備える第１のろ過手段と第２のろ過手段とが並列に配置されており、第１のろ過手段２２ａと第２のろ過手段２２ｂとを自動又は手動で切り替える切替手段２３，２３を備えている。

第１のろ過手段２２ａと第２のろ過手段２２ｂは、ステンレス鋼等の金属フィルタが好適に用いられ、第１のろ過手段２２ａと第２のろ過手段２２ｂとは、メッシュの粗さ（サイズ）が異なっていると好適である。この場合、例えば、第１のろ過手段２２ａには、より微細な異物を除去できるように１００〜４００メッシュの金属フィルタを用い、第２のろ過手段２２ｂには、製品に含まれる果肉やパルプなどが適切に通過できるように１０〜１００メッシュの粗い金属フィルタを用いると好適である。このように、第１のろ過手段２２ａと第２のろ過手段２２ｂとで番手の異なるろ過手段を用いることで、製造する製品に応じた適切な異物除去を行うことができる。

また、第１のろ過手段２２ａと第２のろ過手段２２ｂとは、切替手段２３，２３によっていずれのろ過手段を用いるか切り替えることができるように構成されている。このように切替手段２３，２３を備えることで、図５に示すように例えば第１のろ過手段２２ａを用いて製品の充填を行っている間、第２のろ過手段２２ｂに付着した異物を除去する清掃工程で清掃することで、製品の製造中に有効にろ過手段の清掃・点検を行うことが可能となる。また、フィルタの清掃・点検後、単独でＣＩＰ処理又はＳＩＰ処理を行っても構わない。なお、切替手段２３は、第１のろ過手段２２ａ及び第２のろ過手段２２ｂの両方に送液を行うように切り替えることも可能であり、この場合、第１のろ過手段２２ａと第２のろ過手段２２ｂの両方を同時にＣＩＰ処理やＳＩＰ処理を行うことも可能である。切替手段２３には製品側へ薬剤や菌類のコンタミリスクを低減させるために、前述の蒸気バリアを設けても良い。

なお、図１（ａ）に示すように、ろ過手段は、アセプティックサージタンク１９からヘッドタンク１１の間に設けられる他、例えば、第２段冷却部（最終冷却部）１６からマニホルドバルブ８の間に設けても構わない。また、ろ過手段は並列で複数本設置しても構わない。さらに、ろ過手段の設置場所は、上述した場所以外に、バランスタンク５の上流側や充填ノズルの先端に設けても構わない。

このように、ろ過手段は第１のろ過手段と第２のろ過手段とが並列に配置されているので、例えば、第１の製造工程で製品を製造している際は、第１のろ過手段によって製品のろ過を行い、第２の製造工程で製品を製造している際は、第２のろ過手段によって製品のろ過を行うことができる。このとき、製品のろ過をしていない他方のろ過手段は、製品の製造と並行して製造工程で付着した残留異物を除去する清掃工程とパッキンなどのゴムや金属異物が含まれていないか確認する点検作業が行われると好適である。このように、清掃作業と点検作業を製造中に行うことで、第１の製造工程から第２の製造工程に切り替わる際に、連続的に清掃されたろ過手段を用いることができ、製品充填装置の稼働率の向上に寄与する。

また、Ｆ値は上述したように、流体の流量と温度を変更することで種々の飲料に応じた殺菌条件を作りだすことができるが、通常ＣＩＰ処理での流量は製品製造時よりも大きいため、Ｆ値を保持するためには温度を下げる必要があり、高温度とすることは難しい。このため、既存の設備を用いる場合には流量を洗浄可能な流量まで下げてＣＩＰ処理を行っても構わない。あるいは、既存の設備に改良を加えて、加熱部の段数を増やしたり、加熱部の長さを延長するなどして温度を上げられるように能力を高めたりしても構わない。さらに、冷却部の設定を調整してＣＩＰ処理中の冷却能力を落とすことで、流量を上げても加熱部で必要な殺菌温度まで上げられるように構成しても構わない。

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。また、マニホルドバルブ８を設けず、殺菌機からフィラーまでを同時にＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理を施し、上述した温度安定化工程の制御を行ってもよい。また下流側配管部７ｂは、アセプティックサージタンクとヘッドタンクを同時にＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理を行った場合について説明を行ったが、それぞれ分けてＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理を行っても良い。これにより、配管内滞液量が少なくなり、ＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理が短時間で終了する。さらに、本明細書において、本発明はＵＨＴ（加熱殺菌部）の形態は、シェル＆チューブ式熱交換器の例を説明したが、ＵＨＴの形態はこれに限られず、例えば、プレート式熱交換器を用いても構わない。また、これらの間接加熱法に限らず、直接加熱法を適用しても構わない。またさらに、本発明は、製品として飲料を充填する飲料充填装置について説明を行ったが、製品は飲料に限らず、例えば、医薬品、食品、流動食及び固形物入りの飲料を充填することも可能である。さらに、ＣＩＰ処理からＳＩＰ処理への移行について、ＳＩＰ処理の温度がＣＩＰ処理の設定温度よりも高い場合について説明を行ったが、例えばＣＩＰ処理とＳＩＰ処理が同じ温度で行われても構わないし、ＣＩＰ処理のほうがＳＩＰ処理よりも高い温度で行われても構わない。さらに、ＣＩＰ処理で使用する水は一般的な水が用いられるが、ＳＩＰ処理も兼ねて９０℃を超えて処理が行われる場合には、カルシウムの析出を抑えるために一般水ではなく純水を用いると好適である。

また、Ｆ値を測定、積算する時間間隔は、１分間隔のほか、１から５秒間隔であってもよく、その間隔は計測器の能力等に応じて種々変更可能である。

２…充填機
６…上流側帰還路
７…飲料供給系配管
７ａ…上流側配管部
７ｂ…下流側配管部
１８…加熱殺菌部

Claims

加熱殺菌部を経て充填機内へと製品を送る飲料供給系配管を備えた飲料充填装置内について、前記飲料供給系配管内に付着した製品の残留異物の除去を行うＣＩＰ処理及び、前記飲料供給系配管内を殺菌するＳＩＰ処理を行う飲料充填装置の洗浄・殺菌方法において、
前記ＣＩＰ処理と前記ＳＩＰ処理の間を停止させることなく、前記ＣＩＰ処理と前記ＳＩＰ処理を同時に又は連続的に行う飲料充填装置の洗浄・殺菌方法であって、前記製品を殺菌する前記加熱殺菌部に備えられる全てのホールディングチューブの管路について同時又は連続的に前記ＣＩＰ処理又は前記ＳＩＰ処理を行い、全ての前記ホールディングチューブの前記ＳＩＰ処理の後、次に製造される際に使用する前記ホールディングチューブのパターンに切り替え、次に製造される際に使用する前記ホールディングチューブ以外の使用しない前記ホールディングチューブの末端バルブに排水用のブローバルブを設け、使用しない前記ホールディングチューブを無圧にすることを特徴とする飲料充填装置の洗浄・殺菌方法。