JP6952771B2 - 処理されることとなるコンテナを圧力パッケージングするための方法およびデバイス、ならびに、関連の圧力パッケージング・マシン - Google Patents

処理されることとなるコンテナを圧力パッケージングするための方法およびデバイス、ならびに、関連の圧力パッケージング・マシン Download PDF

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Description

本発明は、ボトリング分野に関し、より具体的には、処理されることとなるコンテナを圧力パッケージングするための方法およびデバイスであって、処理されることとなるコンテナは、内容物によって少なくとも部分的に充填され、また、コンテナのヘッド・スペースの上方に配置されているストッパーによって緊密な様式で閉栓されている、方法およびデバイスに関し、また、関連の圧力パッケージング・マシンに関する。
以降では、内容物は、コールド・チェーンの外側で販売されることが意図されるコンテナの中の液体または半液体の食品、たとえば、酸性のフルーツ・ジュースなどを表しており、本発明の意味におけるコンテナは、ポリマー材料から作製されたエンクロージャー、たとえば、ボトルなどであり、それは、公知のタイプのストッパーを設けられており、充填した後に、一般的にねじ込みによって、ボトルを密封することが意図されている。
液体または半液体の食料内容物は、微生物の発達に敏感であり、官能的品質は、病原体の殺菌処理がないときに、および/または、酸素が存在するときに、非常に急速に変更させられる。
また、公知の様式では、数秒にわたる約90℃の高温における熱処理(瞬間殺菌法とも呼ばれる)が、ジュースなどのような、4.7を下回るpHを有する食料液体または食料半液体に適用される。この公知の方法では、液体は、充填する前に、特定のユニットの中で処理され、それは、無菌様式で行われなければならない。したがって、チェーンが無菌のままであるということを確実にすることが必要である。
この公知の充填方法は、無菌雰囲気で低温充填することからなり、コンテナおよびそのストッパーは、殺菌液体を使用して低温殺菌され、次いで、すすぎが行われ、次に、内容物が、無菌雰囲気でこのコンテナの中へ導入される。利点は、少ない材料を必要とするパッケージの使用である。その理由は、必要な機械的な特性が限られているからである。この方法は、温度変化に関係付けられる体積変化を引き起こさない。そのうえ、必要な機械的な特性は限られており、外側の審美的な形状は、より自由である。それにもかかわらず、ヘッド・スペースの中に含有されている酸素が消費され得り、次いで、真空がボトルの中に生じる。したがって、この真空に耐えるボトルを提供すること、または、この真空を補償することのいずれかが必要である。
この「無菌」技法は、複雑でコストのかかる設備を生じさせ、また、厳密でコストのかかるメンテナンスを生じさせる。そのうえ、品質制御は、サンプリングのみによって行われ得り、したがって、このようにパッケージングされる液体または半液体の食料内容物の殺菌に関して、システマチックな制御が存在せず、したがって、確実性は存在しない。
別の公知の解決策は、殺菌用液体を導入することによって、充填することと同時に殺菌するものである。殺菌用製品(それは、化学化合物である)の追加は、必ずしも、さまざまな国のすべての公衆衛生法規によって受け入れられるわけではなく、また、消費者自身は、彼らが選んだ液体または半液体の食品だけでなく、導入された残留した殺菌用製品も吸収するということに躊躇する可能性があるということが理解される。そのような防腐剤は、パッケージを開けた後の保存の間に官能的品質に対する変化を引き起こす可能性がある。
先行技術から公知の主な解決策の中の最後の解決策は、コンテナを高温充填することからなり、すなわち、コンテナが殺菌処理を受けることなく、高い温度に持って行かれた内容物をコンテナの中へ直接的に導入することからなる。このケースでは、内容物自身が、コンテナを殺菌する。その理由は、内容物が、病原体の破壊を可能にする温度、したがって、73℃を上回る温度、一般的には、85℃の温度で導入されるからである。次いで、パッケージが閉じられ、一般的に、それをひっくり返すことによって即座に撹拌され、ストッパーの内側面を含む、コンテナの内側表面のすべてを熱処理するようになっている。
高温閉栓のケースでは、ストッパーは、公知のタイプのストッパーであり、シングル材料から作製され、成形によって取得され、欠陥のあるストッパーの設置を回避するために設置の前に検査される。そのようなストッパーは、極めて安価である。
この解決策は、何かが見逃され得ることなく、それぞれのパッケージが必然的に内向きに殺菌されることを保証するので、興味深い。
ストッパーが安価である場合には、高温充填の欠点は、一方では温度に耐え、他方では、冷却の間の液体の体積の収縮(それは、前記コンテナの内側に真空を生成させる)に関連付けられるつぶれ現象に耐える、コンテナを必要とするということである。そのうえ、充填の間に取り込まれる空気からの酸素は、また、液体または半液体の食品成分による冷却の後に「消費され」、それは、遅れた真空を引き起こし、それは、また、コンテナの追加的な変形を引き起こす可能性がある。
パッケージは、したがって、機械的に強力であり、および/または、変形可能でなければならず、パッケージは、大量の材料を必要とし、また、多くの場合、このパッケージの変形に耐えるために、および/または、適当な変形による真空を補償するために、パネルを備えた特定のアーキテクチャーを必要とする。したがって、底部は、2つの位置をとることが可能であり、それは、前記真空を補償するように、真空の影響の下で内向きに変形させられる位置を含む。底部の変形は、ボトルの下方にあり、これは、ボトルが前記底部の上に設置されているときに、ボトルの安定性問題を引き起こさず、底部の中空化だけがより顕著であり、それは、下を見なければ見ることができない。そのような底部は、洗練されていなければならず、生産するのが複雑であり、明らかに過剰なコストを生じさせるということが理解される。
これは、また、持続可能な開発の必要性に反するものであり、それは、使用されるポリマー材料の量を減少させることを求め、それは、また、製造コストおよびリサイクルに影響を与え、したがって、最終コストに影響を与えるということが留意されるべきである。
それにもかかわらず、この方法は、設備およびメンテナンスの両方の観点から、最も簡単なパッケージング・ラインを必要とし、それは、検査しやすい。その理由は、主な検査は、単一のパラメーター、すなわち、内容物の温度に関係するからである。
他の補償解決策が実装されてきた。そのうちの1つは、たとえば、閉栓の直前に、液体窒素の液滴をヘッド・スペースの中へ導入することからなる。液体窒素は、ガス状態になり、非常に強力な体積の増加を伴い、それは、ボトルの体積を圧力下に置き、冷却が起こるときの液体の収縮体積を補償することを可能にする。最終的な状態では、室温において、バランスが見出され、窒素は、追加的な不活性化を引き起こすことができるだけである。しかし、この方法は、マスターするのに比較的に複雑であり、また、再生するのに極めて困難である。
方法およびコンテナの材料の進歩は、性能を改善することを可能にしてきた。それにもかかわらず、目標は(それは、本発明の目標でもある)、無菌雰囲気で低温充填するために使用されるコンテナに対して、可能な限り最小の追加重量の材料を有するボトルを使用することによって、とりわけ、高温充填を進めることができるということである。
また、低温充填されたコンテナの中の真空を補償することができるということも有用であり、それは、真空による変形を受ける可能性もあり、または、特に、コンテナ自身が低い機械的な強度を有している場合に、それらの機械的な強度を改善することができるということも有用であり、それは、また、本発明の目標でもある。
したがって、少なくとも、コンテナの中の真空を補償するための方法、および、より一般的には、とりわけ、高温充填のケースにおいて、過大圧力状態を制御するための方法を提案することが必要である。この過大圧力状態は、冷却の後に、ヘッド・スペースの体積の減少を補償することを可能にする(それは、冷却したときに数パーセントである)。また、この過大圧力状態は、時間の経過とともに、酸素消費に関係付けられる圧力の減少を補償することを可能にする。
圧力の減少のこれらの異なる原因は、補償が提供されないときには、または、過大加圧状態も提供されないときには、ボトルの変形を引き起こし、それを販売に不適切なものにする。また、これらの真空は、消費者による不十分な把持につながり、また、フィルムで包まれていても、パレットの中での輸送の間のコンテナの不十分な機械的な強度につながる。
特許出願FR2,322,062A1およびUS2015/0121807A1などのような、補償する方法を提案した特許が知られており、それらは、ガス状の流体を特定の閉栓部材を通してヘッド・スペースの中へ注入することを提案している。そのようなデバイスは、閉栓部材を通してニードルを挿入すること、ニードルを通してヘッド・スペースの中へガスを注入すること、および、前記ニードルを除去することからなり、閉栓部材自身は、緊密性を保証する。特定の手段を設けられた閉栓部材が必要であるということが起こり、それは、パッケージングのコストに対して完全に法外な費用がかかる。価格に加えて、および、それに加えて、これは、いくつかの材料の存在に関連付けられる複雑な問題、品質検査の複雑性、リサイクルの困難性、および、高品質の閉栓の不確かさを生成させる。目下のケースにおいて、膜が設けられており、膜は、たとえば、液体が膜の後ろに通らないこととなるので、高温充填の間の液体のためのバリアとしての役割のみを果たすことができ、次いで、閉栓部材が穿刺され、それは、潜在的な有機体を導入し(膜の後ろを含む)、それは、コンテナの中へ移動することとなる。
そのうえ、特許出願FR2,322,062A1およびUS2015/0121807では、ニードルが依然として閉栓部材を通して挿入されている間に、ガス状の流体をヘッド・スペースの中へ注入することは、コンテナの中に含有されている液体をニードルの上にスプレーすることを引き起こす可能性があり、したがって、ニードルの安定性の問題を引き起こす可能性がある。追加的に、これらの特許出願では、使用される穿孔ニードルは、ベベル付き先端部を備えた中空の皮下注射ニードルであり、それは、穿孔の間に破損する可能性があり、また、ストッパーの穿孔の間に、コンテナの中にプラスチック・ストッパー廃棄物を生成させる可能性があり、それは、内容物を消費に不適切なものにすることとなる。
また、別のデバイスは、さらにより特異的なストッパーを使用しており、それは、特許出願WO2009142510A1に説明されている。このストッパーは、開口部を備えて作製されている。充填の後に、ヘッド・スペースは、加圧されたチャンバーの中に設置され、ストッパー・ピンが、その端部に配置されている孔部の中へ導入され、前記ストッパーは、機械的な手段によって孔部の中に固定される。そのような方法は、リズムおよび価格および検査の困難性の観点から、ならびに、実行する困難性の観点からも、完全に産業的に実用的でない。
本発明は、処理されることとなるコンテナを圧力パッケージングするための方法およびデバイスであって、処理されることとなるコンテナは、内容物によって少なくとも部分的に充填され、また、コンテナのヘッド・スペースの上方に配置されているストッパーによって緊密な様式で閉栓されており、前記方法は、なかでも、ストッパーの外側表面の上方に密封してキャップを係合させるステップと、穿孔手段をストッパーに向けて低下させることによって、ストッパーを通る孔部を穿孔するためのステップと、穿孔手段を上昇させるためのステップと、前記孔部を介してコンテナのヘッド・スペースの中へ流体を導入するためのステップとを含み、それは、無菌雰囲気の中で低温充填するために使用されるコンテナに対して、可能な限り最小の追加重量を伴うボトルを使用することによって、とりわけ、高温充填を進めることを可能にし、また、それは、特に、コンテナ自身が低い機械的な強度を有している場合に真空変形を経験し得る、低温充填されるコンテナの中の真空を補償することを可能にする、方法およびデバイスを提案することによって、先行技術の欠点を解決することを求めている。そのうえ、ストッパーの上方でのキャップの係合は、密封して行われており、穿孔手段は、キャップとストッパーとの間の圧力を維持しながら、流体注入ステップの前に上昇させられ得り、それは、流体注入ステップの間の穿孔手段の無菌状態を保証することを可能にする。
したがって、本発明は、処理されることとなるコンテナを圧力パッケージングするための方法であって、処理されることとなるコンテナは、内容物によって少なくとも部分的に充填されており、コンテナのヘッド・スペースの上方に配置されているストッパーによって緊密な様式で閉栓されている、方法において、方法は、ストッパーの外側表面の上方に密封してキャップを係合させるステップであって、前記キャップは、その内側に、穿孔手段、流体注入手段、および、溶融式シーリング手段を含む、ステップと;穿孔手段をストッパーに向けて低下させることによって、ストッパーを通る孔部を穿孔するステップと;ストッパーの外側に穿孔手段を上昇させるステップと;流体注入手段を使用して、ストッパーを通って配置されている前記孔部によって、コンテナのヘッド・スペースの中へ流体を導入するステップであって、コンテナのヘッド・スペースの中に、少なくとも大気圧力に等しい残留圧力を取得するようになっている、ステップと;溶融式シーリング手段をストッパーに向けて低下させることによって、ストッパーの材料の溶融によって、ストッパーの前記孔部をシールするステップと;溶融式シーリング手段を上昇させるステップと;キャップを除去するステップとを含むことを特徴とする、方法に関する。
したがって、処理されることとなるコンテナを圧力パッケージングするための前記方法は、無菌雰囲気で低温充填するために使用されるコンテナに対して、可能な限り最小の追加重量の材料を有するボトルを使用することによって、とりわけ、高温充填を進めることを可能にし、また、特に、コンテナ自身が低い機械的な強度を有している場合に真空変形を経験し得る、低温充填されるコンテナの中の真空を補償することを可能にする。
そのうえ、ストッパーの上方でのキャップの係合は、密封して行われており、穿孔手段は、キャップとストッパーとの間の圧力を維持しながら、流体注入ステップの前に上昇させられ得り、したがって、穿孔は、ストッパーのプラスチック材料を押し返すことのみによって、削り屑または廃棄物なしに、「クリーン」であり、流体注入の間のストッパーからの穿孔手段の除去は、また、流体の導入の間の穿孔手段の上への内容物の任意の跳ね返りを防止することを可能にし、それは、衛生状態の改善のために、内容物の表面の乱れを生成させる。
本発明の文脈において、および、したがって、この方法において使用されるストッパーは、従来のシングル・ピースのストッパーであり、内側膜を備えておらず、したがって、安価であり、リサイクルしやすい。しかし、本発明は、この点に限定されない。非限定的な例として、以下のストッパーは、また、本発明の範囲に入っており、本発明方法とともに使用され得る。
− その中央部が中空にされた環状の膜(または、内側コーティングもしくはライナー)を含むストッパー、
− 中実の膜(または、中実の内側コーティングもしくはライナー)を含むストッパーであるが、穿孔およびストッパーからのニードルの連続的な除去のケースにおいて自己シーリングのために必要な最小厚さよりも小さい中央厚さを備えており、この必要な最小厚さは、0.2mmを下回っている、ストッパー、
− 0.1mmから3mmの間の直径を有する穿孔ニードルの除去の後に、証明済みの自己プラグ性質を有しないポリエチレン/エチレン酢酸ビニル(PE/EVA)タイプの材料による、0.2mmから0.8mmの間の厚さを有する中実の膜(または、中実の内側コーティングもしくはライナー)を含むストッパー。
この方法は、好ましくは、内容物による高温充填のために使用されるが、内容物による低温充填のためにも使用され得る。
溶融式シーリング手段は、ストッパーの材料の溶融によって、穿孔手段によってストッパーの中に形成された孔部を再び閉栓することを可能にし、それは、コンテナの中の真空を補償しながら、コンテナの最終的な緊密性を保証することを可能にする。
したがって、コンテナは、少なくともバランスされた圧力によって、および、好ましくは、わずかな圧力の下で、内容物を含有しており、コンテナの外側の圧力と内側の圧力との差が、コンテナのつぶれを防止するようになっている。
本発明の特定の特徴によれば、ヘッド・スペースの中へ流体を導入するためのステップは、初期フェーズにおいて第1の圧力値で流体を導入し、次いで、最終フェーズにおいて第1の圧力値を下回る第2の圧力値で流体を導入することを含む。
したがって、穿孔の直後に加圧の初期フェーズにおいて圧力を大きく増加させること、および、溶融によるシーリングの直前の最終圧力を調節するために、最終フェーズにおいてより低い圧力を有することを可能にする。
本発明の特定の特徴によれば、方法は、キャップの中に配置されている光学的手段または誘導的手段を使用して、穿孔手段を上昇させるためのステップの後に、穿孔手段の完全性の検証のためのステップをさらに含む。光学的な手段は、光学センサーに接続されているカメラまたは光ファイバーであることが可能である。
したがって、光学カメラを使用して、穿孔ステップの後に穿孔手段が破損しているかまたは破損していないかを光学的に検証することを可能にし、穿孔手段の破損が検出される場合には、キャップの穿孔手段を修理し、コンテナの内容物を捨てるようになっている。
キャップに関してオフボードになっている光学カメラは、穿孔手段の任意の破損を検出するために、圧力パッケージング方法の終わりにおいて、コンテナの充填レベルを検査することが可能である。実際に、通常の処理の間に、内容物レベルは、所定のレベルまで減少しなければならず、一方、非穿孔およびしたがって流体の非導入のケースでは、内容物レベルは減少しないこととなる。
また、近接センサー・システムが、破損していない完全な穿孔手段の存在を検査することが可能であり、それは、たとえば、光電セルまたは磁気セルである。
本発明の特定の特徴によれば、方法は、キャップの内側に配置されている光学カメラを使用して、溶融式シーリング手段による孔部のシーリング品質の検証のためのステップをさらに含む。また、方法を実装する生産ラインの下流のステーションの上に位置付けされている光学カメラは、本発明の範囲の中にあると考えられる。
したがって、不十分なシーリング品質が検出される場合に、溶融によるシーリングのためのステップを再び実施するか、または、ストッパーを捨てるために、光学カメラを使用して、溶融式シーリング手段による孔部のシーリング品質が良いかまたは悪いかを光学的に検証することを可能にする。
本発明の特定の特徴によれば、73℃を上回る温度における高温充填のケースでは、流体は、45℃を下回る温度への内容物の冷却の後に、ヘッド・スペースの中へ導入される。
本発明の特定の特徴によれば、流体の導入圧力は、1.01barから2.5barの間の残留圧力、好ましくは、1.01barから1.4barの間の残留圧力を、コンテナの中に発生させるように構成されている。
本発明の特定の特徴によれば、流体は、とりわけ、ガス状の形態の、窒素などのような不活性の無菌ガスである。
したがって、不活性の無菌ガスは、ボトリングの後に、後の内容物の酸化を引き起こさないことを可能にする。これは、後の酸素消費に起因するつぶれ過ぎを回避する。その理由は、不活性ガスが、初期に閉じ込められていた空気の大部分を交換し、酸素消費が全く存在しないかまたはほとんど存在しないからである。
本発明の特定の特徴によれば、方法は、ストッパーの上方にキャップを係合させるためのステップの前、間、および/または後に、キャップとストッパーとの間に、無菌流体、好ましくは、不活性ガス、より好ましくは、窒素を循環させるためのステップをさらに含む。
したがって、好ましくは、低い圧力における、無菌流体のこの循環は、コンテナの無菌状態を保証するために、バクテリアが外側からキャップとストッパーとの間のスペースに進入することを防止することを可能にする。過大圧力状態が、ストッパーとキャップとの間に生成され、溶融によるシーリングまで、コンテナの内部圧力以上のプラスの圧力を維持する。
本発明の別の特定の特徴によれば、方法は、ストッパーの上方にキャップを係合させるためのステップの前に、時間厳守の加熱、化学的な殺菌、蒸気、パルス光の放射、または別の同様の方法のなかからの1つまたはいくつかによって、ストッパーの外側表面を殺菌するためのステップをさらに含む。
したがって、時間厳守の加熱、または、殺菌用液体を使用する化学的な殺菌は、ストッパーの外側表面の上に存在する病原体の破壊を保証する。
また、本発明は、処理されることとなるコンテナを圧力パッケージングするためのデバイスであって、処理されることとなるコンテナは、内容物によって少なくとも部分的に充填されており、また、コンテナのヘッド・スペースの上方に配置されているストッパーによって緊密な様式で閉栓されており、前記デバイスは、キャップを含み、キャップは、その内側に、穿孔手段、流体注入手段、および、溶融式シーリング手段を含み、前記デバイスは、上記に説明されているような圧力パッケージング方法を実施するように構成されている、デバイスに関する。
本発明の特定の特徴によれば、穿孔手段および溶融式シーリング手段は、キャップの中に配置されており、キャップがストッパーの上方に係合されているときに、ストッパーの材料の中に位置付けされた所定のポイントにおいて、または、ストッパーの材料の上方において、それらのそれぞれの移動軸線が交わるようになっている。当業者は、穿孔手段によって生成される孔部をシーリング手段がシールするように、シーリング手段の形状に基づいて、どのようにキャップの中に軸線を位置決めするかを知ることとなる。
したがって、穿孔手段および溶融式シーリング手段は、互いに対して傾けられており、それらのそれぞれの長手方向の移動軸線が、ストッパーの材料の中の同じポイントにおいて、または、その上方において交わるようになっている。好ましくは、前記ポイントは、ストッパーの上側表面の中央に位置付けされている。
穿孔手段は、キャップがストッパーの上方に係合されている位置において、後退位置と、ストッパーを穿孔するための穿孔位置との間で移動可能である。溶融式シーリング手段は、キャップがストッパーの上方に係合されている位置において、アイドル位置と、ストッパーの中に形成された孔部の溶融によってシールするためのシーリング位置との間で移動可能である。
本発明の特定の特徴によれば、穿孔手段は、線形に移動するように適合されているニードルを含む。
したがって、ニードルは、その穿孔位置において、ストッパーを穿孔するように構成されている。ニードルは、穿孔の間に、決して内容物と接触した状態にならない。
本発明の特定の特徴によれば、ニードルは、中実であり、円錐形状の尖った端部を有している。
したがって、前記ニードルは、ベベル付き先端部を備えた中空の皮下注射ニードルと比較して、より強固であり、それは、前記ニードルが穿孔ステップの間に破損することを防止することを可能にする。
前記ニードルは、材料を引き裂くことなく、材料の変形および押し返しによって、ストッパーのプラスチック材料の中の貫通によって、孔部を保証する。したがって、プラスチック・ストッパー廃棄物は、コンテナの内容物の中へ落下しない。
穿孔孔部の直径は、急速膨張(可能な限り最大の直径)および溶接安全(可能な限り最小の直径)を組み合わせることを可能にしなければならない。非限定的な例として、0.7mmの直径を有するニードルは、良い妥協点になるように思われる。本発明はこの点に限定されず、ニードルの直径は、ストッパーの厚さの0.3倍から0.8倍の間になるように適合されているということが理解される。ストッパーの厚さは、スクリュー・ピッチを持つストッパーのスカートがそこから延在する、ストッパーの平面的な表面の最大厚さとして定義される。
本発明の特定の特徴によれば、ニードルは、加熱手段によって加熱される。したがって、ニードルは、抵抗タイプの加熱エレメントに熱的に接続され得る。
したがって、ニードルを加熱することは、ニードルを殺菌すること、および、ストッパーのプラスチック材料の穿孔を促進させることの両方を可能にする。ニードルは、好ましくは、その殺菌のために95℃を上回る温度へ、ならびに、穿孔の間のストッパーのプラスチックの溶融の可能性、および、ニードルの上へのプラスチック粒子の接着を回避するために、130℃を下回る温度へ加熱され、それは、次いで、将来のサイクルにおける別のコンテナのストッパーの穿孔の間に取り外され得る。
ニードルの温度は、好ましくは、ニードルのホルダーの中に設置されている抵抗/プローブによって、常に維持およびモニタリングされている。
本発明の別の特定の特徴によれば、溶融式シーリング手段は、線形に移動するように適合されている加熱カニューレを含む。
したがって、前記加熱カニューレは、そのシーリング位置においてストッパーの中に形成された孔部を、溶融によってシールするように構成されており、ストッパーのプラスチック材料は、加熱カニューレと接触した状態で溶融する。
加熱カニューレは、好ましくは、凸形形状を有しており、さらにより好ましくは、半球形の形状を有している。したがって、穿孔手段およびシーリング手段のそれぞれの長手方向の移動軸線は交わっており、加熱カニューレがストッパーに触れるときに、加熱カニューレの上の凸形形状の頂点が、ニードルによってストッパーの中に穿孔された孔部に触れるようになっている。
本発明の特定の特徴によれば、流体注入手段は、少なくとも1つの流体入口部を含み、少なくとも1つの流体入口部は、加圧流体を受け入れ、ストッパーの上方に密封して係合されているキャップの中へ加圧流体を注入するように適合されている。
さらに、本発明は、上記に説明されているような少なくとも1つの圧力パッケージング・デバイスを含む、圧力パッケージングするためのマシンであって、前記圧力パッケージング・マシンは、コンテナを適切な位置に維持するための手段をさらに含み、少なくとも1つの圧力パッケージング・デバイスのキャップは、コンテナを適切な位置に維持するための手段に対して、アイドル位置と係合位置との間で垂直方向に移動可能であり、アイドル位置は、コンテナを適切な位置に維持するための手段から所定の距離にあり、係合位置では、キャップが、処理されることとなるコンテナのストッパーの上方に密封して係合されている、マシンに関する。
本発明の主題をより良好に図示するために、非限定的な例示目的の例として、添付の図面を参照して、1つの好適な実施形態を下記に説明することとなる。
本発明による、処理されることとなるコンテナを圧力パッケージングするためのデバイスの斜視図である。 非係合位置にある、図1のデバイスの詳細断面図である。 係合ステップの間の、図2と同様の断面図である。 穿孔ステップの間の、図2と同様の断面図である。 流体導入ステップの間の、図2と同様の断面図である。 シーリング・ステップの間の、図2と同様の断面図である。 図1のデバイスのニードルの断面図である。
図1は、処理されることとなるコンテナ2を圧力パッケージングするためのデバイス1を示している。
処理されることとなるコンテナ2は(その形状は、本発明によれば、図に示されている形状に限定されない)、内容物によって少なくとも部分的に充填されており、また、コンテナ2のヘッド・スペースの上方に配置されているストッパー3によって緊密な様式で閉栓されている。
本明細書のケースでは、コンテナ2は、高温充填を受け、また、コンテナ2は、ボトルであり、そのボトルは、とりわけ、PET(ポリエチレンテレフタレート)から作製されており、低い坪量を有しており、フルーツ・ジュースなどのような内容物を備えており、病原体を破壊することができる温度まで、すなわち、73℃を上回る温度、および、目下のケースでは、85℃の温度まで持って行かれる。
コンテナ2が高温の内容物によって充填されると、コンテナ2は、公知のタイプのストッパー3によって閉栓され、とりわけ、射出成形または圧縮成形されたスクリュー・キャップによって閉栓され、そのスクリュー・キャップは、モノリシックであり、シングル材料から作製され得り、任意の追加的なシーリング・エレメントがない。
緊密性は、コンテナ2のネック部2aの周辺縁部の材料の上への、ストッパー3の(目下のケースでは、その内側面の)材料の機械的な圧力の下での接触によって取得され、ねじ込みが、前記必要な機械的な圧力を及ぼすことを可能にする。
閉じる間、前記ストッパー3は、ヘッド・スペースが残ることを可能にする。このスペースは、オーバーフローなしに充填することから結果として生じる。その理由は、内容物が、いかなるケースでも、オーバーフローしてはならず、また、閉じる前にネック部2aのリップ部の上に内容物を発見してはならないからである。その理由は、内容物が、次いで、ストッパー3の下方の進入口であることとなり、コンテナ2が販売に不適切であることとなるからである。
ストッパー3は、圧力を補償するための任意のメカニズムまたは任意の他のアクセサリーがない。ヘッド・スペースの中に取り込まれる空気は、高温であるが、大気圧力になっている。
また、本発明は、一般に使用される、とりわけ、米国において使用される特定のストッパーを適用しており、その特定のストッパーは、シングル材料タイプのストッパーのための内側リップ部とは異なり、ねじ込みの間の圧縮によって、コンテナ2のネック部の表面とストッパー3との間の緊密性だけを保証するために内側膜が使用された状態のデュアル材料タイプのものであるということが留意されるべきである。しかし、そのようなデュアル材料ストッパーに関するこの内側膜は、ニードルを使用して穿孔し、次いで、ストッパーの外側のニードルを除去するケースにおいて、ストッパーの自己シーリングを保証するために必要な性質を有していない。
コンテナ2は、選択された殺菌温度において損傷なしに内容物を受け入れるように適合されているが、真空補償手段がない。
コンテナ2の内側表面のすべてを、殺菌温度に持って行かれた内容物と接触した状態に置くために、コンテナ2は、内容物を充填した直後に動かされる。
次に、コンテナ2およびその内容物は、水をスプレーすることによって、冷却トンネルの中で冷却され、たとえば、そのアッセンブリを室温近くまで持って行く。
コンテナ2が、75℃を下回る温度に到達するとき、そのコンポーネント材料に起因して、前記コンテナ2は、自分自身の上につぶれる。その理由は、ガスおよび液体の体積が、コンテナ2の内側で3%から5%に低減されるからである。この低減は、冷却の過程にわたって増加する。つぶれる現象は、45℃以下の温度において、その最大に近付く。
圧力パッケージング・デバイス1は、キャップ4(係合ヘッドとも呼ばれる)を含み、キャップ4は、その内側に、穿孔手段5と、流体注入手段6と、溶融式シーリング手段7とを含む。
圧力パッケージング・デバイス1は、水平方向の下側サポート8と、ノッチ9aを含む水平方向の上側サポート9と、垂直方向のサポート10とをさらに含み、コンテナ2は、水平方向の下側サポート8の上に位置決めされており、コンテナ2のネック部2aが、ノッチ9aの中に挿入されており、下側サポート8および上側サポート9は、垂直方向のサポート10に接続されている。
キャップ4は、垂直方向の移動モーター11によって、アイドル位置と係合位置との間で垂直方向に移動可能であり、アイドル位置は、上側サポート9から所定の距離にあり、係合位置では、キャップ4が、処理されることとなるコンテナ2のストッパー3の上方に密封して係合されている。当然のことながら、本発明は、この点に限定されず、キャップが移動可能であるか(キャップが、キャップの下方に持って来られたコンテナの上方で係合される)、または、キャップが静止しているか(コンテナがキャップの中へ持って行かれる)のいずれかであるということが理解される。
圧力パッケージング・デバイス1は、処理されることとなるコンテナ2を圧力パッケージングするための方法を実施するように構成されており、方法は、以下のステップ、すなわち、ストッパー3の外側表面の上方に密封してキャップ4を係合させるステップと;穿孔手段5をストッパー3に向けて低下させることによって、ストッパー3を通る孔部を穿孔するステップと;ストッパー3の外側に穿孔手段5を上昇させるステップと;流体注入手段6を使用して、ストッパー3を通って配置されている前記孔部によって、コンテナ2のヘッド・スペースの中へ流体を導入するステップであって、コンテナ2のヘッド・スペースの中に、少なくとも大気圧力に等しい残留圧力を取得するようになっている、ステップと;溶融式シーリング手段7をストッパー3に向けて低下させることによって、ストッパー3の材料の溶融によって、ストッパー3の前記孔部をシールするステップと;溶融式シーリング手段7を上昇させるステップと;キャップ4を除去するステップとを含む。方法の異なるステップが、より詳細に図2から図6に説明されることとなる。
本発明による方法は、生産ラインにおいて実施され得り、1つまたはいくつかのステーションが上流または下流にある状態になっており、そのケースでは、搬送デバイスが、本発明による方法を実装する生産ラインのステーションへコンテナを輸送することとなる。
本発明による圧力パッケージング方法は、無菌雰囲気で低温充填するために使用されるコンテナに対して、可能な限り最小の追加重量の材料を有するボトルを使用することによって、とりわけ、高温充填を進めることを可能にし、また、特に、コンテナ自身が低い機械的な強度を有している場合に真空変形を経験し得る、低温充填されるコンテナの中の真空を補償することを可能にする。
そのうえ、ストッパー3の上方でのキャップ4の係合は、密封して行われており、穿孔手段5は、キャップ4とストッパー3との間の圧力を維持しながら、流体注入ステップの前に上昇させられ得り、したがって、穿孔は、ストッパー3のプラスチック材料を押し返すことのみによって、削り屑または廃棄物なしに、「クリーン」であり、流体注入の間の穿孔手段5の除去は、また、衛生状態の改善のために、穿孔手段5の上への内容物の任意の跳ね返りを防止することを可能にし、それは、内容物の表面の乱れを生成させる。
この方法において使用されるストッパー3は、従来のシングル・ピースのストッパーであり、内側膜を備えておらず、したがって、安価である。
したがって、コンテナ2は、少なくとも、バランスされた圧力によって、および、好ましくは、わずかな圧力の下で、内容物を含有しており、コンテナ2の外側の圧力に対する内部の圧力の差が、コンテナ2の任意のつぶれを発生させることを回避するようになっている。
図2は、キャップ4の非係合位置における圧力パッケージング・デバイス1を示している。
コンテナ2は、内容物12によって部分的に充填されており、内容物のないヘッド・スペース13が、コンテナ2のネック部2aに残るようになっており、コンテナ2は、コンテナ2のヘッド・スペース13の上方に配置されているストッパー3によって、緊密な様式で閉栓されている。
穿孔手段5は、ピストン14を含み、ニードル15が、ピストン14の端部に設けられており、前記ピストン14は、キャップ4の上に形成されたシリンダー16の中を線形に移動するように適合されており、ピストン14のトラベルは、シリンダー16の上側端部の中に形成されたピストン・チャンバー17によって限定されている。
したがって、キャップ4がストッパー3の上方に係合されており、ピストン14がその展開位置にあるときに、ニードル15は、ストッパー3を穿孔するように構成されている。
溶融式シーリング手段7は、ピストン18を含み、加熱カニューレ19が、ピストン18の端部に設けられており、前記ピストン18は、キャップ4の上に形成されたシリンダー20の中を線形に移動するように適合されており、ピストン18のトラベルは、シリンダー20の上側端部の中に形成されたピストン・チャンバー21によって限定されている。
ピストン14および18は、電気的にまたは液圧式に作動させられ得る。図に負担をかけ過ぎないようにするために、ピストン14および18の電力ワイヤーまたは液圧式作動ワイヤーは図に示されていない。同様に、ニードル15または加熱カニューレ19を加熱することを可能にする加熱エレメント、および、それらのそれぞれの電源は、図に負担をかけ過ぎないようにするために示されていない。
したがって、加熱カニューレ19は、キャップ4がストッパー3の上方に係合され、ピストン18がその展開位置にあるときに、ニードル15によってストッパー3の中に形成された孔部を、溶融によってシールするように構成されており、ストッパー3のプラスチック材料は、加熱カニューレ19と接触した状態で溶融する。
ニードル15および加熱カニューレ19は、キャップ4の内側キャビティー22の中に位置している。
流体注入手段6は、いくつかの流体入口部を含み、流体入口部は、加圧流体を受け入れ、加圧流体をキャップ4の内側キャビティー22の内側に注入するように適合されており、キャップ4は、最大で5つの流体入口部6を含有するように適合されている。
また、圧力パッケージング方法は、ストッパー3の外側表面の上に存在する病原体の破壊を保証するために、ストッパー2の上方でのキャップ4の係合のためのステップの前に、時間厳守の加熱、殺菌用液体を使用する化学的な殺菌、蒸気、パルス光の放射、または別の同様の方法によって、ストッパー3の外側表面を殺菌するためのステップを含む。
キャップ4の内側キャビティー22は、事前に行われたストッパー3の無菌状態を維持するための係合の前であっても、依然として、第1の流体入口部6による無菌ガス過大圧力状態の下にある。
流体導入ステップ(膨張ステップとも呼ばれる)のために、2つの他の無菌ガス入口部6が存在している。
最後の2つの流体入口部6は、係合および穿孔の後の殺菌用流体の注入のために使用され得り、また、穿孔の前の殺菌用流体の吸引による急速排出のために使用され得る。
図3は、係合ステップの間の圧力パッケージング・デバイス1を示している。
係合ステップの間に、ニードル15および加熱カニューレ19のそれぞれのピストン14および18は、それらの後退位置(アイドル位置とも呼ばれる)にある。
キャップ4は、ストッパー4の外側表面の上方で密封して係合されており、ストッパー3の少なくとも一部が、キャップ4の内側キャビティー22の少なくとも一部の中へ挿入されるようになっている。
ピストン14および18は、キャップ4の中に配置されており、キャップ4がストッパー3の上方に係合されているときに、ストッパー3の材料の中に位置付けされた所定のポイントにおいて、または、ストッパー3の材料のわずかに上方において、それらのそれぞれの移動軸線が交わるようになっており、前記ポイントは、好ましくは、ストッパー3の上側表面の中心に位置付けされているか、または、加熱カニューレ19の形状に基づいて、わずかに上方の中心を外れた位置に位置付けされている。
また、圧力パッケージング方法は、ストッパー3の上方でのキャップ4の係合のためのステップの後に、特定の流体入口部6を介して、キャップ4の内側キャビティー22の中に、無菌流体、好ましくは、窒素などのような不活性ガスを循環させるためのステップを含むことが可能である。したがって、過大圧力状態が、ストッパー3とキャップ4との間に生成され、溶融によるシーリングまで、コンテナ2の内部圧力以上のプラスの圧力を維持する。
図4は、穿孔ステップの間の圧力パッケージング・デバイス1を示している。
穿孔ステップの間に、ニードル15のピストン14は、その展開位置にあり、ニードル15が、ストッパー3まで低下させられ、ストッパー3の材料を通る孔部23を穿孔するようになっている。
ニードル15は、穿孔の間に、決して、内容物12と接触した状態にならない。
ニードル15は、材料を引き裂くことなく、材料の変形および押し返しによって、ストッパー3のプラスチック材料の中の貫通によって孔部23を作製する。
この穿孔ステップの直後に、ピストン14のアイドル位置の中へニードル15を上昇させるためのステップが続く。
また、圧力パッケージング方法は、キャップ4の中に配置されている光学センサー(図4には示されていない)に接続されている光学カメラまたは光ファイバー・カメラを使用して、ニードル15を上昇させるステップの後のニードル15の完全性の検証のためのステップを含むことが可能であり、したがって、穿孔ステップの後にニードル15が破損しているかまたは破損していないかを光学的に検証することを可能にする。
キャップからオフボードの光学カメラは、圧力パッケージング方法の終わりにおいて、コンテナ2の充填レベルを検査し、ニードル15の任意の破損を検出することが可能である。実際に、通常の処理の間に、内容物12のレベルは、所定のレベルまで下がらなければならず、一方、非穿孔およびしたがって流体の非導入のケースでは、内容物12のレベルは減少しないこととなる。
また、近接センサー・システムは、本発明の範囲から逸脱することなく、破損していない無傷のニードル15の存在を検証する。
図5は、流体導入ステップの間の圧力パッケージング・デバイス1を示している。
流体導入ステップの間に、ニードル15および加熱カニューレ19のそれぞれのピストン14および18は、それらのアイドル位置にある。
流体24は、流体入口部6のうちの1つを使用して、キャップ4の内側キャビティー22の中へ導入され、次いで、ストッパー3を通して配置されている孔部23を介して、コンテナ2のヘッド・スペース13の中へ導入され、コンテナ2のヘッド・スペース13の中に、少なくとも大気圧力に等しい残留圧力を取得するようになっている。
流体24は、とりわけ、ガス状の形態の、窒素などのような不活性の無菌ガスであり、それは、ボトリングの後に、後続の内容物12の酸化を引き起こさないことを可能にする。これは、後の酸素消費に起因するつぶれ過ぎを回避する。その理由は、不活性ガスが、初期に閉じ込められていた空気の大部分を交換し、酸素消費が全く存在しないかまたはほとんど存在しないからである。
73℃を上回る温度における高温充填のケースでは、流体24が、45℃を下回る温度への内容物12の冷却の後に、ヘッド・スペース13の中へ導入される。
流体24の導入圧力は、1.01barから2.5barの間の残留圧力、好ましくは、1.01barから1.4barの間の残留圧力を、コンテナ2の中に発生させるように構成されている。
流体24をヘッド・スペース13の中へ導入するためのステップは、好ましくは、初期フェーズにおいて第1の圧力値で流体24を導入し、次いで、最終フェーズにおいて第1の圧力値を下回る第2の圧力値で流体24を導入することを含む。したがって、穿孔の直後に初期加圧フェーズにおいて圧力を大きく増加させること、および、溶融によるシーリングの直前の最終圧力を調節するために、最終フェーズにおいてより低い圧力を有することを可能にする。
図6は、シーリング・ステップの間の圧力パッケージング・デバイス1を示している。
シーリング・ステップの間に、加熱カニューレ19のピストン18はその展開位置にあり、加熱カニューレ19が、ニードル15によってストッパー3の中に形成された孔部23へ低下させられるようになっている。
加熱カニューレ19は、ストッパー3のプラスチック材料の溶融によって、ストッパー3の中に形成された孔部23を再び閉栓することを可能にし、それは、コンテナ2の中の真空を補償しながら、コンテナ3の最終的なシール緊密性を保証することを可能にする。
シーリング・ステップは、0秒から5秒の間の期間において実施される。
また、圧力パッケージング方法は、キャップ4の内側キャビティー22の中に配置されている光学カメラ(図6には示されていない)を使用して、加熱カニューレ19による孔部23のシーリング品質の検証のためのステップを含むことが可能であり、それは、したがって、加熱カニューレ19による孔部23のシーリング品質が良いかまたは悪いかを光学的に検証することを可能にする。
シーリング・ステップの後に、ピストン18のアイドル位置の中へ加熱カニューレ19を上昇させるためのステップが続き、次いで、ストッパー3からキャップ4を除去するためのステップが続く。
本発明による方法は、コンテナ2の中の高温充填を可能にし、コンテナ2は、たとえば、PETから作製されており、コンテナの変形を伴う高温充填方法に対して約15%の坪量の低減を伴っており、それは、生産されるコンテナ2の数の乗算係数に照らして、かなりの材料低減である。
特定のアーキテクチャーが、壁部に関して検討されなければならないわけではない。任意の技術的なパネルおよび/または複雑な花弁状の底部は、不必要になる。
コンテナ2の形状は、実際に、はるかに自由で単純であり、リサイクルは、より安価である。その理由は、より少ない材料が使用されているからである。
大気圧力またはわずかな圧力の下でコンテナ2を設置することは、より良好なスタッキングおよびパレタイジングを可能にする。
本発明による方法は、全ての充填モードに適用し、さらに、無菌雰囲気の下で低温充填されるコンテナ2の加圧にも適用し、それに関して、酸素の消費によるヘッド・スペース13の体積の中の減少の可能性を補償することが望まれるだけでなく、機械的な強度を強化するためにわずかな過大圧力状態を生成させることも望まれ、または、本発明による方法は、酸化が変更する可能性のある製品の官能的特性のすべてを保存するために、天然ガスを注入し、ヘッド・スペース13の中に閉じ込められている空気を交換することにも適用する。
図7は、圧力パッケージング・デバイス1のニードル15を示している。
ニードル15は、実質的に円筒形状のニードル・ホルダー25の中へ強制的にフィットさせられており、前記ニードル・ホルダー25は、ニードル15の反対側に端部25aを含み、それは、ピストン14の端部の中に強制的にフィットするように構成されている。
ニードル15は、円筒形状および中実になっており、円錐形状の尖った端部を有している。したがって、ニードル15は、先行技術のベベル付き先端部を備えた中空の皮下注射ニードルと比較して、より強固であり、それは、ニードル15が穿孔ステップの間に破損することを防止することを可能にする。
ニードル15は、好ましくは、加熱手段(図7には示されていない)によって加熱され、ニードル15の加熱は、ニードル15を殺菌すること、および、ストッパー3のプラスチック材料の穿孔を促進させることの両方を可能にする。ニードル15は、好ましくは、その殺菌のために95℃を上回る温度へ、ならびに、穿孔の間のストッパー3のプラスチックの溶融の可能性、および、ニードル15の上へのプラスチック粒子の接着を回避するために、130℃を下回る温度へ加熱され、それは、次いで、別のコンテナ2のストッパー3の穿孔の間に取り外され得る。
ニードル15の温度は、好ましくは、ニードル・ホルダー25の中に設置されている抵抗/プローブによって、常に維持およびモニタリングされている。
穿孔孔部の直径は、急速膨張(可能な限り最大の直径)および溶接安全(可能な限り最小の直径)を組み合わせることを可能にしなければならない。非限定的な例として、0.7mmの直径を有するニードルは、良い妥協点になるように思われる。当然のことながら、本発明はこの点に限定されず、ニードルの直径は、ストッパーの厚さの0.3倍から0.8倍の間になるように適合されているということが理解される。

Claims (10)

  1. 処理されることとなるコンテナ(2)を圧力パッケージングするための方法であって、前記処理されることとなるコンテナ(2)は、内容物(12)によって少なくとも部分的に充填されており、また、前記コンテナ(2)のヘッド・スペース(13)の上方に配置されているストッパー(3)によって緊密な様式で閉栓されている、方法において、
    前記方法は、
    − 前記ストッパー(3)の外側表面の上方に密封してキャップ(4)を係合させるステップであって、前記キャップ(4)は、その内側に、穿孔手段(5)、流体注入手段(6)、および、溶融式シーリング手段(7)を含む、ステップと、
    − 前記穿孔手段(5)を前記ストッパー(3)に向けて低下させることによって、前記ストッパー(3)を通る孔部(23)を穿孔するステップと、
    − 前記ストッパー(3)の外側に前記穿孔手段(5)を上昇させるステップと、
    − 前記流体注入手段(6)を使用して、前記ストッパー(3)を通って配置されている前記孔部(23)を通して、前記コンテナ(2)の前記ヘッド・スペース(13)の中へ流体(24)を導入するステップであって、前記コンテナ(2)の前記ヘッド・スペース(13)の中に、少なくとも大気圧力に等しい残留圧力を取得するようになっている、ステップと、
    − 前記溶融式シーリング手段(7)を前記ストッパー(3)に向けて低下させることによって、前記ストッパー(3)の材料の溶融によって、前記ストッパー(3)の前記孔部(23)をシールするステップと、
    − 前記溶融式シーリング手段(7)を上昇させるステップと、
    − 前記キャップ(4)を除去するステップと
    を含むことを特徴とする、方法。
  2. 前記ヘッド・スペース(13)の中へ流体を導入するための前記ステップは、第1のステップにおいて第1の圧力値で流体(24)を導入し、次いで、第2のステップにおいて前記第1の圧力値を下回る第2の圧力値で流体(24)を導入することを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記方法は、前記キャップ(4)の中に配置されている光学的手段または近接センサー・システムを使用して、前記穿孔手段(5)を上昇させる前記ステップの後に、前記穿孔手段(5)の完全性の検証のためのステップをさらに含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記方法は、前記キャップ(4)の内側に配置されている光学カメラを使用して、前記溶融式シーリング手段(7)による前記孔部(23)のシーリング品質の検証のためのステップをさらに含むことを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 73℃を上回る温度における高温充填のケースでは、前記流体(24)は、45℃を下回る温度への前記内容物(12)の冷却の後に、前記ヘッド・スペース(13)の中へ導入されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記流体(24)の導入圧力は、1.01barから2.5barの間の残留圧力、好ましくは、1.01barから1.4barの間の残留圧力を、前記コンテナ(2)の中に発生させるように構成されていることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記流体(24)は、とりわけ、ガス状の形態の、窒素などのような不活性の無菌ガスであることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記方法は、前記ストッパー(3)の上方に前記キャップ(4)を係合させるための前記ステップの前、間、および/または後に、前記キャップ(4)と前記ストッパー(3)との間に、無菌流体、好ましくは、不活性ガス、より好ましくは、窒素を循環させるためのステップをさらに含むことを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記方法は、前記ストッパー(3)の上方に前記キャップ(4)を係合させるための前記ステップの前に、時間厳守の加熱、化学的な殺菌、蒸気、パルス光の放射のうちの少なくとも1つによって、前記ストッパー(3)の前記外側表面を殺菌するためのステップをさらに含むことを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 処理されることとなるコンテナ(2)を圧力パッケージングするためのデバイス(1)であって、前記処理されることとなるコンテナ(2)は、内容物(12)によって少なくとも部分的に充填されており、また、前記コンテナ(2)のヘッド・スペース(13)の上方に配置されているストッパー(3)によって緊密な様式で閉栓されており、前記デバイス(1)は、キャップ(4)を含み、前記キャップ(4)は、その内側に、穿孔手段(5)、流体注入手段(6)、および、溶融式シーリング手段(7)を含み、前記デバイス(1)は、請求項1から9のいずれか一項に記載の圧力パッケージング方法を実施するように構成されている、デバイス(1)。
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