JP7355381B2

JP7355381B2 - 密封包装容器

Info

Publication number: JP7355381B2
Application number: JP2019226119A
Authority: JP
Inventors: 雅志大島; 直樹長田
Original assignee: General Packer Co Ltd
Current assignee: General Packer Co Ltd
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2023-10-03
Anticipated expiration: 2039-12-16
Also published as: JP2021095157A; WO2021124710A1

Description

本発明は、内部の特定ガスの濃度を高精度に測定可能な密封包装容器に関するものである。

従来より、ガス置換されて密封されたレトルト成形容器（例えばレトルト米飯パック）などの密封包装容器が多用されている。この種の密封包装容器の包装工程では、ヘッドスペース内に残存する、被包装物の保存期間または賞味期間を縮めるおそれがある酸化原因ガス（例えば酸素）を除去した後、窒素、二酸化炭素等の不活性ガスでガス置換して密封するガス置換包装が行われている(特許文献１)。これによって、密封包装容器内の酸化原因ガスは除去され、被包装物、特に食品は長期の保存期間、賞味期間を確保することができる。

そして、ガス置換包装後の検査工程において、酸化原因ガス、特に酸素の濃度が既定値以下であるかどうかの検査が行われている。

しかしながら、現在主流であるガス濃度の測定方法は、サンプルとして任意に選択した密封包装容器に注射針を刺し、密封包装容器内から吸引した少量のガスの組成を検査する抜き取り検査である。この抜き取り検査では、注射痕が形成された密封包装容器は廃棄しなければならない。また、検査精度を上げるためにサンプル数を増やすと検査時間が長くなり、増加する廃棄量によって経済的、時間的損失が増大する不都合があった。さらに、充填した被包装物が存在しないヘッドスペースが狭小な場合、ガス濃度の測定が極めて困難であった。

特許第３７４２０４２号公報

そこで、本発明の課題は、密封包装容器を損傷することなく、被包装物が存在しないヘッドスペースが狭小な場合でも、内部の特定ガスの濃度を高精度に測定可能な密封包装容器を提供することにある。

上記課題を解決するものは、内部の特定ガスの濃度を測定可能な密封包装容器であって、内部に被包装物充填空間を備えた本体部と、該本体部内のヘッドスペースと連通する連通部を有すると共にレーザー光透過用空間を備えた被測定部とを有し、前記本体部は長方体形状に構成され、前記被測定部の前記レーザー光透過用空間は、前記本体部の一側面が延在する方向に沿って細長形状に形成されていると共に、前記本体部の外側に隣接して別に設けられていることを特徴とする密封包装容器である（請求項１）。

また、上記課題を解決するものは、内部の特定ガスの濃度を測定可能な密封包装容器であって、内部に被包装物充填空間を備えた本体部と、該本体部内のヘッドスペースと連通する連通部を有すると共にレーザー光透過用空間を備えた被測定部とを有し、前記本体部は長方体形状に構成され、前記被測定部の前記レーザー光透過用空間は、前記本体部の一側面が延在する方向に沿って細長形状に形成されていると共に、前記本体部内に区画板部により区画して設けられていることを特徴とする密封包装容器である（請求項２）。前記密封包装容器は、上面にフィルムが貼着されて前記被包装物充填空間、前記連通部および前記レーザー光透過用空間の密封状態が保持されていることが好ましい（請求項３）。

請求項１ないし３に記載の密封包装容器によれば、密封包装容器を損傷することなく、被包装物が存在しないヘッドスペースが狭小な場合でも、内部の特定ガスの濃度を高精度に測定することができると共に、レーザー光の光路長を長くすることができ、密封包装容器内部の特定ガスの濃度をより高精度に測定することができる。

本発明の密封包装容器の一実施例の作用を説明するための説明図である。図１に示した密封包装容器の正面図である。図１に示した密封包装容器の右側図である。図１に示した密封包装容器の平面図である。図１に示した密封包装容器の使用状態を示す正面図である。本発明の密封包装容器を使用するガス濃度測定方法に用いるガス濃度測定装置の一実施例の平面図である。図６に示したガス濃度測定装置の平面図である。図７に示したガス濃度測定装置の部分拡大図である。図７のＡ－Ａ線矢視図である。図７Ｂ－Ｂ線矢視図である。

本発明では、密封包装容器１が、被包装物充填空間２を備えた本体部３と、本体部３内のヘッドスペース４と連通する連通部５を有すると共にレーザー光透過用空間６を備えた被測定部７とを有していることで、密封包装容器を損傷することなく、被包装物が存在しないヘッドスペースが狭小な場合でも、内部の特定ガスの濃度を高精度に測定可能な密封包装容器を実現した。

本発明の密封包装容器の一実施例を図１ないし図５に示した一実施例を用いて説明する。この実施例の密封包装容器１は、内部の特定ガスの濃度を測定可能な密封包装容器１であって、内部に被包装物充填空間２を備えた本体部３と、本体部３内のヘッドスペース４と連通する連通部５を有すると共にレーザー光透過用空間６を備えた被測定部７とを有している。以下、各構成について順次詳述する。

この実施例の密封包装容器１は、レトルト米飯の容器であり、内部の特定ガスは酸素である。ただし、本発明の密封包装容器は、これに限定されるものではなく、図１に示すように、被包装物（この実施例では米飯）Ｓが密封包装容器１内に十分に充填されヘッドスペース４が狭小となってガス濃度を精度よく測定できない密封包装容器を広く包含するものであり、また、酸素以外の特定ガスを含有した密封包装容器を包含するものである。

本体部３内部には、被包装物（この実施例では米飯）Ｓを充填するための被包装物充填空間２が設けられており、この実施例では、本体部３および被包装物充填空間２は略長方体を形成されているが、形態は長方体に限定されるものではなく、どのような形態のものも本発明の範疇に包含される。

被測定部７は、内部にレーザー光透過用空間６を有し、レーザー光を透過させて特定ガスの濃度を測定するための部位であり、本体部３内のヘッドスペース４と連通する連通部５を介して本体部３に隣接して設けられている。ただし、この実施例の被測定部７は、本体部３に隣接して別に設けられているが、これに限定されるものではなく、レーザー光を透過させて特定ガスの濃度を測定できるものであればどのような形態でもよく、例えば、本体部内に区画板部などで被包装物充填空間とレーザー光透過用空間とが区画して設けられたものなども本発明の範疇に包含される。なお、被測定部７は、連通部５を介して、ヘッドスペース４内の気体のみが移行する構造であることが好ましいが、レーザー光による特定ガスの濃度測定を阻害しない範囲内で、水分や被包装物Ｓの微量分が少量移行するものでもよい。

この実施例の密封包装容器１は、被測定部７にレーザー光を透過させて特定ガスの濃度を測定するために、透明性材料（例えばポリプロピレン等）にて一体成形されている。ただし、本発明の密封包装容器は、これに限定されるものではなく、被測定部を構成する部位のみが透明性材料にて形成されていてもよく、さらに、特定ガスの濃度を測定可能とする特定波長のレーザー光を透過可能な材料にて、本体部または/および被測定部が形成されていてもよい。なお、本願において「透明性材料」には、色彩の有無を問わず、透明または半透明の材料を広く包含する。また、本願において、特定波長のレーザー光を透過可能な材料には、透明または半透明、材質、柄、文字または図形等付加、着色の有無を問わず、特定波長のレーザー光を透過可能な材料を広く包含する。

また、被測定部７のレーザー光透過用空間６は、この実施例のように細長形状に形成されていることが好ましい。これにより、レーザー光の光路長をより長く確保することができ、特定ガス濃度の測定精度を向上させることができる。そして、この実施例の密封包装容器１は、上面にフィルムＦが貼着されて、被包装物充填空間２、連通部５およびレーザー光透過用空間６の密封状態が保持されている。

つぎに、本発明の密封包装容器１を用いたガス濃度測定方法を図６ないし図１０に示した一実施例を用いて説明する。この実施例の密封包装容器１を用いたガス濃度測定方法は、被包装物Ｓを充填しガス置換して包装された密封包装容器１内の特定ガスの濃度をガス濃度測定装置１０により測定するガス濃度測定方法であって、密封包装容器１は、内部に被包装物充填空間２を備えた本体部３と、本体部３内のヘッドスペース４と連通する連通部５を有すると共にレーザー光透過用空間６を備えた被測定部７とを有し、ガス濃度測定装置１０は、特定波長のレーザー光を射出するレーザー発生部１１と、レーザー光を受光するレーザー受光部１２と、特定波長のレーザー光を密封包装容器１の被測定部７に透過させて密封包装容器１の内部に残留する特定ガスのガス濃度を測定するレーザー式ガス濃度計１３と、レーザー光が反射可能な反射面１４を有し、レーザー発生部１１から射出され密封包装容器１の被測定部７を透過するレーザー光を、反射面１４で反射させた後にレーザー受光部１２に入射させることを特徴とするガス濃度測定方法である。以下、詳述するが、密封包装容器１については前述した通りであり説明を省略する。

この実施例のガス濃度測定方法は、密封包装容器１内に残留している特定ガスのガス濃度を測定する方法であり、出荷前に密封包装容器１を検査する検査場で行われたり、包装に係る各種工程を有するロータリー式或いはピロー式等の包装機の検査工程で行われる。

この実施例のガス濃度測定方法では、残留している特定ガス酸素ガス（Ｏ２）である。大気雰囲気下で行われる包装機の包装工程では、被包装物を充填したとき、密封包装容器内部に大気も充填される。大気に含まれている酸素ガスをはじめとした酸化原因ガスは、被包装物、特に食品類を酸化させて劣化させる原因となる。そのため、包装機には、被包装物を密封包装容器に充填する包装工程の後に、当該密封包装容器から大気を抜気して、不活性ガス、たとえば、窒素ガス（Ｎ２）、二酸化炭素ガス（ＣＯ２）へ置き換えるガス置換（ガスパージ）工程が設けられている。

その後、ガス置換された密封包装容器１内の酸素ガスのガス濃度を測定して、ガス濃度が基準値以下に収まっているかどうか検査する方法が、本実施例に係るガス濃度測定方法である。酸素ガスのガス濃度を測定したとき、ガス濃度が基準値以下に収まっている場合は、正常にガス置換が行われ、密封包装容器１内は不活性ガスが充満しているので、被包装物の酸化を防止することができ、保存期間や賞味期間を延ばすことができる。これに対して、ガス濃度が基準値を超えている場合は不良品と判断されて、例えば包装機の包装工程（不良品排出工程）にて排出される。

この実施例のガス濃度測定法に用いられるガス濃度測定装置１０は、図８に示すように、レーザー光を射出するレーザー発生部１１と、レーザー光を受光するレーザー受光部１２とを備えたレーザー式ガス濃度計１３と、レーザー光を反射する反射面１４を有している。

レーザー式ガス濃度計１３は、波長可変半導体レーザー吸収分光法によって特定ガスを分析可能に形成されている。

ここで、波長可変半導体レーザー吸収分光法（ＴｕｎａｂｌｅＤｉｏｄｅＬａｓｅｒＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＴＤＬＡＳ）とは、半導体レーザー素子から出力されたレーザー光に係る所定の入射光強度と、測定対象となる特定ガスを含んだ気体を封じたセルを透過して当該特定ガスに吸収された透過後のレーザー光に係る透過光強度とから透過率を求めて、透過率に基づくレーザー光の吸光度からガス濃度を測定する方法である。

特定ガスを含め、気体はそれぞれ固有の吸収波長帯を有し、当該吸収波長帯にはより強く光を吸収する波長に係る吸収線が複数本含まれていることが知られている。ＴＤＬＡＳは、出力するレーザー光の近赤外領域の波長を、測定対象となる特定ガスの複数本の吸収線のうち、一本の吸収線に係る特定波長に合致するように変調し増幅するように構成されている。そして、セルの透過前後で変化する特定波長の吸収スペクトルに基づいてレーザー光の吸光度を求めてガス濃度を測定している。なお、本実施例において測定対象ガスは酸素ガスであって、当該測定対象ガスを封じるセルは密封包装容器１である。

レーザー発生部１１は、レーザー光源と、レーザー光源から射出するレーザー光の波長を特定の波長に設定し所定の光強度に調整する制御部とを有している。レーザー光源は、波長が可変可能なダイオードからなる半導体レーザー素子を備え近赤外領域のレーザー光を出力可能に形成されている。制御部は、半導体レーザー素子から出力されるレーザー光の波長を測定対象の特定ガス固有の特定波長に調整して、レーザー光が所定の入射光強度で射出されるように増幅する制御を行うように形成されている。

ここで、本実施例に係るレーザー式ガス濃度計１３が測定する特定ガスは、酸素ガスであることから、当該酸素ガス固有の吸収波長帯は７６０ｎｍ帯であり、当該吸収波長帯に含まれる複数の吸収線のうち、一の吸収線に係る特定波長がレーザー光の出力波長として選択される。

レーザー発生部１１は、第１ハウジング１５に内蔵されており、第１ハウジング１５はレーザー射出用窓部１６を有している。レーザー射出用窓部１６には、近赤外領域の光を通しやすいサファイヤガラスが嵌め込まれている。そして、レーザー発生部１１は、レーザー射出用窓部１６を通じて第１ハウジング１５からレーザー光を射出するように形成されている。

第１ハウジング１５内は特定ガス、この実施例では酸素ガスを除去するために、真空化またはガス置換（ガスパージ）をすることができるように形成されている。そのため、第１ハウジング１５内を真空で維持したり、あるいは窒素ガス、または二酸化炭素等の不活性ガス類で満たすことができるように構成されている。これによって、レーザー光源からレーザー射出用窓部１６を通じて射出するまでの間に、第１ハウジング１５内でレーザー光が特定ガスに吸収されることを防止することができ、ガス濃度測定の精度を向上させることができる。

レーザー受光部１２は、密封包装容器１の被測定部７を透過したレーザー光を受光する受光センサと、受光センサからの受光信号に基づいてガス濃度を測定する測定部を有している。

受光センサは、密封包装容器１の被測定部７を透過したレーザー光の透過光強度を電気的な透過光信号に変換する素子、例えばフォトダイオードにて構成されている。これによって、密封包装容器１の被測定部７を透過したレーザー光の透過光強度を電気的に処理することができる。

測定部は、透過光強度に係る透過光信号と、レーザー発生部１１から出力されたレーザー光の入射光強度に係る入射光信号に基づ
いて透過率を計算し、当該透過率に基づいてレーザー光の特定ガスによる吸光度を求め、当該吸光度に基づいて密封包装容器１の被測定部７内の特定ガスの濃度を測定するように構成されている。

レーザー受光部１２は、第２ハウジング１７に内蔵されている。第２ハウジング１７はレーザー受光用窓部１８を有している。レーザー受光用窓部１８には、レーザー射出用窓部１６と同様、近赤外領域の光を通しやすいサファイヤガラスが嵌め込まれている。これによって、レーザー受光部１２は、レーザー受光用窓部１８を通じて密封包装容器１の被測定部７を透過したレーザー光を受光するように形成されている。

第２ハウジング１７内もまた、第１ハウジング１５と同様、真空化またはガス置換可能に形成されている。そのため、レーザー受光用窓部１８を通じて入射されたレーザー光を受光センサが受光するまでの間に、第２ハウジング１７内でレーザー光が特定ガスに吸収されることを防止することができガス濃度測定の精度を向上させることができる。

このように、レーザー式ガス濃度計１３は、レーザー発生部１１からレーザー射出用窓部１６を通じてレーザー光を射出し、当該レーザー光を測定対象の密封包装容器１の被測定部７内に透過させて、レーザー受光用窓部１８を通じてレーザー受光部１２で密封包装容器１の被測定部７を透過したレーザー光を受光するように構成されている。

そして、レーザー式ガス濃度計１３を有するガス濃度測定装置１０は、レーザー射出用窓部１６から射出されたレーザー光をレーザー受光用窓部１８へ入射させる間に、反射面１４で少なくとも一回、好ましくは複数回反射させるように構成されている。

この実施例の反射面１４は、所定の位置に第１窓部１９が設けられた第１反射面１４ａと、所定の位置に第２窓部２０が設けられた第２反射面１４ｂとからなり、第１反射面１４ａと第２反射面１４ｂは、互いに平行に対向するように設けられている。第１反射面１４ａと第２反射面１４ｂは、例えば鏡面または鏡面状に磨き上げられた金属、或いは所定の基材に鏡面状の膜体を貼り付けものからなり、レーザー光を反射可能に形成されている。

第１反射面１４ａと第２反射面１４ｂは、相対的な離隔距離を調整可能に形成され、図８中、第１反射面１４ａと第２反射面１４ｂとの間に密封包装容器１の被測定部７を上下で挟持可能に形成されている。そのため、第１反射面１４ａと第２反射面１４ｂで密封包装容器１の被測定部７を上下方向から挟持したとき、密封包装容器１の被測定部７の上下面に、それぞれ第１反射面１４ａと第２反射面１４ｂを密着させることができるように構成されている。

さらに、密封包装容器１の被測定部７に対する第１窓部１９と第２窓部２０の位置を定めることによって、第１反射面１４ａと第２反射面１４ｂで密封包装容器１の被測定部７を挟持したとき、密封包装容器１の被測定部７に第１窓部１９と第２窓部２０も密着させることができる。これによって、レーザー光を第１窓部１９から射出して、第２反射面１４ｂ、第１反射面１４ａｂと反射させて、第２窓部２０へ入射させるとき、大気に含まれている特定ガスの影響を最小限に抑えることができ、より高精度に特定ガスの濃度を測定することができる。

なお、第１窓部１９と第２窓部２０の位置は、レーザー光を第１窓部１９から射出して第２窓部２０へ入射させる間に第１反射面１４ａと第２反射面１４ｂで反射可能となるように配置すれば良く、第１窓部１９と第２窓部２０間の距離と、第１窓部１９から射出されるレーザー光が第２反射面１４ｂへ入射するときの入射角度との関係によって、第１反射面１４ａと第２反射面１４ｂとの間でレーザー光を所定回反射させて、第２窓部２０へ入射させるよう制御することができる。

レーザー光を第１窓部１９から射出され第２反射面２０へ入射させるとき、レーザー光の入射角度は、５度から８５度の間で任意に設定することができ、さらに第１反射面１４ａと第２反射面１４ｂ間の距離に基づいて光路長の計算を容易に行うことができる、入射角度が５度以下の場合、第１窓部１９と第２窓部２０が正対している従来の場合と光路長の差が大きくならない。他方、入射角度が８５度以上の場合、透過するレーザー光が特定ガスに吸収されるよりも散乱する割合が大きくなり、ガス濃度の測定で誤差が生じやすくなるおそれがある。

また、第１反射面１４ａと第２反射面１４ｂとの間を反射させる反射回数は、２回ないし４回程度が好ましい。５回以上反射させると、光路長を長くすることはできるが、レーザー光の減衰率が大きくなるため、レーザー受光部１２に高感度な受光センサを設けなければならない。そのため、コストが増大するおそれがある。

つぎに、本発明の密封包装容器を使用したガス濃度測定方法およびガス濃度測定装置の具体的な作用を図面に示した一実施例を用いて説明する。

密封包装容器を使用したガス濃度測定方法およびガス濃度測定装置１０では、図６または図７に示すように、コンベアＷのベルトＹ上に載置された密封包装容器１が順次間欠搬送される。密封包装容器１は、図６中搬送方向（矢印Ｈ方向）に、密封包装容器１の被測定部７の長手方向が沿って搬送されるようにベルトＹ上に載置される。

そして、ガス濃度測定装置１０が設置された部位付近において、ガス濃度測定装置１０の第１反射面１４ａと第２反射面１４ｂの間に密封包装容器１の被測定部７が至ると、図８に示すように、ガス濃度測定装置１０の第１反射面１４ａと第２反射面１４ｂが被測定部７を上下から挟持する。

密封包装容器１の被測定部７が第１反射面１４ａと第２反射面１４ｂに挟持された後、レーザー発生部１１からレーザー射出用窓部１６および第１反射面１４ａの第１窓部１９を介して密封包装容器１の被測定部７にレーザー光が上方から射出される。レーザー光は第２反射面１４ｂでまず反射し、その後、第１反射面１４ａ、さらに第２反射面１４ｂと順に反射してから、第１反射面１４ａの第２窓部１９および第２ハウジング１７のレーザー受光用窓部１８を介してレーザー受光部１２で受光される。

レーザー受光部１２の受光センサは、密封包装容器１の被測定部７を透過したレーザー光を電子的な透過光信号へ変換し、当該透過光信号が測定部へ出力される。測定部は、上記透過光信号と、レーザー発生部１１が射出したレーザー光を電子的に変換した入射光信号を取得し、透過光信号と入射光信号を比較して、レーザー光の密封包装容器１の被測定部７に対する透過率Ｔを測定する。そして、当該透過率Ｔに基づいて、密封包装容器１の被測定部７内の特定ガスに吸収されたレーザー光の特定波長の吸収スペクトルの吸光度が計算され、当該吸光度に基づいて密封包装容器１の被測定部７内の特定ガスのガス濃度が測定される。

なお、この実施例においては反射面１４を第１反射面１４ａと第２反射面１４ｂの二面からなるように構成したがこれに限定されるものではなく、例えば一枚の反射面に対してレーザー光を反射させることによってもまた光路長を延ばすことができる。

１密封包装容器２被包装物充填空間３本体部４ヘッドスペース５連通部６レーザー光透過用空間７被測定部１０ガス濃度測定装置１１レーザー発生部１２レーザー受光部１３レーザー式ガス濃度計１４反射面１４ａ第１反射面１４ｂ第２反射面１５第１ハウジング１６レーザー射出用窓部１７第２ハウジング１８レーザー受光用窓部１９第１窓部２０第２窓部、ＦフィルムｗコンベアＹベルトＳ被包装物

Claims

内部の特定ガスの濃度を測定可能な密封包装容器であって、内部に被包装物充填空間を備えた本体部と、該本体部内のヘッドスペースと連通する連通部を有すると共にレーザー光透過用空間を備えた被測定部とを有し、前記本体部は長方体形状に構成され、前記被測定部の前記レーザー光透過用空間は、前記本体部の一側面が延在する方向に沿って細長形状に形成されていると共に、前記本体部の外側に隣接して別に設けられていることを特徴とする密封包装容器。
内部の特定ガスの濃度を測定可能な密封包装容器であって、内部に被包装物充填空間を備えた本体部と、該本体部内のヘッドスペースと連通する連通部を有すると共にレーザー光透過用空間を備えた被測定部とを有し、前記本体部は長方体形状に構成され、前記被測定部の前記レーザー光透過用空間は、前記本体部の一側面が延在する方向に沿って細長形状に形成されていると共に、前記本体部内に区画板部により区画して設けられていることを特徴とする密封包装容器。
前記密封包装容器は、上面にフィルムが貼着されて前記被包装物充填空間、前記連通部および前記レーザー光透過用空間の密封状態が保持されている請求項１または２に記載の密封包装容器。