JP7373431B2

JP7373431B2 - 飲料充填装置及び飲料充填装置の洗浄・殺菌方法

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Publication number: JP7373431B2
Application number: JP2020027994A
Authority: JP
Inventors: 睦早川; 誠司桑野
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2023-11-02
Anticipated expiration: 2037-10-04
Also published as: JP2020073402A

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８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ために洗浄液を循環させる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、前記飲料供給系配管の熱殺菌機を循環する上流側処理経路と前記飲料供給系配管の充填機を循環する下流側処理経路を別個に前記ＣＩＰ処理と前記ＳＩＰ処理を行い、前記ＳＩＰ処理を前記下流側処理経路に供給される熱水を用いて行い、前記下流側処理経路内の前記熱水を排出し、排出される前記熱水と前記下流側処理経路に供給される温度の低い水を前記下流側処理経路の帰還路のドレン管と加熱装置の間に設けた熱交換器により熱交換し、熱交換された熱水により前記下流側処理経路の前記ＣＩＰ処理と前記ＳＩＰ処理の間を停止させることなく、これらの処理を連続的に行うことを特徴とする。

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ために洗浄液を循環させる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、これらの処理を同時又は連続的に行い、前記ＳＩＰ処理は、前記飲料供給系配管内に循環させた前記洗浄液を用いて前記飲料供給系配管内の殺菌を行い、前記ＳＩＰ処理における、前記飲料供給系配管内を循環させる前記洗浄液による加熱により昇温した各箇所の温度が任意の殺菌温度に達すると、その時点から各箇所のＦ値がコントローラによって演算され、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、前記ＳＩＰ処理を完了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などの除去を行うために洗浄液を循環させる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、これらの処理を同時又は連続的に行い、前記ＳＩＰ処理は、前記飲料供給系配管内に循環させた前記洗浄液を用いて前記飲料供給系配管内の殺菌を行い、前記ＳＩＰ処理の後、前記洗浄液を循環させたまま、前記飲料供給系配管の所定の位置の温度条件を所定の温度に整え、前記飲料供給系配管の所定の位置の温度条件が前記所定の温度に調整された後に前記飲料供給系配管内の洗浄液を除去することを特徴とする。

また、本発明の他の実施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、上流側処理経路と下流側処理経路のそれぞれについて所定の手順で実行されると好適である。また、本発明の他の実施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内の洗浄液の除去は、無菌水を前記飲料供給系配管内に流通させることによって行うと好適である。

また、本発明の他の実施形態に係る飲料充填装置の洗浄・殺菌方法において、前記Ｆ値の演算は下記の式により行われると好適である。

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、ＣＩＰ処理で用いた洗浄液を用いてＳＩＰ処理を行い、ＳＩＰ処理後に洗浄液を循環させたまま飲料供給系配管の所定の位置の温度条件を製造工程時の温度設定に調整した後に、飲料供給系配管内を無菌水ですすぐことで洗浄液を除去するので、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。また、洗浄液をすすぐ際に、飲料供給系配管の温度条件を製造工程時の温度条件に調整しているので、飲料充填装置に大規模な改造を加えることなく飲料充填装置の殺菌を行うことが可能となる。

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・殺菌方法を行う飲料充填装置の変形例を示すブロック図である。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６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、界面活性剤及びグルコン酸ナトリウムやエチレンジアミンアトラ酢酸（ＥＤＴＡ）などのキレート剤（金属封鎖剤）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。

アルカリ性洗浄液は、炭酸リチウム、炭酸アンモニウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、プロピレン・カーボネート及びそれらの混合物が含まれるが、これらに限定されるものではない。また、重炭酸塩である重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸リチウム、重炭酸アンモニウム、重炭酸マグネシウム、重炭酸カルシウムやセスキ炭酸塩であるセスキ炭酸ナトリウム、セスキ炭酸カリウム、セスキ炭酸リチウム及びそれらの混合物が含まれても構わない。

酸性洗浄液は、上述した硝酸、リン酸以外に、塩酸、硫酸、酢酸、クエン酸、乳酸、ギ酸、グリコール酸、メタンスルホン酸、スルファミン酸及びこれらの混合物が含まれるがこれらに限定されるものではない。

また、洗浄剤に次亜塩素酸塩、過酸化水素、過酢酸、過オクタン酸、過硫酸塩、過ホウ酸塩、ハイドロサルファイト、二酸化チオ尿素等の各種漂白剤、過炭酸塩などを含んでも構わない。更に、洗浄剤は、アルミノケイ酸塩やポリカルボン酸塩等の水軟化剤を含んでも構わないし、リン酸ナトリウムやポリアクリル酸ナトリウム、カルボン酸ナトリウムなどの再付着防止剤を含んでも構わない。更に、洗浄液は、酵素や溶剤、脂肪酸、泡調整剤、活性酸素源などを加えても構わない。

なお、ＣＩＰ処理において洗浄液は、上述した順番で流すことに限られず、例えば、酸性洗浄液を流した後にアルカリ性洗浄液を流しても構わないし、酸性洗浄液又はアルカリ性洗浄液のいずれかのみを流して洗浄を行っても構わない。

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、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との間が必要に応じて遮断される。

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ＣＩＰ処理で用いた洗浄液を上流側配管部７ａ内に循環させたまま、この洗浄液が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洗浄液が流れる際、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。

洗浄液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は殺菌完了となる。なお、殺菌の方法は上述したようにＦ値を算出して殺菌する方法に限らず、例えば従来から知られているように温度と時間を用いた殺菌方法を採用しても構わない。

次に、図６に示すように、上流側配管部７ａに洗浄液を循環させたまま、ＵＨＴ１８の温度条件を製造時の温度条件に設定する（図６中ａ～ｃ参照）。この温度安定化工程においても先の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。その後、上流側配管部７ａに無菌水を供給して上流側配管部７ａ内の洗浄液を除去する。このとき、上流側配管部７ａに水（好ましくは純水）を供給し、ＵＨＴ１８のホールディングチューブ１４の直後の温度センサ１０で計測された水の温度と流量を用いて殺菌価が低下しないようにＦ値を制御することで、無菌水の供給装置を別途設けることなく、ＵＨＴ１８で水が加熱されることで、供給された水の無菌化を行い、飲料供給系配管内の無菌を維持するように構成しても構わない。その後、上流側配管部７ａ内の洗浄液が全て無菌水又は無菌化された水に置き換わった時点で無菌水又は水の供給は停止しつつ当該無菌水を循環して、飲料の殺菌開始まで連続循環待機となる。また、温度安定化工程では、製造時の温度条件と同一の温度条件にＵＨＴ１８を設定する以外に、例えば、第１段冷却部１５及び第２段冷却部１６の温度を製造条件よりも高い温度（例えば１００℃未満）に設定し、連続循環待機の際に製造条件に各設定温度を調整しても構わない。

なお、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。

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、上流側配管部７ａと下流側配管部７ｂの間が遮断されていない場合には、ＣＩＰ処理で用いた洗浄液を循環させる。下流側配管部７ｂを洗浄液が流れる際、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の間隔で送信される。この情報を元に上述したＦ値を算出して演算された各Ｆ値のうち、最小のＦ値が目標値に到達したか否かがコントローラ１７で判断される。

また、各充填ノズル２ａに取り付けられた流量センサ１０から流量情報がコントローラ１７に一定時間間隔で送信される。各充填ノズル２ａを通る洗浄液の流量と各充填ノズル２ａの殺菌効果との関係は予め実験的に求められる。この実験結果に基づき、全ての充填ノズル２ａの流量のうち最小の流量が目標値に到達したか否かがコントローラ１７で判断される。

コントローラ１７は、各充填ノズル２ａでの洗浄液の流量を各流量センサ１０からの流量情報によって監視するとともに、少なくとも一つの充填ノズル２ａの代表温度を温度センサ１０からの温度情報によって監視し、流量と代表温度が共に目標値に到達したところで、殺菌処理を終了する。その後、上流側配管部７ａでの温度安定化工程においてＵＨＴ１８の温度条件を製造時の温度条件に設定したのち、供給された無菌水またはＵＨＴ１８において無菌化された水を用いて下流側配管部７ｂ内の洗浄液を除去し、下流側配管部７ｂ内の洗浄液が全て無菌水又は無菌化された水に置き換わった時点で無菌水又は水の供給を停止する。同時に配管内の陽圧が低下しないように無菌エアをタンク及び配管内に供給し、殺菌された配管内を陽圧に保つ。

なお、上流側配管部７ａと下流側配管部７ｂとの間を遮断して下流側配管部７ｂを別途ＳＩＰ処理する場合には、アセプティックサージタンク１９及びヘッドタンク１１内へと加熱蒸気又は熱水が図示しない供給源から供給される。

この加熱蒸気又は熱水は、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、必要に応じてドレン管２０から流出する水を熱交換する熱交換器をドレン管２０と加熱装置２１の間に設けても構わない。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。

この下流側配管部７ｂ内を加熱蒸気又は熱水が流れる際、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。

加熱蒸気又は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、上記加熱蒸気又は熱水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、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。

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。

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、例えばバランスタンク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。

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処理の設定温度と同じ温度である場合について説明を行ったが、例えばＣＩＰ処理の温度がＳＩＰ処理よりも低い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。また、図７に示すように、必要に応じてＵＨＴ１８とバランスタンク５の間（又はバランスタンク５の前）に熱交換器３０を設け、飲料供給系配管内の洗浄，殺菌又はすすぎの際にＵＨＴ１８で上昇させて飲料供給系配管内を洗浄又は殺菌した洗浄液又はすすぎに用いた水の熱と、バランスタンク５から供給される温度の低い（例えば８０℃程度）洗浄液の熱又は水とを熱交換することで、バランスタンク５からＵＨＴ１８に供給される洗浄液を昇温させ、ＵＨＴ１８によって洗浄液又は水を昇温させる際のＵＨＴ１８の負担を低減させることで、熱効率を向上させても構わない。

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ために洗浄液を循環させる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、
前記飲料供給系配管の熱殺菌機を循環する上流側処理経路と前記飲料供給系配管の充填機を循環する下流側処理経路を別個に前記ＣＩＰ処理と前記ＳＩＰ処理を行い、
前記ＳＩＰ処理を前記下流側処理経路に供給される熱水を用いて行い、前記下流側処理経路内の前記熱水を排出し、
排出される前記熱水と前記下流側処理経路に供給される温度の低い水を前記下流側処理経路の帰還路のドレン管と加熱装置の間に設けた熱交換器により熱交換し、熱交換された熱水により前記下流側処理経路の前記ＣＩＰ処理と前記ＳＩＰ処理の間を停止させることなく、これらの処理を連続的に行うことを特徴とする飲料充填装置の洗浄・殺菌方法。