JP7379870B2 - 包装体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、包装体の製造方法に関するものであり、例えば、加熱殺菌処理に対応するように食品が密封包装された包装体の製造方法に関するものである。

家事の負担軽減のため、コンビニエンスストア等におけるトレイタイプの包装食品（惣菜製品等の包装体）の需要が増大している。そのような食品の包装では、加熱殺菌（例えば、ボイル加熱やレトルト加熱）が行われることが多い。ただし、トレイ形状の容器を用いた包装では、容器と蓋との間のヘッドスペース（収容空間のうち内容物が占めていない空間）内の空気が、加熱殺菌により膨張して容器から蓋を剥離させるおそれがあるため、加熱殺菌中の加圧が必要になる。加圧加熱殺菌には密閉空間での加圧と加熱が可能なバッチ式（非連続式）の設備が必要であるため、例えば、９０℃程度の加熱蒸気を用いたスプレー殺菌を連続式で行う製造工程のラインでは、トレイ形状の容器に対応することができない。

容器と蓋との接着強度を大きくすれば、加圧しなくても蓋の剥離を抑えることは可能である。その場合、加熱殺菌によりヘッドスペース内の空気圧が高くなって容器は膨張し、その後の冷却によりヘッドスペース内の空気圧が低くなって容器は収縮する。しかし、容器は収縮しても元の形状に復帰せず、局所的に凹みが残ることがある。この問題を解決するため、形状復元性の良好な形状を有する容器が特許文献１で提案されている。

特許第６４２９６３７号公報

特許文献１に記載の容器では、容器が変形前状態に復帰する際の局所的な凹みの発生を抑えることに重点が置かれている。そのため、ヘッドスペースが大きいと、ヘッドスペース内の空気が加熱殺菌により大きく膨張して、蓋や容器に大きく影響してしまう。例えば、蓋が変形して容器から剥離したり、その蓋の変形により容器がダメージ（割れ等）を受けたりするおそれがある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、加熱殺菌によりヘッドスペース内の空気が膨張してもその影響が小さい包装体の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明の包装体の製造方法は、開口の周縁から外側に突出するようにフランジ部が形成された弾性変形可能なトレイ形状の容器と、前記容器内の収容空間に配置された内容物と、前記開口を覆うように前記フランジ部で前記容器をシールする柔軟な蓋と、を備えた包装体の製造方法であって、
前記容器の位置を固定した状態で、前記蓋を介して前記フランジ部を押圧することにより、前記収容空間が小さくなるように前記容器を弾性変形させた後、前記蓋で前記容器のシールを行うことにより、前記収容空間内に前記内容物を密封包装することを特徴とする。

第２の発明の包装体の製造方法は、上記第１の発明において、前記容器を固定台の上に置くことにより前記容器の位置を固定にし、
前記蓋を介した前記フランジ部に対する押圧をシール型で行い、
位置固定状態の受け型に対して前記シール型での押圧を行うことにより、前記蓋と前記フランジ部とのシールを行うことを特徴とする。

第３の発明の包装体の製造方法は、上記第１又は第２の発明において、前記容器のシールを行った後、包装体に対する加熱殺菌とその後の冷却を行うことを特徴とする。

第４の発明の包装体の製造方法は、上記第１～第３のいずれか１つの発明において、前記容器が、一方向に長い形状の底部を備え、
前記底部が、底部周縁において容器外に向けて突出するように形成された環状部と、その環状部の内側部分を跨ぐ範囲において容器外に向けて突出するように、前記底部の長手方向に沿って長く形成されたリブと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、フランジ部に対する押圧により、収容空間が小さくなるように容器を弾性変形させた後、柔軟な蓋でシールする構成になっているため、フランジ部に対する押圧を止めると、容器が変形前状態に復帰するとともに蓋に凹みが生じて容器内のヘッドスペースが小さくなる。したがって、加熱殺菌によりヘッドスペース内の空気が膨張しても、その影響が小さい包装体を製造することができる。例えば、加熱殺菌による蓋の剥離を防止したり、蓋の変形により容器がダメージ（割れ等）を受けることを防止したりすることが可能となる。

第１の実施の形態に係る製造方法により得られる包装体を示す模式図。 第１の実施の形態に係る包装体の製造工程を示す断面図。 第１の実施の形態に係る包装体の加熱殺菌前後の状態を示す断面図。 第２の実施の形態に係る製造方法により得られる包装体を示す平面図。 図４のＡ－Ａ’線断面図。 図４のＢ－Ｂ’線断面図。 第２の実施の形態に係る包装体の製造工程を示す断面図。 第２の実施の形態に係る包装体の加熱殺菌前後の状態を示す断面図。

以下、本発明の実施の形態に係る包装体の製造方法等を、図面を参照しつつ説明する。なお、実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。

図１の模式図に、第１の実施の形態に係る包装体１０Ａの概略構成を示す。図１において、（Ａ）は包装体１０Ａの平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ－Ａ’線断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＢ－Ｂ’線断面図である。また、図４の平面図に、第２の実施の形態に係る包装体１０Ｂの概略構成を示し、図４のＡ－Ａ’線断面図を図５に示し、図４のＢ－Ｂ’線断面図を図６に示す。

包装体１０Ａ，１０Ｂは、図１，図４～図６に示すように、容器１，蓋８，内容物９等を備えており、加熱殺菌処理に対応した構成になっている。ここでは、容器１内の収容空間１ｓに配置される内容物９として食品（例えば、ハンバーグ等の総菜類）を想定しているので、包装体１０は包装食品に相当するが、内容物９は食品に限定されるものではない。食品以外の内容物９の具体例としては、加熱殺菌処理の必要な医薬品，医療用具，衛生用品等が挙げられる。

容器１は、図１，図４～図６に示すように、内部の収容空間１ｓに食品等の内容物９の収容が可能なトレイ形状を有し、かつ、弾性変形が可能になっている。この容器１は、主な構成要素として、底部２，フランジ部３及び側面部４を備えており、内容物９を出し入れするための開口１ａが底部２と対向するように形成されている。開口１ａと底部２は一方向に長い形状を有しており、フランジ部３は開口１ａの周縁から外側に突出するように形成されており、底部２とフランジ部３とは側面部４で連結している。

容器１は、ポリプロピレン（ＰＰ）等の熱可塑性樹脂からなる樹脂成形体であり、射出成形，真空成形等の成形方法によって底部２とフランジ部３と側面部４とが一体的かつ薄肉（例えば、厚さ：０．４５ｍｍ）に形成されている。弾性変形可能な容器１の材料としては、ＰＰの他に、ＰＰ／ＥＶＯＨ（３％）／ＰＰ，フィラー入りＰＰ（フィラーは石灰系等の無機物からなる）等が挙げられる（ＥＶＯＨ：エチレン－ビニルアルコールプラスチック）。容器１は、収容する内容物９として食品を想定しているため、ボイル加熱（例えば、９０℃の加熱蒸気を用いたスプレー殺菌等）等の加熱殺菌処理に対応している。

包装体１０Ａを構成している容器１（図１）において、底部２，フランジ部３及び側面部４は、それぞれの内側形状及び外側形状が、４つの角部分とそれに隣接する２つの直線部分とを有する長方形を成しており、互いに略相似の関係になっている。包装体１０Ｂを構成している容器１（図４～図６）には、底部２の一部として環状部５とリブ６が設けられている。環状部５の外側形状とフランジ部３の内側形状（開口１ａの形状）と側面部４の内側形状及び外側形状は、曲線形状の４つの角部分とそれに隣接する２つの直線部分とを有する略矩形を成しており（ここでは略長方形を想定しているが、楕円形状等でもよい。）、互いに略相似の関係になっている。

包装体１０Ａ，１０Ｂの容器１は、蓋８で開口１ａを覆うようにシールされており、そのシールは、蓋８がフランジ部３の全面に接着されることにより行われている。その一例として、包装体１０Ａの容器１においてフランジ部３に対する蓋８の接着領域を、図１（Ａ）中のクロスハッチング部分で示す。また、蓋８には開口１ａを覆う部分に凹み（つまり、収容空間１ｓ側に突出するように湾曲した形状の凹み）が形成されている（図１（Ｂ），（Ｃ）；図５，図６）。この凹みによって容器１内のヘッドスペースＨＳ（収容空間１ｓのうち内容物９が占めていない空間）が小さくなっているため、加熱殺菌によりヘッドスペースＨＳ内の空気が膨張しても、蓋８の変形が容器１に及ぼす影響は小さくて済む。

蓋８は、変形が容易に可能な高い柔軟性を有しており、最外層を構成する基材フィルムと、容器１をシールするために開口１ａ側に位置するシーラントフィルム（熱接着性樹脂フィルム）と、の貼り合わせからなる積層構造を有している。具体的な蓋８の材料としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）１２μｍ／ＯＮＹ（二軸延伸ナイロン）１５μｍ／ＥＰ（イージーピールシーラント材）５０μｍ，ＰＥＴ１２μｍ／ＥＰ５０μｍ，ＯＮＹ１５μｍ／ＥＰ５０μｍ等の積層フィルム材料（加熱殺菌時に強度の落ちにくいフィルム材料）が挙げられる。なお、蓋８は樹脂フィルムに限らず、紙，金属箔等からなる各層を組み合せた多層基材でもよく、熱接着層の代わりに接着剤を用いてもよい。また、ガスバリア性を必要とする場合には、アルミニウム箔層や蒸着フィルム層を蓋８の最外層や中間層として備えてもよい。

フランジ部３の外側形状に関しては、包装体１０Ｂ（図４～図６）の容器１の場合、蓋８を手で容易に剥離可能とするため、一対の対角部分の曲率半径が小さくなっている。包装体１０Ｂをレンジ加熱する際には、その曲率半径の小さい角から蓋８を少し剥がすことによって、レンジ加熱中の安全な蒸気抜きを可能としている。

包装体１０Ｂ（図４～図６）の容器１に形成されている環状部５は、底部２の強度を向上させるために、底部２の周縁において容器１外（容器１の下方）に向けて突出するように形成されている。環状部５の内側には、トラック形状（つまり、長方形と２つの半円形との合成形状）を有する側壁５ａ及び底壁５ｂが位置しており、底壁５ｂが上方（開口１ａ側）に突出する形状によって環状部５が下方に向けて突出する形状を構成している。リブ６（図４～図６）は、環状部５の内側部分（つまり、側壁５ａと底壁５ｂからなる下方に凹形状を向けた部分）を跨ぐ範囲において容器１外（容器１の下方）に向けて突出するように、底部２の長手方向に沿って直線状に長く１本形成されている。

包装体１０Ｂ（図４～図６）を構成している容器１の側面部４には、上下方向の中間位置に段差４ａが形成されている。その段差４ａは、側面部４の強度を向上させるために設けられている。また側面部４には、容器１の積み重ねを適正にするためのスタック部４ｓが形成されている。スタック部４ｓがフランジ部３との境界部分に位置することにより、フランジ部３との連結も強化される。

次に、包装体１０Ａ，１０Ｂの製造方法を説明する。図２の断面図に、第１の実施の形態に係る包装体１０Ａの製造工程を示し、図７の断面図に、第２の実施の形態に係る包装体１０Ｂの製造工程を示す。図２及び図７において、（Ａ）は容器１，蓋８及び内容物９が充填機にセットされた状態を示しており、（Ｂ）は変形させた容器１に蓋８が熱接着（ヒートシール）された状態を示しており、（Ｃ）は熱接着が完了した状態の包装体１０Ａ，１０Ｂを示している。

充填機には、上下に移動可能なシール型Ｍ１と、位置固定の受け型Ｍ２及び固定台Ｍ３が設けられている。まず、容器１を固定台Ｍ３の上に置くことにより容器１の位置を固定にする。そして、開口１ａから容器１の収容空間１ｓ内に内容物９を入れて、開口１ａを覆うように蓋８を容器１上に載せる（図２，図７の（Ａ））。このとき、容器１のフランジ部３は受け型Ｍ２から少し（約３ｍｍ）浮いた状態になっている。なお、一般的なシールが容器１をフランジ部３で支えた状態で行われるのに対し、包装体１０Ａ，１０Ｂの製造方法のシールは容器１を底部２で支えた状態で行われる。

次に、シール型Ｍ１を降下させる（図２，図７の（Ａ）中の矢印ｍｄ）。シール型Ｍ１を降下させると、蓋８を介してフランジ部３がシール型Ｍ１で押圧され、フランジ部３が受け型Ｍ２に押し当てられるまで、容器１は押し下げられる（図２，図７の（Ｂ））。固定台Ｍ３の位置は固定されているので、シール型Ｍ１で押し下げられた容器１は、収容空間１ｓが小さくなるように弾性変形することになる。容器１の弾性変形は、固定台Ｍ３から力を受けた底部２で発生して、容器１は底上げ状態となる。このとき、収容空間１ｓの減少分の空気が蓋８とフランジ部３との間から容器１外へと抜ける。なお、包装体１０Ｂの容器１には、底部２の一部としてリブ６が設けられているため、容器１の押し下げを安定した状態で行うと共に、底部２をバランス良く弾性変形させることが可能である。

受け型Ｍ２上のフランジ部３に対して蓋８をシール型Ｍ１で押圧しながら所定温度（例えば、１５０～３００℃程度）で加熱する。蓋８は前述した樹脂製の積層フィルムからなっており、片面に熱接着性のシーラントフィルムを有している。そのシーラントフィルムによって、フランジ部３の上面の略全体にわたって蓋８が熱接着される（図１（Ａ）中のクロスハッチング部分）。フランジ部３に蓋８が熱接着されることにより、内容物９は容器１内の収容空間１ｓに配置された状態で密封包装される。熱接着が完了したら、シール型Ｍ１を上昇させる（図２，図７の（Ｂ）中の矢印ｍｕ）。シール型Ｍ１を上昇させると、フランジ部３に対する押圧が止まるので、容器１が変形前状態に復帰するとともに、柔軟な蓋８に凹みが生じて容器１内のヘッドスペースＨＳが小さくなる（図２，図７の（Ｃ））。

熱接着が完了した容器１は開口１ａが蓋８で閉じられているため、充填機から包装体１０Ａ，１０Ｂを取り出して、スチーム殺菌工程で９０℃程度の加熱殺菌処理を施すと、収容空間１ｓのヘッドスペースＨＳ内の空気圧が高くなって蓋８が変形する。図３の断面図に、第１の実施の形態に係る包装体１０Ａの加熱殺菌前後の状態を示し、図８の断面図に、第２の実施の形態に係る包装体１０Ｂの加熱殺菌前後の状態を示す。図３において、（Ａ）は加熱殺菌前の包装体１０Ａの断面を示しており、（Ｂ）は加熱殺菌により蓋８が平坦化した包装体１０Ａの断面を示しており、（Ｃ）は加熱殺菌により蓋８が膨らんだ包装体１０Ａの断面を示している。図８において、（Ａ）は加熱殺菌前の包装体１０Ｂの断面を示しており、（Ｂ）は加熱殺菌により蓋８が平坦化した包装体１０Ｂの断面を示している。

包装体１０Ａ，１０Ｂに対する加熱殺菌を行うことにより、図３，図８の（Ｂ）に示すように蓋８が平坦化しても、容器１に対する蓋８のシール状態に影響は無い。つまり、加熱殺菌前の包装体１０Ａ，１０Ｂでは、蓋８の凹みにより収容空間１ｓ内のヘッドスペースＨＳが小さく設定されているため、加熱殺菌によりヘッドスペースＨＳの空気が膨張しても、包装体１０Ａ，１０Ｂが破損するような蓋８の変形は生じない。したがって、蓋８が容器１から剥離することはなく、蓋８の変形により容器１がダメージ（割れ等）を受けることもない。そして、加熱殺菌後の冷却を行うと、収容空間１ｓのヘッドスペースＨＳ内の空気圧が低くなり、包装体１０Ａ，１０Ｂでは蓋８が元の凹んだ形状（図３，図８の（Ａ））に復帰する。このようにして、加熱殺菌によりヘッドスペースＨＳ内の空気が膨張しても、その影響が小さい加熱殺菌処理済みの包装体１０Ａ，１０Ｂが得られる。

充填機でヘッドスペースＨＳを減らしても、包装体１０Ａに対する加熱殺菌によって、図３（Ｃ）に示すように蓋８が膨らんだ場合には、ヘッドスペースＨＳ内の空気の膨張による影響を抑える必要がある。そこで包装体１０Ｂでは、蓋８で開口１ａが閉じられた容器１に加熱殺菌処理を施すと、収容空間１ｓのヘッドスペースＨＳ内の空気圧の増大により、底部２と側面部４が膨張するようになっている。図８（Ｂ）中の破線は、変形後の底部２と側面部４の外側形状を示している。環状部５の内側部分は、リブ６によって安定した形状に膨らむため、加熱殺菌中に容器１が傾くことはない。そして、加熱殺菌後の冷却により収容空間１ｓのヘッドスペースＨＳ内の空気圧が低くなると、底部２と側面部４が収縮して、容器１も元の形状（図３，図８の（Ａ））に復帰する。

包装体１０Ｂを構成している容器１の底部２は、加熱殺菌によりヘッドスペースＨＳ内の空気圧が高くなったときに変形し易い形状を有している。つまり、環状部５の内側部分（トラック形状の側壁５ａと底壁５ｂ）を跨ぐようにしてリブ６が側壁５ａに入り込んでいるため、リブ６の剛性で環状部５の内側部分の変形（全体的に均一な膨らみ）が容易になるとともに元の形状への復帰も容易になる。

環状部５は、一方向に長い形状の底部２の周縁で下方に突出した形状を有しているため、環状部５の内側部分が容易に膨張し、それに伴って側面部４も膨張する。その結果、加熱殺菌によるヘッドスペースＨＳ内の空気圧の変動の影響が小さくなって、蓋８の剥離等が防止される。リブ６は、環状部５の内側部分を跨ぐ範囲において下方に突出した形状を有しているため、環状部５の内側部分を変形させる応力を底部２の全体に伝達させ、加熱殺菌後の冷却では元の形状に戻す応力により、環状部５の内側部分や側面部４の元の形状への復帰を容易にする（高い形状復元性）。その結果、加熱殺菌後の冷却によるヘッドスペース内の空気圧の変動の影響が小さくなって、蓋８の不均一な歪み等が防止される。

リブ６が底部２の長手方向に沿って長く形成されており、しかも、直線状に長く１本形成されているため、環状部５の内側部分や側面部４の変形と元の形状への復帰を効果的に制御することが可能となる。つまり、底部２が一方向に長い形状を有しているため、加熱殺菌時には底部２の長手方向に沿って直線状に長いリブ６が応力を底部２全体に伝播させて変形のきっかけを作り、環状部５の内側部分の変形は環状部５を突っ張っているリブ６の存在によって不安定化されているため、加熱殺菌後の冷却時にはリブ６が変形前状態への復帰をより容易にする。

リブ６は、前述したように、環状部５の内側部分を跨ぐ範囲において容器１外に向けて突出するように、底部２の長手方向に沿って直線状に長く１本形成されており、そのシンプルな形状により、変形させる領域をバランス良く確保することを可能としている。なお、容器１内に収容する内容物９の形態、加熱殺菌の条件等に応じて、底部２の長手方向に沿って直線状に長くリブ６を複数本（例えば３本以上）形成したり、底部２の短手方向に沿って直線状に長くリブ６を１本又は複数本形成したり、底部２の長手方向に沿ってＸ字状に長くリブ６を形成したり、底部２の長手方向と短手方向に沿って十字状にリブ６を形成したりしてもよい。

各実施の形態によれば、前述したように、フランジ部３に対する押圧により、収容空間１ｓが小さくなるように容器１を弾性変形させた後、柔軟な蓋８でシールする構成になっているため、フランジ部３に対する押圧を止めると、容器１が変形前状態に復帰するとともに蓋８に凹みが生じて容器１内のヘッドスペースＨＳが小さくなる。したがって、加熱殺菌によりヘッドスペースＨＳ内の空気が膨張しても、その影響が小さい包装体１を製造することができる。例えば、加熱殺菌による蓋８の剥離を防止したり、蓋８の変形により容器がダメージ（割れ等）を受けることを防止したりすることが可能となる。

また、第２の実施の形態によれば、前述したように、環状部５の内側部分を跨ぐ範囲において容器１外に向けて突出するように形成されたリブ６により底部２の変形と復元が容易になるため、加熱殺菌とその後の冷却による収容空間１ｓのヘッドスペースＨＳ内の空気圧の変動の影響を小さくすることができる。例えば、加熱殺菌による蓋８の剥離を更に効果的に防止したり、加熱殺菌後の冷却により蓋８を不均一な歪みの無い元の形状に復帰させたりすることが可能となる。

１ 容器
１ａ 開口
１ｓ 収容空間
２ 底部
３ フランジ部
４ 側面部
４ａ 段差
４ｓ スタック部
５ 環状部
５ａ 側壁
５ｂ 底壁
６ リブ
８ 蓋
９ 内容物（食品）
１０Ａ，１０Ｂ 包装体（包装食品）
ＨＳ ヘッドスペース
Ｍ１ シール型
Ｍ２ 受け型
Ｍ３ 固定台

Claims (3)

1. 開口の周縁から外側に突出するようにフランジ部が形成された弾性変形可能なトレイ形状の容器と、前記容器内の収容空間に配置された内容物と、前記開口を覆うように前記フランジ部で前記容器をシールする柔軟な蓋と、を備えた包装体の製造方法であって、
   前記容器を固定台の上に置くことにより前記容器の位置を固定にし、
   前記容器の位置を固定した状態で、前記蓋を介して前記フランジ部を押圧することにより、前記収容空間が小さくなるように前記容器を弾性変形させた後、前記蓋で前記容器のシールを行うことにより、前記収容空間内に前記内容物を密封包装し、前記フランジ部に対する押圧を止めることにより、前記容器を変形前状態に復帰させるとともに、前記収容空間側に突出するように湾曲した形状の凹みを前記蓋に生じさせて、前記収容空間のうち前記内容物が占めていない空間を小さくし、
   前記蓋を介した前記フランジ部に対する押圧をシール型で行い、
   前記容器のシールにおいては、位置固定状態の受け型に対して前記シール型での押圧を行うことにより、前記蓋と前記フランジ部とのシールを行い、
   前記容器の弾性変形においては、前記シール型を降下させることによって前記蓋を介した前記フランジ部に対する押圧を行い、前記フランジ部が前記受け型に押し当てられるまで前記容器が前記シール型で押し下げられることによって前記固定台から受けた力で前記容器の弾性変形が行われることを特徴とする包装体の製造方法。
2. 前記容器のシールを行って前記フランジ部に対する押圧を止めた後、包装体に対する加熱殺菌とその後の冷却を行うことを特徴とする請求項１記載の包装体の製造方法。
3. 前記容器が、一方向に長い形状の底部を備え、
   前記底部が、底部周縁において容器外に向けて突出するように形成された環状部と、その環状部の内側部分を跨ぐ範囲において容器外に向けて突出するように、前記底部の長手方向に沿って長く形成されたリブと、を有することを特徴とする請求項１又は２記載の包装体の製造方法。

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