JP7380590B2 - 異物検査方法及び検品方法 - Google Patents
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Description
鉄系脱酸素剤の場合、金属検出機で検知することができるので、製品中における脱酸素剤の存在確認を比較的容易に行うことができる。
非鉄系脱酸素剤の場合、一般には金属検出機で検知されないため、製品中における脱酸素剤の存在確認の手段として金属検出機を使用することができず、高価なX線異物検出機を使用しなければならない。これに関して、例えば特許文献1には、密閉容器内に脱酸素剤包装体が存在することを金属検出機で検出することができると同時に、食品や医薬品等の生産工程に広く使用されているステンレスが異物として混入した場合でもこの混入を検出することが可能な脱酸素剤包装体及びその存在確認方法を提供することを目的として、非鉄系酸素吸収性物質及び酸化鉄を含有する脱酸素剤包装体が開示されている。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、金属検出機による金属異物の検出を阻害しない鉄系脱酸素剤を提供することである。
<1>金属鉄含有量が94質量%以上である鉄を含む脱酸素剤組成物。
<2>保水剤、膨潤剤、金属塩及び水を含むα層と、金属鉄含有量が94質量%以上である鉄を含むβ層と、多孔性担体を含むγ層と、を有する粉粒体を含む脱酸素剤組成物であって、
前記粉粒体が、該粉粒体の内側から外側に向かって、前記α層、前記β層、前記γ層の順に層構造を形成している、上記<1>に記載の脱酸素剤組成物。
<3>前記保水剤が、珪藻土、シリカ及び活性炭からなる群より選択される少なくとも1種を含有する、上記<2>に記載の脱酸素剤組成物。
<4>前記膨潤剤が、カルボキシメチルセルロースカルシウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、カルシウムベントナイト及びナトリウムベントナイトからなる群より選択される少なくとも1種を含有する、上記<2>又は<3>に記載の脱酸素剤組成物。
<5>前記粉粒体が、該粉粒体の総量に対して、前記α層を30質量%以上50質量%以下含み、前記β層を49質量%以上69質量%以下含み、かつ、前記γ層を0.1質量%以上5.0質量%以下含む、上記<2>~<4>のいずれか1つに記載の脱酸素剤組成物。
<6>前記α層が、該α層の総量に対して、前記膨潤剤を1.0質量%以上10質量%以下含む、上記<2>~<5>のいずれか1つに記載の脱酸素剤組成物。
<7>上記<1>~<6>のいずれか1つに記載の脱酸素剤組成物を封入した製品についての金属検出機による異物検査方法であって、
前記脱酸素剤組成物に含まれる前記鉄に由来する検出信号をノイズとしてキャンセルする工程を含む、異物検査方法。
<8>上記<1>~<6>のいずれか1つに記載の脱酸素剤組成物を封入した製品についての金属検出機による検品方法であって、
同時に2つ以上の周波数検出器を使用して検出を行い、脱酸素剤組成物の存在確認と異物検査とを同時に行う、検品方法。
なお、本明細書において、数値の記載に関する「A~B」という用語は、「A以上B以下」(A<Bの場合)又は「A以下B以上」(A>Bの場合)を意味する。また、本発明において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本発明の脱酸素剤組成物は、金属鉄含有量が94質量%以上である鉄を含む。脱酸素剤組成物に含まれる鉄の金属鉄含有量は、好ましくは95質量%以上、より好ましくは96質量%以上、更に好ましくは96.5質量%以上、より更に好ましくは97質量%以上、より更に好ましくは98質量%以上、より更に好ましくは99質量%以上である。金属鉄含有量の上限は特に限定されないが、100質量%以下であってもよく、99.9質量%以下であってもよく、99.5質量%以下であってもよい。脱酸素剤組成物に含まれる鉄の金属鉄含有量が94質量%以上であることで、鉄の磁性が安定化し、磁力の変化を検出原理とする金属検出機において鉄に由来する検出信号を特定することができる。
また、脱酸素剤組成物は鉄以外の成分を含む場合には、予め磁石で鉄成分を分離し、それを上記の分析方法にて金属鉄の定量を行うことが可能である。
さらに、本発明の一実施形態である、α層、β層、γ層のような多層構造を有する脱酸素剤組成物の場合は、脱酸素剤組成物を乳鉢等であらかじめ粉砕を行ったのち、上記分析方法に供することで金属鉄の純度を測定することが可能である。
上述したとおり、従来の鉄系脱酸素剤では、鉄が酸化によって複数種の酸化鉄の混合物に変化し、強磁性体、非磁性体、難磁性体が混在している。これらの酸化鉄は酸化数に応じてそれぞれ磁性が異なるため、磁力の変化を検出原理とする金属検出機においては検出信号のバラつきが大きくなってしまう。これに対して、本発明の脱酸素剤組成物では、鉄の磁性を安定化させて金属検出機における検出信号のバラつきを抑制する観点から、脱酸素剤における鉄の純度を高くすることで鉄の酸化を抑制している。
鉄粉は、1種を単独で用いることができ、必要に応じて2種以上を併用して用いることもできる。また、これらの鉄粉は、市販品を容易に入手することもできる。なお、2種以上の鉄を併用した場合、鉄全体における金属鉄含有量が94質量%以上であることを要する。
また、金属ハロゲン化物で表面を被覆した鉄粉も使用することができる。金属ハロゲン化物で被覆した鉄粉は、鉄粉と金属ハロゲン化物の水溶液を混合した後、乾燥して水分を除去して調製できる。
鉄系脱酸素剤が酸素吸収性能を発揮する観点から、本発明の脱酸素剤組成物は水を含むことが好ましい。脱酸素剤組成物中の水の含有量は、酸素吸収性能の観点から、鉄100質量部に対して、好ましくは20~60質量部、より好ましくは25~55質量部、更に好ましくは40~50質量部、より更に好ましくは44~48質量部である。
本発明の脱酸素剤組成物が水を含む場合、脱酸素剤組成物としての取り扱い性を向上させる観点から、本発明の脱酸素剤組成物は保水剤を含むことが好ましい。保水剤は、その内部に水を含浸し、水を染み出さずに保持できる物質である。
活性炭は、水分を含有するものをそのまま用いることができ、活性炭の含水率は、好ましくは30質量%以上であり、より好ましくは40質量%以上である。
なお、脱酸素剤組成物中の水には、活性炭に含有されている水も含めるものとする。
本発明の脱酸素剤組成物が水を含む場合、脱酸素剤組成物の製造時における成形性の観点から、本発明の脱酸素剤組成物は膨潤剤を含むことが好ましい。膨潤剤は、水分により膨潤し、脱酸素反応が加圧成形により阻害されないようにする成分であり、実質的に乾燥状態で用いるか又は少量乃至必要量の水を吸収した半膨潤あるいは膨潤した状態で用いることが好ましい。また、膨潤剤は、上記の機能に加えて、製造時、特に連続加圧成形法により製造する場合に混合物の押し出しを容易にする潤滑剤としての機能、加圧成形物の形状を保持するための粘結剤としての機能のいずれか一つを有することが好ましく、両者の機能を有することが特に好ましい。膨潤剤は、後述するα層の形状を保持するための粘結機能を有することができる。
無機膨潤剤としては、ナトリウムベントナイト、カルシウムベントナイト、ナトリウムモンモリロナイト等の粘土鉱物が挙げられる。有機膨潤剤としては、有機ベントナイト;脱脂凍豆腐、寒天、澱粉、デキストリン、アラビアゴム、ゼラチン、カゼイン等の天然物;結晶セルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、カルボキシメチルセルロースカルシウム、ヒドロキシエチルセルロース、リグニンスルホン酸、ヒドロキシエチル化澱粉等の半合成品;水不溶化したポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル等の合成品等が挙げられる。上述した膨潤剤は、1種を単独で用いることができ、必要に応じて2種以上を併用して用いることもでき、無機膨潤剤及び有機膨潤剤が好ましく、無機膨潤剤と有機膨潤剤を併用して用いることがより好ましい。また、これらの膨潤剤は、市販品を容易に入手することもできる。
なかでも、粘土鉱物とセルロース系半合成品を併用して用いることがより好ましく、ベントナイト類とセルロース系半合成品を併用して用いることが更に好ましい。
本発明の脱酸素剤組成物は、より大きな酸素吸収能力を発現させる観点から、金属塩を含むことが好ましい。金属塩は、鉄の酸化反応に触媒的に作用し、鉄の活性を向上させる。また、脱酸素剤が水分依存型の場合には、雰囲気中の水分を呼び込む役割を果たし、脱酸素剤が自力反応型の場合には、水分が低湿度雰囲気中に蒸散して脱酸素剤から失われるのを防止する役割を果たす。
ハロゲン化金属における金属としては特に限定されないが、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、銅、亜鉛、アルミニウム、スズ、鉄、コバルト及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。中でも、リチウム、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム及び鉄からなる群から選ばれる少なくとも1種がより好ましく、カリウム、ナトリウム及びカルシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。また、ハロゲン化金属におけるハロゲン化物としては特に限定されないが、例えば、塩化物、臭化物、及びヨウ化物が挙げられる。
金属塩は、1種を単独で用いることができ、必要に応じて2種以上を併用して用いることもできる。また、これらの金属塩は、市販品を容易に入手することもできる。
また、β層の外側にシリカ類等を含むγ層が隣接することで、粉粒体の滑り性が良くなり、粉粒体が密接に充填されることに起因して、脱酸素剤組成物の単位体積当たりの酸素吸収量が高くなる。
酸素吸収性を向上させる観点から、α層を35質量%以上50質量%以下含むことがより好ましく、40質量%以上50質量%以下含むことが更に好ましい。また、β層を49質量%以上69質量%以下含み、50質量%以上65質量%以下含むことがより好ましく、52質量%以上60質量%以下含むことが更に好ましい。γ層を0.2質量%以上3.0質量%以下含むことがより好ましく、0.5質量%以上2.0質量%以下含むことが更に好ましい。
本実施形態のα層は、保水剤、膨潤剤、金属塩、及び水を含む層である。
α層は、該α層の総量(100質量%)に対して、保水剤を、好ましくは10質量%以上85質量%以下、より好ましくは30質量%以上80質量%以下含む。保水剤の含有量が10質量%以上であることにより、粉粒体が水を十分に保持することができ、α層の形状を維持しやすくなる傾向にあり、また、保水剤の含有量が85質量%以下であることにより、脱酸素剤組成物中のα層の体積の割合が大きくなりすぎず、脱酸素剤組成物の単位体積当たりの酸素吸収量がより高くなる傾向にある。
本実施形態のβ層は、鉄を含む層である。鉄は、鉄粉として含まれていてもよく、酸素吸収性能、入手容易性及び取扱い容易性の観点からは、鉄粉が好ましい。また、β層は、鉄のみを含むものであってもよく、鉄以外の助剤をさらに含んでもよい。
β層は、該β層の総量(100質量%)に対して、鉄を、好ましくは80質量%以上100質量%以下、より好ましくは90質量%以上100質量%以下含む。β層は鉄のみで構成されていてもよい。鉄の含有量が80質量%以上であることにより、脱酸素剤組成物の単位体積当たりの酸素吸収量がより優れる傾向にある。
本実施形態の助剤は、酸化するに伴って鉄粉同士が結合することを防ぐ機能や、脱酸素剤組成物を包装機で包装材料に充填包装する際に、脱酸素剤組成物の流動性を増し、充填し易くする機能を有する。
助剤の例としてはシリカ、疎水性シリカ、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、活性炭、ゼオライト、パーライト、珪藻土、活性白土、カオリン、タルク、ベントナイト、活性アルミナ、石膏、シリカアルミナ、ケイ酸カルシウム、酸化マグネシウム、黒鉛、カーボンブラック、水酸化アルミニウム、酸化鉄、等の粉末である。これらは、市販品を容易に入手することができる。
本実施形態のγ層は、多孔性担体を含む層である。
本実施形態の多孔性担体は、多孔質の形状を有している担体であれば特に限定されない。ここで、多孔質とは、電子顕微鏡にて確認できる程度の多数の細孔を表面及び内部に有している状態をいう。多孔性担体は、上述した保水剤に用いる多孔性物質を適宜用いることができるが、シリカ類であることが好ましい。シリカ類とは、二酸化ケイ素(SiO2)を主成分とするものを意味する。シリカ類を用いることにより、得られる粉粒体の酸素吸収量が高くなる。
本発明の脱酸素剤組成物を製造する方法は特に限定されない。鉄と必要に応じて鉄以外の成分とを均一に分散するまで混合し、脱酸素剤組成物を調製することができる。混合装置は特に限定されないが具体例として、ナウターミキサー(ホソカワミクロン株式会社製)やコニカルミキサー(大野化学機械株式会社製)を使用することができる。さらに、脱酸素組成物を加圧成形し、必要に応じて、粒状化することにより固形の脱酸素剤組成物としてもよい。
本発明の脱酸素剤組成物は、含まれる鉄の磁性が安定であるため、脱酸素剤組成物に由来する検出信号をノイズとして高精度にキャンセルすることができ、金属検出機による金属異物の検出を阻害しない。そのため、食品や医薬品等の製品中に鉄系脱酸素剤組成物を封入した後にも金属異物の検出を高感度に行うことができる。
すなわち、本発明の異物検査方法は、上述した本発明の脱酸素剤組成物を封入した製品についての金属検出機による異物検査方法であって、前記脱酸素剤組成物に含まれる前記鉄に由来する検出信号をノイズとしてキャンセルする工程を含む。具体的には、本発明の異物検査方法は、金属鉄含有量が94質量%以上である鉄を含む脱酸素剤組成物を封入した製品についての金属検出機による異物検査方法であって、前記脱酸素剤組成物に含まれる前記鉄に由来する検出信号をノイズとしてキャンセルする工程を含む。
一般に、金属検出機では、非検査品が金属検出機を通過するときの電磁波の変化を検知することで金属の有無を検出する(例えば、特開平7-120435号公報を参照)。金属が鉄、ニッケル、コバルト等の磁性体である場合、送信コイルから発せられた磁界により金属が磁化し、磁力線が金属側に引き寄せられる。一方、金属がステンレス鋼、アルミニウム、銅等の非磁性体である場合、送信コイルから発せられた磁界により金属に渦電流が発生し、送信コイルから発せられた磁界は熱エネルギーとして消費され、金属近傍に磁界が発生する。これらを受信コイルで検知することにより金属の有無を検出する。
従来の鉄系脱酸素剤に含まれる鉄は、酸素吸収性能を追及する観点から鉄の表面を敢えて微酸化させているため、複数種の酸化鉄が不定に混在している。これらの酸化鉄は酸化数に応じてそれぞれ磁性が異なるため、鉄系脱酸素剤に由来する検出信号をノイズとしてキャンセルしようとしても、その検出信号のバラつきが大きく、鉄系脱酸素剤を十分に特定できない。
これに対し、本発明の脱酸素剤組成物に含まれる鉄は、金属鉄含有量が94質量%以上の高純度であり、磁性が安定しているため、脱酸素剤組成物に由来する検出信号を特定することができる。そのため、本発明の異物検査方法によれば、脱酸素剤組成物に含まれる鉄に由来する検出信号をノイズとしてキャンセルすることによって、高感度に金属異物を検出することができる。
本発明の検品方法は、上述した本発明の脱酸素剤組成物を封入した製品についての金属検出機による検品方法であって、同時に2つ以上の周波数検出器を使用して検出を行い、脱酸素剤組成物の存在確認と異物検査とを同時に行う方法である。すなわち、本発明の検品方法は、金属鉄含有量が94質量%以上である鉄を含む脱酸素剤組成物を封入した製品についての金属検出機による検品方法であって、同時に2つ以上の周波数検出器を使用して検出を行い、脱酸素剤組成物の存在確認と異物検査とを同時に行う方法である。
(脱酸素剤包装体の作製)
珪藻土1660部(昭和化学工業株式会社製、粒状珪藻土)、活性炭1500部(フタムラ化学株式会社製「S-W50」、含水率50質量%)、カルシウムベントナイト300部(クニミネ工業株式会社製「ネオクニボンド」)及びカルボキシルメチルセルロースナトリウム30部(日本製紙ケミカル株式会社製「F350HC-4」)を、バーチカルグラニュレータに投入し、30秒間混合した。続いて、水2915部に塩化ナトリウム545部を溶かした塩化ナトリウム水溶液を30秒間かけて投入し、さらに60秒間混合して、粉粒体(α層)を得た。
次に、鉄粉8100部(ヘガネスジャパン株式会社製、平均粒子径90μm)を投入し、バーチカルグラニュレータ内を窒素置換した後に3分間混合して、前記粉粒体(α層)の外側に、β層が形成された粉粒体(α層/β層)を得た。さらに、窒素雰囲気下で疎水性シリカ(エボニックジャパン社製「D17」)120部を投入し、30秒間混合して、粉粒体(α層/β層)の外側にγ層が形成された粉粒体(α層/β層/γ層)を含む脱酸素剤組成物を得た。得られた脱酸素剤組成物の平均粒子径は0.9mmであった。
なお、得られた脱酸素剤組成物をカッターで切断した断面についてデジタルマイクロスコープ(株式会社キーエンス製「VHX-2000」)により断面写真を撮影したところ、粉粒体(α層/β層/γ層)が、中心部にα層を有し、その外側にβ層を有し、さらにその外側にγ層を有する構造であることを確認した。
なお、脱酸素剤組成物作成の工程において、窒素置換を行っているため、酸化による鉄の金属鉄分の減少はほとんど起こらない。そのため、脱酸素剤組成物の金属鉄含有量も97.4質量%であった。
得られた脱酸素剤組成物0.8gを、低密度ポリエチレン不織布からなる通気性包装材料で作製された縦30mm×横40mmの三方シール袋に封入して、脱酸素剤包装体とした。
得られた脱酸素剤包装体を縦100mm×横100mmの酸素バリア性袋に封入し密封して、脱酸素剤密封体を得た。当該密封体を3000個作成し、得られた密封体3000個について、金属検出機(株式会社エー・アンド・デイ製「AD-4971-3517-E」)を用いて、鉄及びステンレスについて磁気検出試験を行った。
次に、脱酸素剤密封体3000個(テストピース無し)を金属検出機に通して異物検出を行った。当該測定の結果、密封体3000個のすべてにおいて、異常検出はなく、鉄球直径0.8mm未満(閾値未満)の検出感度を示した。
なお、前記テストピースを、直径1.2mmの鉄球に変更し、それに合わせた送信周波数に変更したこと以外は、上記と同様にして測定を行った。当該測定の結果、密封体3000個のすべてにおいて、異常検出はなかった。
なお、前記テストピースを、直径2.5mmのステンレス球に変更し、それに合わせた送信周波数に変更したこと以外は、上記と同様にして測定を行った。当該測定の結果、密封体3000個のすべてにおいて、異常検出はなかった。
得られた脱酸素剤包装体1袋と、空気250mLをナイロン/ポリエチレンラミネートフィルム製のガスバリア性袋に入れ、密封した。25℃で保管しガスバリア性袋内の酸素濃度が0.1%以下になる時間を測定した。酸素濃度はジルコニア式酸素濃度計を用いて測定した。
原料の鉄粉として金属鉄含有量が89.8質量%の鉄粉を用いた以外は、実施例1と同様に脱酸素剤組成物を得た。
比較例1の脱酸素剤組成物作成の工程においても、窒素置換を行っているため、酸化による鉄中の金属鉄の減少はほとんど起こらない。そのため、比較例1の脱酸素剤組成物の金属鉄含有量も89.8質量%であった。
テストピースとして直径1.2mmの鉄球及び直径2.5mmのステンレス球を用いた測定では、脱酸素剤包装体3000個のすべてにおいて異常検出はなく、鉄球直径1.2mm未満(閾値未満)及びステンレス球直径2.5mm未満(閾値未満)の検出感度を示した。しかし、これらは、金属検査を併用するには不十分な検出感度である。
脱酸素剤包装体を「エージレス GLS-50」(三菱ガス化学株式会社製、グリセリン系脱酸素剤)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、磁気検出試験及び酸素吸収時間の測定を行った。
脱酸素剤包装体を「エージレス GE-50」(三菱ガス化学株式会社製、エリソルビン酸系脱酸素剤)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、磁気検出試験及び酸素吸収時間の測定を行った。
非鉄系脱酸素剤を用いた比較例2及び3の脱酸素剤包装体については、脱酸素剤が鉄を含まないため、金属検出機を用いた脱酸素剤包装体の存在確認を行うことができない。また、酸素吸収時間については、鉄系脱酸素剤を用いた実施例1よりも遅く、酸素吸収性能が低かった。
これらに対して、実施例1の脱酸素剤組成物については、金属検出機により脱酸素剤組成物の存在確認ができ、しかも鉄球及びステンレス球を高感度で検出することができた。
Claims (12)
- 金属鉄含有量が94質量%以上である鉄を含む脱酸素剤組成物を封入した製品についての金属検出機による異物検査方法であって、
前記脱酸素剤組成物に含まれる前記鉄に由来する検出信号をノイズとしてキャンセルする工程を含む、異物検査方法。 - 前記脱酸素剤組成物が、保水剤、膨潤剤、金属塩及び水を含むα層と、金属鉄含有量が94質量%以上である鉄を含むβ層と、多孔性担体を含むγ層と、を有する粉粒体を含む脱酸素剤組成物であって、
前記粉粒体が、該粉粒体の内側から外側に向かって、前記α層、前記β層、前記γ層の順に層構造を形成している、請求項1に記載の異物検査方法。 - 前記保水剤が、珪藻土、シリカ及び活性炭からなる群より選択される少なくとも1種を含有する、請求項2に記載の異物検査方法。
- 前記膨潤剤が、カルボキシメチルセルロースカルシウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、カルシウムベントナイト及びナトリウムベントナイトからなる群より選択される少なくとも1種を含有する、請求項2又は3に記載の異物検査方法。
- 前記粉粒体が、該粉粒体の総量に対して、前記α層を30質量%以上50質量%以下含み、前記β層を49質量%以上69質量%以下含み、かつ、前記γ層を0.1質量%以上5.0質量%以下含む、請求項2~4のいずれか1つに記載の異物検査方法。
- 前記α層が、該α層の総量に対して、前記膨潤剤を1.0質量%以上10質量%以下含む、請求項2~5のいずれか1つに記載の異物検査方法。
- 金属鉄含有量が94質量%以上である鉄を含む脱酸素剤組成物を封入した製品についての金属検出機による検品方法であって、
同時に2つ以上の周波数検出器を使用して検出を行い、脱酸素剤組成物の存在確認と異物検査とを同時に行う、検品方法。 - 前記脱酸素剤組成物が、保水剤、膨潤剤、金属塩及び水を含むα層と、金属鉄含有量が94質量%以上である鉄を含むβ層と、多孔性担体を含むγ層と、を有する粉粒体を含む脱酸素剤組成物であって、
前記粉粒体が、該粉粒体の内側から外側に向かって、前記α層、前記β層、前記γ層の順に層構造を形成している、請求項7に記載の検品方法。 - 前記保水剤が、珪藻土、シリカ及び活性炭からなる群より選択される少なくとも1種を含有する、請求項8に記載の検品方法。
- 前記膨潤剤が、カルボキシメチルセルロースカルシウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、カルシウムベントナイト及びナトリウムベントナイトからなる群より選択される少なくとも1種を含有する、請求項8又は9に記載の検品方法。
- 前記粉粒体が、該粉粒体の総量に対して、前記α層を30質量%以上50質量%以下含み、前記β層を49質量%以上69質量%以下含み、かつ、前記γ層を0.1質量%以上5.0質量%以下含む、請求項8~10のいずれか1つに記載の検品方法。
- 前記α層が、該α層の総量に対して、前記膨潤剤を1.0質量%以上10質量%以下含む、請求項8~11のいずれか1つに記載の検品方法。
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