JPH11157507A - 容器ヘッドスペースの不活性ガス置換方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高速シーマにおいても、内容物充填密封後の容
器のヘッドスペース内の酸素濃度を極力低下させる不活
性ガス置換方法及びその装置を提供する。 【解決手段】走行する内容物充填容器１０のヘッドスペ
ースを不活性ガスで置換する方法において、走行する容
器１０の所定の走行領域の上部に、この領域を覆う多孔
プレート付フード１を設け、走行する容器１０のヘッド
スペース内にこの多孔プレート２を通して不活性ガスを
吹き付けて、ヘッドスペース内の空気を不活性ガスと予
備置換する第１工程と、予備置換された容器１０上方
に、容器天蓋１１を位置せしめた状態で、容器１０と天
蓋１１との間隙に挿入された吹き出しノズル５から、容
器１０内部に不活性ガスを吹き付けてヘッドスペース内
のガスを不活性ガスと置換する第２工程と、この容器１
０に天蓋１１を被せる工程とを備えたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に高速シーマに
より容器内に内容物を充填した際のヘッドスペースの空
気を不活性ガスで置換する方法およびその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】容器内の内容物の酸化や腐敗を防止する
ために、容器内部の空気を窒素や二酸化炭素等の不活性
ガスに置換する技術が用いられている。この基本技術と
して、シーマ機内部で、缶蓋装着直前に缶のヘッドスペ
ースに不活性ガスをブローし、それと同時に蓋を装着し
密閉する方法が知られている。

【０００３】しかし、上記基本技術の、１段階工程のみ
でシーマ機内部で容器のヘッドスペースに不活性ガスを
ブローし、直後に缶蓋を装着し、密封する方式ではガス
置換率に限界があり、長期間の保存によっては残存酸素
により内容物の酸化、劣化を招いてしまう。

【０００４】この問題を解消するために、特開昭６１−
１９０４１８号公報では、チップ管を通じ、容器内空気
を除去した後、不活性ガスを送り込み、容器内空気の不
活性ガスとの置換を不活性ガスチャンバーなしで行う方
法が提案されている。また、特開平８−１９２８２１号
公報では、容器本体の開口部からノズルを通して窒素ガ
スを吐出し、空気排出空間から空気を外部に自然に放出
させる方法が提案されている。さらに、特開平５−３３
０５１５号公報では、内容物充填直前の第１置換工程と
内容物充填中の第２置換工程、密封シール直前の第３置
換工程とを含む工程からなる置換方法が提案されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６１−１９０４１８号公報のチップ管を通じて、容器内
空気の不活性ガスとの置換を行う方法では、切換弁とチ
ップ管による開閉で置換を行うため、容器への充填速度
に限界があり、高速シーマには不適である。また、特開
平８−１９２８２１号公報の容器本体の空気を外部に自
然に放出させる方法では、自然放出のため置換率に限界
があり、やはり高速シーマには不適である。さらに、特
開平５−３３０５１５号公報の３つの置換工程を含む置
換方法でも、ガス吹付けによる置換方法のため、置換率
に限界があり、やはり高速シーマには不適である。本発
明の目的は、上記した問題点を解決するために、高速シ
ーマにおいても、内容物充填密封後の容器のヘッドスペ
ース内の酸素濃度を極力低下させる不活性ガス置換方法
及びその装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。 （１）本発明の方法は、走行する内容物充填容器のヘッ
ドスペースを不活性ガスで置換する方法において、走行
する容器の所定の走行領域の上部に、この領域を覆う多
孔プレート付フードを設け、走行する容器のヘッドスペ
ース内にこの多孔プレートを通して不活性ガスを吹き付
けて、ヘッドスペース内の空気を不活性ガスと予備置換
する第１工程と、予備置換された容器上方に、容器天蓋
を位置せしめた状態で、容器と天蓋との間隙に挿入され
た吹き出しノズルから、容器内部に不活性ガスを吹き付
けてヘッドスペース内のガスを不活性ガスと置換する第
２工程と、この容器に天蓋を被せる工程と、を備えたこ
とを特徴とする、容器ヘッドスペースの不活性ガス置換
方法である。 （２）本発明の方法は、前記第１工程
が、不活性ガスの吹き付けと同時または直前に容器内部
の空気を、前記多孔プレートを通して吸引する工程を備
えたことを特徴とする、上記（１）に記載の不活性ガス
置換方法である。

【０００７】（３）本発明の方法は、前記第２工程が、
不活性ガスの吹き付けと同時または直前に容器内部の空
気を、容器と天蓋との間に挿入された吸引ノズルから、
吸引する工程を備えたことを特徴とする、上記（１）ま
たは（２）に記載の不活性ガス置換方法である。

【０００８】（４）本発明の方法は、前記第１工程が、
孔の径が１〜２ｍｍまたは同等の長穴を複数設けた多孔
プレートを通して、容器内部に不活性ガスを水平方向に
対して５°〜４５°の角度で上方より吹き付け、さら
に、不活性ガスの吹き付けと同時または直前に、容器内
部の空気を該多孔プレートを通して水平方向に対して５
°〜４５°の角度で上方より吸引する工程を備えたこと
を特徴とする、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載
の不活性ガス置換方法である。

【０００９】（５）本発明の方法は、前記第２工程が、
容器内部に不活性ガスを水平方向に対して５°〜４５°
の角度で上方より吹き付け、さらに、不活性ガスの吹き
付けと同時または直前に、容器内部の空気を水平方向に
対して５°〜４５°の角度で上方より吸引する工程を備
えたことを特徴とする、上記（１）乃至（４）のいずれ
かに記載の不活性ガス置換方法である。 （６）本発明の方法は、前記第１工程および第２工程
が、不活性ガスの吹き出し量と、空気の吸引量との体積
比が、いずれも１０：１〜１：１であることを特徴とす
る、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の不活性ガ
ス置換方法である。

【００１０】（７）本発明の方法は、前記第１工程の予
備置換後の容器内の残存酸素量が、８ｖ／ｖ％以下であ
り、且つ前記第２工程の置換後の容器内の残存酸素量
が、１ｖ／ｖ％以下であることを特徴とする、上記
（１）乃至（６）のいずれかに記載の不活性ガス置換方
法である。

【００１１】（８）本発明の装置は、走行する内容物充
填容器の所定の走行領域の上部を覆うフードと、該フー
ドに付設された多孔プレートと、該多孔プレートを通し
て容器ヘッドスペース内の空気を吸引する手段と、該多
孔プレートを通して容器ヘッドスペース内に不活性ガス
を吹き付ける手段とを備えた予備置換装置と、予備置換
された容器上方に容器天蓋を位置せしめた状態で、容器
と天蓋との間隙に挿入された吹き出しノズルを備えて、
容器と天蓋との間隙に挿入される吸引ノズルを備えて、
容器内部の空気を吸引する手段と、容器内部に不活性ガ
スを吹き付ける手段とを備えた置換装置と、を具備して
なることを特徴とする、容器ヘッドスペースの不活性ガ
ス置換装置である。

【００１２】（９）本発明の装置は、前記多孔プレート
が、その孔が容器ヘッドスペース内への空気の吸引方向
と、容器ヘッドスペース内に吹き付ける不活性ガスの吹
き出し方向とで形成される走行領域内の気体の流れ方向
に対応するように分布され、且つ穿孔方向は水平方向に
対し５°〜４５°の角度になるように設けられているこ
とを特徴とする、上記（８）に記載の不活性ガス置換装
置である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明者らは、上記の課題を解決
すべく、鋭意研究を重ねた結果、不活性ガスの置換を内
容物充填後と天蓋を被せる直前の２工程に分けて行い、
さらに、その際、不活性ガスの吹き出しと同時または直
前に、容器ヘッドスペース内の空気を吸引することが有
効であるという知見を得た。この知見に基づき、本発明
者らは、走行する内容物充填容器の走行領域の上部に、
この領域を覆う多孔プレート付フードを設け、走行する
容器のヘッドスペース内にこの多孔プレートを通して、
不活性ガスの吹き付けと同時または直前に空気の吸引を
行う第１置換工程（予備置換工程）と、さらに、予備置
換された容器上方に、容器天蓋を位置せしめた状態で、
容器ヘッドスペース内部に不活性ガスを吹き付けと同時
または直前に空気を吸引する第２置換工程とを備えるよ
うにして、高速シーマにおいても、内容物充填密封後の
容器のヘッドスペース内の酸素濃度を極力低下させる不
活性ガス置換方法及びその装置を見出し、本発明を完成
させた。

【００１４】以下に本発明の実施の形態について説明す
る。図１に示すように、充填機１２により内容物が充填
された包装体（容器）１０が、第１工程の予備置換装置
１４に移送される。第１工程（予備置換工程）では、図
３，４に示すように、容器１０はその走行領域の上部
に、この領域を覆う多孔プレート付フード１を設けた置
換装置１４内を窒素で置換されながら移送される。すな
わち、図５の（ｂ）に示すように、容器１０の進行方向
（Ｘ軸）と逆方向で上方約４５°の角度で窒素が、フー
ド１に付設した多孔プレート２（長さ５００ｍｍ×幅８
０ｍｍ×厚さ５ｍｍ）を通して、窒素ブロー手段３（窒
素ボンベ等）により容器１０内部へブローされる。それ
と同時に、図５の（ａ）に示すように、容器１０の進行
方向（Ｘ軸）に対し９０°の方向（Ｙ軸方向）で上方約
４５°の角度で容器１０内部の空気を、多孔プレート２
を通してエアー吸引手段４（真空ポンプ等）により上方
より吸引する。

【００１５】多孔プレート２には、図２（ａ）に示すよ
うに、その孔の径が１〜２ｍｍまたは同等の長穴が、窒
素ブロー部２ａとエアー吸引部２ｂに、容器１０ヘッド
スペース内への空気の吸引方向と、容器１０ヘッドスペ
ース内に吹き付ける不活性ガスの吹き出し方向とで形成
される走行領域内の気体の流れ方向に対応するように分
布され、且つ穿孔方向は水平方向に対し５°〜４５°の
角度になるように設けられている。即ち、図２（ｂ），
（ｃ）に示すように、例えば、窒素ブロー部２ａの孔は
水平方向（容器進行方向（Ｘ軸方向））に対し約４５°
の角度で複数開けられ、エアー吸引部２ｂの孔は水平方
向（容器進行方向（Ｘ軸方向）に対し９０°の方向（Ｙ
軸方向））に対し約４５°の角度で複数開けられてい
る。この窒素ブロー部２ａとエアー吸引部２ｂの面積
比、及び空孔面積率（空孔表面積／全板表面積）は、所
望の置換効率を得るために、それぞれ１：１０〜１：
５、２０〜３０％にするのが望ましい。

【００１６】また、吸引は、吸引過多により容器１０内
部が負圧となり容器１０が変形しないように、真空ポン
プにより流量計を通して制御する。上述したように、容
器１０内部への不活性ガス（窒素）の吹付けと吸引を同
時に行うことにより、置換効率を向上させることができ
る。この際、ガスの吹付けと吸引はそれぞれ水平方向に
対し上方５°〜４５°の角度になるようにすることが望
ましい。ガスの吹付けと吸引による気体の流れを連続さ
せてスムーズにして、置換効率を向上させるためであ
る。即ち、ガスの吹付けと吸引の角度が４５°を超える
と（角度が深いと）、吹付けたガスが容器１０内の液面
で反発してしまい、ガスの吹付けと吸引による気体の流
れをスムーズに連続させて置換効率を向上させることが
できない。なお、この角度の設定については、容器１０
内のヘッドスペース量と液面レベルを考慮して上記の範
囲内で適宜決定する。次に、予備置換された容器１０
は、図１に示す、シーマ機１３内の第２工程置換装置１
５に移送され、さらにヘッドスペース内のガスを置換さ
れた後、シーマ機１３により天蓋１１を被せられる。こ
の第２工程では、図３，４に示すように、シーマ機１３
本体に取り付けられた天蓋１１を被せる直前、即ち予備
置換された容器１０上方に天蓋１１を位置せしめた状態
で再び、容器１０と天蓋１１との間隙に挿入された吹き
出しノズル５から、容器１０内部に窒素ガスの吹き出し
を行い、それと同時に容器１０と天蓋１１との間隙に挿
入された吸引ノズル６から、容器１０内の微量残存空気
を吸引する。

【００１７】この第２工程におけるガスの吹付けと吸引
も、第１工程と同様の理由で、それぞれ水平方向に対し
上方５°〜４５°の角度で行うことが望ましい。また、
前記第１工程および第２工程における不活性ガスの吹き
出し量と、空気の吸引量との体積比は、いずれも１０：
１〜１：１に制御することが望ましい。容器１０内の空
気の置換を効率よく行い、且つ吸引過多による容器１０
の変形を防ぐためである。

【００１８】上記の不活性ガス置換方法及びその装置を
用いることにより、前記第１工程の予備置換後の容器内
の残存酸素量：８ｖ／ｖ％以下、且つ前記第２工程の置
換後の容器内の残存酸素量：１ｖ／ｖ％以下を達成する
ことができる。

【００１９】従って、上記したような高速シーマでの充
填でも安定して、内容物充填密封後の容器のヘッドスペ
ース内の酸素濃度を極力低下させることができる。以下
に本発明の実施例について説明する。

【００２０】

【実施例】前記図１に示した、第１工程置換装置１４と
第２工程置換装置１５を備えた置換装置を用いて、食用
油５００ｇ缶に内容物を充填し、容器のヘッドスペース
（容積：約１３０ｍｌ）の空気を、表１、２に示す条件
で、予備置換（第１ガス置換工程）とシーマ内置換（第
２ガス置換工程）の２工程に分けて、エアー吸引と同時
に窒素ガスで置換した。

【００２１】この第１工程及び第２工程のガス置換によ
る容器のヘッドスペース内の残存酸素量を、酸素センサ
ー（飯島電子工業（株）製：ＲＯ−１０２−ＳＰ）を用
いて測定した。測定結果を表１、２に示す。

【００２２】表１、２に示すように、第１工程及び第２
工程のガス置換による容器のヘッドスペース内の残存酸
素量は、それぞれ平均（ｎ数＝１０）で８ｖ／ｖ％以
下、１ｖ／ｖ％以下を達成することができた。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
置換方法及び装置を特定することにより、高速シーマに
おいても、内容物充填密封後の容器のヘッドスペース内
の酸素濃度を極力低下させることができる。

【００２６】本発明の方法及びその装置を用いることに
より、ガス置換効率の向上を図ることができ、その結
果、長期間の保存でも残存酸素による内容物の酸化、劣
化の防止を達成できるなど、産業上の利用価値は大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る充填、シーマ装置におけ
るガス置換場所を示す図。

【図２】本発明の実施例に係る第１ガス置換工程で用い
る多孔プレートの穴の形状を示す図。（ａ）は多孔プレ
ートの平面図。（ｂ）は多孔プレートの窒素ブロー部の
一部拡大断面図。（ｃ）は多孔プレートのエアー吸引部
の一部拡大断面図。

【図３】本発明の実施例に係る第１及び第２ガス置換工
程の概要を示す上面図。

【図４】本発明の実施例に係る第１及び第２ガス置換工
程の概要を示す側面図。

【図５】本発明の実施例に係る第１及び第２ガス置換工
程の概要を示す一部側面図。（ａ）は第１ガス置換工程
（エアー吸引）の概要を示す一部側面図。（ｂ）は第１
ガス置換工程（窒素ブロー）の概要を示す一部側面図。
（ｃ）は第２ガス置換工程の概要を示す一部側面図。

【符号の説明】

１…フード、２…多孔プレート、２ａ…窒素ブロー部、
２ｂ…エアー吸引部、３…窒素ブロー手段、４…エアー
吸引手段、５…吹き出しノズル、６…吸引ノズル、１０
…容器、１１…天蓋、１２…充填機、１３…シーマ機、
１４…第１工程置換装置、１５…第２工程置換装置。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行する内容物充填容器のヘッドスペー
   スを不活性ガスで置換する方法において、 走行する容器の所定の走行領域の上部に、この領域を覆
   う多孔プレート付フードを設け、走行する容器のヘッド
   スペース内にこの多孔プレートを通して不活性ガスを吹
   き付けて、ヘッドスペース内の空気を不活性ガスと予備
   置換する第１工程と、 予備置換された容器上方に、容器天蓋を位置せしめた状
   態で、容器と天蓋との間隙に挿入された吹き出しノズル
   から、容器内部に不活性ガスを吹き付けてヘッドスペー
   ス内のガスを不活性ガスと置換する第２工程と、 この容器に天蓋を被せる工程と、 を備えたことを特徴とする、容器ヘッドスペースの不活
   性ガス置換方法。
2. 【請求項２】 前記第１工程は、不活性ガスの吹き付け
   と同時または直前に容器内部の空気を、前記多孔プレー
   トを通して吸引する工程を備えたことを特徴とする、請
   求項１に記載の不活性ガス置換方法。
3. 【請求項３】 前記第２工程は、不活性ガスの吹き付け
   と同時または直前に容器内部の空気を、容器と天蓋との
   間に挿入された吸引ノズルから、吸引する工程を備えた
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載の不活性ガ
   ス置換方法。
4. 【請求項４】 前記第１工程は、孔の径が１〜２ｍｍま
   たは同等の長穴を複数設けた多孔プレートを通して、容
   器内部に不活性ガスを水平方向に対して５°〜４５°の
   角度で上方より吹き付け、さらに、不活性ガスの吹き付
   けと同時または直前に、容器内部の空気を該多孔プレー
   トを通して水平方向に対して５°〜４５°の角度で上方
   より吸引する工程を備えたことを特徴とする、請求項１
   乃至３のいずれかに記載の不活性ガス置換方法。
5. 【請求項５】 前記第２工程は、容器内部に不活性ガス
   を水平方向に対して５°〜４５°の角度で上方より吹き
   付け、さらに、不活性ガスの吹き付けと同時または直前
   に、容器内部の空気を水平方向に対して５°〜４５°の
   角度で上方より吸引する工程を備えたことを特徴とす
   る、請求項１乃至４のいずれかに記載の不活性ガス置換
   方法。
6. 【請求項６】 前記第１工程および第２工程は、不活性
   ガスの吹き出し量と、空気の吸引量との体積比が、いず
   れも１０：１〜１：１であることを特徴とする、請求項
   １乃至５のいずれかに記載の不活性ガス置換方法。
7. 【請求項７】 前記第１工程の予備置換後の容器内の残
   存酸素量が、８ｖ／ｖ％以下であり、且つ前記第２工程
   の置換後の容器内の残存酸素量が、１ｖ／ｖ％以下であ
   ることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載
   の不活性ガス置換方法。
8. 【請求項８】 走行する内容物充填容器の所定の走行領
   域の上部を覆うフードと、該フードに付設された多孔プ
   レートと、該多孔プレートを通して容器ヘッドスペース
   内の空気を吸引する手段と、該多孔プレートを通して容
   器ヘッドスペース内に不活性ガスを吹き付ける手段とを
   備えた予備置換装置と、 予備置換された容器上方に容器天蓋を位置せしめた状態
   で、容器と天蓋との間隙に挿入された吹き出しノズルを
   備えて、容器と天蓋との間隙に挿入される吸引ノズルを
   備えて、容器内部の空気を吸引する手段と、容器内部に
   不活性ガスを吹き付ける手段とを備えた置換装置と、 を具備してなることを特徴とする、容器ヘッドスペース
   の不活性ガス置換装置。
9. 【請求項９】 前記多孔プレートは、その孔が容器ヘッ
   ドスペース内への空気の吸引方向と、容器ヘッドスペー
   ス内に吹き付ける不活性ガスの吹き出し方向とで形成さ
   れる走行領域内の気体の流れ方向に対応するように分布
   され、且つ穿孔方向は水平方向に対し５°〜４５°の角
   度になるように設けられていることを特徴とする、請求
   項８に記載の不活性ガス置換装置。