JPS5832099B2 - 食品用自動無菌充填兼包装方法及びこれを実施する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は予め滅菌されて充填兼包装位置に送られる食品
を、自動的に無菌充填及び包装する方法であって、その
際包装材料を強力な照射紫外線によって滅菌する形式の
ものに関する。

食品の自動的な無菌充填兼包装に対する関心は次第に高
まりつつあり、殊に予め滅菌されたミルクをカートン製
容器に無菌パックする方法の今日までにおける普及率に
は著しいものが見られる。

これらのカートン・パックは概ね四面体又は六面体の形
状を有し、筒状の包装材料から横方向封鎖方式で形成さ
れ、包装材料自体はローラから繰出される帯材によって
形成される。

無菌包装とは、一般に、無菌の冷たい食料商品を無菌条
件下で、予め滅菌された容器に充填することに限定する
ことが出来、場合により矢張り子め滅菌されたカバーを
有するこの容器は気密のパックを形成するように無菌室
内で閉鎖される。

更に、例えば深絞りにより予め製作され、食品充填後に
精錬アルミニウム箔を用いて熱封されるカップで、所定
単位量の食品を自動的に無菌包装することも重要であり
、これは通常ヨーグルト、チーズ、コーヒー用クリーム
のバッキングに応用されている。

これらの公知技術において肝要であるのは、例えば連語
及び殺菌貯蔵技術で実施されているような閉鎖容器内容
物の加熱殺菌を行なわないということである。

これによって多くの時間を費す加熱工程は省かれ、しか
もその充填物における味覚及び栄養化の変化を甘受しな
ければならないということがなくなる。

更にその包装容器の素材として、高熱に弱いプラスチッ
クを用いることも出来る。

ところで、当該技術分野において批判の対象となる点は
、予め滅菌加工された充填物が腐敗の起因となるバクテ
リア、黴、酵母等に感染することを殆ど絶対的に避ける
べく、包装材料が滅菌されねばならないということに在
る。

この際留意しておかねばならないのは、例えば、無菌ミ
ルクの場合そのパック内にほんの数滴であれバクテリア
が混入していれば確実に腐敗が生ずるということである
。

なお、既に多数の包装材料殺菌法が提案され、実地にお
いてその装置が使用されており、例えば包装材料を強力
な紫外線照射によって滅菌する方法は後記参考文献中の
［Ｖｅｒｐａｃｋｕｎｇｓ−Ｒｕｎｄ−８ｃｈａｕＩ（
包装技術展望）に記載されている。

これによれば波長２５４ ｎｍの紫外線は全ての主要微
生物に対し非常に有効であることが証明されている。

然し乍ら各種微生物の照射紫外線に対する感度は様々で
あり、存在する全ての菌を殆ど完全に殺滅するには極め
て大きな照射線量が必要である。

上掲書中第５４頁には、測定された高い殺菌効率が極く
短い照射距離についてしか当嵌らないということ、及び
包装材料の殺菌を果して所望の範囲に亘り、かつ充分な
しかも充填機に同調させうる速度で実施しうるか否かは
不明であるということが指摘されている。

そこで本発明の課題とするところは、上述の如き問題を
解決した上で、充填兼包装装置における包装材料の紫外
線照射による滅菌を、産業上実施しうるようにする方法
を提供することである。

この課題は本発明により、ＩＡ／ｃｒ？ｔを上回る放電
流密度及び５Ｘ１０−”〜５Ｘ１０−’トルの水銀圧力
を有する水銀高電流低圧放電によって照射紫外線ＵＶを
生ぜしめ、包装材料上における紫外線照射の２５３．７
ｎｍ線のスペクトル照射値を少なくとも０．０５ Ｗ／
ｃｒｉＹにセットし、かつこの包装材料には少なくとも
１秒間に亘り紫外線を照射することで解決された。

既に述べた水銀放電を行えば、主要な菌類を驚く程効果
的に殺滅する紫外線スペクトルが生ぜしめられる。

この場合、２５３．７ｎｍ線における照射値の制■が行
われたとしても、そのスペクトル内に多量の１８４．９
ｎｍ線及び１９４．２ｎｍ線が含まれていることが重要
である。

既述の最低照射値及び包装材料の照射紫外線内最低滞在
時間が維持されるならば、包装材料は吃驚に値する程の
滅菌効率で処理され従って従来の一般的な予想に反して
、この紫外線照射による滅菌法を実験室段階を越えた大
規模な産業に利用しうるようになった。

次に図示の実施例につき本発明を説明する。

第１図において、包装材料１は予成形された容器例えば
カップとしてそのマガジンから供給され、矢印Ｍ方向で
搬送される。

この包装材料１は先ず赤外線ＩＲの照射を受け、次いで
ケーシングとして形成された反射器６，７．８内に導か
れた放電管４の放電ギャップ５から紫外線ＵＶの照射を
受ける。

照射紫外線を含有する反射器ケーシングは紫外線照射通
路として表現することも出来る。

予め滅菌された充填物例えばヨーグルト乃至コーヒー用
クリームは、充填ステーションＦの下で順次カップに充
たされる。

ローラＲ１から繰出され、例えば５０〜１００μｍの厚
さを有するアルミニウム製封鎖箔としての包装材料２は
、包装材料１と同様に、先ず赤外線照射通路と紫外線照
射通路とを通過せしめられ、次いで偏向ローラを介して
打抜兼封鎖ステーション１０に達する。

このステーション１０ではカバーが封鎖箔から打抜かれ
、充填されたカップはこのカバーを用いて熱封により気
密閉鎖される。

このようにして出来上った所定単位量分パックは次いで
機械の右側から搬出される。

この装置を出来るだけ無菌状態に保っておくためには、
上方から滅菌された空気Ｓｔが吹きつけられるが、この
空気吹きつけを側方から水平方向で行うことも可能であ
る。

第２図においては、包装材料３、例えばプラスチックコ
ーティングされたアルミニウム箔で積層された紙から成
る合成包装材料が、ローラＲ２から矢印Ｍ方向で紫外線
照射通路内に導入されるが、この通路は包装材料３の両
側に配置され放電管４を有する２つの反射器ケーシング
６．７．８から成っている。

次いで、この包装材料３は図示されてない装置を介して
ホース乃至管Ｔ内で変形せしめられ、符号Ｑの位置で横
方向封鎖されて、完成したパックＰとして機械外に押出
される。

この場合液状充填物の充填は充填ステーションＦから包
装材料用のホース乃至管Ｔに導入されている管を介して
行われる。

この第２図の装置においても第１図の場合と同様に有利
には紫外線照射通路の手前に赤外線照射通路を設けるこ
とができる。

仮令包装材料１，２．３がどのような形状を呈するとし
ても、正しい照射値で本発明による波長スペクトルを包
装材料に照射するべく、複数の放電管４が設けられてお
り、これらの放電管は有利にはスイス国特許出願公告第
２９９４７７４号（ドイツ連邦共和国特許出願公告第Ｐ
２４１２９９７．３号）明細書に記載されているように
形成され、所望の照射紫外線は放電管４における放電ギ
ャップ５の部分から出される。

第３図においては、帯状の包装材料１ 、２．３の上方
に蛇行する放電管４が示されており、この場合帯状包装
材料１，２．３の全幅に亘る放電管４の各部分がそれぞ
れ放電ギャップ５に相当するので、当該蛇行放電管４は
帯状包装材料Ｌ２，３の全幅に亘り互いに前後して配置
される４つの放電ギャップ５を有することになる。

紫外線照射による滅菌は次の形式で行われる：即ち、放
電管４は例えば水銀温度７２℃、気圧的６×１０−２ト
ル、電流密度１０Ａ／ｆｆｌで作動され、これにより２
０％を上回る効率で波長２５３．７ｎｍの強力な短波紫
外線が生せしめられ、この場合そのスペクトルは主要成
分として１８４．９ｎｍ線及び１９４．２ｎｎｎ線をも
有している。

このような照射を受けると、後に詳述するように、バク
テリアは胞子を発生するものもしないものも全て数秒以
内に申し分のない滅菌率で処理されるが、黴殊にアスペ
ルギルス・ニゲル（Ａｓｐｅ−ｒｇｉｌｌｕｓ Ｎｉｇ
ｅｒ）は著しい抵抗力を発揮する。

ところで、発生する黴の胞子を完全には滅さなくてもよ
い場合が屡々ある。

伺となれば、これらの黴類は有毒でもなければ病因性の
ものでもなく、更に例えば密封した牛乳容器（パック）
内では事実上増殖不能となるからである。

然しこのような黴の胞子をも殺す必要がある場合には、
本発明の一実施例によれば、包装材料１゜２．３が充填
兼包装装置における無菌部分で６０°Ｃ以上の温度、例
えば８０°Ｃ〜９０’Ｃに加熱される。

なお、このような熱を加えれば黴類が数秒以内に剰す処
なく殺滅されることは周知である。

第１図による包装材料１，２の加熱は、これが照射紫外
線ＵＶ内に進入するに先立ち、赤外線ＩＲを照射するこ
とによって実施される。

この場合の赤外線照射域は短いものにしておいてよい。

というのは、赤外線照射により生せしめられた温度が紫
外線照射通路内では紫外線損失出力つまりそのエネルギ
ー交換に基づく出力により維持されるか、或はむしろ二
、三度の上昇を見ることすらあり、これによって包装材
料は黴類を殺滅するために必要な温度に充分長く保たれ
るからである。

実地において試験された包装材料上の紫外線照射線量は
１．５Ｗｓ／ｆｆｌであり、その場合測定は２５３．７
ｎｍ線に関してのみ行われた。

工学技術上妥当な包装材料送り速度を考慮すれば、その
照射値を０．３Ｗ／ｃｒｉに、その紫外線内滞在時間を
５秒にすると有利であることが判明した。

２５３．７ｎｍ線以外に１８４．９ｎｍ線及び１９４．
２ｎｍ線をも放射可能ならしめるためには、放電管４の
放電ギャップ５に前記の線を吸収しないような素材が用
いられ、この素材としては例えば高純度の石英、特に人
造石英が適当である。

このようにして、滅菌のために必要な紫外線スペクトル
が得られるばかりでなく、気中酸素からは相当量のオゾ
ン０３が発生し、これは包装材料とその周辺との付加的
な滅菌に役立つ。

その形が容器状のものであれ、平らな帯材状のものであ
れ、包装材料が均等均質に照射を受けるということは特
に重要であり、これを遠戚するためには従来実地の上で
大きな難点があった。

然し本発明によればこの問題点も以下のようにして申し
分なく解決される。

先ず、矢印Ｍで示す包装材料１，２．３の運動方向に対
し垂直な方向での照射均質性は、放電管４の真直ぐな脚
部つまり放電ギャップ５が包装材料の全幅に亘って延在
し、かつ照射しようとする包装材料の平面と平行に、符
号Ｅで示す平面内で相前後して位置していることによっ
て保証され、更にこのような配置形式に基づく別の利点
として、場合により生じうる放電ギャップの不等老朽化
を、より効果的に回避することが出来るようになること
が挙げられる。

次に、限定区域における前記運動方向Ｍに沿った方向で
の照射均質性は、短波紫外線をよく反射し例えば超仕上
研磨され陽極処理されたアルミニウムから成る反射器に
よって保証される。

反射率が０．７５より良好であるこの反射器は１つの上
位部分６とこれから有利には包装材料１，２．３に向っ
て鉛直に延びる２つの側位部分７，８とから戒り、一方
の側位部分７は包装材料Ｌ２，３が紫外線通路へ進入す
る箇所に、他方の側位部分８はその出口箇所に位置して
いる。

反射器を前記のように構成することにより、単に限定さ
れた照射区域が得られるだけではなく、意外にも包装材
料は極めて均質なしかも拡散した照射線で照射される。

この驚くべき結果の主たる原因は、本発明によるパラメ
ーターで行われる高電流低圧水銀放電が視覚でとらえら
れる程集中してはいけないということ、つまりその輻射
線が全放電室内に遍在ししかも吸収が行われないという
事実にある。

従ってこの反射器においては放射線の点源又は線源乃至
面源を光学的に制御する装置を用いなくてもよい。

放電ギャップ５と反射器６．７．８とが１つのケーシン
グ、殊に外部に対する開口が出来るだけ小さくされてい
るケーシング内に収められていると有利であり、この場
合包装材料１，２．３の出入口も出来るだけ密にシール
されているとよい。

このケーシングは照射紫外線が外部へ漏れないようにす
る遮蔽効果を発揮すると同時に、照射に伴い発生するオ
ゾン、特に充填ステーションＦ方向へのオゾンの拡散を
阻止する。

なお、反射器６゜７．８そのものをこのようなケーシン
グとして構成することも可能であり、その実施例は第１
図及び第２図に示されている。

このケーシング乃至反射器には、生成オゾン用の吸出装
置９を取付けることが可能であり、放電管４の電極室は
合目的的にはケーシング乃至反射器の外部で特別なラン
プハウス内に並列配置される。

ところで、包装材料上に照射される紫外線を申し分なく
均質にしかつ拡散させるためには、反射器の設計をそれ
相応に按排しなければならないが、この設計については
以下第４図に即して説明する：先ず包装材料１，２．３
に対する照射値■の変動を１０％以内に、即ち△Ｉ／Ｉ
≦１０％にしておくためには、反射率Ｒ≧０．７５の反
射器を用いた場合、ａ／ｄ≧０．５なる条件式が満され
ねばならない。

なおこの場合の値ａは、放電ギャップ５の軸線から包装
材料Ｌ２，３までの垂直距離を表すＯ 上位の反射板６から放電ギャップの位置する平面Ｅまで
の垂直距離Ｃは、後から按排して調節することが出来る
が、然しこれを出来るだけ小さく、殊に２つの放電ギャ
ップの各軸線間の距離ｄより小さくしなければならない
。

こうすることにより周縁効果をより能率的に回避するこ
とが出来る。

更に周縁効果の減少を図るため、第４図においてｅを出
来るだけ小さく、ｂを出来るだけ大きく設計する必要が
あり、この場合ｅは最外端放電ギャップ５′の軸線を隣
接側位部分７，８との最短距離をあられし、ｂは平面Ｅ
から包装材料に向う方向で測定した側位部分７，８の長
さを示す。

特に、ｅ＜１．５Ｄ（Ｄは放電ギャップ５の直径）及び
ａ −ｂ ＝ ｆ （１０ｍｖｔなる条件式が満される
ならば、入口としての側位部分７から出口としての側位
部分８までの全包装材料１，２．３に亘り△■／■≦１
０％が成立する。

既述のような均質拡散現象を生せしめる紫外線照射に際
しては、更に次に述べる利点が得られる：イ、予成形さ
れた容器の内部は、均等にしかも特に影を形成すること
なく照射され、深さ３ｃｒｆｔ幅６（ｍのカップ内部は
同じ放電管同じ反射器を用いたとしても、全ての箇所で
平らな帯材の場合と全く同じような迅速に滅菌が行われ
る。

口、必ずしも放電管４が一定の送り行程に合わせて調整
されねばならないということはない。

換言すれば、２つの送り行程間における予成形された容
器が、放電フィードルのどの位置で留められたとしても
、それは大した問題ではない。

第５図には微生物学的な滅菌試験の結果が示されており
、この試験に際してはＩＯＡ／ｉで６×１ｏ−２トルの
水銀低圧高電流放電が行われ、実験対象上での照射値と
しては２５３．７ｎｍ線の０．３Ｗ／ｃｕｔが採用され
た。

実験に供されたバクテリア及び黴の精製胞子培養物は、
所定の稀釈率で所定面上における−塗り当り１Ｏ？〜１
０８の範囲で塗抹され乾燥され、次にこの培養物は種々
の時間で照射紫外線に曝され、更に洗い落された上で培
養された。

この菌減少度は次いで絶対的な滅菌性試験により確認さ
れた。

なお、実験の対象となった菌は下記の通りである： バチルス・スブテイリス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ５ｕｖｔ
ｉｌｉｓ）の胞子、 バチルス・ステアロテルモフィルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ
ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉ ｌｕｓ ）の胞子、
エスケリキア・コリ（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ Ｃｏ１
１）、ムコル・ムチエト（Ｍ ｕｃｏｒ ｍｕｃｅｄｏ
） 。

アスペルギルス・ニゲル（Ａ ｓｐｅｒｇｉｌ ｌｕｓ
Ｎｉｇｅｒ）、ペニシリウム・クリソゲヌム（Ｐｅｎ
ｉｃｉｌｌｉｕｍｃｈｒｙｓｏｇｅｎｕ ｍ ） □ Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ Ｃｏ１１及びＭｕｃｏｒ ｍ
ｕｃｅｄｏは２〜３秒間に１０８を上回る殺菌効率にで
減少され、その他の菌に就でも第５図に示されたような
結果が得られた。

その総括的な結果によれば、スペクトル線波長２５３．
７ ｎ ｍ、照射値０．３Ｗ／ｉの場合、照射された全
ての短波紫外線は、（イ）５秒の照射時間内に胞子を形
成するバクテリアを殺菌効率Ｋ＞１０６で殺菌し〔その
場合最も抵抗力が強いのはＳ ｕｂ−ｔｉｌｌｉｓとＳ
ｔｅａｒｏｔｈｅｒ ｍｏｐｈｉ ｌｕｓであり、菌
の単位面積（１−以下）当りの塗抹数は１０８までであ
った。

〕、（Ｄ）胞子を形成しないバクテリアを矢張り５秒の
照射時間内により高い殺菌効率で殺滅するが、（ハ）黴
の胞子を申し分のない殺菌効率で殺滅するためには、３
０秒迄の照射時間が必要とされ、この場合最も抵抗力が
強いのはＡｓｐｅｒｇｉ ｌｌｕｓＮｉｇｅｒであった
。

このように黴を殺滅するため場合によっては長い照射時
間が必要とされるが、これを回避すべく本発明によれば
、既に述べたように赤外線と紫外線とを組合わせた照射
が行われる。

更に付言するならば、第１図における包装材料１及び２
の両面つまり食品の外側をも照射すると有効であり、こ
うすれば包装材料によって滅菌室が汚染されることは回
避される。

本発明による方法及びこれを実施する装置は、液状乃至
ペースト状の充填物を軟質又は半硬質のバッキング容器
に充填する場合、殊に予め滅菌されたミルクを筒状パッ
クに、或はヨーグルト、チーズ、コーヒー用クリーム等
を所定単位量分パックに充填する場合に好適である。

従来は主として水蒸気乃至過酸化水素Ｈ２０□を用いた
滅菌が行われていたが、前者つまり水蒸気は高腐蝕性で
あるため、これを用いた滅菌には機械技術上で難点があ
り、過酸化水素によって滅菌を行う場合には、その方法
を合法的ならしめるため、該薬品即ちＨ２Ｏ２を確実に
食品から遠ざけておかねばならないという難点がある。

しかるに本発明による方法及び装置では上記のような欠
点が生ずることはない。

所定単位量分パックの場合は、そのカバー箔にラッカー
が塗布されかつ印刷され、しかも殊にこの箔は歪み易い
ので、このカバー箔に本発明による紫外線照射滅菌法を
施すことは極めて有意義である。

従ってさほどデリケートでない容器には旧来の例えば過
酸化水素滅菌法を施し、カバー用帯材にのみ紫外線を照
射するということも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は所定単位量充填物を無菌包装するための充填兼
包装装置の暗示図、第２図は予滅菌された液状充填物例
えば無菌ミルクを無菌包装する充填兼包装装置の暗示図
、第３図は包装材料上における蛇行放電管の配置形式を
示す図、第４図は包装材料上の反射器及びその中に配置
された放電管を示す図、第５図は各種の主要な微生物に
照射値０．３Ｗ／Ｃｒ？Ｌの紫外線を種々異なる時間単
位で照射した際のその照射時間ｔと殺菌効率にとの関係
を示すグラフである。 １．２．３・・・・・・包装材料、４・・・・・・放電
管、５・・・・・・放電ギャップ、６，７．８・・・・
・・反射器（ケーシング）、９・・・・・・吸出装置、
１０・・・・・・打抜兼封鎖ステーション、Ｆ・・・・
・・充填ステーション、■Ｒ・・・・・・照射赤外線、
ＵＶ・・・・・・照射紫外線、Ｒ１、Ｒ２・・・・・・
管、Ｓｔ・・・・・・滅菌空気。 参考文献 ○ Ｔｎｄｕｓｔｒ、 ａｌｉｍ、 ａｇｒ、 ＋ １
９５６年、第６３５〜６４０頁、 ○ Ｆｏｏｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、 １９７２年８
月、第７０〜７４頁（湿式及び加熱蒸気滅菌、所謂 Ｊ
ａ−ｍｅｓ−Ｄｏｌｅ法）、 ○ Ｆｏｏｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 、 １９７３年
９月、第４９頁（アルコール及び紫外線放射による滅菌
）、ＯＴＡＲＡ ２７１．１９７２年２月、第１０４頁
、 ○ Ｖｅｒｐａｃｋｕｎｇｓ −Ｒｕｎｄｓｃｈａｕ
７ 、１９７０年。 第５１〜５４頁、 ○ ＩＭＮ ５０３１ Ｂｅｓｔｒａｈｌｕｎｇ 、１９７０年８ 月、第１葉第７項。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予め滅菌されて充填兼包装位置に送られる食品を、
   自動的に無菌充填及び包装する方法であって、その際包
   装材料を強力な照射紫外線によって滅菌する形式のもの
   において、ＩＡ／（７を上回る放電流密度及び５×１０
   −３〜５Ｘ１０−１トルの水銀圧力を有する水銀高電流
   低圧放電によって照射紫外線ＵＶを生ぜしめ、包装材料
   １． ２． ３上における紫外線照射の２５３．７ｎｍ
   線のスペクトル照射値を少なくとも０．０５ Ｗ／ｃｙ
   ｒｔ、にセットし、かつこの包装材料１，２．３には少
   なくとも１秒間に亘り紫外線を照射することを特徴とす
   る食品用自動無菌充填兼包装方法。 ２ 少なくとも１本の放電管４を有し、放電ギャップ５
   を包囲する放電管素材が少なくとも１８４．９ｎｍ、
   １９４．２ ｎｍ及び２５３．７ｎｍの波長範囲に対す
   る透過性を有していることを特徴とする、前記特許請求
   の範囲第１項記載の方法を実施する装置。