JPS6258993B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液状や高粘性の製品を容器等に充填
するための充填装置に関し、特に固形物を含んだ
液状や高粘性の製品を高圧下で処理した後、上記
の高圧が充填機の部分に直接かからないようにし
て、製品の充填を安定的かつ連続的に行なうこと
が可能な充填装置、及びこれを利用した殺菌充填
装置に関する。

従来の技術 一般に食品や医薬品等は、保存中に微生物に起
因する腐敗を起こすため、これらを微生物的に安
全な状態にまで殺菌して商品化することが広く行
なわれている。また食品や医薬品を殺菌する場合
には、品質保持の面から、高温短時間で処理する
ことが好ましいとされている。

ところで、製品の殺菌が100℃を越える高温で
なされる場合には、常圧下では殺菌システム内で
製品が沸騰を起こし、これを防止するために殺菌
システム内に一定の沸騰抑制圧（以下、背圧と称
す。）をかけながら処理する必要があつた。

従来の殺菌システムに於いて、装置内に背圧を
かける場合には、殺菌機の前後にポンプを設け、
２台のポンプの吐出量を制御することにより、背
圧をかける方法がとられていた。

また、従来の殺菌システムに於ける他の背圧の
かけ方として、上記の場合に於ける後方のポンプ
の代わりに、圧力制御弁若しくはホモゲナイザー
を使用する方法がある。

発明が解決しようとする問題点 上記の第１の方法では、製品を微生物的に安全
なまで殺菌できるような殺菌条件をとると、後方
のポンプには相当の高温或い高圧がかかり、上記
ポンプの性能面から、製品のリークが発生して、
殺菌機内での製品の流量及び圧力を一定に保つこ
とができず、このため製品を一定条件で処理する
ことが困難であつた。

又上記の第２の方法では、製品が固形物を含む
と、固形物が圧力制御弁又はホモゲナイザーの部
分で詰まり、装置内の圧力異常を起こし、装置が
破壊する等の問題があり、固形物を含む製品を処
理する場合には一切使用することができなかつ
た。

本発明者らは、上記の問題の解決に向けて研究
を進めた結果、殺菌システムに於いて、殺菌機の
前方に、殺菌機に製品を圧送するための手段を設
けるとともに、後方に、気体圧の制御が可能なタ
ンクを設け、上記の圧送手段とタンクで制御され
る気体圧によつて、殺菌機に非常に安定的に背圧
をかけることができること、及びこの場合には、
製品が固形物を含んだり高粘性である場合にも処
理できることを見出した。

ところで、上述のように、製品を高温で殺菌す
る場合には、殺菌システムの殺菌機の部分に、安
定的に背圧をかける必要があるが、一方上記の背
圧が、同じ殺菌システム内に組み込まれた充填機
の部分に直接かかることは、下記するような問題
に繋つた。

即ち、一般に殺菌システムに於ける充填機の部
分は比較的耐圧性がなく、この部分に殺菌機と同
様の圧力がかかることは、機械的に好ましくな
く、また実際に製品を充填する際に、充填量が不
均一になつたり、高圧のため製品が充填機の充填
バルブからリークして“液だれ”したり、また上
記充填バルブが開放の状態になつたとき、製品が
激しく吹き出して、いわゆるフラツシングを生じ
る等の問題が発生した。

また本発明者らは、上記の問題を起こさないた
めに、研究の結果見出した上述の背圧装置に於い
て、殺菌機及びその後方の加圧用のタンクの部分
と、更に後方の充填機の部分を開閉弁等を設けて
遮断し、上記の開閉弁を閉鎖した状態で、一旦殺
菌後の製品を、高圧状態のまま加圧用のタンクに
回収後、装置内の圧力を落としてから、上記の開
閉弁を開放し、製品を充填機に送る方法を検討し
た。しかしこの場合には、製品の殺菌及び充填は
全く別途に行なわれ、製品の処理を連続的に行な
う点では問題があることを知つた。

また、他の方法として、殺菌システムの加圧用
タンクと充填機の間に圧力制御弁や移送用のポン
プを設けた場合には、装置の圧力制御弁又はポン
プより後方の部分は常圧に戻され、充填機に直接
背圧がかかることはなくなる。しかし圧力制御弁
を使用することは、製品が固形物を含むと固形物
がこの部分で詰まり、装置内の圧力異常を起こし
て、装置が破壊する等の問題が発生した。また、
ポンプを使用する場合は、ある程度固形物を含む
製品の処理に有効であるが、固形物は上記ポンプ
内の隙孔を通過することになり、固形物が破壊さ
れ易く、径の大きい固形物を含む製品の処理には
不適当であることを知つた。

本発明の目的は、上記のような問題のない充填
装置を提供することにある。即ち、本発明の第１
の目的は、液状や高粘性の製品を、例えば高温殺
菌等、高圧下で処理した後、上記の高圧が充填機
の部分に直接かからないようにして、製品の充填
を安定的かつ連続的に行なうことが可能な、充填
装置を提供することにある。また本発明の第２の
目的は、製品を一定の背圧をかけながら連続的に
高温殺菌し、同時に充填機の部分には、過度の圧
力がかからないようにして、製品の殺菌及び充填
を安定的かつ連続的に行なうことが可能な、殺菌
充填装置を提供することにある。また、本発明の
他の目的は、製品が比較的径の大きな固形物を含
む場合にも処理することが可能な、充填装置及び
殺菌充填装置を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記の目的を達成するために各々気
体圧の制御が可能な加圧用タンク、圧力緩衝用タ
ンク及び充填用タンクを充填機の前方にこの順序
で設け、加圧用タンクと圧力緩衝用タンクと充填
用タンクとを開閉弁とを備えた移送用管によつて
相互に連結した充填装置を提供する。この装置で
は、(1)先ず、製品を高温殺菌等高圧下で処理した
後、上記の高圧状態のまま加圧用タンクに回収
し、(2)加圧用タンクより後方に設けられた圧力緩
衝用タンクの内圧を、加圧用タンクの内圧と同じ
若しくはやや低めに制御して、製品を加圧用タン
クから圧力緩衝用タンクに移送し、(3)加圧用タン
クと圧力緩衝用タンクの間を遮断して、圧力緩衝
用タンクの内圧を落とした後、圧力緩衝用タンク
と後方の充填用タンクとの間を開放して、製品を
圧力緩衝用タンクから充填用タンクに移送し、(4)
上記(1)〜(3)の操作を経て後、製品を充填機に移送
する。この場合には、製品は高圧下で連続的に処
理されて、中断されることなく加圧用タンクに回
収されること、またこの間、上記(2)〜(4)の操作を
繰り返すことによつて、充填機を苛酷な圧力条件
下に置くことなく、製品の充填も安定かつ連続的
に行なうことができる。

又、本発明によれば、上記の充填装置の前方に
殺菌機、及び上記の殺菌機に製品を送るための、
気体圧の制御が可能な圧送タンク或いは圧送ポン
プを設け、上記の圧送タンク或いは圧送ポンプに
よつて、製品を殺菌機に圧送するとともに、殺菌
機の後方に設けられた上述の加圧用タンクの気体
圧を制御することによつて、殺菌機に背圧をかけ
る。この場合、背圧は気体を媒体として達成され
るため、極めて安定で、また求める圧力に正確に
制御することが可能であり、上述のように、本装
置は製品の充填を安定的かつ連続的に行なえるこ
とと相まつて、極めて優れた殺菌充填装置とな
る。

実施例 以下図面に基づいて、本発明について詳しく説
明する。

第１図は、本発明充填装置の好ましい一態様を
示すフロー図である。この充填装置で、加圧用タ
ンク１、圧力緩衝用タンク２、充填用タンク３及
び充填機９は、記載の順で移送用管１０によつて
連結される。また、加圧用タンク１と圧力緩衝用
タンク２及び圧力緩衝用タンク２と充填用タンク
３を結ぶ移送用管１０には、各々開閉弁４，５が
備えられる。

実際にこの充填装置を稼動させる場合には、先
ず、例えば後述するような高温殺菌等の、高圧下
で処理された製品が、上記の高圧状態のまま加圧
用タンク１に送られる。加圧用タンク１は、圧力
センサー６及び圧力コントローラ７を備え、圧力
センサー６でタンク内の圧力を感知し、圧力コン
トローラ７でコントロールバルブ８を操作して、
タンク内の圧力を気体圧によつて絶えず一定に制
御する。タンクは耐圧性のもので、必要な場合
は、撹拌機能を有するものである。

上記の加圧用タンク１に於ける気体圧の制御
は、エアーレギユレーター１７，１９（第３図に
示す）等によつて行なうこともできる。加圧用タ
ンク１に注入される気体としては、たとえば空
気、窒素ガス、炭酸ガス等を使用することがで
き、後述する圧力緩衝用タンク２及び充填用タン
ク３に於いても同様である。但し、完全無菌製品
を望む場合には、この気体は例えば除菌エアーフ
イルター（図示せず）を通した無菌エアーである
必要がある。

上記の場合に、開閉弁５は閉鎖され、開閉弁４
は閉鎖又は開放の状態にある。開閉弁４が開放さ
れている場合は、加圧用タンク１から圧力緩衝用
タンク２へ製品を移送する際の大きな圧力差によ
る急激な製品の移送を防止するために、圧力緩衝
用タンク２の気体圧を加圧用タンク１の気体圧と
同圧若しくは若干低めに制御することが好まし
い。

次に、上記のように加圧用タンク１に回収され
た製品は、圧力緩衝用タンク２の内圧を、加圧用
タンク１の内圧と同圧若しくは若干低めに制御し
た後、開閉弁４を開放して圧力緩衝用タンク２に
送られる。ここで、圧力緩衝用タンク２は、上述
の加圧用タンク１と同様に、圧力センサー６及び
圧力コントローラ７（或いはエアーレギユレータ
ー）を備え、タンク内の圧力は、気体圧によつて
絶えず一定に制御される。タンク２は耐圧性で、
必要な場合は撹拌機能を有する。また、加圧用タ
ンク１から圧力緩衝用タンク２への製品の移送
は、例えば加圧用タンク１より圧力緩衝用タンク
２を下方に位置させることにより、製品の重力に
よつて、或いは圧力緩衝用タンク２の内圧を加圧
用タンク１の内圧よりも若干低めに制御すること
によつて行なわれる。この場合、開閉弁５は必ず
閉鎖の状態にある必要がある。

完全無菌製品を望む場合には、上記の圧力緩衝
用タンク２に注入される気体は、例えば除菌エア
ーフイター（図示せず）を通した無菌エアーであ
る必要がある。

次に、上述のようにして、圧力緩衝用タンク２
に製品が一定量回収された段階で、開閉弁４が閉
鎖され、圧力緩衝用タンク２の内圧を例えば常圧
〜0.8Kg/cm²（ゲージ圧）程度にまで落とし、充填
用タンク３の開閉を圧力緩衝用タンク２の内圧と
同圧若しくは若干低めに制御する。次に開閉弁５
を開放すると、製品は圧力緩衝用タンク２から充
填用タンク３に送られる。充填用タンク３も、上
述の加圧用タンク１と同様に、圧力センサー６及
び圧力コントローラ７（或いはエアーレギユレー
ター）を備え、タンク内の圧力は、気体圧によつ
て絶えず一定に制御される。タンク３は、耐圧性
で、必要な場合は撹拌機能を有する。無菌製品を
望む場合には、充填用タンク３に注入される気体
は無菌エアーである必要があり、また圧力緩衝用
タンク２及び充填用タンク３の内圧の制御は、装
置内の無菌状態を保持する上で、無菌エアーによ
り常圧より若干高めに制御されることが好まし
い。圧力緩衝用タンク２から充填用タンク３への
製品の移送は、上述の加圧用タンク１から圧力緩
衝用タンク２への移送の場合と同様に、製品の重
力によつて或いは両タンクの圧力差によつて行な
うことができる。

上記のようにして、充填用タンク３に回収され
た製品は、最後に充填機９に送られ、充填機９で
容器等に充填される。この場合に、製品が充填用
タンク３に回収される段階で、装置の充填用タン
ク３より後方の部分は、一定の圧力にまで落とさ
れており、充填機９には過度の圧力がかからず、
充填機９は機械的に安全であるとともに、充填時
の製品のフラツシングや充填量の不均一及び充填
機９からの“液だれ”が防止されて、製品は非常
に安定的に容器等に充填される。

本発明の充填装置では、上述のように、製品の
加圧用タンク１→圧力緩衝用タンク２→充填用タ
ンク３→充填機９への移送を繰り返して行なうこ
とによつて、高圧下で処理された製品を、中断さ
れることなく加圧用タンク１に回収し、同時に製
品の充填を連続的に行なうことが可能である。

本発明では、製品が装置内で圧力制御弁やポン
プ等の極度に狭い隙孔を通過しないため、製品が
固形物を含む場合であつても、固形物の目詰まり
の恐れはなく、また固形物を傷つけることもな
い。

次に、第３図は、本発明の充填装置の好ましい
別の態様を示すフロー図である。第３図に示す装
置の各要部は、後述する第２図のものと同じもの
である。

この殺菌充填装置を稼動させる場合、先ず製品
は、後述する第２図の場合と同様にして、加圧用
タンク１で制御される気体圧によつて背圧を受け
ながら殺菌され、同タンクに回収される。この場
合、三方開閉弁１５により加圧用タンク１と圧力
緩衝用タンク２及び充填用タンク３の間に閉鎖さ
れ、圧力緩衝用タンク２と充填用タンク３の間
は、開放の状態にある。また、圧力緩衝用タンク
２の気体圧は、エアーレギユレーター１７によつ
て制御され、この場合、気体用配管１８に設けら
れた三方開閉弁１６の加圧用タンク１と圧力緩衝
用タンク２及び充填用タンク３の間は閉鎖の状態
にある。

次に、加圧用タンク１に製品が一定量回収され
ると、気体用配管１８に設けられた三方開閉弁１
６により加圧用タンク１と圧力緩衝用タンク２の
間を開放して、圧力緩衝用タンク２の内圧を加圧
用タンク１の内圧と同圧に制御し、三方開閉弁１
５の加圧用タンク１と圧力緩衝用タンク２の間を
開放し（充填用タンク３との間は閉鎖されてい
る）、而して製品は加圧用タンク１から圧力緩衝
用タンク２に送られる。

上記のようにして、圧力緩衝用タンク２に製品
が一定量回収されると、気体用配管１８に設けら
れた三方開閉弁１６により加圧用タンク１と圧力
緩衝用タンク２の間が閉鎖され、圧力緩衝用タン
ク２と充填用タンク３の間が開放されて、圧力緩
衝用タンク２の内圧は例えば常圧〜0.8Kg/cm²（ゲ
ージ圧）程度にまで落とされる。この場合、圧力
の制御はエアーレギユレーター１９によつて行な
われる。上記の操作を施すと同時に三方開閉弁１
５により圧力緩衝用タンク２と充填用タンク３の
間が開放され（加圧用タンク１との間は閉鎖され
ている）、製品は圧力緩衝用タンク２から充填用
タンク３に送られ、最終的にここから充填機９に
送られて、充填機９によつて容器等に充填され
る。

次に、第２図は、本発明の充填装置を使用した
殺菌充填装置の好ましい一態様を示すフロー図で
ある。この殺菌充填装置では、圧送タンク１１、
殺菌機１２、ホールデイングチユーブ１３、冷却
機１４及び加圧用タンク１が、記載の順で移送用
管１０によつて連結され、また加圧用タンク１よ
り後方の部分は、上述の第１図のものと同じもの
である。

実際に、この装置を稼動させる場合には、先ず
製品は圧送タンク１１より気体圧によつて装置内
に供給され、殺菌機１２に送入される。圧送タン
ク１１は、上述の加圧用タンク１と同様に圧力セ
ンサー６及び圧力コントローラー７を備え、タン
ク内は気体によつて任意の圧力に制御される。タ
ンク１１は耐圧性のもので、必要な場合には撹拌
機能を有するものである。上記の圧送タンク１１
の気体圧は、製品が順次殺菌機１２から加圧用タ
ンク１に送られるよう、下記する加圧用タンク１
の気体圧よりも高い圧力に制御される必要があ
る。上記の場合には、圧送タンク１１及び加圧用
タンク１の圧力差により、製品の流量制御が可能
となる。

更に、本発明充填装置を稼動中、圧送タンク１
１内の製品量（圧送タンク１１内の製品の液面の
高さ）が変化することにより、圧送タンク１１の
出口に於ける、製品の吐出圧力が変化し、ひいて
は製品の流量が変動を来たす場合がある。上記の
場合には、移送用管１０の圧送タンク１１の出口
付近に圧力センサー（図示せず）を設け、圧力コ
ントローラー（図示せず）を介してコントロール
バルブ８を操作し、これにより、圧送タンク１１
の出口に於ける、製品の吐出圧力を絶えず一定に
保ち、製品流量を正確に制御することが可能とな
る。

また、殺菌機１２としては、高温短時間処理が
可能なプレート式、チユーブ式、スクレーパー式
（表面掻き取り式）等の各種熱交換機、スチーム
インジエクシヨン式の加熱機等の使用が可能であ
り、必要な場合にはこれらは連設して使用され
る。また、製品が固形物を含んだり高粘性のもの
である場合には、撹拌機能をを有したスクレーパ
式熱交換機の使用が特に有効である。

殺菌機１２に送られた製品は、殺菌機１２で例
えば130〜150℃まで加熱される。加熱後製品はホ
ールデイングチユーブ１３により殺菌に必要な所
定の温度に所定時間保持されながら冷却機１４に
流入し、ここで例えば100℃以下に冷却された
後、加圧用タンク１に送られる。冷却機１４とし
ては、プレート式、チユーブ式、スクレーパー式
等の各種熱交換機を使用することができる。加圧
用タンク１は、上述の第１図のものと同様のもの
であつて、タンク内の圧力は気体圧によつて絶え
ず一定に制御される。したがつて、上記の加圧用
タンク１を装置の無菌機１２の後方に設けた場合
には、下記するような効果を奏する。即ち、製品
は圧送タンク１１で制御された気体圧によつて無
菌機１２に送入されるため、無菌機１２に送入さ
れる製品の流量は非常に一定となり、同時に製品
には、加圧用タンク１で一定に制御された気体圧
によつて圧送タンク１１側に押し戻される力が働
くことになり、これによつて、無菌機１２には絶
えず一定の背圧がかけられ、製品は順次一定の高
温条件下で処理される。また、製品は圧送タンク
１１の気体圧によつて無菌機１２に圧送されるた
め、製品が固形物を含む場合にも固形物が破壊さ
れない。但し、完全無菌製品を望む場合には、加
圧用タンク１に注入される気体は、例えば除菌フ
イルターを通した無菌エアーである必要があり、
また圧送タンク１１に注入される気体も無菌エア
ーとすることができる。

上記の殺菌充填装置に於いて、殺菌機１２に製
品を送るための手段として、上述の圧送タンク１
１の他に、比較的定量性の高い、スネーク型、ロ
ータリー型等の圧送ポンプ（図示せず）を使用す
ることも可能である。この場合は、製品を装置内
に送るためのタンク、ホツパー等が、上記の圧送
ポンプの前方に設けられる。

上述のようにして、無菌後加圧用タンク１に回
収された製品は、第１図で説明したと同様にし
て、後方の圧力緩衝用タンク２の内圧を、加圧用
タンク１の内圧と同じ若しくはやや低めに制御し
た後、開閉弁４を開放することによつて、圧力緩
衝用タンク２に送られる。圧力緩衝用タンク２は
第１図のものと同様のものである。

次に、上記のようにして、圧力緩衝用タンク２
に製品が一定量回収されると、開閉弁４が閉鎖さ
れ、圧力緩衝用タンク２の内圧を例えば常圧〜
0.8Kg/cm²（ゲージ圧）程度にまで落とし、充填用
タンク３の内圧を圧力緩衝用タンク２の内圧と同
圧若しくは若干低めに制御する。この状態で、開
閉弁５を開放すると、製品は圧力緩衝用タンク２
から充填用タンク３に送られる。充填用タンク３
も第１図のものと同様である。また、加圧用タン
ク１→圧力緩衝用タンク２、圧力緩衝用タンク２
→充填用タンク３へ製品を移送する方法は第１図
の場合と同様である。また、完全無菌製品を望む
場合には、圧力緩衝用タンク２及び充填用タンク
３に注入される気体も無菌エアーである必要があ
る。

上記のようにして、充填用タンク３に回収され
た製品は、充填機９に送られ、充填機９で容器等
に充填される。

以上示した本発明殺菌充填装置は、従来の装置
と同様にして、装置滅菌、水運転等を行ない得る
ことは言うまでもない。

発明の効果 本発明の充填装置によれば、液状や高粘性の製
品を高圧下で処理した後、上記の圧力が充填機の
部分に直接かからないようにして、製品の充填を
安定的かつ連続的に行なうことが可能である。

また、特に本発明の充填装置を殺菌システムに
組み入れた場合には、液少や高粘性の製品に一定
の背圧をかけながら、これを連続的に高温殺菌
し、同時に充填機の部分には過度の圧力がかから
ないようにして、製品の殺菌及び充填を安定的か
つ連続的に行なうことが可能である。また、製品
が比較的径の大きい固形物を含む場合であつて
も、固形物の目詰まりや破損を起こすことがな
く、特に固形物を含んだ液状や高粘性の食品・医
薬品等を殺菌したり、無菌充填法によつて加工す
る場合に本発明は非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図は、本発明充填装置の一実施例
を示すフロー図、第２図は、本発明の充填装置を
使用した殺菌充填装置の一実施例を示すフロー図
である。 １…加圧用タンク、２…圧力緩衝用タンク、３
…充填用タンク、４，５…開閉弁、６…圧力セン
サー、７…圧力コントローラー、８…コントロー
ルバルブ、９…充填機、１０…移送用管、１１…
圧送タンク、１２…無菌機、１３…ホールデイン
グチユーブ、１４…冷却機、１５，１６…三方開
閉弁、１７，１９…エアーレギユレーター、１８
…気体用配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 製品を高圧下で連続的に処理し、同時に処理
   後の製品を安定かつ連続的に容器等に充填するた
   めの充填装置であつて、 内圧を高圧に保ち、前方の装置に高圧をかける
   とともに高圧状態で製品を回収するための加圧用
   タンクと、 加圧用タンクの後方に設けられ、加圧用タンク
   から高圧状態で製品を回収するための圧力緩衝用
   タンクと、 圧力緩衝用タンクの後方に設けられ、圧力緩衝
   用タンクから製品を回収するための充填用タンク
   と、 充填タンクの後方に設けられ、製品を容器等に
   充填するための充填機と、 加圧用タンク、圧力緩衝用タンク及び充填用タ
   ンクの内圧を各々気体圧によつて制御するための
   圧力制御手段と、 前記３つのタンク及び充填機を連結し、製品を
   移送するための移送用管と、 加圧用タンクと圧力緩衝用タンクとの間および
   圧力緩衝用タンクと充填用タンクとの間を各々開
   閉するための開閉弁とを含むことを特徴とする充
   填装置。 ２ 製品を高温高圧で連続的に殺菌し、同時に殺
   菌後の製品を安定かつ連続的に容器等に充填する
   ための殺菌充填装置であつて、 タンク内の気体圧よつて殺菌機に製品を圧送す
   るための圧送タンクと、 圧送タンクの後方に設けられ、製品を高温で殺
   菌するための殺菌機と、 タンク内圧を高圧に保ち、前方の装置に高圧を
   かけるとともに高圧状態で製品を回収するための
   加圧用タンクと、 加圧用タンクの後方に設けられ、加圧用タンク
   から高圧状態で製品を回収するための圧力緩衝用
   タンクと、 圧力緩衝用タンクの後方に設けられ、圧力緩衝
   用タンクから製品を回収するための充填用タンク
   と、 充填タンクの後方に設けられ、製品を容器等に
   充填するための充填機と、 圧送タンク、加圧用タンク、圧力緩衝用タンク
   及び充填用タンクの内圧を各々気体圧によつて制
   御するための圧力制御手段と、 加圧用タンク、圧力緩衝用タンク、充填用タン
   ク及び充填機を連結し、製品を移送するための移
   送用管と、 加圧用タンクと圧力緩衝用タンクとの間および
   圧力緩衝用タンクと充填用タンクとの間を各々開
   閉するための開閉弁とを含むことを特徴とする殺
   菌充填装置。