JPS6344375B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は密封容器の加熱殺菌処理方法に関し、
さらに詳しくはヘツドスペースを残して水分を含
む内容物が充填密封された、加熱殺菌処理のさい
永久変形を起し易い壁部を備え、かつ自己保形性
を有する密封容器を加圧加熱殺菌釜にて殺菌処理
する方法に関する。

材料費節減のため、比較的薄いプラスチツクシ
ートもしくはプラチツクフイルムと金属箔よりな
る積層体等より成形された、室温において自己保
形性を有するが、加熱殺菌処理時に内圧もしくは
外圧により壁部が永久変形を起し易い、すなわち
比較的低剛性のカツプ状容器本体にヘツドスペー
スすなわち空間部を残して水分を含む内容物、例
えば赤飯、豆類等の固形物、もしくはカレー、ス
ープ等の液状物を充填した後、フランジ部に可撓
性の蓋部をヒートシールすることによつて形成さ
れた密封容器を、加圧加熱殺菌釜すなわちレトル
トにより、85℃以上、特に100℃以上の温度で内
容物を加熱殺菌処理する場合に、容器内圧と殺菌
釜内の圧力に差を生ずると、壁部（本明細書にお
いては蓋部および底壁部を含めて壁部とよぶ）に
凸状又は凹状に永久変形が生じて商品価値が失わ
れ易く、特にこの圧力差が大きい場合にはヒート
シール部が剥離して密封性が失なわれたり、極端
な場合は壁部が破裂する等のトラブルを生じ易
い。このようなトラブルは比較的低剛性の壁部を
有するプラスチツクボトルよりなる密封容器にも
起り易い。

以上のようなトラブルを防止するためには、密
封容器内圧と殺菌釜内圧の圧力差がないように、
もしくは通常はこの圧力差を約0.3Kg／cm²以内に
保ちながら加熱殺菌処理する必要がある。

このような加熱処理を行なうためには、この処
理中の変形しない状態における密封容器の内圧を
検出し、この検出された圧力と実質的に等しくな
るように、殺菌釜内の圧力を制御すればよい。こ
の内圧検出法として、特開昭52―54576号公報に
は、内圧を直接測定する方法が記載されている。
しかしこの場合は、内外の圧力差によつて壁部が
変しない、剛性モデル容器が必要である。そして
このモデル容器は、当該密封容器と同一の形状を
有し、かつ熱伝導が実質的に等しいものでなけれ
ばならないが、このようなモデル容器を得ること
は困難な場合が多く実用的でない。

他の方式として容器の壁部の、凹みや脹み等の
僅かの変形の発生を加熱殺菌釜の覗き窓から観察
して、これらの変形が戻つて壁部が正常な形にな
るように、殺菌釜の圧力を制御する方式が考えら
れるが、この方式は人手操作によるため自動化し
にくいという問題がある。

本発明は以上に述べた従来技術の問題点の解消
を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明はヘツドスペ
ースを残して水分を含む内容物が充填密封され
た、加熱殺菌処理のさい永久変形を起し易い壁部
を備え、かつ自己保形性を有する密封容器を、加
圧加熱殺菌釜にて殺菌処理する方法であつて、該
殺菌釜内の圧力を、該殺菌釜内の加熱媒体温度が
該ヘツドスペースの中心部温度以上である期間
は、該中心部温度に対応する該ヘツドスペースの
空気分圧と該水分の飽和蒸気圧の和に等しい圧力
になるように、かつ該加熱媒体温度が該中心部温
度より低い期間は、該中心部温度に対応する該ヘ
ツドスペースの空気分圧と、該加熱媒体温度に対
応する該水分の飽和蒸気圧の和に実質的に等しい
圧力になるように制御することを特徴とする密封
容器の加熱殺菌処理方法を提供するものである。

以下図面を参照しながら本発明について説明す
る。

第１図において、１は熱水式の加圧加熱殺菌釜
（所謂レトルト）であつて、熱水タンク２より送
られた熱水３が空間部４を残して収納されてい
る。５は空間部４のエア圧を所定圧に上昇させる
ための加圧エア配管、６は熱水３の温度を加熱期
に上昇させるため、および所定殺菌温度を維持す
るためのスチーム配管、７は熱水３の温度を冷却
期に下降させるための冷却水配管である。また８
は空間部４を減圧するための排気配管である。熱
水３は図示されない循環系統によつて作業中循環
されて、殺菌釜１における温度分布が一様になる
ようになつている。

１０は密封容器であつて、カツプ状の容器本体
１１と、そのフランジ部１１ａにヒートシールさ
れた蓋部１２を備えており、内部にヘツドスペー
ス１３（通常内容積に対して約10〜40容積％）を
残して、水分を含む内容物１４が、この例におい
ては20℃において充填密封されている。

容器本体１１は、室温においては自己保形性は
有するが、加熱殺菌処理時に外圧や内圧によつて
永久変形を起し易い壁部より構成されている。す
なわち比較的薄い、例えば厚さ約0.4〜1.0mmの、
ポリプロピレンシート、もしくはポリプロピレン
―カルボン酸変性ポリプロピレン―エチレン・ビ
ニールアルコール共重合体―カルボン酸変性ポリ
プロピレン―ポリプロピレンの５層よりなる積層
体等のプラスチツク積層シート、あるいはポリオ
レフイン（例えばポリプロピレン）―接着剤層
（例えばポリウレタン系の）―金属箔（例えばア
ルミニウム箔）よりなる積層体、または金属箔単
体等よりなるブランクを真空成形やプレス成形等
によつて成形することによつて形成される。蓋部
１２も前述の如き材料より形成されている。図示
されないが、同様な密封容器１０が通常は数千
個、熱水３中に浸漬されて加圧下に、85℃〜150
℃の間の所定温度まで加熱されて、内容物のF₀
値に応じた加熱殺菌処理を受ける。

１５は熱水３の温度（すなわち加熱媒体温度）
を測定するための温度センサであり、１６は適当
な１個の密封容器１０に、そのヘツドスペース１
３の中心部の温度を測定可能に取付けられた温度
センサである。温度センサ１５および１６の出力
（通常mVのオーダ）は、夫々増幅器１７および
１８で増幅された後、プログラマブル演算器１９
に入力する。

演算器１９には、熱水温度（T_r）とヘツドス
ペース中心部温度（T_h）を比較して、T_rT_hの
とき、つまりセンサ１５の出力がセンサ１６の出
力以上の場合は、第２図（この図については後述
する）よりT_hに対応する水の飽和蒸気圧P_wとヘ
ツドスペース空気分圧P_aの和P₁（電圧換算値）を
出力し、T_r＜T_hのとき、つまりセンサ１５の出
力がセンサ１６の出力より小さい場合は、第２図
より、T_rに対応する水の飽和蒸気圧P_Wと、T_hに
対応するヘツドスペース空気分圧P_aの和P₂（電圧
換算値）を出力するよう命令するプログラムが、
プログラマー２０より入力されている。

演算器１９よりの出力は、信号変換器（図示さ
れない）を介して、電流―空気圧変換器２１に入
力し、空気信号に変換される。変換器２１の出力
は圧力コントローラ２２に入力し、圧力コントロ
ーラ２２は、加圧エア配管５に設けられた調節弁
２３、および排気配管８に設けられた調節弁２４
を開閉して、殺菌釜１内の圧力が、上記P₁又P₂
と等しくなるように制御する。以上の場合温度セ
ンサ１６が取付けられた当該密封容器１０のみは
製品とならず、全く同様な加熱冷却処理を受けた
他の密封容器１０が製品となる。

なお第２図は、内容物１４が20℃において充填
密封された場合の、温度T_r又はT_hと、ヘツドス
ペース空気分圧（P_a曲線）と、水の飽和蒸気圧
（P_W曲線）の関係を示す。P_a曲線は、内容物１４
の熱膨脹による影響は無視できるものとして、ボ
イル・シヤールの法則にもとづき計算により作製
した。

第３図は、殺菌釜１で密封容器１０を加熱殺菌
処理中の、熱水温度T_r（曲線１）、内容物中心部
温度（曲線２）およびヘツドスペース中心部温度
T_h（曲線３）の時間的変化の例を示したものであ
る（後記の実施例参照）。内容物中心部温度が所
定の加熱温度（この場合は120℃）に達する時間
t₁（この時点においてはT_r＝T_h）までは、熱水温
度T_rがヘツドスペース中心部温度T_hより高くT_r
＞T_hであるが、時間t₁に達すると冷却水配管７の
弁２５、および熱水戻り配管９の弁２６が開い
て、熱水３は冷却水と置換されて急激に冷却し、
内容物およびヘツドスペースの中心部温度の低下
はこれよりも遅れてT_r＜T_hとなる。なお本明細
書においては熱水３と置換中の、もしくは置換し
た冷却水の温度をも熱水温度、又は加熱媒体温度
と呼ぶ。

以上の加熱冷却工程において、容器内圧が、殺
菌釜の圧力と実質的に等しいことが、密封容器１
０の永久変形等のトラブルを防止する上で重要な
のであるが、本発明者等は、鋭意研究の結果、容
器内圧は、T_rT_hの間はヘツドスペース中心部
温度T_hより求められたヘツドスペースの空気分
圧P_aと、内容物１４の水分の飽和蒸気圧P_Wの和
P₁に実質的に等しく、一方T_r＜T_hの間は、ヘツ
ドスペース中心部温度T_hより求められたヘツド
スペースの空気分圧P_aと、熱水温度T_rより求め
られた飽和水蒸気圧P_Wの和P₂に実質的に等しい
ことを見出した。

この理由は次のように推測される。すなわち
T_rT_hの間は、容器内圧は残留空気の分圧と、
内容物１４よりヘツドスペース１３内に蒸発した
水分の飽和水蒸気圧の和に等しい。上記空気分圧
と飽和水蒸気分圧は温度の函数であるが、ヘツド
スペース１３内の温度は均一でなく、壁部近傍は
熱水温度T_rに接近して比較的高く、一方内容物
１４の上面近傍は内容物１４の温度に接近して比
較的低い。しかしながら対流現象によりこの温度
差が減少しようとしながら、ヘツドスペース全体
としての温度は上昇する。そのためヘツドスペー
ス１３の中心部の温度が、ヘツドスペース部１３
のほぼ平均温度を示すものと考えられる。

一方T_r＜T_hの間は、壁部の温度がT_rに接近し
て、その近傍のヘツドスペース部分の温度より低
くなるため、ヘツドスペース内の水蒸気が壁部内
面に凝結し、飽和水蒸気圧が減少する。この傾向
はT_rが低くなるほど著るしい。従つてヘツドス
ペース１３における飽和水蒸気圧は熱水温度（大
部分は冷却水にもとづく温度になるが）T_rによ
つて支配されるが、空気分圧の場合はこのような
現象が起らないことによるものと推測される。

第４図の丸点は、第３図の加熱冷却サイクルの
場合について、以上に述べた本発明の方法に従つ
て計算された容器内圧を示す。一方実線による曲
線は、後記の実施例に述べる構成の密封容器１０
を殺菌釜１に収納して、上記サイクルで殺菌処理
するに当り、覗き窓より容器壁部を観察して、そ
の変形が起らないように手動で殺菌釜圧力を調節
した場合の、この圧力の時間的変動を示す。両者
はよく一致していることが分る。

本発明は以上の例によつて制約されるものでな
く、例えば内容物の充填密封は20℃以外の温度、
例えば50℃で行なつてもよい。ただしこの場合
は、50℃における蒸気圧と空気分圧の和が１気圧
となるように、第２図の空気分圧直線P_aの位置
をずらす必要がある。

また密封容器も、比較的薄肉のプラスチツクボ
トルをキヤツプで密封したものであつてもよい。
さらに蒸気―空気タイプの加圧加熱殺菌釜を用い
てもよい。

本発明によれば、製作困難な剛性モデル容器を
用いたり、あるいは加圧加熱殺菌処理のさいの密
封容器の変形を監視する手間を要したりすること
なく、密封容器の内圧を加圧加熱殺菌釜内の圧力
と実質的に等しくすることができ、それによつて
密封容器の永久変形や破裂等のトラブルを防止で
きるという効果を奏する。

以下実施例について説明する。

実施例 厚さ0.6μmのポリプロピレンシートより内容積
200c.c.のカツプ状容器１１を形成し、20℃におい
てカレーを、80c.c.のヘツドスペース１３を残して
充填した後、フランジ部１１ａに蓋部１２をヒー
トシールして密封した。なお蓋部１２は、内層が
厚さ70μmのポリプロピレンフイルム、中間層が
厚さ9μmのアルミニウム箔、外層が厚さ12μmの
ポリエステルフイルムよりなる積層体より形成さ
れた。

このようにして形成された密封容器１０の１個
について、そのヘツドスペース中心部と内容物中
心部に熱電対よりなる温度センサを取付け、引出
し線と容器壁部の間を、アタツチメントにより完
全シールした。上記温度センサ付密封容器１０お
よび温度センサを取付けられない通常の同様な密
封容器１０を800個、第１図に示すタイプの熱水
式加圧加熱殺菌釜に収納した。

次に熱水タンク２より殺菌釜１に熱水３を送入
した後、スチーム配管６の弁２７を開いて、スチ
ームを送つて熱水３を120℃まで加熱した。ヘツ
ドスペース中心部および内容物１４の中心部の温
度が120℃に達し、所定のF₀値を満足した後、弁
２７を閉じ、弁２５を開いて冷却水を送入し、そ
れまでの熱水と置換した。このときの加熱冷却サ
イクルを第３図に示す。

この間プログラマブル演算器１９および圧力コ
ントローラ２２を用いて、前述の方法に従い、殺
菌釜１に送入されるエア量および殺菌釜１より送
出される排気量を調節して、殺菌釜内の圧力を制
御した。作業中覗き窓より密封容器１０の壁部の
変形を観察したが、変形は殆んど認められなかつ
た。内容物１４の温度がほぼ30℃になつた後、殺
菌釜を開き、密封容器１０を取出したが、全数に
変形等の異常は認められなかつた。

なお比較のため、T_r＜T_hの期間におけるP_W
を、ヘツドスペース中心部温度T_hにもとづいて
算出するようにプログラマー２０より演算器１９
に入力した点以外は前記と同様にして、加熱処理
したが、この場合は密封容器１０の全数について
容器の凹み変形が発生した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置の例を示
す説明用図面、第２図は密封容器のヘツドスペー
スにおける空気分圧および飽和水蒸気圧と温度と
の関係の例を示す線図、第３図は加圧加熱殺菌釜
内の熱水温度、密封容器のヘツドスペース中心部
温度、および内容物中心部温度と時間との関係の
例を示す線図、第４図は本発明の方法に基づいて
計算された密封容器の内圧、および密封容器に変
形が生じない殺菌釜圧力と時間との関係を示す線
図である。 １……加圧加熱殺菌釜、１０……密封容器、１
３……ヘツドスペース、１４……内容物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ヘツドスペースを残して水分を含む内容物が
   充填密封された、加熱殺菌処理のさい永久変形を
   起し易い壁部を備え、かつ自己保形性を有する密
   封容器を、加圧加熱殺菌釜にて殺菌処理する方法
   であつて、該殺菌釜内の圧力を、該殺菌釜内の加
   熱媒体温度が該ヘツドスペースの中心部温度以上
   である期間は、該中心部温度に対応する該ヘツド
   スペースの空気分圧と該水分の飽和蒸気圧の和に
   実質的に等しい圧力になるように、かつ該加熱媒
   体温度が該中心部温度より低い期間は、該中心部
   温度に対応する該ヘツドスペースの空気分圧と、
   該加熱媒体温度に対応する該水分の飽和蒸気圧の
   和に実質的に等しい圧力になるように制御するこ
   とを特徴とする密封容器の加熱殺菌処理方法。