JPWO2017135449A1 - 浄化方法 - Google Patents

Abstract

従来の浄化方法より短時間で充填装置の脱臭が可能な浄化方法を提供する。液体製品を個別の容器（９）に所定の入味量ずつ充填する充填装置（８）を備えた無菌充填システム（１）において、定期的又は充填する液体製品の種類を切り替える際に、少なくとも充填装置（８）を殺菌する殺菌ステップを備えた浄化方法であって、殺菌ステップ（＃５）の前に、液体製品が排出され空となった充填装置に蒸気を供給する給気ステップ（＃３）と、給気ステップ（＃３）の後に、充填装置（８）にリンス液を供給する給液ステップ（＃４）と、を備えている。

Description

本発明は、液体製品を個別の容器に所定の入味量ずつ充填する充填装置を備えた無菌充填システムにおいて、定期的又は充填する前記液体製品の種類を切り替える際に、少なくとも前記充填装置を殺菌する殺菌ステップを備えた浄化方法に関する。

果汁系飲料、茶、水などの容器入り液体製品は無菌充填システムによって製造される。
無菌充填システムは、液体製品の複数の種類の原料をそれぞれ所望の割合で調合する調合装置と、前記調合装置で調合された液体製品を貯留する貯留タンクと、前記貯留タンクから排出された液体製品を殺菌する殺菌装置と、前記殺菌装置で殺菌された液体製品を、個別の容器に所定の入味量ずつ充填する充填装置などを備えている。各装置は液体供給配管を介して流体的に接続されている。

充填装置は、特許文献１に示されるように、複数の容器を個別に支持しつつ円周軌道に沿って公転させ、この公転軌道に沿って配設された複数の充填バルブの先端に配設された充填ノズルから液体製品を各容器に充填するように構成されている。

このような、無菌充填システムの各装置や液体供給配管は、定期的又は液体製品の種類を切り替える際に、ＣＩＰ（Cleaning in Place；定置洗浄）やＳＩＰ（Sterilization in Place；定置滅菌）により浄化される。

ＣＩＰは、特許文献２に示されるように、各装置や液体供給配管に、たとえば、水にアルカリ性薬剤又は酸性薬剤を添加した洗浄液を流すことにより行われる。これにより、各装置や液体供給配管から、液体製品の残留物などが除去される。ＳＩＰは前記ＣＩＰで洗浄した各装置や液体供給管に蒸気や熱水や洗浄液などを流すことによって行われる。これにより、各装置や液体供給配管は殺菌処理され無菌化される。

特開２０１４−０９３９９４号公報 特開２０００−１５３２４５号公報

充填装置が備える充填バルブは液体製品を通流させる細い流路を有し、さらに前記流路に弁機構及び複数のゴムパッキンなどを有し、複雑な形状、構造をしており、液体製品との接液面積が大きい。
また、無菌充填システムの稼働停止時には、充填バルブの内部には液体製品が比較的長時間にわたって留まることとなる。
したがって、前記流路、前記弁機構及び前記ゴムパッキンなどには、液体製品の香りが着きやすい。

たとえば、製造する液体製品の種類を切り替えた場合に、特に香りの強い液体製品から、別の液体製品に切り替えた場合に、前の液体製品の香りが次の液体製品に移香し、本来とは違う香味がする懸念があった。

充填装置へ着いた香りを除去するためには、ＣＩＰを長時間化したり、強い薬剤を使用することが考えられる。
しかし、ＣＩＰは容器入りの液体製品の製造を停止して行われるため、ＣＩＰの長時間化は製造効率の低下を招いてしまうため好ましくない。
また、ＣＩＰで使用した薬剤自体の臭いが残る懸念もあった。さらに、強い薬剤の使用は充填装置に備えられているゴムパッキンの劣化の原因となる虞もあった。

以上のとおり、充填装置の浄化に関して、ＣＩＰは前の液体製品の残留物が次の液体製品に混入することを防止する観点では有効ではあるが、脱臭の観点では十分な効果が得られない虞があった。

本発明の目的は、従来の浄化方法より短時間で充填装置の脱臭が可能な浄化方法を提供することにある。

上述の目的を達成するための、本発明による浄化方法の特徴構成は、液体製品を個別の容器に所定の入味量ずつ充填する充填装置を備えた無菌充填システムにおいて、定期的又は充填する前記液体製品の種類を切り替える際に、少なくとも前記充填装置を殺菌する殺菌ステップを備えた浄化方法であって、前記殺菌ステップの前又は同時に、前記液体製品が排出され空となった前記充填装置に蒸気を供給する給気ステップと、前記給気ステップの後に、前記充填装置にリンス液又は切り替え後の液体製品を供給する給液ステップと、を備えている点にある。

発明者らの鋭意研究の結果、充填装置は蒸気を用いることにより、洗浄液によって脱臭を行う場合に比べて、効率的に脱臭できるという知見を得ている。

充填装置の充填バルブの流路に付着して残った液体製品や、ゴムパッキンに入り込んだ液体製品は、殺菌ステップの前又は同時に実行される給気ステップによって給気された蒸気によりゴムパッキンから脱離され、充填装置内の気相中の香気成分とともに、給気された蒸気が充填装置から排出されるときに合わせて排出される。また、蒸気の一部は流路内で凝縮するが、香気成分はこの凝縮した液体にも取り込まれ、この液体は、給液ステップにより給液されたリンス液又は切り替え後の液体製品とともに充填装置から外部に排出される。

給気ステップの後に又は同時に充填装置に対して殺菌ステップが実行され、充填装置の無菌化がなされる。なお、殺菌ステップは、たとえば蒸気、熱水及び弱酸性次亜塩素酸、過酢酸、苛性ソーダ又は硝酸の水溶液などを用いて行われる。

本発明においては、前記給気ステップの前に、前記充填装置に洗浄液を供給する洗浄ステップを備えていると好適である。

洗浄液による洗浄後に給気ステップを行うことができるため、洗浄ステップで使用した薬剤の臭いを脱臭することもできる。

本発明においては、前記殺菌ステップは、前記充填装置に蒸気を供給するステップであると好適である。

給気ステップで用いた蒸気と同じ蒸気を用いて殺菌を行うことができるため、別の殺菌方法、たとえば、熱水及び弱酸性次亜塩素酸、過酢酸、苛性ソーダ又は硝酸の水溶液などを用いる場合のように別の設備を必要としない点で有利である。

図１は、無菌充填システムの説明図である。 図２は、充填装置の説明図である。 図３は、充填バルブの説明図である。 図４は、脱臭効果の相対評価の説明図である。 図５は、浄化方法のフロー図である。

以下に、浄化方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、果汁系飲料、茶、水などの容器入り液体製品を製造する無菌充填システム１を示している。

無菌充填システム１は、調合装置２と、貯留タンク３と、バランスタンク４と、殺菌装置５と、サージタンク６と、ヘッドタンク７と充填装置８などを備えている。各タンクや各装置間は配管によって流体的に接続されている。各配管にはバルブやポンプ（図示せず）が適宜設けられている。無菌充填システム１の各部は、制御手段（図示せず）によって統括制御される。前記制御装置は、シーケンス制御装置などの所定の制御装置で構成される。

調合装置２は、液体製品の複数の種類の原料をそれぞれ所望の割合で調合する装置である。
貯留タンク３は、調合装置２で調合された液体製品を貯留するタンクである。
バランスタンク４は、貯留タンク３から排液された液体製品を一旦貯留し後段へ円滑に流すためのタンクである。
殺菌装置５は、バランスタンク４から排液された液体製品を超高温加熱処理法などにより殺菌する装置であり、温度域の異なる二液体の間で熱交換するプレート式熱交換器や、シェルアンドチューブ式熱交換器などの熱交換器で構成されている。
サージタンク６は、殺菌装置５で殺菌された液体製品を一旦貯留するタンクであり、液体製品の製造時には無菌エアーで常時加圧が行われ、外部からの菌的影響を受けない構造となっている。
ヘッドタンク７は、サージタンク６から排液された液体製品を一旦貯留し後段へ円滑に流すためのタンクである。
充填装置８は、ヘッドタンク７から排液された液体製品を所定の入味量ずつ個別の容器に充填する装置である。
なお、サージタンク６、ヘッドタンク７及び充填装置８並びにそれらを互いに接続する配管は、耐圧仕様となっている。

充填装置８について詳述する。
図２及び図３に示すように、充填装置８は、液体製品をＰＥＴボトルや金属缶などの容器９に充填するための充填ノズル１１を備えた充填バルブ１２を水平面内で回転するスターホイール１３の周りにそれぞれ等ピッチに環状に備えている。

充填バルブ１２の下方には、搬送コンベア１０により搬送されてきた容器９を把持する容器把持部１４が備えられている。空の容器９は、洗浄装置（図示せず）で洗浄殺菌されたあと、スターホイール１３に搬送されて容器把持部１４に把持される。

充填バルブ１２は、送液管１５を介してヘッドタンク７に接続されている。なお、送液管１５には、途中に電磁流量計１６が配設されている。

ヘッドタンク７には、送液管１７を介してサージタンク６から供給された液体製品が貯留され、ヘッドタンク７に貯留された液体製品が電磁流量計１６で計量され充填バルブ１２に供給される。なお、送液管１７にはバルブ１８が配設されている。

バルブ１８は電動弁や電磁弁で構成され、制御手段（図示せず）によって開閉制御される。制御手段は、容器入り液体製品の製造時にはバルブ１８を開制御する。これにより液体製品は、サージタンク６からヘッドタンク７に供給される。

充填バルブ１２は、ヘッドタンク７から送液管１５を介して供給された液体製品を充填ノズル１１へと通流させる細い流路、流路に配設された弁機構及び複数のゴムパッキンなどを有しており、弁機構を開閉することにより、液体製品は充填ノズル１１から容器把持部１４に把持されている容器９に充填される。
なお、液体製品が充填された容器９は、容器把持部１４から搬送コンベア１０に排出され、密封装置（図示せず）に搬送されてキャップなどで密封される。

充填バルブ１２は複雑な形状、構造をしており、液体製品との接液面積が大きい。また、無菌充填システム１の稼働停止時には、充填バルブ１２の内部には液体製品が比較的長時間にわたって留まることとなる。したがって、充填バルブ１２が備える流路、弁機構及びゴムパッキンなどには、液体製品の香りが着きやすい。

このような充填装置８の脱臭をするために、本実施形態では、ヘッドタンク７に給気配管１９を介して接続された給気機構２０が配設されている。なお、給気配管１９にはバルブ２１が備えられている。

給気機構２０は蒸気源とブロワとを備えた機構であって、給気配管１９を介して充填装置８に蒸気を供給するように構成されている。

バルブ２１もバルブ１８と同様に電動弁や電磁弁で構成され、制御手段（図示せず）によって開閉制御される。

無菌充填システム１は、少なくとも、定期的なメンテナンスの際又は製造される液体製品の種類を切り替える際に本発明に係る浄化方法が実施される。なお、以下の説明では、充填装置のみについて当該浄化方法を説明しているが、無菌充填システム１のその他の装置も適宜浄化される。

図５に示すように、当該浄化方法は、特に香りの着いた液体製品の製造後（製造ステップ＃１）に、別の液体製品を製造する（製造ステップ＃６）場合に有効であり、製造ステップ＃１と製造ステップ＃６との間に、洗浄ステップ＃２、脱臭ステップ（給気ステップ＃３，給液ステップ＃４）、殺菌ステップ＃５をこの順番に備えている。

洗浄ステップ＃２は、容器入り液体製品の製造を停止して実行される。
ヘッドタンク７には、液体製品に換えて洗浄液が貯留され、この洗浄液が充填装置８へと通液される。洗浄液には、たとえば、水にアルカリ性薬剤又は酸性薬剤を添加した洗浄液が用いられる。
本実施形態では、洗浄ステップ＃２は、アルカリ性薬剤を添加した洗浄液を所定時間通液するように構成されている。

洗浄ステップ＃２により、充填装置８内の被洗浄面に残る液体製品成分の洗浄（被洗浄面からの剥離、洗浄液への溶解、充填装置８からの排出）がなされる。
なお、洗浄ステップ＃２に先立ってプレ給液ステップを実行することが好ましい。これにより充填装置８内の被洗浄面の大まかな洗浄がなされる。
さらに、洗浄ステップ＃２の後には、ファイナル給液ステップを実行することが好ましい。これにより充填装置８内の被洗浄面に残った洗浄液の排出がなされる。
このようにして、充填装置８の洗浄がなされる。

洗浄ステップ＃２が終了すると、充填装置８の脱臭ステップが実行される。
なお、洗浄ステップ＃２の終了時には、充填装置８内は空となっている。

脱臭ステップは、空となった充填装置８に蒸気を供給する給気ステップ＃３と、給気ステップ＃３の後に、充填装置８にリンス液を供給する給液ステップ＃４とを備えている。
前記制御手段は、給気ステップ＃３の実行時には、バルブ１８を閉制御し、バルブ２１を開制御し、給気機構２０を稼動する。

給気ステップ＃３では、給気機構２０から給気配管１９を介してヘッドタンク７内に１０１℃以上の蒸気が所定時間給気される。給気機構２０により給気される蒸気の単位時間当たりの流量は、適宜設定される。

ヘッドタンク７に給気された蒸気は送液管１５を介して充填装置８の充填バルブ１２に給気され、充填バルブ１２の流路に付着して残った液体製品や、ゴムパッキンに入り込んだ液体製品が、蒸気によりゴムパッキンから脱離され、充填装置８内の気相中の香気成分とともに、蒸気が充填バルブ１２の充填ノズル１１から排出されるときに合わせて排出される。また、蒸気の一部は流路内で凝縮するが、香気成分はこの凝縮した液体にも取り込まれる。

給気ステップ＃３が終了すると、充填装置８の給液ステップ＃４が実行される。
給液ステップ＃４では、ヘッドタンク７に、リンス液の供給手段（図示せず）からリンス液が供給され、このリンス液が送液管１５を介して充填装置８の充填バルブ１２に供給される。充填バルブ１２の被洗浄面に残った液体は、給液ステップ＃４により給液されたリンス液とともに充填バルブ１２の充填ノズル１１ら外部に排出される。このようにして、充填装置８は脱臭がなされる。

給液ステップ＃４が終了すると、上述のように脱臭された充填装置８に対して殺菌ステップ＃５が実行され、充填装置８の無菌化がなされる。
なお、本実施形態では、殺菌ステップ＃５には蒸気が用いられる。前記制御手段は、殺菌ステップ＃５の実行時にも、バルブ１８を閉制御し、バルブ２１を開制御し、給気機構２０を稼動する。

殺菌ステップ＃５では、給気機構２０から給気配管１９を介してヘッドタンク７内に１０１℃以上の蒸気が所定時間給気される。給気機構２０により給気される蒸気の単位時間当たりの流量は、適宜設定される。このようにして、充填装置８は殺菌がなされる。

上述の脱臭ステップ（給気ステップ＃３，給液ステップ＃４）の有効性は、以下の各実験１及び２から裏付けられる。

実験１では、配管及びゴムパッキンなどを用いて、実際の脱臭対象である充填装置８と液体製品との接液面積や滞液量がほぼ同じ構成を再現した試験装置に対して、市販の香りつきの容器入り液体製品を１０倍濃縮したものを所定時間（約７２時間）かけて強制的に香りを着けたあと、さまざまな脱臭剤を用いたときの脱臭効果の相対評価を行った。なお、評価は複数の試験官による官能試験により行った。

実験１では、脱臭剤としてサンプル１から７までを用意した。
サンプル１は、コントロールである。
サンプル２は、温水である。
サンプル３は、水にアルカリ性薬剤のみを添加したものである。
サンプル４は、水に酸性薬剤と市販の薬剤Ａとを添加したしたものである。
サンプル５は、水に苛性ソーダと市販の薬剤Ｂとを添加したものである。
サンプル６は、水に苛性ソーダと市販の薬剤Ｃとを添加したものである。
サンプル７は、蒸気である。
なお、サンプル１から６の温度は８０℃に設定した。サンプル７の温度は１３０℃に設定した。

図４からわかるように、サンプル２から７は、脱臭を行わなかったサンプル１より脱臭がなされていることが確認できる。そして、特にサンプル７は、温水や薬品を用いたサンプル２から６に比べて、脱臭の効果が高いことが確認された。
なお、図４は、サンプル１の官能試験による評価した香りの強度を１００とした場合のサンプル２から７の香りの強度の相対比較を表したものである。

実験２では、蒸気を用いた浄化方法における脱臭時間と、アルカリ性薬剤を添加した洗浄液のみを用いた浄化方法における脱臭時間とを対比した。
配管及びゴムパッキンなどを用いて、実際の脱臭対象である充填装置８と液体製品との接液面積や滞液量がほぼ同じ構成を再現した試験装置に、強い香りつきの液体製品を所定の加圧下で所定時間（約７２時間）かけて強制的に香りを着けたものを用意して、所定の温度（１０１℃以上）の蒸気によって脱臭を行ったときにかかった脱臭時間を測定した。
その結果、蒸気を用いた浄化方法にかかる脱臭時間は、従来のアルカリ性薬剤を用いた浄化方法にかかる脱臭時間の１／２〜１／５となった。

したがって、無菌充填システム１の停止時間を大幅に短縮するとともに、脱臭ための洗浄液を節液することが可能になった。

上述のように、充填バルブに多く使用されているゴムパッキンには、液体製品の香気成分が浸透し、蓄積することにより香りが着きやすい。ゴムパッキンに着いた香りが、次の液体製品に移香する懸念がある。
発明者らの鋭意研究の結果、充填装置８に着いた香り、特に、ゴムパッキンに着いた香りは、蒸気を用いることにより、洗浄液によって脱臭を行う場合に比べて、短時間で効率的に脱臭できることが確認された。

上述の実施形態においては、本発明に係る浄化方法が、液体製品の製造ステップ＃１と別の液体製品を製造する製造ステップ＃６との間に、洗浄ステップ＃２、脱臭ステップ（給気ステップ＃３，給液ステップ＃４）、殺菌ステップ＃５をこの順番に備えている場合について説明したが、これに限らない。浄化方法が備える給気ステップ＃３は殺菌ステップ＃５と同時に実行されてもよい。充填装置８の脱臭と殺菌とを同時に行うことができるため、従来の浄化方法より、より短時間で充填装置の脱臭が可能となる。

また、上述の実施形態においては、本発明に係る浄化方法が備える給液ステップ＃４は、充填装置８にリンス液を供給する場合について説明したが、これに限らない。給液ステップ＃４においては、充填装置８に切り替え後の液体製品を給液してもよい。したがってこの場合は、製造ステップ＃６によって製造される液体製品が給液される。給液ステップ＃４において次に製造する予定の液体製品を使用することによって、リンス液を別途用意する必要がなくなる点で好ましい。

上述の説明では、ヘッドタンク７に蒸気の給気機構２０が給気配管１９を介して接続される例について説明した。しかし、ヘッドタンク７と充填装置８を接続する送液管１５に分岐して、給気配管１９が接続されていてもよい。

上述の説明では、殺菌ステップに蒸気を用いる例について説明した。
しかし、殺菌ステップは、蒸気に限らず、熱水又は弱酸性次亜塩素酸、過酢酸、苛性ソーダ若しくは硝酸の水溶液などを用いて行われてもよい。

上述の説明では、充填装置以外の無菌充填システム１のその他の装置に対する浄化について説明をしなかったが、調合装置２、貯留タンク３、バランスタンク４、殺菌装置５、サージタンク６についてもそれぞれ個別に洗浄ステップが実行される。なお、サージタンク６については、洗浄ステップの後に、殺菌ステップも実行される。

その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態はすべての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

１ ：無菌充填システム
８ ：充填装置
９ ：容器

Claims (3)

1. 液体製品を個別の容器に所定の入味量ずつ充填する充填装置を備えた無菌充填システムにおいて、定期的又は充填する前記液体製品の種類を切り替える際に、少なくとも前記充填装置を殺菌する殺菌ステップを備えた浄化方法であって、
   前記殺菌ステップの前又は同時に、
   前記液体製品が排出され空となった前記充填装置に蒸気を供給する給気ステップと、
   前記給気ステップの後に、前記充填装置にリンス液又は切り替え後の液体製品を供給する給液ステップと、を備えている浄化方法。
2. 前記給気ステップの前に、前記充填装置に洗浄液を供給する洗浄ステップを備えている請求項１に記載の浄化方法。
3. 前記殺菌ステップは、前記充填装置に蒸気を供給するステップである請求項１又は２に記載の浄化方法。

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