KR20090027617A

KR20090027617A - 병 용기의 살균·세정용 비삽입 노즐 및 병 용기의 내면 살균·세정 방법

Info

Publication number: KR20090027617A
Application number: KR1020087029182A
Authority: KR
Inventors: 노부아키 나가타니; 타케시 이와시타; 켄이치 코미나미; 케이타 나카모리
Original assignee: 도요 세이칸 가부시키가이샤
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2009-03-17
Also published as: WO2007141882A1; CN101460262B; US8322355B2; US20100229894A1; JPWO2007141882A1; CN101460262A; JP4985992B2; KR101327155B1; TW200804136A; TWI423855B

Abstract

병 용기의 살균·세정에 있어서 특히 세정 효율을 높여 세정 유체의 사용량의 저감화를 꾀함과 아울러 세정 시간의 단축화를 꾀할 수 있는 용기 세정용 비삽입 노즐(8)을 얻는다. 비삽입 노즐(8)은 상단면이 액 수용면(10)으로 되어 있고, 그 외주에 소정 높이의 체류벽(11)이 형성되어서 체류 함몰부(12)로 되어 있으며, 또한 액 수용면(10)의 대략 중앙부에 노즐 스템(14)의 유체 유로로 통하는 복수의 노즐 구멍(13)이 밖으로 넓어지는 형상으로 경사져서 형성되어 있다. 비삽입 노즐(8)을 도립한 용기(28)의 입구부 하방에 간격(H)을 거쳐서 배치하고, 용기 입구부(30) 하방으로부터 용기 내에 비삽입 상태에서 살균 유체 또는 세정 유체를 분사한다.

병 용기의 살균·세정용 비삽입 노즐

Description

병 용기의 살균·세정용 비삽입 노즐 및 병 용기의 내면 살균·세정 방법{NON-INSERTION NOZZLE FOR STERILIZING AND CLEANING BOTTLE CONTAINER AND METHOD OF STERILIZING AND CLEANING INNER SURFACE OF BOTTLE CONTAINER}

본 발명은 병 용기의 살균·세정용 비삽입 노즐 및 병 용기의 내면 살균·내면 세정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 살균 유체 및 세정 유체의 사용량의 저감과 효율적인 병 살균·세정을 목적으로 하는 병 용기(이하, 간단히 용기라고 한다)의 살균·세정용 비삽입 노즐 및 병 용기의 내면 살균·세정 방법, 특히 살균 후의 세정에 보다 적합한 비삽입 노즐 및 용기의 내면 세정 방법에 관한 것이다.

최근, 무균 충전 시스템으로 병 용기를 살균하는 방법으로서, 과초산 수용액 등의 약액을 이용하여 용기를 도립 상태로 살균하는 방법이 널리 채용되어 있다. 이 방법에 있어서의 용기 내부의 살균 효과는 분사된 약액에 의해 용기 내면을 적시는 것에 의존하고, 양호한 살균 효과를 얻기 위해서는 용기 내면 전체를 약액에 의해 균일하게 적실 필요가 있다. 그리고, 살균 공정 후에 행하여지는 세정 공정에서는 용기 내면 전체에 부착된 약액을 남김없이 씻어내는 것이 필요하다. 종래, 이러한 도립 용기의 세정 방법으로서, 세정 노즐을 용기 입구부에 삽입해서 세정 유 체(주로는 무균수)를 분사함으로써 행하고 있다. 그 때문에 세정 유체의 분사량이 적으면 병 내면 전체의 균일한 습윤성이 손상되고, 용기 내면에 세정되지 않은 부분이 생기기 때문에 다량의 세정 유체를 용기 내부에 분사하지 않으면 안된다. 특히 페트병 등 합성수지제 용기의 경우에는 용기의 강성을 높이기 위해서 몸통부나 저부에 보강 리브 등의 복잡한 요철이 있기 때문에, 용기 내면 전체를 균일하게 적시는데는 다량의 세정 유체를 장시간 분사하지 않으면 안되어 최근 점점 요구되고 있는 라인의 고속화를 저해하는 요인이 되고 있음과 아울러 다량의 세정 유체를 필요로 하여 세정 유체의 낭비와 고비용화를 발생시키고 있는 원인이 되고 있다. 이 문제점을 해결하는 방법으로서, 본 발명자들은 도립된 병 입구부에 삽입되는 분사 노즐의 선단부에, 중앙에 제 1 분사 구멍과 그 하방으로 개구하는 제 2 분사 구멍을 형성하고, 양 분사 구멍으로부터 용기 저부를 향해서 분사된 세정 유체가 입구부로 흘러내려서 그 일부는 제 2 분사 노즐로부터 분사되는 세정 유체에 의해 교반되어서 밀어올려지고, 병 내면으로 비산시키게 함으로써 병 내면으로의 세정 유체의 접촉률을 높여 세정을 효율적으로 행하는 방법 및 유체 분사 노즐을 제안했다(특허문헌 1 참조).

한편, 용기를 도립 상태로 유지하고, 용기 내부에 노즐을 삽입하지 않고 용기를 살균 또는 세정하는 방법으로서 용기 입구부의 하방에 액 수용부를 갖는 노즐을 배치하고, 액 분출 입구로부터의 액류를 액 수용부에 고인 환류액을 관통시킴으로써 분사액을 요동시켜 용기 내면에 부딪치는 액류의 선단이 용기 저부 내면에서 고루 흔들리도록 해서 용기 내면과의 접촉률을 높이도록 한 용기의 세정·살균 방 법 및 노즐이 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).

특허문헌 1 : 일본 특허공개 2003-181404호 공보

특허문헌 2 : 일본 특허공개 평6-121974호 공보

상기 종래 기술 중, 전자의 세정 방법 및 세정 노즐은 단순히 용기 내부에 세정 유체의 봉류(棒流)를 분사해서 용기 내부를 세정하는 방법과 비교해서 세정 효율을 높여 세정 유체의 절약에 공헌하는 것이었지만, 분사 노즐을 용기 입구 내부에 삽입해서 세정 유체를 분사하는 방식이기 때문에 용기 입구에 분사 노즐을 삽입하는 승강 장치가 필요하여 장치가 복잡화·고비용화가 됨과 아울러 분사 노즐의 용기 입구로의 출입 시간을 확보하지 않으면 안되어 고속화를 저해하며, 또한 빈번하게 분사 노즐을 승강시키기 때문에 장치의 내구성·보수 점검에 개선해야 할 문제점이 있다. 또한, 세정 유체의 단순한 분사는 다량의 세정 유체를 필요로 하는 데 비해서는 용기 내면을 적시는데 기여하는 세정 유체의 비율이 적어 낭비되는 세정 유체가 많다는 점에도 해결해야 할 문제점이 있다. 한편, 후자의 방법은 노즐을 용기 내에 삽입하지 않으므로 기구가 간단하고 또한 라인의 고속화를 꾀할 수 있지만, 세정 유체의 용기 내면으로의 균일한 접촉에는 액류의 불규칙한 진동을 이용하고 있으므로 세정 시간 내에 용기 저부에 액이 닿아 있는 시간과 닿지 않는 시간이 있고, 또한 확실성이 결여된다는 문제점이 있다. 또한, 마찬가지의 문제점은 용기의 내면 살균시에도 발생한다.

그래서, 본 발명은 도립 상태로 반송되는 용기의 내면을 세정 또는 살균하는데 세정 유체의 세정 효율 또는 살균 유체의 살균 효율을 높여 세정 유체나 살균 유체의 사용량의 저감화를 꾀함과 아울러 세정 시간, 살균 시간의 단축화를 꾀할 수 있는 용기 세정용 또는 살균용 비삽입 노즐 및 그것을 사용한 용기의 내면 살균·세정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하는 용기 세정 또는 살균용 비삽입 노즐은 도립 상태의 용기를 세정 또는 살균하기 위해서 용기 입구부 하방으로부터 용기 내에 비삽입 상태로 세정 유체 또는 살균 유체를 분사하는 비삽입 노즐로서, 내부에 유체 유로가 형성된 중공 노즐 스템, 상기 중공 노즐 스템의 꼭대기부에 형성된 노즐 입구부로 이루어지고, 상기 노즐 입구부는 상단면이 소정 면적을 갖는 액 수용면으로 되어 있으며, 상기 액 수용면의 대략 중앙부에 상기 노즐 스템의 유체 유로로 통하는 복수의 노즐 구멍이 소정 각도 경사져서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 노즐 구멍은 상기 액 수용면의 대략 중앙부의 원 상에 소정 간격으로 2∼10개 형성되고, 밖으로 넓어지는 경사각(θ)이 1∼8°이며, 노즐 구멍 지름이 0.5∼4.0㎜인 것이 바람직하다. 노즐 구멍은 상기 노즐 구멍으로부터 분사되는 세정 유체가 용기 내면에 효율적으로 접촉되기 위해서는, 분사액이 용기 저부와 몸통부의 코너부 근방에 닿은 후에 저부 내면 및 몸통부 내면을 따라 흐르도록 하는 것이 바람직하고, 내면 전체 둘레를 적시기 위해서는 적어도 노즐 구멍을 원주 상에 2개 이상 형성하는 것이 바람직하지만, 반드시 전체 둘레에 조밀하게 형성하지 않아도 전체 둘레를 적시는 것이 가능하여 10개 이하로 충분하다. 또한, 노즐 구멍의 경사각(θ)은 분사 유체가 용기 입구부를 통과할 때에 용기 입구 벽면과 간섭하지 않도록 용기 입구부 벽면과 약간의 간격을 가지고서 통과하고, 그 후 용기의 코너부에 닿도록 분사할 수 있는 각도가 바람직하며, 용기의 크기나 형상에 따라서 최적 각도를 선택하면 좋지만, 내용량 200ml∼2000ml용 병에서는 1∼8°의 범위가 적합하다. 그 경우, 분사 액류는 용기 입구 내면에 직접 닿지 않으면 되고, 용기 입구부 내벽과 약간의 간극을 유지해서 분사류가 통과함으로써 병 입구 내주면을 따라 흘러내려오는 환류액의 일부와 간섭해서 환류액을 밀어올리는 효과가 생긴다. 또한, 본 발명의 노즐 구멍은 종래의 살균 노즐 또는 세정 노즐과 비교해서 구멍 지름이 작고, 세정 유체 또는 살균 유체를 강력하게 분사시켜서 적은 유체로 효율적으로 세정 또는 살균하려고 하는 것이며, 노즐 구멍 지름이 0.5㎜보다 작으면 유량이 적어 저글링 효과가 얻어지지 않고, 4㎜ 이상에서는 유량이 많아져 병 내에 유체가 고이고, 병 저부까지 분사 유체가 도달하지 않게 되므로 바람직하지 않다.

상기 액 수용면은 그 외주에 소정 높이의 체류벽이 형성된 용기 세정 또는 살균 중에 용기로부터 배출되는 환류액이 소정 양 체류할 수 있게 체류 함몰부로 되어 있는 것이 바람직하다. 체류 함몰부를 형성함으로써 용기로부터 배출된 환류액이 상기 체류 함몰부에 체류하고, 그것에 의해 저글링 효과를 얻어 살균 또는 세정 효율을 향상시켜 세정 유체 또는 살균 유체의 절약을 꾀할 수 있다. 상기 체류벽의 내측에 1개 내지 복수개의 배액 구멍을 형성함으로써 살균·세정 공정 종료 후에 체류 함몰부에 세정 유체 또는 살균 유체가 남는 경우가 없어 바람직하다.

상기 문제점을 해결하는 본 발명의 용기의 내면 살균·세정 방법은, 도립 자세로 반송되는 용기의 내부에 세정 유체 또는 살균 유체를 분사해서 용기 내부를 세정 또는 살균하는 방법에 있어서, 노즐 입구부의 상단면이 소정 면적을 갖는 액 수용면으로 되어 있고, 상기 액 수용면의 대략 중앙부에 복수의 노즐 구멍이 밖으로 넓어지는 형상으로 소정 각도 경사져서 형성되어 있는 비삽입 노즐을 용기의 입구부로부터 하방으로 5∼50㎜ 떨어뜨려서 배치하고, 비삽입 노즐로부터 용기 내부를 향해서 세정 유체 또는 살균 유체를 분사하여 용기 내면에 접촉 후 용기 입구부로부터 흘러내리는 환류액을 상기 액 수용면에서 수용하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 용기의 내면 살균·세정 방법에 있어서, 상기 비삽입 노즐의 액 수용면은 그 외주에 소정 높이의 체류벽이 형성되고, 용기 세정 또는 살균 중에 용기로부터 배출되는 환류액이 체류할 수 있는 체류 함몰부로 되어 있으며, 노즐 구멍으로부터 분사되는 세정 유체 또는 살균 유체가 상기 체류 함몰부에 체류하고 있는 환류액을 밀어올려서 저글링 효과를 주도록 함으로써 특히 온수에 의한 살균 공정 및 무균수 또는 온수에 의한 세정 공정에서는 바람직하다. 예를 들면, 녹차, 홍차, 과즙 음료, 스포츠 음료, 니어워터(near water), 미네랄워터 등의 내용액을 충전하는 용기의 경우에 살균 유체로서 온수가 채용되지만, 그 경우 특히 살균 공정에 있어서, 청구항 5 또는 청구항 6의 살균 방법을 채용함으로써 효율적으로 살균할 수 있다. 또한, 효율적으로 살균 가능한 온수의 온도는 63∼95℃이다. 또한, 살균 유체로서 온수를 사용하는 경우에는 살균 유체인 온수가 세정 유체로서도 기능하므로 살균 공정 후의 세정 공정은 불필요하다. 한편, 예를 들면 보리차, 혼합차, 커피, 스프, 우유 함유 음료 등의 내용액을 충전하는 용기의 경우에는 살균 유체로서 과초산 수용액, 과산화수소 수용액, 차아염소산 함유 수용액 등의 약액을 채용한다.

(발명의 효과)

본 발명의 비삽입 노즐은, 상기한 바와 같이 노즐 구멍을 형성 배치함으로써, 종래의 분사 노즐과 비교해서 용기 내면으로의 세정 유체 또는 살균 유체의 습윤성을 향상시킬 수 있고, 세정 효율 및 살균 효율을 향상시킬 수 있으며, 세정 유체 및 살균 유체를 절약할 수 있다. 또한, 노즐 입구부 상단면이 액 수용면으로 되어 있으므로 용기 내에 분사해서 용기 내벽면과 접촉해서 흘러내려 병 입구로부터 배출된 환류액이 상기 액 수용면에 닿아서 퍼져 액 수용면의 외주로부터 유출되지만, 그 사이 액 수용면의 내측을 향하는 환류액의 일부가 노즐 구멍으로부터의 분사 유체와 간섭해서 밀어올려지고, 분사 유체는 단순히 노즐 구멍으로부터 분사되는 경우와 비교해서 유체 지름이 굵어진 상태에서 용기 내로 진입된다. 굵어진 상태에서 용기 내로 진입하는 분사 액류는 용기 입구부를 흘러내리는 환류액의 일부와도 더욱 간섭해서 저글링 효과를 발생시킨다. 따라서, 용기 내로부터 흘러내린 환류액의 일부가 다시 용기 내로 공급되어서 살균 또는 세정에 기여시킬 수 있고, 그만큼 세정 유체 또는 살균 유체를 절약할 수 있다. 저글링 효과는 상기 액 수용면에 체류 함몰부를 형성함으로써 보다 효과적으로 발생시킬 수 있다. 여기에서, 저글링 효과란 병 내에 분사 노즐을 삽입하지 않고, 병 내면에 복수의 노즐 구멍으로부터 액을 분사하여 병으로부터 배출되는 환류액을 병 입구부 및 노즐 액 수용면에 흘러내리게 하거나 또는 체류시키면서 분사액이 병 내부에서 환류액을 밀어올려 상하로 흔드는 작용을 말하고, 저글링 효과가 클수록 적은 액량으로 병 내면 전체면에 액을 효과적으로 접촉시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 용기의 내면 살균·세정 방법에 의하면, 도립 자세로 반송되는 용기의 입구부로부터 하방으로 5∼50㎜ 떨어뜨려서 비삽입 노즐을 배치했으므로 분사 노즐을 용기 입구부에 출입시키는 일 없이 세정 유체를 용기 내부에 분사할 수 있고, 분사 노즐 승강 장치를 사용할 필요가 없으며, 살균 시간의 단축화를 꾀할 수 있음과 아울러 장치의 구동부가 적어 장치의 단순화와 저비용화를 꾀할 수 있다. 그리고, 비삽입 노즐의 상단면이 액 수용면으로 되어 있으므로 용기로부터 배출되는 액은 상기 액 수용면과 용기 입구 끝의 간극으로부터 배액된다. 또한, 액 수용면을 가짐으로써 비삽입 노즐이면서 삽입 노즐의 경우와 같은 저글링 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 비삽입 노즐을 나타내고, (a)는 그 요부 단면도, (b)는 그 평면도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 비삽입 노즐을 나타내고, (a)는 그 요부 단면도, (b)는 그 평면도이다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 비삽입 노즐의 요부 단면도이다.

도 4는 본 발명의 용기 살균·세정 방법의 실시형태에 따른 도 1에 나타내는 비세정 노즐에 의한 용기 세정 상태를 나타내는 모식도이다.

도 5는 본 발명의 용기 살균·세정 방법의 다른 실시형태에 따른 도 2에 나타내는 비세정 노즐에 의한 용기 세정 상태를 나타내는 모식도이다.

도 6은 본 발명의 용기 살균·세정 방법을 실시하기 위한 용기 살균·세정 장치의 배치를 나타내는 모식도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 8, 17 : 비삽입 노즐 2, 14 : 노즐 스템

3, 9 : 노즐 입구부 4, 10 : 액 수용면

5 : 액 유로 6, 13 : 노즐 구멍

11 : 체류벽 12, 18 : 체류 함몰부

15 : 배액 구멍 28 : 용기

30 : 용기 입구부 31 : 하단면

39 : 무균실 40 : 분리벽

41 : 병 공급 터릿 42 : 병 반전 터릿

43 : 예비 가열 터릿 44, 45, 46 : 살균 터릿

47 : 세정 유체 배출 터릿 48 : 전달 터릿

49, 51 : 세정 터릿 50, 52 : 드레인 터릿

도 1은 본 실시형태에 따른 비세정 노즐의 요부인 노즐 입구부를 나타내고 있다. 본 실시형태의 비삽입 노즐(1)은 중공 노즐 스템(2)의 꼭대기부에 소정 직경의 상단면이 평탄한 원판상 액 수용면(4)으로 되어 있는 노즐 입구부(3)를 갖고, 상기 노즐 입구부(3)의 중심부 부근에 중공 노즐 스템(2)의 액 유로(5)로 통하는 복수의 노즐 구멍(6)이 형성되어 있다. 액 유로(5)는 도면에 나타내지 않은 배관을 통해서 살균 노즐로서 사용하는 경우에는 살균 유체 공급원에 연통되고, 세정 노즐로서 사용하는 경우에는 세정 유체 공급원과 연통되도록 설정된다. 또한, 상기 비삽입 노즐로부터 살균 유체 등을 미세립상으로 해서 분사하는 경우에는 상기 비삽입 노즐에 살균 유체와 공기를 가압 혼합해서 공급해서 분사함으로써 살균 유체를 미세립화해서 제트 분사시킬 수 있다. 또한, 액 수용면(4)의 직경은 용기 구경보다 크거나 대략 같은 직경을 갖는 것이 바람직하지만, 병 구경보다 작아도 약액량, 세정액량을 늘림으로써 용기 입구부로부터 분사되는 액량이 늘어나 병 입구부 내에서의 환류액과 간섭하여 저글링 효과를 얻을 수 있다.

노즐 구멍(6)은 도면에 나타내는 예에서는 노즐 입구부(3)의 중심부 부근의 적어도 살균·세정하는 용기 입구부(30)의 개구 지름보다 작은 직경(r)의 가상 원주 상에 동일 간격으로 4개 형성되어 있지만, 그 수는 2∼10개의 범위에서 적당하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 용기가 단면 4각 형상의 병일 경우에 4각 코너부를 향해서 유체를 분사할 수 있게 90°간격으로 4개 설치하는 것이 바람직하지만, 반드시 4개에 한정되는 것은 아니다. 노즐 구멍(6)의 경사각(θ)으로서는 용기 구경에도 의하지만, 용량이 200∼2000ml의 페트병(구경 28㎜)의 경우 2°∼10°, 보다 바람직하게는 3°∼7°의 범위가 적합하다. 그리고, 노즐 구멍(6)은 세정 유체가 강력하게 분사될 수 있게 직경 1㎜∼2㎜의 작은 구멍이 바람직하다. 노즐 구멍(6)은 분사액이 용기 입구부 내주면과 간섭하지 않을 것, 분사된 세정 유체가 용기(28)의 저부면에 도달해서 용기 내주면과 빈틈없이 접촉해서 흘러내리는 것의 2가지의 요건을 만족시키기 위하여 상기와 같이 중앙부 부근에 상방이 외측으로 경 사지도록 복수개 형성하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 비삽입 노즐이다. 본 실시형태에 따른 비삽입 노즐(8)은 상기 실시형태의 비삽입 노즐(1)과 마찬가지로 노즐 입구부(9)의 상단면에 액 수용면을 갖고 있지만, 본 실시형태의 액 수용면(10)은 그 외주에 소정 높이(h)의 체류벽(11)이 형성되고, 용기 세정 또는 살균 중에 용기로부터 배출되는 유체가 체류할 수 있게 체류 함몰부(12)로 되어 있다. 그리고, 상기 체류 함몰부(12)에 상기 실시형태와 같은 조건으로 복수개의 노즐 구멍(13)이 형성되어 있다. 또한, 상기 체류 함몰부(12)에는 상기 체류 함몰부에 체류한 환류액이 살균 또는 세정 종료 후에 신속하게 배출될 수 있게 노즐 스템(14)의 외주부로부터 외측으로 개구되도록 배액 구멍(15)이 형성되어 있다. 배액 구멍(15)은 1개 이상 형성하면 되지만, 액 수용면으로부터 균일하게 배액될 수 있도록 하기 위해서는 동일 간격으로 복수개 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 그 구멍 지름은 용기의 살균 중 또는 세정 중에 체류 함몰부(12) 내에 일정량 이상 환류액이 체류할 수 있게 병 입구로부터 흘러내려오는 배출량보다 적은 유량을 배출할 수 있는 구멍 지름이지 않으면 안된다. 또한, 체류벽(11)의 높이(h)는 체류 함몰부에 체류하는 환류액량을 상기 배액 구멍(15)의 크기와 함께 규정하는 것이고, 지나치게 높으면 체류액이 많아져 분사액과의 간섭이 커져 양호하게 분사할 수 없게 된다.

도 3은 상기 도 2의 비삽입 노즐의 변형예를 나타내고, 비삽입 노즐(8)과 공통되는 부분은 동일 부호를 붙이고, 상위점에 대하여만 설명한다. 본 실시형태의 비삽입 노즐(17)은 도 2에 나타내는 비삽입 노즐과 비교해서 체류 함몰부(18)의 바 닥이 완만한 구면상으로 되어 있는 점이 상위하고 있다. 그리고, 배액 구멍(15)을 구면 최심부에 체류벽(11)에 접해서 형성함으로써 체류 함몰부에 체류한 환류액이 살균 또는 세정 종료 후 보다 신속하게 배출될 수 있게 한 것이다.

다음에, 이상과 같은 비삽입 노즐을 사용해서 본 발명에 따른 용기의 내면 살균·세정 방법의 실시형태에 대하여 설명한다. 본 발명은 후술하는 도 6에 나타내는 바와 같이 소형의 다수 터릿의 조합으로 이루어지는 용기의 내면 살균·세정장치에 적용하는 것이 보다 바람직하지만, 종래 하나의 대경 터릿의 둘레에 용기를 도립 상태로 반전하는 반전존, 용기 살균존, 세정 유체를 배출하는 드레인존 등을 설치한 살균·세정 장치에도 적합하게 적용할 수 있다.

도 4는 도 1에 나타내는 비삽입 노즐(1)을 사용해서 용기의 내면을 세정하는 경우의 실시형태를 나타내고 있지만, 용기 내면을 열수 또는 약액으로 살균할 경우에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

비삽입 노즐(1)은 도 6에 나타내는 세정 터릿(49)과 세정 터릿(51)의 포켓 마다 배치된 용기 유지 수단의 하방에 각각 고정 배치되고, 도 4에 나타내는 바와 같이, 용기 유지 수단에 의해 유지되는 용기의 하단면(31)으로부터 소정 간격(H)만 큼 떨어져서 축심이 용기와 일치하도록 터릿과 일체로 회전하는 프레임에 고정 배치되어 있다. 간격(H)이 작으면 배액이 나빠지고, 크면 후술하는 저글링 효과가 없어지므로 용기의 종류 등에 따라서 간격(H)을 적정하게 설정할 필요가 있다. 목표로서는 용기 입구부 하단면 5∼50㎜, 보다 바람직하게는 10∼40㎜ 떨어진 하방에 설치함으로써 이들 조건을 만족시킬 수 있다.

이상과 같이 비삽입 노즐(1)을 배치하고, 세정 공정에서 병이 소정 구간 이동하는 사이에 비삽입 노즐로부터 병 입구부를 향해서 세정 유체(무균 충전의 경우에는 무균수)를 분사해서 내면의 세정을 행한다. 경사져 있는 복수개의 노즐 구멍으로부터 분사된 세정 유체는 도 4의 화살표(32, 33)로 나타내는 바와 같이 용기 입구부를 통과해서 대략 용기의 저부 코너부에 닿아서 용기의 저부 내면 및 몸통부 벽 내면으로 퍼지고, 몸통부 내면을 따라 용기 입구부의 내주면으로부터 통 형상의 환류액류(34)로 되어서 흘러내림으로써 용기 내면에 빈틈없이 접촉해서 용기 내면에 부착되어 있는 약액을 씻어낸다. 용기로부터 흘러내린 환류액류(34)는 그 하방에 면해 있는 노즐 입구부(3)의 액 수용면(4)에 닿은 후에 외부로 배출된다. 또한, 병 입구로부터 배출된 환류액이 상기 액 수용면에 닿아서 액 수용면에서 퍼지므로 그 사이 액 수용면의 내측을 향하는 환류액의 일부가 노즐 구멍으로부터 분사되고 있는 유체와 간섭해서 밀어올려진다. 그 결과, 분사 유체는 단순히 노즐 구멍으로부터 분사되는 경우와 비교해서 분사 액류의 유체 지름이 굵어진 상태에서 용기 내로 진입하여 용기로의 습윤성을 보다 향상시킬 수 있고, 결과적으로 적은 세정 유체로 양호한 세정을 가능하게 한다. 또한, 굵어진 상태에서 용기 내로 진입하는 분사 액류는 용기 입구부를 흘러내리는 환류액의 일부와도 간섭해서 저글링 효과를 생기게 하여 세정 효과를 높인다. 또한, 노즐이 비삽입 노즐이고, 용기의 입구부 내로 삽입할 필요가 없으므로 기구가 간단함과 아울러 그만큼 세정 공정을 단축할 수 있다.

도 5는 도 2에 나타내는 비삽입 노즐(8)을 채용해서 용기를 세정하는 경우의 실시형태를 나타내고 있다. 이 경우에는, 비삽입 노즐의 액 수용면에 체류 함몰부(12)가 형성되어 있으므로, 상기 실시형태의 경우와 비교해서 저글링 효과가 높아 보다 효율적으로 용기 내면을 세정할 수 있다. 그 밖의 작용은 상기 실시형태와 같으므로 생략한다.

이상의 실시형태는 용기 내면 세정에 적용했을 경우에 대하여 설명했지만, 용기의 내면 살균에 대해서도 세정 유체 대신에 살균 유체를 채용함으로써 마찬가지로 내면 살균을 효율적으로 행할 수 있다. 살균의 경우에는 약액이 용기 내면에 일정 시간 빈틈없이 접촉해서 내면을 균일하게 적심으로써 살균 누락을 없애서 양호한 살균이 가능해진다. 그 때문에 약액에 의한 살균의 경우는, 비삽입 노즐에 약액과 함께 공기를 공급해서 이류체가 혼합 상태에서 제트 분사됨으로써 약액류의 입자가 미세해지고, 용기 내면에 빈틈없이 접촉해서 습윤성을 높일 수 있으며, 살균제를 절약할 수 있음과 아울러 살균 시간을 단축할 수 있다. 또한, 세정시에도 마찬가지로 이류체 혼합 노즐을 사용함으로써 같은 효과가 얻어진다.

도 6은 본 발명의 용기 살균·세정 방법을 실시하기 위한 용기 살균·세정 장치의 배치를 나타내는 모식도이고, 이 경우에는 무균 충전 시스템에 있어서의 용기 살균·세정 장치를 나타내며, 전체를 무균실(39) 내에 수납하고, 상기 무균실은 또한 살균 쳄버(39A), 세정 쳄버(39B)로 구획되며, 후술하는 살균 유체 배출 터릿(47)과 전달 터릿(48)의 전달부를 제외하고 분리벽(40)으로 구획되고, 세정 쳄버(39B)의 압력을 살균 쳄버(39A)보다 높게 해서 살균 쳄버(39A) 내의 공기가 세정 쳄버(39B)로 유입되지 않도록 하고 있다.

도 6의 실시형태에 있어서, 41은 병 공급 터릿, 42는 병 반전 터릿이며, 정립 상태로 병 공급 터릿에 공급되는 병은 병 공급 터릿(41)으로부터 병 반전 터릿으로 전달될 때에 주지의 반전 기구에 의해 반전되어서 반전 터릿에 전달된다. 43은 예비 가열 터릿이고, 살균 효율을 높이기 위해서 용기를 외면으로부터 예비 가열하기 위한 것이며, 병 반송 경로를 따라서 가온된 살균 유체를 분사한다. 44∼46은 살균 터릿이고, 살균 공정이 3개의 터릿으로 분할되어 각각의 살균 터릿에서 다른 시간, 살균 유체가 분사되어 용기 내면에 살균 유체가 부착된 상태에서 다음의 살균 터릿으로 전달되게 되어 있다. 그들에 의해, 살균 유체를 분사하지 않아도 살균 유체 부착 상태를 확보할 수 있고, 살균 효율을 높이도록 하고 있다. 47은 살균 유체 배출 터릿, 48은 살균이 완료된 병을 세정 터릿(49)으로 전달하는 전달 터릿이다. 49, 51은 세정 터릿이고, 병 내에 무균수를 분사하는 세정 노즐이 살균 노즐과 마찬가지로 병 입구부 하방 바깥쪽으로부터 병 내면으로 분사되도록 터릿의 포켓 하방에 배치되어 있다. 50, 52는 드레인 터릿이다.

본 실시형태의 병 살균·세정 장치는 이상과 같이 소경의 터릿을 다수 조합시킴으로써 살균 공정 및 세정 공정을 세분화해서 각각의 공정에서 비접촉 노즐의 종류나 분사 조건을 바꾸는 등 용기의 종류나 충전하는 내용액에 대응해서 최적의 살균 및 세정 조건을 설정할 수 있는 등, 다양성을 갖게 함과 아울러 종래의 대경의 터릿을 배치하는 경우와 비교해서 설치 면적을 작게 할 수 있음과 아울러 터릿을 모듈화해서 용기의 종류 등에 따라서 살균 세정 시간 등의 조합을 용이하게 변경할 수 있게 했다. 예를 들면 살균 터릿(44)에서의 용기의 살균 시간이 4.2초, 살 균 터릿(45)에서의 살균 시간이 1.7초, 살균 터릿(46)에서의 살균 시간이 3.6초를 필요로 해서 각각 다음 터릿으로 이송될 경우, 터릿간의 이송 시간이 예를 들면 0.6초 걸린다고 하면 용기로의 살균 유체는 4.2초간 분사, 0.6초간 정지, 1.7초간 분사, 0.6초간 정지, 3.6초간 분사라고 하는 것 같이, 살균 유체의 분사가 간헐적으로 행하여져서 용기 내면을 연속적으로 살균할 수 있다. 또한, 세정 공정에서는 세정 터릿(49)에서의 세정을 제 1 세정 공정으로 하고, 세정 터릿(51)에서의 세정을 제 2 세정 공정으로 해서, 제 2 세정 공정에서 사용한 세정 유체를 제 1 세정 공정으로 순환시켜서 제 1 세정 공정의 세정 유체로서 사용함으로써 세정 유체를 절약할 수 있다.

실시예 1

도 1에 나타내는 구성의 노즐 입구부를 채용한 비삽입 노즐(이하 A형 노즐이라고 한다)과, 체류벽을 갖는 도 2에 나타내는 비삽입 노즐(이하 B형 노즐이라고 한다)의 2가지 타입의 비삽입 노즐에 대해서, 노즐 구멍(6, 13)이 피치 5㎜로 4개 형성되어 있는 각각의 세정 노즐에 있어서, 노즐 구멍(6, 13)의 경사각도(θ), 구멍 지름(D)을 표 1에 나타내는 바와 같이 바꿔서 병의 내벽면 전체가 젖기까지의 시간을 측정했다. 실험에 사용된 병 용기는 500ml 용량의 구형 페트병과 2000ml 용량의 각형 병이며, 상기 병과 세정 노즐의 슬리브부 꼭대기면을 모두 15㎜로 설정해서 행했다. 또한, 세정 유체의 유량을 각각 4L/분, 4.5L/분, 5L/분으로 해서 각각 3회씩 행했다. 습윤 상태의 판정은 세정 유체에 적수(赤水)를 사용하고, 적수의 부착 상태를 육안으로 판정했다.

그 결과를 표 1에 나타낸다. 도 6에 나타내는 터릿군을 상정한 세정 시간 1.5초 이내에 전체면이 젖는 것을 가장 양호(◎), 1.6∼3초에 전체면이 젖는 것을 양호(○), 3.1초 이상 필요로 한 것을 불량(×)으로 해서 판정했다. 그 결과, 본 발명의 어떠한 비삽입 노즐을 사용해도 적어도 2초 이내에 전체면을 적시는 것이 가능하다. 본 실시형태의 A형 노즐을 사용한 경우에는 500ml 병에 대하여는 유량 4.5L/분 이상이면 양호하고, B형 노즐을 사용한 경우에는 3.5L/분의 유량에서 모두 양호하며, 특히 B형 노즐을 사용했을 경우에는 사용 유량을 현저하게 절약할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 그것은, B형 노즐의 경우에는 저글링 효과가 보다 높다고 생각된다.

실시예 2

비삽입 노즐의 액 수용면으로부터 용기 입구부 하단면과의 간격(H)의 영향을 조사하기 위해서, 세정 실험에서 거리를 여러 가지로 바꾸어서 배액 상태를 조사했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. 그 결과, 이 실험에서는 간격(H)이 4㎜보다 짧으면 배액성이 나빠지고, 40㎜ 이상이 되면 떨어져오는 환류액과 간섭하기 쉬워져 거리에 따라서 흘러내리는 상태에 분명하게 영향이 있는 것이 확인되었다. 이 실시예의 경우에는 간격(H)은 5∼35㎜가 적당한 것이 확인되었다. 그러나, 최적 간격(H)은 병 구경에 따라 상위하고, 구경이 커짐에 따라서 간격(H)의 범위도 커진다.

사용 비삽입 노즐 : B형 노즐

노즐 구멍 수 4개, 경사각도(θ)=5.0°, 노즐 지름(D)=1.5㎜,

체류벽 높이 4㎜

공시병 : 500ml 페트병(구경 28㎜)

유량 : 4L/분

실시예 3

액 수용면에 체류 함몰부를 형성한 B형 노즐의 저글링 효과를 확인하기 위해서 B형 노즐에 있어서 노즐 구멍수, 구멍 지름, 체류벽 높이를 표 3에 나타내는 바와 같이 상위한 비삽입 노즐을 사용하고, 각각의 노즐에 대해서 분사 유량을 바꾸어서 각각 3회 행하여 용기 내면의 전체면이 젖기까지의 시간을 측정했다. 또한, 액 수용면과 병 입구 꼭대기면의 거리는 모두 15㎜로 설정했다. 또한, 실험용 병은 모두 500ml 구형 페트병이다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.

그 결과 표 3에 나타내는 바와 같이, B형 노즐의 경우에는 모든 노즐에서 양호한 습윤성이 얻어지는 것이 확인되고, 저글링 효과가 양호하게 발휘되고 있다. 이 실시예에서는 체액 함몰부의 2㎜보다 4㎜의 경우가 보다 적은 유량으로 전체면이 젖기까지의 시간이 짧은 것이 확인되고, 4㎜의 경우가 보다 저글링 효과가 높은 것으로 생각된다.

이상의 실시예에 의해, 본 발명의 비삽입 노즐 및 살균·세정 방법으로 세정 유체 및 세정 유체의 필요량을 대폭 삭감할 수 있는 것이 확인되었다.

본 발명은 특히 병 용기로의 무균 충전 시스템에 있어서의 특히 내면 세정에 적합하지만, 무균 충전에 한하지 않고 핫팩이나 통상의 상온 충전 등, 용기를 살균 세정해서 충전하는 경우의 용기의 살균 장치 및 세정 장치로서 이용할 수 있다. 또한, 용기의 형상도 구형 병, 각형 병 등 여러 가지 형상의 것에 적용할 수 있고, 또한 그 재질도 플라스틱이나 금속, 유리 등 여러 가지 재질의 용기의 살균·세정에 이용할 수 있다.

Claims

용기를 도립 상태로 해서 살균 또는 세정하기 위해서 용기 입구부 하방으로부터 용기 내에 비삽입 상태로 살균 유체 또는 세정 유체를 분사하는 비삽입 노즐로서: 내부에 유체 유로가 형성된 중공 노즐 스템, 상기 중공 노즐 스템의 꼭대기부에 형성된 노즐 입구부로 이루어지고; 상기 노즐 입구부는 상단면이 액 수용면으로 되어 있고; 상기 액 수용면의 대략 중앙부에 상기 노즐 스템의 유체 유로로 통하는 복수의 노즐 구멍이 소정 각도 경사져서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용기 세정 또는 살균용 비삽입 노즐.
제 1 항에 있어서, 상기 노즐 구멍은 상기 액 수용면의 대략 중앙부의 원 상에 소정 간격으로 2∼10개 형성되고, 밖으로 넓어지는 경사각(θ)이 1∼8°이며, 노즐 구멍 지름이 0.5∼4.0㎜인 것을 특징으로 하는 비삽입 노즐.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 액 수용면은 그 외주에 소정 높이의 체류벽이 형성되고, 용기 세정 또는 살균 중에 용기로부터 배출되는 유체가 체류 할 수 있게 체류 함몰부로 되어 있는 것을 특징으로 하는 비삽입 노즐.
제 3 항에 있어서, 상기 체류벽의 내측에 1개 내지 복수개의 배액 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비삽입 노즐.
도립 자세로 반송되는 용기의 내부에 살균 유체 또는 세정 유체를 분사해서 용기 내부를 살균 또는 세정하는 방법에 있어서: 노즐 입구부의 상단면이 액 수용면으로 되어 있고; 상기 액 수용면의 대략 중앙부에 복수의 노즐 구멍이 밖으로 넓어지는 형상으로 소정 각도 경사져서 형성되어 있는 비삽입 노즐을 용기의 입구부로부터 하방으로 5∼50㎜ 떨어뜨려서 배치하고; 상기 비삽입 노즐로부터 용기 내부를 향해서 살균 유체 또는 세정 유체를 분사하여 용기 내면에 접촉 후 용기 입구부로부터 흘러내리는 환류액을 상기 액 수용면에서 수용하도록 한 것을 특징으로 하는 용기의 내면 살균·세정 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 비삽입 노즐의 액 수용면은 그 외주에 소정 높이의 체류벽이 형성되어서 용기 세정 또는 살균 중에 용기로부터 배출되는 환류액이 체류할 수 있는 체류 함몰부로 되어 있으며, 노즐 구멍으로부터 분사되는 살균 유체 또는 세정 유체가 상기 체류 함몰부에 체류하고 있는 환류액을 밀어올려서 굵어진 분사액류와 용기 입구부를 흘러내리는 환류액의 일부와 간섭하여 저글링 효과를 주도록 한 것을 특징으로 하는 용기의 내면 살균·세정 방법.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 살균 유체는 온수이고, 상기 온수를 용기 내면에 분사함으로써 용기 내면을 살균 세정하는 것을 특징으로 하는 용기의 내면 살균·세정 방법.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 살균 유체는 과초산 수용액, 과산화수소 수용액, 차아염소산 함유 수용액 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 용기의 내면 살균·세정 방법.