WO2009087840A1 - 容器詰め食品の殺菌方法および充填システム - Google Patents

容器詰め食品の殺菌方法および充填システム Download PDF

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WO2009087840A1
WO2009087840A1 PCT/JP2008/071943 JP2008071943W WO2009087840A1 WO 2009087840 A1 WO2009087840 A1 WO 2009087840A1 JP 2008071943 W JP2008071943 W JP 2008071943W WO 2009087840 A1 WO2009087840 A1 WO 2009087840A1
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container
food
sterilization
lid material
sterilization chamber
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PCT/JP2008/071943
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Shinji Yamamoto
Takeshi Fukui
Makoto Sawada
Mitsuo Tanioka
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Toyo Seikan Kaisha, Ltd.
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    • B65B55/00—Preserving, protecting or purifying packages or package contents in association with packaging
    • B65B55/02—Sterilising, e.g. of complete packages
    • B65B55/027—Packaging in aseptic chambers
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    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVING, e.g. BY CANNING, MEAT, FISH, EGGS, FRUIT, VEGETABLES, EDIBLE SEEDS; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES; THE PRESERVED, RIPENED, OR CANNED PRODUCTS
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    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
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    • B65B55/18—Sterilising contents prior to, or during, packaging by liquids or gases

Definitions

  • the present invention relates to a sterilization method and filling system for packaged foods, and more particularly, to a sterilization method and filling system for packaged foods that have a high sterilization effect on solid / juice mixed foods and simplify the entire process and apparatus configuration. is there.
  • “retort sterilization method” in which food is filled into a container, the container opening is sealed with a lid, transferred to a chamber, and sterilized with high-temperature high-pressure steam or pressurized hot water.
  • a “steam injection sterilization method” in which high-temperature and high-pressure steam is introduced after food is filled in a container, and heat sterilization is performed while a heating medium such as steam is in direct contact with the food.
  • the steam injection sterilization method it can be further classified into two types according to the cover material supply method.
  • a sterilization method for example, refer to Patent Documents 1 and 2 in which the container opening is sealed with a sterilized lid that has been sterilized separately after steam-sterilized food-filled containers. After the lid material is partially fused (temporarily sealed) to the flange part of the food-filled container, high-temperature and high-pressure steam is introduced for heat sterilization, and then the lid material is attached to the flange part of the container by a heat seal bar.
  • a sterilization method for example, refer to Patent Document 3 for fusing and sealing (main seal).
  • a device for sterilizing the lid is required in addition to the device for sterilizing the food-filled container.
  • a temporary sealing device for partially fusing the lid material to the flange portion of the container is required in addition to the sealing device for completely fusing the lid material to the flange portion of the container.
  • the sterilization method of sealing a sterilized food-filled container with a sterilized lid material requires a separate device for sterilizing the lid material instead of the provisional sealing device.
  • the conventional steam injection sterilization method with a temporary sealing step the food, the container and the lid material are sterilized at the same time, so that an apparatus for separately sterilizing the lid material is unnecessary.
  • a step of individually sterilizing the lid member and an apparatus therefor become unnecessary, and as a result, the entire process and the configuration of the device are simplified.
  • the sterilization time is longer than that of a solid substance sterilization due to the influence of the liquid juice when manufacturing by the direct steam sterilization method.
  • the vacuum cooling method is used to cool the solid / liquid mixture after heat sterilization, the liquid juice scatters out of the container, which hinders commercialization and leads to environmental pollution by the scattered liquid. .
  • cooling with an inert (nitrogen) gas with less liquid scattering is possible, but in this case, a large amount of cooling gas is required and there is a problem that a long time is required for cooling. .
  • the present invention is intended to solve the above-mentioned problems in the conventional method and system for sterilizing packaged foods, has a high sterilizing effect on foods, simplifies the overall process and apparatus configuration, and the contents. It is an object of the present invention to provide a sterilization method and a filling system for packaged foods that enable shortening of sterilization time, prevention of liquid scattering, and cooling in a short time when the product is a solid / liquid juice mixture.
  • the method for sterilizing a container-packed food according to claim 1, which achieves the object, is a method for sterilizing a container-packed food in which a container and a lid are thermally sterilized simultaneously by introducing high-temperature and high-pressure steam into a sterilization chamber,
  • the food is a solid / liquid mixture, and a pre-sealed lid member cut in advance with a dimension covering at least the opening of the container is placed on a pedestal in the sterilization chamber, and the container is filled with the solid in advance.
  • the steam is introduced into the sterilization chamber after being held in a position that covers the opening of the container without being fused to the container, and the ventilation space between the head space of the container and the sterilization chamber is maintained, together with the solid matter
  • the container and the pre-seal lid material are heat sterilized at the same time, and then the sterilized juice is filled into the container.
  • the pre-seal lid material is held in a position that covers the container opening without being fused to the container, and the inside and outside of the container are kept in aeration state. In doing so, steam enters the inside of the container to suitably heat sterilize the food. Further, since the pre-seal lid material is not fused to the flange of the container, the flange of the container is not deformed by the shrinkage of the pre-seal lid material, and not only the food and the container but also the lid material is thermally sterilized. Further, the temporary sealing step is unnecessary, and as a result, the temporary sealing device is also unnecessary. Furthermore, since the lid material is sterilized at the same time, a lid sterilization apparatus is not required.
  • the pre-seal lid member when cut to a size corresponding to the flange portion of the container, it is not necessary to perform trimming after sealing, and a trimming device is also unnecessary. Thereby, the whole process and apparatus are simplified.
  • the solid-liquid mixture is directly sterilized because it is sterilized in the sterilization chamber and filled with the sterilized liquid juice after filling with only the solid matter. Can be sterilized in a short period of time, and damage to the nutritional value due to heat deterioration of the contents is not impaired.
  • the solid and the liquid juice are sterilized separately, the optimum sterilization is possible for each. Accordingly, it is possible to obtain a high-quality container-packed heated food of a solid / liquid juice mixture.
  • the pre-seal lid member is pressed while partially pressing a portion of the pre-seal lid member that protrudes from an outer edge of the flange of the container with the cradle. I decided to keep it.
  • the pre-seal lid material is pressed while partially pressing a non-heat-sealed portion on the flange of the container with the flange. I decided to keep it.
  • the pre-seal lid material is held away from the flange of the container while sandwiching the end of the pre-seal lid material.
  • the sterilization method for the container-packed food by adopting the structure according to any one of claims 2 to 4, when the high-temperature and high-pressure steam flows, the shrinkage of the lid material does not act on the container and the lid material is displaced.
  • the food, the container, and the pre-seal lid are suitably heat sterilized because the vapor is easily retained and the vapor easily flows into the container.
  • the clearance amount from the flange of the container to the pre-seal lid material is set when the steam is introduced into the sterilization chamber or when the juice is filled in the container.
  • a sufficient amount of steam can flow along the inner and outer peripheral surfaces of the container at the time of heat sterilization.
  • the pre-seal lid material, the container, and the solid The object can be heat-sterilized more quickly, and the juice can be accurately filled in the container.
  • the head space of the container can be efficiently replaced with the inert gas while minimizing the escape of the inert gas.
  • the steam is introduced after the sterilization chamber is vacuum-depressurized, held for a predetermined time, and then exhausted.
  • the inflow rate of steam is increased by depressurizing the sterilization chamber to a vacuum, and as a result, the flow rate of steam flowing into the sterilization chamber is increased, and as a result, supplied per unit time.
  • the amount of heat increases. Further, by holding the steam for a predetermined period, the amount of heat supplied to the sterilization chamber is sufficiently transferred to the solid matter, the container and the lid material filled in the container, and these solid matter, the container and the lid material are suitably used. It is heated and sterilized in a short time.
  • the pressure in the sterilization chamber is 0.01 to 0.1 MPa with respect to a saturated vapor pressure at the temperature of the food.
  • the pressure in the sterilization chamber was adjusted by introducing an inert gas or air into the sterilization chamber so as to be higher, and the container and the pre-seal lid material were cooled.
  • the pressure in the sterilization chamber is lower than 0.01 MPa than the saturated vapor pressure at the temperature of the food, because it tends to cause rupture of solid food or bumping of water, etc.
  • an inert gas or the like is suitably introduced into the sterilization chamber, and the pressure in the sterilization chamber is set higher by 0.01 to 0.1 MPa than the saturated vapor pressure at the solid temperature. This effectively prevents solids from bursting.
  • the pressure in the sterilization chamber may be adjusted while measuring the temperature of the food at the time of manufacture, but the temperature change of the solid matter is measured in advance on a trial basis, and the pressure is adjusted based on the data at the time of manufacture. May be.
  • the container and the pre-seal lid are cooled while the sterilization chamber is decompressed.
  • the sterilization method for packaged food when the pressure is reduced and the atmospheric pressure is returned, heat exchange is performed between the sensible heat of the container and the latent heat of the air by adiabatic expansion of the air. Part of the heat is lost as latent air heat. Thereby, a container etc. are cooled suitably. Moreover, vaporization of condensed water is promoted to prevent the solid matter from becoming watery.
  • the liquid juice is sterilized at a high temperature for a short time, and after cooling, is filled into a sterilized solid-contained container transferred from the sterilization chamber to the sterilization chamber.
  • the solid and the container were cooled.
  • the juice is sterilized at high temperature in a short time and cooled, so that the heat of the juice is prevented and the low temperature juice is filled into the container containing solid matter after steam sterilization. Therefore, it is not necessary to cool the solid container in the sterilization chamber for a long time, and the container can be taken out from the sterilization chamber at a high temperature.
  • an inert gas is introduced into the head space of the container by a gas replacement nozzle for a predetermined period, and then the gas The container nozzle was sealed by retracting the replacement nozzle.
  • the gas replacement nozzle does not hinder heat sealing with respect to the container opening.
  • the filling of the juice, the gas replacement, and the sealing of the container opening are performed in a clean box.
  • the filling of the juice, the gas replacement, and the sealing of the opening of the container are performed in a clean box, so that the packaged food of aseptic filling or a high-quality solid / juice mixture comparable thereto is obtained. Can be obtained.
  • a cradle for sterilizing a container on which a food-filled container is placed, and high-temperature and high-pressure steam for simultaneously sterilizing the container and the lid material A container-filled food filling system comprising a steam supply means for supplying to the container, wherein the food is a solid / liquid juice mixture, and a pre-seal lid material cut in advance with a dimension covering at least the opening of the container A container holding means for holding the opening of the container without fusing to the container and maintaining the ventilation state of the head space of the container and the sterilization chamber air;
  • the container and the pre-seal lid material are thermally sterilized simultaneously with the solid matter, and the sterilized liquid juice from the liquid juice high-temperature short-time sterilization means is filled into the solid-filled sterilized container. Characterized by comprising as to.
  • the container food sterilization method according to claim 1 can be suitably implemented.
  • the container-packed food filling system according to claim 13, wherein the container holding means includes a plate with a pin that presses a portion of the pre-seal lid that protrudes from an outer edge of the flange of the container, and the pin that receives the pin. And a cradle.
  • the container food sterilization method according to claim 2 can be suitably implemented.
  • the container food sterilization method according to the third aspect can be suitably implemented.
  • the container-packed food filling system according to claim 15, wherein the container holding means includes a grip for holding an end of the pre-seal lid member, a support means for supporting the grip, and the grip at a predetermined position. And guiding means for guiding.
  • the container food sterilization method according to claim 4 can be suitably implemented.
  • the filling system for container-packed food according to claim 16 includes a clearance amount adjusting means for adjusting a clearance amount from the flange of the container to the pre-seal lid.
  • the container food sterilization method according to claim 5 can be suitably implemented.
  • the steam supply means has a vacuum pump, introduces steam after depressurizing the inside of the sterilization chamber, and exhausts after maintaining a predetermined time.
  • the container food sterilization method according to the sixth aspect can be suitably implemented.
  • the pressure in the sterilization chamber is 0.01 to 0.1 MPa with respect to the saturated vapor pressure at the temperature of the food.
  • the pressure in the sterilization chamber was adjusted by introducing an inert gas or air into the sterilization chamber so as to be higher, and the container and the pre-seal lid material were cooled.
  • the container food sterilization method according to claim 7 can be suitably implemented.
  • the container-filled food filling system according to claim 19 is configured to cool the container and the pre-seal lid member while decompressing the sterilization chamber after exhausting the steam.
  • the sterilization method for packaged food according to claim 8 can be suitably implemented.
  • the lid material holding means for holding the container is raised so as to have a filling nozzle displacing means for displacing the container so as to fill the juice.
  • the juice filling nozzle can be reliably displaced to a position where the container is filled with the juice.
  • the container food sterilization method according to claim 10 can be suitably implemented.
  • the headspace of the container and the sterilization room air are positioned so as to cover the opening of the container without fusing the pre-seal lid material cut in advance so as to cover the opening of the container. Therefore, it has the following effects.
  • the container, food and lid can be sterilized at the same time.
  • the scattering of food by the inflow of steam is suitably prevented.
  • the temporary sealing step and the temporary sealing device therefor become unnecessary.
  • the contents composed of the solid / liquid juice mixture can be sterilized in a short time, and the nutritional value due to the heat deterioration of the contents is not impaired, and a high quality packaged food is obtained.
  • the solid material and the liquid juice can each be optimally sterilized.
  • FIG. 3 is a perspective explanatory view showing a lid material holder as lid material holding means according to the first embodiment. It is principal part cross-sectional explanatory drawing of a cover material holder.
  • FIG. 10 is a perspective explanatory view showing a lid material holder as lid material holding means according to a second embodiment. It is principal part cross-section explanatory drawing which shows the combination of a cover material holder and a heat seal bar. It is explanatory drawing which shows operation
  • FIG. It is explanatory drawing which shows the cover material holder as a cover material holding means which concerns on Example 3.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows an example of cooling of the sterilization chamber after steam sterilization. It is operation
  • FIG. It is explanatory drawing which shows adjustment of the clearance amount d at the time of heat sterilization or the inert gas substitution of a head space. It is explanatory drawing which shows other embodiment of cooling of the sterilization chamber and cup after steam sterilization.
  • FIG. 1 is a configuration explanatory view showing an embodiment of a filling system 100 for cupped solid food according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram thereof.
  • the filling system 100 for cupped solid food according to this embodiment includes a solid filling unit 10 that fills a cup with solid food, a lid material cutting unit 20 that cuts the lid in a dimension that covers the opening of the cup in advance, The lid material holding part 30 for fixing the pre-seal lid material while maintaining the ventilation state between the head space of the cup and the sterilization room air without fusing the cut lid material (pre-seal lid material) to the cup, and solid in that state
  • Steam sterilization unit 40 for thermally sterilizing a cup filled with a lid and a lid simultaneously with high-temperature and high-pressure steam, a liquid filling unit 50 for filling sterilized liquid in the heat-sterilized solid-filled cup, and a head of the cup
  • a gas replacement portion 60 for replacing the space with an inert gas
  • the juice supply unit 90 which sterilizes and cools the liquid juice and supplies it to the liquid filling part 50 is provided.
  • the juice supply unit 90 includes a juice preparation tank 91 for preparing juice, a high-temperature and short-time sterilizer for sterilizing the prepared juice and high-temperature and short-term sterilizer, and a heat exchanger (UHT sterilizer) 92 as a cooling device for cooling following the high-temperature sterilization. And a filling tank 93.
  • the steam sterilization unit 40 is configured as a steam sterilization chamber (steam sterilization pot) SR, and the environment up to the entrance of the steam sterilization unit 40 may be an environment equivalent to a general chamber.
  • the replacement part 60 and the outlet of the seal part 70 need to be in an aseptic environment or a clean environment, and are arranged in the clean box CB.
  • a predetermined amount of solid food such as beans, potatoes, chestnuts, corn and other ingredients is filled into the cup by a filling machine.
  • a filling machine for example, a wide-mouth heat-resistant plastic container or an aluminum foil container having a flange seal surface can be used.
  • the lid material cut part 20 manufactures a pre-seal lid material that is cut by a dimension that covers the opening of the cup, for example, a dimension that corresponds to the outer peripheral part of the flange of the cup.
  • a material of a cover material they are a plastic film, aluminum foil, or those laminated composite films, for example.
  • the thermal contraction rate of the lid member is substantially equal to or less than the thermal contraction rate of the cup.
  • the lid material holding part 30 does not fix the lid material by partial fusion (temporary sealing) to the container and fix the pre-sealed lid material by the lid material holding means described later, unlike the conventional cup filled solid food filling system.
  • the container is held and fixed without being fused to the container and while maintaining a ventilation state between the head space of the container and the outside air. This eliminates the need for a temporary sealing step for partially fusing the lid material to the cup and the temporary sealing device necessary for the step, and simplifies the overall system process and apparatus configuration.
  • the details of the lid holding means will be described later with reference to FIGS.
  • the steam sterilization unit 40 includes a steam generator 41 that generates high-temperature and high-pressure steam, a steam tank 42 that stores the steam, and a pressure regulating valve 43 that adjusts the supply pressure of the steam to a predetermined pressure. -1; an inlet valve 44 for intermittently turning on / off the flow of steam into the sterilization chamber 46; an outlet valve 45 for intermittently flowing out the same; and a sterilizer on which a food-filled cup as an object to be heated is placed Chamber 46, vacuum pump 47 for depressurizing sterilization chamber 46, atmospheric pressure return valve 48 for breaking the vacuum state of sterilization chamber 46, gas tank 49 for storing air or inert gas, and gas supply pressure are adjusted. And a pressure reducing valve 43-2.
  • the conveyor CV is a so-called endless conveyor belt, and includes a cup holder for receiving the cup.
  • the cup includes a solid filling unit 10, a lid material holding unit 30, a steam sterilization unit 40, and a juice filling unit in the clean box CB. 50, the gas replacement unit 60, and the seal unit 70 are sequentially transported, and the sealed container is composed of a single or a series of a plurality of conveyor groups that circulate through a path for discharging from the clean box CB and transporting it to the trimming unit 80 ing.
  • high-temperature and high-pressure steam may be supplied under normal pressure, or after the inside of the sterilization chamber 46 is evacuated. May be.
  • steam can instantaneously flow into the gap between the foods to efficiently heat (heat sterilize) the food and the container.
  • the sterilization time steam retention time in the sterilization chamber 46 is, for example, 120 ° C. or higher for ⁇ 10 minutes, 130 ° C. or higher for ⁇ 5 minutes, or 160 ° C. or higher for ⁇ 5 seconds.
  • the steam may be exhausted simply by opening the outlet valve, or the internal pressure of the sterilization chamber 46 is adjusted by reducing the internal pressure by introducing gas simultaneously with the exhaust of the steam.
  • the steam may be exhausted.
  • the decompression speed is such that when the saturated vapor pressure is PS and the internal pressure of the sterilization chamber 46 is P, 0.01 [MPa] ⁇ P ⁇ PS ⁇ 0.1 [MPa], that is, the sterilization chamber.
  • the inside of the sterilization chamber 46 is depressurized while introducing gas into the sterilization chamber 46 so that the internal pressure of 46 is higher than the saturated vapor pressure PS by 0.01 to 0.1 [MPa].
  • the gas to be introduced is, for example, an inert gas such as nitrogen or high-pressure air. Therefore, when an inert gas such as nitrogen is used, the head space of the container is replaced with the inert gas simultaneously with the exhaust of the steam, so that it is possible to omit the next gas replacement step. Thereby, it is possible to omit the gas replacement unit 60 located at the subsequent stage of the steam sterilization unit 40.
  • the container may be cooled under reduced pressure, the inside may be cooled with water, or the sterilization chamber may be cooled with water from the outside.
  • steam injection tends to make foods watery due to condensed water of steam.
  • cooling under reduced pressure is performed, cooling is promoted by evaporation of condensed water, and excess water is removed, thereby preventing the food from becoming watery.
  • cooling in the sterilization chamber is not necessarily required, and sterilization is performed in a hot state. It can be discharged from the chamber.
  • a sap filling nozzle is inserted between the flange of the container that has been steam sterilized and cooled by the steam sterilization unit 40 and transported into the clean box, and the container is held by the lid material.
  • the lid holding means that covers the opening is moved to open the opening of the container, the liquid soup filling nozzle is positioned above the opening, and sterilized stored in the filling tank 93 by the soup filling nozzle In addition, a predetermined amount of the cooled liquid juice is filled above the solid matter. Details of the drive mechanism of the soup filling nozzle will be described later.
  • the gas replacement unit 60 will be described later in detail with reference to FIG. 13, but when the gas replacement nozzle for injecting gas is blown in close proximity to the filled cup and the spraying is completed, the gas replacement nozzle is moved to the gas replacement nozzle. It is configured so as to be kept away from the cup so as not to interfere with the sealing process which is the next process.
  • the heated seal head presses the pre-seal lid material against the flange part of the filled cup to fuse the pre-seal lid material to the flange part, and seals the opening of the filled container.
  • the trimming unit 80 After heat-sealing the opening of the container, excess lid material protruding from the flange of the container is cut by the cutter, and the filled container whose opening is sealed is shipped as a product by the unloading means. .
  • the juice supply unit 90 for supplying the juice to the juice filling unit 50 is provided at the downstream of the preparation tank 91 for preparing the juice, the sterilizer for disposing the prepared juice at high temperature and high speed (UHT sterilization) and the downstream thereof.
  • the heat exchanger 92 is a combination of the instantaneous cooler and the filling tank 93. Although it is connected to the juice filling nozzle from the filling tank via a pipe line, the path from the heat exchanger, the filling tank, and the filling nozzle is a sealed route that prevents the entry of outside air and sterilizes the juice. Holding.
  • the cooling temperature after sterilization of the juice is preferably at least lower than the temperature of the sterilized solid, although it depends on the content liquid.
  • FIG. 4 is a perspective explanatory view showing a lid material holder 30a as lid material holding means according to the first embodiment.
  • the lid material holder 30a is configured so that the presser bolt 31a that presses the pre-seal lid material PS against the cup holder CH, the bolt support structure 32a that supports the presser bolt 31a, and the presser bolt 31a hit a predetermined position of the pre-seal lid material PS.
  • a positioning guide 33a for guiding.
  • the presser bolt 31a holds the pre-seal lid material PS by pressing the peripheral end portion of the pre-seal lid material PS against the cup holder CH, for example, at four points. Thereby, the ventilation state between the sterilization chamber 46 and the inside of the container is suitably ensured, and when the steam is supplied to the sterilization chamber 46, the steam flows into the container and the container and the contents can be thermally sterilized at the same time. It becomes.
  • the sap filling nozzle 51 or the gas replacement nozzle 61 can be close to the vicinity of the head space of the container, so that the sap can be reliably
  • the head space of the container can be sufficiently replaced with an inert gas.
  • the heat seal bar through-hole 34a is an opening through which the heat seal bar HB that fuses the pre-seal lid material PS to the flange portion CF of the cup after the air in the head space of the cup is replaced with an inert gas. .
  • the presser bolt 31a may be arranged on the bolt support structure 32a so as to press against the flange portion CF of the cup.
  • FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view of a main part of the lid material holder 30a. Further, a cup holder CH, a heat seal bar HB, and a gas replacement nozzle 61 are shown.
  • the high-temperature and high-pressure steam enters the inside of the cup from between the pre-seal lid material PS and the cup flange portion CF, and the food SF filled in the cup and the inner and outer peripheral surfaces of the cup are thermally sterilized.
  • the clearance amount d is defined by the distance from the top surface of the cup opening to the lower surface of the pre-seal lid material PS (the same applies to the following description), and in this embodiment, the clearance amount d ⁇ 0.0 mm. .
  • the clearance d is preferably larger in terms of heating efficiency during sterilization, and is preferably smaller in terms of the amount of inert gas used during gas replacement.
  • the pre-seal lid PS is fixed to the position covering the cup opening by the presser bolt 31a while maintaining the ventilation state between the cup head space and the sterilization room air without being fused to the cup flange portion CF. . Therefore, when high-temperature and high-pressure steam flows in, the cup flange portion CF is not deformed even if the pre-sealing lid material PS and the cup have different heat shrinkage rates. Further, the process of partially fusing the pre-seal lid material PS to the cup flange portion CF and the provisional sealing device therefor are not required, and as a result, the entire process and the configuration of the apparatus are simplified.
  • FIG. 6 is a perspective explanatory view showing a lid material holder 30b as lid material holding means according to the second embodiment.
  • the lid material holder 30b is a lid as a grip that holds the pre-seal lid material PS at a position covering the cup opening while holding the cup head space and the sterilization room air in a separated state from the cup.
  • the guide pin 34b as a guide means to be fitted into the through hole 32b, and a cup cradle 35b to which the spring 33b and the guide pin 34b are fixed.
  • the pre-seal lid material PS is sandwiched between the lid material weight plate 31b and the lid material support plate 32b without being fused to the cup flange portion CF, and is held away from the cup. Further, the spring 33b secures a clearance d suitable for high temperature and high pressure steam for sterilization to enter from the gap between the lid support plate 32b and the cup cradle 35b.
  • the cup cradle 35b for receiving the cup has a notch on the surface facing the soup filling nozzle 51 and the gas replacement nozzle 61 so that the soup filling nozzle 51 and the gas replacement nozzle 61 can penetrate deeply into the container. It has been subjected.
  • FIG. 7 is a cross-sectional explanatory view of a main part in which the lid material holder 30b and the heat seal bar 70b are combined.
  • the heat seal bar 70b includes a seal head 71b that presses and fuses the pre-seal lid material PS to the cup flange portion CF, a spring lowering stay 72b that presses down the spring 33b, and a lower staying spring 73b that suspends the spring lowering stay.
  • the guide hole 34b is fitted to the guide pin 34b.
  • the spring lowering stay 72b is configured to be slidable in the axial direction.
  • the spring constant of the lower stay spring 73b is set to be larger than the spring constant of the spring 33b.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the operation of the lid material holder 30b and the heat seal bar 70b.
  • the clearance amount d defined by the distance from the top surface of the cup opening to the lower surface of the pre-seal lid material PS is maximized, and the clearance at the time of steam sterilization is suitably secured.
  • the seal head 71b and the spring lowering stay 72b are lowered with respect to the cup cradle 35b so that the guide pins 34b and the guide holes 74b of the cup cradle 35b are fitted.
  • the seal head 71b and the spring lowering stay 72b are lowered, the spring lowering stay 72b and the lid material weight plate 31b are combined, and the spring lowering stay 72b pushes the lid material weight plate 31b.
  • the spring 33b gradually contracts. In this way, the spring 33b is contracted to the lowest point, and the optimum clearance amount d for replacing the inert gas in the head space is suitably ensured.
  • the clearance amount d is preferably larger in terms of heating efficiency during sterilization, and on the other hand, the clearance amount d is smaller in terms of the amount of inert gas used when replacing the inert gas in the headspace. desirable.
  • the seal head 71b and the spring lowering stay 72b are still lowered to try to push down the lid material weight plate 31b, but the spring 33b has the shortest length.
  • the lid weight plate 31b cannot be lowered any more, and the spring lowering stay 72b slides vertically upward with respect to the seal head 71b.
  • the seal head 71b is lowered.
  • the seal head 71b is in contact with the pre-seal lid material PS while pushing down the lower stay spring 73b, and presses the pre-seal lid material PS against the cup flange portion CF to fuse the pre-seal lid material PS to the cup flange portion CF.
  • the pre-seal lid PS is separated from the cup by the lid holder 30b at a position covering the cup opening while maintaining the ventilation state between the head space of the cup and the sterilization chamber air without being fused to the cup flange portion CF. Is held.
  • the cup flange CF does not deform even if the pre-sealing lid material PS and the cup have different heat shrinkage rates.
  • the process of partially fusing the pre-seal lid material PS to the cup flange portion CF and the provisional sealing device therefor are not required, and as a result, the overall process and the configuration of the apparatus are simplified. Further, by configuring the heat seal bar 70b as described above, it is possible to ensure an optimal clearance d during heat sterilization or replacement of the head space with an inert gas.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a lid material holder 30c as a lid material holding unit according to the third embodiment.
  • 9A is a plan view
  • FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line AA ′.
  • This lid material holder 30c is a film as a grip that holds the pre-seal lid material PS in a position covering the cup opening while being kept away from the cup while maintaining a ventilation state between the head space of the cup and the sterilization room air.
  • the plate 35c is formed with a female screw (not shown) that is screwed with the pin fastener 34c, and by tightening the pin fastener 34c (screwed into the plate 35c), the clearance amount d can be reduced, and conversely the pin fastener 34c. By loosening, the clearance d can be increased. Therefore, when supplying steam to the sterilization chamber, a clearance amount d is ensured to be large so that a sufficient amount of steam flows into the cup so that the pre-seal lid, cup and contents can be inserted simultaneously without any problem. Ensure large amount. On the other hand, when the head space of the cup is replaced with an inert gas, the clearance amount d can be kept small, and the inert gas replacement can be performed efficiently while minimizing the escape of the inert gas.
  • a groove is cut in a portion of the cup cradle 36c that matches the cup flange portion CF, and the sheet rubber SR is embedded in the groove.
  • the sheet rubber SR makes the pressure of the seal head applied to the cup flange portion CF uniform, and suitably absorbs the impact received by the cup flange portion CF during heat sealing.
  • the pre-seal lid PS is separated from the cup by the lid holder 30c at a position covering the cup opening while maintaining the ventilation state between the head space of the cup and the sterilization chamber air without being fused to the cup flange portion CF.
  • the high-temperature and high-pressure steam can reach every corner of the cup C and easily reach a predetermined sterilization temperature, and even when the pre-seal lid PS and the cup have different heat shrinkage rates.
  • the cup flange portion CF is not deformed.
  • the juice can be filled after simultaneous sterilization of the solid material, the container and the lid.
  • the process of partially fusing the pre-seal lid material PS to the cup flange portion CF and the provisional sealing device therefor are not required, and as a result, the entire process and the configuration of the apparatus are simplified. Further, by tightening the pin fastener 34c to the plate 35c, it is possible to secure an optimum clearance d during heat sterilization, filling of the juice, or replacing the inert gas in the headspace.
  • the clearance amount d is small, the steam flows into the container by supplying the steam after vacuum degassing, and the pre-seal lid material, the container and the contents can be thermally sterilized at the same time.
  • the predetermined clearance amount d is provided, the container and the contents can be thermally sterilized at a higher speed.
  • the clearance d is preferably 1 to 30 [mm], and more preferably 3 to 10 [mm]. A sufficient clearance is ensured to make the nozzle tip desired in the head space. Therefore, you may enable it to lift the whole cover material holder from a cup stand.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of cooling the sterilization chamber and the cup after steam sterilization.
  • aseptic cooling water CW is sprayed from the shower nozzle SN, the cooling water CW cools the steam in the sterilization chamber and cools the wall surface in the sterilization chamber.
  • the cooling water CW is collected and stored at the bottom of the sterilization chamber so that the cup C is finally partially immersed in the cooling water CW.
  • the water level of the cooling water CW is controlled to be lower than the cup opening CO.
  • the cooling water CW is jetted in a direction not directly applied to the lid material holder 30c. Thereby, while the cup which heated up after steam sterilization can be cooled suitably, the inside of a sterilization room can be cooled suitably.
  • As the cooling water CW aseptic water is used.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing the operation of the soup filling unit 50.
  • 11A shows a state in which the soup filling nozzle 51 is retracted
  • FIG. 11B shows that the soup filling nozzle 51 is filled with the soup in a cup filled with solid matter. It shows the state. Since the drive mechanism of the soup filling nozzle of this embodiment is the same as the drive mechanism of the gas replacement nozzle described later shown in FIG. 12, the same reference numerals are given to the same members, and the detailed mechanism is shown in FIG. 12 will be described.
  • the soup filling part 50 of this embodiment has a filling nozzle displacing means that can eliminate the problem. That is, the soup filling nozzle 51 can reciprocate and elliptically move by the pickup cam 62 constituting the filling nozzle displacement means of the soup filling section 50 according to the present invention. As a result, even when the pre-seal lid material PS hangs down, the soup filling nozzle 51 enters from the state of FIG. 9A while rolling the pre-seal lid material PS, as shown in FIG. You will be able to face the cup headspace.
  • 58 is a soup supply line which supplies soup to the soup filling nozzle 51.
  • the pusher rod 65 is also moved forward when the rod of the air cylinder 66 is moved forward.
  • the liquid filling nozzle 51 is moved close to the cup cradle CH by the pickup cam 62 and the discharge direction is moved upward.
  • the rod of the air cylinder 66 is further advanced to push the pusher rod 65 further forward.
  • the liquid filling nozzle 51 draws the cup while turning the pre-seal lid PS while drawing an elliptical orbit. Proximity is supplied to the cup close to the stand CH.
  • the juice filling unit 50 changes the discharge direction of the juice filling nozzle 51 by the air cylinder 66 and the pickup cam 62, but by using a hinge or the like separately, the discharge direction of the juice filling nozzle 51 can be made variable. It is also possible to do.
  • FIG. 12 shows an embodiment showing a driving mechanism of a gas replacement nozzle in the gas replacement unit 60 according to the present invention.
  • the gas replacement unit 60 includes a gas replacement nozzle 61 that blows an inert gas into the head space, a pickup cam 62 that changes the discharge direction of the nozzle, an arm 63 that transmits the action of the pickup cam 62, and a pickup of the arm 63.
  • a roller 64 that reduces friction against the cam 62, a pusher rod 65 that transmits the reciprocating force of the air cylinder to the soup filling nozzle 51, an air cylinder 66 that generates the reciprocating force, a rod holder 67 that holds the pusher rod, and a gas It comprises an inert gas supply line 68 for supplying an inert gas to the replacement nozzle 61.
  • FIG. 11 shows the drive mechanism of the soup filling nozzle, but the same mechanism can be adopted as the gas replacement nozzle drive mechanism.
  • FIG. 13 shows the state of inert gas replacement performed after the liquid filling by the gas replacement nozzle in the gas replacement unit 60, and corresponds to FIG. 11 showing the state during the liquid filling. Similar components are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 12, and detailed description thereof is omitted.
  • the gas replacement nozzle 61 does not have to face the head space above the container, unlike the soup filling nozzle 51, so the gas replacement nozzle 61 at the time of gas replacement as shown in the figure.
  • the stroke of the nozzle is small, and the nozzle tip only needs to face the gap (clearance) between the flange of the cup and the pre-seal lid material PS.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a lid material holder 30d as a lid material holding unit according to the fourth embodiment.
  • 14A is a plan view
  • FIG. 14B is a cross-sectional view of the main part thereof.
  • This lid material holder 30d is a film as a grip that holds the pre-seal lid material PS in a position covering the cup opening while being kept away from the cup while maintaining a ventilation state of the head space of the cup and the sterilization room air.
  • the pre-seal lid PS is placed on the film receiver 32d and is fixed from above by a film presser 31d.
  • the film presser 31d is only placed on the film receiver 32d.
  • the cup holder CH is disposed between the guides 34d in the sterilization chamber 46.
  • the guide 34d supports the positioning guide 33d, thereby ensuring a large clearance d and allowing a sufficient amount of steam to flow along the inner and outer peripheral surfaces of the cup C.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing the adjustment of the clearance amount d at the time of heat sterilization or liquid filling, and at the time of replacing the inert gas in the headspace.
  • a cup holder CH is disposed between the guide 34d of the steam sterilization section and the juice filling section, and then the film holder 31d and the film receiver 32d on which the pre-seal lid material PS is placed and fixed. Is guided by the positioning guide 33d, and the positioning guide 33d is aligned with and supported by the guide 34d.
  • the pre-seal lid material PS is held at a position covering the opening of the cup C, separated from the top surface (cup flange portion CF) of the cup opening by a clearance amount d.
  • a clearance amount d By securing a large clearance d, a sufficient amount of steam can flow along the inner and outer peripheral surfaces of the cup.
  • the pre-seal lid, cup and contents are more quickly heat sterilized.
  • the soup filling nozzle can be easily inserted.
  • a wide clearance amount d can be ensured at the time of heat sterilization and at the time of liquid filling, and on the other hand, a narrow clearance amount d is automatically set at the time of gas replacement of the head space. Can be secured.
  • FIG. 16 is an explanatory view showing another example of cooling the sterilization chamber and the cup after steam sterilization.
  • a water jacket WJ is formed on the wall of the sterilization chamber 46, and the cooling water CW circulates inside the water jacket WJ.
  • the wall of the sterilization chamber 46 is cooled by the cooling water CW, and the heat of the steam remaining in the vicinity of the wall is also taken away.
  • non-sterile water for example, tap water, can be used as the cooling water CW.
  • the cup C is partially immersed with sterile water MW so that the water level is lower than the opening CO of the cup C.
  • a droplet of a water droplet does not generate
  • produce As a result, a water droplet does not mix in the contents.
  • the heated cup after steam sterilization can be suitably cooled.
  • the soup filling nozzle moves from the side to the container so as to face the container opening as shown in FIG. 11, but lifts the entire lid holding means in the aseptic chamber. If it is displaced to a position that does not interfere with the entry of the juice filling nozzle from above, for example, as schematically shown in FIG. 2, the juice filling nozzle is arranged above the conveyance path of the container and arranged upward. You can also.
  • the sterilization method and filling system for container-packed food according to the present invention includes a container filled with a solid / liquid juice mixture, a container for multi-chamber different food, and a container and lid material such as a resin container and a film containing aluminum foil.
  • the present invention can be suitably applied to containers having significantly different shrinkage rates near the temperature.

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Abstract

　固形物・液汁混合物食品に対する殺菌効果が高く且つ全体の工程および装置を簡素化する容器詰め食品の殺菌方法および充填システムを提供する。 　固形物を充填したカップの開口部を覆う寸法、例えばカップのフランジ外周部に相当する寸法で切断したプレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに融着させずにカップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置に押えボルト３１ａによってカップ受台ＣＨに固定・保持して蒸気殺菌を行う。その後殺菌済み液汁をクリーンボックス内で充填する。

Description

容器詰め食品の殺菌方法および充填システム
　本発明は、容器詰め食品の殺菌方法および充填システム、特に、固形物・液汁混合食品に対する殺菌効果が高く且つ全体の工程および装置構成を簡素化する容器詰め食品の殺菌方法および充填システムに関するものである。
　容器詰め食品の殺菌方法としては、食品を容器に充填し、蓋材によって容器開口部を密封した後にチャンバに移送し、高温高圧の蒸気や加圧熱水で熱殺菌を行う「レトルト殺菌方法」や、食品を容器に充填した後に高温高圧の蒸気を導入し、蒸気等の加熱媒体が食品に直に接しながら熱殺菌を行う「スチームインジェクション殺菌方法」が広く知られている。スチームインジェクション殺菌方法の場合、蓋材の供給方式により更に２つに分類することが出来る。その一つが、食品充填済み容器を蒸気によって熱殺菌をした後に、別途殺菌した殺菌済み蓋材によって容器開口部を密封する殺菌方法（例えば、特許文献１および２を参照。）であり、他は、食品充填済み容器のフランジ部に蓋材を部分的に融着（仮シール）した上で高温高圧の蒸気を導入して熱殺菌を行い、その後ヒートシールバーによって蓋材を容器のフランジ部に融着して密封（本シール）する殺菌方法（例えば、特許文献３を参照。）である。
　前者の殺菌方法では、食品充填済み容器を殺菌する装置以外に蓋材を殺菌する装置が別途必要となる。一方、後者の殺菌方法では、蓋材を容器のフランジ部に完全融着するためのシール装置以外に蓋材を容器のフランジ部に部分融着する仮シール装置が別途必要となる。
特開平０９－００９９３７号公報 特開２００５－３４１９２２号公報 特開２００５－１１８００４号公報
　従来のスチームインジェクション殺菌方法の内、殺菌された食品充填済み容器を殺菌済み蓋材によって密封する殺菌方法では、仮シール装置が不要となる代わりに蓋材を殺菌するための装置が別途必要となる。
　一方、従来の仮シール工程を伴ったスチームインジェクション殺菌方法では、食品、容器および蓋材が同時に殺菌されるため、蓋材を別途殺菌する装置が不要となる。蓋材を個別に殺菌する工程及びそのための装置が不要となり、その結果、全体の工程および装置の構成が簡略化する。
　しかし、高温高圧の蒸気を導入する際に容器の収縮率に対して蓋材の収縮率の差が大きいと、蓋材の一部が容器フランジに拘束されているため、蓋材が収縮する際に容器のフランジ部に応力を発生させその応力によって容器のフランジ部が変形するという問題がある。
　他方、上記容器詰め食品の内容物が、固形物と液汁からなる固形物・液汁混合物の場合、直接蒸気殺菌方法で製造する際、液汁の影響により殺菌時間が固形物単体殺菌に比べて時間を要するという問題がある。また、加熱殺菌後、固形物・液汁混合物の冷却に真空冷却法を使用すると、液汁が容器外へ飛散し製品化に支障を来たすと共に、飛散液による周囲の環境汚染に繋がるという問題点もある。真空冷却方法に代わる方法として液飛散の少ない不活性（窒素）ガスによる冷却も可能であるが、この場合多量の冷却ガスが必要で且つ、冷却に長時間を必要とするなどの問題点がある。
　そこで、本発明は、従来の容器詰食品の殺菌方法やシステムにおける上記問題点を解消しようとするものであって、食品に対する殺菌効果が高く且つ全体の工程および装置構成を簡素化すると共に、内容物が固形物・液汁混合物である場合における殺菌時間の短縮、液飛散防止、及び短時間での冷却を可能とする容器詰め食品の殺菌方法および充填システムを提供することを目的とする。
　前記目的を達成する請求項１に記載の容器詰め食品の殺菌方法は、高温高圧の蒸気を殺菌室内に導入することにより容器および蓋材を同時に熱殺菌する容器詰め食品の殺菌方法であって、前記食品が固形物・液汁混合物であり、予め固形物が充填された容器を前記殺菌室の受台に載置し、少なくとも前記容器の開口部を覆う寸法で予め切断されたプレシール蓋材を該容器に融着させずに該容器の開口部を覆う位置に保持し且つ該容器のヘッドスペースと前記殺菌室内との通気状態を保持した上で前記蒸気を殺菌室内に導入し、前記固形物と共に前記容器および前記プレシール蓋材を同時に熱殺菌し、その後殺菌済み液汁を前記容器内に充填することを特徴とする。
　上記容器詰め食品の殺菌方法では、プレシール蓋材は容器に融着せずに容器開口部を覆う位置に保持され且つ容器の内部と外気の通気状態が保持されているため、高温高圧の蒸気が流入する際に、蒸気が容器の内部に入り込み食品を好適に熱殺菌する。更に、プレシール蓋材は容器のフランジに融着されていないため、プレシール蓋材の収縮により容器のフランジが変形することがなくなり、食品および容器だけでなく蓋材も同様に熱殺菌される。また、仮シール工程が不要となり、その結果、仮シール装置も不要となる。更に、蓋材についても同時に殺菌されるため、蓋材の殺菌装置も不要となる。それに加え、プレシール蓋材が容器のフランジ部に相当する大きさで切断されている場合は、シール後にトリミングする必要がなくなり、トリミングのための装置も不要となる。これにより、全体の工程および装置が簡略化する。また、内容物が固形物・液汁混合物であっても、先に固形物だけを充填した状態で殺菌室内で蒸気殺菌し、その後に殺菌済み液汁を充填するので、固液混合物を直接殺菌する場合と比較して短時間に殺菌でき、内容物の熱劣化による栄養価の損傷が損なわれない。また、固形物と液汁を別々に殺菌するので、各々に最適な殺菌が可能である。従って、固形物・液汁混合物の高品質な容器詰加熱食品を得ることができる。
　請求項２に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記プレシール蓋材の内、前記容器のフランジの外縁部からはみ出した部分を前記受け台との間で部分的に押えながら前記プレシール蓋材を保持することとした。また、請求項３に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記プレシール蓋材の内、前記容器のフランジ上の非ヒートシール部分を該フランジとの間で部分的に押えながら前記プレシール蓋材を保持することとした。さらに、請求項４に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記プレシール蓋材の端部を狭持しながら該プレシール蓋材を前記容器のフランジから離隔して保持することとした。
　上記容器詰め食品の殺菌方法では、上記請求項２～４の何れかの構成を採用することで、高温高圧の蒸気が流入する際に蓋材の収縮が容器に作用しなくなり且つ蓋材はずれることなく保持され、更に蒸気が容器内部に流れやすくなるため、食品、容器およびプレシール蓋材が好適に熱殺菌される。
　請求項５に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記容器のフランジから前記プレシール蓋材までのクリアランス量は前記蒸気を前記殺菌室内に導入する際、又は容器内に液汁を充填する際には大きく確保し、他方、前記容器のヘッドスペースを不活性ガスで置換する際には小さく確保することとした。
　上記容器詰め食品の殺菌方法では、上記構成とすることにより、熱殺菌時においては十分な量の蒸気が容器の内外周面に沿って流れることができ、その結果、プレシール蓋材、容器および固形物をより迅速に熱殺菌することができ、また液汁を的確に容器内に充填できるようになる。他方、ヘッドスペースの不活性ガス置換時には、不活性ガスの逃気を最小限に抑えながら容器のヘッドスペースを不活性ガスによって効率よく置換することが出来るようになる。
　請求項６に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記蒸気は、殺菌室を真空減圧した後に導入し、所定時間保持した後に排気することとした。上記容器詰め食品の殺菌方法では、殺菌室を真空に減圧することにより蒸気の流入速度が増加し、その結果、殺菌室に流入する蒸気の流量が増加し、結果、単位時間当たりに供給される熱量が増大する。また、蒸気を所定の間保持することにより、殺菌室に供給された熱量が容器内に充填された固形物、容器および蓋材に十分に伝熱し、これら固形物、容器および蓋材が好適に短時間に熱せられて殺菌される。
　請求項７に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記蒸気を前記殺菌室内から排出する際に、該殺菌室内の圧力が前記食品の温度における飽和蒸気圧に対して０.０１から０.１ＭＰａだけ高くなるように該殺菌室内に不活性ガス又は空気を導入することにより該殺菌室内の圧力を調整し、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却することとした。
　本願発明者が鋭意研究した結果、殺菌室内の圧力が食品の温度における飽和蒸気圧よりも０.０１ＭＰａより低い場合は固形食品の破裂や水分の突沸等を生じやすくなるので好ましくなく、他方、殺菌室内の圧力が同飽和蒸気圧よりも０.１ＭＰａより高い場合は固形物破裂防止効果において変わりなく、不活性ガス等の導入量が増えるだけ不経済であることを見出した。
　そこで、上記容器詰め食品の殺菌方法では、不活性ガス等を殺菌室内に好適に導入し、殺菌室内の圧力を固形物の温度における飽和蒸気圧よりも０.０１から０.１ＭＰａだけ高く設定することにより、固形物の破裂を効果的に防止する。なお、殺菌室内の圧力は、製造時に食品の温度を測定しながら調整してもよいが、予め試験的に固形物の温度変化を測定しておき、製造時にはそのデータに基づいて圧力を調整してもよい。
　請求項８に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記蒸気を排気した後に、前記殺菌室を減圧しながら前記容器および前記プレシール蓋材を冷却することとした。
　上記容器詰め食品の殺菌方法では、減圧した後の大気圧戻しの際、空気の断熱膨張により、容器等の顕熱と空気の潜熱との間で熱交換が行われ、その結果、容器は顕熱の一部を空気の潜熱として失うことになる。これにより、容器等は好適に冷却される。また、凝縮水の気化を促して、固形物が水っぽくなるのを防止するようになる。
　請求項９に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記液汁は、高温短時間殺菌して冷却後に前記殺菌室から無菌室に移載された殺菌済み固形物入り容器に充填され、該液汁により前記固形物及び容器を冷却することとした。
　上記容器詰め食品の殺菌方法では、液汁を短時間に高温殺菌して冷却するので、液汁の熱劣化を防ぐと共に、低温の液汁を蒸気殺菌後の固形物入り容器に充填するので、固形物が液汁によって冷却されるため、固形物入り容器を殺菌室で長時間冷却する必要がなく、高温の状態で殺菌室から取り出すことができる。
　請求項１０に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却した後に、前記容器のヘッドスペースに対しガス置換ノズルによって不活性ガスを所定の間導入し、その後前記ガス置換ノズルを待避させて該容器開口部を密封することとした。
　上記容器詰め食品の殺菌方法では、ガス置換ノズルが容器開口部に対するヒートシールの妨げにならなくなる。
　請求項１１に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記液汁の充填、前記ガス置換及び前記容器開口部の密封は、クリーンボックス内で行なうこととした。
　上記容器詰め食品の殺菌方法では、前記液汁の充填、前記ガス置換及び前記容器開口部の密封がクリーンボックス内で行なわれるので、アセプティック充填又はそれに匹敵する良質な固形物・液汁混合物の容器詰め食品を得ることができる。
　上記目的を達成するために、請求項１２に記載の容器詰め食品の充填システムでは、食品充填済み容器を載置する受け台と、前記容器および蓋材を同時に殺菌する高温高圧の蒸気を殺菌室に供給する蒸気供給手段を具備した容器詰め食品の充填システムであって、前記食品が固形物・液汁混合物であり、少なくとも前記容器の開口部を覆う寸法で予め切断されたプレシール蓋材を該容器に融着させずに該容器の開口部を覆う位置に保持し且つ該容器のヘッドスペースと前記殺菌室内気の通気状態を保持する容器保持手段、液汁を高温短時間で殺菌する液汁高温短時間殺菌手段を備え、前記固形物と共に前記容器および前記プレシール蓋材を同時に熱殺菌し、その前記液汁高温短時間殺菌手段による殺菌済み液汁を固形物充填殺菌済み容器に充填するようにしてなることを特徴とする。
　上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項１に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
　請求項１３に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の内で前記容器のフランジの外縁部からはみ出した部分を押えるピン付きプレートと、該ピンを受ける前記受け台とを具備して成ることとした。
　上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項２に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
　請求項１４に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の内で前記容器のフランジ上の非ヒートシール部分を押えるピン付きプレートと、該ピンを受ける前記受け台とを具備して成ることとした。
　上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項３に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
　請求項１５に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の端部を狭持するグリップと、該グリップを支持する支持手段と、該グリップを所定の位置に案内するガイド手段とを具備して成ることとした。
　上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項４に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
　請求項１６に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記容器のフランジから前記プレシール蓋材までのクリアランス量を調整するクリアランス量調整手段を備えることとした。
　上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項５に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
　請求項１７に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記蒸気供給手段は、真空ポンプを有し、前記殺菌室内を真空減圧した後に蒸気を導入し、所定時間を保持した後に排気することとした。
　上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項６に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
　請求項１８に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記蒸気を前記殺菌室内から排出する際に、該殺菌室内の圧力が前記食品の温度における飽和蒸気圧に対して０.０１から０.１ＭＰａだけ高くなるように該殺菌室内に不活性ガス又は空気を導入することにより該殺菌室内の圧力を調整し、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却することとした。
　上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項７に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
　請求項１９に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記蒸気を排気した後に、前記殺菌室を減圧しながら前記容器および前記プレシール蓋材を冷却するように構成されていることとした。
　上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項８に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
　請求項２０に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記蒸気を排気した容器に液汁を充填する液汁充填ノズル、該液汁充填ノズルを容器の開口部と前記蓋材との隙間から又は前記蓋材を保持する蓋材保持手段を上昇させて容器内に液汁を充填するように変位させる充填ノズル変位手段を有するように構成することとした。
　上記容器詰め食品の充填システムでは、液汁充填ノズルを容器内に液汁を充填する位置に確実に変位させることができる。
　請求項２１に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却した後に、前記容器のヘッドスペースに対しガス置換ノズルによって不活性ガスを所定時間導入し、その後前記ガス置換ノズルを待避させて該容器開口部を密封することとした。
　上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項１０に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
　本発明の容器詰め食品の殺菌方法によれば、容器の開口部を覆う寸法で予め切断されたプレシール蓋材が融着せずに容器の開口部を覆う位置に容器のヘッドスペースと前記殺菌室内気の通気状態を保ちながら支持されている為、以下に記す効果を有する。
（１）容器と食品と蓋材を同時に殺菌することが出来る。
（２）蒸気の流入による食品の飛散が好適に防止される。
（３）仮シール工程及びそのための仮シール装置が不要となる。
（４）容器と蓋材の収縮率が違う場合でも、容器のフランジ部が変形しなくなる。
　特に、レトルト殺菌と比べ、
（５）固形物・液汁混合物からなる内容物を短時間に殺菌することができ、内容物の熱劣化による栄養価が損なわれることがなく、高品質の容器詰め食品が得られる。
（６）固形物と液汁が各々最適な殺菌が可能である。
（７）蒸気が直接に食品に触れるため、食品に対する伝熱効率が高くなり、その結果、殺菌処理の時間が短縮される。
（８）殺菌処理終了後に容器の開口部を密封するため、容器内圧の制御が容易に出来るようになる。
（９）容器が多室の場合は、各室に異なる内容品を充填しても、蓋材に凹凸が生じなくなる。
本発明に係る容器詰食品の充填システムを示す構成説明図である。 その充填システムのライン構成模式図である。 蒸気殺菌部を示す構成説明図である。 実施例１に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダーを示す斜視説明図である。 蓋材ホルダーの要部断面説明図である。 実施例２に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダーを示す斜視説明図である。 蓋材ホルダーとヒートシールバーとの組み合わせを示す要部断面説明図である。 蓋材ホルダー及びヒートシールバーの動作を示す説明図である。 実施例３に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダーを示す説明図である。 蒸気殺菌後における殺菌室の冷却の一例を示す説明図である。 液汁充填ノズルの作動説明図である。 本発明の実施形態に係るガス置換ノズルの駆動機構を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るガス置換ノズルの動作を示す説明図である。 実施例４に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダーを示す説明図である。 熱殺菌時またはヘッドスペースの不活性ガス置換時におけるクリアランス量ｄの調整を示す説明図である。 蒸気殺菌後における殺菌室およびカップの冷却の他の実施形態を示す説明図である。
符号の説明
　１０　　固形物充填部
　２０　　蓋材カット部
　３０　　蓋材保持部
　４０　　蒸気殺菌部
　５０　　液汁充填部
　６０　　ガス置換部
　７０　　シール部
　８０　　トリミング部
　９０　　液汁供給部
　１００　カップ詰め固形食品の充填システム
　以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
　図１は、本発明に係るカップ詰固形食品の充填システム１００の実施形態を示す構成説明図であリ、図２はそのライン概略図である。
　この実施形態に係るカップ詰固形食品の充填システム１００は、カップに固形食品を充填する固形物充填部１０と、蓋材を予めカップの開口部を覆う寸法で切断する蓋材カット部２０と、カットした蓋材（プレシール蓋材）をカップに融着させずに且つカップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながらプレシール蓋材を固定する蓋材保持部３０と、その状態で固形物充填済みカップと蓋材を同時に高温高圧の蒸気によって熱殺菌する蒸気殺菌部４０と、該熱殺菌された固形物充填済みカップ内に殺菌済み液汁を充填する液汁充填部５０と、カップのヘッドスペースを不活性ガスで置換するガス置換部６０と、プレシール蓋材をカップのフランジに融着させてカップの開口部を密封するシール部７０と、フランジからはみ出た余分な蓋材をカットするトリミング部８０とを具備して構成されている。さらに、前記液汁を殺菌及び冷却して液汁充填部５０に供給する液汁供給部９０を具備している。液汁供給部９０は、液汁を調合する液汁調合タンク９１、調合された液汁を高温短時間殺菌する高温短時間殺菌装置及び高温殺菌に続いて冷却する冷却装置としての熱交換機（ＵＨＴ殺菌装置）９２及び充填タンク９３から構成されている。なお、蒸気殺菌部４０は蒸気殺菌室(蒸気殺菌釜)ＳＲとして構成され、蒸気殺菌部４０の入口までは一般室相当の環境でよく、蒸気殺菌部４０の出口から少なくとも液汁充填部５０、ガス置換部６０、シール部７０の出口までは無菌環境またはクリーン環境であることを要し、クリーンボックスＣＢ内に配置されている。
　固形物充填部１０では、所定量の固形食品、例えば豆類、いも類、栗、トウモロコシ及びその他の具材等がカップ内に充填機によって充填される。また、カップとしては、例えばフランジシール面を有する広口の耐熱性プラスチック容器またはアルミ箔製容器を使用することが出来る。
　蓋材カット部２０は、蓋材をカップの開口部を覆う寸法、例えばカップのフランジ外周部に相当する寸法で切断したプレシール蓋材を製造する。また、蓋材の材質としては例えばプラスチックフィルムやアルミ箔又はそれらの積層複合フィルム等である。なお、蓋材の熱収縮率はカップの熱収縮率と略等しいか、或いはそれ以下であることが望ましい。
　蓋材保持部３０は、従来のカップ詰固形食品の充填システムのように蓋材を容器に部分融着（仮シール）して固定するのではなく、後述する蓋材保持手段によってプレシール蓋材を容器に融着させずに且つ容器のヘッドスペースと外気との通気状態を保ちながら保持・固定するものである。これにより、蓋材をカップに部分融着する仮シール工程およびその工程に必要な仮シール装置が不要となり、システム全体の工程および装置の構成が簡略化するようになる。なお、この蓋材保持手段の詳細については、図４から９及び１４、１５を参照しながら後述する。
　蒸気殺菌部４０は、図３に示すように、高温高圧の蒸気を発生させる蒸気発生器４１と、その蒸気を貯蔵するスチームタンク４２と、蒸気の供給圧力を所定の圧力に調整する調圧弁４３－１と、蒸気の殺菌室４６への流入を断続（オン／オフ）するインレット弁４４と、同流出を断続するアウトレット弁４５と、被加熱対象物である食品充填済みカップを載置する殺菌室４６と、殺菌室４６を減圧する真空ポンプ４７と、殺菌室４６の真空状態をブレイクする大気圧戻し弁４８と、空気または不活性ガスを貯蔵するガスタンク４９と、ガスの供給圧を調整する減圧弁４３－２とを有している。
　また、コンベアＣＶはいわゆる無端のコンベアベルトで、カップを受けるカップ受台を備え、カップを固形物充填部１０、蓋材保持部３０、蒸気殺菌部４０、そして、クリーンボックスＣＢ内の液汁充填部５０、ガス置換部６０、シール部７０に順次搬送し、シールされた容器を、クリーンボックスＣＢから排出してトリミング部８０に搬送する経路を循環する単一又は一連の複数のコンベヤ群で構成されている。
　殺菌室４６への蒸気の供給方式としては、容器を殺菌室４６へ搬入後、常圧下のまま高温高圧の蒸気を供給してもよいし、或いは殺菌室４６の内部を真空にした後に供給してもよい。殺菌室４６の内部を予め真空脱気しておくことにより、蒸気が食品の隙間まで瞬時に流入し食品および容器を効率よく加熱（熱殺菌）することが出来る。殺菌時間（殺菌室４６における蒸気の保持時間）としては、例えば、１２０℃以上－１０分間、１３０℃以上－５分間、または１６０℃以上－５秒間である。
　殺菌室４６の残留蒸気の排気方式としては、単にアウトレット弁を開いて蒸気を排気してもよいし、或いは蒸気の排気と同時にガスを導入することにより殺菌室４６の内圧の減圧速度を調整して蒸気を排気してもよい。なお、減圧速度については、飽和蒸気圧をＰSとし、殺菌室４６の内圧をＰとする時、０.０１[ＭＰａ]＜Ｐ－ＰS＜０.１[ＭＰａ]となるように、つまり殺菌室４６の内圧が飽和蒸気圧ＰSに対して０.０１～０.１[ＭＰａ]だけ高くなるように、殺菌室４６にガスを導入しながら殺菌室４６の内部を減圧する。従来、冷却を早めるためアウトレット弁を開にして蒸気を急激に排気すると水分が突沸したり固形食品が破裂することがあった。しかし、このように、ガスを導入しながら減圧速度を調整して蒸気を排気することにより、固形食品の破裂を好適に防止することが可能となる。また、アウトレット弁の調圧だけでは冷却の進行が遅くなり、殺菌工程に時間を要し、好ましくない。
　また、導入するガスとしては、例えば、窒素等の不活性ガス又は高圧空気である。従って、窒素等の不活性ガスを採用する場合は、蒸気の排気と同時に容器のヘッドスペースが不活性ガスで置換されるため、次工程であるガス置換の工程を省略することが可能となる。これにより、蒸気殺菌部４０の後段に位置するガス置換部６０を省略することが可能となる。
　また、熱殺菌後の容器の冷却方法としては、冷却をより促進するために、減圧冷却したり、内部を水冷したり、殺菌室を外部から水冷してもよい。一般にスチームインジェクションは、蒸気の凝縮水によって食品が水っぽくなる傾向がある。減圧冷却を行うと、凝縮水の気化により冷却が促進されるとともに余分な水分が除去され、食品が水っぽくなるのを防止する効果がある。しかしながら、本実施形態では、後述するようにクリーンボックスに搬送後の容器に冷却された液汁を充填して、液汁により冷却されるので、必ずしも殺菌室での冷却は必要でなく、熱い状態で殺菌室から排出が可能である。
　液汁充填部５０では、蒸気殺菌部４０で蒸気殺菌及び冷却されてクリーンボックス内に搬送されてきた容器のフランジと蓋材との間に液汁充填ノズルを挿入し、或いは蓋材を保持して容器開口部を覆っている蓋材保持手段を移動させて容器の開口部を開放して、開口部上方に液汁充填ノズルを位置させて、該液汁充填ノズルにより充填タンク９３に貯留されている殺菌済み且つ冷却された液汁を所定量固形物の上方に向けて充填する。液汁充填ノズルの駆動機構の詳細は後述する。
　ガス置換部６０は、詳細については、図１３を参照しながら後述するが、ガスを噴射するガス置換ノズルを充填済みカップに近接させながら吹きつけ、そして吹きつけが完了すると、ガス置換ノズルをそのカップから離隔して待避させ次工程であるシール工程の妨げとならないように構成されている。
　シール部７０では、熱せられたシールヘッドがプレシール蓋材を充填済みカップのフランジ部に押し当ててプレシール蓋材をそのフランジ部に融着させ、充填済み容器の開口部を密封する。
　トリミング部８０では、容器の開口部のヒートシール後、容器のフランジ部からはみ出た余分な蓋材はカッタによって切断され、その開口部を密封された充填済み容器は搬出手段によって製品として出荷される。
　液汁充填部５０に液汁を供給する液汁供給部９０は、液汁を調合する調合タンク９１、調合タンクの下流に設けられ調合された液汁を高温高速殺菌（ＵＨＴ殺菌）する殺菌機とその下流に設けられた瞬間冷却機との組み合わせからなる熱交換機９２、及び充填タンク９３とから構成されている。充填タンクから管路を介して液汁充填ノズルに連設されているが、熱交換機、充填タンク、充填ノズルまでの経路は、密封経路となっており、外気の侵入を阻止して液汁の無菌状態を保持している。液汁の殺菌後の冷却温度は、内容液にもよるが少なくとも殺菌済み固形物の温度よりも低い温度まで冷却されることが望ましい。
　図４は、実施例１に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダー３０aを示す斜視説明図である。また、説明の都合上、カップ受台ＣＨ、液汁充填ノズル５１およびガス置換ノズル６１が図上に表されている。この蓋材ホルダー３０aは、プレシール蓋材ＰＳをカップ受台ＣＨに押し当てる押えボルト３１aと、押えボルト３１aを支持するボルト支持構体３２aと、押えボルト３１aがプレシール蓋材ＰＳの所定の位置に当たるように案内する位置決めガイド３３aとから成る。
　押えボルト３１aは、プレシール蓋材ＰＳの周端部を、例えば４点でカップ受台ＣＨに押し当てることによりプレシール蓋材ＰＳを保持している。これにより、殺菌室４６と容器内部との通気状態が好適に確保され、殺菌室４６に蒸気を供給した時に、蒸気が容器の内部まで流入し、容器と内容物を同時に熱殺菌することが可能となる。また、液汁充填ノズルで殺菌済み液汁を供給する際、及びヘッドスペースをガス置換する際、液汁充填ノズル５１又はガス置換ノズル６１が容器のヘッドスペース近傍まで近接することができるため、液汁を確実に供給でき、且つ容器のヘッドスペースを不活性ガスで十分に置換することが出来るようになる。
　ヒートシールバー貫通口３４aは、カップのヘッドスペースにある空気を不活性ガスで置換した後に、プレシール蓋材ＰＳをカップのフランジ部ＣＦに融着するヒートシールバーＨＢが通過するための開口である。
　押えボルト３１aがプレシール蓋材ＰＳをカップ受台ＣＨに押し当てる代わりに、カップのフランジ部ＣＦに押し当てるように押えボルト３１aをボルト支持構体３２aに配設しても良い。
　図５は、蓋材ホルダー３０aの要部断面説明図である。また、カップ受台ＣＨ、ヒートシールバーＨＢおよびガス置換ノズル６１が表されている。
　高温高圧の蒸気がプレシール蓋材ＰＳとカップフランジ部ＣＦとの間からカップの内部に入り込み、カップに充填された食品ＳＦおよびカップの内外周面を熱殺菌する。また、クリアランス量ｄは、カップ開口部の天面からプレシール蓋材ＰＳの下面までの距離で定義され（以降の説明でも同様とする。）、本実施例ではクリアランス量ｄ≒０.０ｍｍである。後述するように、このクリアランス量ｄは、殺菌時においては加熱効率の点で大きい方が望ましく、他方、ガス置換時においては不活性ガスの使用量の点から小さい方が望ましい。
　このように、プレシール蓋材ＰＳがカップフランジ部ＣＦに融着されずにカップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置に押えボルト３１aによって固定されている。従って、高温高圧の蒸気が流入する際に、プレシール蓋材ＰＳとカップの熱収縮率が相異する場合でもカップフランジ部ＣＦの変形が生じなくなる。また、プレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに部分的に融着する工程及びそのための仮シール装置が不要となり、結果的に全体の工程および装置の構成が簡略化するようになる。
　図６は、実施例２に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダー３０bを示す斜視説明図である。
　この蓋材ホルダー３０bは、カップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置にプレシール蓋材ＰＳを狭持しながらカップから離隔して保持するグリップとしての蓋材ウェイトプレート３１b及び蓋材サポートプレート３２bと、蓋材ウェイトプレート３１b及び蓋材サポートプレート３２bを支持する支持手段としてのスプリング３３bと、スプリング３３bの中を通り蓋材ウェイトプレート３１b及び蓋材サポートプレート３２bの貫通穴に嵌合するガイド手段としてのガイドピン３４bと、スプリング３３b及びガイドピン３４bが固定されているカップ受台３５bとから成る。
　プレシール蓋材ＰＳは、カップフランジ部ＣＦに融着されずに蓋材ウェイトプレート３１b及び蓋材サポートプレート３２bとの間に狭持されカップから離隔して保持されている。更にスプリング３３bによって蓋材サポートプレート３２bとカップ受台３５bの隙間から殺菌用の高温高圧の蒸気が入り込むのに適したクリアランス量ｄが確保されている。
　また、カップを受けるカップ受台３５bは、液汁充填ノズル５１及びガス置換ノズル６１が容器の内部に深く入り込むことが出来るように、液汁充填ノズル５１及びガス置換ノズル６１と対向する面に切り欠きが施されている。
　図７は、蓋材ホルダー３０bとヒートシールバー７０bとを組み合わせた要部断面説明図である。
　このヒートシールバー７０bは、プレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに押し当てて融着させるシールヘッド７１bと、スプリング３３bを押し下げるスプリング下げステイ７２bと、スプリング下げステイを懸架する下げステイ用スプリング７３bと、ガイドピン３４bと嵌合するガイドホール７４bとから成る。
　なお、図示されてはいないが、スプリング下げステイ７２bは軸方向に対し摺動可能に構成されている。かつ、下げステイ用スプリング７３bのバネ定数はスプリング３３bのバネ定数より大きくなるように設定されている。これにより、スプリング下げステイ７２bと蓋材ウェイトプレート３１bが合した時、先ずスプリング３３bが縮み始め、そして、スプリング３３bが最下点に達した時、今度は下げステイ用スプリング７３bが縮み始め、その結果、シールヘッド７１bが下降しプレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに押し当てて融着することになる。なお、このヒートシールの動作の詳細については、図８において後述する。
　図８は、蓋材ホルダー３０b及びヒートシールバー７０bの動作を示す説明図である。
　先ず、図８（ａ）に示すように、カップ開口部の天面からプレシール蓋材ＰＳの下面までの距離で定義されるクリアランス量ｄは最大となり蒸気殺菌時のクリアランスを好適に確保する。また、カップ受台３５bのガイドピン３４bとガイドホール７４bとが嵌合するように、シールヘッド７１b及びスプリング下げステイ７２bがカップ受台３５bに対して下降する。
　図８（ｂ）に示すように、シールヘッド７１b及びスプリング下げステイ７２bが下降して、スプリング下げステイ７２bと蓋材ウェイトプレート３１bが合し、スプリング下げステイ７２bが蓋材ウェイトプレート３１bを押すことにより、スプリング３３bが徐々に縮むようになる。このようにして、スプリング３３bは最下点まで縮み、ヘッドスペースの不活性ガス置換に最適なクリアランス量ｄが好適に確保される。
　また、前述したように、クリアランス量ｄは、殺菌時においては加熱効率の点で大きい方が望ましく、他方、ヘッドスペースの不活性ガス置換時においては不活性ガスの使用量の点から小さい方が望ましい。
　図８の（ｃ）に示すように、なおもシールヘッド７１b及びスプリング下げステイ７２bが下降して、蓋材ウェイトプレート３１bを押し下げようとするが、スプリング３３bが最短長になっているために、蓋材ウェイトプレート３１bはこれ以上下がることが出来ず、スプリング下げステイ７２bは、シールヘッド７１bに対し鉛直上向きに摺動し、その結果、シールヘッド７１bは下降するようになる。そして、シールヘッド７１bは下げステイ用スプリング７３bを押し下げながらプレシール蓋材ＰＳに接し、プレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに押し当ててプレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに融着する。
　このように、プレシール蓋材ＰＳがカップフランジ部ＣＦに融着せずにカップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置に蓋材ホルダー３０bによってカップから離隔して保持されている。その結果、高温高圧の蒸気が流入する際に、プレシール蓋材ＰＳとカップの熱収縮率が相異する場合でもカップフランジＣＦの変形が生じなくなる。また、プレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに部分的に融着する工程及びそのための仮シール装置が不要となり、結果的に全体の工程および装置の構成が簡略化するようになる。また、ヒートシールバー７０bを上記構成とすることにより、熱殺菌時またはヘッドスペースの不活性ガス置換時において最適なクリアランス量ｄを確保することが出来るようになる。
　図９は、実施例３に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダー３０ｃを示す説明図である。なお、図９の（ａ）は、平面図であり、同（ｂ）はそのＡ－Ａ’断面図である。
　この蓋材ホルダー３０ｃは、カップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置にプレシール蓋材ＰＳを狭持しながらカップから離隔して保持するグリップとしてのフィルム押え３１c及びフィルム受け３２cと、フィルム押え３１c及びフィルム受け３２cを支持する支持手段としてのバネ３３cと、バネ３３cの中を通り板３５cと螺合するガイド手段としてのピンファスナ３４cと、ピンファスナ３４cと螺合する板３５cと、カップを受けるカップ受台３６cとから成る。また、ピンファスナ３４cと板３５cは、後述するように、クリアランス量調整手段を成している。
　プレシール蓋材ＰＳが全周にわたり狭持されている実施例２と異なり、本実施例ではプレシール蓋材ＰＳの向かい合う一の両端部のみがフィルム押え３１c及びフィルム受け３２cによって狭持され、且つバネ３３cによってカップから離隔して保持されている。
　板３５cにはピンファスナ３４cと螺合する雌ねじ（図示せず）が形成され、且つピンファスナ３４cを締める（板３５cにネジ込むこと）ことにより、クリアランス量ｄを小さくすることができ、逆にピンファスナ３４cを緩めることにより、クリアランス量ｄを大きくすることができる。従って、蒸気を殺菌室に供給する際は、クリアランス量ｄを大きく確保し、十分な量の蒸気がカップの内部に流入してプレシール蓋材、カップ及び内容物を同時に支障なく挿入できるようにクリアランス量を大きく確保する。一方、カップのヘッドスペースを不活性ガスで置換する際は、クリアランス量ｄを小さく確保し、不活性ガスの逃気を最小限に抑えながら効率よく不活性ガス置換をすること出来るようになる。
　カップ受台３６cのカップフランジ部ＣＦに合する部分には溝が切られ、その溝にシートラバーＳＲが埋め込まれている。このシートラバーＳＲによってカップフランジ部ＣＦにかかるシールヘッドの押圧が均一になると共に、ヒートシール時にカップフランジ部ＣＦが受ける衝撃を好適に吸収する。
　このように、プレシール蓋材ＰＳがカップフランジ部ＣＦに融着せずにカップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置に蓋材ホルダー３０cによってカップから離隔して保持されていることにより、高温高圧の蒸気がカップＣの隅々まで行き渡り所定の殺菌温度に容易に到達することが出来ると共に、プレシール蓋材ＰＳとカップの熱収縮率が相異する場合でもカップフランジ部ＣＦの変形が生じなくなる。また、固形物、容器、蓋材の同時加熱殺菌後に、液汁の充填が可能となる。また、プレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに部分的に融着する工程及びそのための仮シール装置が不要となり、結果的に全体の工程および装置の構成が簡略化するようになる。更に、ピンファスナ３４cを板３５cに締緩することにより、熱殺菌時、液汁充填時またはヘッドスペースの不活性ガス置換時において最適なクリアランス量ｄを確保することが出来るようになる。
　（熱殺菌時のクリアランス量ｄの好適範囲）
　クリアランス量ｄが小さい場合は、真空脱気した後に蒸気を供給することにより容器内部まで蒸気が流入しプレシール蓋材、容器および内容物を同時に熱殺菌することが可能となる。他方、所定のクリアランス量ｄを設けると、より高速に容器および内容物を熱殺菌することができるようになる。しかしながら、クリアランス量ｄが大きすぎると、蒸気供給時の食品の飛散、後述の水冷を行う際には飛沫の浸入などのおそれがある。また、上述したように、ガス置換の効率を考慮すると、クリアランス量ｄとしては、１～３０[mm]が望ましく、特に３～１０[mm]がより望ましいが、液汁充填ノズル挿入時は、該ノズル先端をヘッドスペースに望ませるのに充分なクリアランス量を確保する。そのために、蓋材ホルダー全体をカップ受台から持上げることができるようにしても良い。
　図１０は、蒸気殺菌後における殺菌室およびカップの冷却の一例を示す説明図である。
　この殺菌室の冷却では、シャワーノズルＳＮより無菌の冷却水ＣＷを噴射することにより、その冷却水ＣＷが殺菌室内部の蒸気を冷却すると共に殺菌室内部の壁面を冷却する。そして、これらの冷却水ＣＷは、最終的にはカップＣが冷却水ＣＷによって部分浸漬されるように、殺菌室内部の底部に集水・貯水される。なお、この冷却水ＣＷの水位はカップの開口部ＣＯより下位となるように制御されている。また、冷却水ＣＷは蓋材ホルダー３０cに直接にかからない方向に噴射される。これにより、蒸気殺菌後の昇温したカップを好適に冷却すると共に殺菌室内部を好適に冷却することが出来る。また、冷却水ＣＷとしては、無菌水を使用する。
　図１１は、液汁充填部５０の動作を示す説明図である。なお、図１１（ａ）は液汁充填ノズル５１が待避している状態を示し、一方、図１１（ｂ）は、液汁充填ノズル５１が固形物が充填されているカップ内に液汁を充填している状態を示している。本実施形態の液汁充填ノズルの駆動機構は、図１２に示す後述するガス置換ノズルの駆動機構と同様な機構であるので、それと同様な部材には同一符号を付し、その詳細な機構は図１２で説明する。
　本実施形態の液汁充填ノズルの駆動機構において、例えばカップフランジ部ＣＦからはみ出したプレシール蓋材ＰＳが垂れ下がっている場合に、ノズルが単に直線運動のみを行うものであると、垂れ下がった蓋材がノズルの進入を邪魔して容器開口部に進入できないという問題があるが、本実施形態の液汁充填部５０はその問題点を解消できる充填ノズル変位手段を有している。即ち、本発明に係る液汁充填部５０の充填ノズル変位手段を構成するピックアップカム６２により、液汁充填ノズル５１は往復運動と楕円運動を行うことが出来る。これにより、プレシール蓋材ＰＳが垂れ下がっている場合であっても、同図（ａ）の状態から液汁充填ノズル５１がプレシール蓋材ＰＳをまくりながら進入して、同図（ｂ）に示すようにカップのヘッドスペースに面することが出来るようになる。なお、図中５８は液汁充填ノズル５１に液汁を供給する液汁供給ラインである。
　図１１（ａ）では、エアシリンダ６６のロッドが前進することにより、プッシャーロッド６５も前進し、その結果、液汁充填ノズル５１がピックアップカム６２によってカップ受台ＣＨに近接しながら吐出方向を上方へ変える。図１１（ｂ）では、エアシリンダ６６のロッドが更に前進することにより、プッシャーロッド６５を更に前方へ押し出し、その結果、液汁充填ノズル５１が楕円軌道を描きながらプレシール蓋材ＰＳをめくりながらカップ受台ＣＨに近接し、液汁をカップに供給する。
　また、液汁充填部５０は、エアシリンダ６６及びピックアップカム６２によって液汁充填ノズル５１の吐出方向を変えているが、それとは別にヒンジ等を使用することにより、液汁充填ノズル５１の吐出方向を可変とすることも可能である。
　図１２は、本発明に係るガス置換部６０におけるガス置換ノズルの駆動機構を示す一実施形態を示している。
　このガス置換部６０は、ヘッドスペースに不活性ガスを吹き込むガス置換ノズル６１、そのノズルの吐出方向を可変にするピックアップカム６２と、ピックアップカム６２の作用を伝達するアーム６３と、アーム６３のピックアップカム６２に対する摩擦を低減するローラー６４と、エアシリンダの往復力を液汁充填ノズル５１へ伝達するプッシャーロッド６５と、往復力を発生するエアシリンダ６６と、プッシャーロッドを保持するロッドホルダ６７と、ガス置換ノズル６１に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ライン６８とから成る。
　図１１は、液汁充填ノズルの駆動機構を示したが、ガス置換ノズル駆動機構も同様な機構を採用できる。図１３は、ガス置換部６０におけるガス置換ノズルによる前記液汁充填後に行う不活性ガス置換の状態を示し、液汁充填時の状態を示す図１１に対応している。同様な構成は図１２と同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、ヘッドスペースの不活性ガス置換の場合、ガス置換ノズル６１が液汁充填ノズル５１と相違して容器のヘッドスペース上方に面する必要はないので、図のようにガス置換時のガス置換ノズル６１のストロークは小さく、ノズル先端はカップのフランジとプレシール蓋材ＰＳとの隙間（クリアランス）に面していればよい。
　図１４は、実施例４に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダー３０dを示す説明図である。なお、図１４（ａ）は、平面図であり、同（ｂ）はその要部断面図である。
　この蓋材ホルダー３０dは、カップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置にプレシール蓋材ＰＳを狭持しながらカップから離隔して保持するグリップとしてのフィルム押え３１d及びフィルム受け３２dと、フィルム押え３１d及びフィルム受け３２dをカップ受台ＣＨに案内する支持手段およびガイド手段としての位置決めガイド３３dと、殺菌室４６に設置され位置決めガイド３３dを支持するクリアランス量調整手段としてのガイド３４dとから成る。
　プレシール蓋材ＰＳはフィルム受け３２dに載置され上部よりフィルム押え３１dによって固定されている。なお、フィルム押え３１dはフィルム受け３２dに載置されているだけである。
　カップ受台ＣＨは、殺菌室４６においてガイド３４d間に配設される。他方、後述するように、ガイド３４dは位置決めガイド３３dを支持することにより、クリアランス量ｄを大きく確保し十分な量の蒸気がカップＣの内外周面に沿って流入することができるようにする。
　図１５は、熱殺菌時または液汁充填時、及びヘッドスペースの不活性ガス置換時におけるクリアランス量ｄの調整を示す説明図である。
　図１５（ａ）に示すように、カップ受台ＣＨが蒸気殺菌部及び液汁充填部のガイド３４d間に配設され、続いてプレシール蓋材ＰＳが載置固定されたフィルム押え３１d及びフィルム受け３２dが位置決めガイド３３dに案内されて、位置決めガイド３３dがガイド３４dに合し支持される。これにより、プレシール蓋材ＰＳはカップＣの開口部を覆う位置に、カップ開口部の天面（カップフランジ部ＣＦ）からクリアランス量ｄだけ隔てて保持されるようになる。このように、大きなクリアランス量ｄを確保することにより、十分な量の蒸気がカップの内外周面に沿って流れることが出来るようになる。その結果、プレシール蓋材、カップおよび内容物がより迅速に熱殺菌されるようになる。また、液汁充填部では、液汁充填ノズルの挿入が容易となる。
　図１５（ｂ）に示すように、カップ受台ＣＨが液汁充填部５０を過ぎると、ガイド３４dによる支持がなくなるため、位置決めガイド３３dが下がり、その結果、フィルム押え３１d及びフィルム受け３２dが下がりフィルム受け３２dがカップフランジ部ＣＦに保持されるようになる。これにより、クリアランス量ｄは限りなく小さくなる。そして、ガス置換ノズルＧＮはカップのヘッドスペースに不活性ガスを供給し、クリアランス量ｄが限りなく小さいため、不活性ガスの逃気を最小限に抑えながらカップのヘッドスペースを不活性ガスによって効率よく置換することが出来るようになる。このように、ガイド３４dの支持がなくなることにより、ヘッドスペースの不活性ガス置換に最適なクリアランス量ｄを確保することが出来るようになる。
　実施例４に係る蓋材ホルダーによれば、熱殺菌のとき及び液汁充填のときには広いクリアランス量ｄを確保することができ、他方、ヘッドスペースのガス置換時においては狭いクリアランス量ｄを自動的に確保することができる。
　図１６は、蒸気殺菌後における殺菌室およびカップの冷却の他の例を示す説明図である。
　この殺菌室の冷却では、殺菌室４６の壁にウォータージャケットＷＪが形成されて、その内部を冷却水ＣＷが循環している。これにより、冷却水ＣＷにより殺菌室４６の壁が冷却され、引いては壁近傍に残留する蒸気の熱をも奪うことになる。なお、冷却水ＣＷとしては、非無菌水、例えば水道水を使用することが出来る。
　カップの冷却に対しては、カップＣを、水位がカップＣの開口部ＣＯより下位になるようにして無菌水ＭＷによって部分浸漬する。このようにすることにより、シャワー式と異なり水滴の飛沫が発生することはなく、その結果、内容物に水滴が混入することはない。これにより、蒸気殺菌後の昇温したカップを好適に冷却することが出来る。
　以上、本発明の種々の実施形態及び実施例について説明したが、本発明は上記の実施形態や実施例に限るものでなく、その技術的思想の範囲内で種々の設計変更が可能である。たとえば、前記実施形態では、液汁充填ノズルは、図１１に示すように、容器に対して側方から移動して容器開口部に面するようにしているが、無菌室で蓋保持手段全体を持上げて上方からの液汁充填ノズルの進入に邪魔にならない位置に変位させるようにすれば、例えば図２に模式的に示すように、液汁充填ノズルは容器の搬送路上方に配置して上方に配置することもできる。
　本発明の容器詰め食品の殺菌方法および充填システムは、固形物・液汁混合物が充填された容器、多室異食品の容器、並びに樹脂製容器とアルミ箔入りフィルムのように容器と蓋材の殺菌温度近傍における収縮率が大きく異なる容器に対し好適に適用され得る。

Claims (21)

  1. 　高温高圧の蒸気を殺菌室内に導入することにより容器および蓋材を同時に熱殺菌する容器詰め食品の殺菌方法であって、前記食品が固形物・液汁混合物であり、予め固形物が充填された容器を前記殺菌室の受台に載置し、少なくとも前記容器の開口部を覆う寸法で予め切断されたプレシール蓋材を該容器に融着させずに該容器の開口部を覆う位置に保持し且つ該容器のヘッドスペースと前記殺菌室内との通気状態を保持した上で前記蒸気を殺菌室内に導入し、前記固形物と共に前記容器および前記プレシール蓋材を同時に熱殺菌し、その後殺菌済み液汁を前記容器内に充填することを特徴とする容器詰め食品の殺菌方法。
  2. 　前記プレシール蓋材の内、前記容器のフランジの外縁部からはみ出した部分を前記受け台との間で部分的に押えながら前記プレシール蓋材を保持する請求項１に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
  3. 　前記プレシール蓋材の内、前記容器のフランジ上の非ヒートシール部分を該フランジとの間で部分的に押えながら前記プレシール蓋材を保持する請求項１に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
  4. 　前記プレシール蓋材の端部を狭持しながら該プレシール蓋材を前記容器のフランジから離隔して保持する請求項１に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
  5. 　前記容器のフランジから前記プレシール蓋材までのクリアランス量は前記蒸気を前記殺菌室内に導入する際、及び容器内に液汁を充填する際には大きく確保し、他方、前記容器のヘッドスペースを不活性ガスで置換する際には小さく確保する請求項１～４の何れかに記載の容器詰め食品の殺菌方法。
  6. 　前記蒸気は、殺菌室を真空減圧した後に導入し、所定時間保持した後に排気する請求項１～５の何れかに記載の容器詰め食品の殺菌方法。
  7. 　前記蒸気を前記殺菌室内から排出する際に、該殺菌室内の圧力が前記食品の温度における飽和蒸気圧に対して０.０１から０.１ＭＰａだけ高くなるように該殺菌室内に不活性ガス又は空気を導入することにより該殺菌室内の圧力を調整し、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却する請求項６に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
  8. 　前記蒸気を排気した後に、前記殺菌室を減圧しながら前記容器および前記プレシール蓋材を冷却する請求項６に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
  9. 　前記液汁は、高温短時間殺菌して冷却後に前記殺菌室から無菌室に移載された殺菌済み固形物入り容器に充填され、該液汁により前記固形物及び容器を冷却する請求項１に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
  10. 　前記容器および前記プレシール蓋材を冷却した後に、前記容器のヘッドスペースに対しガス置換ノズルによって不活性ガスを所定の間導入してガス置換を行い、その後前記ガス置換ノズルを待避させて該容器開口部を密封する請求項１に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
  11. 　前記液汁の充填、前記ガス置換及び前記容器開口部の密封は、無菌室内で行なう請求項１０に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
  12. 　食品充填済み容器を載置する受け台と、前記容器および蓋材を同時に殺菌する高温高圧の蒸気を殺菌室に供給する蒸気供給手段を具備した容器詰め食品の充填システムであって、前記食品が固形物・液汁混合物であり、少なくとも前記容器の開口部を覆う寸法で予め切断されたプレシール蓋材を該容器に融着させずに該容器の開口部を覆う位置に保持し且つ該容器のヘッドスペースと前記殺菌室内気の通気状態を保持する容器保持手段、液汁を高温短時間で殺菌する液汁高温短時間殺菌手段を備え、前記固形物と共に前記容器および前記プレシール蓋材を同時に熱殺菌し、その前記液汁高温短時間殺菌手段による殺菌済み液汁を固形物充填殺菌済み容器に充填するようにしてなることを特徴とする容器詰め食品の充填システム。
  13. 　前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の内で前記容器のフランジの外縁部からはみ出した部分を押えるピン付きプレートと、該ピンを受ける前記受け台とを具備して成る請求項１２に記載の容器詰め食品の充填システム。
  14. 　前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の内で前記容器のフランジ上の非ヒートシール部分を押えるピン付きプレートと、該ピンを受ける前記受け台とを具備して成る請求項１２に記載の容器詰め食品の充填システム。
  15. 　前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の端部を狭持するグリップと、該グリップを支持する支持手段と、該グリップを所定の位置に案内するガイド手段とを具備して成る請求項１２に記載の容器詰め食品の充填システム。
  16. 　前記容器のフランジから前記プレシール蓋材までのクリアランス量を調整するクリアランス量調整手段を備えた請求項１２～１５の何れかに記載の容器詰め食品の充填システム。
  17. 　前記蒸気供給手段は、真空ポンプを有し、前記殺菌室内を真空減圧した後に蒸気を導入し、所定時間を保持した後に排気する請求項１２に記載の容器詰め食品の充填システム。
  18. 　前記蒸気を前記殺菌室内から排出する際に、該殺菌室内の圧力が前記食品の温度における飽和蒸気圧に対して０.０１から０.１ＭＰａだけ高くなるように該殺菌室内に不活性ガス又は空気を導入することにより該殺菌室内の圧力を調整し、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却する請求項１７に記載の容器詰め食品の充填システム。
  19. 　前記蒸気を排気した後に、前記殺菌室を減圧しながら前記容器および前記プレシール蓋材を冷却する請求項１７に記載の容器詰め食品の充填システム。
  20. 　前記蒸気を排気した容器に液汁を充填する液汁充填ノズル、該充填ノズルを容器の開口部と前記蓋材との隙間から又は前記蓋材を上昇させて容器内に液汁を充填するように変位させる充填ノズル変位手段を有する請求項１２に記載の容器詰め食品の充填システム。
  21. 　前記容器および前記プレシール蓋材を冷却した後に、前記容器のヘッドスペースに対し不活性ガスを所定の間導入するガス置換ノズル、ガス置換後該ガス置換ノズルを待避させて該容器開口部を密封する密封手段を有してなる請求項１２に記載の容器詰め食品の充填システム。
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