WO2017169680A1 - 容器の密封性検査方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for inspecting the sealing property of a container filled and sealed with a liquid.
- Containers such as bottles and cups made of flexible resin are not only easily molded and mass-produced, but also lightweight, so they are widely used as beverage stuffing containers filled with liquids such as various beverages. in use.
- Such a beverage stuffing container requires that the beverage and the container (including the lid) are both sterilized from the viewpoint of hygiene.
- a filling and sterilization method is generally employed in which a liquid such as a beverage is heat sterilized and filled into a container at a high temperature and sealed, or a liquid is filled and sealed in a container and retort sterilized.
- an aseptic filling method in which the container and cap are sterilized with a sterilizing agent or hot water, and all filling and sealing processes, such as filling and sealing liquids such as heat sterilized and cooled, are performed in an aseptic environment. Widely adopted.
- a method using high-pressure treatment is also known as a sterilization method not involving heating (for example, Patent Document 1).
- a flexible container filled and sealed with a liquid to be treated such as food is filled into an empty processing chamber having no pressure medium in a high-pressure cylinder.
- an isotropic pressure is generated in the liquid surrounding the liquid to be processed, and the liquid to be processed is subjected to high pressure processing.
- sterilization or bacteriostasis activation of bacteria
- such a high-pressure sterilization method is particularly useful for filling and sealing non-carbonated beverages such as various fruit juices and vegetable juices represented by tomatoes.
- non-carbonated beverages are required to be fresh, and thus are required to prevent a decrease in freshness due to heating.
- the present applicant has proposed a method for producing a container-packed beverage in which a container filled with a non-carbonated beverage is subjected to high pressure treatment (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-208966).
- a means for sealing a container by physical contact or fitting using a lid requires confirmation of this sealed state.
- a container filled with a liquid (inner solution) is sealed in water in a pressure chamber and pressurized. Therefore, when the ingress of water as the pressurizing medium is extremely small, specifically, even if only one drop of water intrudes (micro leak), the microorganisms enter the container through the water as the pressurizing medium. Invades. As a result, the content liquid may be deteriorated. For this reason, it is very important to accurately inspect the sealing performance of the container filled and sealed with the liquid.
- a method for inspecting the sealing property of a container a method of measuring chlorine concentration by colorimetry (DPD method) utilizing the color development of diethyl paraphenylenediamine (DPD) by oxidation with chlorine is generally employed. .
- the detection limit in the DPD method is 0.1 ppm in terms of residual chlorine concentration, which is at a level that does not cause a problem as the detection limit, but the color development of this reaction is extremely unstable, and even when there is no residual chlorine, There is a problem that color develops in a few seconds. That is, the accuracy of the sealing test based on the residual chlorine concentration is low. Further, it can be used for concentration measurement of a sample in which residual chlorine exists at a certain concentration, but cannot be used for concentration measurement of a sample that does not contain residual chlorine or has a very low residual chlorine concentration. For example, it is not suitable as an inspection method for judging whether or not it has a sealing property that can be applied to the above-described high-pressure treatment using water as a pressurized medium.
- an object of the present invention is to provide a container sealing inspection method capable of detecting with high accuracy even a slight sealing failure (micro leak) for a container filled and sealed with liquid.
- the present invention in the method for inspecting the sealing property of a container filled and sealed with a liquid, Sealing and filling pure water in the container, By holding the container filled and sealed with pure water in an aqueous solution of a water-soluble organic compound, the water-soluble organic compound is infiltrated into the container, After this, a container sealing test method is provided in which pure water filled in the container is taken out and the amount of the water-soluble organic compound mixed in the pure water is quantified by a liquid chromatograph / mass spectrometer. Is done.
- the container is a bottle, and after the bottle is filled with the pure water, a sealing cap is secured by screwing a cap on the mouth of the bottle.
- the container is to be subjected to high pressure treatment after filling and sealing with the pure water.
- the water-soluble organic compound has a solubility (w / v%) in water at 20 ° C. of 1 g / 100 ml or more.
- the water-soluble organic compound is an organic carboxylic acid, amino acid or polyphenol, (6)
- the water-soluble organic compound is citric acid, (7) calculating the amount of water penetrating into the pure water from the quantified amount of the water-soluble organic compound in the pure water; Is preferred.
- pure water is filled and sealed in a container, which is held in an aqueous solution of a water-soluble organic compound, and an aqueous solution organic compound enters the container.
- the amount of the water-soluble organic compound transferred to the pure water in the container is quantified by a liquid chromatograph / mass spectrometer, and it is inspected whether or not the container has sufficient sealing performance. According to such an inspection method, it is possible to confirm a very slight sealing failure. For example, by calculating the amount of water that has infiltrated into the pure water from the amount of the water-soluble organic compound in the quantified pure water, the amount of intrusion water that causes deterioration of the content liquid is calculated. be able to.
- the sealing property inspection method for a container according to the present invention is applied to a sealing means for securing a sealing property by attaching a screw cap to the container mouth portion.
- an appropriate winding angle of the screw cap can be determined. This is a great advantage of the present invention.
- a total ion current chromatograph obtained by a liquid chromatograph / mass spectrometer used for quantifying the amount of a water-soluble organic compound (citric acid) invading pure water.
- the figure which shows the example of the chart of a gram.
- pure water is used as a test sample solution, and an aqueous solution of a water-soluble organic compound is used as a detection solution. That is, after filling a container for confirming the sealing property with pure water as a test sample solution and sealing, predetermined intrusion treatment is performed, and the amount of the water-soluble organic compound transferred into the pure water is quantified. By this, the sealing property is inspected.
- Pure water used as a test sample solution is obtained by removing various salts (ions), residual chlorine and other impurities by distillation, ion exchange, reverse osmosis, etc., for example, having a conductivity of 1 to 10 M ⁇ ⁇ cm Is used.
- water-soluble organic compound used in the detection solution those having a solubility (w / v%) in water at 20 ° C. of 1 g / 100 ml or more are preferably used. Those having low solubility in water are not suitable as a detection solution because the amount of transfer into the container (pure water) is small due to the intrusion process described later.
- water-soluble organic compounds having such solubility include organic carboxylic acids such as citric acid, malic acid and tartaric acid (preferably excluding formic acid and acetic acid which are frequently used as a mobile phase of a liquid chromatograph / mass spectrometer), Examples include amino acids such as glutamic acid and polyphenols such as catechin. Citric acid is most preferred because it has the highest solubility in water and is readily available.
- the form of the container to be inspected and the sealing means applied to the container are not particularly limited.
- the present invention can be applied to a cup-shaped container sealed by heat sealing, but the present invention is suitable for a bottle that forms a seal by physically contacting a lid to the mouth of the container. Applies to When such a sealing type is adopted, the sealing property becomes a problem in particular, so that the present invention is suitable for the sealing inspection of the bottles adopting such a sealing type in order to effectively utilize the advantages of the present invention. It is.
- a screw type that attaches a cap, which is a screw engaging lid, to the mouth of the bottle can maximize the advantages of the present invention. .
- the sealing performance cannot be adjusted according to this result.
- the sealing performance can be adjusted by adjusting the tightening angle of the cap, for example, by tightening at a tightening angle larger than the setting.
- a container employing the above-described sealed form is filled with pure water as a test sample solution, and after sealing the container, this container (hereinafter sometimes referred to as a test container) is detected.
- An intrusion treatment is performed by holding the solution in an aqueous solution of a water-soluble organic compound.
- the concentration of the water-soluble organic compound aqueous solution to be used may be a saturated concentration for the purpose of maximizing the detection sensitivity of the mass spectrometer, but if it is a sufficiently soluble substance such as citric acid.
- the concentration may be 20 w / v% or less.
- Intrusion processing is performed, for example, by placing a cuvette in a pouch, and further filling the above-described detection liquid so that a head space is not formed, and then closing the opening of this pouch by heat sealing. This is done by holding for a certain time. This holding condition is set so that an equivalent load is applied according to the sterilization method in which the container to be inspected is employed.
- the container in a container that is sterilized by high-pressure treatment, the container is held so that the same pressure is applied for the same time at the same temperature as the high-pressure treatment. Further, in a container that is cooled after being hot-filled with the content liquid, the intrusion process is performed so that the inside of the cuvette is maintained in a reduced pressure state by heating to the same temperature and then cooling.
- the pouch used for the intrusion treatment is not limited as long as it has an appropriate hermeticity that prevents entry of foreign substances and does not cause oxidative deterioration of the water-soluble organic compound.
- it may be made of a polyolefin film such as polyethylene, or may be a multilayer film provided with an intermediate layer of a gas barrier resin such as an ethylene vinyl alcohol copolymer.
- a pipette or the like is used to prevent contamination of a portion of the pure water filled in the container. Remove into a test tube bottle for liquid chromatography measurements. Specifically, a hole may be formed in the bottom or body of the container with a soldering iron or the like and taken out with a pipette.
- concentration of the water-soluble organic compound in the pure water taken out from the test container is quantified using a liquid chromatograph / mass spectrometer known per se.
- quantification is performed, for example, by preparing a calibration curve using an aqueous solution of a water-soluble organic compound having a known concentration and calculating the concentration of the water-soluble organic compound based on the calibration curve.
- FIG. 1 shows a chart of the total ion current chromatogram
- the citric acid concentration is about 0.5 min in an aqueous solution having a citric acid concentration of 1 ppm.
- a derived peak is present.
- FIG. 1 shows a sample No. 1 together with the chart of pure water and citric acid 1 ppm. 1 to 3 charts are shown. That is, from this chart, the sample No. In Nos.
- the citric acid peak was not expressed, and when the detection limit of the liquid chromatograph / mass spectrometer was 1 ppm, the citric acid concentration was below the detection limit, and citric acid had entered. Thus, it can be seen that the sealing performance is effectively maintained.
- Sample No. In No. 2 the peak of citric acid is expressed, and it can be seen from this peak intensity that 0.93 ppm of citric acid has entered the container, and it is necessary to adjust the sealing property.
- the amount of water that has entered the container can also be calculated by a method for calculating the amount of intrusion water from the determination of the water-soluble compound described later. For example, when a 20 w / v% aqueous citric acid solution is used as the detection solution and the filling water amount of the container is 250 ml, it can be calculated that 1.25 ⁇ l of water has entered the container.
- the sealing property of the container to be inspected can be inspected with high accuracy in this manner, and the sealing property can be adjusted according to the inspection result.
- the present invention is suitably applied to confirm the sealing property of a container in which high-pressure treatment is performed for sterilization without impairing freshness in a container filled and sealed with non-carbonated beverages such as various fruit juices and juices. Is done.
- Intrusion water volume ( ⁇ l) Z / 10000Y * 1000X
- ⁇ Experiment 1> Filled with 268 ml of PET bottle with a full volume of 268 ml, filled with 250 ml of 3.3 ° C pure water, fitted with a 38 ⁇ polyethylene resin cap at the zero position at the bottle mouth, wound around a predetermined angle of 365 degrees, and sealed various sample bottles. Created. After that, various sample bottles are inserted into a pouch made of a nylon / polyethylene multilayer film, and a 20 w / v% aqueous citric acid solution (detection solution) is filled without forming a head space to heat the opening of the pouch. Sealed. These pouches were subjected to high pressure processing at a water temperature of 3.3 ° C., 600 MPa, and 2 minutes.
- the bottle is removed from the pouch, washed with tap water so that no citric acid solution remains on the bottle surface, dried, then a hole is made in the barrel with a soldering iron, and pure water in the bottle is removed with a pipette. 2 ml was collected in a PS screw tube bottle so that there was no contamination. The collected pure water was analyzed using a liquid chromatograph / mass spectrometer, and the citric acid concentration was quantified from the calibration curve obtained by the above-described analysis. When the amount of intrusion water was determined from this citric acid concentration, the citric acid concentration at the limit of quantification was 0.1 ppm or less, and the intrusion water amount was 0.125 ⁇ l or less.
- the S / N (signal / noise) ratio was calculated from the measurement data of the 1 ppm citric acid standard solution, and the result was calculated with the detection limit being three times as the detection limit.
- the limit was 0.1 ppm or less. That is, when the amount of filling water is 250 ml and an aqueous citric acid solution having a concentration of 20 w / v is used, the amount of intruding water is 0.125 ⁇ l or less by calculation.
- the detection limit described above depends on the detection sensitivity of the analytical instrument, the detection limit when a highly sensitive apparatus is used is not limited to the above, and a lower concentration may be used as the detection limit.
- the citric acid concentration was similarly determined, and the amount of intrusion water was determined from this citric acid concentration.
- the predetermined angle was 250 degrees
- the citric acid concentration was 56 ppm
- the intrusion water amount was 0.07 ml
- the predetermined angle was 200 degrees
- the citric acid concentration was 240 ppm
- the intrusion water amount was 0.3 ml.
- Experiment 2 A PET bottle having a full injection volume of 268 ml and a cap made of 38 ⁇ polyethylene resin each sterilized with ⁇ rays were prepared. Aseptically fill the PET bottle with 250 ml of sterilized sweetened bouillon medium, and fix the cap so that the amount of intrusion water determined by the liquid chromatograph / mass spectrometer in Experiment 1 is 0.07 ml.
- One hundred sample bottles were wound and sealed aseptically at an angle of 250 degrees. These sample bottles were inserted into a pouch consisting of a nylon / polyethylene multilayer film filled with 10 5 cell / ml solution of Bacillus subtilis spores. After that, heat sealing was performed without forming a head space, and high pressure processing was performed at a water temperature of 3.3 ° C., 600 MPa, and 2 minutes. As a result, all 100 sample bottles were not deteriorated.
- Experiment 3 In Experiment 2, 100 sample bottles were prepared in the same manner except that the cap was tightened at a predetermined angle of 200 degrees so that the amount of intrusion water obtained by the liquid chromatograph / mass spectrometer in Experiment 1 was 0.3 ml. Then, high-pressure processing was performed. As a result, 11 deteriorations were observed in 100 sample bottles.
- the water-soluble organic compound is quantified by a liquid chromatograph / mass spectrometer using the water-soluble organic compound, and the amount of invading water is determined from the concentration of the water-soluble organic compound.
- the predetermined angle of the tightening, the water-soluble organic compound concentration, and the intrusion water amount can be associated with each other very easily. As a result, it can be seen that the sealability can be confirmed with high accuracy and speed by applying to the confirmation of the sealability of bottles and caps in the manufacture of bottled beverages.
- a non-carbonated beverage prepared under a low temperature condition of 10 ° C. or less is filled and sealed in a bottle, and the bottle filled with the beverage is subjected to high pressure processing.
- the association in Experiment 1 described above as a method for confirming the sealing properties of bottles and caps that prevent the beverage from being damaged due to micro leaks during high-pressure processing and contamination of treated water, It can be seen that it can be done quickly and accurately.
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Abstract
本発明によれば、液体を充填・密封する容器の密封性検査方法において、前記容器内に純水を密封・充填し;前記純水が充填・密封された容器を、水溶性有機化合物の水溶液中に保持することにより該容器内への水溶性有機化合物の侵入処理を行い;この後、該容器内に充填された純水を取り出し、液体クロマトグラフ・質量分析計により、該純水中に混入した前記水溶性有機化合物の量を定量することにより、前記容器の密封性を検査する。
Description
本発明は、液体を充填・密封する容器の密封性検査方法に関する。
可撓性樹脂から成るボトル及びカップ等の容器は、容易に成形され且つ量産することが可能であるばかりか、軽量であることなどから、各種飲料等の液体が充填された飲料詰め容器として広く使用されている。
このような飲料詰め容器では、衛生上の観点から、飲料及び容器(蓋を含む)がいずれも殺菌されていることが必要である。例えば、飲料等の液体を加熱殺菌して高温のまま容器に充填・密封する、或いは液体を容器に充填・密封してレトルト殺菌する、という充填・殺菌法が一般に採用されている。また、容器及びキャップを殺菌剤や熱水によって殺菌しておき、加熱殺菌及び冷却された飲料等の液体を充填・密封するという充填・密封の全ての工程を無菌環境下で行うアセプティック充填法も広く採用されている。
さらに、加熱を伴わない殺菌方法として、高圧処理を利用する方法も知られている(例えば特許文献1)。
この方法は、まず、食品等の被処理液体が充填・密封されている可撓性容器を、高圧シリンダ内における圧媒を有していない空の処理室に前記容器を充填する。その後、前記容器を圧縮することで被処理液体を取り囲んでいる液体に等方圧を発生させて、被処理液体を高圧処理する。これにより殺菌或いは静菌(菌の不活性化)が行われるというものである。この方法では、食品等の被処理液体の加熱が不要であるため、被処理液体中の各種成分の加熱劣化が防止され、さらに異臭の発生もない。従って、このような高圧処理による殺菌方法は、非炭酸系の飲料、例えば各種の果汁や、トマトなどに代表される野菜のジュースなどの充填・密封に特に有用である。非炭酸系の飲料は、鮮度が要求されるため、加熱による鮮度低下を防止することが求められているからである。
このような背景から、本出願人は、非炭酸系飲料が充填された容器を高圧処理する容器詰め飲料の製造方法を提案した(特開2016-208966)。
この方法は、まず、食品等の被処理液体が充填・密封されている可撓性容器を、高圧シリンダ内における圧媒を有していない空の処理室に前記容器を充填する。その後、前記容器を圧縮することで被処理液体を取り囲んでいる液体に等方圧を発生させて、被処理液体を高圧処理する。これにより殺菌或いは静菌(菌の不活性化)が行われるというものである。この方法では、食品等の被処理液体の加熱が不要であるため、被処理液体中の各種成分の加熱劣化が防止され、さらに異臭の発生もない。従って、このような高圧処理による殺菌方法は、非炭酸系の飲料、例えば各種の果汁や、トマトなどに代表される野菜のジュースなどの充填・密封に特に有用である。非炭酸系の飲料は、鮮度が要求されるため、加熱による鮮度低下を防止することが求められているからである。
このような背景から、本出願人は、非炭酸系飲料が充填された容器を高圧処理する容器詰め飲料の製造方法を提案した(特開2016-208966)。
ところで、飲料詰め容器としては、上述した種々の殺菌方法と同時に、容器の密封性を確保することが重要である。例えば、ヒートシールなどの融着によらず、蓋体を用いての物理的接触や嵌合などにより容器をシールする手段では、この密封状態を確認することが必要となる。特に、水を加圧媒体とする高圧処理を利用した殺菌方法では、液体(内溶液)が充填・密封されている容器を、圧力室内で水中に保持して加圧される。そのため、加圧媒体である水の浸入が著しく微量の場合、具体的には僅か1滴程度の水の侵入であっても(マイクロリーク)、加圧媒体である水を介して微生物が容器内に侵入してしまう。その結果、内容液の変敗などを生じてしまうことがある。このため、液体が充填・密封される容器の密封性を精度よく検査することが極めて重要となる。
容器の密封性を検査する方法としては、ジエチルパラフェニレンジアミン(DPD)が塩素による酸化によって発色することを利用して、比色によって塩素濃度を測定する方法(DPD法)が一般に採用されている。
DPD法での検出限界は、残留塩素濃度で0.1ppmであり、検出限界としては問題のないレベルにあるが、この反応の発色は極めて不安定であり、残留塩素が存在しない場合にも、数秒で発色してしまうという問題がある。即ち、残留塩素濃度による密封性の検査は、その精度が低い。また、残留塩素がある程度の濃度で存在するようなサンプルについての濃度測定には利用できるが、残留塩素を含んでいないか或いは残留塩素濃度が極めて低いサンプルについての濃度測定には利用できない。例えば、上述した水を加圧媒体とした高圧処理に適用し得るような密封性を有しているか否かを判断するための検査方法としては適当でない。
従って、本発明の目的は、液体を充填・密封する容器について、僅かな密封不良(マイクロリーク)でも高精度で検出可能な容器の密封性検査方法を提供することにある。
本発明によれば、液体を充填・密封する容器の密封性検査方法において、
前記容器内に純水を密封・充填し、
前記純水が充填・密封された容器を、水溶性有機化合物の水溶液中に保持することにより該容器内への水溶性有機化合物の侵入処理を行い、
この後、該容器内に充填された純水を取り出し、液体クロマトグラフ・質量分析計により、該純水中に混入した前記水溶性有機化合物の量を定量する、容器の密封性検査方法が提供される。
前記容器内に純水を密封・充填し、
前記純水が充填・密封された容器を、水溶性有機化合物の水溶液中に保持することにより該容器内への水溶性有機化合物の侵入処理を行い、
この後、該容器内に充填された純水を取り出し、液体クロマトグラフ・質量分析計により、該純水中に混入した前記水溶性有機化合物の量を定量する、容器の密封性検査方法が提供される。
本発明の検査方法においては、
(1)前記容器がボトルであり、該ボトルに前記純水を充填した後、該ボトルの口部にキャップを螺子装着することにより密封性を確保するものであること、
(2)前記容器は、前記純水を充填・密封した後、高圧処理が行われるものであること、
(3)前記純水が充填・密封された容器をパウチに挿入し、次いで、該パウチ内に前記水溶性有機化合物の水溶液を充填し、この後、該パウチの開口部をヒートシールし、この状態で高圧処理を行うことにより、前記水溶性有機化合物の侵入処理を行うこと、
(4)前記水溶性有機化合物が、20℃での水に対する溶解度(w/v%)が1g/100ml以上であること、
(5)前記水溶性有機化合物が、有機カルボン酸、アミノ酸またはポリフェノールであること、
(6)前記水溶性有機化合物がクエン酸であること、
(7)定量された純水中の前記水溶性有機化合物の量から、該純水中に侵入した水の量を算出すること、
が好適である。
(1)前記容器がボトルであり、該ボトルに前記純水を充填した後、該ボトルの口部にキャップを螺子装着することにより密封性を確保するものであること、
(2)前記容器は、前記純水を充填・密封した後、高圧処理が行われるものであること、
(3)前記純水が充填・密封された容器をパウチに挿入し、次いで、該パウチ内に前記水溶性有機化合物の水溶液を充填し、この後、該パウチの開口部をヒートシールし、この状態で高圧処理を行うことにより、前記水溶性有機化合物の侵入処理を行うこと、
(4)前記水溶性有機化合物が、20℃での水に対する溶解度(w/v%)が1g/100ml以上であること、
(5)前記水溶性有機化合物が、有機カルボン酸、アミノ酸またはポリフェノールであること、
(6)前記水溶性有機化合物がクエン酸であること、
(7)定量された純水中の前記水溶性有機化合物の量から、該純水中に侵入した水の量を算出すること、
が好適である。
本発明の容器の密封性検査方法では、純水を容器に充填・密封し、これを水溶性有機化合物の水溶液中に保持して水溶液有機化合物の容器内への侵入処理が行われる。容器内の純水中に移行した水溶性有機化合物の量は、液体クロマトグラフ・質量分析計により定量され、この量により容器の密封性が十分に確保できているか否かが検査される。
かかる検査方法によれば、極めて僅かな密封不良も確認することができる。例えば、定量された純水中の前記水溶性有機化合物の量から、該純水中に侵入した水の量を算出することにより、内容液の変敗を生じるような侵入水の量を算出することができる。これにより、内容液の変敗を生じないような密封性が確保されているか否かを検査することができる。具体的には、液体クロマトグラフ・質量分析計の検出限界が0.1ppmであった場合、250mlの容器に、20w/v%の水溶性有機化合物の侵入水量を計算でき、その検出限界は0.125μlと計算できる。
また、僅かな密封不良を検出することができるため、例えば、螺子キャップを容器口部に装着して密封性を確保するような密封手段において、本発明の容器の密封性検査方法を適用することにより、螺子キャップの適正な巻き締め角度を判定することができる。これは、本発明の大きな利点である。
かかる検査方法によれば、極めて僅かな密封不良も確認することができる。例えば、定量された純水中の前記水溶性有機化合物の量から、該純水中に侵入した水の量を算出することにより、内容液の変敗を生じるような侵入水の量を算出することができる。これにより、内容液の変敗を生じないような密封性が確保されているか否かを検査することができる。具体的には、液体クロマトグラフ・質量分析計の検出限界が0.1ppmであった場合、250mlの容器に、20w/v%の水溶性有機化合物の侵入水量を計算でき、その検出限界は0.125μlと計算できる。
また、僅かな密封不良を検出することができるため、例えば、螺子キャップを容器口部に装着して密封性を確保するような密封手段において、本発明の容器の密封性検査方法を適用することにより、螺子キャップの適正な巻き締め角度を判定することができる。これは、本発明の大きな利点である。
本発明の容器の密封性検査方法は、検査試料液として純水を使用し、検出液として水溶性有機化合物の水溶液を使用する。即ち、密封性を確認するための容器内に検査試料液である純水を充填し、密封した後、所定の侵入処理を行い、純水中に移行する水溶性有機化合物の量を定量することにより、密封性を検査するというものである。
検査試料液として使用する純水は、各種の塩類(イオン)や残留塩素及びその他の不純物を蒸留、イオン交換、逆浸透等により除去したものであり、例えば導電率が1~10MΩ・cmのものが使用される。
また、検出液に使用される水溶性有機化合物としては、20℃での水に対する溶解度(w/v%)が1g/100ml以上のものが好適に使用される。水に対する溶解度が低いものは、後述する侵入処理によって容器内(純水)への移行量が少なく、検出液として不適当である。
このような溶解度を有する水溶性有機化合物として、例えば、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸等の有機カルボン酸類(好ましくは、液体クロマトグラフ・質量分析計の移動相として多用するギ酸、酢酸を除く)、グルタミン酸などのアミノ酸類、カテキンなどのポリフェノール類を挙げることができる。水に対する溶解度が最も高く且つ容易に入手できるという観点から、クエン酸が最も好適である。
このような溶解度を有する水溶性有機化合物として、例えば、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸等の有機カルボン酸類(好ましくは、液体クロマトグラフ・質量分析計の移動相として多用するギ酸、酢酸を除く)、グルタミン酸などのアミノ酸類、カテキンなどのポリフェノール類を挙げることができる。水に対する溶解度が最も高く且つ容易に入手できるという観点から、クエン酸が最も好適である。
また、検査対象の容器の形態や該容器に適用される密封手段は、特に限定されるものではない。例えばヒートシールにより密封されるカップ状容器などにも本発明を適用することは可能であるが、本発明は、容器の口部に蓋体を物理的に接触させて密封を形成するボトルに好適に適用される。このような密封形式を採用する場合、特に密封性が問題となるため、本発明の利点を効果的に活かすためにも、このような密封形式が採用されるボトルの密封検査に本発明は好適である。
また、上記のような蓋体による密封形式の中でも、螺子係合の蓋体であるキャップをボトルの口部に装着する螺子タイプのものが、本発明の利点を最大限に活用することができる。即ち、キャップをボトル口部に打栓して嵌め込むタイプの密封形式では、密封性を検査することはできたとしても、この結果に応じて密封性を調整することはできないが、螺子タイプのものでは、先にも述べたように、キャップの巻き締め角度を調整し、例えば設定よりも大きな巻き締め角度で巻き締めることにより、密封性を調整することが可能となるからである。
また、上記のような蓋体による密封形式の中でも、螺子係合の蓋体であるキャップをボトルの口部に装着する螺子タイプのものが、本発明の利点を最大限に活用することができる。即ち、キャップをボトル口部に打栓して嵌め込むタイプの密封形式では、密封性を検査することはできたとしても、この結果に応じて密封性を調整することはできないが、螺子タイプのものでは、先にも述べたように、キャップの巻き締め角度を調整し、例えば設定よりも大きな巻き締め角度で巻き締めることにより、密封性を調整することが可能となるからである。
本発明においては、上述した密封形式が採用される容器内に、検査試料液である純水を充填し、該容器を密封した後、この容器(以下、検査容器と呼ぶことがある)を検出液である水溶性有機化合物の水溶液中に保持して侵入処理を行う。
このとき、用いる水溶性有機化合物水溶液の濃度は、質量分析装置の検出感度を最大に活かす理由から、飽和濃度で行うことも良いが、クエン酸のような十分に溶解性の高い物質であれば、20w/v%以下の濃度でも良い。
このとき、用いる水溶性有機化合物水溶液の濃度は、質量分析装置の検出感度を最大に活かす理由から、飽和濃度で行うことも良いが、クエン酸のような十分に溶解性の高い物質であれば、20w/v%以下の濃度でも良い。
侵入処理は、例えば、パウチ内に検査容器を入れ、さらに、上記の検出液をヘッドスペースが形成されないように充填した後、このパウチの開口部をヒートシールにより閉じ、この状態に、検査容器を一定時間保持することにより行われる。この保持条件は、検査しようとする容器が採用される殺菌方式等に応じて同等の負荷がかかるように設定される。
例えば、高圧処理による殺菌が行われる容器では、高圧処理と同等の温度で且つ同等の圧力が同等時間加わるように保持する。また、内容液が熱間充填された後冷却される容器では、同等の温度に加熱し次いで冷却して検査容器内が減圧状態に維持されるようにして侵入処理が行われる。
尚、上記の侵入処理に用いるパウチは、異物の侵入が防止され、水溶性有機化合物の酸化劣化が生じない程度の適度な密封性を示すものであればよく、その材質は制限されない。例えば、ポリエチレン等のポリオレフィンフィルムからなるものであってもよいし、エチレンビニルアルコール共重合体等のガスバリア性樹脂の中間層を備えた多層フィルムであってもよい。
上記の侵入処理の終了後は、パウチから検査容器を取り出す。この容器表面に検出液(水溶性有機化合物の水溶液)が残存しないように、水洗し、乾燥した後、該容器内に充填されている純水の一部を汚染がないようにピペット等で、液体クロマトグラフィー測定用の試験管瓶に取り出す。具体的には、容器の底部或いは胴部に半田ゴテ等により孔をあけ、ピペットで取り出せばよい。
このようにして検査容器から取り出された純水中の水溶性有機化合物の濃度を、それ自体公知の液体クロマトグラフ・質量分析計を用いて定量する。
かかる定量は、例えば、既知の濃度の水溶性有機化合物の水溶液を用いて検量線を作成しておき、この検量線に基づいて水溶性有機化合物の濃度を算出することにより行われる。
かかる定量は、例えば、既知の濃度の水溶性有機化合物の水溶液を用いて検量線を作成しておき、この検量線に基づいて水溶性有機化合物の濃度を算出することにより行われる。
例えば、全イオンカレントクロマトグラムのチャートを示す図1を参照して、純水のチャートではピークが存在していないが、クエン酸濃度が1ppmの水溶液のチャート0.5min前後のところにクエン酸に由来するピークが存在している。このようにして、濃度既知のクエン酸水溶液を用いてピークの高さから検量線を作成しておく。
図1には、上記の純水及びクエン酸1ppmのチャートと共に、試料No.1~3のチャートが示されている。即ち、このチャートから、試料No.1及び3は、クエン酸のピークが発現しておらず、液体クロマトグラフ・質量分析計の検出限界が1ppmであった場合においてはクエン酸濃度が検出限界以下であり、クエン酸が侵入しておらず、従って密封性が有効に保持されていることが判る。
また、試料No.2では、クエン酸のピークが発現しており、このピーク強度から、0.93ppmのクエン酸が容器内に侵入しており、密封性を調整することが必要であることがわかる。また、このクエン酸量から、後述する水溶性化合物の定量からの侵入水量算出方法により、容器内に侵入した水の量(侵入水量)も算出することができる。例えば、検出液として20w/v%濃度のクエン酸水溶液を使用し、容器の充填水量を250mlとした場合には、1.25μlの水が容器内に侵入していたと計算できる。
図1には、上記の純水及びクエン酸1ppmのチャートと共に、試料No.1~3のチャートが示されている。即ち、このチャートから、試料No.1及び3は、クエン酸のピークが発現しておらず、液体クロマトグラフ・質量分析計の検出限界が1ppmであった場合においてはクエン酸濃度が検出限界以下であり、クエン酸が侵入しておらず、従って密封性が有効に保持されていることが判る。
また、試料No.2では、クエン酸のピークが発現しており、このピーク強度から、0.93ppmのクエン酸が容器内に侵入しており、密封性を調整することが必要であることがわかる。また、このクエン酸量から、後述する水溶性化合物の定量からの侵入水量算出方法により、容器内に侵入した水の量(侵入水量)も算出することができる。例えば、検出液として20w/v%濃度のクエン酸水溶液を使用し、容器の充填水量を250mlとした場合には、1.25μlの水が容器内に侵入していたと計算できる。
本発明によれば、このようにして、検査対象の容器の密封性を精度よく検査することができ、この検査結果に応じて、密封性の調整を行うこともできる。
特に本発明は、各種の果汁やジュースなどの非炭酸飲料が充填・密封される容器において、鮮度を損なわずに殺菌するために高圧処理が行われる容器の密封性の確認のために好適に適用される。
特に本発明は、各種の果汁やジュースなどの非炭酸飲料が充填・密封される容器において、鮮度を損なわずに殺菌するために高圧処理が行われる容器の密封性の確認のために好適に適用される。
本発明の優れた利点を次の実験例で説明する。
液体クロマトグラフ・質量分析計による水溶性有機化合物の定量、水溶性有機化合物の定量から侵入水量を求めることの可否を確認するため、以下の分析、定量を行った。
液体クロマトグラフ・質量分析計による水溶性有機化合物の定量、水溶性有機化合物の定量から侵入水量を求めることの可否を確認するため、以下の分析、定量を行った。
<液体クロマトグラフ・質量分析計の分析条件>
(1)分析機器・分析条件
液体クロマトグラフ装置:アジレントテクノロジー社製 1260 Infinity Series
質量分析装置:アジレントテクノロジー社製 6430 Triple Quad LS/MS
カラム:SB-C18 ZORBAX(φ1.8μm,2.1×50mm)
移動相:0.1%ギ酸、流速0.4ml/min
フラグメンター電圧:75V
乾燥ガス:窒素ガス(350℃)
乾燥ガス流量:12l/min
ネブライザー圧:60psig
キャピラリー電圧:3500V
オーブン温度:40℃
注入量:5μl
イオン化法:ESI(選択イオンモニタリング法(m/z191.1))
測定:Negative検出モード
測定時間:1分間
(2)クエン酸検量線の作成
和光純薬工業社製クエン酸試薬(特級、純度>98%)を用いて10ppmの標準溶液を作成し、段階的に希釈を行い、0.1ppm,0.25ppm,0.5ppm,1.0ppmのクエン酸水溶液を作成した。その後、0.45μmメンブランフィルタでろ過後、測定に供した。測定から得られたクエン酸由来シグナル(m/z191.1)の積分値から、検量線を作成した。
(3)水溶性化合物の定量からの侵入水量算出方法
充填水量をXml、水溶性化合物の濃度をYw/v%、液体クロマトグラフ・質量分析計による水溶性化合物の検出量をZppmとした時、下記計算式により侵入水量(μl)を算出できる。
<計算式>
侵入水量(μl)=Z/10000Y*1000X
例えば、容器の充填水量が250mlであり、20w/v%クエン酸水溶液を用いて後述する方法で試験を行った場合、クエン酸の検出量が1ppmであった場合の侵入水量(μl)は、1/(10000*20)*1000*250=1.25となる。
(1)分析機器・分析条件
液体クロマトグラフ装置:アジレントテクノロジー社製 1260 Infinity Series
質量分析装置:アジレントテクノロジー社製 6430 Triple Quad LS/MS
カラム:SB-C18 ZORBAX(φ1.8μm,2.1×50mm)
移動相:0.1%ギ酸、流速0.4ml/min
フラグメンター電圧:75V
乾燥ガス:窒素ガス(350℃)
乾燥ガス流量:12l/min
ネブライザー圧:60psig
キャピラリー電圧:3500V
オーブン温度:40℃
注入量:5μl
イオン化法:ESI(選択イオンモニタリング法(m/z191.1))
測定:Negative検出モード
測定時間:1分間
(2)クエン酸検量線の作成
和光純薬工業社製クエン酸試薬(特級、純度>98%)を用いて10ppmの標準溶液を作成し、段階的に希釈を行い、0.1ppm,0.25ppm,0.5ppm,1.0ppmのクエン酸水溶液を作成した。その後、0.45μmメンブランフィルタでろ過後、測定に供した。測定から得られたクエン酸由来シグナル(m/z191.1)の積分値から、検量線を作成した。
(3)水溶性化合物の定量からの侵入水量算出方法
充填水量をXml、水溶性化合物の濃度をYw/v%、液体クロマトグラフ・質量分析計による水溶性化合物の検出量をZppmとした時、下記計算式により侵入水量(μl)を算出できる。
<計算式>
侵入水量(μl)=Z/10000Y*1000X
例えば、容器の充填水量が250mlであり、20w/v%クエン酸水溶液を用いて後述する方法で試験を行った場合、クエン酸の検出量が1ppmであった場合の侵入水量(μl)は、1/(10000*20)*1000*250=1.25となる。
<実験1>
満注容積268mlのPETボトルに3.3℃の純水を250ml充填し、38φポリエチレン樹脂製キャップをボトル口部にゼロ位置で嵌合し、所定角度365度巻締めて密封した各種サンプルボトルを作成した。
その後、各種サンプルボトルをナイロン/ポリエチレンの多層フィルムから成るパウチに挿入し、20w/v%濃度のクエン酸水溶液(検出液)を、ヘッドスペースを形成せずに充填してパウチの開口部をヒートシールした。これらのパウチを水温3.3℃、600MPa、2分の高圧加工処理を行った。
満注容積268mlのPETボトルに3.3℃の純水を250ml充填し、38φポリエチレン樹脂製キャップをボトル口部にゼロ位置で嵌合し、所定角度365度巻締めて密封した各種サンプルボトルを作成した。
その後、各種サンプルボトルをナイロン/ポリエチレンの多層フィルムから成るパウチに挿入し、20w/v%濃度のクエン酸水溶液(検出液)を、ヘッドスペースを形成せずに充填してパウチの開口部をヒートシールした。これらのパウチを水温3.3℃、600MPa、2分の高圧加工処理を行った。
上記の高圧処理後、ボトルをパウチから取り出し、ボトル表面にクエン酸溶液が残存しないように水道水で洗浄、乾燥後、半田ごてで胴部に孔を空け、ピペットにてボトル内の純水を汚染が無いようにPSスクリュー管瓶に2ml採取した。
この採取した純水を、液体クロマトグラフ・質量分析計を用いて分析し、上述した予め分析して求めた検量線からクエン酸濃度を定量した。このクエン酸濃度から侵入水量を求めたところ、定量限界のクエン酸濃度0.1ppm以下、侵入水量0.125μl以下であった。
なお、1ppmのクエン酸標準溶液の測定データからS/N(信号/ノイズ)比を求め、その3倍を検出限界として算出した結果、上述した分析機器と分析方法を用いた試験法での検出限界は0.1ppm以下であった。即ち、充填水量が250mlであり、20w/v%濃度のクエン酸水溶液が使用された場合においては、計算により、侵入水量は0.125μl以下となる。ただし、上述した検出限界については、分析機器の検出感度に依存するため、高感度な装置を用いた場合の検出限界は上述の限りではなく、更に低い濃度を検出限界としても良い。
この採取した純水を、液体クロマトグラフ・質量分析計を用いて分析し、上述した予め分析して求めた検量線からクエン酸濃度を定量した。このクエン酸濃度から侵入水量を求めたところ、定量限界のクエン酸濃度0.1ppm以下、侵入水量0.125μl以下であった。
なお、1ppmのクエン酸標準溶液の測定データからS/N(信号/ノイズ)比を求め、その3倍を検出限界として算出した結果、上述した分析機器と分析方法を用いた試験法での検出限界は0.1ppm以下であった。即ち、充填水量が250mlであり、20w/v%濃度のクエン酸水溶液が使用された場合においては、計算により、侵入水量は0.125μl以下となる。ただし、上述した検出限界については、分析機器の検出感度に依存するため、高感度な装置を用いた場合の検出限界は上述の限りではなく、更に低い濃度を検出限界としても良い。
一方、上記キャップの所定角度を180度まで10度ずつ緩めて巻締めたサンプルを作成し、同様にクエン酸濃度を定量し、このクエン酸濃度から侵入水量を求めた。その結果、所定角度が250度でクエン酸濃度56ppm、侵入水量0.07ml、所定角度が200度でクエン酸濃度240ppm、侵入水量0.3mlとなることが判明した。
<実験2>
それぞれγ線で殺菌した満注容積268mlのPETボトルと38φポリエチレン樹脂製キャップとを用意した。
上記のPETボトルに、殺菌済み加糖ブイヨン培地250mlを無菌的に充填し、前記実験1の液体クロマトグラフ・質量分析計で求めた侵入水量の0.07mlとなるように、上記のキャップを、所定角度250度で巻締めて無菌的に密封したサンプルボトルを100本作成した。
これらのサンプルボトルを、Bacillus subtillis芽胞105cell/ml液が充填されたナイロン/ポリエチレンの多層フィルムから成るパウチに挿入した。その後、ヘッドスペースを形成せずにヒートシールし、水温3.3℃、600Mpa、2分の高圧加工処理を行った。
この結果、サンプルボトル100本全て変敗が生じなかった。
それぞれγ線で殺菌した満注容積268mlのPETボトルと38φポリエチレン樹脂製キャップとを用意した。
上記のPETボトルに、殺菌済み加糖ブイヨン培地250mlを無菌的に充填し、前記実験1の液体クロマトグラフ・質量分析計で求めた侵入水量の0.07mlとなるように、上記のキャップを、所定角度250度で巻締めて無菌的に密封したサンプルボトルを100本作成した。
これらのサンプルボトルを、Bacillus subtillis芽胞105cell/ml液が充填されたナイロン/ポリエチレンの多層フィルムから成るパウチに挿入した。その後、ヘッドスペースを形成せずにヒートシールし、水温3.3℃、600Mpa、2分の高圧加工処理を行った。
この結果、サンプルボトル100本全て変敗が生じなかった。
<実験3>
実験2において、前記実験1の液体クロマトグラフ・質量分析計で求めた侵入水量の0.3mlになるように、キャップを所定角度200度で巻締めた以外は、同様にサンプルボトルを100本作成して高圧加工処理を行った。
この結果、サンプルボトル100本中、11本の変敗が観察された。
実験2において、前記実験1の液体クロマトグラフ・質量分析計で求めた侵入水量の0.3mlになるように、キャップを所定角度200度で巻締めた以外は、同様にサンプルボトルを100本作成して高圧加工処理を行った。
この結果、サンプルボトル100本中、11本の変敗が観察された。
<実験4>
それぞれ、γ線で殺菌した満注容積268mlの耐熱PETボトルと38φポリエチレン樹脂製キャップとを用意した。
次いで、120℃で殺菌済みの加糖ブイヨン培地250mlを88℃で、上記の耐熱PETボトルに充填し、前記実験1の液体クロマトグラフ・質量分析計で求めた侵入水量の0.07mlになるように、上記のキャップを、所定角度250度で巻締めて密封したサンプルボトルを100本作成した。
これらのサンプルボトルを、Lactobacillus brevis 105cell/ml液を注入したバケツにそれぞれ入れて3.3℃に冷却した。
この結果、サンプルボトル100本全て変敗が生じなかった。
それぞれ、γ線で殺菌した満注容積268mlの耐熱PETボトルと38φポリエチレン樹脂製キャップとを用意した。
次いで、120℃で殺菌済みの加糖ブイヨン培地250mlを88℃で、上記の耐熱PETボトルに充填し、前記実験1の液体クロマトグラフ・質量分析計で求めた侵入水量の0.07mlになるように、上記のキャップを、所定角度250度で巻締めて密封したサンプルボトルを100本作成した。
これらのサンプルボトルを、Lactobacillus brevis 105cell/ml液を注入したバケツにそれぞれ入れて3.3℃に冷却した。
この結果、サンプルボトル100本全て変敗が生じなかった。
<実験5>
実験4において、前記実験1の液体クロマトグラフ・質量分析計で求めた侵入水量の0.3mlになるように、キャップを所定角度200度で巻締めた以外は、同様にサンプルボトルを100本作成して冷却を行った。
この結果、サンプルボトル100本中、20本の変敗が観察された。
実験4において、前記実験1の液体クロマトグラフ・質量分析計で求めた侵入水量の0.3mlになるように、キャップを所定角度200度で巻締めた以外は、同様にサンプルボトルを100本作成して冷却を行った。
この結果、サンプルボトル100本中、20本の変敗が観察された。
尚、上記の実験において、侵入水量と変敗の関係については、J.Gilchurstらの金属缶内への水侵入量と変敗の関係を求める研究(Lactbacillusを用いたバイオテスト)での水侵入量が0.069mlで変敗がなく、0.265mlで膨張変敗が発生したとの報告を基準とした。
<考察>
上記実験1乃至5によれば、水溶性有機化合物を用いた液体クロマトグラフ・質量分析計によって水溶性有機化合物を定量し、この水溶性有機化合物濃度から侵入水量を求めることにより、ボトルとキャップの巻締めの所定角度と、水溶性有機化合物濃度、侵入水量の関連付けが極めて容易に行われる。その結果、ボトル詰め飲料の製造等のボトルとキャップの密封性の確認に適用することにより、その密封性の確認を高精度、迅速に行えることが判る。
上記実験1乃至5によれば、水溶性有機化合物を用いた液体クロマトグラフ・質量分析計によって水溶性有機化合物を定量し、この水溶性有機化合物濃度から侵入水量を求めることにより、ボトルとキャップの巻締めの所定角度と、水溶性有機化合物濃度、侵入水量の関連付けが極めて容易に行われる。その結果、ボトル詰め飲料の製造等のボトルとキャップの密封性の確認に適用することにより、その密封性の確認を高精度、迅速に行えることが判る。
また、上記実験2、3によれば、例えば、10℃以下の低温条件下で調製された非炭酸系飲料をボトルに充填・密封し、前記飲料が充填されたボトルを高圧加工処理するボトル詰め飲料の製造において、上述した実験1の関連付けを適用することにより、高圧加工処理時のマイクロリークと処理水の汚染等による飲料の変敗を防止するボトルとキャップの密封性の確認方法として、高精度、迅速に行えることが判る。
さらに、上記実験4、5によれば、例えば、熱間充填される飲料をボトルに充填するボトル詰め飲料の製造において、上述した実験1の関連付けを適用することにより、冷却後の負圧吸い込みによる飲料の変敗を防止するボトルとキャップの密封性の確認方法として、高精度、迅速に行えることが判る。
さらに、上記実験4、5によれば、例えば、熱間充填される飲料をボトルに充填するボトル詰め飲料の製造において、上述した実験1の関連付けを適用することにより、冷却後の負圧吸い込みによる飲料の変敗を防止するボトルとキャップの密封性の確認方法として、高精度、迅速に行えることが判る。
Claims (8)
- 液体を充填・密封する容器の密封性検査方法において、
前記容器内に純水を密封・充填し、
前記純水が充填・密封された容器を、水溶性有機化合物の水溶液中に保持することにより該容器内への水溶性有機化合物の侵入処理を行い、
この後、該容器内に充填された純水を取り出し、液体クロマトグラフ・質量分析計により、該純水中に混入した前記水溶性有機化合物の量を定量する、容器の密封性検査方法。 - 前記容器がボトルであり、該ボトルに前記純水を充填した後、該ボトルの口部にキャップを螺子装着することにより密封性を確保するものである請求項1に記載の容器の密封性検査方法。
- 前記容器は、前記純水を充填・密封した後、高圧処理が行われるものである請求項1に記載の容器の密封性検査方法。
- 前記純水が充填・密封された容器をパウチに挿入し、次いで、該パウチ内に前記水溶性有機化合物の水溶液を充填し、この後、該パウチの開口部をヒートシールし、この状態で高圧処理を行うことにより、前記水溶性有機化合物の侵入処理を行う請求項3に記載の容器の密封性検査方法。
- 前記水溶性有機化合物が、20℃での水に対する溶解度(w/v%)が1g/100ml以上である請求項1の何れかに記載の容器の密封性検査方法。
- 前記水溶性有機化合物が、有機カルボン酸、アミノ酸またはポリフェノールである請求項5に記載の容器の密封性検査方法。
- 前記水溶性有機化合物がクエン酸である請求項6に記載の容器の密封性検査方法。
- 定量された純水中の前記水溶性有機化合物の量から、該純水中に侵入した水の量を算出する請求項1に記載の容器の密封性検査方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17774224 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17774224 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |