(57)【要約】【課題】無菌ゾーンから排出されるエアーを機外に排気することなく循環して再利用することにより、環境にやさしく、また、熱的エネルギーの有効利用を図ることが可能な食品充填包装機を提供すること。【解決手段】無菌ゾーン１４に設けられた、過酸化水素含有エアーを排出するエアー排出部２４と、排出されたエアー中の過酸化水素を分解・除去し、清浄エアーとする白金触媒を備えたエアー処理装置２６と、清浄エアーの温度を低下させてエアーに含まれる水分を除去する熱交換器２８と、水分を除去した清浄エアーを加熱するヒーター３２と、加熱された清浄エアーをフィルターにより無菌濾過する無菌濾過装置３４と、無菌ゾーン１４に設けられた無菌エアー導入部３６とを具備する、無菌エアーの循環システムを備えた食品充填包装機１０である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無菌ゾーンを備えた、過酸化水素を殺菌剤として用いる食品充填包装機であって、
前記無菌ゾーンに設けられた、過酸化水素含有エアーを排出するエアー排出部と、
該エアー排出部から排出されたエアー中の過酸化水素を分解・除去し、清浄エアーとするエアー処理装置と、
該エアー処理装置で処理された清浄エアーの温度を低下させてエアーに含まれる水分を除去する熱交換器と、
該熱交換器で水分を除去した清浄エアーを加熱するヒーターと、
該ヒーターで加熱した清浄エアーをフィルターにより無菌濾過し、無菌エアーとする無菌濾過装置と、
該無菌濾過装置で無菌濾過された無菌エアーを導入する、前記無菌ゾーンに設けられた無菌エアー導入部と、
エアーを循環させる送風装置と、
を具備することを特徴とする無菌エアーの循環システムを備えた食品充填包装機。
【請求項２】
エアー処理装置が、過酸化水素分解能を有する白金触媒を備えた装置であることを特徴とする請求項１に記載の食品充填包装機。
【請求項３】
過酸化水素濃度計が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の食品充填包装機。
【請求項４】
無菌ゾーンに設けられた、食品充填管を包囲するように包材の長手方向両端部をシールしてチューブ状に成形する縦シール装置と、
無菌ゾーンの下方に設けられた、食品が充填されたチューブ状包材をほぼ容器１個に相当する長さ分だけ下方に送りながら、チューブ状包材の長手方向と直交する方向にシールする横シール装置と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の食品充填包装機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジュースや牛乳等の食品を充填・包装する食品充填包装機に関し、詳しくは、過酸化水素を用いて包材を殺菌する際や、運転前の食品充填包装機内の無菌ゾーンを殺菌する際に発生する過酸化水素含有エアーを食品充填包装機外に排気することなく循環して再利用する食品充填包装機に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品充填包装機には、充填開口部を残して成形された紙容器に牛乳等の食品を充填後、紙容器の充填開口部をゲーブルトップ（屋根型）形状に成形し長期保存可能な製品とするエクステンド仕様のものや、ロール状の包材をまず縦シールしてチューブ状に成形し、ジュース等の食品を充填後、横シールして枕状とし最終的にブリック（直方体）形状の容器とする無菌仕様のものなどがある。これら充填包装機における殺菌剤としては過酸化水素がよく用いられている。
【０００３】
そして、上記ゲーブルトップ形状製品のエクステンド仕様の充填包装機においては、通常容器内面に過酸化水素のミスト又はガスを吹き付けた後、ＵＶランプを照射し熱風で乾燥させ殺菌する方法を採用している。このとき、容器殺菌部から発生するエアー及び熱風により過酸化水素を除去した際に発生するエアーには１０〜７０ｐｐｍの過酸化水素ガスが含まれている。このゲーブルトップ形状製品でも無菌仕様の充填包装機では発生するエアーに５０〜１２０ｐｐｍの過酸化水素ガスが含まれている。また、ブリック形状容器の無菌仕様の充填包装機においては、ロールから巻き戻された包材ウェブを加温した３５重量％の過酸化水素溶液槽に浸漬したあと、包材ウェブをローラを通して絞り、付着した過酸化水素溶液を除去した後、熱風を吹き付け乾燥させることによって殺菌する方式を採用している。このとき、熱風により過酸化水素を除去した際に発生するエアーには１０〜１００ｐｐｍの過酸化水素ガスが含まれている。
【０００４】
これら無菌仕様の食品充填包装機では、機外のエアーを、例えばＨＥＰＡフィルターを通して除菌した後、充填部、シール部等を備えたチャンバー（無菌ゾーン）内に供給することによりチャンバー内を陽圧化し、容器殺菌に使用した後の過酸化水素ミスト及びガスを機外へ排気している。このように、容器の殺菌に過酸化水素を使用するいずれの食品充填包装機械でも、１０〜１２０ｐｐｍの過酸化水素ガスが機外へ排出されている。
【０００５】
また、食品充填包装機内の各種装置及び包装機内雰囲気を殺菌する際には、複雑な形状の装置等の殺菌に対応するため、過酸化水素を液体の状態又は気化させたガスの状態で使用することが多い。
【０００６】
これら食品充填包装機から排出される過酸化水素ガスは、作業者の人体に影響を与えることはもとより、機械装置を酸化により腐食させたり、電気回路にトラブルを起こさせることもあることから、過酸化水素ガスを排気する場合安全な濃度になるまで分解・除去する必要がある。現在、食品充填包装機から排出される過酸化水素ガスを分解・除去する方法としては、例えば、過酸化水素ガスを水中及び流水中に放出させ水に吸着させる液洗浄法が用いられている。また、本件出願人は、食品充填包装機内の殺菌ゾーンに発生したガス状の過酸化水素を触媒により分解するガス処理法を提案した（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３４８９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、過酸化水素ガスを水中及び流水中に放出させ水に吸着させる液洗浄法は、装置が大型化し、また、過酸化水素を含んだ水の廃棄も問題となる。また、過酸化水素を触媒により分解するガス処理法は、装置が大型化せず、廃水処理の問題も生じない点で優れているものの、過酸化水素を分解・除去するとはいえ、過酸化水素を含む可能性のあるガスを機外に排気することから、環境保全が叫ばれている今日、作業者はガスの排気に細心の注意を払う必要があった。
【０００９】
本発明の課題は、無菌ゾーンから排出されるエアーを機外に排気することなく循環して再利用することにより、環境にやさしく、また、熱的エネルギーの有効利用を図ることが可能な食品充填包装機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、環境破壊が問題となり環境保全が叫ばれる状況下、環境にやさしい、よりクリーンな食品充填包装機を開発すべく鋭意検討した結果、無菌ゾーンから排出される過酸化水素含有エアーに対して所定の処理を施すことにより、機外に排気することなく循環利用でき、しかも循環利用によって熱的エネルギーの有効利用にも繋がることを見い出し、本発明を完成するに至った。従来、無菌ゾーンの過酸化水素含有エアーをいかにして安全に分解・除去して排気するかという試みは多々行われていたものの、過酸化水素含有エアーの排気を行うことなく循環再利用しようとする試みは皆無であった。
【００１１】
すなわち本発明は、（１）無菌ゾーンを備えた、過酸化水素を殺菌剤として用いる食品充填包装機であって、前記無菌ゾーンに設けられた、過酸化水素含有エアーを排出するエアー排出部と、該エアー排出部から排出されたエアー中の過酸化水素を分解・除去し、清浄エアーとするエアー処理装置と、該エアー処理装置で処理された清浄エアーの温度を低下させてエアーに含まれる水分を除去する熱交換器と、該熱交換器で水分を除去した清浄エアーを加熱するヒーターと、該ヒーターで加熱した清浄エアーをフィルターにより無菌濾過し、無菌エアーとする無菌濾過装置と、該無菌濾過装置で無菌濾過された無菌エアーを導入する、前記無菌ゾーンに設けられた無菌エアー導入部と、エアーを循環させる送風装置と、を具備することを特徴とする無菌エアーの循環システムを備えた食品充填包装機に関する。
【００１２】
また本発明は、（２）エアー処理装置が、過酸化水素分解能を有する白金触媒を備えた装置であることを特徴とする前記（１）に記載の食品充填包装機や、（３）過酸化水素濃度計が設けられていることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の食品充填包装機に関する。
【００１３】
さらに本発明は、（４）無菌ゾーンに設けられた、食品充填管を包囲するように包材の長手方向両端部をシールしてチューブ状に成形する縦シール装置と、無菌ゾーンの下方に設けられた、食品が充填されたチューブ状包材をほぼ容器１個に相当する長さ分だけ下方に送りながら、チューブ状包材の長手方向と直交する方向にシールする横シール装置と、を備えたことを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の食品充填包装機に関する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の食品充填包装機によれば、無菌ゾーンから排出されるエアーを機外に排気することなく循環して再利用するので、環境にやさしく、また、熱的エネルギーの有効利用を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の食品充填包装機としては、無菌ゾーンを備えた、過酸化水素を殺菌剤として用いる食品充填包装機であって、前記無菌ゾーンに設けられた、過酸化水素含有エアーを排出するエアー排出部と、該エアー排出部から排出されたエアー中の過酸化水素を分解・除去し、清浄エアーとするエアー処理装置と、該エアー処理装置で処理された清浄エアーの温度を低下させてエアーに含まれる水分を除去する熱交換器と、該熱交換器で水分を除去した清浄エアーを加熱するヒーターと、該ヒーターで加熱した清浄エアーをフィルターにより無菌濾過し、無菌エアーとする無菌濾過装置と、該無菌濾過装置で無菌濾過された無菌エアーを導入する、前記無菌ゾーンに設けられた無菌エアー導入部と、エアーを循環させる送風装置とを具備する、無菌エアーの循環システムを備えた食品充填包装機であれば特に制限されるものではなく、無菌ゾーンから排出されるエアーを機外に排気することなく循環して再利用するものである。
【００１６】
かかる本発明の食品充填包装機は、無菌エアーの循環システムを除いては従来公知の食品充填包装機であり、かかる従来公知の食品充填包装機としては、具体的に、例えば、特開平１１−３５０１５号公報、特開２００２−２３４０７５公報に示されるような、包材の長手方向両端部をシールしてチューブ状に成形し、かかるチューブ状包材にジュース等を充填した後、チューブ状包材の長手方向と直交する方向にシールして、ブリック形状の包装体とするブリックタイプ食品充填包装機や、特公昭６２−４１９３２号公報に示されるような、ゲーブルトップ形状の容器に牛乳等を充填包装するゲーブルトップタイプ食品充填包装機を例示することができる。
【００１７】
本発明の食品充填包装機における無菌ゾーンは、少なくとも運転時には無菌状態が維持される領域であり、多くの場合、周囲雰囲気よりも陽圧状態に保たれている。例えば、ブリックタイプ食品充填包装機においては、包材を浸漬状態で通過させて殺菌する過酸化水素水が収容された殺菌液槽に続いて設けられる、包材表面から過酸化水素を除去する包材乾燥部、包材成形部及び食品充填部を備えた無菌雰囲気ゾーンを例示することができ、ゲーブルトップタイプ食品充填包装機においては、角筒状容器内面に過酸化水素水のミストを吹き付けて殺菌するチャンバーと、容器内面に付着した過酸化水素を除去する包材乾燥部、食品充填部、角筒状容器の蓋成形部を備えたチャンバーとからなる無菌雰囲気ゾーンを例示することができる。
【００１８】
無菌ゾーン内では、運転時や、運転前の無菌ゾーン内の殺菌時に、過酸化水素を含有したエアーが発生する。すなわち、運転時には、包材に付着した液体状の過酸化水素がガス化し、運転前の殺菌時には、無菌ゾーン内の装置等に付着した液体状の過酸化水素がガス化して、無菌ゾーン内に過酸化水素を含有したエアーが発生する。本発明の食品充填包装機においては、運転時に過酸化水素含有エアーを循環処理するのみならず、高濃度の過酸化水素含有エアーが発生する運転前の無菌ゾーンの殺菌時にも過酸化水素含有エアーを循環処理することができ、過酸化水素含有エアーの排出が完全に防止される。
【００１９】
かかる無菌ゾーンには、エアー排出部及び無菌エアー導入部が適所に設けられており、エアー排出部は、好ましくは無菌ゾーンの包材乾燥部の近傍に設けられ、無菌エアー導入部は、好ましくはエアー排出部と離れた箇所である、包材成形部、食品充填部の近傍に設けられている。
【００２０】
エアー処理装置は、配管を介して上記無菌ゾーンのエアー排出部と連通しており、かかる配管を通って移送されてきた過酸化水素含有エアー中の過酸化水素はエアー処理装置により分解又は除去される。従来は、このような過酸化水素の分解・除去が行われた後、機外への排出が行われていたが、本発明においてはこれを循環利用するものである。
【００２１】
エアー処理装置は、過酸化水素を分解・除去できる手段を備えており、例えば、過酸化水素ガスを吸着除去する活性炭を備えた装置や、白金触媒等の過酸化水素分解能を有する触媒を備えた装置等を例示することができ、過酸化水素分解能を有する触媒を備えた装置としては、具体的に、特開平１１−３４８９２２に記載のエアー処理装置を例示することができる。触媒は、長時間使用することで汚染され過酸化水素分解能が低下する場合があるが、汚染された触媒を清掃・洗浄することにより、繰り返し使用することができ、コスト的にも有利である。
【００２２】
熱交換器は、前記エアー処理装置で処理された過酸化水素を含有しない清浄エアーの温度を低下させて清浄エアーに含まれる水分を除去する手段を備えており、運転時、例えば７０〜９０℃程度で送られてくる清浄エアーを、４５〜６５℃、好ましくは５０〜６０℃に冷却して、結露水（ドレン）として水分を系外に除去するものである。かかる水分を除去した清浄エアーを無菌ゾーンに導入することにより、無菌ゾーン内における結露の発生を防止して、結露水の製品への混入等を防ぐことができ、衛生的リスクが軽減される。また、運転前の無菌ゾーンの殺菌時には、多量の過酸化水素水を使用するため特に湿度の高いエアーが無菌ゾーンから排出されるが、熱交換器を備えていることにより、エアーの湿度を所望の湿度まで低下させて、無菌ゾーン内における結露の発生を防止することができる。
【００２３】
ヒーターは、運転時、熱交換器で冷却された清浄エアーを、例えば１００〜１６０℃、好ましくは１２０〜１４０℃に加熱する手段である。これにより、無菌ゾーン内の温度低下を抑制して、無菌ゾーン内を所望の温度に保持することができる。本発明の食品充填包装機においては、無菌ゾーンから排気されるエアーは高温のエアーであり、熱交換器を通過させたエアーも外気に比較して高温であるので、熱的エネルギーの有効利用を図ることができる。
【００２４】
無菌濾過装置は、清浄エアーをフィルターにより無菌濾過し、無菌エアーとする手段であって、ＨＥＰＡフィルター等を備えた従来の無菌濾過装置を用いることができる。
【００２５】
送風装置は、エアーの循環を図るための手段であり、好ましくは熱交換器とヒーターとの間に設けられている。送風装置には、外気導入装置を設けることができ、これにより漏出したエアーを補充することができる。
【００２６】
また、本発明の食品充填包装機は、過酸化水素濃度計が設けられていることが好ましい。これにより、過酸化水素が確実に分解・除去されていることやエアー処理装置の処理能力の低下を確認することができる。
【００２７】
以下、本発明の無菌エアーの循環システムを備えた食品充填包装機の一例を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の食品充填包装機の一例の概要を示す図である。
【００２８】
本発明の無菌エアーの循環システムを備えた食品充填包装機１０は、板状の包材Ａが浸漬状態で通過する過酸化水素水が収容された殺菌液槽１２と、該殺菌液槽１２に続く無菌ゾーン１４とを備えている。かかる無菌ゾーン１４は、過酸化水素水が付着した包材を乾燥する包材乾燥部（包材乾燥チャンバー）１４ａと、包材Ａを成形すると共に食品の充填を行う成形充填部（成形充填チャンバー）１４ｂとを備え、乾燥部１４ａには、板状の包材Ａに付着した過酸化水素水を気化・除去するエアーナイフ１６が設けられ、成形充填部１４ｂには、ジュース等を充填する充填管１８と、充填管１８を包囲するように包材Ａの長手方向両端部をシールしてチューブ状に成形する縦シール装置２０とが設けられている。また、無菌ゾーン１４の下方には、ジュース等が充填されたチューブ状包材Ａをほぼ容器１個に相当する長さ分だけ下方に送りながら、チューブ状包材Ａの長手方向と直交する方向にシールする横シール装置２２が設けられている。
【００２９】
そして、上記食品充填包装機１０による食品を充填包装するには、まず、リワインダ（不図示）から順次巻き戻された板状の包材Ａを、殺菌液槽１２に浸漬状態で通過させた後、無菌ゾーン１４内に導入する。無菌ゾーン１４では、包材乾燥部１４ａにおいて、板状の包材Ａに付着した過酸化水素水をエアーナイフ１６により気化・除去した後、成形充填部１４ｂにおいて、ジュース等を充填する充填管１８を包囲するように包材Ａの長手方向両端部を縦シール装置２０によりシールしてチューブ状に成形すると共に、充填管１８からチューブ状包材内にジュース等を充填する。さらに、横シール装置２２により、ジュース等が充填されたチューブ状包材をほぼ容器１個に相当する長さ分だけ下方に送りながら、チューブ状包材の長手方向と直交する方向にシールし成形して、直方体状の包装体を製造する。
【００３０】
上記無菌ゾーン１４内には、過酸化水素水が付着した板状の包材Ａが導入され、この過酸化水素水が無菌ゾーン１４の包材乾燥部１４ａで気化されることから過酸化水素含有エアーが発生する。また、無菌ゾーン１４（包材乾燥部１４ａ，成形充填部１４ｂ）には、過酸化水素水を用いてゾーン内を殺菌する殺菌液噴霧装置等のゾーン殺菌装置（不図示）が設けられており、運転前に、無菌ゾーン１４内を殺菌することから、この際も無菌ゾーン１４内に過酸化水素含有エアーが発生することになる。従来はこの過酸化水素含有エアーを機外に排気していたが、本発明の食品充填包装機１０は、これを浄化・無菌化して循環するシステムを備える。
【００３１】
この無菌エアーの循環システムについて説明する。
本発明の食品充填包装機１０における無菌エアーの循環システムは、無菌ゾーン１４に設けられた、過酸化水素含有エアーを排出するエアー排出部２４と、エアー排出部２４に連通して設けられた、排出されたエアー中の過酸化水素を分解・除去し、清浄エアーとする白金触媒を備えたエアー処理装置２６と、エアー処理装置２６に連通して設けられた、清浄エアーの温度を低下させてエアーに含まれる水分を除去する熱交換器２８と、熱交換器２８の下流に送風装置３０を介して設けられた、水分を除去した清浄エアーを加熱するヒーター３２と、ヒーター３２の下流に設けられた、加熱された清浄エアーをフィルターにより無菌濾過する無菌濾過装置３４と、無菌濾過装置３４で濾過された無菌エアーを導入する、無菌ゾーン１４に設けられた無菌エアー導入部３６とを備えている。また、熱交換器２８と送風装置３０との間には、過酸化水素濃度計３８が設けられている。
【００３２】
無菌ゾーン１４のエアー排出部２４は包材乾燥部１４ａに設けられており、配管を介してエアー処理装置２６と連通している。その一方で、無菌ゾーン１４には、所定の循環処理が行われた無菌エアーを導入する無菌エアー導入部３６が設けられている。この無菌エアー導入部３６は、主として成形充填部１４ｂに設けられており、また、高温雰囲気を必要とする箇所である、エアーナイフ１６、縦シール装置２０及び充填管１８を包囲する外周管４０にも設けられている。なお、特に高温雰囲気を必要とする縦シール装置２０へ無菌エアーを導入する配管の途中には、さらに無菌エアーを加熱するための追加ヒーター４２が設けられている。
【００３３】
かかる無菌エアーの循環システムにおけるエアーの流れについて説明すると、エアー全体は送風装置３０により循環される。無菌ゾーン１４内のエアー排出部２４より排出された過酸化水素含有エアーは、エアー処理装置２６で過酸化水素が分解され、清浄エアーとなる。その後、熱交換器２８で冷却されてエアー中の水分が除去される。一旦冷却されたエアーは再びヒーター３２で加熱され、無菌濾過装置３４で濾過された後、無菌ゾーン１４内に再び導入される。このエアーの循環の際、循環エアーが若干量漏出する場合があるので、これを補うために、送風装置３０には外気導入装置４４が設けられ、必要に応じて外気が補充される。このような無菌エアーの循環システムを備えた食品充填包装機１０によれば、無菌ゾーン１４から排出されるエアーを機外に排気することなく循環して再利用するので、環境にやさしく、また、熱的エネルギーの有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の食品充填包装機の一例の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０    食品充填包装機
１２    殺菌液槽
１４    無菌ゾーン
１４ａ  包材乾燥部（包材乾燥チャンバー）
１４ｂ  成形充填部（成形充填チャンバー）
１６    エアーナイフ
１８    充填管
２０    縦シール装置
２２    横シール装置
２４    エアー排出部
２６    エアー処理装置
２８    熱交換器
３０    送風装置
３２    ヒーター
３４    無菌濾過装置
３６    無菌エアー導入部
３８    過酸化水素濃度計
４０    外周管
４２    追加ヒーター
４４    外気導入装置
Ａ      包材
【図１】
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