(57)【要約】【課題】食品機器を囲うチャンバであって、殺菌処理の際に使用する殺菌液の量を最小限に抑えながらも、チャンバ内を一様に殺菌することができる無菌チャンバを提供することを目的とする。【解決手段】チャンバ１３０内の殺菌対象面である上壁面３１ａ、側壁面３２ａおよび底壁面３３ａに親水性表面層１４を形成させる。親水性表面層１４を形成させることにより、殺菌液の使用量を低減させながらも、殺菌対象面を一様に殺菌することができる。さらに、上壁面３１ａおよび底壁面３３ａを切妻状の構造とする。そのような構造とすることで、乾燥作業を軽減できるとともに、殺菌時間を短縮することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が無菌環境とされた状態で、飲食物の処理が行われるチャンバであって、
前記無菌環境に臨む前記チャンバの殺菌対象面に親水化処理が施されている、
ことを特徴とする無菌チャンバ。
【請求項２】
前記チャンバは、
底壁と、前記底壁から立設する側壁と、前記側壁の開口を塞ぐ上壁と、を備え、
前記底壁、前記側壁、及び前記上壁の壁面が前記殺菌対象面をなす場合、
前記上壁が傾斜している、
請求項１に記載の無菌チャンバ。
【請求項３】
前記上壁が、切妻状に形成されている、
請求項２に記載の無菌チャンバ。
【請求項４】
前記チャンバは、
底壁と、前記底壁から立設する側壁と、前記側壁の開口を塞ぐ上壁と、を備え、
前記底壁、前記側壁、及び前記上壁の壁面が前記殺菌対象面をなす場合、
前記側壁面が、下端から上端に向けて外側に傾斜している、
請求項１に記載の無菌チャンバ。
【請求項５】
前記上壁の上端縁から、殺菌液を滲出させる殺菌液用供給部を備えている、
請求項２から４のいずれか一項に記載の無菌チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品機械、例えば無菌環境下で飲料製品液を充填する装置を囲うチャンバに関する。
【背景技術】
【０００２】
食品機械、例えばＰＥＴボトルやガラス瓶、ボトル缶等の容器に飲料製品液を充填する装置として、回転式の充填装置が用いられている。この回転式の充填装置は、回転する円形のホイールの外周部に複数の充填バルブを備えており、ホイールがほぼ１回転して容器が周方向に搬送される間に、充填バルブから容器内への充填を行う。そして、容器への飲料製品液の充填が終了した後、キャッパ（打栓機）により容器へのキャップの装着が行われる。
飲料製品液を充填する場合、雑菌等が容器内へ混入するのを防ぐことが必須であり、このため、殺菌液により容器およびキャップを殺菌した後、飲料製品液の充填及びキャップ装着といった一連の工程を行ういわゆる無菌充填方式が採用されている。この場合、容器やキャップだけではなく、充填を行う環境も殺菌する必要がある。無菌充填方式では、当該環境を囲うチャンバが形成されるが、この無菌チャンバ内にも殺菌液を噴射して殺菌を行う（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７９９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
殺菌液の噴射によってチャンバ内を殺菌する場合、噴射された殺菌液はチャンバを構成する壁面で接触面積の小さい丸い液滴となり、殺菌液が接触しない部分が生じる。そのため、チャンバ内全面を一様に殺菌するには、殺菌処理の度にスプリンクラーから噴射させる多量の殺菌液が必要となり、飲料製品の製造コストを押し上げる一因となる。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、殺菌処理の際、使用する殺菌液の量を最小限に抑えながらも、チャンバ内を一様に殺菌することができる無菌チャンバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的のもとなされた本発明は、殺菌処理時に使用する殺菌液の量を低減するとともに、内部全域が一様に殺菌できる構造をもつチャンバに関する。
本発明におけるチャンバは、内部が無菌環境とされた状態で、飲食物の処理が行われるチャンバであって、無菌環境に臨むチャンバの殺菌対象面に親水化処理が施されていることを特徴とする。
殺菌対象面を親水化処理することで、殺菌対象面と殺菌液との接触面積を広くすることができるため、殺菌液の使用量を抑えながらも、チャンバ内を一様に殺菌することができる。
【０００６】
また、本発明のチャンバは、底壁と、底壁から立設する側壁と、側壁の開口を塞ぐ上壁と、を備え、これらの壁面が殺菌対象面をなす場合、上壁が傾斜していることが好ましい。
上壁を傾斜させると、殺菌液がこの傾斜に沿って流れ落ち、殺菌液を当該壁面に確実に接触させることができる。また、当該壁面に殺菌液が留まるおそれが小さくなるので、殺菌液の回収がしやすくなり、また、殺菌液処理後に殺菌液をすすぐ目的で使用する洗浄水を乾燥する作業の手間を省くことができる。
上壁が傾斜する一形態として、チャンバの上壁を切妻状に形成することが好ましい。
上壁を切妻状とすることにより、殺菌液は棟を境にして二方向に流れるので、殺菌液が当該壁面を伝って流れる時間を短縮できるので、殺菌処理の時間を短縮することができる。
【０００７】
本発明におけるチャンバが側壁面を備える場合、側壁面を下端部から上端部にかけて外側に傾斜させることが好ましい。
チャンバをこのような構造とすれば、殺菌液が側壁面を流れる速度を遅くすることができるので、殺菌液が菌と接触する時間を確保するのに有効である。
【０００８】
また、本発明では、上壁が傾斜する場合、殺菌液は従来のスプリンクラーから噴射する方式ではなく、その上縁に殺菌液をにじみ出させる殺菌液用供給部を備えていることが好ましい。当該殺菌液用供給部を備えることにより、より少ない量の殺菌液で上壁面および側壁面を一様に殺菌することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、使用する殺菌液の量を最小限に抑えながらも、チャンバ内を一様に殺菌することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は第１実施形態にかかるチャンバを示し、（ｂ）は水滴が疎水性表面と、（ｃ）は水滴が親水性表面と接しているときの状態を示している。
【図２】第２実施形態にかかるチャンバを示している。
【図３】第２実施形態における変形例を示している。
【図４】第３実施形態にかかる殺菌液供給部材を示し、（ａ）は一方向傾斜用、（ｂ）は多方向傾斜用のものを示している。
【図５】無菌飲料充填機の概略構成を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
［第１実施形態］
本実施形態では、殺菌対象となるチャンバの壁面を親水化処理することにより、殺菌液の使用量を低減させる手法を、無菌飲料充填機１を例にして説明する。
無菌飲料充填機１は、図５に示すように、容器１００を無菌飲料充填機１内に搬入する搬入コンベア１１２、容器１００を殺菌する殺菌装置１１１、容器１００をすすぐすすぎ装置１１３、殺菌およびすすぎを終えた容器１００に飲料製品液を充填する充填装置１１４、飲料製品液が充填された容器１００にキャップ１１８を装着するキャッパ１１５、容器１００を無菌飲料充填機１外に搬出する搬出コンベア１１６を主に備えている。これら、搬入コンベア１１２、殺菌装置１１１、すすぎ装置１１３、充填装置１１４、キャッパ１１５、搬出コンベア１１６間には、搬送スターホイール１１７が設けられ、これによって、容器１００の受け渡しが行われるようになっている。
これら殺菌装置１１１、すすぎ装置１１３、充填装置１１４、キャッパ１１５において容器１００の搬送経路は、ベース架台１１９上に設けられ、ベース架台１１９上には、殺菌装置１１１、すすぎ装置１１３、充填装置１１４、キャッパ１１５における容器１００の搬送経路を無菌環境に維持するため、ベース架台１１９上の空間の側方および上方を覆うチャンバ１１０が設けられている。本実施形態は、このチャンバ１１０の壁面を親水化処理する。
【００１２】
図１に示したチャンバ１１０は、チャンバ本体１０と、チャンバ本体１０内に殺菌液を散布するノズル１５と、配管１６を介してノズル１５と接続されるタンク１７と、を備えている。なお、チャンバ本体１０内には、殺菌装置１１１が設けられているが、図１では省略している。図２以降も同様である。
チャンバ本体１０は、地面１９上に設けられる底壁１３と、底壁から立設する側壁１２と、側壁の開口を塞ぐ上壁１１と、を備え、上壁１１、側壁１２および底壁１３で取り囲まれる空間が、無菌環境とされる。
上壁１１、側壁１２および底壁１３の無菌環境に臨む壁面（１１ａ〜１３ａ）には、後述する親水化処理が施され、それぞれ親水性表面層１４が形成されている（図１（ａ））。また、チャンバ本体１０には、加工性がよく、耐食性及び耐薬品性を有するものが好ましく、金属、特にステンレス鋼を用いるのが好ましい。
【００１３】
ノズル１５は、チャンバ内を殺菌する際、殺菌液を噴射するために使用する。ノズル１５は配管１６を介してタンク１７に接続され、上壁面１１ａ、側壁面１２ａおよび底壁面１３ａの各々に複数設けられている。配管１６を介してタンク１７からノズル１５に殺菌液が供給されると、ノズル１５先端から放射状に殺菌液が噴射される。殺菌液が噴射されると、上壁面２０ａに噴射された殺菌液は、上壁面１１ａ、側壁面１２ａおよび底壁面１３ａの順に伝って流れるか、あるいは上壁面１１ａから液滴となって底壁面１３ｃに落下する。また側壁面１２ａに噴射された殺菌液は、側壁面１２ａを伝って、底壁面１３ａに流れる。
なお、ノズル１５の設置位置、および、設置する数は、チャンバの大きさ等に応じて適宜変更可能である。以下も同様である。
タンク１７は、配管１６を介してノズル１５に殺菌液を供給する。タンク１７にはポンプ（図示しない）が設けられており、ポンプはタンク１７内の殺菌液をノズル１５に供給する。
なお、殺菌液は水溶性の殺菌液、例えば、過酢酸、過酸化水素を使用することができる。
【００１４】
以下、金属から構成されるチャンバ本体１０の上壁面１１ａ、側壁面１２ａおよび底壁面１３ａ（以下、殺菌対象面）を親水化させる手段について説明する。
殺菌対象面を親水化させる方法として、殺菌対象面に親水基、例えば水酸基を形成させる方法が挙げられる。水酸基を形成させる手段として、化学的処理法、物理的処理法およびコーティング処理法から選択することができる。
化学的処理法としては、例えば、化成処理が挙げられる。化成処理は金属の表面に化学薬品を作用させて化学反応を起こさせることで、親水基である水酸基やカルボキシル基を導入したり、電気化学による酸化反応を利用して酸化皮膜を形成することができる。
物理的処理法としては、例えば、プラズマ処理法が挙げられる。プラズマ処理法では、金属表面に水酸基等を導入し、金属表面を親水化することができる。その他、コロナ放電、イオンビーム照射法、電子線照射法を使用することができる。
コーティング処理法としては、親水性高分子をコーティング剤として金属表面に塗布する。
コーティング剤としては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を使用することができる。ＰＶＡは水酸基を多数有する樹脂であり、ＰＶＡを金属表面に均一にコーティングすることにより、金属表面を親水化することができる。なお、使用するコーティング剤としてはＰＶＡに限定されず、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコールの合成高分子や多糖類である生体高分子を用いることができる。
【００１５】
また、殺菌対象面を親水化させる他の方法として、殺菌対象面にナノ〜マイクロオーダーの凹凸を形成させることが挙げられる。
例えば、殺菌対象面に微細な凹凸を形成させるために、シリカ粒子を含むコーティング液を殺菌対象面に塗布する。シリカ粒子を含むコーティング液を金属表面に塗布することにより、金属表面に微細な凹凸を形成させることができる。これによって、殺菌対象面を親水化させることができる。なお、使用するコーティング液に含有させる粒子は、シリカ粒子に限定されず、酸化チタン粒子等を用いることができる。
また、殺菌対象面に研磨材（粒子）を吹き付けることによって、表面を加工する方法であるショットブラストを用いて、殺菌対象面に微細な凹凸を形成させることもできる。
なお、親水化処理後の殺菌対象面の親水性の指標は、水滴接触角が１０度以下となるものが好ましい。
【００１６】
次に、殺菌対象面を親水化処理したことによる効果について説明する。
親水化処理されていない（疎水性）表面に殺菌液が噴射された場合、殺菌液の水滴は殺菌対象面に接触面積を小さくするように接する（図１（ｂ））。これに対し、同体積の液滴が親水化処理された表面に噴射された場合は、液滴は接触面積を大きくするように接する（図１（ｃ））。したがって、接触する殺菌対象面が親水化処理されていれば、少ない量で殺菌対象面の全面を覆うことができるため、必要な殺菌液の使用量を低減することができる。
さらに、疎水性表面を液滴が流れると、液滴はなるべく表面と接しないように流れようとする。このような性質から、親水化処理されていない殺菌対象面を液滴が流れると、ある特定の経路が形成され流れる。このように特定の経路が形成されてしまうと、殺菌液が接触しない箇所が生じ、結果として全面を殺菌することができない。それに対し、液滴が親水性表面を流れる場合は、殺菌液はある特定の経路に集約されることがないため、均一に殺菌対象面を流れ、一様に殺菌することができる。
【００１７】
［第２実施形態］
第１実施形態では、殺菌対象面を親水化処理する例について述べたが、本実施形態では、チャンバ本体１０の構造を変更することによって、殺菌液の使用量を低減する方法について説明する。
第１実施形態のように上壁面１１ａが地面１９に対して平行である構造のチャンバ内に殺菌液を噴射すると、上壁面１１ａに付着した液滴は、上壁面１１ａを流れず、上壁面１１ａに液滴として残ってしまうことがある。このような場合、上壁面１１ａの残った液滴をすすぐ目的で使用する洗浄水を乾燥させるためのブロー作業が必要となる。
そこで、本実施形態において、チャンバ１２０の上壁２１および底壁２３を一定の角度で傾斜させる。なお、第１実施形態と同じ要素には図１と同じ符号を付し説明を省略する（以下、同じ）。
図２（ａ）に示したチャンバ１２０は、上壁２１および底壁２３が、地面１９に対して同じ向きに傾斜角度θ１だけ（下方に）傾斜し、側壁２２が地面１９に対し垂直であるチャンバ本体２０を備える。傾斜角度θ１は、任意に変更することができるし、上壁面２１ａの傾斜角度と底壁面２３ａの傾斜角度が相違してもよい。
ノズル１５は、図２（ａ）に示したように、上壁面２１ａの頂点に一つだけ設けることができるし、側壁面２２ａや底壁面２３ａに設置することもできる。
【００１８】
チャンバ１２０内を殺菌するためにノズル１５から殺菌液が噴射されると、殺菌液は上壁面２１ａ、側壁面２２ａおよび底壁面２３ａに付着する。傾斜した上壁面２１ａに付着した殺菌液は、傾斜に添って、傾斜の低い側の側壁面２２ａに向けて一方向に流れる。流れてきた殺菌液は側壁面２２ａを伝って底壁面２３ａに流れ、最終的に回収される。
このように、上壁２１を傾斜させることによって、上壁面２１ａに噴射された液滴を一方の底壁面２３ａに向けて流すことができる。さらに、一方向に殺菌液が流れるため、上壁面２１ａに殺菌液を確実に接触させることができる。
同様に、底壁面２３ａに付着した殺菌液も、傾斜に沿って流れた後に、回収される。
底壁が傾斜しておらず、地面１９に対して平行である場合、殺菌液は底壁全体から回収しなければならない。したがって、底壁２３が傾斜していれば、傾斜の下端側に殺菌液を集めることができるので、底壁が傾斜していない場合と比べ、殺菌液の回収が容易になる。
以上説明したように、チャンバを構成する上壁２１および底壁２３を一方向に傾斜させることにより、上壁面２１ａに付着した殺菌液を効率よく回収できるため、乾燥作業の手間を省くことができる。さらに、一方向に殺菌液が流れるため、殺菌液と各面が確実に接触することができ、また、殺菌液の回収を容易になる。
【００１９】
以上説明したチャンバ１２０は、上壁２１と底壁２３を一方向に傾斜させたものであったが、例えば、図２（ｂ）に示したチャンバ１３０のように上壁３１を切妻状とするように、二方向に傾斜させることもできる。底壁３３も同様である。
【００２０】
チャンバ１３０内を殺菌するためノズル１５から殺菌液が噴射されると、殺菌液は上壁面３１ａ、側壁面３２ａおよび底壁面３３ａに付着する。上壁面３１ａに付着した液滴は、傾斜に添って傾斜の低い側の側壁面３２ａに向けて流れる。その後、液滴は側壁面３２ａを伝って底壁面３３ａまで流れる。この場合、一方向に殺菌液を流す場合と比べて、殺菌液が上壁面３１ａを流れる距離が短くなるため、殺菌液が上壁面３１ａを流れる時間を短縮することができる。したがって、チャンバ１３０の殺菌時間を短縮できる。
【００２１】
以上、本実施形態では、チャンバを構成する上壁および底壁を傾斜させることにより、上壁面に液滴となって残る殺菌液の回収を促進できるので、乾燥作業を軽減できるとともに、殺菌時間を短縮することができる。
なお、以上では、上壁を一方向（図２）、二方向（図３）に傾斜させる例を示したが、三方向以上に傾斜させてもよく、例えば、寄棟状に四方向に傾斜させても以上と同様の効果を奏する。また、上壁を円弧状にすることも本発明は包含する。
【００２２】
［第２実施形態の変形例］
殺菌処理において、殺菌液が菌とある一定時間接触しなければ、殺菌効果を発揮しない。第１および第２実施形態では、親水性表面層１４が形成された側壁面１３ａ〜３３ａが地面１９に対して垂直に設けられているため、殺菌液が側壁面を流れ落ちる速度が速い。そうすると、場合によっては、殺菌液が菌と接触する時間を十分に確保できない。
そこで、図３に示したように側壁を傾斜させることで、殺菌液が側壁面を流れ落ちるのを遅延させることができる。
チャンバ１４０は、側壁４２が地面１９に垂直な面に対して傾斜角度θ２だけ外側に傾斜されており、対向する側壁面４２ａ同士の幅が、下方から上方に向けて広くなっている。
側壁４２が傾斜しているチャンバ１４０内に、ノズル１５から殺菌液を噴射させると、上壁面４１ａ、側壁面４２ａおよび底壁面４３ａに液滴が付着する。側壁４２が傾斜しているため、側壁面４２ａに付着した液滴は、側壁４２が地面１９に対し垂直である場合よりも、時間をかけて底壁面４３ａに達する。この液滴の流れる速度は、傾斜角度θ２を変更することによって調整することができる。例えば、傾斜角度θ２を大きくすれば、液滴が側壁面４２ａを流れる速度が遅くなる。
以上、チャンバを構成する側壁４２を外周側に傾斜させることにより、殺菌液が側壁面４２ａを流れる速度、換言すると殺菌液と菌が接触する時間を十分に確保することができる。
【００２３】
［第３実施形態］
本実施形態では、第１実施形態、第２実施形態よりも殺菌液の使用量を低減できるチャンバについて述べる。
これまでの実施形態では、チャンバ内の殺菌はノズルから殺菌液を噴射させることによって行っていた。このような供給法では、噴射された殺菌液の一部が上壁面や側壁面に付着することなく、弾かれるおそれがある。
そこで、第３実施形態では、殺菌液が各面で弾かれるのを防ぐ供給される方法を、図４を参照して説明する。
殺菌液供給部５０は、チャンバの外側に設置される。図４(ａ)は、第２実施形態で説明したチャンバ１２０の外部に殺菌液供給部５０を設置した例を示している。
殺菌液供給部５０は、殺菌液を貯留する貯留槽５１と、配管５６を介して殺菌液を貯留槽５１に供給するタンク５２と、タンク５２から貯留槽５１へ供給される殺菌液の流量を調整する制御部５８と、を主な構成要素として備えている。
貯留槽５１は、配管５６を介して供給される殺菌液を貯留し、上壁面２１ａと側壁面２２ａの境界部に形成されたスリット５５を介して、チャンバ１２０の内部に殺菌液を供給する。スリット５５は、貯留槽５１の上端に形成されており、貯留槽５１にスリット５５の位置を超える量（許容量）の殺菌液がタンク５２から供給されると、スリット５５から殺菌液が滲み出るよう構成されている。スリット５５は、上壁２１の長手方向（図４の紙面垂直方向）の全域に亘って形成される。
タンク５２は、配管５６を介して貯留槽５１に接続され、配管５６上には貯留槽５１に流れる殺菌液の量を調整するバルブ５７が設けられている。
制御部５８は、貯留槽５１に設けられた残量計５９により殺菌液の残量を検知し、残量が不足していればバルブ５７を開き、残量が足りていればバルブ５７を閉じる指示を送る。
殺菌液供給部５０は、タンク５２から貯留槽５１に供給された殺菌液が貯留槽５１の許容量を超えると、スリット５５から、つまり上壁２１の上端縁から殺菌液が滲み出て、上壁面２１ａおよび側壁面２２ａを流れる。こうすることで、噴射するのとは異なり、殺菌液は上壁面や側壁面で弾かれることなく、各面を伝って底壁面まで流れる。したがって、より少ない量の殺菌液でチャンバ内を一様に殺菌することができる。
【００２４】
また、第２実施形態で説明した上壁面が切妻状のチャンバ１３０にも、殺菌液供給部７０を設けることができる（図４（ｂ））。
この殺菌液供給部７０は、上壁３１の頂点である棟に貯留槽７１を備えており、貯留槽７１に貯留された殺菌液の量が、許容量を超えると、上壁３１の棟に形成されたスリット７２から、つまり上壁２１の上端縁から殺菌液が滲み出る。スリット７２から殺菌液が滲み出ると、上壁面３１ａに沿って殺菌液が流れる。上壁面３１ａを流れた殺菌液は、側壁面３２ａを伝って底壁面３３ａに流れ、殺菌対象面が順次殺菌される。
【００２５】
以上、本実施形態では無菌飲料充填機を囲うチャンバを例に挙げ説明したが、チャンバ内に設置される機器は無菌飲料充填機に限定されず、飲食物を処理（充填を包含）する機械に広く適用できる。
また、本実施形態では上壁面、側壁面および底壁面を殺菌対象面としたが、これらは一例にすぎず、殺菌対象面はチャンバの形態によって定まる。
なお、これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１      無菌飲料充填装置
１０，２０，３０，４０  チャンバ本体
１１，２１，３１，４１  上壁
１２，２２，３２，４２  側壁
１３，２３，３３，４３  底壁
１１ａ〜４１ａ  上壁面
１２ａ〜４２ａ  側壁面
１３ａ〜４３ａ  底壁面
１４    親水性表面層
１５    ノズル
１６，５６  配管
１７，５２  タンク
１９    地面
５０，７０  殺菌液供給部
５１，７１  貯留槽
５５，７２  スリット
５７    バルブ
５８    制御部
５９    残量計
７１    貯留槽
１００  容器
１１０，１２０，１３０，１４０  チャンバ
１１１  殺菌装置
１１２  搬入コンベア
１１３  すすぎ装置
１１４  充填装置
１１５  キャッパ
１１６  搬出コンベア
１１７  搬送スターホイール
１１８  キャップ
１１９  ベース架台
Ｌ      液滴
θ１，θ２  傾斜角度
【図１】
2014084121.tif 000003
【図２】
2014084121.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014084121.tif 000006
【図５】
2014084121.tif 000007