(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希釈率が少なくとも１０対１である微量成分１３５をその内部に含み、該微量成分の分注に適合した微量成分源１４０、
微量成分源１４０の下流に位置する装置であって、微量成分を滅菌するために構成された滅菌装置４２０、
該滅菌装置の下流に位置するノズルであって、微量成分の希釈をノズル内またはその下流で行うために構成されたノズル１７０または２５０、
ノズル１７０または２５０と連通した大量成分源２１０、および
１回量の微量成分１３５と大量成分を容器に連続的且つ個別に投入するようにシステムを制御するための制御装置２４０
を包含する、微量成分１３５を分注するための無菌投入システム。
【請求項２】
ノズル１７０または２５０と連通した複数の微量成分源１４０を更に包含する、請求項１に記載の無菌投入システム。
【請求項３】
ノズル１７０または２５０と連通した複数の大量成分源２１０を更に包含する、請求項１に記載の無菌投入システム。
【請求項４】
滅菌装置４２０の下流に配置されたポンプ１５０を更に包含する、請求項１に記載の無菌投入システム。
【請求項５】
滅菌装置４２０の上流に配置されたポンプ１５０を更に包含する、請求項１に記載の無菌投入システム。
【請求項６】
ノズル１７０または２５０の下流に配置された滅菌済み容器１０を更に包含する、請求項１に記載の無菌投入システム。
【請求項７】
滅菌ゾーン４１０を更に包含し、ノズル１７０または２５０は滅菌ゾーン内に位置することを特徴とする、請求項１に記載の無菌投入システム。
【請求項８】
滅菌装置４２０がメッシュ４３０を包含することを特徴とする、請求項１に記載の無菌投入システム。
【請求項９】
メッシュ４３０の網目４４０が０．４５μｍ以下であることを特徴とする、請求項８に記載の無菌投入システム。
【請求項１０】
滅菌装置４２０が低温殺菌器４６０を包含することを特徴とする、請求項１に記載の無菌投入システム。
【請求項１１】
低温殺菌器４６０がマイクロ波低温殺菌器を包含することを特徴とする、請求項１０に記載の無菌投入システム。
【請求項１２】
滅菌装置４２０が電子線滅菌システム４８０を包含することを特徴とする、請求項１に記載の無菌投入システム。
【請求項１３】
滅菌装置４２０が紫外線システム５００を包含することを特徴とする、請求項１に記載の無菌投入システム。
【請求項１４】
滅菌装置４２０が高圧システム５２０を包含することを特徴とする、請求項１に記載の無菌投入システム。
【請求項１５】
少なくとも１種の、希釈率が少なくとも１０対１である微量成分１３５を提供し、
微量成分の１種を滅菌装置４２０内を通過させ、
滅菌した微量成分と、大量成分とをノズル１７０または２５０に流し、そして
１回量の微量成分１３５と大量成分を容器に連続的且つ個別に投入する
ことを包含し、
該ノズル内またはその下流で、滅菌した微量成分の希釈を行うことを特徴とする、無菌充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、概して、高速飲料容器充填システムに関し、特に、濃縮物、水、甘味料などの成分および／または他の成分の流れを、無菌的に組み合わせる充填システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料用ボトルおよび缶は、一般的にバッチ処理によって飲料を充填する。飲料成分（通常は濃縮物、甘味料、および水）は、ブレンディング領域で混合され、続いて所望により炭酸飽和させる。そして、完成した飲料は、充填機のボウルにポンプ移送される。次に容器を充填ラインに沿って前進させながら、容器に、充填機の弁を介して完成した飲料を充填する。次に、容器に蓋をし、ラベルを付け、梱包してから、消費者に輸送する。飲料の性質および地域的な習慣に応じて、一部の飲料は低温充填されるか、高温充填法によって充填されるか、あるいはその純度を確保するために無菌法などを用いて充填する。
【０００３】
飲料製品の種類が増加するにつれて、ボトリング業者は中断時間の増加に直面することがある。その理由は、充填ラインを１つの製品から次の製品に変更する必要があるためである。この作業は、次の製品のバッチを再充填する前に、タンク、パイプ、充填機のボウル、および他の設備器具を水で濯ぎ、消毒しなければならないので、時間のかかる作業となり得る。それ故、一定の製品の少量生産については、生産工程の間に中断時間が必要とされるために、ボトリング業者に好まれないことがある。更に消毒作業には、大量の水および／または消毒用薬品の使用を伴うことがある。
【０００４】
製品を変更する際に長期の中断時間が生じるばかりでなく、製品に様々な種類の成分を添加する場合も、その結果として中断時間が生じる。例えば、一定量のカルシウムをオレンジジュース飲料に添加することが望ましいことがある。しかし、カルシウムを含むオレンジジュースの充填作業が終了すると、カルシウムまたは他の添加物の痕跡を全て除去するために、上記と同種の濯ぎと消毒のための作業を実行しなければならない。そのため、一般的でない添加物を含む飲料のために充填操作をカスタマイズすることは、必要な中断時間故に好まれない。
【０００５】
従って、様々な異なるタイプの製品、更には異なる添加物を使用する製品にも迅速に適合させることができる、改善された高速充填システムが望まれている。このようなシステムは、中断時間または費用がかかる切り替え作業と消毒作業を伴うことなく、上記製品を生産できることが好ましい。前記システムはまた、大量生産品のみならずカスタマイズされた製品も高速かつ効率的な方法で生産できなければならない。更に、フレーバーまたは飲料の混合物の同時生産も望まれている。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、微量成分を分注するための無菌投入システムを提供する。無菌投入システムは、微量成分の分注に適合させた微量成分源、微量成分源の下流に位置し、微量成分を滅菌するために構成された滅菌装置、および滅菌装置の下流に位置し、その内部または下流で微量成分の還元を行うために構成されたノズルを含むものである。
【０００７】
無菌投入システムは、ノズルと連通した複数の微量成分源、ノズルと連通した少なくとも１種の大量成分源、および滅菌装置の下流または上流に配置されたポンプを更に含んでもよい。また、無菌投入システムは、滅菌ゾーンを更に含み、そこにノズルを配置してもよい。
【０００８】
滅菌装置は、メッシュを含んでもよい。メッシュの網目は約０．４５μｍ以下でもよい。滅菌装置としては、低温殺菌器、マイクロ波低温殺菌器、電子線滅菌システム、紫外線システムおよび高圧システムが挙げられる。
【０００９】
更に本発明は、無菌充填方法を提供する。無菌充填方法は、少なくとも１種の微量成分を提供し、微量成分の１種を滅菌装置内を通過させ、滅菌した微量成分をノズルに流し、そしてノズル内またはその下流で滅菌した微量成分の還元を行うことを包含する。
【００１０】
微量成分の１種を滅菌装置内を通過させる工程としては、微量成分のメッシュ通過、微量成分の低温殺菌器内通過、微量成分の電子線滅菌システム内通過、微量成分の紫外線システム内通過、および微量成分の高圧システム内通過が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本明細書において説明する、高速充填ラインの概略図である。
【図２】高速充填ライン内で使用するための、別の態様の充填ノズルの側面図である。
【図２Ａ】図２に示したノズルの別の態様で使用するための、回転ノズルの断面図である。
【図３】高速充填ライン内で使用するための、別の態様のコンベアの側面図である。
【図４】本明細書において説明する、無菌投入システムの概略図である。
【図５】別の態様の無菌投入システムの概略図である。
【図６】別の態様の無菌投入システムの概略図である。
【図７】別の態様の無菌投入システムの概略図である。
【図８】別の態様の無菌投入システムの概略図である。
【図９】別の態様の無菌投入システムの概略図である。
【図１０】別の態様の無菌投入システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
一般的に多くの飲料製品は、２つの基本的成分、即ち、水と「シロップ」を含む。更に「シロップ」の成分は、甘味料とフレーバー用濃縮物に分けることができる。例えば、炭酸清涼飲料では、水が製品の８０％を超え、甘味料（天然または合成）は約１５％であり、残りはフレーバー用濃縮物である。フレーバー用および／または着色用の濃縮物は、その還元率が約１５０対１以上のこともある。このような濃度では、典型的な１２オンスの飲料などには約２．５グラムの濃縮フレーバーが含まれることになる。
【００１３】
それ故、飲料の構成成分は、大量成分、微量成分、および水に分けることができる。大量成分は、還元率、即ち、希釈率が約１対１超〜約１０対１未満の範囲内のもの、および／または還元率に関係なく、希釈剤と組み合わせた際に飲料体積の少なくとも約９０％を構成するものである。大量成分の粘度は、典型的には約１００センチポアズ以上である。大量成分としては、液糖、ＨＦＣＳ（高果糖コーンシロップ）、果汁濃縮物、および同種の液体が挙げられる。同様に、大量成分の原料製品としては、甘味料、酸および他の一般的な成分が挙げられる。大量成分には、冷蔵保存の必要なものと、冷蔵保存の必要ないものがある。大量成分は、低温滅菌が必要な場合もある。
【００１４】
微量成分は、還元率が少なくとも約１０対１のもの、および／または還元率に関係なく、希釈剤と組み合わせた際に飲料体積の約１０％以下しか構成しないものである。具体的には、多くの微量成分の還元率が、約５０対１〜約３００対１の範囲内またはそれ以上である。微量成分の粘度は、典型的には約１から約２１５センチポアズ程度の範囲内である。微量成分の例としては、天然および合成のフレーバー、フレーバー添加物、天然および合成の着色料、合成甘味料（強力甘味料またはその他の甘味料）、クエン酸やクエン酸カリウムなどの酸味を制御する添加物、ビタミン、ミネラル、ハーブ抽出物などの機能性添加物、栄養補助食品、およびアセトアミノフェンやその類の一般用医薬品（またはその他の医薬品）が挙げられる。同様に、甘味料なしの濃縮物の酸性成分および非酸性成分も分離し、個別に保存することができる。微量成分の形態としては、液体、粉末（固体）や気体の形状、および／またはそれらの組み合わせが挙げられる。微量成分には、冷蔵保存の必要なものと、冷蔵保存の必要ないものがある。典型的には飲料以外の用途に使用する物質、例えば、塗料、染料、顔料、油、化粧品、医薬品、芳香剤なども微量成分として使用することができる。様々な種類のアルコール、油やその他の有機溶剤も、特に非食品用途において、微量成分または大量成分として使用することができる。
【００１５】
これらの微量成分と大量成分を組み合わせる種々の方法が、本出願人所有の“Beverage Dispensing System”という名称の米国特許出願第１１／２７６，５５０号、“Juice Dispensing System”という名称の米国特許出願第１１／２７６，５４９号、および“Methods and Apparatuses For Making Compositions Comprising An Acid and An Acid Degradable Component and/or Compositions Comprising A Plurality of Selectable Components”という名称の米国特許出願第１１／２７６，５５３号に開示されている。同様に、高速充填機の一例が、本出願人所有の“Multiple Stream Filling System”という名称の米国特許出願第１１／６８６，３８７に開示されている。
【００１６】
本明細書で説明する充填機および方法は、複数の容器１０を高速で充填することを意図している。容器１０は、従来の飲料ボトルの概念に従って示したものである。しかし、容器１０は、缶、カートン、パウチ、カップ、バケット、ドラム、または任意の他のタイプの液体保持装置の形態とすることもできる。本明細書で説明する装置および方法の性質は、容器１０の性質によって制限されるものではない。本発明では、任意のサイズまたは形状の容器１０を使用することができる。同様に、容器１０は、任意の種類の従来の材料で作製することができる。容器１０は、飲料および他の種類の消耗品のみならず、如何なる種類の非消耗品と共に使用することができる。各容器１０は、任意のサイズの少なくとも１つの開口部２０および底部３０を有するものである。
【００１７】
各容器は、容器自体に配置された、バーコード、スノーフレーク（Snowflake）コード、カラーコード、ＲＦＩＤタグ、または他の種類の識別マークなどの識別子４０を有してもよい。識別子４０は、充填前、充填中または充填後に容器１０に配置することができる。識別子４０を充填前に使用する場合には、以下で更に詳細に説明するように、充填される成分の性質に関する情報を充填ライン１００に伝達するために使用することができる。本発明においては、いかなる種類の識別子や他のマークを使用することができる。
【００１８】
次に図面に参照するが、幾つかの図面に渡って、同様の要素は同様の番号で示している。図１は、本明細書で説明する充填ライン１００を示す。充填ライン１００は、容器１０を搬送するためのコンベア１１０を含んでもよい。コンベア１１０は、従来の単レーン式または複数レーン式のコンベアでよい。コンベア１１０は、連続的動作と断続的動作の両方が可能なものでもよい。コンベア１１０の速度に決まりはない。コンベア１１０は、毎秒約０．４２から約４．２フィート（毎秒約０．１２５から約１．２５メートル）で駆動することができる。コンベアモーター１２０によってコンベア１１０を駆動することができる。コンベアモーター１２０は、標準的なＡＣ駆動装置でよい。他のタイプのモーターとしては、可変周波数ドライブ、サーボモーター、または同種の装置が挙げられる。適切なコンベア１１０の例としては、Geboの名称で販売されている、フランス国、オクトヴィル＝シュル＝メールのSidel社製の装置や、GripVeyorの名称で販売されている、サウスカロライナ州、グリーンビルのHartness International社製の装置などが挙げられる。コンベア１１０は、上記の代わりにスターホイールの形態、一連のスターホイールからなる形態、または他の回転型経路の形態をとることもできる。コンベア１１０は、任意の数の個々のレーンに分割することができる。その後、レーンは、再び組み合わせても、組み合わせずにそのまま伸長させてもよい。
【００１９】
充填ライン１００は、コンベア１１０に沿って配置された複数の充填ステーションを有してもよい。具体的には、複数の微量成分投入装置１３０を使用することができる。各微量成分投入装置１３０は、上述した方法で、少なくとも１回量の微量成分１３５を容器１０に供給する。容器１０の速度および容器１０の開口部２０のサイズに応じて、複数回量の成分を容器１０に添加することもできる。
【００２０】
各微量成分投入装置１３０は、少なくとも１種の微量成分供給源１４０を含む。各微量成分供給源１４０は、特定の微量成分１３５をその内部に含んだいかなる容器でもかまわない。微量成分供給源１４０は、温度制御されたものでも、温度制御されていないものでもよい。微量成分供給源１４０は、再充填可能または交換可能なものでもよい。
【００２１】
各微量成分投入装置１３０は、更に微量成分供給源１４０と流体連通するポンプ１５０を含んでもよい。本例示においては、ポンプ１５０は容積式ポンプまたは同種のポンプ装置である。具体的には、ポンプ１５０は弁付きのポンプまたは弁なしのポンプである。ポンプの例としては、ニューヨーク州、シオセットのFluid Metering,Inc.が販売するCeramPumpなどの弁なしポンプや、バーモント州、ノーススプリングフィールドのIVEK社が販売する衛生用スプリットケースポンプが挙げられる。弁なしポンプは、チャンバー内のピストンの同期的回転および往復運動によって動作し、ピストンの回転毎に特定量がポンプ移送される。揚程の位置を変化させることにより、所望に応じて流量を調節することができる。本発明においては、他の種類のポンプ移送装置、例えば、圧電ポンプ、圧力／時間装置（pressure/time device）、回転式ローブポンプ（rotary lobe pump）、および他の同種の装置なども使用することができる。
【００２２】
モーター１６０によってポンプ１５０を駆動することができる。本例示においては、モーター１６０はサーボモーターまたは他の同種の駆動装置である。サーボモーター１６０は、プログラム可能なものでもよい。サーボモーター１６０の例としては、ウィスコンシン州、ミルウォーキーのRockwell Automation社が販売している、Allen Bradley系のサーボモーターが挙げられる。サーボモーター１６０は可変速であり、約５０００ｒｐｍまで加速可能なものでもよい。本発明においては、他の種類のモーター１６０、例えば、ステッピングモーター、可変周波数ドライブモーター、ＡＣモーター、および他の同種の装置も使用することができる。
【００２３】
各微量成分投入装置１３０は、ノズル１７０を含んでもよい。ノズル１７０はポンプ１５０の下流に配置されている。ノズル１７０は、１回量の微量成分１３５を容器１０に分注するために、コンベア１１０の周囲に配置することができる。ノズル１７０の形状は、少なくとも１つの細長い管であり、その断面形状に制限はなく、コンベア１１０上の容器１０に隣接する吐出口を有するものでよい。他の種類のノズル１７０、例えば、オリフィス板、開口管、弁付きチップ、および同種の装置も使用することができる。逆止め弁１７５をポンプ１５０とノズル１７０の間に配置することができる。逆止め弁１７５は、過剰量の微量成分１３５について、ノズル１７０の通過および／または微量成分源１４０への逆流を防止する。複数の微量成分１３５は、連続的にまたは同時に投入することができる。複数回分の成分を各容器１０に提供してもよい。
【００２４】
各微量成分投入装置１３０は、微量成分供給源１４０とポンプ１５０の間に配置された流量センサー１８０を更に含んでもよい。流量センサー１８０は、コリオリメーター、導電率計、ローブメーター（lobe meter）、タービンメーターまたは電磁流量計のような、従来の質量流量メーターまたは同種の計量装置でかまわない。流量計１８０は、微量成分供給源１４０から適正量の微量成分１３５がポンプ１５０へ移送されることを確実にするために、フィードバックを提供する。流量センサー１８０は、ポンプ１３０の流量が範囲外になった場合にその動作を補正できるように、ポンプ１３０内のドリフトも検出する。
【００２５】
充填ライン１００は、コンベア１１０に沿って各微量成分投入装置１３０に隣接して配置された複数の投入センサー１９０を更に含んでもよい。投入センサー１９０は、重量検査天秤、ロードセル、または他の同種の装置でもよい。投入センサー１９０は、各微量成分１３５について、適正な量が実際に微量成分投入装置１３０を介して各容器１０に確実に分注されるようにする。本発明においては、同種の感知装置を使用することもできる。微量成分１３５がノズル１７０から適切な時期に投入されたことを確認するために、充填ライン１００は、投入センサー１９０の代わりに、または投入センサー１９０に追加して、フォトアイ、高速カメラ、ビジョンシステム、またはレーザ検査システムを含んでもよい。更に、投入物の着色も監視してもよい。
【００２６】
充填ライン１００は、少なくとも１種の大量成分ステーション２００を更に含んでもよい。大量成分ステーション２００は、微量成分投入装置１３０の上流または下流に配置するか、あるいはコンベア１１０に沿って配置することができる。大量成分ステーション２００は、ウィスコンシン州、フランクリン、Krones Inc.製のSensometicや、ウィスコンシン州、ウォーキショー、KHS社製のInnofill NVなどの、従来の非接触式または接触式の充填機でよい。本発明においては、他の種類の充填機を使用することもできる。大量成分ステーション２００は、甘味料（天然または合成）などの大量成分２１５を含む大量成分源２１０、および水２２５や他の希釈剤を含む水源２２０を有していてもよい。大量成分ステーション２００は、大量成分２１５を水２２５と混合し、混合物を容器１０に分注する。大量成分２１５、水２２５および／または大量成分ステーション２００は、高温充填作業などを実施するために、加熱してもよい。
【００２７】
本発明においては、１つまたは複数の大量成分ステーション２００を使用することができる。例えば、１つの大量成分ステーション２００を天然甘味料と共に使用し、もう１つの大量成分ステーション２００を合成甘味料と共に使用することができる。同様に、１つの大量成分ステーション２００を炭酸飲料用に使用し、もう１つの大量成分ステーション２００を無炭酸または微炭酸の飲料用に使用することができる。本発明においては、他の構成を採用することもできる。
【００２８】
充填ライン１００は、コンベア１１０の周囲に配置された複数の位置決めセンサー２３０を更に含んでもよい。位置決めセンサー２３０は、従来の光電デバイス、高速カメラ、機械的接触装置、または同種のセンサー装置でもよい。位置決めセンサー２３０は、各容器１０の識別子４０の読み取り、および／またはコンベア１１０に沿って前進する各容器１０の位置の追跡を行うことができる。
【００２９】
充填ライン１００は、制御装置２４０を含んでもよい。制御装置２４０は、従来のマイクロプロセッサなどでよい。制御装置２４０は、上述したように、充填ライン１００の各構成要素を制御し、操作する。制御装置２４０は、プログラム可能なものでもよい。
【００３０】
充填ライン１００は、コンベア１１０の周囲に配置された複数の他のステーションを更に含んでもよい。これらの他のステーションとしては、ボトル導入ステーション、ボトル濯ぎステーション、蓋付けステーション、攪拌ステーション、および製品排出ステーションが挙げられる。本発明においては、所望に応じて他のステーションおよび機能を使用することができる。
【００３１】
使用時には、容器１０は充填ライン１００内に配置され、コンベア１１０に従来の方法で積載される。容器１０は積載の前または後に消毒することができる。次に、容器１０は、コンベア１１０を介して搬送され、少なくとも１種の微量成分投入装置１３０を通過する。所望の最終製品に応じて、微量成分投入装置１３０は、微量成分１３５、例えば、甘味料なしの濃縮物、着色料、強化剤（ビタミン、ミネラル、ハーブなどのヘルス・ウェルネス成分）、および他の種類の微量成分１３５を添加することができる。充填ライン１００は、任意の数の微量成分投入装置１３０を有することができる。例えば、１つの微量成分投入装置１３０は、コカコーラ（登録商標）ブランドの炭酸清涼飲料用の甘味料なしの濃縮物の供給源を有することができる。別の微量成分投入装置１３０は、スプライト（登録商標）ブランドの炭酸清涼飲料用の甘味料なしの濃縮物の供給源を有することができる。同様に、１つの微量成分投入装置１３０は、ライム味のパワーエイド（登録商標）ブランドのスポーツ飲料に緑の着色料を添加することができ、別の微量成分投入装置１３０は、ベリー味の飲料に紫の着色料を添加することができる。同様に、本発明では、種々の添加物も添加することができる。本発明において添加することが可能な微量成分１３５の種類および組み合わせの性質に、実質的な制限はない。コンベア１１０は、複数の容器１０に同時に投入できるように、任意の数のレーンに分割することができる。その後、レーンは再び結合することができる。
【００３２】
充填ライン１００のセンサー２３０は、最終製品の性質を決定するために、容器１０上の識別子４０を読み取ることができる。制御装置２４０は、コンベア１１０の速度に関する情報を得ているため、コンベア１１０上の容器１０の位置を常に認識している。制御装置２４０は、容器１０がノズル１７０の下を通過する際に、１回量の微量成分１３５を容器１０に送達するように微量成分投入装置１３０を始動させる。具体的には、制御装置２４０はサーボモーター１６０を起動し、次にサーボモーター１６０がポンプ１５０を起動して、適切な投入量の微量成分１３５をノズル１７０および容器１０に分注する。ポンプ１５０およびモーター１６０は、微量成分１３５の連続的な個別投入を高速で行うことができるため、コンベア１０は、各微量成分投入装置１３０の周囲での休止が必要となることもなく、連続的に運転することができる。流量センサー１８０は、適正な投入量の微量成分１３５のポンプ１５０への送達を確実なものとする。同様に、ノズル１７０の下流に配置した投入センサー１９０は、適正な投入量が実際に容器１０に送達されるのを確実なものとする。
【００３３】
次に、容器１０は、大量成分２１５および水２２５や他の種類の希釈剤を添加するために、大量成分ステーション２００へと渡される。別の方法としては、大量成分ステーション２００は、微量成分投入装置１３０の上流に配置してもよい。同様に、複数の微量成分投入装置１３０を、大量成分ステーション２００の上流に配置してもよいし、複数の微量成分投入装置１３０を下流に配置してもよい。容器１０には同時に分注することもできる。次に、容器１０に蓋をし、所望に応じて他の処理を実行することができる。このようにして、充填ライン１００は、毎分約６００本から約８００本のボトルを充填することができる。
【００３４】
制御装置２４０は、様々な種類の微量成分１３５を補正することができる。例えば、各微量成分１３５は、それぞれに特有の粘度、揮発性、および他の流動特性を有している。それ故、制御装置２４０は、ポンプ１５０およびモーター１６０を補正することによって、圧力、ポンプ速度、トリガー時間（即ち、ノズル１７０から容器１０までの距離）、および加速度を、各微量成分１３５に特有の特性に対応させることができる。微量成分投入１回当たりの投入量には決まりはない。典型的な投入量は、１２オンスの容器１０に対して、微量成分１３５が約１／４グラムから約２．５グラムである。本発明では、容器のサイズは、上記と異なるものであってもよく、その場合の投入量は、上記した投入量を容器のサイズに比例して変化させたものとすることができる。
【００３５】
従って、充填ライン１００は、既知の充填システムが必要とする通常の中断時間なしに、何種類もの異なる製品を生産することができる。その結果、様々な所望の製品を入れたマルチパックを生成することができる。充填ライン１００は、顕著な中断時間なしに、現在市場に出ているような多様な飲料を生産することができる。
【００３６】
図２および図２Ａに、上述した微量成分投入装置１３０のノズル１７０の別の態様を示す。この態様は、回転ノズル２５０を示している。回転ノズル２５０は、中心ドラム２６０および複数のピンホイール式ノズル２７０を含んでもよい。図２Ａに示すように、中心ドラム２６０は中心ハブ２７５を有する。ピンホイール式ノズル２７０が中心ドラム２６０の周囲を回転すると、各ノズル２７０が中心ハブ２７５と連通し、例えばここに示した具体例のように、その連通する角度は約４８°となる。中心ハブ２７５のサイズおよび連通角度は、所望の滞留時間に応じて変更することができる。本発明においては、任意のサイズのノズル２５０を使用することができる。
【００３７】
モーター２８０が回転ノズル２５０を駆動する。モーター２８０は、従来のＡＣモーターまたは同種の駆動装置でよい。モーター２８０は、制御装置２４０と連通することができる。ピンホイール式ノズル２７０のそれぞれが、容器１０の開口部２０の上で十分な時間滞留するように、モーター２８０は回転ノズル２５０を駆動する。具体的には、各ピンホイール式ノズル２７０は、約４時の位置で容器１０の１つと接し、約８時の位置までこの接触を維持することができる。ピンホイール式ノズル２７０の回転とコンベア１１０のタイミングを合わせることにより、各ピンホイール式ノズル２７０の滞留時間は、静止ノズル１７０の滞留時間の１２倍程度となる。例えば、毎分５０回転の速度および４８°の中心ハブ２７５の場合、各ピンホイール式ノズル２７０の、容器１０上での滞留時間を約０．０１６秒とすることができるが、これに対して静止ノズル１７０では、滞留時間は約０．０５秒である。このような滞留時間の増加は、分注の精度を向上させる。コンベア１１０に沿ったレーンの数に応じて、複数の回転ノズル２５０を一度に使用することができる。
【００３８】
図３は、充填ライン３００の更なる態様を示す。充填ライン３００はコンベア３１０を有し、コンベア３１０はそこに沿って配置された少なくとも１種のＵ字型または半円型の窪み３２０を有する。コンベア３１０は、複数の把持具３３０も含む。把持具３３０は、各容器１０が窪み３２０の１つに接近した際に、それを把持することができる。把持具３３０は、首部グリップ、底部グリップ、または同種の装置でもよい。把持具３３０は、ばね装填、カム、または同種の装置で操作することもできる。
【００３９】
コンベア３１０に沿った窪み３２０と把持具３３０とを組み合わせることにより、各容器１０をノズル１７０の周囲で旋回させる。ノズル１７０は、窪み３２０のほぼ中心に配置することができる。このように旋回させることにより、容器１０の開口部２０が、コンベア３１０の速度で移動し続けている容器１０の底部３０の速度と比較して加速される。コンベア３１０が上方向に湾曲するにつれて、底部３０はコンベア３１０の速度で移動し続けるが、その一方で、開口部２０は顕著に減速する。これは、開口部２０の軌道である円弧の長さは、底部３０の軌道である円弧の長さよりも顕著に短いためである。容器１０がほぼ垂直になる円弧の底点で、ノズル１７０を始動させることができる。よって、窪み３２０の使用は、開口２０の線速度を減速させながらも、ノズル１７０については、ほぼ固定された状態を維持することができる。具体的には、線速度の低下は、１分当たりのパッケージ数に仕上径を掛けた値の、１分当たりのパッケージ数に大径を掛けた値に対する比に基づいて計算した。
【００４０】
微量成分１３５は、濃縮された状態では、必ずしも微生物学的に無菌状態とする必要はない。何故なら、微生物などは、高濃度環境下、特に微量成分１３５の酸性度が高い環境下、または微生物などの増殖を阻害するような高濃度の成分を含有しているような環境下においては、通常、繁殖できないからである。しかし、そのような高濃度微量成分を還元する段においては、微生物が繁殖可能となる。高温充填操作を行う際には、大量成分２１５や他の成分を容器１０に流し込む前に低温殺菌してもよい。微量成分１３５における微生物分は、混合物が冷却されるまでの余熱によって殺すことができる。
【００４１】
他の充填方法として、無菌充填が挙げられる。無菌充填においては、容器１０に添加する前に、全ての成分を殺菌する。無菌充填は、ノズル１０において加熱することなく行うことができる。その結果、熱膨張および熱収縮がないため、容器１０自身を、高温充填に使用されるものと比較して壁薄もしくは軽量とすることができる。世界中には、高温充填法が好まれる地域もあれば、無菌充填法の方が好まれる地域もある。
【００４２】
図４は、本発明の１つの態様による無菌投入システム４００を示す。前述した通り、無菌投入システム４００は、種々の微量成分１３５を含む複数の微量成分源１４０を含むことができる。各微量成分源１４０は、それぞれ分注ポンプ１５０と連通していてもよい。微量成分源１４０とポンプ１５０はそれぞれ１個ずつしか図示していないが、これらの個数に制限はない。ノズル１７０は、分注ポンプ１５０の下流に配置することができる。また、ノズル１７０は、１つ以上の大量成分源２００とも連通していてよい。
【００４３】
ノズル１７０と容器１０は、滅菌ゾーン４１０に配置することができる。滅菌ゾーン４１０は、汚染物の進入を防止するために逆圧空調システム（reverse air pressure system）を有していてもよい。本発明においては、他の滅菌方法を用いることもできる。容器１０は、一般的に、滅菌ゾーン４１０に入る前に滅菌される。
【００４４】
無菌投入システム４００は、滅菌装置４２０を含んでいてもよい。この例における滅菌装置４２０としては、フィルターまたはメッシュ４３０の形のものを用いることができる。メッシュ４３０は、網目４４０の大きさで分類することができる。網目４４０のサイズは、約０．４５μｍ以下とすることができる。そのような網目サイズであると、エッセンシャルオイルやフレーバーを損なうことなく、微生物などの通過を防止することができることが分かっている。しかし、網目サイズは上記とは異なるものであってもよい。メッシュ４３０は、金やその他の金属、セラミックなどの材料で形成したものを使用することができる。本発明において無菌ろ過に好適に使用できるメッシュ４３０の例としては、マサチューセッツ州、ビレリカのMillipore CorporationからDURAPOREブランドで提供されているフィルターを挙げることができる。他のフィルターまたはメッシュ４３０も、単独または組み合わせて使用することができる。微量成分１３５は、その後、大量成分２１５および／または希釈液と共にノズル１７０または容器１０内で還元することができる。
【００４５】
図５は、本発明の他の態様による無菌投入システム４５０を示す。この態様においては、滅菌装置４２０として、低温殺菌器４６０を用いることができる。低温殺菌器４６０は、瞬間的な加熱と冷却により、微量成分１３５の流れにおけるあらゆる種類の微生物などを殺すことができる。本発明に好適に使用できる低温殺菌器４６０の例としては、ノースカロライナ州、ローリーのMicrothermics, Inc.が「S-2S」瞬間殺菌器という名称で提供しているものが挙げられる。他の例としては、同じくMicrothermics社が「Focused」マイクロ波モジュールという名称で提供しているマイクロ波殺菌器を挙げることができる。上に挙げた以外の殺菌器も本発明で使用できる。
【００４６】
図６は、本発明の更に他の態様による無菌投入システム４７０を示す。この態様においては、滅菌装置４２０として、電子線滅菌システム、即ちＥＢシステム４８０を用いることができる。ＥＢ照射は、微量成分１３５の流れにおけるあらゆる種類の微生物などを殺すために用いるイオン化エネルギーの１種である。ＥＢシステム４８０の使用は、複数の流体の流れを一度に殺菌することができるという利点がある。更に、ＥＢシステム４８０を使用すると、殺菌用の化学薬品などの使用が不要になる。本発明で好適に使用できるＥＢシステム４８０の例としては、マサチューセッツ州、ウィルミントンのAdvanced Electron Beams（ＡＥＢ）が、「e250」という名称で提供しているものを挙げることができる。上に挙げた以外のＥＢシステムも同様に本発明で使用することができる。
【００４７】
図７は、本発明の更に他の態様による無菌投入システム４９０を示す。この態様においては、滅菌装置４２０として、紫外線源、即ちＵＶ源５００を用いることができる。他の滅菌装置と同様に、ＵＶ源５００も、紫外線を用いて微量成分１３５の流れにおけるあらゆる種類の微生物などを殺す。紫外線源５００を使用することにより、殺菌用の化学薬品などの使用も不要になる。本発明において好適に使用できるＵＶ源５００としては、フランス国、マノスクのClaranor社がパルス光滅菌システム（pulsed light sterilization system）として提供しているものを挙げることができる。上に挙げた以外のＵＶ源も同様に本発明において使用することができる。
【００４８】
図８は、本発明の更に他の態様による無菌投入システム５１０を示す。この態様においては、滅菌装置４２０として、高圧システム５２０を用いることができる。高圧システム５２０は、高圧および／または高圧と高温を用いて微量成分１３５の流れにおけるあらゆる種類の微生物などを殺すことができる。高圧システム５２０は、一連のポンプを使用して、約６０気圧（１ｃｍ2あたり約６２ｋｇ）程度の範囲の高圧を作り出すことができる。本発明において好適に使用できる高圧システム５２０の例としては、ワシントン州、ケントのAvure Technologies, Inc.が「HPP」フードシステムという名称で提供しているものを挙げることができる。上に挙げた以外の高圧システムも同様に本発明において使用することができる。
【００４９】
図９は、本発明の更に他の態様による無菌投入システム５３０を示す。この態様においては、滅菌装置４２０を投入ポンプ１５０の上流に配置することができる。投入ポンプ１５０を配置するのは、滅菌ゾーン４１０の中であっても外であってもかまわない。滅菌装置４２０としては、メッシュ４３０、低温殺菌器４６０、ＥＢシステム４８０、ＵＶ源５００、高圧源５２０、これらの組み合わせ、および／またはその他の滅菌装置を使用することができる。各装置類の配置や順序は、所望に応じて決定することができる。
【００５０】
ノズル１７０における滅菌に加えて、微量成分１３５を、微量成分源１４０自体に充填する際にも滅菌してよい。図１０は、そのような滅菌を行う態様の無菌投入システム５４０の概略図を示す。この態様においては、微量成分源１４０として、無菌微量成分源５５０を用いることができる。無菌微量成分源５５０は、次いで充填ライン１００に輸送される。無菌微量成分源５５０は、無菌継ぎ手５６０を介して無菌投入システム５４０に接続することができる。この例においては、投入ポンプ１５０及びノズル１７０は滅菌ゾーン４１０中に配置することができる。従って、ノズル１７０近傍における滅菌装置４２０の使用は必ずしも必要ではない。
【００５１】
微量成分１３５の種類によっては、特定の滅菌装置４２０を使用することが適切である場合もある。例えば、エタノールベースの微量成分１３５には、どのようなタイプの滅菌装置４２０を使用することもできるが、特にメッシュ４３０を使用することが適切である。一方、エマルジョンベースの微量成分１３５はより粘度が高くなる傾向があり、従ってメッシュ４３０の使用は適切でないかもしれない。この場合、他のタイプの滅菌装置４２０の方がより適切であろう。
【００５２】
無菌投入システムおよび滅菌装置４２０の幾つかの例について上述したが、本発明の無菌投入システムは、滅菌装置４２０を如何なる組み合わせ、順序で使用してよい。滅菌はライン上で行ってもよく、またノズル１７０の上流に貯槽を設けて実施してもよい。貯槽の使用により、ノズル１７０を定圧に保つことができる場合がある。１回の生産運転終了毎に滅菌が必要な従来の充填システムと異なり、本発明を利用した充填システム１００においては、複数の微量成分１３５の使用により、複数のフレーバーを充填しながらの運転を約９６時間以上連続して行うことができる。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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