(57)【要約】【課題】容器詰め食品の常温流通に対応する無菌性を維持しながら密封直後のヘッドスペース濃度を１％以下とすることができる連続無菌包装方法および装置を提供する。【解決手段】連続無菌包装装置は、カップ（１）の進行方向に所定の間隔で配置されカップ（１）を保持するカップ受け台（２）を移動可能に収容する無菌室（Ｍ）と、無菌室（Ｍ）内の大気を窒素ガスで置換するガス置換装置と、カップ受け台（２）に設けられた磁石（１３）と、無菌室（Ｍ）外に設けられたカップ受け台駆動用コンベヤチェーン（１２）と、カップ受け台（２）に設けられた磁石（１３）に対応するすようにコンベヤチェーン（１２）の進行方向に前記所定の間隔でコンベヤチェーン（１２）に取付けられ磁石（１３）と逆極性を有する磁石（２４）を備える。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を殺菌した容器に無菌内容物を充填し、殺菌した蓋材で容器を密封する連続無菌包装方法において、容器および該容器を保持する容器受け部材を大気以外の無菌ガスで置換された無菌室内を移動させるために、該容器受け部材の駆動を該無菌室外から行うことを特徴とする連続無菌包装方法。
【請求項２】
内部を殺菌した容器に無菌内容物を充填し、殺菌した蓋材で容器を密封する連続無菌包装装置において、
容器の進行方向に所定の間隔で配置され容器を保持する容器受け部材を移動可能に収容する無菌室と、
該無菌室内の大気を大気以外の無菌ガスで置換するガス置換装置と、
該容器受け部材に設けられた磁石と、
該無菌室外に設けられた容器受け部材駆動用コンベアと、
該容器受け部材に設けられた磁石に対応するすように該コンベアの進行方向に前記所定の間隔で該コンベアに取付けられた磁石であって、該容器受け部材に設けられた磁石と逆極性の磁石とを備えることを特徴とする連続無菌包装装置。
【請求項３】
該無菌室内に設けられた容器殺菌手段をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の連続無菌包装装置。
【請求項４】
該無菌室は、頂板と、両側板と中央部が長手方向に開口した底板からなり横断面形状が該容器受け部材の横断面形状とほぼ相似形である筒状の容器受け部材収容部と、該底板の開口部から下方に突出するようにして無菌室の長手方向に延長して形成され横断面形状が容器の横断面形状とほぼ相似形である容器収容部からなることを特徴とする請求項２または３記載の連続無菌包装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、清涼飲料や乳飲料、米飯、惣菜などの無菌処理された内容物を無菌のカップまたはトレイ状容器などの容器に収納してガス置換、密封を連続的に行う方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来たとえば特開平２−４５３２３号公報などにおいて、窒素ガスにより陽圧に保たれた無菌室内に、開封状態のカップなどの容器とその蓋材を連続的に供給し、無菌室内において、容器を殺菌し、内容物を充填するとともに容器のヘッドスペース部を窒素ガスで置換して密封する無菌充填機が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
無菌充填機においては、容器の無菌化とともに内容物の酸化防止のために容器のヘッドスペースをガス置換することによりヘッドスペースの酸素濃度を減少させる必要がある。しかるに、上記従来の無菌充填機においては、無菌室が容器の殺菌、内容物充填、蓋材密封を行う部分のみでなく、容器移送のためのベルトコンベアを含む充填機のほぼ全体にわたって設けられているために極めて広い無菌空間を必要とし、このため無菌化と酸素濃度減少の双方を窒素ガスで行おうとすると大量の窒素ガスを供給させなければならず、経済的に成り立たないために、容器の無菌化は無菌空気を容器に吹き込むことにより行い、酸素濃度減少のためのヘッドスペースのガス置換のみを窒素ガスで行うようにしている。
【０００４】
しかし、この装置においては、ヘッドスペースのガス置換は、ヘッドスペース内に存在する無菌空気を窒素ガスで置換しようとするものであるから、どうしてもヘッドスペース内に空気が残存し、このためガス置換効率が低く、ヘッドスペースの残存酸素濃度を約２％以下にすることはできない。
【０００５】
容器の内容物がコーヒー、茶等酸素に敏感な内容物の場合は、ヘッドスペースの残存酸素濃度が約２％では充分な酸化防止ができず、したがって、上記従来の無菌充填機ではこのような酸素敏感内容物の無菌充填に対応することができない。
【０００６】
本発明は上記従来の無菌充填機の問題点にかんがみなされたものであって、容器詰食品の常温流通に対応する無菌性を維持しながら、密封直後のヘッドスペース濃度を１％以下にすることができる連続無菌包装方法および装置を提供しようとするものである。
【０００７】
また、上記従来の無菌充填機は無菌室が広いため、無菌室内で殺菌剤の噴霧により容器を殺菌する場合に殺菌ゾーンが広くなり、殺菌剤が広い空間に飛散する。このため殺菌剤の消費量が大きくなり不経済である。
【０００８】
よって、本発明の他の目的は、無菌室内で容器の殺菌を行う場合に殺菌剤の消費量を減少させることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的を達成する連続無菌包装方法は、内部を大気以外の無菌ガスで置換した殺菌済み容器に無菌内容物を充填し、殺菌した蓋材で容器を密封する連続無菌包装方法において、容器および該容器を保持する容器受け部材を大気以外の無菌ガスで置換された無菌室内を移動させるために、該容器受け部材の駆動を該無菌室外から行うことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の連続無菌包装装置は、内部を大気以外の無菌ガスで置換した容器に無菌内容物を充填し、殺菌した蓋材で容器を密封する連続無菌包装装置において、容器の進行方向に所定の間隔で配置され容器を保持する容器受け部材を移動可能に収容する無菌室と、
該無菌室内の大気を大気以外の無菌ガスで置換するガス置換装置と、
該容器受け部材に設けられた磁石と、
該無菌室外に設けられた容器受け部材駆動用コンベアと、
該容器受け部材に設けられた磁石に対応するすように該コンベアの進行方向に前記所定の間隔で該コンベアに取付けられた磁石であって、該容器受け部材に設けられた磁石と逆極性の磁石とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の１側面において、連続包装装置は、無菌室内に設けられた容器殺菌手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の１側面において、該無菌室は、頂板と、両側板と中央部が長手方向に開口した底板からなり横断面形状が該容器受け部材の横断面形状とほぼ相似形である筒状の容器受け部材収容部と、該底板の開口部から下方に突出するようにして無菌室の長手方向に延長して形成され横断面形状が容器の横断面形状とほぼ相似形である容器収容部からなることを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明によれば、容器および容器受け部材のみが無菌室内を移動し、容器受け部材の駆動は無菌室外から行うようにしたので、無菌室の容積を従来の無菌充填機に比べて著しく小さくすることができ、このため経済性を損なうことなく容器の無菌化およびヘッドスペースのガス置換の双方を同時に窒素ガスで行うことができる。したがって、ヘッドスペースのガス置換は従来のように空気に囲まれた状態で窒素ガス置換するのではなくほぼ窒素ガスの環境下で窒素ガス置換を行うことになり、ヘッドスペースの残存酸素濃度を１％以下にすることができる。
【００１４】
本発明の１側面によれば、容器殺菌手段をこのように容積の小さい無菌室内に設けることにより、容器の殺菌のための殺菌ゾーンを小さくすることができ、殺菌剤の消費量を減少させることができる。
【００１５】
本発明の１側面によれば、無菌室は、頂板と、両側板と中央部が長手方向に開口した底板からなり横断面形状が容器受け部材の横断面形状とほぼ相似形である筒状の容器受け部材収容部と、底板の開口部から下方に突出するようにして無菌室の長手方向に延長して形成され横断面形状が容器の横断面形状とほぼ相似形である容器収容部からなるように構成したので、無菌室の容積を容器受け部材が通過するために必要な最小限の容積に設計することが可能となり、これによって無菌室の容積を一層小さくすることができ、ガス置換効率を一層向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の方法に使用する連続無菌包装装置の１実施形態を説明的に示す側面図、図２はその要部の平面図、図３は図１のＸ−Ｘ断面図、図４（ａ）はカップ受け台の平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＹ−Ｙ断面図、図５はコンベヤチェーンに取り付ける磁石取付け板を示す平面図である。
【００１７】
図１において、連続無菌包装装置は、包装容器としてＰＰカップを使用し、ジュース等の液体内容物を充填する装置であって、カップ供給部Ａ、カップ殺菌部Ｋ、カップ乾燥部Ｌ、無菌ガス置換部Ｂ、蓋材乾燥部Ｃ、蓋材第１シール部Ｆ、蓋材第２シール部Ｇ、冷却部Ｈ、トリミング部Ｉ、カップ排出部Ｊを備えている。　カップ殺菌部Ｋ、カップ乾燥部Ｌおよび無菌ガス置換部Ｂは無菌室Ｍを構成する。
【００１８】
カップ供給部Ａにおいては、殺菌済みＰＰカップ１はベルトコンベヤ２０によって矢印Ｐ方向に移送され、ベルトコンベヤ２０の先端から下方の矢印Ｑ方向に移動するコンベヤチェーン１２によって移送されるカップ受け台２のカップ保持孔２１（図４）内に落下し保持される。カップ保持孔２１の径はカップ１の上端部の径よりも僅かに大径に設定されており、カップ１はその蓋部１ａ（図３）のみがカップ受け台２の頂面２ａに支持されてぶら下がるように構成されている。カップ受け台２は本発明の容器受け部材を構成するものである。
【００１９】
カップ受け台２は、図４に拡大して示すように、長方形の板からなり、中央部にカップ保持孔２１が板を貫通して形成されている。カップ受け台２の長手方向においてカップ保持孔２１の両側には滑りのよい材料からなる一対の滑り材１４、１４が埋め込まれており、滑り材１４、１４の下面はカップ受け台２の下面から僅かに突出するようにして露出している。滑り材１４としては、高滑り性、耐熱性、耐薬品性を有する樹脂を使用することが好ましく、たとえばポリエーテルエーテルケトンのほか、全芳香族ポリエステル、ポリフエニレンスルフイド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド等のスーパーエンジニアリングプラスチック類が好適である。さらにカップ受け台２の長手方向において滑り材１４、１４の外側には永久磁石１３、１３が埋め込まれている。
【００２０】
一方２本のコンベヤチェーン１２には、その移動方向に所定の間隔で、図３および図５に示す磁石取付け板２２が断面Ｌ字形の取付け金具２３により取付けられており、磁石取付け板２２の中央部上面には永久磁石２４が配置され、その上を覆う固定板２５により磁石取付け板２２に取り付けられている。ボルトナット２６は取付け金具２３および固定板２５の双方を磁石取付け板２２に固定するために使用される。
【００２１】
磁石２４は、そのカップ受け台２側の磁極がコンベヤチェーン１２の進行方向にＮ極とＳ極が交互に配置されるようにしてコンベヤチェーン１２に固定されている。またカップ受け台２は、その磁石１３が、そのコンベヤチェーン側の磁極がコンベヤチェーン１２の進行方向にＮ極とＳ極が交互に配置されるようにして配置されている。
【００２２】
無菌室Ｍの外部においては、カップ受け台２は、その磁石１３がコンベヤチェーン１２に所定間隔で固定された磁石２４の中逆極性のものと相互に吸引するようにして磁石２４の表面に吸着され保持されている。したがって、カップ受け台２は磁石２４が配置される間隔でコンベヤチェーン１２上に配置され、コンベヤチェーン１２の移動に伴って図１中矢印Ｑ方向に移動する。
【００２３】
無菌室Ｍは、頂板３０、両側板３１、３１、中央部が長手方向に開口した底板３２からなり、横断面形状がカップ受け台２の横断面形状とほぼ相似形でカップ受け台２の横断面よりも面積が若干大きい扁平な長方形の筒状のカップ受け台収容部３３と、この開口した底板３２の開口部３４の下方に突出するようにして無、菌室Ｍの長手方向に延長して形成され、カップ１の横断面形状とほぼ相似形でカップ１の横断面よりも僅かに大きい面積を有する横断面形状を有するカップ収容部３５からなる。このように、無菌室Ｍを横断面がカップ受け台２と相似形のカップ受け台収容部３３と横断面がカップ１と相似形のカップ収容部３５により構成することにより、無菌室Ｍの容積をカップ受け台２とカップ１が通過できるために必要最小限の大きさの設計することが可能となり、無菌室内の無菌化を窒素ガスで行なっても必要最小限の窒素ガス量ですみ、経済性を向上させることができる。
【００２４】
無菌室Ｍの下方に設けられた１対の装置の枠体３６、３６はそれぞれ両側部３６ａ、３６ａおよびベース部３６ｂを備えており、両側部３６ａ、３６ａの間の空間部に臨むベース部３６ｂの頂面にはコンベヤチェーン１２が走行するレール３７、３７が敷設されている。両側部３６ａ、３６ａには内側に開口するようにして磁石取り付け板の両側端部が嵌入する磁石取り付け板案内溝３８、３８がコンベヤチェーン１２の進行方向に沿って延長するようにして形成されている。
【００２５】
無菌室Ｍのカップ移送方向上流側端部に位置するカップ殺菌部Ｋにおいては、殺菌剤ノズル５４−１、５４−２が所定の間隔をおいて縦列配置されている。これらの殺菌剤ノズル５４−１、５４−２には無菌室外の殺菌剤タンク４３から過酸化水素液が供給され、ノズル５４−１、５４−２は過酸化水素液を霧状にしてカップ１に吹き付けることによりカップ１の殺菌を行う。
【００２６】
カップ殺菌部Ｋの下流側に位置するカップ乾燥部Ｌには殺菌剤乾燥ノズル５５−１、５５−２が所定の間隔をおいて縦列配置されている。これらのノズル５５−１、５５−２には無菌室外の乾燥空気発生装置１５から滅菌済みフイルター４６を介して１００℃の乾燥空気が供給されており、殺菌済みのカップ１はカップ乾燥部Ｌを通過する際に乾燥空気により乾燥される。
【００２７】
無菌ガス置換部Ｂのカップ受け台収容部３３の上部空間にはカップ１のヘッドスペースを窒素ガスで置換するための窒素ガスノズル４−１、４−２、４−３、４−４、４−５がコンベヤチェーン１２の進行方向に所定間隔をおいて縦列配置されており、窒素ガスノズル４−２と窒素ガスノズル４−３の間にはジュース等の液体内容物３をカップ１に充填するための液体内容物充填ノズル５−１が配置され、窒素ガスノズル４−３と窒素ガスノズル４−４の間には液体内容物充填ノズル５−２が配置されている。窒素ガスノズル４−１〜４−５には無菌室Ｍ外の窒素ガス発生装置１７からの無菌窒素ガスが滅菌済みフイルター１６を介して供給される。また、液体内容物充填ノズル５−１、５−２には無菌室２外の無菌液体内容物タンク１８からの無菌液体内容物が供給される。なお、図２においては、簡略化して窒素ガスノズル４−２と４−４を省略した。また図１においてはカップ受け台２はコンベヤチェーン１２上に所定間隔で規則正しく配列されているが、図２においては、理解を助けるために無菌室２の中央部および無菌室Ｍの入り口の直前においてはコンベヤチェーン１２の磁石２４上にカップ受け台２が存在しない状態で示す。また、図２においては、カップ殺菌部Ｋとカップ乾燥部Ｌは図示を省略してある。
【００２８】
蓋材供給部Ｅは無菌室Ｍ外に配置され、蓋材供給ローラ６から繰り出される帯状の蓋材７は、案内ローラ４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８に案内されて蓋材巻取りローラ１０に巻き取られる。
【００２９】
蓋材殺菌部Ｃは無菌室Ｍ外の蓋材７の通路に配置され、蓋材７を殺菌するための過酸化水素等の殺菌剤を貯蔵するタンク５０を備えている。蓋材７はタンク５０の殺菌剤中を通る間に殺菌される。
【００３０】
蓋材乾燥部Ｄは無菌室Ｍの外において蓋材殺菌部Ｃと無菌室Ｍの出口の間の蓋材７の通路に設けられたダクト状のチャンバで、乾燥空気発生装置１５から滅菌済みフイルター４６を介して乾燥空気が供給されている。蓋材７は蓋材乾燥部Ｄを通過する際に乾燥空気により乾燥される。
【００３１】
無菌室Ｍのカップ移送方向下流側端部におけるカップ受け台収容部３３の空間は案内ローラ４５に案内されて送られる蓋材７によってほぼ完全に閉ざされており、無菌室Ｍの上流側端部におけるカップ受け台収容部３３の空間は大気に開放されているので、カップ１のヘッドスペースのガスを置換するために窒素ガスノズル４−１〜４−５から噴射される窒素ガスは無菌室Ｍのカップ受け台収容部３３内においてカップ移送方向下流側から上流側すなわちカップ移送方向と逆方向に流れ、上流側端部から大気中に放散されることにより、無菌室Ｍ内を微陽圧に保ち大気が無菌室Ｍ内に流入することを防止する。これによって無菌室Ｍ内は作業中無菌窒素ガスにより常時無菌状態に保たれる。したがって、上記の無菌室Ｍの下流側端部（出口）を閉じ、上流側端部（入り口）を大気に開放した構造および窒素ガスノズル４−１〜４−５は本発明における無菌室内の大気を大気以外の無菌ガスで置換するガス置換装置を構成する。なお、無菌室Ｍ内の窒素ガスによる陽圧を強くして無菌状態をより完全に維持するために、作業中窒素ガス発生装置１７からの窒素を窒素ガスノズル４−１〜４−５に対する供給分に加えて無菌室Ｍの下流側端部に常時供給するようにしてもよい。
【００３２】
無菌室Ｍの出口から外にはコンベヤチェーン１２の進行方向に順に蓋材第１シール部Ｆ、蓋材第２シール部Ｇ、冷却部Ｈ、トリミング部Ｉ、カップ排出部Ｊが設けられている。
【００３３】
蓋材第１シール部Ｆは供給された蓋材７をカップ１の上に載置し予備シールし、蓋材第２シール部Ｇは予備シールされたカップ１上の蓋材をカップ１の頂縁部に熱融着してシールを完成し、冷却部Ｈは冷却空気によりこの熱融着部を冷却し、トリミング部Ｉはカップ１に熱融着された蓋材を打ち抜いて余分の蓋材を切除する。カップ排出部Ｊは進行してくるカップ受け台２の下方に設けられた突き上げレバー５０を突き上げることによりカップ１をカップ受け台２から飛び出させ、製品１１として系外に排出する。
【００３４】
次に上記装置の動作を説明する。
ＰＰカップ１はカップ供給部Ａからコンベヤチェーン１２によって移送されるカップ受け台２のカップ保持孔２１に落下し無菌室Ｍに移送される。無菌室Ｍの上流側端部においてカップ受け台２は無菌室Ｍ内に入り、カップ受け台２の磁石１３はコンベヤチェーン１２によって移動するコンベヤチェーン１２側の磁石２４に吸着されたままカップ受け台２の滑り材１４が無菌室Ｍの底面上を滑るようにして、カップ受け台２は無菌室Ｍ内を下流側に移動する。
【００３５】
カップ１はカップ殺菌部Ｋにおいて殺菌剤ノズル５４−１、５４−２から噴霧される過酸化水素液により殺菌された後カップ乾燥部Ｌにおいて殺菌剤乾燥ノズル５５−１、５５−２から噴射される乾燥空気により乾燥され、次段の無菌ガス置換部Ｂに送られる。無菌ガス置換部Ｂにおいては、カップ１の進行につれて窒素ガスノズル４−１〜４−５からは順次窒素ガスが噴き出され、カップ１のヘッドスペースのガス置換が行われる。また、液体内容物充填ノズル５−１、５−２からはカップ１内にジュース等内容物３の充填が行われる。
【００３６】
無菌ガス置換部Ｂ内で内容物３が充填されヘッドスペースのガス置換が完了したカップ１は無菌室Ｍの下流側端部（出口）から排出され、カップ受け台２は再びコンベヤチェーン１２によって直接移送され、蓋材第一シール部Ｆ、蓋材第２シール部Ｇ、冷却部Ｈ、トリミング部Ｉを経由して蓋材７の予備シール、シールの熱融着、熱融着部の冷却、蓋材の打ち抜きが順次行なわれた後カップ１はカップ排出部Ｊによって製品として系外に排出される。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、容器および容器受け部材のみが無菌室内を移動し、容器受け部材の駆動は無菌室外から行うようにしたので、無菌室の容積を従来の無菌充填機に比べて著しく小さくすることができ、このため経済性を損なうことなく容器の無菌維持およびヘッドスペースのガス置換の双方を同時に窒素ガスで行うことができる。したがって、ヘッドスペースのガス置換は従来のように周辺を空気に囲まれた状態で窒素ガス置換するのではなくほぼ窒素ガスの環境下で窒素ガス置換することになり、ヘッドスペースの残存酸素濃度を１％以下にすることができる。
【００３８】
また、本発明の１側面によれば、容器殺菌手段をこのように容積の小さい無菌室内に設けることにより、容器殺菌のための殺菌ゾーンを小さくすることができ、殺菌剤の消費量を減少させることができる。
【００３９】
また、本発明の１側面によれば、無菌室は、頂板と、両側板と中央部が長手方向に開口した底板からなり横断面形状が容器受け部材の横断面形状とほぼ相似形である筒状の容器受け部材収容部と、底板の開口部から下方に突出するようにして無菌室の長手方向に延長して形成され横断面形状が容器の横断面形状とほぼ相似形である容器収容部からなるように構成したので、無菌室の容積を容器受け部材が通過するために必要な最小限の容積に設計することが可能となり、これによって無菌室の容積を一層小さくすることができ、ガス置換効率を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる連続無菌包装装置の１実施形態を説明的に示す側面図である。
【図２】同装置の要部の平面図である。
【図３】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図４】（ａ）はカップ受け台の平面図、（ｂ）は図４（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。
【図５】コンベヤチェーンに取付ける磁石取付け板を示す平面図である。
【符号の説明】
１　カップ
２　カップ受け台
１２　コンベヤチェーン
１３　磁石
２４　磁石
Ｍ　無菌室
【図１】
2004059008.tif 000003
【図２】
2004059008.tif 000004
【図３】
2004059008.tif 000005
【図４】
2004059008.tif 000006
【図５】
2004059008.tif 000007