JP7428169B2 - 無菌充填機により密封された容器の洗浄方法及び無菌充填機 - Google Patents

Description

本開示は、ＰＥＴボトル等の容器に飲料を充填する無菌充填機において、容器の洗浄に使用された無菌水を回収し、回収された無菌水を無菌充填機により密封された容器の洗浄に再利用する、無菌充填機により密封された容器の洗浄方法及び無菌充填機に関する。

無菌充填機では、容器を過酢酸又は過酸化水素等を含む殺菌剤により殺菌する。殺菌に使用された殺菌剤は容器に付着しており、付着した殺菌剤を除去するために、殺菌された容器を無菌水によりリンスする。また、内容物が充填された容器を蓋材により密封する。使用する蓋材も密封する前に殺菌剤により殺菌される。殺菌に使用された殺菌剤は蓋材に付着しており、付着した殺菌剤を除去するために、蓋材を無菌水によりリンスする。さらに、密封された容器の外面、特に蓋材と容器の口部の間に内容物が付着していることがあり、付着している内容物を除去するために、容器の外面を無菌水により洗浄する。これらの工程に無菌水が大量に使用されるために、無菌充填機には飲料を殺菌する殺菌装置以外に無菌水を製造する殺菌装置が必要である。

蓋材のリンス及び密封された容器の外面の洗浄に使用される無菌水の量に比べ、容器を殺菌した後のリンスに使用される無菌水は大量であり、リンスに使用された無菌水をそのまま排出するのではなく、再利用する提案がなされている。容器をリンスした無菌水を回収し、殺菌剤に含まれる過酸化物を活性炭により分解し、再度殺菌処理を行い、容器のリンスに使用するシステム及び方法が開示されている（特許文献１）。また、容器のリンスゾーンを２以上に分割し、下流でリンスに使用した無菌水を上流のリンスゾーンで再使用する方法も提案されている（特許文献２）。

容器及び蓋材に付着する殺菌剤をリンスした無菌水を回収し、回収された無菌水を活性炭で処理し、無菌水に含まれる殺菌剤を分解して容器の外面を洗浄する水として再利用する方法及び装置が開示されている（特許文献３）。

殺菌された容器の無菌水によるリンス、及び殺菌された蓋材の無菌水によるリンスは、無菌水の吹き付け又は無菌水への浸漬により行われる。密封された容器の外面の洗浄、特に蓋材と容器の口部の間の洗浄は、特許文献４及び特許文献５により開示されている。

特開２００６－１２２７２８号公報 特開２０１２－１２３８号公報 特開２００８－９３５１１号公報 特許第２９４４９４号公報 特開２００４－６６０７６号公報

無菌充填機では、殺菌後の容器のリンス、殺菌後のキャップのリンス及び飲料充填後の容器口部外面の洗浄が必要であり、これらの工程に無菌水が大量に使用される。使用される無菌水を製造するために、無菌充填機には飲料を殺菌する殺菌装置以外に無菌水を製造する殺菌装置が必要である。

無菌充填機の容器リンス部チャンバー及び蓋材殺菌部チャンバー内に供給される大量の無菌水を、使用後にそのまま排出することは無駄であり、容器を殺菌した後の容器をリンスする無菌水を再使用する方法が、特許文献１及び特許文献２に開示されている。しかし、リンス後の無菌水に含まれる殺菌剤を分解し、再度殺菌すること、及びリンス装置を２以上にする必要があり、方法が煩雑であり、装置も付加しなければならない。

また、特許文献３に開示されている方法は、回収された無菌水を容器の外面の洗浄に使用しており、回収された無菌水を殺菌する必要がない。しかし、多くの殺菌剤に対応するためには、回収された無菌水中の殺菌剤を分解しなければならないため、分解装置を必要とする。

無菌充填機において、殺菌された容器をリンスする無菌水は必要であるが、容器をリンスした無菌水を使用後に排出するのはエネルギーの無駄となる。使用される無菌水をエネルギーの無駄とならないように、再利用する必要があり、付加する設備を極力少なくし、使用される無菌水を再利用する無菌充填機が求められている。

本開示は、無菌充填機において殺菌後の容器のリンスに使用される無菌水を回収し、回収された無菌水をそのまま密封後の容器の洗浄に再使用する、無菌充填機により密封された容器の洗浄方法、及び殺菌後の容器のリンスに使用される無菌水の回収装置並びに回収された無菌水により密封後の容器を洗浄する洗浄装置を備える無菌充填機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本開示は次のような構成を採用する。
なお、本開示を理解しやすくするため図面の符号を示すが、本開示はこれに限定されるものではない。

すなわち、本開示に係る無菌充填機により密封された容器の洗浄方法は、搬送される容器を、過酸化水素を含む殺菌剤を前記容器の内面に、過酸化水素を３５質量％含む過酸化水素水の量として、３０μＬ／容器以上、１５０μＬ／容器以下付着させることにより殺菌し、殺菌された前記容器を無菌水製造装置により製造された４０℃以上８０℃以下にすることで、前記容器に残存する殺菌剤を除去するリンス能力を向上させた無菌水を前記容器の内面に、前記容器の表面積に対して、０．１５ｍｌ／ｃｍ²以上、１．２５ｍｌ／ｃｍ²以下吹き付けることによりリンスし、前記無菌水の温度、吹き付け量を調整することにより、前記容器をリンスした前記無菌水の過酸化水素を０．１ｐｐｍ以上、５０ｐｐｍ以下の濃度となるようにして、前記無菌水を回収し、リンスされた前記容器に殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填し、前記内容物が充填された前記容器を殺菌された蓋材により無菌雰囲気で密封し、密封されたベントスロットを設けた前記容器を、回収され、異物を除去するフィルタに通した前記無菌水により洗浄し、前記蓋材と前記容器の口部の間に０．１ＭＰａ以上、０．５ＭＰａ以下の圧力のエアを吹き付け、前記無菌水を除去し、前記容器表面に残存する過酸化水素を分解及び気散させる。

また、本開示に係る無菌充填機により密封された容器の洗浄方法において、密封された前記容器の、前記蓋材と前記容器の口部の間を回収された前記無菌水により洗浄すると好適である。

また、本開示に係る無菌充填機により密封された容器の洗浄方法において、前記蓋材と前記容器の口部の間を回収された前記無菌水により洗浄した後、高圧エアを吹き付けて前記蓋材と前記容器の口部の間に残存する前記無菌水を押し流すと好適である。

また、本開示に係る無菌充填機により密封された容器の洗浄方法において、前記蓋材の内側及び前記容器の口部の少なくともいずれか一方のねじ山部にベントスロットを設けると好適である。

本開示に係る無菌充填機は、搬送される容器を、過酸化水素を含む殺菌剤を前記容器の内面に、過酸化水素を３５質量％含む過酸化水素水の量として、３０μＬ／容器以上、１５０μＬ／容器以下付着させることにより殺菌する殺菌装置、殺菌された前記容器を無菌水製造装置により製造された４０℃以上８０℃以下にすることで、前記容器に残存する殺菌剤を除去するリンス能力を向上させた無菌水を前記容器の内面に、前記容器の表面積に対して、０．１５ｍｌ／ｃｍ²以上、１．２５ｍｌ／ｃｍ²以下吹き付けることによりリンスするリンス装置、前記無菌水の温度、吹き付け量を調整することにより、前記リンス装置により前記容器をリンスした前記無菌水の過酸化水素を０．１ｐｐｍ以上、５０ｐｐｍ以下の濃度となるようにして、前記無菌水を回収する無菌水回収装置、 リンスされた前記容器に殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填する充填装置、前記内容物が充填された前記容器を殺菌された蓋材により無菌雰囲気で密封する密封装置、回収され、異物を除去するフィルタに通した前記無菌水を密封されたベントスロットを設けた前記容器に吹き付ける水噴射装置及び、前記蓋材と前記容器の口部の間に０．１ＭＰａ以上、０．５ＭＰａ以下の圧力のエアを吹き付け、前記無菌水を除去し、前記容器表面に残存する過酸化水素を分解及び気散させる高圧エア吹き付け装置、が設けられた、密封された前記容器を洗浄する密封容器洗浄装置を備える。

また、本開示に係る無菌充填機において、前記密封容器洗浄装置が密封された前記容器の、前記蓋材と前記容器の口部の間に回収された前記無菌水を噴射する水噴射装置を備えると好適である。

また、本開示に係る無菌充填機において、前記蓋材と前記容器の口部の間を回収された前記無菌水により洗浄した後、前記蓋材と前記容器の口部の間に残存する前記無菌水を押し流すために高圧エアを吹き付ける高圧エア吹き付け装置を備えると好適である。

本開示によれば、無菌充填機において殺菌された容器をリンスする無菌水を回収し、内容物が充填され、密封された容器の洗浄に再利用することで、無菌水を無駄に排出することがなく、エネルギーの利用効率を高めることができる。

本開示の実施の形態に係る無菌充填機の概略を示す平面図である。 本開示の実施の形態に係る無菌充填機の加熱部及び成形部の工程に供給されるプリフォームを示す。 上記無菌充填機の加熱部及び成形部の工程のうち、プリフォーム加熱工程を示す。 上記無菌充填機の加熱部及び成形部の工程のうち、ブロー成形工程を示す。 上記無菌充填機の加熱部及び成形部の工程のうち、容器取り出し工程を示す。 本開示の実施の形態に係る無菌充填機の殺菌部、リンス部及び充填部の工程のうち、容器をトンネルにより遮蔽して行う殺菌剤ガス吹き付け工程を示す。 殺菌剤ガス吹き付けノズルを容器に挿入して行う殺菌剤ガス吹き付け工程を示す。 容器が正立状態での無菌水リンス工程を示す。 容器が倒立状態での無菌水リンス工程を示す。 充填工程を示す。 密封工程を示す。 本開示の実施の形態に係る容器のリンスに使用する回収装置を示す。 本開示の実施の形態に係る無菌充填機に備えられる、蓋材と容器の口部の間を回収された無菌水により洗浄する水噴射装置及び高圧エア吹き付け装置を示す。 本開示の実施の形態に係る蓋材と容器の口部の間を回収された無菌水により洗浄する工程を示す。 本開示の実施の形態に係るリンス装置チャンバーの回転する可動壁の端部を浸漬する浸漬槽を示す。

以下に本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。

図１に本開示に係る実施の形態の無菌充填機を示す。供給されたプリフォームを加熱するプリフォームの加熱装置、加熱されたプリフォームを容器に成形する成形装置、成形された容器の検査装置、容器を殺菌する殺菌装置、殺菌された容器を無菌水によりリンスするリンス装置、リンスされた容器に殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填する充填装置、内容物が充填された容器を殺菌された蓋材により無菌雰囲気で密封する密封装置及び密封された容器を排出する排出装置からなる無菌充填機であって、各装置を遮蔽するチャンバー内に無菌水を供給する無菌水製造装置、殺菌された容器をリンスした無菌水を回収する無菌水回収装置及び回収された無菌水により密封された容器を洗浄する密封容器洗浄装置を備える無菌充填機の概要を図１により説明し、各装置の詳細を図２、図３、図４及び図５により説明する。この実施の形態によれば、殺菌された容器のリンスに使用した無菌水を回収し、回収された無菌水をそのまま密封された容器の洗浄に再利用することにより、エネルギー消費を減少させることができる。

（実施の形態の概要）
図１に示すように、実施の形態に係る無菌充填機は、プリフォーム１を供給するプリフォーム供給装置４、プリフォーム１を容器２に成形する温度に加熱する加熱装置６、加熱されたプリフォーム１を容器２に成形する成形装置１０、成形された容器を検査する検査ホイール１４、成形された容器２を殺菌する殺菌装置１７、殺菌された容器２をリンスするリンス装置１９、リンスされた容器２に殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填する充填装置２１、密封部材である蓋材３を殺菌する蓋材殺菌装置３１、内容部が充填された容器２を殺菌された蓋材３により無菌雰囲気で密封する密封装置２４、密封された容器２を排出コンベヤ３０に載置する排出装置２８及び排出コンベヤ３０により容器２を非無菌ゾーンに排出する出口部を備える。ここで、検査ホイール１４は備えなくても構わない。

加熱装置６は加熱装置チャンバー７、成形装置１０及び検査ホイール１４は成形装置チャンバー１１、殺菌装置１７は殺菌装置チャンバー１８、リンス装置１９はリンス装置チャンバー２０、充填装置２１は充填装置チャンバー２３、密封装置２４は密封装置チャンバー２５、排出装置２８は排出装置チャンバー２９により各々遮蔽されている。殺菌装置１７で発生する殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物が成形装置１０に流入しないように、成形装置チャンバー１１と殺菌装置チャンバー１８の間には雰囲気遮断チャンバー１６が設けられている。殺菌装置チャンバー１８で発生する殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物は、雰囲気遮断チャンバー１６が排気されることで、成形装置チャンバー１１内に流入することはない。ここで、加熱装置６と成形装置１０は単一のチャンバーにより遮蔽されても構わない。また、蓋材殺菌装置３１と密封装置２４も単一のチャンバーにより遮蔽されても構わない。さらに、密封装置２４と排出装置２８も単一のチャンバーにより遮蔽されても構わない。

無菌充填機を稼働する前に、各チャンバー内の洗浄を行い、さらに各チャンバー内の殺菌を行う。チャンバー内の洗浄には洗浄剤が使用される。殺菌には殺菌剤が使用される。洗浄剤及び殺菌剤は、各チャンバー内に噴霧される。噴霧された洗浄剤及び殺菌剤を洗い流すために各チャンバー内に無菌水が供給される。図１に示すように、水供給タンク３３から無菌水製造装置３５に水を供給し、供給された水を無菌水製造装置３５により加熱することにより殺菌し、無菌水にして、無菌水供給配管３６により殺菌装置チャンバー１８，リンス装置チャンバー２０、充填装置チャンバー２３、密封装置チャンバー２５及び排出装置チャンバー２９に供給する。各チャンバーに供給される無菌水は洗浄効果及び殺菌効果を高めるために加熱されている。

無菌充填機の稼働中に無菌水が供給されるのは、リンス装置チャンバー２０及び蓋材殺菌装置３１である。リンス装置チャンバー２０では、殺菌された容器２が無菌水によりリンスされ、容器２に残存する殺菌剤が洗い流され、容器２内の異物が除去される。蓋材殺菌装置３１では、殺菌された蓋材３が無菌水によりリンスされ、蓋材３に残存する殺菌剤が洗い流され、蓋材３に付着する異物が除去される。

リンス装置チャンバー２０に供給される無菌水は、蓋材殺菌装置３１に供給される無菌水に比べ、洗浄すべき面積を考慮すれば、圧倒的に大量であることは明らかである。実施の形態では、大量に使用される殺菌された容器２のリンス用無菌水を回収して再利用する。蓋材殺菌装置３１のリンス用無菌水を回収して再利用しても構わない。

殺菌装置チャンバー１８及びリンス装置チャンバー２０は内容物により汚染の懸念がないためチャンバー内の洗浄を行わなくても構わない。また、洗浄後の洗浄剤の洗い流しは無菌水でなくても構わない。

無菌充填機の稼働中には、チャンバー内の殺菌が行われた殺菌装置チャンバー１８、リンス装置チャンバー２０、充填装置チャンバー２３、密封装置チャンバー２５及び排出装置チャンバー２９は、除菌フィルタにより無菌化された無菌エアが供給され、各チャンバー内の圧力を陽圧にすることで、無菌充填機の無菌性が維持される。陽圧に保持する圧力は、充填装置チャンバー２３内が最も高く、リンス装置チャンバー２０、殺菌装置チャンバー１８と上流に行くほど低く設定される。また、密封装置チャンバー２５、排出装置チャンバー２９と下流に行くにほど低く設定される。雰囲気遮断チャンバー１６が排気されることで、雰囲気遮断チャンバー１６内の圧力は、大気圧とほぼ同一に保持される。例えば、充填装置チャンバー２３内の圧力を２０Ｐａ以上、４０Ｐａ以下とすると、他のチャンバー内の圧力は充填装置チャンバー２３内の圧力よりも低い。

無菌充填機稼働時に無菌雰囲気を保持しなければならない殺菌装置チャンバー１８、リンス装置チャンバー２０、充填装置チャンバー２３、密封装置チャンバー２５及び排出装置チャンバー２９内は無菌充填機の稼働前に殺菌される。その後、無菌エアが供給されることにより各チャンバー内は無菌雰囲気に保持される。殺菌装置チャンバー１８は無菌充填機稼働中に殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物が噴霧されるため、無菌充填機の稼働前に殺菌されなくても構わない。

（実施の形態の詳細）
図２Ａに示すプリフォーム１が、図１に示すプリフォーム供給装置４から、プリフォーム供給コンベヤ５により所望の速度で連続的に加熱装置６に搬送される。

本実施形態におけるプリフォーム１は試験管状の有底筒状体であり、図２Ｄに示した容器２と同様な口部１ａがその成形当初に付与される。この口部１ａにはプリフォーム１の成形と同時に雄ネジが形成される。また、プリフォーム１には口部１ａの下部に搬送のためのサポートリング１ｂが形成される。プリフォーム１又は容器２はこのサポートリング１ｂを介してグリッパ３２により把持され、無菌充填機内を走行する。プリフォーム１は射出成形、圧縮成形等によって成形される。プリフォーム１の材質はポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンフラノエート、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂からなり、これらの樹脂単体又は混合物であっても構わないし、リサイクルされた熱可塑性樹脂を含んでも構わない。また、バリア性を付与するために、エチレン－ビニルアルコール共重合体、メタキシリレンジアミンのような芳香族アミンをモノマーとするポリアミド等の熱可塑性樹脂を層として、又は混合物として含んでも構わない。

加熱装置６に供給されたプリフォーム１は、一定ピッチで多数のグリッパ３２が設けられたホイールにより搬送される。ここで、図２Ｂのようにグリッパ３２から解放され、プリフォーム１の口部１ａにスピンドル９が挿入されて搬送される。

プリフォーム１は、図２Ｂに示すように、赤外線ヒータ８又はその他の加熱手段によって、後のブロー成形に適した温度まで加熱される。この温度は９０℃から１３０℃であると好適である。

なお、プリフォーム１の口部１ａの温度は、変形等を防止するため７０℃以下の温度に抑えられる。

プリフォーム１は図２Ｂに示すように、口部１ａにスピンドル９が挿入され、赤外線ヒータ８により加熱され、回転しながら無端チェーンにより搬送される。スピンドル９は無端チェーンに一定間隔で設けられている。無端チェーンはプーリにより回転する。プリフォーム１を転倒させてスピンドル９に挿入し、プリフォーム１を倒立状態で回転させつつ搬送することも可能である。

加熱されたプリフォーム１は、スピンドル９から解放され、グリッパ３２に把持されて、成形装置１０の成形ホイール１２に搬送される。成形ホイール１２に備えられた金型１３により、図２Ｃに示すように、プリフォーム１は容器２にブロー成形される。金型１３及びブローノズルは、成形ホイール１２の回りに複数個配置され、成形ホイール１２の回転とともに成形ホイール１２の周りを一定速度で旋回する。加熱されたプリフォーム１が到来すると、金型１３はプリフォーム１を挟み込む。続いてブローノズルがプリフォーム１に接合され、図示しない延伸ロッドがブローノズルに設けられた孔に導かれ、プリフォーム１内に挿入される。挿入される延伸ロッドがプリフォーム１の底部を伸ばすことによりプリフォーム１は縦延伸され、同時にブローノズルからプリフォーム１内に空気等の気体が吹きこまれ横延伸される。プリフォーム１は金型１３内で縦延伸及び横延伸され、容器２が成形される。成形された容器２は、図２Ｄに示すように、金型１３から取り出され、検査ホイール１４に設けられたグリッパ３２によりサポートリング１ｂを把持され、検査ホイール１４に受け渡される。

成形された容器２は、検査ホイール１４の周辺に備えられた検査装置１５により、容器温度、容器胴部、サポートリング１ｂ、容器口部天面、容器底部等が検査され、異常と判断された場合は、図示しない排出装置により、無菌充填機の外部に排出される。容器の検査は成形装置チャンバー１１内で行われるが、検査装置として別個のチャンバーにより遮蔽されても構わない。

容器２の温度検査は、容器２の表面温度を検査して、容器２の良否を判断する。温度センサは、例えば赤外線放射温度計（赤外線放射カメラ）であるが、他の温度計を使用することも可能である。容器成形時の余熱が容器２に残存することが、容器２を適正に殺菌するために必要である。温度センサにより検出される温度は５０℃以上であることが好ましい。

また、容器胴部、サポートリング１ｂ、容器口部天面、容器底部はカメラにより撮像され、各箇所の状態が検査される。撮像された画像は画像処理装置により処理され、傷、異物、変形、変色等の異常の存否について判断される。許容範囲を超えた容器２は異常と判断される。

検査装置１５による検査により異常と判断されなかった容器２は、殺菌装置１７で発生する殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物が成形装置１０に流入しないように、成形装置１０と殺菌装置１７の間に設けられた雰囲気遮断チャンバー１６内のホイールを経て、殺菌装置１７に搬送される。

殺菌装置１７に搬送された容器２は殺菌される。容器２を殺菌するための容器２への殺菌剤のガス吹き付け工程を図２Ｅ－１に示す。容器２に殺菌剤のガスを吹き付けるため、殺菌剤ガス吹き付けノズル３８が設けられる。殺菌剤ガス吹き付けノズル３８は、その先端のノズル孔が直下を走行する容器２の口部１ａの開口に正対し得るように固定される。また、必要に応じて殺菌剤ガス吹き付けノズル３８の下方に容器２の走行路に沿って、図２Ｅ－１に示すように殺菌剤ガス吹き付けトンネル３９が設けられる。殺菌剤ガス吹き付けノズル３８は一本であっても複数本であっても構わない。容器２に吹き付けられた殺菌剤のガスが容器２の内部に流入し、容器２の内面を殺菌する。このとき、容器２が殺菌剤ガス吹き付けトンネル３９内を走行することで、殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物が、容器２の外面にも流れて、容器２の外面が殺菌される。

また、図２Ｅ－２に示すように、殺菌剤ガス吹き付けノズル３８を容器２の搬送に追従させ、殺菌剤吹き付けノズル３８を容器２の内部に挿入して、殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を容器２の内面に直接吹き付けても構わない。容器２から溢れた出た殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物は、殺菌剤ガス吹き付けノズル３８を囲繞して設けた案内部材３８ａに衝突し、容器２の外面に流れ容器２の外面に接触する。案内部材３８ａには殺菌剤ガス吹き付けノズル３８と同軸のフランジ部とフランジ部から外周に突出する環状壁部が設けられている。

殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物は、殺菌剤ガス生成器によりガス化される殺菌剤又はガス化された殺菌剤が凝結したミスト又はこれらの混合物である。殺菌剤ガス生成器は、殺菌剤を滴状にして供給する二流体スプレーノズルである殺菌剤供給部と、この殺菌剤供給部から供給された殺菌剤を分解温度以下に加熱して気化させる気化部とを備える。殺菌剤供給部は、殺菌剤供給路及び圧縮空気供給路からそれぞれ殺菌剤と圧縮空気を導入して殺菌剤を気化部内に噴霧するようになっている。気化部は、内外壁間にヒータを挟み込んだパイプであり、このパイプ内に吹き込まれた殺菌剤を加熱し気化させる。気化した殺菌剤のガスは殺菌剤ガス吹き付けノズル３８から気化部外に噴出する。ヒータに換えて誘導加熱により気化部を加熱しても構わない。

殺菌剤ガス生成器は上述のような構造に限定されず、液状の殺菌剤をガス化できるものであれば、どのようなものでも構わない。

図２Ｅ－１、図２Ｅ－２に示すように、殺菌剤のガスは、殺菌剤ガス吹き付けノズル３８から容器２に吹き付けられる。殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物の吹き付け量は任意であり、吹き付け量は、殺菌剤ガス生成器に供給される殺菌剤の量と吹き付け時間により決まる。殺菌剤ガス生成器は複数備えても構わない。吹き付け量は容器２の大きさによっても変動する。

殺菌剤は少なくとも過酸化水素を含有する。その含有量は０．５質量％以上、６５質量％以下の範囲が適当である。０．５質量％未満では殺菌力が不足する場合があり、６５質量％を超えると安全上、扱いが困難となる。また、さらに好適なのは０．５質量％以上、４０質量％以下であり、４０質量％以下では扱いがより容易であり、低濃度となるために殺菌後の容器２への殺菌剤の残留量を低減できる。

殺菌剤を過酸化水素水とした場合、過酸化水素水のガスの吹き付け量は以下の通りとなる。殺菌剤ガス吹き付けノズル３８から容器２の内面に吹き付けられる過酸化水素水のガスにより、容器２の内面に付着する過酸化水素の量は、過酸化水素を３５質量％含む過酸化水素水の量として、３０μＬ／容器以上、１５０μＬ／容器以下が好ましく、より好ましくは５０μＬ／容器以上、１００μＬ／容器以下である。また、容器２に吹き付けられる過酸化水素水のガスの過酸化水素濃度は、２ｍｇ／Ｌ以上、２０ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、より好ましくは５ｍｇ／Ｌ以上、１０ｍｇ／Ｌ以下である。

また、殺菌剤は水を含んでなるが、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、アセチルアセトンなどのケトン類、グリコールエーテル類等の１種又は２種以上を含んでも構わない。

さらに、殺菌剤は過酢酸、酢酸等の有機酸、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素化合物、オゾン等の殺菌効果を有する化合物、陽イオン界面活性剤、非イオン系界面活性剤、リン酸化合物等の添加剤を含んでも構わない。

殺菌剤が吹き付けられた容器２は必要に応じて、無菌エアが吹き付けられる。無菌エアは、ブロワによるエアを無菌フィルタに通したものであり、エアは４０℃以上７０℃以下に加熱されていることが好ましい。加熱されたエアを吹き付けることにより殺菌剤が活性化し、殺菌効果が高まる。エアを吹き付けることにより、容器２に残存する余剰の殺菌剤は除去される。

無菌エアの吹き付け量及び吹き付け速度により容器２の表面に残存する殺菌剤の量は変化する。殺菌後の容器２をリンスする無菌水は回収されるが、回収される無菌水に含まれる過酸化水素の量を低減させるためには、無菌エアの吹き付け量を増やし、吹き付け速度を上げ、無菌エアの温度を上げる必要がある。これらの条件を調整することにより、回収される無菌水に含まれる過酸化水素を０．１ｐｐｍ以上、５０ｐｐｍ以下とすることができる。

図１に示すように、殺菌装置１７で殺菌された容器２はリンス装置１９に搬送される。図２Ｆ－１に示すように、容器リンスノズル４０により、正立状態の容器２に無菌水が吹き付けられる。無菌水は図１に示すように、無菌水製造装置３５により製造され、無菌水供給配管３６によりリンス装置チャンバー２０に供給される。無菌水は常温でも構わないが、加熱されることが好ましい。無菌水は、容器２の内部に残存する殺菌剤を排出し、残存する殺菌剤を分解してさらに殺菌効果を高め、容器２の内部に異物が存在する場合は排除する効果もある。容器２の内部に吹き付けられた無菌水はグリッパ３２を回転させ、容器２を転倒させることで排出される。

無菌水製造装置３５は、例えば複数個のシェル＆チューブ式熱交換器を直列で連結してなる第１段加熱部で水を２０℃から６５℃まで加熱し、第１段加熱部より多くのシェル＆チューブ式熱交換器を直列で連結してなる第２段加熱部で水を６５℃から１４０℃まで加熱し、１４０℃に加熱された水をホールディングチューブで１４０℃に保持して殺菌する装置である。殺菌された無菌水は、さらに無菌水製造装置３５に備えられる冷却部で常温まで冷却される。無菌水は常温まで冷却せずに加温された状態で供給されても構わない。また、製造された無菌水は貯留タンクに貯留されたのち、リンス装置チャンバー２０に供給されても構わない。

図１に示すように、無菌水は、水供給タンク３３から無菌水製造装置３５に水を供給し、供給された水を無菌水製造装置３５により加熱することにより殺菌し、無菌水を製造する。水の加熱は少なくとも１２０℃で４分以上行われる。又は、充填される内容物の殺菌条件以上の殺菌価で殺菌された水でも構わない。加熱されて殺菌された無菌水は常温まで冷却されて、殺菌された容器２のリンスに使用される。無菌水は常温まで冷却せずに、加温された状態で殺菌された容器２のリンスに使用しても構わない。常温を超える温度とすることで、無菌水のリンス能力が向上する。好ましくは４０℃以上８０℃以下にすることで、無菌水の容器２に残存する殺菌剤を除去するリンス能力を向上させることができる。

図２Ｆ－２に示すように、容器２が倒立状態にされて、無菌水が容器２内に吹き付けられても構わない。この場合、異物の排除には正立状態よりも効果的である。容器リンスノズル４０は上下動可能とし、容器２内に挿入されて無菌水を容器２内に吹き込んでも構わない。

殺菌された容器には、過酸化水素を３５質量％含む過酸化水素水の量として、３０μＬ／容器以上１５０μＬ／容器以下の殺菌剤が吹付けられている。無菌水のリンスにより、容器に付着した過酸化水素を含む殺菌剤が洗い流される。

無菌水は４０℃以上８０℃以下に調温される。無菌水を吹き付ける容器リンスノズル４０の１本当たりの流量は、３Ｌ／ｍｉｎ．以上、１５Ｌ／ｍｉｎ．以下、好ましくは５Ｌ／ｍｉｎ．以上、１０Ｌ／ｍｉｎ．以下が適当である。また、吹き付け時間は０．２秒以上、５秒以下が適当である。容器２への無菌水の吹き付け量は、ノズルの流量と吹き付け時間によって決定されるが、容器２の表面積に対して、０．１５ｍｌ／ｃｍ²以上、１．２５ｍｌ／ｃｍ²以下であることが好ましい。０．１５ｍｌ／ｃｍ²未満ではリンスが不十分となり、１．２５ｍｌ／ｃｍ²を超えると過大であり、エネルギーの浪費となる。

図１に示すように、無菌水製造装置３５で製造される無菌水は、無菌水供給配管３６によりリンス装置チャンバー２０に供給される。図２Ｆ－１又は図２Ｆ－２に示すように、供給される無菌水は殺菌された容器２に吹き付けられる。容器２に吹き付けられた無菌水は図３に示すように、無菌水回収装置４９により回収され、再利用される。殺菌された容器２のリンスに使用された無菌水は、リンス装置チャンバー２０内で容器２から排出され、図３に示すように無菌水回収溝５０に集められ、無菌水回収溝５０からバルブを経て無菌水回収ポンプ５１により、無菌水回収配管３７に回収された無菌水を送液する。無菌水回収装置４９は少なくとも、無菌水回収溝５０、バルブ及び無菌水回収ポンプ５１を備える。

容器２に吹き付けられる無菌水は回収される。回収される無菌水に含まれる過酸化水素は０．１ｐｐｍ以上、５０ｐｐｍ以下である。前述のように容器２に吹き付けられる過酸化水素を含む殺菌剤の量は規定される。その後、容器中に付着及び吸着した一定量の過酸化水素は、容器２をリンスする無菌水により洗い流され、洗い流された無菌水は回収され、回収される無菌水中の過酸化水素は０．１ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ以下になるように、殺菌後のエアリンスと無菌水リンスの条件を調整する。回収される無菌水に含まれる過酸化水素が０．１ｐｐｍ以上、５０ｐｐｍ以下であれば、容器２の外面に吹き付けられた後、過酸化水素は分解及び気散により、容器２の外表面及び蓋材３と容器２の口部１ａとの間に残存することはない。したがって、回収される無菌水中の過酸化水素を分解する必要はない。

図６に示すように、リンス装置チャンバー２０の回転する可動部に壁を設け、可動する壁及び外側の固定壁によりリンス装置チャンバー２０内の無菌雰囲気と非無菌雰囲気を隔てる場合、壁の下端を殺菌剤を含む液体に浸漬して回転させることもある。このとき、浸漬槽５６に容器２に吹き付けられる無菌水が混入し、殺菌剤の濃度が低下しないようにする必要がある。また、殺菌剤を含む液体が適切な水位を保持することを監視するためレベルセンサーＬを浸漬槽５６に設ける。

図４に示すように、無菌水回収配管３７に送液される無菌水は、排出コンベヤ３０に設けられる、密封された容器２に口部を洗浄するために回収された無菌水を噴射する水噴射装置５２に供給される。供給される回収された無菌水は、容器２に付着する異物を含むことがあり、フィルタを通すことが好ましい。水噴射装置５２では既に密封された容器の口部の洗浄に回収された無菌水を使用するため、フィルタは菌を除去するものでなくて、異物を除去できるもので構わない。回収した無菌水の水量が容器２の外面を洗浄するのに十分でない場合、回収される無菌水に水を加え、混合して使用しても構わない。

図１に示すように、リンス装置１９でリンスされた容器２は充填装置２１に搬送される。充填装置２１では、図１に示す充填ホイール２２にて、図２Ｇに示す充填工程のように、充填ノズル４１により容器２に内容物が充填される。内容物はあらかじめ殺菌されており、容器２と同期的に走行する充填ノズル４１により、容器２内に一定量の飲料等の内容物が充填される。

調合装置で調合され、内容物殺菌装置で殺菌された内容物はアセプティックサージタンクに貯留され、さらに充填装置２１の近傍に備えられるヘッドタンクに送液され、ヘッドタンクから充填ノズル４１に供給されて容器２に充填される。

内容物が充填された容器２は、図１に示す充填ホイール２２を経て密封装置２４に搬送される。密封装置２４に設けられた密封ホイール２６では、図２Ｈに示す密封工程のように、蓋材殺菌装置３１により殺菌された密封部材である蓋材３が、蓋材供給ホイールを経て、密封ホイール２６に供給され、図示しないキャッパーにより、容器２の口部１ａに巻き締められ、容器２は密封される。

密封された容器２は、密封ホイール２６のグリッパ３２から排出装置２８の排出ホイール２７のグリッパ３２に受け渡される。排出ホイール２７に受け渡された容器２は排出コンベヤ３０に載置される。排出コンベヤ３０に載置された容器２は無菌充填機の外部に排出される。

殺菌装置チャンバー１８，リンス装置チャンバー２０、充填装置チャンバー２３、密封装置チャンバー２５及び排出装置チャンバー２９の各チャンバー内は、無菌充填機の稼働前に洗浄及び殺菌が行われる。

各チャンバー内の殺菌の前に内容物が充填される充填装置チャンバー２３から下流のチャンバー内は洗浄される。内容物がチャンバー内に飛散して汚染が激しいチャンバー内は温水、熱水、又は苛性ソーダを主成分とするアルカリ性洗浄液又は酸性洗浄液を噴射することで洗浄される。殺菌装置チャンバー１８，リンス装置チャンバー２０及び排出装置チャンバー２９は汚染が限定的であるため、洗浄しなくても構わない。

無菌充填機の稼働中には、チャンバー内の殺菌後の各チャンバー内の無菌性を維持するために、図３に示すように、チャンバーには無菌エア供給装置４４が設けられる。無菌エア供給装置４４は、ブロワ４５によるエアを除菌フィルタ４６により無菌化されたエアをチャンバー内に供給する。エアを加熱装置４７により加熱しても構わない。除菌フィルタ４６のチャンバー側表面は殺菌剤が噴射されることで殺菌される。また、チャンバー内の圧力を適正に保持するために、排気装置４８をチャンバーの下部に設けても構わない。

洗浄剤、殺菌剤及び無菌水をチャンバー内に噴射する場合、例えば、洗浄を行うために洗浄剤を噴射し、洗浄剤を洗い流すために無菌水を噴射し、殺菌を行うために殺菌剤を噴射し、殺菌剤を洗い流すために無菌水を噴射する。洗浄剤を洗い流すとき、後に殺菌を行うため、無菌水を使用しなくても構わない。しかし、菌によりチャンバー内の汚染を抑制するために無菌水を使用することが好ましい。

排出コンベヤ３０に載置された容器２は非無菌雰囲気に排出される。排出コンベヤ３０により非無菌雰囲気である空間を搬送される密封された容器２に、回収された無菌水が噴射される。密封された容器２への回収された無菌水の吹き付けは、水噴射装置５２により行われる。水噴射装置５２は非無菌雰囲気にある排出コンベヤ３０に設けられており、水噴射装置５２に供給される回収された無菌水は過酸化水素を０．１ｐｐｍ以上、５０ｐｐｍ以下含み、活性炭又はその他の手段により過酸化水素を分解又は除去しなくても、回収された無菌水に含まれる過酸化水素は常温で分解される。

図５に示すように、水噴射装置５２は、排出コンベヤ３０により搬送される蓋材３により密封された容器２の蓋材３と容器２の口部１ａの間に、回収された無菌水を噴射し、蓋材３と容器２の口部１ａの間を洗浄し、残存する内容物を洗い流す。水噴射装置５２に供給される回収された無菌水は、搬送される容器２の口部に向かって、搬送方向に対して直交するように噴射される。回収された無菌水を容器２の口部に向かって噴射する無菌水噴射ノズル５３が、搬送される容器２に向かって排出コンベヤ３０の両側に多数設けられる。

容器２の口部１ａは蓋材３が覆いかぶさっているため、容器２の口部１ａ以外の箇所と異なり、乾燥されずに湿度の高い状態が維持されやすい。そのため、糖を含んだ内容物の場合、容器２の口部１ａで菌が繁殖しやすい。回収された無菌水は少なくとも密封された蓋材３と容器２の口部１ａの間に噴射されるが、密封された容器２の蓋材３の外面及び密封された容器２の蓋材３より下方のネック部、胴部及び底部に噴射されても構わない。容器２に内容物を充填するとき、容器２の口部１ａ以外の外面にも内容物が付着するおそれもあり、密封された容器２の蓋材３と容器２の口部１ａの間以外の容器２の外面に回収された無菌水を噴射することが好ましい。

無菌充填機の生産中、外部から菌が浸入しないよう排出コンベヤ３０が過酢酸や過酸化水素等の殺菌剤に浸漬することで殺菌されている。容器２を無菌充填機から排出するとき、容器２の底部に殺菌剤が付着する。底部に付着した殺菌剤を包装ラインに持ち込まないように、低濃度で過酸化水素を含む回収された無菌水を水噴射装置５２により容器２に噴射することで洗い流す。

図５に示すように、容器２に向かって噴射される回収された無菌水は、蓋材３の下部とサポートリング１ｂの間に噴射させる角度を、容器２の中心軸の下方を起点として、８０度から１００度の角度で噴射される。蓋材３と容器２の口部１ａの間を洗浄するためには、回収された無菌水を蓋材３と容器２の口部１ａの間に流し込まなければならない。蓋材３と容器２の口部１ａの間に回収された無菌水が流れ込むように、蓋材３に向けて角度を設ける。すなわち、上側に向けて回収された無菌水を噴射することが好ましい。蓋材３と容器２の口部１ａの間に流れ込んだ無菌水は口部１ａに付着した内容物を洗い流して排出される。

容器２と無菌水噴射ノズル５３の先端との距離は、１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下である。１０ｍｍ未満では、容器２の載置位置がずれて搬送されるとき、容器２と無菌水噴射ノズル５３の先端が接触する恐れがある。１００ｍｍを超えて離れると、容器２の口部１ａのネジ部の洗浄性が低下する。無菌水を噴射するときの送液圧は、０．５ＭＰａ以上、３ＭＰａ以下が好ましい。０．５ＭＰａ未満では十分な洗浄効果が得られず、３ＭＰａを超える場合、噴射圧により容器が倒れる恐れがある。

蓋材３と容器２の口部１ａの間に流れ込んだ無菌水は、蓋材３の凹部と容器２の口部１ａの天面が密着していることから、容器２の内部に侵入することはない。

噴射された回収された無菌水が、蓋材３と容器２の口部１ａの間に流れ込み、さらに流出し易いように、蓋材３の内側と容器２の口部１ａの少なくともいずれか一方のねじ山部の一部を欠くベントスロットを設けることが好ましい。ベントスロットは容器２又は蓋材３の中心軸に平行に蓋材３又は容器２のねじ山部を直線的に欠くものである。ベントスロットの幅は１ｍｍ以上３ｍｍ以下が好ましい。１ｍｍ未満では回収された無菌水の流れがスムーズでなく、３ｍｍを超えると、ねじ山部が欠けるおそれがある。ベントスロットを設けることで、噴射される回収された無菌水が蓋材３と容器２の口部１ａの間にスムーズに流れ、また、スムーズに排出される。よって、蓋材３と容器２の口部１ａの間の洗浄効果を高めることができる。ベントスロットを設けなくても、蓋材３と容器２の口部１ａの間に無菌水を流し込むことは可能である。

無菌水を噴射した後、蓋材３と容器２の口部１ａの間に残存する無菌水を押し流すために高圧エアを吹き付けることが好ましい。図４に示すように、水噴射装置５２の下流に高圧エア吹き付け装置５４を設ける。高圧エア吹き付け装置５４は搬送される容器２の口部に向かって、搬送方向に対して直交するように高圧エアを噴射する。高圧エアを容器２の口部に向かって噴射する高圧エア噴射ノズル５５が搬送される容器２に向かって排出コンベヤ３０の両側に多数設けられる。

蓋材３と容器２の口部１ａの間に高圧エアが吹き付けられることにより、吹き付けられる回収された無菌水は、蓋材３と容器２の口部１ａとの間にから除去される。回収された無菌水には過酸化水素が含まれるが、高圧エアを吹き付けることにより、容器２の外面から除去され、容器２の表面に残存しても、過酸化水素は分解及び気散する。

容器２と高圧エア噴射ノズル５５の先端との距離は、１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下が好ましい。１０ｍｍ未満では、容器２の載置位置がずれて搬送されるとき、容器２と高圧エア噴射ノズル５５の先端が接触する恐れがある。１００ｍｍを超えて離れると、蓋材３と容器２の口部１ａの間に残存する無菌水の除去効果が低下する。また高圧エア噴射ノズル５５のエア圧は、０．１ＭＰａ以上、０．５ＭＰａ以下が好ましい。０．１ＭＰａ未満では無菌水の除去効果が十分得られず、０．５ＭＰａを超える場合、エア使用量が増し、経済性が低下する。

容器２に高圧エアを吹き付ける位置及び角度は、回収された無菌水を吹き付ける位置及び角度と同一である。高圧エアにより無菌水を押し流すためにはベントスリットを容器２の口部１ａに設けることが好ましい。

リンス装置１９で使用された無菌水を回収し、０．１ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ以下の過酸化水素を含む回収された無菌水を、蓋材３と容器２の口部１ａの間の洗浄に使用することで、蓋材３と容器２の口部１ａの間のネジ山部の菌が増殖するリスクを低減でき、無菌水を製造して使用するよりもエネルギー消費を抑制することができる。

１…プリフォーム
１ａ…口部
１ｂ…サポートリング
２…容器
３…蓋材
１７…殺菌装置
１８…殺菌装置チャンバー
１９…リンス装置
２０…リンス装置チャンバー
２１…充填装置
２３…充填装置チャンバー
２４…密封装置
２５…密封装置チャンバー
２８…排出装置
２９…排出装置チャンバー
３０…排出コンベヤ
３３…水供給タンク
３５…無菌水製造装置
３６…無菌水供給配管
３７…無菌水回収配管
４０…容器リンスノズル
４９…無菌水回収装置
５０…無菌水回収溝
５１…無菌水回収ポンプ
５２…水噴射装置
５３…無菌水噴射ノズル
５４…高圧エア吹き付け装置
５５…高圧エア吹き付けノズル

Claims (7)

1. 搬送される容器を、過酸化水素を含む殺菌剤を前記容器の内面に、過酸化水素を３５質量％含む過酸化水素水の量として、３０μＬ／容器以上、１５０μＬ／容器以下付着させることにより殺菌し、
   殺菌された前記容器を無菌水製造装置により製造された４０℃以上８０℃以下にすることで、前記容器に残存する殺菌剤を除去するリンス能力を向上させた無菌水を前記容器の内面に、前記容器の表面積に対して、０．１５ｍｌ／ｃｍ²以上、１．２５ｍｌ／ｃｍ²以下吹き付けることによりリンスし、
   前記無菌水の温度、吹き付け量を調整することにより、前記容器をリンスした前記無菌水の過酸化水素を０．１ｐｐｍ以上、５０ｐｐｍ以下の濃度となるようにして、前記無菌水を回収し、
   リンスされた前記容器に殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填し、
   前記内容物が充填された前記容器を殺菌された蓋材により無菌雰囲気で密封し、
   密封されたベントスロットを設けた前記容器を、回収され、異物を除去するフィルタに通した前記無菌水により洗浄し、
   前記蓋材と前記容器の口部の間に０．１ＭＰａ以上、０．５ＭＰａ以下の圧力のエアを吹き付け、前記無菌水を除去し、前記容器表面に残存する過酸化水素を分解及び気散させる無菌充填機により密封された容器の洗浄方法。
2. 前記請求項１記載の無菌充填機により密封された容器の洗浄方法において、
   密封された前記容器の、前記蓋材と前記容器の口部の間を回収された前記無菌水により洗浄する無菌充填機により密封された容器の洗浄方法。
3. 請求項２に記載の無菌充填機により密封された容器の洗浄方法おいて、
   前記蓋材と前記容器の口部の間を回収された前記無菌水により洗浄した後、高圧エアを吹き付けて前記蓋材と前記容器の口部の間に残存する前記無菌水を押し流す無菌充填機により密封された容器の洗浄方法。
4. 請求項２又は請求項３に記載の無菌充填機により密封された容器の洗浄方法において、
   前記蓋材の内側及び前記容器の口部の少なくともいずれか一方のねじ山部にベントスロットを設ける無菌充填機により密封された容器の洗浄方法。
5. 搬送される容器を、過酸化水素を含む殺菌剤を前記容器の内面に、過酸化水素を３５質量％含む過酸化水素水の量として、３０μＬ／容器以上、１５０μＬ／容器以下付着させることにより殺菌する殺菌装置、
   殺菌された前記容器を無菌水製造装置により製造された４０℃以上８０℃以下にすることで、前記容器に残存する殺菌剤を除去するリンス能力を向上させた無菌水を前記容器の内面に、前記容器の表面積に対して、０．１５ｍｌ／ｃｍ²以上、１．２５ｍｌ／ｃｍ²以下吹き付けることによりリンスするリンス装置、
   前記無菌水の温度、吹き付け量を調整することにより、前記リンス装置により前記容器をリンスした前記無菌水の過酸化水素を０．１ｐｐｍ以上、５０ｐｐｍ以下の濃度となるようにして、前記無菌水を回収する無菌水回収装置、
   リンスされた前記容器に殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填する充填装置、
   前記内容物が充填された前記容器を殺菌された蓋材により無菌雰囲気で密封する密封装置、
   回収され、異物を除去するフィルタに通した前記無菌水を密封されたベントスロットを設けた前記容器に吹き付ける水噴射装置及び、
   前記蓋材と前記容器の口部の間に０．１ＭＰａ以上、０．５ＭＰａ以下の圧力のエアを吹き付け、前記無菌水を除去し、前記容器表面に残存する過酸化水素を分解及び気散させる高圧エア吹き付け装置、が設けられた、密封された前記容器を洗浄する密封容器洗浄装置を備える無菌充填機。
6. 請求項５に記載の無菌充填機において、
   前記密封容器洗浄装置が密封された前記容器の、前記蓋材と前記容器の口部の間に回収された前記無菌水を噴射する水噴射装置を備える無菌充填機。
7. 請求項６に記載の無菌充填機において、
   前記蓋材と前記容器の口部の間を回収された前記無菌水により洗浄した後、前記蓋材と前記容器の口部の間に残存する前記無菌水を押し流すために高圧エアを吹き付ける高圧エア吹き付け装置を備える無菌充填機。

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