CN115968353A - 无菌灌装机的清洗杀菌方法及无菌灌装机 - Google Patents
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Abstract
一种无菌灌装机的清洗杀菌方法及无菌灌装机，缩短直到着手内容物的灌装作业为止的时间或生产间时间。在具备经由加热杀菌部向灌装机内输送内容物的内容物供给系配管的无菌灌装机中，使清洗内容物供给系配管内的清洗液循环，进行内容物供给系配管内的CIP，从CIP的最初或中途使清洗液升温至内容物供给系配管内的杀菌所需的温度，使升温后的清洗液循环，由此进行对内容物供给系配管内杀菌的SIP，基于加热杀菌部的加热配管的入口及出口的温度以及加热介质的加热配管的入口及出口的温度，算出加热配管的总导热系数，在算出的总导热系数达到目标值时，完成CIP，通过设置在内容物供给系配管内的多个温度传感器测定温度，从测定的温度中选择最低的温度，对所选择的最低的温度算出F值，累计算出的F值，在累计的F值达到目标值时完成SIP，结束清洗液的循环。
Description
技术领域
本公开涉及在PET瓶等容器中灌装饮料的无菌灌装机的清洗杀菌方法及无菌灌装机。
背景技术
在利用无菌灌装机将饮料灌装到瓶等容器中时，必须对饮料本身进行杀菌而使其处于无菌状态。进而，必须进行清洗将饮料输送到灌装喷嘴的路径即由缓冲罐、送液管、灌装机罐等构成的饮料供给系配管内的CIP(Cleaning in Place：原位清洁)和对饮料供给系配管内进行杀菌的SIP(Sterilizing in Place：原位消毒)，使饮料供给系配管内处于无菌状态。关于无菌灌装机的饮料供给系配管，定期地进行CIP，或在切换饮料的种类时进行CIP，进而进行SIP(参照专利文献1、2、3)。
CIP通过在从饮料供给系配管的管路内到无菌灌装机的灌装喷嘴为止的流路中流动例如在水中添加了苛性钠等碱性药剂的清洗液后，使向水中添加了酸性药剂的清洗液流动来进行。由此，除去附着在饮料供给系配管内的上次的饮料的残留物等(参照专利文献1、2、3)。
SIP是用于在进入饮料的灌装作业之前，预先对饮料供给系配管内进行杀菌的处理，例如通过在由CIP清洗的饮料供给系配管内流动加热蒸汽或加热液体来进行。由此，饮料供给系配管内被杀菌处理，成为无菌状态(参照专利文献3)。
通常，在进行了基于清洗液的CIP之后漂洗清洗液，利用杀菌剂或加热流体进行SIP，但提出了将CIP使用的清洗液升温至SIP所需的温度，同时或连续地进行CIP和SIP(专利文献4)。
在进行CIP时，使清洗液流动，但在哪个时刻使CIP完成取决于清洗液的种类，但经验性地算出清洗液的温度及清洗的时间，据此进行了CIP。其结果，不必要地进行长时间的清洗，造成时间和能量的损失。为了改善这一点，提出了如下的方案，即，对残留物最易附着的部位算出总导热系数，在总导热系数达到目标值以上时完成CIP(专利文献5)。
SIP是通过使加热蒸汽或加热液体流过饮料灌装路径来进行的，但以往，通过在饮料灌装路径的饮料供给系配管内，规定部位的温度达到规定的温度后经过规定的时间来判断SIP的完成。但是，在该方法中，由于SIP时间白白变长，时间及能量的损失大，因此在具备经由加热杀菌部向灌装机内输送饮料的饮料供给系配管的饮料灌装装置的饮料供给系配管上设置多个温度传感器，根据由该温度传感器检测出的温度计算F值，在计算的F值的最小值达到目标值时，完成SIP(参照专利文献6、7)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2007-331801号公报
专利文献2：(日本)特开2000-153245号公报
专利文献3：(日本)特开2007-22600号公报
专利文献4：(日本)特开2019-064722号公报
专利文献5：(日本)特开2020-70067号公报
专利文献6：国际公开第2014/103787号
专利文献7：(日本)特开2015-044593号公报
发明内容
发明要解决的课题
无菌灌装机通过可靠地进行饮料供给系配管内的CIP及SIP，能够保证由无菌灌装机生产的产品的质量。
如专利文献4所提出的那样，在进行对无菌灌装机的饮料供给系配管内清洗的CIP以及对无菌灌装机的饮料供给系配管内杀菌的SIP的饮料灌装装置的清洗杀菌方法中，能够不使CIP和SIP之间停止，同时或连续地进行这些处理。SIP使用在饮料供给系配管内循环的CIP用的清洗液进行。从CIP的最初开始，或者从中途开始使进行CIP的清洗液升温至SIP所需的温度，从而能够与CIP同时或连续地进行饮料供给系配管内的SlP。通过该方法，能够缩短进行CIP及SIP的时间，降低消耗能量。
但是，为了缩短进行CIP及SIP的时间，必须准确地判断各自的完成。
本公开的目的在于提供一种无菌灌装机的清洗杀菌方法及无菌灌装机，在无菌灌装机中，通过从CIP最初或中途使进行CIP的清洗液升温至SIP所需的温度，在与CIP同时或连续地进行内容物供给系配管内的SIP时，能够可靠地判定CIP及SIP的完成，并且能够缩短进行CIP及SIP的时间。
用于解决课题的手段
本公开所涉及无菌灌装机的清洗杀菌方法，该无菌灌装机具有经由加热杀菌部向灌装机内输送内容物的内容物供给系配管，其中，使清洗所述内容物供给系配管内的清洗液在所述内容物供给系配管内循环，进行清洗所述内容物供给系配管内的CIP(CleaningIn Place)，从所述CIP的最初或中途将所述清洗液升温至所述内容物供给系配管内的杀菌所需的温度，使升温后的所述清洗液在所述内容物供给系配管内循环，由此进行对所述内容物供给系配管内杀菌的SIP(Sterilizing In Place)，测定所述加热杀菌部的加热配管的所述清洗液的入口及出口处的所述清洗液的温度，测定所述加热配管的加热介质的入口及出口处的所述加热介质的温度，基于所述清洗液的所述加热配管的入口及出口的温度以及所述加热介质的所述加热配管的入口及出口的温度，算出所述加热配管的总导热系数，在算出的所述总导热系数达到目标值时，完成所述CIP，通过所述内容物供给系配管内具备的多个温度传感器测定温度，从所测定的温度中选择最低的温度，对所选择的最低的温度计算F值，累计计算的所述F值，在累计的F值达到目标值时，完成所述SIP，在所述CIP及所述SIP完成后，将所述清洗液排出。
另外，在本公开的无菌灌装机的清洗杀菌方法中，优选相对于所述内容物供给系配管的经由所述加热杀菌部的上游侧配管部设置上游侧返回路而形成上游侧循环路，使所述清洗液在该上游侧循环路中循环。
本公开的无菌灌装机具有经由加热杀菌部向灌装机内输送内容物的内容物供给系配管，其中，具备清洗液供给装置，该清洗液供给装置将清洗所述内容物供给系配管内的清洗液供给所述内容物供给系配管内，形成使供给的所述清洗液在所述内容物供给系配管内循环的循环路，如下地构成所述循环路，即，从由循环的所述清洗液进行的所述内容物供给系配管内的CIP(Cleaning In Place)的最初或中途，将所述清洗液升温至所述内容物供给系配管内的杀菌所需的温度，通过使升温后的所述清洗液在所述内容物供给系配管内循环，进行对所述内容物供给系配管内杀菌的SIP(Sterilizing In Place)，具有测定所述加热杀菌部的加热配管的所述清洗液的入口及出口处的所述清洗液的温度的温度传感器，具备对所述加热配管的加热介质的入口及出口处的所述加热介质的温度进行测定的温度传感器，具备控制器，该控制器基于所述清洗液的所述加热配管的入口及出口的温度、以及所述加热介质的所述加热配管的入口及出口的测定温度，算出所述加热配管的总导热系数，以在算出的所述总导热系数达到目标值时，完成所述CIP的方式构成所述控制器，在所述内容物供给系配管内具备多个温度传感器，以如下的方式构成所述控制器，即，从所测定的温度中选择最低的温度，对所选择的最低的温度计算F值，累计计算的所述F值，在累计的F值达到目标值时，完成所述SIP，以在所述CIP及所述SIP完成后，排出所述清洗液的方式构成所述控制器。
另外，在本公开的无菌灌装机中，优选相对于所述内容物供给系配管的经由所述加热杀菌部的上游侧配管部设置上游侧返回路，形成上游侧循环路，以使所述清洗液在该上游侧循环路循环的方式构成所述上游侧循环路。
发明效果
根据本公开，对于无菌灌装机的内容物供给系配管的CIP及SIP，从CIP的最初或中途将进行CIP的清洗液升温至内容物供给系配管内的杀菌所需的温度，在通过使升温后的清洗液在内容物供给系配管内循环而同时或连续地进行清洗内容物供给系配管内的CIP及对内容物供给系配管内杀菌的SIP时，算出加热杀菌部的加热配管的总导热系数，对根据由内容物供给系配管内的温度传感器测定的最低温度算出的F值进行累计，在总导热系数及F值达到目标值时，完成CIP及SIP。其结果，能够缩短进行CIP及SIP的时间，能够早期着手下一个内容物的灌装作业，能够缩短内容物切换时的生产间的准备时间，提高生产效率。另外，通过缩短CIP及SIP的时间，导致能量的削减、CO2排放量的削减。
在本公开的无菌灌装机的清洗杀菌方法中，从由内容物供给系配管具备的多个温度传感器测定的温度中选择最低的温度，根据所选择的温度计算F值，累计计算的F值，在累计的F值达到目标值时完成SIP。通过该方法，由于能够减少计算F值的计算次数，所以与对于全部测定的温度计算F值的情况相比，能够大幅降低计算装置的成本。
附图说明
图1是本公开的实施方式的无菌灌装机的框图。
图2是表示对本公开的实施方式的无菌灌装机中的从加热杀菌部到灌装机的内容物供给系配管进行CIP及/或SIP的状态的框图。
图3是表示对本公开的实施方式的无菌灌装中的包含加热杀菌部的内容物供给系配管的上游侧配管部进行CIP及/或SIP的状态的框图。
图4A是表示本公开的实施方式的无菌灌装机的清洗杀菌方法中的加热杀菌部的第二级加热部中的温度随时间的推移的框图。
图4B是表示本公开的实施方式的无菌灌装机的清洗杀菌方法中的加热杀菌部的第二级冷却部中的温度随时间的推移的框图。
图5是表示本公开的实施方式的无菌灌装机的清洗杀菌方法中的加热杀菌部的第二级加热部的其他的温度随时间的推移的框图。
图6是表示本公开的实施方式的无菌灌装机中的与第二级加热部连接的加热介质线路的图。
图7是表示本公开的实施方式的无菌灌装机的生产时以及CIP时的第二级加热部的总导热系数(U值)的变动的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。
如图1所示，无菌灌装机具备内容物的调配装置1和将内容物灌装在瓶状容器4中的灌装机2。调配装置1与灌装机2内的灌装喷嘴2a之间通过内容物供给系配管7连接。另外，具备灌装机2的灌装部被灌装部腔室3遮挡。
调配装置1是用于将例如牛奶咖啡、黑咖啡、绿茶饮料、红茶、奶茶、果汁饮料等内容物分别以所希望的配合比例进行调配的装置，由于是公知的装置，因此省略其详细说明。
在无菌灌装机中，设有将容器4向灌装机2输送并排出由灌装机2灌装有内容物的容器4的输送路。输送路一般由多个轮和把持绕各轮配置的容器4的夹具等构成。
灌装机2是将多个灌装喷嘴2a绕在水平面内高速旋转的轮(未图示)配置而成的，在使灌装喷嘴2a与轮的旋转一起旋转运动的同时，从灌装喷嘴2a将内容物定量填充到在灌装喷嘴2a的下方与轮的圆周速度同步而被夹具把持而行驶的容器4中的装置。该灌装机2也是公知的装置，因此省略其详细说明。
在将无菌灌装机的具有灌装机2的灌装部屏蔽的灌装部腔室3内，在使无菌灌装机运转之前进行清洗灌装部腔室3内的COP(Cleaning Out of Place：就地清洗)及将灌装部腔室3内杀菌的SOP(Sterilizing Out of Place：就地消毒)。COP、SOP、杀菌后的盖的清洗以及内容物灌装后的容器口部外表面的清洗需要无菌水，因此无菌灌装机有时也具备未图示的无菌水制造装置。
无菌灌装机的内容物供给系配管7在从调配装置1到灌装机2的管路中，从内容物的流动看，从上游侧到下游侧依次具备平衡罐5、加热杀菌部18、歧管阀8、组合式水箱19、灌装机箱11。此外，无菌灌装机具有向平衡罐5供给清洗液的清洗液供给装置20以及控制无菌灌装机的运转的控制器17。
在内容物中添加碳酸作为碳酸饮料的情况下，无菌灌装机的内容物供给系配管7具备冷却装置(未图示)、碳酸添加装置及碳酸饮料缓冲罐。冷却装置、碳酸添加装置以及碳酸饮料缓冲罐在组合式水箱19与灌装机箱11之间从上游到下游依次设置，为了使碳酸饮料在内容物供给系配管流动而具备碳酸饮料用歧管阀。
加热杀菌部18在其内部具有第一级加热部12、第二级加热部13、保持管14、第一级冷却部15、第二级冷却部16等，一边将从平衡罐5供给内容物或清洗液等从第一级加热部12向第二级加热部13输送一边逐渐加热，在保持管14内以规定的杀菌温度保持规定时间，然后，向第一级冷却部15、第二级冷却部16输送并逐渐冷却。加热部和冷却部的级数根据需要而增减。另外，也可以在保持管14之前或之后设置均化器。
由于平衡罐5、歧管阀8、组合式水箱19及灌装机箱11是公知的装置，因此省略其详细说明
内容物在调配装置1中调配，从平衡罐5送到加热杀菌部18，在该加热杀菌部18中对内容物实施加热杀菌处理。在加热杀菌部18中进行了加热杀菌处理的内容物被储存在组合式水箱19之后，被送到灌装机箱11。灌装机箱11内的内容物被供给灌装机2，通过灌装喷嘴2a以无菌状态向容器4灌装。灌装有内容物的容器4在密封后从无菌灌装机向外部排出。
从平衡罐5供给的内容物被送到加热杀菌部18的第一级加热部12及第二级加热部13，在第一级加热部12及第二级加热部13中，例如常温(20℃)的内容物被加热到例如140℃。这样，在内容物从常温加热到140℃期间，对内容物进行加热杀菌处理。
在第一级加热部12及第二级加热部13中被加热的内容物在保持管14内通过未图示的加热机构被保温乃至加热到目标温度，例如140℃。
内容物从保持管14在第一级冷却部15中被冷却，例如从140℃降温到例如80℃。由第一级冷却部15冷却的内容物被第二级冷却部16进一步冷却，其温度例如从80℃降温到例如30℃。被冷却的内容物经由歧管阀8被输送到组合式水箱19。
被输送到组合式水箱19并贮存的内容物被输送到灌装机箱11中并贮存，被输送到灌装机2，从灌装喷嘴2a定量灌装到在无菌环境的灌装部腔室3内被杀菌的容器4中。灌装有内容物的容器4被杀菌后的盖材密封，从无菌灌装机排出。
内容物的无菌灌装作业结束后，在将灌装的内容物变更为其他内容物的情况下以及在一定时间内停止无菌灌装机的运转的情况下，进行内容物供给系配管7内的CIP及SIP。在内容物灌装作业中，最易附着内容物的残留物的部位是第二级加热部。内容物急剧成为高温的地方，特别是蛋白质的热变性引起的残留物附着激烈，对含有牛奶的内容物显著。另外，高温且送液流量越多，来自产品成分的无机盐的残留也越增加。将由CIP上次灌装的内容物的残留物去除。
内容物供给系配管内7的CIP通过使从清洗液供给装置20供给的清洗液在内容物供给系配管内7内循环而进行。因此，如图1所示，通过相对于内容物供给系配管7设置返回路6而形成循环路。也可以相对于从平衡罐5经加热杀菌部18到达歧管阀8的上游侧配管部7a，在返回路6设置上游侧返回路6a，形成上游侧循环路。
也可以不使清洗液在上游侧循环路中循环，而从歧管阀8经灌装机箱11，从灌装机2的灌装机歧管2b分配并流向灌装喷嘴2a。从灌装喷嘴2a流出的清洗液由与灌装喷嘴2a的前端接合的杯9接收，从多个灌装喷嘴2a流出的清洗液通过循环歧管25汇集，通过下游侧返回路6b返回到歧管阀8。从歧管阀8经上游侧返回路6a，清洗液在内容物供给系配管7中循环。
相对于灌装机2的灌装喷嘴2a的开口配置可分别接触、分离的杯9。在进行CIP或SIP时，各杯9通过未图示的致动器与灌装机2的灌装喷嘴2a的前端的开口部接合，从而成为下游侧返回路6b的始端的杯9与灌装喷嘴2a的开口连接。
如图2中粗线所示，从清洗液供给装置20向平衡罐5供给的清洗液从平衡罐5通过加热杀菌部18被加热，经过歧管阀8、组合式水箱19、灌装机箱11，到达灌装机2，从灌装机歧管2b流向灌装喷嘴2a，从灌装喷嘴2a被杯9接收并集中到循环歧管25，经过下游侧返回路6b，从歧管阀8通过上游侧返回路6a返回平衡罐5，在内容物供给系配管7内循环。
如图3中粗线所示，从清洗液供给装置20向平衡罐5供给的清洗液也可以从平衡罐5被加热杀菌部18加热，到达歧管阀8，经上游侧返回路6a返回平衡罐5，在上游侧循环路中循环。
清洗液是指在水中添加了苛性钠(氢氧化钠)、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、磷酸钠、次氯酸钠、混合有界面活性剂及葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸(EDTA)等螯合剂(金属封端剂)等的碱性药剂的碱性清洗液或添加了硝酸系或磷酸系的酸性药剂的酸性清洗液。水可以是离子交换水、蒸馏水或自来水等不含异物的水。
碱性清洗液包括但不限于碳酸锂、碳酸铵、碳酸镁、碳酸钙、碳酸丙烯酯及其混合物。另外，也可以包含作为碳酸氢盐的碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、碳酸氢铵、碳酸氢钠镁、碳酸氢钙或作为倍半碳酸盐的倍半碳酸钠、倍半碳酸钾、倍半碳酸锂及其混合物。
酸性清洗液除了上述的硝酸系、磷酸系以外，还包括但不限于盐酸、硫酸、乙酸、柠檬酸、乳酸、甲酸、乙醇酸、甲磺酸、氨基磺酸及其混合物。
清洗液可以含有次氯酸盐、过氧化氢、过乙酸、过辛酸、过硫酸盐、过硼酸盐、水合亚硫酸盐、二氧化硫脲等各种漂白剂、过碳酸盐等。此外，清洗液可以含有铝硅酸盐或聚羧酸盐等水软化剂，也可以含有磷酸钠或聚丙烯酸钠、羧酸钠等再附着防止剂。进而，也可以在清洗液中加入酶、溶剂、脂肪酸、泡沫调节剂、活性氧源等。
在CIP中，不限于在作为清洗液流过碱性清洗液后流过酸性清洗液，例如也可以在流过酸性清洗液后流过碱性清洗液，还可以交替多次流过酸性清洗液和碱性清洗液。另外，也可以仅使酸性清洗液或碱性清洗液中的任一种流动而进行CIP。
从清洗液供给装置20总是或间歇地供给一定量的清洗液，一边使清洗液循环一边除去附着在内容物供给系配管7内的上次的内容物的残留物。为了使清洗液活性化，也可以通过加热杀菌部18将清洗液升温至规定的温度。升温的温度为60℃～150℃，通过升温清洗效果提高，也能够发挥除菌效果。另外，也可以适当地向装置外排出循环的清洗液。
在进行了CIP之后进行SIP，但在不停止在进行CIP时运转的送液泵而使CIP中使用的清洗液在内容物供给系配管7中循环的状态下，清洗液被加热杀菌部18加热到SIP所需的温度，被加热而升温的清洗液在内容物供给系配管7中循环而从CIP连续地进行SIP。此时，由于送液泵不停止，故而在进行了CIP时升温的加热杀菌部18的设定温度不下降，升温到进行SIP的温度，故而在从CIP向SIP过渡时，包含加热杀菌部18的内容物供给系配管7内的温度不下降。
图5表示在从CIP连续地进行SIP时的加热杀菌部18的第二级加热部13中的温度。从清洗液供给装置20经由平衡罐5向加热杀菌部18供给清洗液，清洗液升温到进行CIP的温度。升温到进行CIP的温度的清洗液在规定时间内在循环路循环。规定时间的循环后，清洗液升温到SIP需要的温度，循环规定的时间，完成SIP。在进行SIP时，清洗液也循环，也进行CIP。在SIP完成后，将水供给加热杀菌部18，漂洗清洗液。漂洗后的清洗液从灌装喷嘴2a由杯接收，集中到循环歧管25之后被排出。另外，也可以经下游侧返回路6b，通过上游侧返回路6a，在平衡罐5之前被排出。能够在漂洗了清洗液之后，不变更加热杀菌部18的设定温度直接灌装内容物，进行产品的制造。
也可以在CIP结束之后，在使CIP使用的清洗液循环的情况下，通过加热杀菌部18将清洗液加热到必要温度，还可以从CIP初期将清洗液加热到SIP必要的温度，同时进行CIP和SIP。
图4A表示同时进行CIP和SIP时的加热杀菌部18的第二级加热部13的温度。从清洗液供给装置20经由平衡罐5向加热杀菌部18供给清洗液，清洗液升温到SIP必要的温度。清洗液循环规定时间，完成CIP及SIP。SIP完成后，向加热杀菌部18供给水，漂洗清洗液。漂洗后的清洗液从灌装喷嘴2a由杯接收，从循环歧管25排出。另外，也可以经下游侧返回路6b，通过上游侧返回路6a，在平衡罐5的正前方排出。能够在漂洗了清洗液后，不改变加热杀菌部18的设定温度而直接灌装内容物，进行产品的制造。
图4B表示同时进行CIP和SIP时的加热杀菌部18的第二级冷却部16中的温度。从清洗液供给装置20经由平衡罐5向加热杀菌部18供给清洗液，将清洗液升温至SIP所需的温度。清洗液循环规定时间，完成CIP及SIP。SIP完成后，启动第一及/或第二级冷却部(15、16)，使清洗液循环至第二级冷却部16的温度达到100℃以下。在通过第二级冷却部的出口的清洗液达到100℃以下的时刻，打开为了排出清洗液而设置在循环路上的排出阀，切换为开放路径，向加热杀菌部18供给水，用加热杀菌部18对供给的水进行加热杀菌，制成无菌水。用杀菌的无菌水漂洗并冲洗清洗液。
在漂洗清洗液时，也可以通过使尚未冷却而被排出的高温的清洗液和被供给的常温的漂洗水通过热交换器26，使漂洗水的温度升温，供给到加热杀菌部。能够降低热能消耗。也可以从其他无菌水制造设备导入漂洗用的无菌水。
在加热杀菌部18的各部位，如图1所示，设有温度传感器10、10a及10b。作为配置温度传感器10a的部位为第二级加热部13的入口，作为配置温度传感器10b的部位为第二级加热部13的出口。由这些温度传感器10、10a、10b分别测定的温度的信息被发送给控制器17。
如图6所示，为了对加热部12、13中位于最下游的第二级加热部13进行加热，连接有向第二级加热部13供给加热介质的加热介质线路21。
在加热介质线路21中，设置向加热介质线路21中供给加热蒸汽的加热蒸汽供给部22，利用从该加热蒸汽供给部22供给的加热蒸汽将在加热介质线路21中流动的加热介质加热到高温。加热介质的加热也可以是电加热器。此外，在加热介质线路21设有加压泵23。加热介质以水为宜。除了水以外也可使用油，但不能用加热蒸汽加温，需要具备加热装置。
加热介质线路21被供给到第二级加热部的加热配管13a，如图6所示，加热介质相对于内容物在内容物供给系配管7内流动的方向相对地在加热配管13a内流动。加热介质也可以与内容物在内容物供给系配管7内流动的方向同一方向并行地流动。在加热配管13a的入口设置温度传感器10c，在加热配管13a的出口设置温度传感器10d。另外，在平衡罐5与加热杀菌部18之间设置有测定在内容物供给系配管7内流动的内容物的流量的流量计24。
如图6所示，在加热介质线路21流动的加热介质被供给到加热配管13a，将在第二级加热部13流动的内容物加热。在第二级加热部13中加热内容物的加热介质在加热配管13a的出口降温，但通过从加热蒸汽供给部22供给的加热蒸汽升温，升温后的加热介质向加热配管13a供给并循环。
加热杀菌部18的第二级加热部13是在高温下对内容物进行加热杀菌的部分，在加热配管13a的内表面容易产生烧焦等污垢。在本实施方式中，算出最容易污染的第二级加热部13的加热配管13a的总导热系数，高效地进行加热杀菌部18内的CIP。加热杀菌部18的其他加热部、冷却部也能够算出总导热系数，算出所有的加热部及冷却部的总导热系数，在所有的总导热系数达到目标值时，应完成CIP。但是，内容物的残留最多的是最下游的加热部，也可以在最下游的加热部的总导热系数达到目标值时完成CIP。
图7表示生产时间和总导热系数(U值)的经时变化。总导热系数(U值)越高，意味着温度越容易传递。加热配管13a的总导热系数，通过由对内容物进行杀菌而附着在加热配管13a内的内容物的烧焦等附着物，随着产品的生产而逐渐降低。因生产而降低的总导热系数通过进行CIP而上升，恢复到生产开始前的总导热系数。即，CIP完成的目标是将加热配管13a的总导热系数恢复为在加热配管13a内没有内容物引起的残留物附着的状态下的总导热系数。确定降低的总导热系数的目标值，通过进行CIP，在加热配管13a的总导热系数达到目标值时完成CIP。由此，能够不在CIP上浪费时间而有效地进行CIP。
控制器17存储各种数据，根据从第二级加热部13的加热配管13a发送的测定温度算出总导热系数，判断算出的总导热系数是否达到目标值，在总导热系数达到目标值时判断为完成CIP，完成内容物供给系配管7内的CIP。该完成的判断是关于加热杀菌部18的第二级加热部13，但由于加热杀菌部18的第二级加热部的污垢最严重，因此也可以将加热杀菌部18的第二级加热部13中的CIP完成的判断作为内容物供给系配管7内的CIP完成的判断。
为了算出总导热系数，如图6所示，在加热杀菌部18的第二级加热部13的加热配管13a的清洗液的入口具有温度传感器10a，在清洗液的出口具有温度传感器10b，在加热配管13a的加热介质的入口具有温度传感器10c，在加热配管13a的加热介质的出口具有温度传感器10d。通过这些温度传感器测定温度，将温度传感器10a的温度设为T1，将温度传感器10b的温度设为T2，将温度传感器10c的温度设为T3，将温度传感器10d的温度设为T4。
测定的温度T1、T2、T3及T4被发送到控制器17，由控制器17算出总导热系数。总导热系数如下求出。
首先，求出对数平均温度差△T。对数平均温度差△T如下求出。
[数学式1]
接着，通过温度T1、温度T2、流量R(L/h)，求出第二级加热部13中的热量Q。其中，将比热设为1(kca1/kg·℃)、将比重量设为1(kg/L)时，Q＝1×1×R×(T2-T1) (式2)
流量R由流量计24测定，发送到控制器17。
另外，第二级加热部13的加热配管13a的导热面积A(m2)预先确定。
由于以上情况，控制器17通过U＝Q/(A×T)(式3)算出第二级加热部13的总导热系数(U值)。
如上所述，根据本实施方式，在CIP中算出第二级加热部13的总导热系数，在总导热系数达到目标值时完成CIP，能够转移到下一工序。因此，不需要超出必要地继续进行CIP，能够有效地实施CIP。
控制器17在算出的总导热系数达到预定的目标值时，判断为完成CIP。在图4A或图5中的CIP中，在即使SIP已完成，总导热系数也未达到目标值的情况下，CIP继续。
内容物供给系配管7内的SIP使清洗内容物供给系配管7内的CIP用的清洗液在内容物供给系配管7内循环，进行内容物供给系配管7内的CIP，从CIP的最初或中途使清洗液升温至内容物供给系配管7内的杀菌所需的温度，使升温后的清洗液在内容物供给系配管7内循环，由此进行将内容物供给系配管7内杀菌的SIP。
如图1所示，在内容物供给系配管7中，在包含SIP时温度难以上升的部位的各部位配置温度传感器10。作为配置该温度传感器10的部位，能够列举例如从加热杀菌部18内的第一级加热部12朝向歧管阀8的管路中，加热杀菌部18内的各部间与离开第二级冷却部16的部位、歧管阀8的跟前的部位、组合式水箱19的内部、组合式水箱19出口附近及从组合式水箱19朝向灌装喷嘴2a的管路中途的弯曲部、灌装机箱11的入口附近与出口附近、灌装机2内的灌装机歧管2b与灌装喷嘴2a间及灌装喷嘴2a内，在这些管路中分别配置有温度传感器10。由这些温度传感器10分别测定的温度的信息被发送到控制器17。
当清洗液在内容物供给系配管7内流动时，由配置在内容物供给系配管7内的各处的温度传感器10每隔规定时间测定的多个温度以一定时间间隔发送给控制器17。控制器17选择每隔规定时间测定的温度中的最低温度，算出F值。由于控制器17选择最低的温度，所以测定所选择的温度的温度传感器10并不总是相同。温度传感器10每隔规定时间测定温度并发送给控制器17，但测定的温度中成为最低温度的部位并不总是同一部位。
在通过清洗液的加热而升温的各部位的温度中，当所选择的最低温度达到121.1℃时，由控制器17从该时刻开始计算最低温度的F值。计算公式如下。计算公式的Z值表示作为耐热性芽胞的一般值的10℃，但根据对象菌对清洗液的耐热性，也可以在3～30℃的范围内适当变更。
[数学式2]
其中，T为任意的杀菌温度(℃)，10(T-121.1)/10为任意的温度T下的致死率，相当于121.1℃下的加热时间(分钟)。其中，121.1.表示基准温度(℃)，10表示Z值(℃)。
在低于pH4.0的高酸性饮料的情况下，基准温度121.1℃可以为65℃。另外，在pH为4.0以上且小于4.6的情况下，基准温度121.1℃也可以为85℃以上。在F值累计中最低温度低于基准温度的情况下，可以停止F值的累计，在超过基准温度后重新开始累计，但优选中断SIP，使F值累计复位，再次进行SIP。
基于上述算式算出的最低温度的F值由控制器17累计，在累计的F值达到目标值时，控制器17指示完成作为内容物供给系配管7内的SIP的杀菌工序。按照指示，停止清洗液的循环，向第一级冷却部15、第二级冷却部16供给冷却水，清洗液被冷却。在清洗液用无菌水冲洗漂洗后，无菌灌装机在无菌水连续循环的同时待机至下一次生产。
SIP所需的温度通常为121.1℃以上，但根据由无菌灌装机灌装的内容物，不需要为121.1℃以上，例如对于pH小于4.0的高酸性饮料，有时也可以为65℃以上。另外，在pH为4.0以上且不足4.6时，有时也可以为85℃以上。
图3是内容物供给系配管7中，也可以经过经由加热杀菌部18的上游侧配管部7a，使清洗液从歧管阀8向由上游侧返回路6a形成的上游侧循环路循环，进行上游侧配管部7a内的CIP，从CIP的最初或中途使清洗液升温至内容物供给系配管7内的杀菌所需的温度，通过使升温后的清洗液在内容物供给系配管内循环，进行对上游侧配管部7a内杀菌的SIP。
在上游侧循环路径的CIP中能够算出第二级加热部13的总导热系数，在总导热系数达到目标值时停止CIP，转移到下一工序。因此，不需要继续CIP超过必要，能够有效地实施ClP。
当清洗液在上游侧配管部7a内流动时，将由配置在上游侧配管部7a内的各处的温度传感器10每隔规定时间测定的多个温度以一定时间间隔传送给控制器17。控制器17选择每规定时间测定的温度中的最低温度，算出F值。因为控制器17选择最低温度，所以测定所选择的温度的温度传感器10并不总是相同。温度传感器10每隔规定时间测定温度并发送给控制器17，但测定的温度中成为最低温度的部位并不总是同一部位。
当由控制器17累计算出的最低温度的F值，累计的F值达到目标值时，控制器17指示完成上游侧配管部7a内的SIP即杀菌工序。
本公开如上所述地构成，但并不限定于上述实施方式，在本公开的主旨的范围内可进行各种变更。另外，无菌灌装机灌装内容物的容器不仅是瓶状，也可以是杯、盘、罐等任何形状。而且，容器的材料也不仅是塑料，也可以由纸和塑料的复合体、玻璃、金属等任何材料构成。
标记说明
2：灌装机
6：返回路
6a：上游侧返回路
6b：下游侧返回路
7：内容物供给系配管
7a：上游侧配管部
10：温度传感器
17：控制器
18：加热杀菌部
21：加热介质线路
24：流量计
Claims (4)
1.一种无菌灌装机的清洗杀菌方法，该无菌灌装机具有经由加热杀菌部向灌装机内输送内容物的内容物供给系配管，其中，
使清洗所述内容物供给系配管内的清洗液在所述内容物供给系配管内循环，进行清洗所述内容物供给系配管内的CIP(Cleaning In Place)，
从所述CIP的最初或中途将所述清洗液升温至所述内容物供给系配管内的杀菌所需的温度，使升温后的所述清洗液在所述内容物供给系配管内循环，由此进行对所述内容物供给系配管内杀菌的SIP(Sterilizing In Place)，
测定所述加热杀菌部的加热配管的所述清洗液的入口及出口处的所述清洗液的温度，测定所述加热配管的加热介质的入口及出口处的所述加热介质的温度，基于所述清洗液的所述加热配管的入口及出口的温度以及所述加热介质的所述加热配管的入口及出口的温度，算出所述加热配管的总导热系数，在算出的所述总导热系数达到目标值时，完成所述CIP，
通过所述内容物供给系配管内具备的多个温度传感器测定温度，从所测定的温度中选择最低的温度，对所选择的最低的温度计算F值，累计计算的所述F值，在累计的F值达到目标值时，完成所述SIP，
在所述CIP及所述SIP完成后，将所述清洗液排出。
2.如权利要求1所述的无菌灌装机的清洗杀菌方法，其中，
相对于所述内容物供给系配管的经由所述加热杀菌部的上游侧配管部设置上游侧返回路，形成上游侧循环路，使所述清洗液在该上游侧循环路中循环。
3.一种无菌灌装机，具有经由加热杀菌部向灌装机内输送内容物的内容物供给系配管，其中，
具备清洗液供给装置，该清洗液供给装置将清洗所述内容物供给系配管内的清洗液供给到所述内容物供给系配管内，
形成使供给的所述清洗液在所述内容物供给系配管内循环的循环路，
如下地构成所述循环路，即，从由循环的所述清洗液进行的所述内容物供给系配管内的CIP(Cleaning In Place)的最初或中途，将所述清洗液升温至所述内容物供给系配管内的杀菌所需的温度，通过使升温后的所述清洗液在所述内容物供给系配管内循环，进行对所述内容物供给系配管内杀菌的SIP(Sterilizing In Place)，
具有测定所述加热杀菌部的加热配管的所述清洗液的入口及出口处的所述清洗液的温度的温度传感器，
具备对所述加热配管的加热介质的入口及出口处的所述加热介质的温度进行测定的温度传感器，
具备控制器，该控制器基于所述清洗液的所述加热配管的入口及出口的温度、以及所述加热介质的所述加热配管的入口及出口的测定温度，算出所述加热配管的总导热系数，
以在算出的所述总导热系数达到目标值时，完成所述CIP的方式构成所述控制器，
在所述内容物供给系配管内具备多个温度传感器，
以如下的方式构成所述控制器，即，从所测定的温度中选择最低的温度，对所选择的最低的温度计算F值，累计计算的所述F值，在累计的F值达到目标值时，完成所述SIP，
以在所述CIP及所述SIP完成后，排出所述清洗液的方式构成所述控制器。
4.如权利要求3所述的无菌灌装机，其中，
相对于所述内容物供给系配管的经由所述加热杀菌部的上游侧配管部设置上游侧返回路，形成上游侧循环路，以使所述清洗液在该上游侧循环路循环的方式构成所述上游侧循环路。
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