JP2011527246A - 液体食品を包装する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、注入ヘッド（１８）に対向する開口部を有する金型内に配置されたプリフォームから形成された熱可塑性容器内に所定量の飲料を供給する方法及び装置に関し、本方法は、プリフォームを、注入ヘッド（１８）に接続された第１の回路によって供給される滅菌流体に露出する事前ステップと、金型内部でのプリフォームの膨張を促進するように、プリフォームの凹み内に、注入ヘッド（１８）に接続された第２の回路によって供給される飲料の少なくとも幾分かを注入するステップと、を含み、金型が容器の形状を画定することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高分子材料、特にポリエステルからなる容器を製造する分野に関する。より詳細には、本発明は、ポリエステルボトル、好ましくは、液体、好ましくは水、特にミネラルウォーターを収容するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ボトルを製造する分野に関する。

長年、通常市場で見られるＰＥＴボトルは、圧縮空気を使用するＰＥＴプリフォームのブロー成形又は延伸ブロー成形によって製造されてきた。

プリフォームは、通常、端部の一方が閉鎖され反対側の端部が開放されている円筒管の形態をとる。プリフォームの開放頭部は、容器の首部に対応する。プリフォームから容器を製造する従来のプロセスの間、プリフォームは、連続したコンベヤチェーンの円筒状取付具の上に滑り込み、したがって、コンベヤチェーンは、後続する延伸ブロー成形段階のためにプラスチックを温度調節するように、両側に放射加熱手段が隣接している直線状部分によって実質的に形成された炉内を通るように、プリフォームを移送する。

そして、高温のプリフォームは、取り外されブロー成形機の金型内に移送される。たとえば搬送アームによって行われる移送動作は、一般に回転カルーセルの形態で製造されるブロー成形機の移送動作と連動し、回転カルーセルは、その垂直軸を中心に連続的に回転し、その外周に一続きの同一の金型を支持している。したがって、プリフォームは、開放され先に形成された容器が取り除かれた直後の金型内に配置される。

プリフォームは、延伸ブロー成形によって成形され得るように、金型においてガラス転移温度（約１００℃）を上回る温度であるように事前に加熱される。加熱段階の最後のプリフォームの温度は、加熱場所とブロー成形場所との間に存在する距離にわたって発生する冷却を考慮するように、ブロー成形機の金型内部で必要な温度をわずかに上回る。いくつかの金型が同時に存在するため、こうしたブロー成形機は、１時間に約数万の単位の容器、すなわち１つの金型につき１時間に約１０００〜２０００本のボトルを非常に高速に製造することができる。

延伸ブロー成形は、金属ロッドを使用して延伸し、３〜４バール（３×１０^５〜４×１０^６Ｐａ）の範囲の圧力で空気を注入することによって行われる。空気はノズルで注入され、ノズルの端部は、プリフォームの頭部の開口部から挿入される。

知られているように、食品及びそれらの容器の滅菌は、特に衛生局が規定する衛生基準による重要な問題である。低コストで基準を満たすことを可能にする有効な産業プロセスを確立すること、又は更には食品の日持ちに関して消費者に更なる利益を提供することは、製造業者には目下の課題であるということが分かる。

この状況において、本発明は、滅菌性の高い飲料ボトルを大量に且つ低コストで製造することを可能にする。

この目的の下、本出願人は、およそ円筒状であり得る、プリフォームから形成された熱可塑性容器内に所定量の飲料を供給する方法であって、プリフォームが加熱される可能性があり、且つ注入ヘッドに対向する開口部を有する金型内に配置される方法において、プリフォームを、注入ヘッドに接続された第１の回路によって供給される滅菌流体に露出する事前ステップと、金型内部でのプリフォームの膨張を促進するように、プリフォームの凹み内に、注入ヘッドに接続された第２の回路によって供給される飲料の少なくとも幾分かを注入するステップと、を含み、金型が容器の形状を画定する、方法を開発した。

本発明による方法により、単一の一体化された装置において無菌で供給されるある量の飲料を効率的に生産することができ、充填操作は非常に小さい無菌ゾーンで行われる。

好ましい特徴によれば、露出ステップは加圧蒸気への露出を含む。

露出が過酢酸への露出を含むことも可能である。

一実施形態によれば、露出は過酸化水素への露出を含む。

好ましくは、本方法は、プリフォームに滅菌放射線を照射するステップを更に含む。

この照射するステップは、プリフォームへのＸ線の照射を含むことができる。

別法として、又は任意に組み合わせて、照射するステップは、プリフォームへのマイクロ波の照射を含む。

また、照射するステップは、電子ビームで又はパルス光で照射するステップを含むことも可能である。

好ましくは、本方法は、充填ヘッドを滅菌流体に露出する事前ステップを更に含む。

有利には、本方法は、注入ステップ中にプリフォームを長手方向に延伸させるために使用される延伸ロッドを、滅菌流体に露出する事前ステップも有する。

一実施形態によれば、プリフォームが金型内に導入される前に、プリフォームを少なくとも部分的に滅菌する事前ステップが行われる。

特に、例えば、金型の外側の第１の微生物低減（ｍｉｃｒｏｂｉｏｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）及び金型の内部での第２の微生物低減が行われる。両方の場合において、これは、微生物数を約５ｌｏｇ低減させる。

最後に、本方法は、有利には、プリフォームが膨張した後に金型から破片を除去するステップを更に含む。

このステップを、金型及び装置全体、特にノズルを清掃することによって補完することができる。当該破片は、わずかな量の飲料又は熱可塑性物質の破片であり得る。これにより、使用される装置の衛生特性に気を配ることも可能になる。

本発明の１つの重要な特徴によれば、第１の回路及び第２の回路は分離しており別個である。

最後に、一態様によれば、プリフォームを滅菌流体に露出する前記ステップは、プリフォームの温度を上昇させることを含む。プリフォームの温度の前記上昇は、注入ステップ中の金型内のプリフォームの膨張を促進するのに十分であることが更に有利である。

本出願人の発明は、およそ円筒状であり得る、プリフォームから形成された熱可塑性容器内に所定量の飲料を供給する装置であって、プリフォームが任意に加熱され、且つ注入ヘッドに対向する開口部を有する金型内に配置される、装置において、プリフォームを、注入ヘッドに接続された第１の回路によって供給される滅菌流体に事前に露出する手段と、金型内部でのプリフォームの膨張を促進するように、プリフォームの凹み内に、注入ヘッドに接続された第２の回路によって供給される飲料の少なくとも幾分かを注入する手段と、を有し、金型が容器の形状を画定する、装置にも関する。

有利には、この装置は、上記方法のそれぞれの意図されたステップを別個で又は組み合わせて実行するのに適した手段を有することができる。

ここで、本発明を、例示的な実施形態に関連する添付図面を参照して詳細に説明する。

本発明が適用される飲料供給装置の機能図である。 本発明に従って動作する飲料供給装置の一態様を示す図である。 本発明に従って動作する飲料供給装置の第２の態様を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。

本明細書で例として示す実施形態は、加熱されたプリフォームからＰＥＴミネラルウォーターボトルを製造するプロセスに関する。プリフォームは、下端が閉鎖された円筒管の形状である。プリフォームの開放頭部は、ボトルののど部又は首部に対応し、その上に閉鎖キャップがねじ込まれる。

装置は、ボトルに入れられる液体用の第１の回路と、充填ヘッドを滅菌することができる加圧された加熱流体用の第２の回路とを有している。

図１を参照すると、圧縮空気アクチュエータ１５に延伸ロッド１０が挿入されている。延伸ロッド１０は、それを長手方向に移動させる（矢印によって表す）、カムに関連付けられている空気アクチュエータによって概して制御される。延伸モータを使用することも可能である。

圧縮空気アクチュエータ１５は、注入ヘッド１８を制御するシリンダ１７を備えており、シリンダ１７内を延伸ロッド１０が通過する。注入ヘッド１８は、金型（図示せず）内に配置されたＰＥＴプリフォームの首部２０に連結されており、プリフォームは、膨張した後、ミネラルウォーターボトルの形状をとり、この形状は金型の壁によって確定される。

アクチュエータは３つのチャンバを備えており、上部の２つのチャンバ１５ａ及び１５ｂには圧縮空気が充填されている。これら上部の２つのチャンバの間で、ピストン壁１９が、延伸ロッドに対して平行な方向に摺動する（その変位を矢印で表す）。延伸ロッド１０は、この壁１９の中心を通過する。

圧縮空気アクチュエータはまた、飲料、ここではミネラルウォーター用の側面注入口３０も有しており、それはアクチュエータの第３のチャンバ１５ｃに連結されており、このチャンバは底部チャンバである。飲料は、ライン３２を介して送り込まれる。

外部ミネラルウォーター注入口は、このライン３２の遠隔端部を介して液体を第１のバルブ３４内に供給し、第１のバルブ３４は、充填モータ（その移動を矢印で示す）によって制御されるピストン４２を備える単一チャンバ充填シリンダ４０の開口部に接続されている。このモータは、充填シリンダ４０の単一チャンバ内においてピストンを長手方向に移動させる。

ライン３２には第２のバルブ３６があり、それは、第１のバルブ３４及び充填シリンダ４０の開口部の後方で直列になっている。そして、ライン３２は、圧縮空気アクチュエータ１５の底部チャンバ１５ｃ内に伸びている。

圧縮空気アクチュエータの底部チャンバ１５ｃには、充填ヘッド１８を制御するシリンダ１７が貫通しており、シリンダ１７の内部容積は、圧縮空気アクチュエータ１５の下部出口を通って充填ヘッド１８内に出てくる。制御シリンダは側面開口部を有し、それにより、飲料がアクチュエータの底部チャンバと制御シリンダの内側との間を循環することができる。

延伸ロッド１０自体が、制御シリンダ１７内を通って充填ヘッド１８及びボトルプリフォームの首部２０の所まで移動する。

図２は、半金型５１を示し、その内壁がミネラルウォーターボトル形状を画定する。金型の頂部に、首部を画定するのど部６１を有するＰＥＴプリフォーム６０が配置され、のど部６１の外側には閉鎖キャップと嵌合するねじ山があり、上記首部は、前記金型の外側に現れる。プリフォームの開口部は、金型の外側に向けられており、その軸は、半金型の空洞の軸に重ね合される。

使用段階では、完成した金型を形成するように、第１の半金型に第２の半金型が付与され、完成した金型の中心空洞は、容器の所望の形状に応じて、略回転対称であってもよく、又は別の形状であってもよい。

金型の上部には略円筒状の充填ノズル７０があり、その軸は、金型空洞の軸の延長線に沿って配置され、前記充填ノズルは、中心を延伸ロッド８０が通るアクチュエータを有しており、前記延伸ロッドはまた、プリフォーム軸及び金型軸の延長線に沿って配置されている。

中心アクチュエータの両側に、プリフォーム６１の首部の上方でアクチュエータ内に液体又はガス状流体を供給する２つのノズル９０及び９５があり、前記首部は、金型５１の上部開口部に配置される。

左側ノズル９５は、飲料、ここではミネラルウォーターを供給するように意図されている。

右側ノズル９０は、当該第１の実施形態では蒸気である、滅菌流体を供給するように意図されている。

図３は、好ましい実施形態による本発明の状況で使用されるベル型ノズルの末端部５００を示す。

ノズル内部において、プリフォームの首部の外周の両側における（すなわち、首部の外面５１０及び首部の内面５２０における）内圧及び外圧は、その外周の両側の容積を連結する通路５０５が存在することにより、等しい。充填中、プリフォーム上のフランジ５３０により封止がもたらされる。この装置により、加圧流体がノズルによって注入されている間にプリフォームの首部が変形する危険がない。

別の実施形態によれば、ノズル末端部は、プリフォームの首部の外面５１０を以下のように保持する。すなわち、加圧流体がノズルの最上部を介してプリフォームの凹み内に注入されるとき、流体によりプリフォームの首部の内壁５２０に加えられる圧力が、ベル型ノズル末端部の壁によって保持されることにより補償される。したがって、プリフォームの首部は、高圧にも関らず変形しない。

図２は、半金型１００を示し、ＰＥＴプリフォーム１１０が、略円筒形状であり下方部に底部１０２がある半金型の空洞の頂部内に配置されている。第２の半金型（図示せず）が、金型を完成し、且つプリフォームを２つの半金型の空洞によって形成される閉鎖空洞内で固定し、閉鎖空洞は飲料ボトル形状を画定する。

半金型１００は底部１０５及び頂部１０６を備え、頂部１０６は、頂部１０６の上面に***を形成する２つのレール１０８を介して底部に固定され、２つのレールは、断面の平面に対して垂直に、金型の空洞の両側において互いに対して平行である、ということが留意されるべきである。金型の空洞は、主に、金型の底部に含まれる。

プリフォーム１１０には、栓を受け入れる外部ねじ山を有する首部１１１がすでに形成されている。首部１１１は、半金型の空洞の狭窄部１０９に配置され、狭窄部１０９は、首部を固定するように設計される一方で、依然として最終的なボトルの形状に対して相補的である。この狭窄部１０９が金型の底部の上面の真下にあることと、したがって、首部が金型の頂部１０６及びその底部１０５の両方と接触することとが留意されるべきである。首部のねじ山は、金型の頂部１０６の略円筒状空洞の壁と接触する。首部はまたフランジ１１２も有し、それは、金型の頂部１０６と金型の底部１０５との間の中間面に正確に配置される。

プリフォームは、空洞の底部１０２の方向における首部の延長線に凹み（図では隠れている）を有しており、それは底部で終端する。

金型の空洞の内面は、飲料ボトル、ここではミネラルウォーターボトルの外部構造を画定するように構造化されている。この構造は複数の円形溝を含み、そのうちのいくつかは、例えば使用者がボトルを把持することができるように、又は使用中に可撓性を提供するように、若しくは使用後にボトルを取り除く目的で、構造的又は機能的役割を有している。

金型は、その頂部に、円形断面の２つの直線状のダクト１４０及び１４５を有しており、一方が他方の延長線に沿い、それらは、形成されるボトルの軸に対応する金型の空洞の軸に対して垂直である。２つのダクトは、プリフォームの首部の頂部の両側に配置され、これらダクトの一方又は他方に注入される液体がプリフォームの首部内に流れ込むように、前記首部の頂部において開放されている。２つのダクトが金型の断面の平面にあり、したがって、図示する半金型を相補的な半金型と接合することによって形成される、ということが留意されるべきである。

図の上部に、プリフォーム軸及び金型凹部の延長線に沿って、延伸ロッド１３０が配置されている。軸がプリフォーム軸に位置合せされている、金型の頂部の円筒状開口部１４７により、プリフォームを延伸させるために、延伸ロッド１３０を金型内に且つプリフォームの凹み内に、ロッドの端部が凹みの底部と接触する場所まで挿入することができる。

首部の上部で、金型が、ダクト１４５及び１４０の出口において２つの噴出口１４８及び１４９を有しており、それにより、それぞれのダクト１４５及び１４０を介して注入される流体を、プリフォームの内側に向かってその首部を介して向けることができ、したがって、流体が９０°曲がる。２つの噴出口１４８及び１４９はまた、ダクトの内側を円筒状開口部１４７の内側から分離する。

この第２の実施形態では、当該滅菌流体は過酸化水素Ｈ_２Ｏ_２である。それは別の過酸化物であってもよい。

延伸ロッド１３０は、図の上部において、プリフォーム及び金型凹部の軸の延長軸に沿って配置されている。金型の上部における円筒状開口部により、プリフォームを延伸させるために、延伸ロッド１３０を金型内に且つプリフォームの凹み内に、ロッドの端部が凹みの底部に接触する場所まで導入することができる。

第３の実施形態（図示せず）では、当該滅菌流体が過酢酸ＣＨ_３ＣＯ_３Ｈである。

当然ながら、本発明は、説明し且つ添付図面より例示した実施形態には限定されず、当業者が特許請求の範囲内で想定することができる全ての変形まで広がる。

Claims (17)

1. 注入ヘッドに対向する開口部を有する金型内に配置されたプリフォームから形成された熱可塑性容器内に所定量の飲料を供給する方法において、
   前記プリフォームを、前記注入ヘッドに接続された第１の回路によって供給される滅菌流体に露出させる事前の露出ステップと、
   前記金型の内部において前記プリフォームを膨張させるために、前記プリフォームの凹み内に、前記注入ヘッドに接続された第２の回路によって供給される前記飲料の少なくとも幾分かを注入するステップと
   を含み、
   前記金型が前記容器の形状を画定することを特徴とする、方法。
2. 前記露出ステップが加圧蒸気への露出を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記露出が過酢酸への露出を含むことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記露出が過酸化水素への露出を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記露出が、事前に加熱された飲料の幾分かへの露出を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記プリフォームに滅菌放射線を照射する照射ステップを更に含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記照射ステップが、前記プリフォームにＸ線を照射するサブステップを含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記照射ステップが、前記プリフォームへのマイクロ波の照射を含むことを特徴とする、請求項６又は請求項７に記載の方法。
9. 前記照射ステップが、電子ビームでの又はパルス光での照射を含むことを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記充填ヘッドを前記滅菌流体に露出する事前ステップを更に含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 延伸ロッドを前記滅菌流体に露出する事前ステップを更に含み、
    前記延伸ロッドが、前記注入ステップ中に前記プリフォームを長手方向に延伸させるために使用されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記プリフォームが前記金型内に導入される前に、前記プリフォームを少なくとも部分的に滅菌する事前ステップが行われることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記プリフォームが膨張した後に前記金型から破片を除去するステップを更に含むことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記第１の回路及び前記第２の回路が分離しており別個であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記プリフォームを滅菌流体に露出する前記露出ステップが、前記プリフォームの温度を上昇させるサブステップを含むことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記プリフォームの温度の前記上昇が、前記注入ステップ中に前記金型内において前記プリフォームを膨張させるのに十分であることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 注入ヘッドに対向する開口部を有する金型内に配置されたプリフォームから形成された熱可塑性容器内に所定量の飲料を供給する装置において、
    前記プリフォームを、前記注入ヘッドに接続された第１の回路によって供給される滅菌流体に事前に露出する手段と、
    前記金型の内部において前記プリフォームを膨張させるために、前記プリフォームの凹み内に、前記注入ヘッドに接続された第２の回路によって供給される前記飲料の少なくとも幾分かを注入する手段と
    を具備し、
    前記金型が前記容器の形状を画定することを特徴とする、装置。
    

Images