JP2653687B2 - パッケージに流体を無菌充填する方法および装置 - Google Patents

パッケージに流体を無菌充填する方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は突き破り可能な外側膜を組み込んだ吐出口を
備えたパツクに流体を無菌充填する方法および装置に関
する。
ヨーロッパ特許第72 699号が、既に、パツクに流体を
無菌充填する装置であつて、突き破り可能な外側膜を有
する破出口を備えたパツクへの流体の流量を調節する弁
を備えた充填ヘツドを包含する装置を記載している。こ
の装置は多数の欠点を有する。まず、充填工程中に、流
体の圧力が外側膜を引き裂き、まつたく予期できない裂
け目がパツクの蓋の密封領域まで延び、パツクの流体密
封状態を壊す可能性がある。一方、上記ヨーロツパ特許
による装置は一方では流体の供給を行ない、他方でヘツ
ド・スペース内に真空を生じさせるべく垂直軸について
２種類の独立した運動を行なうシステムを包含する。最
後に、この装置は垂直軸上にシールを設ける必要がある
が、このシールの有効寿命には限りがあり、摩耗したと
きにバクテリア汚染を生じさせる可能性がある。
本発明によれば、上記の欠点のない方法および装置を
使用者が自由に使用できる。本発明によれば、外側膜は
定められた要領できれいに引き裂け、流体の供給率を調
節する弁はただ１つの運動を行ない、それ故、ただ１つ
の駆動装置を持てばよく、頻繁に交換しなければならな
いシールがない。
本発明によれば、突き破り可能な外側膜を組み込んだ
吐出口を備えたパックに流体を無菌充填する方法であっ
て、パックは殺菌された状態にありかつ閉ざされてお
り、充填ヘッド・スペースと突き破り可能な外側膜の外
部とは殺菌され、充填工程の完了時に、流体の供給が止
められ、水蒸気あるいは無菌空気が流入されて充填ヘッ
ド・スペースから残留流体を排出パイプに移動させる、
方法において、 突き破り可能な外側膜を切断し、同時に流体をパック
内に流入させること、及び 水蒸気あるいは無菌空気が、流体の流れの方向と直角
に流入されること、を特徴とする方法が提供される。
充填ヘツド・スペースの予備殺菌は２〜６気圧の水蒸
気圧の下に135〜165℃の温度で２〜30秒間行なう。
充填サイクルの完了時、清掃作業は120〜150℃の範囲
の温度で0.5〜２秒間、１〜４気圧の圧力の下で水蒸気
によつて行なう。無菌空気を使用する場合、それは周囲
温度で0.5〜３気圧の圧力の下に導入される。
また、本発明によれば、本発明の方法を実施する装置
であって、流体の供給量を調節するための弁と切断手段
とを有する充填ヘッドと、充填ヘッドの下方に配置され
ていて、充填サイクルの完了時にパックをシールするよ
うになっているパック支持体と、流体入口パイプ及び流
体出口パイプと、充填ヘッドの底部に配置されていて、
充填サイクルの終りに清掃作業を行なうための水蒸気入
口弁及び水蒸気出口・排出パイプを備えた弁とを含む、
装置において、 流体の供給量を調節するための弁は、切断手段がこの
弁の開放時に突き破り可能な外側膜を切断するようにな
っており、この弁は流体入口パイプ及び流体出口パイプ
の軸線に直角な軸線を有しており、水蒸気入口弁および
水蒸気出口・排出パイプを備えた弁は、流体入口パイプ
及び流体出口パイプの軸線と直角に配置されていること
を特徴とする装置が提供される。弁の下部が突き破り可
能膜を組み込んだ吐出口に最も近い部分であることは了
解されたい。
本発明によれば、パツクはプラスチツク製パツク、ボ
ール紙製パツクその他任意の食品、薬品用のパツクのい
ずれでもよいことは了解されたい。流体というのは、水
溶液、ミルク、フルーツジユース、野菜ジユース、その
他種々の製品（たとえば、断片の有無を問わずジヤムや
マーマレード等）を意味する。
通常は、流体入口パイプと流体出口パイプは互いに延
長部となつている。パツク支持体はパツクを所定位置に
保持するジヨーと密封ヘツドとで構成されている。
充填工程の前に、充填ヘツド・スペースおよび突き破
り可能な膜の外面を殺菌する。これは水蒸気入口弁で行
なう。充填ヘツドの底に側方に配置した他の弁は、一方
では、殺菌中に水蒸気を取り出すために、そして、他方
では、充填完了後に残留流体を除去するのに使用する。
これら２つの弁は流体入口および流体出口パイプの軸線
と流体供給率を調節する弁の軸線で構成された平面の各
側にまたは同じ側に平行に、そして、流体入口および流
体出口パイプの軸線に対して直角に配置される。明らか
なように、流体入口および流体出口パイプも充填前に殺
菌される。
本発明による装置では、流体供給率を調節する弁の軸
線は水蒸気入口弁の軸線および水蒸気出口・排出弁の軸
線と40〜80度の角をなす。
本発明による装置の主な利点はただ一種の運動、そ故
に、ただ１つの駆動装置で、外側膜を突き破り、同時に
流体をパツクに流入することが可能となつた充填装置を
提供することにある。
流体供給率を調節する弁の下部は流体のための開口／
閉鎖体として作用する。開口は截頭円錐形あるいは円筒
形である。断片を含有する液体の場合、弁の閉鎖時に断
片が詰まると危険が少ないので円筒形の開口を選ぶと良
い。閉鎖時のシールは弁の底あるいは流体がパツクに入
る開口のいずれかに配置する。
流体供給率を調節する弁の底は切断手段も包含する。
断片を含まない流体の場合には、切断手段として、半径
方向と垂直方向のカツタ、たとえば、互いに直角に配置
した２つのカツタを選ぶと良い。しかしながら、３つ以
上のカツタを設けることもできる。断片を含む流体の場
合、Ｕ字形のカツタの形をした切断手段を選ぶと良く、
この場合、流体供給パイプとパツクの間に中間の流れ室
を設ける。
少なくとも２種類のパツクを予想できる。すなわち、
図面およびヨーロツパ特許第72699号に示されている形
式の、内側閉鎖膜を有する吐出口を備えたパツクか、内
側閉鎖膜を持たない吐出口を備えたパツクである。この
場合、パツクは吐出口に対してポケツトの面を直接シー
ルすることによつて閉鎖される。
流体供給率を調節する弁は可撓性のある膜あるいはベ
ローズ膜を包含し、これは流体の通路と純粋に機械的な
部分との間を緊密にシールする。
新しいパツクの導入時、水蒸気入口弁を少なくとも部
分的に開いたままとし、バクテリア汚染を防止する。
本発明による充填装置によつて、上記の装置を少なく
とも２つ直列に配置した完全無菌充填ラインを構成する
ことができる。２つから８つまでの充填装置を設けると
好ましい。
以下、添付図面を参照しながら本発明をより詳しく説
明する。
参照符号１で示す充填ヘツドは流体入口パイプおよび
流体出口パイプ2,3と、流体供給率を調整する弁４と、
水蒸気入口弁５と、残留流体用の水蒸気出口・排出弁６
とを包含する。弁5,6のピンは空気圧式または同様のシ
ステム（図示せず）によつて変位可能である。
突き破り可能な膜９を備えた吐出口８と充填を可能と
するようにこの吐出口８に部分的にシールされた閉鎖膜
10とを包含するパツク７が実際の充填ヘツドの下に置か
れる。このパツクはジヨー11によつて所定位置に保持さ
れる。これらのジヨーの下には、充填完了時にパツクを
閉ざす密封ヘツド31が配置してある。
充填ヘツドは錠止リング16によつて相互に固定された
２つの部分14,15の間に保持された可撓性膜13を包含す
る。この可撓性膜はテトラフルオロエチレンかゴムある
いは機械的、熱的に安定性の高い任意の可撓性材料で作
つてある。弁４のピンはビツシング17間にある空気圧式
または同様のシステムによつて垂直方向に変位可能であ
る。
膜13はその中心を保持され、弁４のピンによつて動か
される。このピンは３つの部分、上部18と、可撓性膜13
を保持する部分19と、この部分19に螺合したボルト23と
からなる。錠止ねじ22が良好な保持、それ故、膜13のシ
ール性を保証している。最後に、ピンはボルト23によつ
て部分19に螺合した下部20を包含する。この下部20はコ
ーン51を包含し、パツクの充填のための開口／閉鎖体と
して作用する。コーン51はシール24と２つの直角に配置
した半径方向のカツタ25とを包含する。これらのカツタ
は膜９の切断をさらに改善することのできる中心点26を
形成している。環状の***27が設けてあつてカツタ25の
下降運動中および殺菌中に膜９を効果的に保持すること
ができる。膜９の保持をさらに向上させるべくいくつか
の同心の環状***を設けてもよい。第１図〜第３図の場
合、流体を通すための開口28は截頭円錐形である。この
開口はコーン51のための座面としても役立つ。
この装置は次のように作動する。
弁４がその閉鎖位置（第１図）にあり、パツク７が所
定位置にあるとき、ヘツド・スペース52および膜９を水
蒸気入口弁５を開いて殺菌する。水蒸気はパイプ29を通
して供給される。次いで、弁６を経てパイプ30を通つて
流出する。殺菌完了時、２つの弁5,6を閉ざし、弁４を
開く（第２図）。下部20が下降し、カツタ25が膜９を突
き破つて開く。同時に、流体が放出され、開口28を通つ
てパツク７に流入する。ここで明らかなように、充填
中、密封ヘツド31はその下方位置にある。充填完了後、
密封ヘツドが上昇し、弁5,6が開き、水蒸気が残留製品
をパイプ30を通して流出させる。この清掃作業中または
その後に、密封12が加熱され、パツク７を閉ざす。次い
で、ジヨー11がパツクを解放できる。
パツクに充填している間の充填ヘツド・スペースの汚
染を防ぐために、水蒸気入口弁５は開いたままか、半分
開いたままとする。
第３図および第４図は本発明の第２実施例である装置
を示している。第１図、第２図の構成要素と同一の構成
要素は同じ参照符号が付してある。この装置は、第１
図、第２図に示すものとは、水蒸気入口弁32と水蒸気出
口・排出弁33が流体入口、出口パイプの軸線および流体
供給率を調整する弁の軸線で形成される平面の同じ側に
配置してある点で異なる。それを除いて、この装置は先
の実施例と同一である。弁32,33のピンは同じ駆動装
置、たとえば、単一の空気圧システム（図示せず）の力
によつて変位させられる。したがつて、これは第１図、
第２図に示す装置より大きな利点を与える。各弁ピンは
シール34,35と異なつた形状のニードル326,37を有す
る。水蒸気はパイプ39を通して供給され、パイプ40を通
つて流出する。弁32,33のピンが同じ駆動装置を有する
ため、これらのピンは同期して摺動する。
異なつたニードル36,37を有する利点は次の通りであ
る。すなわち、弁32,33が充填ヘツド・スペースの殺菌
後または清掃後に閉じるとき、弁32が最初に閉じ、水蒸
気または残留製品がパイプ40を通つて排出する可能性を
残す。残りの動作は第１図、第２図と同じである。
第５図、第６図は本発明の第３実施例を示しており、
ここでは、カツタは特殊な形状を有する。この形状は断
片を含有する流体をパツクに充填するのに一層適してい
る。パツクおよび密封ヘツドが第１図〜第４図のものと
同じなので、これらには同じ参照符号が付してある。液
体入口パイプ41は弁42によつて閉ざされる。この弁はＵ
字形カツタ43を有する。充填ヘツド44はパイプ41とパツ
ク７の吐出口８の間に中間室45を包含する。弁46は水蒸
気入口パイプ48を有し、弁47は排出パイプ49を包含す
る。ここで、弁46,47が横に並んでなくて上下に重なつ
ていることに注目されたい。これらの弁は同期して開閉
する単一の駆動装置を有するものであつてもよい。充填
ヘツド・スペースおよび膜９は弁46,47を開くことによ
つて殺菌される。次いで、これらの弁を再び閉じ、流体
入口弁42が開ける。弁42の下降運動中、カツタ43が膜９
を切断し、充填が行なわれる。室45は、特に、断片が存
在する場合に、流体を滑らかに流すために設けてある。
充填完了時、弁42を閉じ、中間室45を清掃する。次に、
密封ヘツド31を上昇させ、密封リング12が閉鎖膜10を吐
出口８に押し付けてシールする。閉鎖膜がない場合に
は、パツクの壁が直接吐出口８に対してシールされる。
したがつて、第１図〜第６図に示す形式のいくつかの
装置は無菌充填ラインに直列に配置することができる。
こうして、本発明は当該技術分野の公知装置よりも簡
単な設計で、突き破り可能な膜に非常にきれいな切断を
行なえる殺菌上非常に安全な装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による装置を通る断面図であり、流体入
口弁を閉じた位置で示す図である。 第２図は第１実施例を通る第１図のII−II線に沿つた部
分断面図であり、流体入口弁を開放位置で示す図であ
る。 第３図は第２実施例を通る第１図のII−II線に沿つた部
分断面図であり、流体入口弁を開放位置で示す図であ
る。 第４図は第３図のIV−IV線に沿つた断面図である。 第５図は本発明の第３実施例の断面図である。 第６図は第５図のＶ−Ｖ線に沿つた断面図である。 図面において、１……充填ヘツド、2,3……流体入口、
出口パイプ、４……流体供給率を調節する弁、５……水
蒸気入口弁、６……水蒸気出口・排出弁、７……パツ
ク、８……吐出口、９……突き破り可能な膜、10……閉
鎖部材、11……ジヨー、12……密封リング、13……可撓
性膜、16……錠止リング、24……シール、25……カツ
タ、27……環状***、28……開口、30……パイプ、31…
…密封ヘツド、32……水蒸気入口弁、33……水蒸気出口
・排出弁、34,35……シール、36,37……ニードル、39…
…パイプ、40……パイプ、41……流体入口パイプ、42…
…弁、43……Ｕ字形カツタ、44……充填ヘツド、45……
中間室、46……弁、47……弁。

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】突き破り可能な外側膜（９）を組み込んだ
    吐出口（８）を備えたパック（７）に流体を無菌充填す
    る方法であって、該パック（７）は殺菌された状態にあ
    りかつ閉ざされており、充填ヘッド・スペース（52）と
    前記突き破り可能な外側膜（９）の外部とは殺菌され、
    充填工程の完了時に流体の供給が止められ、水蒸気ある
    いは無菌空気が流入されて前記充填ヘッド・スペース
    （52）から残留流体を排出パイプに移動させる、前記方
    法において、 前記突き破り可能な外側膜（９）を切断し、同時に前記
    流体を前記パック（７）内に流入させること、及び 前記水蒸気あるいは無菌空気が、前記流体の流れの方向
    と直角に流入されること、を特徴とする方法。
  2. 【請求項２】請求項１記載の方法において、充填ヘッド
    ・スペース（52）を２〜６気圧の水蒸気圧の下に135〜1
    65℃の温度で２〜30秒間殺菌することを特徴とする方
    法。
  3. 【請求項３】請求項１記載の方法において、充填サイク
    ルの完了時に、１〜４気圧の圧力で120〜150℃の温度の
    水蒸気あるいは周囲温度で0.5〜３気圧の無菌空気を0.5
    〜２秒間注入することを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】請求項１から３までに記載の方法を実施す
    る装置であって、流体の供給量を調節するための弁
    （４）と切断手段（25）とを有する充填ヘッド（１）
    と、該充填ヘッド（１）の下方に配置されていて、充填
    サイクルの完了時にパック（７）をシールするようにな
    っているパック支持体（11,31）と、流体入口パイプ
    （２）及び流体出口パイプ（３）と、前記充填ヘッド
    （１）の底部に配置されていて、充填サイクルの終りに
    清掃作業を行なうための水蒸気入口弁（５）及び水蒸気
    出口・排出パイプを備えた弁（６）とを含む、前記装置
    において、 前記流体の供給量を調節するための前記弁（４）は、前
    記切断手段（25）がこの弁（４）の開放時に前記突き破
    り可能な外側膜（９）を切断するようになっており、こ
    の弁（４）は前記流体入口パイプ（２）及び前記流体出
    口パイプ（３）の軸線に直角な軸線を有しており、前記
    水蒸気入口弁（５）および水蒸気出口・排出パイプを備
    えた前記弁（６）は、前記流体入口パイプ（２）及び前
    記流体出口パイプ（３）の軸線と直角に配置されている
    ことを特徴とする装置。
  5. 【請求項５】請求項４記載の装置において、水蒸気入口
    弁（５）および水蒸気出口・排出パイプを備えた弁
    （６）が、流体入口パイプ（２）および流体出口パイプ
    （３）の軸線および流体供給量を調節する弁（４）の軸
    線によって形成される平面の両側に流体入口パイプ
    （２）および流体出口パイプ（３）の軸線に対して直角
    に配置してあることを特徴とする装置。
  6. 【請求項６】請求項４記載の装置において、水蒸気入口
    弁（５）と水蒸気出口・排出パイプを備えた弁（６）が
    流体入口パイプ（２）および流体出口パイプ（３）の軸
    線および流体供給量を調節する弁（４）の軸線によって
    形成された平面の同じ側に平行にかつ流体入口パイプ
    （２）および流体出口パイプ（３）の軸線に対して直角
    に配置してあることを特徴とする装置。
  7. 【請求項７】請求項４から請求項６までのうちのいずれ
    か１つの項に記載の装置において、流体供給量を調節す
    る弁（４）の軸線が水蒸気入口弁（５）の軸線および水
    蒸気出口・排出パイプを備えた弁（６）の軸線と40゜〜
    80゜の角度をなすことを特徴とする装置。
  8. 【請求項８】請求項４から請求項６までのうちのいずれ
    か１つの項に記載の装置において、充填ヘッド（１）の
    ところに流体をパックに入れる開口（28）が設けてあ
    り、この開口（28）が截頭円錐形あるいは円筒形である
    ことを特徴とする装置。
  9. 【請求項９】請求項４から請求項８までのうちのいずれ
    か１つの項に記載の装置において、切断手段（25）が半
    径方向と垂直方向のカッタで構成してあることを特徴と
    する装置。
  10. 【請求項１０】請求項４から請求項８までのうちのいず
    れか１つの項に記載の装置において、切断手段（43）が
    Ｕ字形のカッタで構成してあり、流体入口パイプおよび
    流体出口パイプとパック（７）との間に中間の流れ室
    （45）が設けてあることを特徴とする装置。
  11. 【請求項１１】請求項４から請求項10までのうちのいず
    れか１つの項に記載の装置において、流体供給量を調節
    する弁（４）が可撓性のある膜（13）またはベローズ膜
    を包含することを特徴とする装置。
  12. 【請求項１２】請求項４から請求項11までのうちのいず
    れか１つの項に記載の形式の装置を少なくとも２つ直列
    に配置したことを特徴とする無菌充填ライン。
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