JP3695476B2 - 無菌充填包装装置及び無菌充填包装装置の殺菌方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス状殺菌剤を包装材料に接触させてそれを殺菌し、その後にその殺菌した包装材料の内部に内容物を充填する無菌充填包装装置に関する。特に、その無菌充填包装装置の内部を殺菌する殺菌方法及びその殺菌に適した無菌充填包装装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食品や、医薬品などといった内容物を紙製又はプラスチック製の容器、すなわち包装材料によって包装するという包装形態は既に広く知られている。このような包装形態を実現するために、包装材料の成形、内容物の充填及び包装材料の密封などといった一連の処理を自動的に行うようにした充填包装装置は既に知られている。また、この種の充填包装装置において、内容物を充填する前の包装材料を殺菌すると共に装置内部の全体を無菌又は減菌状態に保持するようにした、いわゆる無菌充填包装装置も知られている。
【０００３】
従来、包装材料などを殺菌するため、包装材料などの表面に殺菌剤、例えば過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）を接触させることが知られている。また、特開平３−２００５２４号公報には、その殺菌剤をガス状にして包装材料などの表面に供給するようにした殺菌方法が示されている。
【０００４】
一方、無菌充填包装装置に関しては、包装材料を殺菌することはもとより、無菌充填包装装置それ自体の内部を殺菌する必要がある。従来、例えば特開平１−１９９８３０号公報に開示されているように、チャンバ内に設置した殺菌剤ガス化装置からガス状殺菌剤を発生させてそれをチャンバ内に充満させ、これにより、チャンバ内を殺菌するという殺菌方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の無菌充填包装装置では、包装材料を殺菌するためのガス状殺菌剤噴霧装置とは別に、充填装置それ自体を殺菌するためのガス状殺菌剤噴霧装置を別個独立に設けていた。従って、無菌充填包装装置の全体が大型且つ複雑になり、しかも製造コストが高くなるという問題があった。
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであって、簡単且つ安価な構造によって装置殺菌を行うことのできる無菌充填包装装置及びその殺菌方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る無菌充填包装装置の殺菌方法は、包装材料を搬送路に沿って搬送する包装材料搬送手段と、前記包装材料搬送手段の搬送路を包囲するチャンバと、前記チャンバの内部を前記搬送路に沿って複数の部屋に仕分ける隔壁と、を有する無菌充填包装装置の殺菌方法において、前記複数の部屋は、前記包装材料搬送手段によって搬送される前記包装材料に向けてガス状殺菌剤を噴霧する殺菌剤噴霧ノズルを備えた殺菌ステージと、前記包装材料へ内容物を充填する内容物充填ステージと、内容物が充填された前記包装材料を封止する密封ステージとを含み、前記隔壁は、前記包装材料の搬送方向に対して直角な位置であって前記複数の部屋のうちの互いに隣接するものを区分けする位置と、包装材料の搬送方向に対して平行な位置であって前記複数の部屋を開放する位置との間で旋回移動可能であり、前記殺菌剤噴霧ノズルを用いて前記チャンバの内部に殺菌剤を噴霧して該チャンバの内部を殺菌する間、前記隔壁を前記平行な位置に位置設定することを特徴とする。
【０００８】
隔壁を平行位置に配置すれば、チャンバの内部が開放された１つの空間になるので、殺菌剤噴霧ノズルから噴霧されるガス状殺菌剤をチャンバ内へ迅速に広く拡散でき、よって、装置殺菌を短時間に確実に実行できる。
【０００９】
一般の無菌充填包装装置では、包装材料に対して充填包装作業を行っている間、チャンバ内部に雑菌が進入するのを防止するため、チャンバの内部に無菌エアーの流れを形成してチャンバ内を外部に対して陽圧に保持するという作業が行われる。このようにチャンバ内に無菌エアーの流れを形成するため、次の各要素、すなわち、チャンバの内部に無菌エアーを導入するためのエアー導入口と、そのエアー導入口に配置された流量調節弁と、チャンバの内部のエアーを外部へ排気するためのエアー排気口と、そのエアー排気口に配置された流量調節弁とを無菌充填包装装置に設置することがある。このような無菌充填包装装置においては、装置殺菌を行う間、上記の各流量調節弁を閉状態にすることが望ましい。こうすれば、殺菌剤噴霧ノズルからチャンバ内へ噴霧されたガス状殺菌剤が外部へ漏れるのを防止して、効率の良い装置殺菌を行うことができる。
【００１０】
さらに、殺菌剤噴霧ノズルから噴霧されるガス状殺菌剤によって装置殺菌を行う場合には、その装置殺菌の間、殺菌剤噴霧ノズルから噴霧されるガス状殺菌剤を回転羽根によって撹拌することが望ましい。これにより、チャンバ内の隅々にガス状殺菌剤を行き渡らせることができる。
【００１１】
本発明に係る無菌充填包装装置は、包装材料を搬送路に沿って搬送する包装材料搬送手段と、前記包装材料搬送手段の搬送路を包囲するチャンバと、前記チャンバの内部を前記搬送路に沿って複数の部屋に仕分ける隔壁と、前記チャンバの内部に無菌エアーを導入するためのエアー導入口と、該エアー導入口に配置された流量調節弁と、前記チャンバの内部のエアーを外部へ排気するためのエアー排気口と、該エアー排気口に配置された流量調節弁とを有する無菌充填包装装置において、前記複数の部屋は、前記包装材料搬送手段によって搬送される前記包装材料に向けてガス状殺菌剤を噴霧する殺菌剤噴霧ノズルを備えた殺菌ステージと、前記包装材料へ内容物を充填する内容物充填ステージと、内容物が充填された前記包装材料を封止する密封ステージとを含み、前記隔壁は、前記包装材料の搬送方向に対して直角な位置であって前記複数の部屋のうちの互いに隣接するものを区分けする位置と、包装材料の搬送方向に対して平行な位置であって前記複数の部屋を開放する位置との間で旋回移動可能であり、前記殺菌剤噴霧ノズルを用いて前記チャンバの内部に殺菌剤を噴霧して該チャンバの内部を殺菌する間、前記隔壁を前記平行な位置に位置設定することを特徴とする。
【００１２】
無菌充填包装装置に関する上記の構成により、隔壁を平行な方向に位置設定することにより、包装材料殺菌用の殺菌剤噴霧ノズルを用いて装置殺菌を行うことが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る無菌充填包装装置の一実施形態を示している。この無菌充填包装装置は、駆動ローラ１と従動ローラ２との間に掛け渡された無端で環状の搬送ベルト３と、その搬送ベルト３を気密に包囲する密封チャンバ４とを有している。搬送ベルト３の上側走行部は従動ローラ２から駆動ローラ１へ向かって図の右側から左側へ移動し、一方、搬送ベルト３の下側走行部は駆動ローラ１から従動ローラ２へ向かって図の左側から右側へ移動する。本実施形態では、搬送ベルト３が包装材料搬送手段を構成し、その搬送ベルト３の上側走行部が包装材料の搬送路に相当する。
【００１４】
搬送ベルト３は、例えば図９に示すように、ベルト基板５の中に複数の包装材料収納用の開口６を開けることによって形成されている。図では、搬送ベルト３の移動方向Ｆに関して２列の開口６が一定の間隔Ｄで連続して設けられる。しかしながら、開口６の列は１列とすることもできるし、３列以上とすることもできる。また、間隔Ｄも自由に設定できる。本実施形態では包装材料として、図８に示すようなカップ容器７を考える。このカップ容器７は、その上端に開口２６を有し、さらにその上端周縁にフランジ８を有している。容器開口２６を通してカップ容器７の内部に内容物、例えば流状食品を注入した後、フランジ８に円形状の蓋材９を加熱溶着することによって、内容物入りの製品容器が完成する。図９において、カップ容器７はその底部から開口６の中に挿入され、フランジ８が開口６の周縁に引っ掛かった状態で搬送ベルト３に支持される。
【００１５】
図１に戻って、本実施形態の無菌充填包装装置は、包装材料供給ステージ１０と、殺菌ステージ１１と、乾燥ステージ１２と、内容物充填ステージ１３と、密封ステージ１４と、そして製品容器取出しステージ１５とを有している。殺菌ステージ１１は、殺菌剤噴霧室１６及び殺菌剤ガス室１７によって構成される。包装材料供給ステージ１０と殺菌剤噴霧室１６との間、殺菌剤噴霧室１６と殺菌剤ガス室１７との間、殺菌剤ガス室１７と乾燥ステージ１２との間、そして乾燥ステージ１２と内容物充填ステージ１３との間のそれぞれの位置には、各ステージを互いに区分けするための隔壁１８が配設される。これらの隔壁１８によって、密封チャンバ４の内部が複数の部屋に仕分けられている。
【００１６】
これらの隔壁１８は、図の紙面に対して直角の方向に延びる支軸１９を中心として、図１に示す垂直位置と図５に示す水平、すなわち平行な位置との間で旋回移動できる。その垂直位置は、隔壁１８が搬送ベルト３によるカップ容器７の搬送方向に対して実質的に直角になる位置である。また、その水平位置は、隔壁１８がカップ容器７の搬送方向に対して実質的に平行になる位置である。実質的というのは、製造誤差などに起因して実用上差し支えない程度に直角位置や平行位置からずれる場合も含められるということである。
【００１７】
包装材料供給ステージ１０内の密封チャンバ４には、カップ容器７を補給するための補給用開口２０、エアー排気口２１ａ及びエアー排気口２１ｂが設置される。各エアー排気口２１ａ及び２１ｂの中には流量調節弁２２が設けられる。殺菌剤噴霧室１６には次の各要素、すなわち、殺菌剤噴霧ノズル２３、そのノズル２３を昇降移動させるノズル昇降装置２４、そして、搬送ベルト３従って包装材料の搬送路を挟んで殺菌剤噴霧ノズル２３に対向して配設されたエアーノズル２５を有している。
【００１８】
エアーノズル２５は、例えば図６に示すように、ほぼ円盤形状に形成され、そしてその上面には多数の微細な通気穴２９が形成される。また、図１において、このエアーノズル２５には送風管３１を介して冷却エアー供給源３２が接続される。冷却エアー供給源３２は低温空気を送風管３１へ送り出し、その送り出された低温空気は、図６に破線矢印Ａで示すように各通気穴２９から外部へ噴出される。噴出した低温空気は、図３に示すように、カップ容器７の底部の外側に吹き付けられてそのカップ容器７を外側から冷却する。
【００１９】
図２の殺菌剤噴霧室１６において、殺菌剤噴霧ノズル２３の先端には、カップ容器７の上端開口２６の全面を覆う円盤形状の遮蔽カバー２７が設けられる。また、この遮蔽カバー２７の外周端縁にはカップ容器７へ向けて下方へ突出するリング状の張出し部２８が設けられる。殺菌剤噴霧ノズル２３は、図３において、ノズル昇降装置２４によって駆動されて破線で示す退避位置Ｔと実線で示す噴霧位置Ｓとの間で昇降移動する。ノズル昇降装置２４は、それ自体周知の任意の機構によって構成される。
【００２０】
図１において、殺菌剤噴霧ノズル２３は連結管５１を介して殺菌剤ガス化装置３３に接続される。この殺菌剤ガス化装置３３は、図４に示すように、ガス化室３４及びそのガス化室３４の上面に設置された２流体ノズル３６を有している。
２流体ノズル３６の一方の入力ポートには殺菌剤としての過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）を供給するための殺菌剤供給系３７が接続され、他方の入力ポートには無菌エアーを供給するためのエアー供給系３８が接続される。ガス化室３４の上部、殺菌剤噴霧ノズル２３の外周部及び連結管５１の外周部のそれぞれには、ヒータ５２が設けられる。また、ガス化室３４の底部にはガス化ヒータ５３が設けられる。
【００２１】
殺菌剤供給系３７は、圧縮エアー及び殺菌剤を搬送するガス管３９と、ガス管３９上に設けられた手動バルブ４１と、ガス管３９上に設けられていて過酸化水素水Ｈを貯留した殺菌剤タンク４２と、ガス管３９及びその中を流れる殺菌剤を加熱するヒータ４５と、そしてガス管３９上に設けられた殺菌剤側バルブ４３とを有している。殺菌剤側バルブ４３は、バルブ制御装置４４からの指令に基づいて開閉する。
【００２２】
エアー供給系３８は、圧縮エアーを搬送するガス管４６と、ガス管４６上に設けられたエアー側バルブ４７と、ガス管４６内を流れるエアーを除菌するエアー除菌フィルタ４８と、そしてガス管４６及びその中を流れるエアーを加熱するヒータ４９とを有している。エアー側バルブ４７は、バルブ制御装置４４からの指令に基づいて開閉する。
【００２３】
図１に戻って、殺菌剤噴霧室１６の後段位置に配設された殺菌剤ガス室１７の上面には、殺菌剤ガス化装置３３から延びる連結管５１に接続するガス吐出管５４及びヒータ５５が設けられる。また、図２に示すように、搬送ベルト３の下方位置に液滴受け皿５６が設けられ、その受け皿５６の底部に通気穴５７が設けられる。また、図１において、殺菌剤ガス室１７の底部には、そのガス室１７内の空気を外部へ排出するための排気装置５８が設置される。また、殺菌剤ガス室１７の入口１７ａ及び出口１７ｂには、開閉可能なシャッター３０が設置される。
【００２４】
乾燥ステージ１２には、搬送ベルト３を挟んで一対のエアー配管５９が設置されている。これらのエアー配管５９は乾燥空気供給源６１に接続されていて、その乾燥空気供給源６１で発生した高温で乾燥した空気がそれらのエアー配管５９を通して搬送ベルト３に支持されたカップ容器７へ上下から吹き付けられる。また、乾燥ステージ１２内の密封チャンバ４の底面には流量調節弁２２を備えたエアー排気口２１ｃが設けられる。さらに、内容物充填ステージ１３には、内容物、例えば流状食品を貯留した内容物タンク６２が設置され、その内容物タンク６２から垂下する充填ノズル６３が搬送ベルト３の上方に位置している。
【００２５】
密封ステージ１４内には、蓋材搬送／殺菌装置６４及びシール／カット装置６５が設置されている。蓋材搬送／殺菌装置６４は、蓋材供給ロール６６から蓋材巻取りロール６７に至る蓋材搬送系と、殺菌剤としての過酸化水素水Ｈを貯留した殺菌剤バス６８と、そして、シート状の蓋材を乾燥するための蓋材乾燥装置６９とを有している。シール／カット装置６５は、搬送ベルト３に対して進退移動、すなわち図において上下移動することによって、シート状の蓋材からカップ容器７の開口に合った大きさの円形状の蓋材９（図８参照）を打ち抜き、それと同時に、打ち抜いたその蓋材をカップ容器７の上端フランジ８（図８参照）に加熱溶融定着、すなわちヒートシールする。
【００２６】
図１において、製品容器取出しステージ１５内の密封チャンバ４の上面には容器取出し用の開口７１が設けられ、さらに搬送ベルト３を挟んでその開口７１に対向して容器排出装置７２が設けられる。容器排出装置７２は、図示しない駆動装置によって駆動されて上下方向へ昇降移動するようになっており、上方向へ移動するときに搬送ベルト３に支持されているカップ容器７を上方へ押し上げて搬送ベルト３から外し、さらに容器取出し用開口７１を通して外部へ排出する。なお、製品容器取出しステージ１５内の密封チャンバ４の側面には、密封チャンバ４の内部の全域を無菌の陽圧状態に設定するための無菌エアー導入口７３が設けられ、その導入口７３の内部には流量調節弁２２が配設される。
【００２７】
以下、上記構成より成る無菌充填装置の動作について説明する。
（充填包装装置内部の殺菌処理）
図１の充填包装装置を用いて充填包装作業を実行するにあたっては、その充填包装作業が無菌状態下で行われるようにするために、充填包装装置の内部全域を殺菌する必要がある。すなわち、いわゆる装置殺菌を行う必要がある。その装置殺菌は、例えば、以下のようにして行われる。
【００２８】
まず、図１０に示すように、無菌エアー導入口７３内の流量調節弁２２及び各エアー排気口２１ａ，２１ｂ，２１ｃ内の流量調節弁２２を全て開状態に設定する。また、殺菌剤ガス室１７の入口１７ａ及び出口１７ｂに設けたシャッター３０を開状態に設定する。また、製品容器取出しステージ１５内の容器取出し用開口７１を蓋７５によって遮蔽する。この状態で、無菌エアー導入口７３から高温の無菌エアーを密封チャンバ４の内部へ導入し、同時に、乾燥ステージ１２内の乾燥空気供給源６１を作動してエアー配管５９から密封チャンバ４の内部へ高温乾燥空気を導入する。こうして導入された高温流体は図に矢印で示すようにチャンバ４の内部を流れて該部を高温に加熱した後、各エアー排気口２１ａ，２１ｂ，２１ｃから外部へ排気される。
【００２９】
以上のようにしてチャンバ４の内部が所定の高温状態に設定されると、次に、図５に示すように、無菌エアー導入口７３内の流量調節弁２２及び各エアー排気口２１ａ，２１ｂ，２１ｃ内の流量調節弁２２を全て閉状態に設定する。また、容器取出し用開口７１を蓋７５によって覆う。この状態でチャンバ４の内部はほぼ気密状態に密封される。そしてさらに、各隔壁１８を図１０の垂直状態から図８に示すように水平状態へと旋回する。これにより、チャンバ４の内部が、各ステージに区分けされていた状態から１つの空間へと開放される。その後、殺菌剤噴霧室１６内の殺菌剤噴霧ノズル２３からガス状の過酸化水素水を噴霧してそれをチャンバ４の内部の隅々まで行き渡らせる。このとき、ガス状の過酸化水素水の流れを促進するために、チャンバ４内の適所に設置した回転羽根７４を回転させてガス状の過酸化水素水を撹拌することが望ましい。こうしてガス状の過酸化水素水をチャンバ４の内部全体に充満させることにより、チャンバ４の内部をまんべんなく殺菌する。
【００３０】
以上の装置殺菌処理が完了すると、再び、無菌エアー導入口７３内の流量調節弁２２及び各エアー排気口２１ａ，２１ｂ，２１ｃ内の流量調節弁２２が、図１０に示すように開状態に設定され、さらにエアー導入口７３から無菌エアーが再び導入される。こうして、チャンバ４の内部に再びエアー流が形成され、このエアー流によってチャンバ４内のガス状の過酸化水素水が除去される。以上によりチャンバ４内の殺菌処理が完了し、その後、以下のようにしてカップ容器７に対する内容物の充填包装処理が実行される。なお、その充填包装処理は、無菌エアー導入口７３から無菌エアーを導入してチャンバ４内に図１０に示すような無菌エアーの流れを形成することによってチャンバ４内を陽圧状態に保持した状態で実行される。この陽圧状態の保持により、カップ容器７に対して充填包装処理を行っている間に外部からチャンバ４の内部へ雑菌が進入することを防止する。また、隔壁１８は垂直状態に戻される。
【００３１】
（内容物の充填包装処理）
図１において、包装材料供給ステージ１０内の補給用開口２０からカップ容器７が供給される。そして一方、搬送ベルト３が間欠的に周回移動を開始する。補給用開口２０から供給されたカップ容器７は、搬送ベルト３の開口６（図９参照）に１個づつ挿入され、そして搬送ベルト３の周回移動に従って図１の左方向へ搬送される。搬送されるカップ容器７は、まず、殺菌ステージ１１の殺菌剤噴霧室１６内へ運ばれる。
【００３２】
カップ容器７が搬送される一方で、殺菌ステージ１１内の殺菌剤ガス化装置３３は次のように動作する。すなわち、図４において、エアー供給系３８内のエアー側バルブ４７は常に開状態にあり、一方、殺菌剤側バルブ４３は所定時間間隔で開閉を繰り返す。例えば、１秒間閉じて、０．５秒間開くという間欠開閉動作を繰り返す。殺菌剤側バルブ４３が開状態にあると、２流体ノズル３６からガス化室３４の内部へ過酸化水素水が液滴状に噴出され、その過酸化水素水がガス化ヒータ５３の上で蒸発してガス化し、そのガス化した過酸化水素水がエアー供給系３８から送り込まれる無菌エアーに載って連結管５１を通して殺菌剤噴霧ノズル２３へ搬送され、さらにそのノズル２３から外部へ噴霧される。他方、殺菌剤側バルブ４３が閉状態にあると、殺菌剤供給系３７からガス化室３４内への過酸化水素水の供給が行われず、ガス化室３４内にはエアー供給系３８からの無菌エアーだけが供給される。この場合には、ガス化室３４の中に残存するガス状の過酸化水素水がその供給された無菌エアーに載ってノズル２３から外部へ噴霧される。
【００３３】
以上の操作の結果、殺菌剤供給系３７からの過酸化水素水の供給は間欠的に行われるが、エアー供給系３８からの無菌エアーの供給は連続して行われるので、殺菌剤噴霧ノズル２３へは連続してガス化された過酸化水素水が供給され、従って、そのノズル２３からは常時、ガス化された過酸化水素水が噴霧される。
【００３４】
以上の動作中、２流体ノズル３６からガス化室３４の内部へ過酸化水素水を間欠的に噴出することにより、ガス化ヒータ５３上で過酸化水素水が蒸発した後、過酸化水素水の噴出が所定時間停止すると、その停止時間中にガス化ヒータ５３の表面温度が所定の高温に回復する。過酸化水素水を常時連続してガス化室内へ噴出するようにするとガス化ヒータ５３の表面温度が低下して過酸化水素水を十分に気化させることができなくなるおそれがあるが、過酸化水素水を間欠的に噴出させるようにした本実施形態によれば、そのようなガス化ヒータ５３の温度低下の心配はない。なお、エアー供給系３８内に設けたヒータ４９によって無菌エアーを予備的に加熱し、さらに殺菌剤供給系３７内に設けたヒータ４２によって過酸化水素水を予備的に加熱することにより、ガス化ヒータ５３による過酸化水素水のガス化を促進できる。
【００３５】
図１に戻って、搬送ベルト３によって搬送されるカップ容器７が殺菌剤噴霧ノズル２３の下方位置に運ばれてそこに停止すると、図３に示すように、ノズル昇降装置２４によって駆動されてノズル２３が下方へ降下して、その先端の遮蔽カバー２７の周縁張出し部２８がカップ容器７のフランジ８の直上位置にセットされる。これにより、カップ容器７の開口２６が遮蔽カバー２７によってほぼ隙間なく覆われる。この状態で、ノズル２３からガス状の過酸化水素水が噴霧されるので、噴霧された過酸化水素水は遮蔽カバー２７の働きによって外部へ漏れることなく、カップ容器７の内部へ効率良く供給される。供給されたガス状過酸化水素水はカップ容器７の内部表面に接触してそこに付着する。
【００３６】
以上のようにガス状過酸化水素水がカップ容器７に供給される間、カップ容器７の下方位置に配置されたエアーノズル２５から低温空気が放出され、その放出された低温空気によってカップ容器７が底部及び側部の外側から冷却される。このようにして、カップ容器７へのガス状過酸化水素水の供給とそのカップ容器７の冷却とを同時に行うことにより、カップ容器７の内部表面に接触した過酸化水素水は効率良く、しかも均一に凝縮して、カップ容器７の内部表面に十分な量でしかも均一に付着する。
【００３７】
なお、カップ容器７に関する冷却方法は、低温空気の吹き付け処理に限られず、低温の冷却水をカップ容器の外側に吹き付けたり、包装材料を冷却水に浸漬させたり、あるいは、包装材料の外観形状に合致した冷却板をその包装材料に接触させる等の方法を採用することもできる。また、包装材料の外側表面に低温空気を吹き付けるためのエアーノズルは、図６に示したような形状のノズルに限られず、その他の任意の構造のノズルを用いることができる。例えば図７に示すように、単なる円筒形状のノズル３５を用いてエアーノズルを構成することもできる。
【００３８】
内部表面に均一で十分な量の過酸化水素水が付着したカップ容器７は、その後、図１において搬送ベルト３によって搬送されて殺菌剤ガス室１７へ送られる。
ガス室１７の入口１７ａに設けたシャッタ３０は、カップ容器７が到来したときに開いてそのカップ容器７の通過を許容し、そのカップ容器７が通過し終わった後に閉じてガス室１７を密封する。ガス室１７の上面に設けたガス吐出管５４はその下部に複数の小さな通気口を有していて、それらの通気口からガス状の過酸化水素水を連続して吐出しており、その吐出された過酸化水素水がガス室１７の内部に充満している。ガス室１７の上面に設けたヒータ５５は、例えば室内の温度を１２２℃〜１５０℃程度に維持して過酸化水素水がガス状態を維持できるようにしている。カップ容器７がガス室１７の内部へ送られると、そのガス室１７を通過する間にそのカップ容器７の外周側面及びフランジ８の表面に過酸化水素水が十分に付着する。
【００３９】
搬送ベルト３の下方には通気口５７が設けられ、排気装置５８によって空気が引かれるとき、搬送ベルト３のまわりの空気が通気口５７を通して下方へ引かれる。これにより、ガス室１７の内部のガス状過酸化水素水が隣接する殺菌剤噴霧室１６や、乾燥ステージ１２へ漏れ出ることを防止する。また、通気口５７を通して上下方向へ空気流を形成することにより、ヒータ５５から発散する熱がガス室１７の上部に滞留することを防止できる。搬送ベルト３の下方位置に設けた液滴受け皿５６はガス室１７の上部に結露した過酸化水素水の液滴を回収するために用いられる。
【００４０】
殺菌剤噴霧室１６を通過することによりその内部表面にまんべんなく過酸化水素水が付着し、さらにガス室１７を通過することによりその外部表面にまんべんなく過酸化水素水が付着するに至ったカップ容器７は、その後、搬送ベルト３によって搬送されて乾燥ステージ１２へ搬送される。このとき、ガス室１７の出口１７ｂに設けたシャッタ３０はカップ容器７の通過を許容するために、開状態に開かれる。
【００４１】
図１において、カップ容器７が乾燥ステージ１２内へ入ると、一対のエアー配管５９によって高温の乾燥空気が上下両方向からカップ容器７へ吹き付けられ、これにより、そのカップ容器７の内側表面及び外側表面に付着した過酸化水素水が活性化して所期の殺菌効果を発揮してカップ容器７の内外表面全域を殺菌する。また、乾燥空気によってカップ容器７から過酸化水素水が除去される。以上のようにして殺菌処理が終了したカップ容器７は、搬送ベルト３によって内容物充填ステージ１３へ運ばれる。内容物充填ステージ１３内の充填ノズル６３からは、カップ容器７の搬送タイミングに同期したタイミングで内容物、すなわち流状食品が放出され、その放出された内容物がカップ容器７の内部へ収容される。そして内容物を収容したカップ容器７は、次いで、密封ステージ１４へ搬送される。
【００４２】
密封ステージ１４内では、蓋材供給ロール６６から繰り出されたシート状の蓋材が殺菌剤バス６８内に貯留された液体状の過酸化水素水Ｈに浸漬されて殺菌され、さらに乾燥装置６９を通過する間に乾燥処理を受け、そしてシール／カット装置６５とカップ容器７との間まで搬送される。シール／カット装置６５は、シート状の蓋材をカップ容器７の開口部の径に合った円形状に打ち抜き、さらに図８に示すようにその打ち抜いた円形状の蓋材９をフランジ８に溶融接着する。こうして内容物入りの製品容器が完成するが、これまでの全ての工程は無菌状態に保持された無菌チャンバ４の内部で行われるので、得られた製品容器も無菌状態である。完成した製品容器は、その後、製品容器取出しステージ１５へ運ばれて、容器排出装置７２によって搬送ベルト３から取り外され、さらに取出し用開口７１を通して外部へ取り出される。
【００４３】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した技術的範囲内で種々に改変できる。例えば、包装材料は図８に示すようなカップ容器７に限られず、角筒形状、円筒形状、その他任意の形状の容器を用いることができる。また、殺菌剤としては、過酸化水素水に限られず、過酢酸や、過酢酸と過酸化水素の混合物などを用いることもできる。
【００４４】
また、本発明に係る無菌充填包装装置の全体的な構成は、図１に示した構成に限られない。要は、包装材料を搬送するための搬送装置を有すると共に、包装材料の搬送路に沿って殺菌ステージ、内容物充填ステージなどの各種ステージが順を追って設置される構造の充填包装装置で有りさえすれば具体的な構造は任意である。例えば、包装材料の搬送装置を図１に示すような環状ベルトを用いて構成するのではなくて、円盤形状のターンテーブルによって構成することができる。
このような装置では、ターンテーブルによって複数の包装材料を水平面内で環状に周回移動させ、その周回移動経路の上方位置に包装材料供給ステージ、殺菌ステージ、乾燥ステージ、内容物充填ステージ、密封ステージ、そして製品容器取出しステージなどの各種ステージをリング状の配置形態で配設する。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に係る無菌充填包装装置の殺菌方法及び無菌充填包装装置によれば、包装材料を殺菌するための殺菌剤噴霧ノズルと充填包装装置を殺菌するための殺菌剤噴霧ノズルを兼用としたので、装置殺菌のための専用の殺菌剤噴霧ノズルを設ける場合に比べて、簡単且つ安価な構造によって装置殺菌を行うことができる。また、殺菌剤噴霧ノズルが１つで済むので保守作業も非常に容易になる。
【００４６】
また、充填包装装置のチャンバ内を１つの開放された空間にできるので、包装材料殺菌用の殺菌剤噴霧ノズルを用いて十分に装置殺菌ができる。
【００４７】
エアー導入口及びエアー排気口に流量調節弁を設けた構成の本発明に係る無菌充填包装装置の殺菌方法によれば、チャンバ内に無菌エアーを導入して装置内を無菌状態に保持した状態で包装材料に対する充填包装作業を行う場合、包装材料殺菌用の殺菌剤噴霧ノズルを用いて十分に装置殺菌ができる。
【００４８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無菌充填包装装置の一例を示す正面断面図である。
【図２】上記無菌充填包装装置の要部、特に包装材料に対する殺菌処理部を拡大して示す断面図である。
【図３】図２の一部を拡大して示す断面図である。
【図４】図１に示した無菌充填包装装置の要部、特に殺菌剤をガス化するための装置の一例を示す断面図である。
【図５】図１に示す無菌充填包装装置に関してその装置の内部全体を殺菌する際の状態を示す断面図である。
【図６】包装材料を冷却するために低温気体を放出するエアーノズルの一例を示す斜視図である。
【図７】包装材料を冷却するために低温気体を放出するエアーノズルの他の一例を示す斜視図である。
【図８】包装材料の一例を示す斜視図である。
【図９】包装材料のための搬送手段の一例を示す斜視図である。
【図１０】図１に示す無菌充填包装装置においてその装置の内部を無菌の陽圧状態に保持するための無菌エアーの流れを模式的に示す図である。
【符号の説明】
３ 包装材料搬送ベルト
４ 密封チャンバ
５ ベルト基板
６ 包装材料支持用の開口
７ カップ容器（包装材料）
８ フランジ
９ 蓋材
１０ 包装材料供給ステージ
１１ 殺菌ステージ
１２ 乾燥ステージ
１３ 内容物充填ステージ
１４ 密封ステージ
１５ 製品容器取出しステージ
１６ 殺菌剤噴霧室
１７ 殺菌剤ガス室
１７ａ 入口
１７ｂ 出口
１８ 隔壁
１９ 支軸
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ エアー排気口
２３ 殺菌剤噴霧ノズル
２４ ノズル昇降装置
２５ エアーノズル
２６ 容器開口
２７ 遮蔽カバー
２８ 張出し部
２９ 通気穴
３０ シャッター
３１ 送風管
３２ 冷却エアー供給源
３３ 殺菌剤ガス化装置
３４ ガス化室
３５ エアーノズル
３６ ２流体ノズル
３７ 殺菌剤供給系
３８ エアー供給系
４５ ヒータ
４８ エアー除菌フィルタ
４９ ヒータ
５１ 連結管
５２ ヒータ
５３ ガス化ヒータ
５４ ガス吐出管
５５ ヒータ
５８ 排気装置
６１ 乾燥空気供給源
６３ 内容物充填ノズル
６４ 蓋材搬送／殺菌装置
６５ シール／カット装置
７１ 容器取出し用開口
７２ 容器排出装置
７３ 無菌エアー導入口
７８，８１，８２ 容器（包装材料）
８７，９７ 遮蔽カバー
Ｈ 過酸化水素水
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス状殺菌剤を包装材料に接触させてそれを殺菌し、その後にその殺菌した包装材料の内部に内容物を充填する無菌充填包装装置に関する。特に、その無菌充填包装装置の内部を殺菌する殺菌方法及びその殺菌に適した無菌充填包装装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食品や、医薬品などといった内容物を紙製又はプラスチック製の容器、すなわち包装材料によって包装するという包装形態は既に広く知られている。このような包装形態を実現するために、包装材料の成形、内容物の充填及び包装材料の密封などといった一連の処理を自動的に行うようにした充填包装装置は既に知られている。また、この種の充填包装装置において、内容物を充填する前の包装材料を殺菌すると共に装置内部の全体を無菌又は減菌状態に保持するようにした、いわゆる無菌充填包装装置も知られている。
【０００３】
従来、包装材料などを殺菌するため、包装材料などの表面に殺菌剤、例えば過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）を接触させることが知られている。また、特開平３−２００５２４号公報には、その殺菌剤をガス状にして包装材料などの表面に供給するようにした殺菌方法が示されている。
【０００４】
一方、無菌充填包装装置に関しては、包装材料を殺菌することはもとより、無菌充填包装装置それ自体の内部を殺菌する必要がある。従来、例えば特開平１−１９９８３０号公報に開示されているように、チャンバ内に設置した殺菌剤ガス化装置からガス状殺菌剤を発生させてそれをチャンバ内に充満させ、これにより、チャンバ内を殺菌するという殺菌方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の無菌充填包装装置では、包装材料を殺菌するためのガス状殺菌剤噴霧装置とは別に、充填装置それ自体を殺菌するためのガス状殺菌剤噴霧装置を別個独立に設けていた。従って、無菌充填包装装置の全体が大型且つ複雑になり、しかも製造コストが高くなるという問題があった。
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであって、簡単且つ安価な構造によって装置殺菌を行うことのできる無菌充填包装装置及びその殺菌方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る無菌充填包装装置の殺菌方法は、包装材料を搬送路に沿って搬送する包装材料搬送手段と、前記包装材料搬送手段の搬送路を包囲するチャンバと、前記チャンバの内部を前記搬送路に沿って複数の部屋に仕分ける隔壁と、を有する無菌充填包装装置の殺菌方法において、前記複数の部屋は、前記包装材料搬送手段によって搬送される前記包装材料に向けてガス状殺菌剤を噴霧する殺菌剤噴霧ノズルを備えた殺菌ステージと、前記包装材料へ内容物を充填する内容物充填ステージと、内容物が充填された前記包装材料を封止する密封ステージとを含み、前記隔壁は、前記包装材料の搬送方向に対して直角な位置であって前記複数の部屋のうちの互いに隣接するものを区分けする位置と、包装材料の搬送方向に対して平行な位置であって前記複数の部屋を開放する位置との間で旋回移動可能であり、前記殺菌剤噴霧ノズルを用いて前記チャンバの内部に殺菌剤を噴霧して該チャンバの内部を殺菌する間、前記隔壁を前記平行な位置に位置設定することを特徴とする。
【０００８】
隔壁を平行位置に配置すれば、チャンバの内部が開放された１つの空間になるので、殺菌剤噴霧ノズルから噴霧されるガス状殺菌剤をチャンバ内へ迅速に広く拡散でき、よって、装置殺菌を短時間に確実に実行できる。
【０００９】
一般の無菌充填包装装置では、包装材料に対して充填包装作業を行っている間、チャンバ内部に雑菌が進入するのを防止するため、チャンバの内部に無菌エアーの流れを形成してチャンバ内を外部に対して陽圧に保持するという作業が行われる。このようにチャンバ内に無菌エアーの流れを形成するため、次の各要素、すなわち、チャンバの内部に無菌エアーを導入するためのエアー導入口と、そのエアー導入口に配置された流量調節弁と、チャンバの内部のエアーを外部へ排気するためのエアー排気口と、そのエアー排気口に配置された流量調節弁とを無菌充填包装装置に設置することがある。このような無菌充填包装装置においては、装置殺菌を行う間、上記の各流量調節弁を閉状態にすることが望ましい。こうすれば、殺菌剤噴霧ノズルからチャンバ内へ噴霧されたガス状殺菌剤が外部へ漏れるのを防止して、効率の良い装置殺菌を行うことができる。
【００１０】
さらに、殺菌剤噴霧ノズルから噴霧されるガス状殺菌剤によって装置殺菌を行う場合には、その装置殺菌の間、殺菌剤噴霧ノズルから噴霧されるガス状殺菌剤を回転羽根によって撹拌することが望ましい。これにより、チャンバ内の隅々にガス状殺菌剤を行き渡らせることができる。
【００１１】
本発明に係る無菌充填包装装置は、包装材料を搬送路に沿って搬送する包装材料搬送手段と、前記包装材料搬送手段の搬送路を包囲するチャンバと、前記チャンバの内部を前記搬送路に沿って複数の部屋に仕分ける隔壁と、前記チャンバの内部に無菌エアーを導入するためのエアー導入口と、該エアー導入口に配置された流量調節弁と、前記チャンバの内部のエアーを外部へ排気するためのエアー排気口と、該エアー排気口に配置された流量調節弁とを有する無菌充填包装装置において、前記複数の部屋は、前記包装材料搬送手段によって搬送される前記包装材料に向けてガス状殺菌剤を噴霧する殺菌剤噴霧ノズルを備えた殺菌ステージと、前記包装材料へ内容物を充填する内容物充填ステージと、内容物が充填された前記包装材料を封止する密封ステージとを含み、前記隔壁は、前記包装材料の搬送方向に対して直角な位置であって前記複数の部屋のうちの互いに隣接するものを区分けする位置と、包装材料の搬送方向に対して平行な位置であって前記複数の部屋を開放する位置との間で旋回移動可能であり、前記殺菌剤噴霧ノズルを用いて前記チャンバの内部に殺菌剤を噴霧して該チャンバの内部を殺菌する間、前記隔壁を前記平行な位置に位置設定することを特徴とする。
【００１２】
無菌充填包装装置に関する上記の構成により、隔壁を平行な方向に位置設定することにより、包装材料殺菌用の殺菌剤噴霧ノズルを用いて装置殺菌を行うことが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る無菌充填包装装置の一実施形態を示している。この無菌充填包装装置は、駆動ローラ１と従動ローラ２との間に掛け渡された無端で環状の搬送ベルト３と、その搬送ベルト３を気密に包囲する密封チャンバ４とを有している。搬送ベルト３の上側走行部は従動ローラ２から駆動ローラ１へ向かって図の右側から左側へ移動し、一方、搬送ベルト３の下側走行部は駆動ローラ１から従動ローラ２へ向かって図の左側から右側へ移動する。本実施形態では、搬送ベルト３が包装材料搬送手段を構成し、その搬送ベルト３の上側走行部が包装材料の搬送路に相当する。
【００１４】
搬送ベルト３は、例えば図９に示すように、ベルト基板５の中に複数の包装材料収納用の開口６を開けることによって形成されている。図では、搬送ベルト３の移動方向Ｆに関して２列の開口６が一定の間隔Ｄで連続して設けられる。しかしながら、開口６の列は１列とすることもできるし、３列以上とすることもできる。また、間隔Ｄも自由に設定できる。本実施形態では包装材料として、図８に示すようなカップ容器７を考える。このカップ容器７は、その上端に開口２６を有し、さらにその上端周縁にフランジ８を有している。容器開口２６を通してカップ容器７の内部に内容物、例えば流状食品を注入した後、フランジ８に円形状の蓋材９を加熱溶着することによって、内容物入りの製品容器が完成する。図９において、カップ容器７はその底部から開口６の中に挿入され、フランジ８が開口６の周縁に引っ掛かった状態で搬送ベルト３に支持される。
【００１５】
図１に戻って、本実施形態の無菌充填包装装置は、包装材料供給ステージ１０と、殺菌ステージ１１と、乾燥ステージ１２と、内容物充填ステージ１３と、密封ステージ１４と、そして製品容器取出しステージ１５とを有している。殺菌ステージ１１は、殺菌剤噴霧室１６及び殺菌剤ガス室１７によって構成される。包装材料供給ステージ１０と殺菌剤噴霧室１６との間、殺菌剤噴霧室１６と殺菌剤ガス室１７との間、殺菌剤ガス室１７と乾燥ステージ１２との間、そして乾燥ステージ１２と内容物充填ステージ１３との間のそれぞれの位置には、各ステージを互いに区分けするための隔壁１８が配設される。これらの隔壁１８によって、密封チャンバ４の内部が複数の部屋に仕分けられている。
【００１６】
これらの隔壁１８は、図の紙面に対して直角の方向に延びる支軸１９を中心として、図１に示す垂直位置と図５に示す水平、すなわち平行な位置との間で旋回移動できる。その垂直位置は、隔壁１８が搬送ベルト３によるカップ容器７の搬送方向に対して実質的に直角になる位置である。また、その水平位置は、隔壁１８がカップ容器７の搬送方向に対して実質的に平行になる位置である。実質的というのは、製造誤差などに起因して実用上差し支えない程度に直角位置や平行位置からずれる場合も含められるということである。
【００１７】
包装材料供給ステージ１０内の密封チャンバ４には、カップ容器７を補給するための補給用開口２０、エアー排気口２１ａ及びエアー排気口２１ｂが設置される。各エアー排気口２１ａ及び２１ｂの中には流量調節弁２２が設けられる。殺菌剤噴霧室１６には次の各要素、すなわち、殺菌剤噴霧ノズル２３、そのノズル２３を昇降移動させるノズル昇降装置２４、そして、搬送ベルト３従って包装材料の搬送路を挟んで殺菌剤噴霧ノズル２３に対向して配設されたエアーノズル２５を有している。
【００１８】
エアーノズル２５は、例えば図６に示すように、ほぼ円盤形状に形成され、そしてその上面には多数の微細な通気穴２９が形成される。また、図１において、このエアーノズル２５には送風管３１を介して冷却エアー供給源３２が接続される。冷却エアー供給源３２は低温空気を送風管３１へ送り出し、その送り出された低温空気は、図６に破線矢印Ａで示すように各通気穴２９から外部へ噴出される。噴出した低温空気は、図３に示すように、カップ容器７の底部の外側に吹き付けられてそのカップ容器７を外側から冷却する。
【００１９】
図２の殺菌剤噴霧室１６において、殺菌剤噴霧ノズル２３の先端には、カップ容器７の上端開口２６の全面を覆う円盤形状の遮蔽カバー２７が設けられる。また、この遮蔽カバー２７の外周端縁にはカップ容器７へ向けて下方へ突出するリング状の張出し部２８が設けられる。殺菌剤噴霧ノズル２３は、図３において、ノズル昇降装置２４によって駆動されて破線で示す退避位置Ｔと実線で示す噴霧位置Ｓとの間で昇降移動する。ノズル昇降装置２４は、それ自体周知の任意の機構によって構成される。
【００２０】
図１において、殺菌剤噴霧ノズル２３は連結管５１を介して殺菌剤ガス化装置３３に接続される。この殺菌剤ガス化装置３３は、図４に示すように、ガス化室３４及びそのガス化室３４の上面に設置された２流体ノズル３６を有している。
２流体ノズル３６の一方の入力ポートには殺菌剤としての過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）を供給するための殺菌剤供給系３７が接続され、他方の入力ポートには無菌エアーを供給するためのエアー供給系３８が接続される。ガス化室３４の上部、殺菌剤噴霧ノズル２３の外周部及び連結管５１の外周部のそれぞれには、ヒータ５２が設けられる。また、ガス化室３４の底部にはガス化ヒータ５３が設けられる。
【００２１】
殺菌剤供給系３７は、圧縮エアー及び殺菌剤を搬送するガス管３９と、ガス管３９上に設けられた手動バルブ４１と、ガス管３９上に設けられていて過酸化水素水Ｈを貯留した殺菌剤タンク４２と、ガス管３９及びその中を流れる殺菌剤を加熱するヒータ４５と、そしてガス管３９上に設けられた殺菌剤側バルブ４３とを有している。殺菌剤側バルブ４３は、バルブ制御装置４４からの指令に基づいて開閉する。
【００２２】
エアー供給系３８は、圧縮エアーを搬送するガス管４６と、ガス管４６上に設けられたエアー側バルブ４７と、ガス管４６内を流れるエアーを除菌するエアー除菌フィルタ４８と、そしてガス管４６及びその中を流れるエアーを加熱するヒータ４９とを有している。エアー側バルブ４７は、バルブ制御装置４４からの指令に基づいて開閉する。
【００２３】
図１に戻って、殺菌剤噴霧室１６の後段位置に配設された殺菌剤ガス室１７の上面には、殺菌剤ガス化装置３３から延びる連結管５１に接続するガス吐出管５４及びヒータ５５が設けられる。また、図２に示すように、搬送ベルト３の下方位置に液滴受け皿５６が設けられ、その受け皿５６の底部に通気穴５７が設けられる。また、図１において、殺菌剤ガス室１７の底部には、そのガス室１７内の空気を外部へ排出するための排気装置５８が設置される。また、殺菌剤ガス室１７の入口１７ａ及び出口１７ｂには、開閉可能なシャッター３０が設置される。
【００２４】
乾燥ステージ１２には、搬送ベルト３を挟んで一対のエアー配管５９が設置されている。これらのエアー配管５９は乾燥空気供給源６１に接続されていて、その乾燥空気供給源６１で発生した高温で乾燥した空気がそれらのエアー配管５９を通して搬送ベルト３に支持されたカップ容器７へ上下から吹き付けられる。また、乾燥ステージ１２内の密封チャンバ４の底面には流量調節弁２２を備えたエアー排気口２１ｃが設けられる。さらに、内容物充填ステージ１３には、内容物、例えば流状食品を貯留した内容物タンク６２が設置され、その内容物タンク６２から垂下する充填ノズル６３が搬送ベルト３の上方に位置している。
【００２５】
密封ステージ１４内には、蓋材搬送／殺菌装置６４及びシール／カット装置６５が設置されている。蓋材搬送／殺菌装置６４は、蓋材供給ロール６６から蓋材巻取りロール６７に至る蓋材搬送系と、殺菌剤としての過酸化水素水Ｈを貯留した殺菌剤バス６８と、そして、シート状の蓋材を乾燥するための蓋材乾燥装置６９とを有している。シール／カット装置６５は、搬送ベルト３に対して進退移動、すなわち図において上下移動することによって、シート状の蓋材からカップ容器７の開口に合った大きさの円形状の蓋材９（図８参照）を打ち抜き、それと同時に、打ち抜いたその蓋材をカップ容器７の上端フランジ８（図８参照）に加熱溶融定着、すなわちヒートシールする。
【００２６】
図１において、製品容器取出しステージ１５内の密封チャンバ４の上面には容器取出し用の開口７１が設けられ、さらに搬送ベルト３を挟んでその開口７１に対向して容器排出装置７２が設けられる。容器排出装置７２は、図示しない駆動装置によって駆動されて上下方向へ昇降移動するようになっており、上方向へ移動するときに搬送ベルト３に支持されているカップ容器７を上方へ押し上げて搬送ベルト３から外し、さらに容器取出し用開口７１を通して外部へ排出する。なお、製品容器取出しステージ１５内の密封チャンバ４の側面には、密封チャンバ４の内部の全域を無菌の陽圧状態に設定するための無菌エアー導入口７３が設けられ、その導入口７３の内部には流量調節弁２２が配設される。
【００２７】
以下、上記構成より成る無菌充填装置の動作について説明する。
（充填包装装置内部の殺菌処理）
図１の充填包装装置を用いて充填包装作業を実行するにあたっては、その充填包装作業が無菌状態下で行われるようにするために、充填包装装置の内部全域を殺菌する必要がある。すなわち、いわゆる装置殺菌を行う必要がある。その装置殺菌は、例えば、以下のようにして行われる。
【００２８】
まず、図１０に示すように、無菌エアー導入口７３内の流量調節弁２２及び各エアー排気口２１ａ，２１ｂ，２１ｃ内の流量調節弁２２を全て開状態に設定する。また、殺菌剤ガス室１７の入口１７ａ及び出口１７ｂに設けたシャッター３０を開状態に設定する。また、製品容器取出しステージ１５内の容器取出し用開口７１を蓋７５によって遮蔽する。この状態で、無菌エアー導入口７３から高温の無菌エアーを密封チャンバ４の内部へ導入し、同時に、乾燥ステージ１２内の乾燥空気供給源６１を作動してエアー配管５９から密封チャンバ４の内部へ高温乾燥空気を導入する。こうして導入された高温流体は図に矢印で示すようにチャンバ４の内部を流れて該部を高温に加熱した後、各エアー排気口２１ａ，２１ｂ，２１ｃから外部へ排気される。
【００２９】
以上のようにしてチャンバ４の内部が所定の高温状態に設定されると、次に、図５に示すように、無菌エアー導入口７３内の流量調節弁２２及び各エアー排気口２１ａ，２１ｂ，２１ｃ内の流量調節弁２２を全て閉状態に設定する。また、容器取出し用開口７１を蓋７５によって覆う。この状態でチャンバ４の内部はほぼ気密状態に密封される。そしてさらに、各隔壁１８を図１０の垂直状態から図８に示すように水平状態へと旋回する。これにより、チャンバ４の内部が、各ステージに区分けされていた状態から１つの空間へと開放される。その後、殺菌剤噴霧室１６内の殺菌剤噴霧ノズル２３からガス状の過酸化水素水を噴霧してそれをチャンバ４の内部の隅々まで行き渡らせる。このとき、ガス状の過酸化水素水の流れを促進するために、チャンバ４内の適所に設置した回転羽根７４を回転させてガス状の過酸化水素水を撹拌することが望ましい。こうしてガス状の過酸化水素水をチャンバ４の内部全体に充満させることにより、チャンバ４の内部をまんべんなく殺菌する。
【００３０】
以上の装置殺菌処理が完了すると、再び、無菌エアー導入口７３内の流量調節弁２２及び各エアー排気口２１ａ，２１ｂ，２１ｃ内の流量調節弁２２が、図１０に示すように開状態に設定され、さらにエアー導入口７３から無菌エアーが再び導入される。こうして、チャンバ４の内部に再びエアー流が形成され、このエアー流によってチャンバ４内のガス状の過酸化水素水が除去される。以上によりチャンバ４内の殺菌処理が完了し、その後、以下のようにしてカップ容器７に対する内容物の充填包装処理が実行される。なお、その充填包装処理は、無菌エアー導入口７３から無菌エアーを導入してチャンバ４内に図１０に示すような無菌エアーの流れを形成することによってチャンバ４内を陽圧状態に保持した状態で実行される。この陽圧状態の保持により、カップ容器７に対して充填包装処理を行っている間に外部からチャンバ４の内部へ雑菌が進入することを防止する。また、隔壁１８は垂直状態に戻される。
【００３１】
（内容物の充填包装処理）
図１において、包装材料供給ステージ１０内の補給用開口２０からカップ容器７が供給される。そして一方、搬送ベルト３が間欠的に周回移動を開始する。補給用開口２０から供給されたカップ容器７は、搬送ベルト３の開口６（図９参照）に１個づつ挿入され、そして搬送ベルト３の周回移動に従って図１の左方向へ搬送される。搬送されるカップ容器７は、まず、殺菌ステージ１１の殺菌剤噴霧室１６内へ運ばれる。
【００３２】
カップ容器７が搬送される一方で、殺菌ステージ１１内の殺菌剤ガス化装置３３は次のように動作する。すなわち、図４において、エアー供給系３８内のエアー側バルブ４７は常に開状態にあり、一方、殺菌剤側バルブ４３は所定時間間隔で開閉を繰り返す。例えば、１秒間閉じて、０．５秒間開くという間欠開閉動作を繰り返す。殺菌剤側バルブ４３が開状態にあると、２流体ノズル３６からガス化室３４の内部へ過酸化水素水が液滴状に噴出され、その過酸化水素水がガス化ヒータ５３の上で蒸発してガス化し、そのガス化した過酸化水素水がエアー供給系３８から送り込まれる無菌エアーに載って連結管５１を通して殺菌剤噴霧ノズル２３へ搬送され、さらにそのノズル２３から外部へ噴霧される。他方、殺菌剤側バルブ４３が閉状態にあると、殺菌剤供給系３７からガス化室３４内への過酸化水素水の供給が行われず、ガス化室３４内にはエアー供給系３８からの無菌エアーだけが供給される。この場合には、ガス化室３４の中に残存するガス状の過酸化水素水がその供給された無菌エアーに載ってノズル２３から外部へ噴霧される。
【００３３】
以上の操作の結果、殺菌剤供給系３７からの過酸化水素水の供給は間欠的に行われるが、エアー供給系３８からの無菌エアーの供給は連続して行われるので、殺菌剤噴霧ノズル２３へは連続してガス化された過酸化水素水が供給され、従って、そのノズル２３からは常時、ガス化された過酸化水素水が噴霧される。
【００３４】
以上の動作中、２流体ノズル３６からガス化室３４の内部へ過酸化水素水を間欠的に噴出することにより、ガス化ヒータ５３上で過酸化水素水が蒸発した後、過酸化水素水の噴出が所定時間停止すると、その停止時間中にガス化ヒータ５３の表面温度が所定の高温に回復する。過酸化水素水を常時連続してガス化室内へ噴出するようにするとガス化ヒータ５３の表面温度が低下して過酸化水素水を十分に気化させることができなくなるおそれがあるが、過酸化水素水を間欠的に噴出させるようにした本実施形態によれば、そのようなガス化ヒータ５３の温度低下の心配はない。なお、エアー供給系３８内に設けたヒータ４９によって無菌エアーを予備的に加熱し、さらに殺菌剤供給系３７内に設けたヒータ４２によって過酸化水素水を予備的に加熱することにより、ガス化ヒータ５３による過酸化水素水のガス化を促進できる。
【００３５】
図１に戻って、搬送ベルト３によって搬送されるカップ容器７が殺菌剤噴霧ノズル２３の下方位置に運ばれてそこに停止すると、図３に示すように、ノズル昇降装置２４によって駆動されてノズル２３が下方へ降下して、その先端の遮蔽カバー２７の周縁張出し部２８がカップ容器７のフランジ８の直上位置にセットされる。これにより、カップ容器７の開口２６が遮蔽カバー２７によってほぼ隙間なく覆われる。この状態で、ノズル２３からガス状の過酸化水素水が噴霧されるので、噴霧された過酸化水素水は遮蔽カバー２７の働きによって外部へ漏れることなく、カップ容器７の内部へ効率良く供給される。供給されたガス状過酸化水素水はカップ容器７の内部表面に接触してそこに付着する。
【００３６】
以上のようにガス状過酸化水素水がカップ容器７に供給される間、カップ容器７の下方位置に配置されたエアーノズル２５から低温空気が放出され、その放出された低温空気によってカップ容器７が底部及び側部の外側から冷却される。このようにして、カップ容器７へのガス状過酸化水素水の供給とそのカップ容器７の冷却とを同時に行うことにより、カップ容器７の内部表面に接触した過酸化水素水は効率良く、しかも均一に凝縮して、カップ容器７の内部表面に十分な量でしかも均一に付着する。
【００３７】
なお、カップ容器７に関する冷却方法は、低温空気の吹き付け処理に限られず、低温の冷却水をカップ容器の外側に吹き付けたり、包装材料を冷却水に浸漬させたり、あるいは、包装材料の外観形状に合致した冷却板をその包装材料に接触させる等の方法を採用することもできる。また、包装材料の外側表面に低温空気を吹き付けるためのエアーノズルは、図６に示したような形状のノズルに限られず、その他の任意の構造のノズルを用いることができる。例えば図７に示すように、単なる円筒形状のノズル３５を用いてエアーノズルを構成することもできる。
【００３８】
内部表面に均一で十分な量の過酸化水素水が付着したカップ容器７は、その後、図１において搬送ベルト３によって搬送されて殺菌剤ガス室１７へ送られる。
ガス室１７の入口１７ａに設けたシャッタ３０は、カップ容器７が到来したときに開いてそのカップ容器７の通過を許容し、そのカップ容器７が通過し終わった後に閉じてガス室１７を密封する。ガス室１７の上面に設けたガス吐出管５４はその下部に複数の小さな通気口を有していて、それらの通気口からガス状の過酸化水素水を連続して吐出しており、その吐出された過酸化水素水がガス室１７の内部に充満している。ガス室１７の上面に設けたヒータ５５は、例えば室内の温度を１２２℃〜１５０℃程度に維持して過酸化水素水がガス状態を維持できるようにしている。カップ容器７がガス室１７の内部へ送られると、そのガス室１７を通過する間にそのカップ容器７の外周側面及びフランジ８の表面に過酸化水素水が十分に付着する。
【００３９】
搬送ベルト３の下方には通気口５７が設けられ、排気装置５８によって空気が引かれるとき、搬送ベルト３のまわりの空気が通気口５７を通して下方へ引かれる。これにより、ガス室１７の内部のガス状過酸化水素水が隣接する殺菌剤噴霧室１６や、乾燥ステージ１２へ漏れ出ることを防止する。また、通気口５７を通して上下方向へ空気流を形成することにより、ヒータ５５から発散する熱がガス室１７の上部に滞留することを防止できる。搬送ベルト３の下方位置に設けた液滴受け皿５６はガス室１７の上部に結露した過酸化水素水の液滴を回収するために用いられる。
【００４０】
殺菌剤噴霧室１６を通過することによりその内部表面にまんべんなく過酸化水素水が付着し、さらにガス室１７を通過することによりその外部表面にまんべんなく過酸化水素水が付着するに至ったカップ容器７は、その後、搬送ベルト３によって搬送されて乾燥ステージ１２へ搬送される。このとき、ガス室１７の出口１７ｂに設けたシャッタ３０はカップ容器７の通過を許容するために、開状態に開かれる。
【００４１】
図１において、カップ容器７が乾燥ステージ１２内へ入ると、一対のエアー配管５９によって高温の乾燥空気が上下両方向からカップ容器７へ吹き付けられ、これにより、そのカップ容器７の内側表面及び外側表面に付着した過酸化水素水が活性化して所期の殺菌効果を発揮してカップ容器７の内外表面全域を殺菌する。また、乾燥空気によってカップ容器７から過酸化水素水が除去される。以上のようにして殺菌処理が終了したカップ容器７は、搬送ベルト３によって内容物充填ステージ１３へ運ばれる。内容物充填ステージ１３内の充填ノズル６３からは、カップ容器７の搬送タイミングに同期したタイミングで内容物、すなわち流状食品が放出され、その放出された内容物がカップ容器７の内部へ収容される。そして内容物を収容したカップ容器７は、次いで、密封ステージ１４へ搬送される。
【００４２】
密封ステージ１４内では、蓋材供給ロール６６から繰り出されたシート状の蓋材が殺菌剤バス６８内に貯留された液体状の過酸化水素水Ｈに浸漬されて殺菌され、さらに乾燥装置６９を通過する間に乾燥処理を受け、そしてシール／カット装置６５とカップ容器７との間まで搬送される。シール／カット装置６５は、シート状の蓋材をカップ容器７の開口部の径に合った円形状に打ち抜き、さらに図８に示すようにその打ち抜いた円形状の蓋材９をフランジ８に溶融接着する。こうして内容物入りの製品容器が完成するが、これまでの全ての工程は無菌状態に保持された無菌チャンバ４の内部で行われるので、得られた製品容器も無菌状態である。完成した製品容器は、その後、製品容器取出しステージ１５へ運ばれて、容器排出装置７２によって搬送ベルト３から取り外され、さらに取出し用開口７１を通して外部へ取り出される。
【００４３】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した技術的範囲内で種々に改変できる。例えば、包装材料は図８に示すようなカップ容器７に限られず、角筒形状、円筒形状、その他任意の形状の容器を用いることができる。また、殺菌剤としては、過酸化水素水に限られず、過酢酸や、過酢酸と過酸化水素の混合物などを用いることもできる。
【００４４】
また、本発明に係る無菌充填包装装置の全体的な構成は、図１に示した構成に限られない。要は、包装材料を搬送するための搬送装置を有すると共に、包装材料の搬送路に沿って殺菌ステージ、内容物充填ステージなどの各種ステージが順を追って設置される構造の充填包装装置で有りさえすれば具体的な構造は任意である。例えば、包装材料の搬送装置を図１に示すような環状ベルトを用いて構成するのではなくて、円盤形状のターンテーブルによって構成することができる。
このような装置では、ターンテーブルによって複数の包装材料を水平面内で環状に周回移動させ、その周回移動経路の上方位置に包装材料供給ステージ、殺菌ステージ、乾燥ステージ、内容物充填ステージ、密封ステージ、そして製品容器取出しステージなどの各種ステージをリング状の配置形態で配設する。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に係る無菌充填包装装置の殺菌方法及び無菌充填包装装置によれば、包装材料を殺菌するための殺菌剤噴霧ノズルと充填包装装置を殺菌するための殺菌剤噴霧ノズルを兼用としたので、装置殺菌のための専用の殺菌剤噴霧ノズルを設ける場合に比べて、簡単且つ安価な構造によって装置殺菌を行うことができる。また、殺菌剤噴霧ノズルが１つで済むので保守作業も非常に容易になる。
【００４６】
また、充填包装装置のチャンバ内を１つの開放された空間にできるので、包装材料殺菌用の殺菌剤噴霧ノズルを用いて十分に装置殺菌ができる。
【００４７】
エアー導入口及びエアー排気口に流量調節弁を設けた構成の本発明に係る無菌充填包装装置の殺菌方法によれば、チャンバ内に無菌エアーを導入して装置内を無菌状態に保持した状態で包装材料に対する充填包装作業を行う場合、包装材料殺菌用の殺菌剤噴霧ノズルを用いて十分に装置殺菌ができる。
【００４８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無菌充填包装装置の一例を示す正面断面図である。
【図２】上記無菌充填包装装置の要部、特に包装材料に対する殺菌処理部を拡大して示す断面図である。
【図３】図２の一部を拡大して示す断面図である。
【図４】図１に示した無菌充填包装装置の要部、特に殺菌剤をガス化するための装置の一例を示す断面図である。
【図５】図１に示す無菌充填包装装置に関してその装置の内部全体を殺菌する際の状態を示す断面図である。
【図６】包装材料を冷却するために低温気体を放出するエアーノズルの一例を示す斜視図である。
【図７】包装材料を冷却するために低温気体を放出するエアーノズルの他の一例を示す斜視図である。
【図８】包装材料の一例を示す斜視図である。
【図９】包装材料のための搬送手段の一例を示す斜視図である。
【図１０】図１に示す無菌充填包装装置においてその装置の内部を無菌の陽圧状態に保持するための無菌エアーの流れを模式的に示す図である。
【符号の説明】
３ 包装材料搬送ベルト
４ 密封チャンバ
５ ベルト基板
６ 包装材料支持用の開口
７ カップ容器（包装材料）
８ フランジ
９ 蓋材
１０ 包装材料供給ステージ
１１ 殺菌ステージ
１２ 乾燥ステージ
１３ 内容物充填ステージ
１４ 密封ステージ
１５ 製品容器取出しステージ
１６ 殺菌剤噴霧室
１７ 殺菌剤ガス室
１７ａ 入口
１７ｂ 出口
１８ 隔壁
１９ 支軸
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ エアー排気口
２３ 殺菌剤噴霧ノズル
２４ ノズル昇降装置
２５ エアーノズル
２６ 容器開口
２７ 遮蔽カバー
２８ 張出し部
２９ 通気穴
３０ シャッター
３１ 送風管
３２ 冷却エアー供給源
３３ 殺菌剤ガス化装置
３４ ガス化室
３５ エアーノズル
３６ ２流体ノズル
３７ 殺菌剤供給系
３８ エアー供給系
４５ ヒータ
４８ エアー除菌フィルタ
４９ ヒータ
５１ 連結管
５２ ヒータ
５３ ガス化ヒータ
５４ ガス吐出管
５５ ヒータ
５８ 排気装置
６１ 乾燥空気供給源
６３ 内容物充填ノズル
６４ 蓋材搬送／殺菌装置
６５ シール／カット装置
７１ 容器取出し用開口
７２ 容器排出装置
７３ 無菌エアー導入口
７８，８１，８２ 容器（包装材料）
８７，９７ 遮蔽カバー
Ｈ 過酸化水素水
Claims (5)
- 包装材料を搬送路に沿って搬送する包装材料搬送手段と、
前記包装材料搬送手段の搬送路を包囲するチャンバと、
前記チャンバの内部を前記搬送路に沿って複数の部屋に仕分ける隔壁と、
を有する無菌充填包装装置の殺菌方法において、
前記複数の部屋は、前記包装材料搬送手段によって搬送される前記包装材料に向けてガス状殺菌剤を噴霧する殺菌剤噴霧ノズルを備えた殺菌ステージと、前記包装材料へ内容物を充填する内容物充填ステージと、内容物が充填された前記包装材料を封止する密封ステージとを含み、
前記隔壁は、前記包装材料の搬送方向に対して直角な位置であって前記複数の部屋のうちの互いに隣接するものを区分けする位置と、包装材料の搬送方向に対して平行な位置であって前記複数の部屋を開放する位置との間で旋回移動可能であり、
前記殺菌剤噴霧ノズルを用いて前記チャンバの内部に殺菌剤を噴霧して該チャンバの内部を殺菌する間、前記隔壁を前記平行な位置に位置設定する
ことを特徴とする無菌充填包装装置の殺菌方法。 - 請求項１記載の無菌充填包装装置の殺菌方法において、
前記無菌充填包装装置は、さらに、チャンバの内部に無菌エアーを導入するためのエアー導入口と、該エアー導入口に配置された流量調節弁と、前記チャンバの内部のエアーを外部へ排気するためのエアー排気口と、該エアー排気口に配置された流量調節弁とを有しており、
前記チャンバの内部を殺菌する間、前記の各流量調節弁を閉状態にすることを特徴とする無菌充填包装装置の殺菌方法。 - 請求項１又は請求項２記載の無菌充填包装装置の殺菌方法において、前記チャンバの内部を殺菌する間、前記殺菌剤噴霧ノズルから噴霧されるガス状殺菌剤を回転羽根によって攪拌することを特徴とする無菌充填包装装置の殺菌方法。
- 包装材料を搬送路に沿って搬送する包装材料搬送手段と、
前記包装材料搬送手段の搬送路を包囲するチャンバと、
前記チャンバの内部を前記搬送路に沿って複数の部屋に仕分ける隔壁と、
前記チャンバの内部に無菌エアーを導入するためのエアー導入口と、
該エアー導入口に配置された流量調節弁と、
前記チャンバの内部のエアーを外部へ排気するためのエアー排気口と、
該エアー排気口に配置された流量調節弁とを有する無菌充填包装装置において、
前記複数の部屋は、前記包装材料搬送手段によって搬送される前記包装材料に向けてガス状殺菌剤を噴霧する殺菌剤噴霧ノズルを備えた殺菌ステージと、前記包装材料へ内容物を充填する内容物充填ステージと、内容物が充填された前記包装材料を封止する密封ステージとを含み、
前記隔壁は、前記包装材料の搬送方向に対して直角な位置であって前記複数の部屋のうちの互いに隣接するものを区分けする位置と、包装材料の搬送方向に対して平行な位置であって前記複数の部屋を開放する位置との間で旋回移動可能であり、
前記殺菌剤噴霧ノズルを用いて前記チャンバの内部に殺菌剤を噴霧して該チャンバの内部を殺菌する間、前記隔壁を前記平行な位置に位置設定する
ことを特徴とする無菌充填包装装置。 - 請求項４記載の無菌充填包装装置において、前記殺菌剤噴霧ノズルを用いて前記チャンバの内部に殺菌剤を噴霧して該チャンバの内部を殺菌する間、前記エアー導入口に配置した流量調節弁及び前記エアー排気口に配置した流量調節弁を閉状態にすることを特徴とす る無菌充填包装装置。
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