JP6696516B2 - 飲料充填装置の洗浄・殺菌方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＰＥＴボトル等の容器に製品である茶飲料、ミネラルウォーター、果汁飲料、医薬品、食品、流動食及び固形物入り飲料等を充填する飲料充填装置の洗浄・殺菌方法に関する。

飲料充填装置により飲料などの製品をボトル等の容器に充填する場合、製品自体を殺菌して無菌状態にする製品殺菌処理をしておかなければならないことはもちろんのこと、飲料充填装置におけるサージタンク、送液管、充填ノズル等を備えた飲料供給系配管内も予め洗浄し、殺菌して無菌状態にしておかなければならない。

飲料充填装置の飲料供給系配管については、定期的にあるいは製造される製品の種類を切り替える際に、飲料供給系配管内を洗浄するＣＩＰ（Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）を行い、さらに、飲料供給系配管内を殺菌するＳＩＰ（Ｓｔｅｒｉｌｉｚｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）を行っている（例えば、特許文献１参照）。

ＣＩＰは、飲料供給系配管の管路内から充填機の充填ノズルに至るまでの流路に、例えば水に苛性ソーダ等のアルカリ性薬剤を添加した洗浄液を流した後に、水に酸性薬剤を添加した洗浄液を流すことにより行われる。なお、ＣＩＰでは、加熱殺菌部で洗浄液を例えば８０℃に保持して飲料供給系配管を循環させることが行われる。これにより、飲料供給系配管内に付着した前回の製品の残留物等が除去される（例えば、特許文献１参照）。

ＳＩＰは、製品の充填作業に入る前に、予め上記飲料供給系配管内を殺菌するための処理であり、例えば、上記ＣＩＰで洗浄した飲料供給系配管内に加熱水蒸気又は熱水を流すことによって高温での殺菌処理が行われる。このとき、加熱水蒸気又は熱水は、例えば１３０℃に保持される。これにより、飲料供給系配管内が殺菌処理され無菌状態とされる（例えば、特許文献１参照）。

製品殺菌処理は、ＣＩＰ及びＳＩＰが行われた後に、飲料供給系配管に製品を流す際に、飲料供給系配管に配置された加熱殺菌部（ＵＨＴ：Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）によって製品が加熱、殺菌されることで行われる。これにより、殺菌された製品をボトルなどの容器へ充填することができる。

従来、ＣＩＰは飲料供給系配管の管路内から充填機の充填ノズルに洗浄液を流すことで行い、ＳＩＰは加熱水蒸気又は熱水を飲料供給系配管内に流すことにより行われてきた。しかし、ＣＩＰとＳＩＰを連続的に行う方法が提案されている（特許文献２参照）。これは、ＣＩＰを行う洗浄液を洗浄終了後にＳＩＰを行う温度まで昇温し、昇温した洗浄液を循環することでＳＩＰを行うという方法である。

特開２００７−２２６００号公報 特開２０１７−９５１１４号公報

上述したように飲料充填装置の洗浄および殺菌並びに、製品の殺菌処理を行うことで、無菌充填製品の品質を正確かつ迅速に保証することができる。

しかし、飲料充填装置の飲料供給系配管に対して、ＣＩＰ、ＳＩＰ及び製品殺菌処理を続けて行う洗浄・殺菌方法によると、ＣＩＰからＳＩＰに移行する場合、ＣＩＰで用いた洗浄液を常温の水で洗い流すすすぎを行うため、製品殺菌処理を行う加熱殺菌部の温度が低下してしまい、ＳＩＰを開始する際に、製品殺菌処理を行う加熱殺菌部の温度をＳＩＰに必要な温度まで再度昇温しなければならず、ＳＩＰへの移行に長時間を要するという課題を有していた。また、製造工程とＣＩＰの間には、ＵＨＴホールディングチューブの切換え，各所フィルタの交換及び点検，ホモゲナイザーの分解洗浄などを行う切替え作業が行われており、これらの切替え作業にも非常に時間を要するという課題があった。

このように従来の洗浄・殺菌方法によると、ＣＩＰやＳＩＰを行っている間は製品の製造を行うことができないため、飲料充填装置の稼働率が低下してしまい、効率よく製品の製造を行うことができなかった。しかし、特許文献２により提案された、ＣＩＰを行う洗浄液を洗浄終了後にＳＩＰを行う温度まで昇温し、昇温した洗浄液を循環することでＳＩＰを行うという方法により、ＣＩＰからＳＩＰの切替えに時間を浪費することなく、連続的に行うことができることとなった。ここで、昇温された洗浄液によりＳＩＰが終了した後に、無菌水により飲料供給系配管内に残存する洗浄液を洗い流すすすぎが行われるが、すすぎは無菌水により行うため、無菌水の製造装置を必要とする。新たな無菌水製造装置を設けるのは投資負担となるため、投資負担を必要とせずにＣＩＰから連続的にＳＩＰを行い、さらに無菌水によるすすぎを行うことができる飲料充填装置の洗浄・殺菌方法が求められている。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、新たな投資負担を必要とせずに、飲料充填装置の稼働率を上げて効率よく製品の製造を行うことができる飲料充填装置の洗浄・殺菌方法を提供することを目的とする。

本発明に係る飲料充填装置の洗浄・殺菌方法は、加熱殺菌部にて殺菌された飲料を充填機へ供給する飲料供給系配管を備えた飲料充填装置について、前記飲料供給系配管内に付着した飲料の残留物などの除去を行うために洗浄液を循環させるＣＩＰ（Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）を行い、当該ＣＩＰの初期から又は途中から前記洗浄液の温度をＣＩＰに続いて行う飲料供給系配管内を殺菌するＳＩＰ（Ｓｔｅｒｉｌｉｚｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）に必要な温度に昇温後、前記飲料供給系配管内のＳＩＰを行い、さらに無菌水により前記洗浄液を洗い流す飲料充填装置の洗浄・殺菌方法において、前記無菌水が前記加熱殺菌部において加熱殺菌され、前記無菌水を前記加熱殺菌部から、マニホルドバルブ、アセプティックサージタンク、充填機、下流側帰還路、マニホルドバルブを経由して上流側帰還路に流すことにより前記洗浄液を洗い流し、すすぎ液を前記飲料充填装置の外部に排出し、前記加熱殺菌部とバランスタンクの間に熱交換器を設け、前記洗浄液を洗い流した前記無菌水と前記バランスタンクから供給される水とを熱交換することを特徴とする。

また、本発明に係る飲料充填装置の洗浄・殺菌方法は、前記ＣＩＰ及び前記ＳＩＰが、前記飲料供給系配管の前記バランスタンク、前記加熱殺菌部、前記マニホルドバルブを経由する上流側処理経路及び前記マニホルドバルブ、前記アセプティックサージタンク、ヘッドタンク、前記充填機を経由する下流側処理経路のそれぞれに前記洗浄液を循環すると好適である。

また、本発明に係る飲料充填装置の洗浄・殺菌方法は、前記無菌水の前記加熱殺菌部における殺菌条件を次に充填する飲料の殺菌条件と同等以上とすると好適である。

本発明によれば、飲料充填装置について、飲料の充填作業終了後に次の飲料の充填作業を開始する前に、飲料充填装置の飲料供給系配管内を洗浄液によりＣＩＰを行った後、ＳＩＰに必要な殺菌温度に洗浄液を昇温してＳＩＰを行い、ＳＩＰ後に飲料を殺菌する加熱殺菌装置により無菌化した無菌水により飲料供給系配管内に残存する洗浄液を洗い流すすすぎを行うため、新たな無菌水製造装置を設けることなく、ＣＩＰからＳＩＰに移行する移行時間を短縮して飲料充填装置の洗浄・殺菌を行うことができる。また、加熱殺菌装置における無菌水の製造条件を次に充填する飲料の殺菌条件とすることで、飲料供給系配管内をすすいでいる間に加熱殺菌条件の設定を行うことができるため、次の飲料の充填作業を短時間に開始することができる。

本発明に係る洗浄・殺菌方法を行う飲料充填装置のブロック図である。 本発明に係る洗浄・殺菌方法において、飲料供給系配管の上流側処理経路に対しＣＩＰ又はＳＩＰを行っている状態を示すブロック図である。 本発明に係る洗浄・殺菌方法において、飲料供給系配管の下流側処理経路に対しＣＩＰ又はＳＩＰを行っている状態を示すブロック図である。 本発明に係る洗浄・殺菌方法において、飲料供給系配管全体を無菌水によりすすぐ場合の状態を示すブロック図である。 ボトルへ飲料を充填することにより製品を生産している状態を示すブロック図である。 本発明に係る洗浄・殺菌方法におけるＣＩＰ、ＳＩＰ、すすぎ及び飲料充填工程での充填機の温度変化を説明するためのグラフである。 従来の洗浄・殺菌方法におけるＣＩＰ、ＳＩＰ、すすぎ及び飲料充填工程での充填機の温度変化を説明するためのグラフである。 本発明に係る洗浄・殺菌方法において飲料供給系配管全体を無菌水によりすすぐ場合の変形例の状態を示すブロック図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

最初に、飲料充填装置の構造について説明し、その次に、この装置の洗浄・殺菌方法および、製品の充填方法について説明する。

図１に示すように、飲料充填装置は、製品である飲料の調合装置１と、飲料をボトル４に充填する充填機２とを備える。調合装置１と充填機２内の充填ノズル２ａとの間は、飲料供給系配管７で結ばれている。また、充填機２は無菌チャンバ３で囲まれている。

調合装置１は、例えば茶飲料、果実飲料等の飲料を各々所望の配合割合で調合するためのものであって、公知の装置であるからその詳細な説明は省略する。

充填機２は、多数の充填ノズル２ａを水平面内で高速回転するホイール（図示せず）の回りに配置してなるもので、ホイールの回転と共に充填ノズル２ａを旋回運動させつつ、充填ノズル２ａの下をホイールの周速度に同調して走行する各ボトル４に、充填ノズル２ａから飲料を定量充填するための機械である。この充填機２も公知の装置であるからその詳細な説明は省略する。

飲料充填装置の飲料供給系配管７は、調合装置１から充填機２に至る管路中に、飲料の流れから見て上流側から下流側へと順に、バランスタンク５、加熱殺菌部（ＵＨＴ：Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）１８、マニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１９、ヘッドタンク１１を備える。

加熱殺菌部１８は、その内部に第１段加熱部１２、第２段加熱部１３、ホールディングチューブ１４、第１段冷却部１５、第２段冷却部１６等を備え、バランスタンク５から供給される飲料又は水を第１段加熱部１２から第２段加熱部１３へと送りながら徐々に加熱し、第２段加熱部１３の出口で目標温度に到達させ、ホールディングチューブ１４内で一定時間殺菌温度を保持し、その後、第１段冷却部１５、第２段冷却部１６へと送って徐々に冷却するものである。加熱部や冷却部の段数は必要に応じて増減される。なお、加熱殺菌部１８は、自動洗浄可能なホモゲナイザーを設置した構成としても構わない。設置箇所は、製品中身の温度が５０℃〜７０℃程度になる第１段加熱部と６０℃〜１５０℃程度になる第２段加熱部の間か、第１段冷却部と第２段冷却部の間に設置すると好適である。前者の場合は、一般的なホモゲナイザーで問題ないが、後者の場合は無菌仕様のホモゲナイザーを設置する必要がある。加熱殺菌部１８は、シェル＆チューブ式熱交換器、プレート式熱交換器等、どのような形態でも構わない。また、これらの間接加熱法に限らず、直接加熱法を適用しても構わない。

その他、バランスタンク５、マニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１９、ヘッドタンク１１は共に公知の装置であるから、その詳細な説明は省略する。アセプティックサージタンク１９及びヘッドタンク１１には無菌エアが供給されるような設備が設けられる。

次に、ＣＩＰ及びＳＩＰを行う処理経路について説明を行う。図２中太線で示すように、上記飲料供給系配管７のうち、バランスタンク５と加熱殺菌部１８を経てマニホルドバルブ８に至る上流側配管部７ａに対し上流側帰還路６ａが設けられることによって、ＣＩＰ又はＳＩＰを行うための循環路である上流側処理経路が形成される。

また、図３中太線で示すように、マニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１９、ヘッドタンク１１及び充填機２を経てマニホルドバルブ８に至る下流側配管部７ｂに対して下流側帰還路６ｂが設けられることによって、ＣＩＰ又はＳＩＰを行うための循環路である下流側処理経路が形成される。

上流側配管部７ａには、ＳＩＰの際に温度が上昇しにくい箇所を含む各箇所に温度センサ１０が配置される。この温度センサ１０が配置される箇所としては、例えば加熱殺菌部１８内の第２段加熱部１３からマニホルドバルブ８へと向かう管路のうち、加熱殺菌部１８内の各部間と、第２段冷却部１６を出た箇所、マニホルドバルブ８の手前の箇所を挙げることができ、これらの箇所に温度センサ１０が各々配置される。これらの温度センサ１０によって各々測定された温度の情報はコントローラ１７へ送信される。

なお、バランスタンク５は、充填温度が１００℃未満の開放タンクや１００℃以上の流体を送液可能な第１種圧力容器に該当するタンク等、どのようなタンクを用いても構わないが、開放タンクを用いる場合には、上流側帰還路６ａであるマニホルドバルブ８とバランスタンク５の間に冷却装置を備えると好適である。

また、図３中太線で示すように、下流側配管部７ｂに対しても、ＳＩＰの際に温度が上昇しにくい箇所を含む各箇所に温度センサ１０が配置される。この温度センサ１０が配置される箇所としては、例えばアセプティックサージタンク１９から充填ノズル２ａに向かう管路のうち、アセプティックサージタンク１９の出口近傍、途中の屈曲部、ヘッドタンク１１の入口近傍と出口近傍、充填機２内のマニホルド２ｂと充填ノズル２ａとの間を挙げることができ、これらの管路に温度センサ１０が各々配置される。これらの温度センサ１０により各々測定された温度の情報はコントローラ１７へ送信される。

また、下流側配管部７ｂに対しては、ＣＩＰ又はＳＩＰのために充填機２の各充填ノズル２ａの開口に対して各々接離可能なカップ９が配置される。ＣＩＰ又はＳＩＰを行う際に各カップ９が図示しないアクチュエータによって充填機２の充填ノズル２ａの先端の開口部に接合されることで、ドレン管２０の始端が、充填ノズル２ａの開口に接続される。

なお、飲料供給系配管７には、マニホルドバルブ８、図示しないアクチュエータのほか、各種の切替え弁、送液ポンプ等が設けられ、これらも上記コントローラ１７からの出力によって制御される。

なお、ＣＩＰ又はＳＩＰを上流側処理経路及び下流側配処理経路に分けて行わず、飲料供給系配管７を構成するバランスタンク５、加熱殺菌部１８、マニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１９、ヘッドタンク１１及び充填機２及び充填機２からバランスタンク５に至る循環路によって処理経路を形成しても構わない。上流側配管部７ａ、下流側配管部７ｂ、下流側帰還路６ｂ及び上流側帰還路６ａに至る循環路である。

次に、上記飲料充填装置の洗浄・殺菌方法、ＣＩＰからＳＩＰへの移行方法、すすぎの方法及び飲料製品製造工程について、図２乃至図７に基づいて説明する。

（ＣＩＰ）
コントローラ１７の図示しないパネル上の操作ボタンが操作されると、飲料供給系配管７の上流側処理経路及び下流側配処理経路についてＣＩＰが各々所定の手順で実行される。ＣＩＰは、図示しない洗浄液供給源から供給される水に苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム、界面活性剤及びグルコン酸ナトリウムやエチレンジアミンアトラ酢酸（ＥＤＴＡ）などのキレート剤（金属封鎖剤）などを混ぜたアルカリ性薬剤を添加したアルカリ性洗浄液を飲料供給系配管７、上流側帰還路６ａ及び下流側帰還路６ｂに流した後に、図示しない洗浄液供給源から供給される水に硝酸系やリン酸系の酸性薬剤を添加した酸性洗浄液を飲料供給系配管７、上流側帰還路６ａ及び下流側帰還路６ｂに流すことによって行われる。

アルカリ性洗浄液は、炭酸リチウム、炭酸アンモニウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、プロピレン・カーボネート及びそれらの混合物が含まれるが、これらに限定されるものではない。また、重炭酸塩である重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸リチウム、重炭酸アンモニウム、重炭酸マグネシウム、重炭酸カルシウムやセスキ炭酸塩であるセスキ炭酸ナトリウム、セスキ炭酸カリウム、セスキ炭酸リチウム及びそれらの混合物が含まれても構わない。

酸性洗浄液は、上述した硝酸、リン酸以外に、塩酸、硫酸、酢酸、クエン酸、乳酸、ギ酸、グリコール酸、メタンスルホン酸、スルファミン酸及びこれらの混合物が含まれるがこれらに限定されるものではない。

また、洗浄液に次亜塩素酸塩、過酸化水素、過酢酸、過オクタン酸、過硫酸塩、過ホウ酸塩、ハイドロサルファイト、二酸化チオ尿素等の各種漂白剤、過炭酸塩などを含んでも構わない。更に、洗浄液は、アルミノケイ酸塩やポリカルボン酸塩等の水軟化剤を含んでも構わないし、リン酸ナトリウムやポリアクリル酸ナトリウム、カルボン酸ナトリウムなどの再付着防止剤を含んでも構わない。更に、洗浄液は、酵素や溶剤、脂肪酸、泡調整剤、活性酸素源などを加えても構わない。

なお、ＣＩＰにおいて洗浄液を上述した順番で流すことに限られず、例えば、酸性洗浄液を流した後にアルカリ性洗浄液を流しても構わないし、酸性洗浄液又はアルカリ性洗浄液のいずれかのみを流してＣＩＰを行っても構わない。

上流側処理経路のＣＩＰは、図示しない洗浄液供給源から供給された洗浄液を図２に示すように、飲料供給系配管７の上流側配管部７ａに備えられるバランスタンク５、加熱殺菌部１８、マニホルドバルブ８を経由する上流側処理経路に循環させることにより行う。洗浄液を活性化させるために、上流側配管部７ａに備えられた加熱殺菌部１８により洗浄液を所定の温度（例えば８０℃）まで昇温する。また、図示しない洗浄液供給源からは一定量の洗浄液が常に又は間欠的に供給され、飲料供給系配管７内に付着した前回の飲料などの残留物を循環しながら除去する。また、適宜装置外へ排出してもよい。そして、洗浄液を所定の温度で所定の時間流した後、ＣＩＰが終了となる。このＣＩＰの終了はコントローラ１７によって管理され、次にＳＩＰへ移行する。

下流側処理経路のＣＩＰは、図示しない洗浄液供給源から供給された洗浄液を図３に示すように、飲料供給系配管７のマニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１９、ヘッドタンク１１、充填機２を経由する下流側処理経路に循環させることにより行う。洗浄液を活性化するために下流側配管部７ｂに備えられた加熱装置２１によって、洗浄液は所定の温度（例えば８０℃）まで昇温される。また、図示しない洗浄液供給源からは一定量の洗浄液が常に又は間欠的に供給され、飲料供給系配管７内に付着した前回の飲料などの残留物を循環しながら除去する。また、適宜装置外へ排出してもよい。そして、洗浄液を所定の温度で所定の時間流した後、ＣＩＰが終了となる。このＣＩＰの終了はコントローラ１７によって管理され、次にＳＩＰへ移行する。

下流側処理経路のＣＩＰを行う前に、カップ９が充填ノズル２ａの開口部に接合され、充填ノズル２ａにドレン管２０が接続されることにより、下流側処理経路となる下流側帰還路６ｂを経て洗浄液が循環することができる。

（ＳＩＰ）
ＣＩＰが終了すると、上流側処理経路と下流側処理経路のそれぞれについてＳＩＰが各々所定の手順で実行される。ＳＩＰはＣＩＰと同様に、マニホルドバルブ８によって上流側配管部７ａと下流側配管部７ｂとの間が必要に応じて遮断される。

上流側処理経路のＳＩＰと下流側処理経路のＳＩＰは互いに順を追って又は並行して行うことが可能である。

まず、上流側処理経路についてＳＩＰを行う場合について説明を行う。ＣＩＰを行う際に稼動していた送液ポンプを停止することなくＣＩＰで用いた洗浄液を上流側処理経路に循環させたまま、洗浄液が加熱殺菌部１８によりＳＩＰに必要な温度に加熱され、加熱されて昇温した洗浄液が上流側処理経路を循環することによりＳＩＰが行われる。このとき、送液ポンプが停止されていないので、ＣＩＰを行った際に昇温した加熱殺菌部１８の設定温度を下げることなく、ＳＩＰを行う温度まで昇温させるので、ＣＩＰからＳＩＰへと移行する際に加熱殺菌部１８を含む上流側配管部７ａ内の温度は低下しない。

上流側処理経路内を昇温された洗浄液が流れる際、上流側配管部７ａの各所に配置された温度センサ１０からコントローラ１７に温度情報が一定時間間隔で送られる。この実施の形態では、ボトル４に充填する製品液である飲料のｐＨが４．６以上の場合、基準温度Ｔｒが１２１．１℃、Ｚ値が１０℃として殺菌温度条件を決定しても構わない。

ＣＩＰで最後に使用する洗浄液をＳＩＰに必要な温度に加熱殺菌部１８において昇温し、上流側配管部７ａの各箇所の温度が１２１．１℃に達すると、その時点から各箇所のＦ値がコントローラ１７によって演算される。演算式は次の通りである。

上記演算式に基づいて演算された各Ｆ値のうち、最小のＦ値が目標値に到達したところで、上流側配管部７ａは殺菌完了となる。なお、殺菌の方法は上述したようにＦ値を算出して殺菌する方法に限らず、例えば従来から知られているように温度と時間を用いた殺菌方法を採用しても構わない。

なお、上記Ｆ値の演算式において、製品液である飲料の種類に応じて基準温度Ｔｒ、Ｚ値は変更可能である。例えば、製品液のｐＨが４〜４．６未満のときは基準温度Ｔｒ＝８５℃、Ｚ値＝７．８℃とすることができ、製品液のｐＨが４未満のときは基準温度Ｔｒ＝６５℃、Ｚ値＝５℃とすることができる。すなわち、緑茶飲料、ミネラルウォーター、チルド飲料等、製品液の微生物発育特性、流通温度等に合わせて上記演算式に代入する値を適宜変更することも可能である。したがって、次に充填する飲料の種類によって、ＳＩＰに必要な温度は変化する。よって、ＣＩＰ処理からＳＩＰ処理への移行について、ＣＩＰの方がＳＩＰよりも高い温度で行われても構わない。

上流側配管部７ａに対するＳＩＰは、ＣＩＰ後に連続して行わなくても構わない。また、ＳＩＰ後直ちに製品を製造しなくても構わない。次に製造する飲料に必要な殺菌価以上で上流側配管部７ａを殺菌し、次に製造する飲料に必要な殺菌価以上で殺菌された無菌水を下流側配管部７ｂに送液できる準備を完了して次の製造を待機しても構わない。

上流側配管部７ａに対するＳＩＰの開始と同時に、又は先立ってアセプティックサージタンク１９も含めて、下流側処理経路のＳＩＰが開始される。

次に、下流側処理経路に対するＳＩＰについて説明を行う。ＣＩＰを行う際に稼動していた送液ポンプを停止することなくＣＩＰで用いた洗浄液を下流側処理経路に循環させたまま、洗浄液が加熱装置２１によりＳＩＰに必要な温度に加熱され、下流側処理経路を循環することによりＳＩＰを行う。このとき、送液ポンプが停止されていないので、ＣＩＰを行った際に昇温した下流側配管部７ｂ内の温度を下げることなく、洗浄液をＳＩＰに必要な温度まで昇温させるので、図７に示す従来の方法のように、ＣＩＰからＳＩＰへと移行する際の充填機２を含む下流側配管部７ｂ内の温度低下を生じることがない。すなわち、図６のように、ＣＩＰからＳＩＰに移行する際に、充填機２を含む下流側配管部７ｂ内の温度の低下を生じることがない。

下流側処理経路内を洗浄液が流れる際、充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｂの各所に配置された温度センサ１０からコントローラ１７に温度情報が一定時間間隔で送られる。この実施の形態では、ボトル４に充填する製品液である飲料のｐＨが４．６以上の場合、基準温度Ｔｒが１２１．１℃、Ｚ値が１０℃として殺菌温度条件を決定しても構わない。

ＣＩＰで最後に使用する洗浄液をＳＩＰに必要な温度に加熱装置２１において昇温し、下流側配管部７ｂの各箇所の温度が１２１．１℃に達すると、その時点から各箇所のＦ値がコントローラ１７によって演算される。演算式は次のとおりである。

上記演算式に基づいて演算された各Ｆ値のうち、最小のＦ値が目標値に到達したところで、下流側配管部７ｂは殺菌完了となる。なお、殺菌の方法は上述したようにＦ値を算出して殺菌する方法に限らず、従来から知られているような温度と時間を用いた殺菌方法を採用しても構わない。

なお、上記Ｆ値の演算式において、製品液である飲料の種類に応じて基準温度Ｔｒ、Ｚ値は変更可能である。例えば、製品液のｐＨが４〜４．６未満のときは基準温度Ｔｒ＝８５℃、Ｚ値＝７．８℃とすることができ、製品液のｐＨが４未満のときは基準温度Ｔｒ＝６５℃、Ｚ値＝５℃とすることができる。すなわち、緑茶飲料、ミネラルウォーター、チルド飲料等、製品液の微生物発育特性、流通温度等に合わせて上記演算式に代入する値を適宜変更することも可能である。したがって、次に充填する飲料の種類によって、ＳＩＰに必要な温度は変化する。よって、ＣＩＰ処理からＳＩＰ処理への移行について、ＣＩＰの方がＳＩＰよりも高い温度で行われても構わない。

ＳＩＰの温度が１００℃を超える条件の場合、ＳＩＰが終了した後、下流側処理経路を無菌エアにより冷却しても構わない。この工程では、アセプティックサージタンク１９及びヘッドタンク１１内の温度が１００℃未満になるまで除菌フィルタを通してろ過滅菌した無菌エア（又は窒素）を供給しながら冷却する。その際、アセプティックサージタンク１９及びヘッドタンク１１のジャケットに水等の冷媒を供給し、同時に冷やしても構わない。

（すすぎ）
ＳＩＰを完了した後に、ＳＩＰに使用した洗浄液を上流側処理経路と下流側処理経路から同時に又は順次排出し、飲料供給系配管７、上流側帰還路６ａ及び下流側帰還路６ｂ内に残留する洗浄液を無菌水により洗い流す。上流側処理経路は、下流側処理経路のＳＩＰ終了まで洗剤のまま待機し、下流側処理経路のＳＩＰが終了した後、上流側処理経路と下流側処理経路を連結させ、同時にすすいでも構わない。また、上流側処理経路のすすぎを先に行い、無菌水循環の状態で待機させ、下流側処理経路のＳＩＰ終了後に、上流側処理経路と下流側処理経路を連結させ、上流側処理経路からの無菌水を下流に送液することで下流側処理経路のすすぎを行っても良い。

ＣＩＰ及びＳＩＰは、飲料供給系配管７のバランスタンク５、加熱殺菌部１８、マニホルドバルブ８を経由する上流側処理経路及びマニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１９、ヘッドタンク１１、充填機２を経由する下流側処理経路のそれぞれに洗浄液を循環することで行われるが、無菌水による飲料供給系配管７内のすすぎは、図４に示すように、無菌水を加熱殺菌部１８、マニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１９、ヘッドタンク１１、充填機２、下流側帰還路６ｂ、マニホルドバルブ８を経由して上流側帰還路６ａに流すことにより洗浄液を洗い流し、すすぎ液を飲料充填機の外部に排出することにより行われる。

無菌水はバランスタンクに一般水又は純水を供給し、加熱殺菌部１８において次に充填される飲料の殺菌条件と同等以上の殺菌条件により一般水又は純水を加熱殺菌することにより生成される。無菌水の生成条件を次に充填される飲料に合わせた殺菌条件とすることで、すすぎを行っている間に加熱殺菌部１８の殺菌条件が安定し、下流側配管部７ｂが冷却され、すすぎ終了後、直ちに飲料を殺菌して製品を製造することができる。

図６は、下流側配管部７ｂに対するＣＩＰ、ＳＩＰ、すすぎ及び飲料充填工程（製造）での充填機２の温度変化を示すグラフである。ＣＩＰの後に洗浄剤をＳＩＰに必要な温度に昇温して、ＳＩＰ完了後にすすぎが進行するに従って、温度は下がっていく。すすぎが終了し充填機２の温度が常温になると、殺菌して常温となった飲料を直ちに常温で無菌充填することができる。ＣＩＰから飲料をボトル４に充填する製造までに時間を浪費することがなく、エネルギーも無駄がない。

図７は、従来の洗浄・殺菌方法でのＣＩＰ、ＳＩＰ、すすぎ及び飲料充填工程（製造）での充填機２の温度変化を示す。洗浄液を加温してＣＩＰを行い、その後無菌水ではない一般水又は純水で洗浄液を洗い流すためのすすぎを行う。一般水であるためすすぎを行う水は常温であり、洗浄液を加温してＣＩＰを行ったことにより高い温度であった充填機２は冷却されてすすぎを終了する時点ではほぼ常温となる。さらにＳＩＰのために加熱水又は加熱水蒸気が循環され、充填機２は再度高温となる。飲料を無菌充填するためには、ＳＩＰにより高温となった充填機２を冷却しなければならず、無菌エアや無菌水を流すことにより充填機２を冷却する。このように従来の方法では、すすぎにより冷却された加熱殺菌部１８や充填機２を含む飲料供給系配管７をＳＩＰのために昇温する時間、及びＳＩＰ後に加熱殺菌部１８の第１段冷却部１５より下流の飲料供給系配管７を冷却するための時間が本願発明に比べ長い。また、加熱、冷却を各２回行うためにエネルギー負担も図６に比べ大きいこととなる。

また、図８に示すように、必要に応じて加熱殺菌部１８とバランスタンク５の間（又はバランスタンク５の前）に熱交換器２４を設け、飲料供給系配管７内のすすぎの際に加熱殺菌部１８で上昇させて飲料供給系配管７内を洗浄又は殺菌した洗浄液又はすすぎに用いた水の熱と、バランスタンク５から供給される温度の低い一般水又は純水とを熱交換することで、バランスタンク５から加熱殺菌部１８に供給される一般水又は純水を昇温させ、加熱殺菌部１８によって一般水又は純水を昇温させる際の加熱殺菌部１８の負担を低減させることで、熱効率を向上させても構わない。

すすぎ開始直後、第１段加熱部及び第２段加熱部は上流側処理経路のＳＩＰのために洗浄液を加熱していたため、一般水又は純水を設定温度に加熱することができるが、第１段冷却部１５及び第２段冷却部は稼働しておらず、流路もＳＩＰの温度条件となっているため、冷却の安定化に時間を要するが、すすぎを行っている間に安定化し、洗浄液を完全に除去した後、すすぎ工程を終了し、直ちに次に製造する飲料を殺菌、冷却してボトル４に充填することができる。

無菌水により上流側処理経路及び下流側処理経路内の洗浄液を除去し、充填機２の充填ノズル２ａ内の洗浄液が全て無菌水に置き換わった時点で、無菌水を上流側配管部７ａからマニホルドバルブ８を経由して上流側帰還路６ａに送液して、上流側処理経路を循環させる。下流側配管部７ｂへの無菌水の送液は停止される。さらに、同時に又はその後、アセプティックサージタンク１９、ヘッドタンク１１タンク及び下流側配管部７ｂ内に残存する無菌水を除去しつつ、無菌エアをアセプティックサージタンク１９、ヘッドタンク１１、上流側配管部７ａ及び下流側配管部７ｂを含む飲料供給系配管７内に供給し、ＳＩＰを行ったアセプティックサージタンク１９、ヘッドタンク１１、上流側配管部７ａ及び下流側配管部７ｂを含む飲料供給系配管７内を陽圧に保持して無菌性を維持する。また、すすぎ終了後に、図示しないアクチュエータによって各充填ノズル２ａの開口からカップ９が外される。

無菌水によるすすぎにより、飲料供給系配管７の下流側配管部７ｂが冷却されるが、アセプティックサージタンク１９及びヘッドタンク１１が急冷により減圧しないように無菌エアをタンク内に供給しながら加圧下で行うことが好ましい。タンクの温度が３０〜９０℃程度まで冷却され、冷却が完了した後、陽圧を維持したまま無菌エアでタンク及び配管内に溜まった無菌水をブローし、製品を受け入れる。また、すすぎによる冷却プロセスと同時にタンクのジャケットに水又はチラー水を供給することでタンクを急冷させても良い。飲料供給系配管７内の無菌水の排出が困難な場合は、飲料供給系配管７に飲料を送液し、製造開始前に、薄まった飲料のみを充填機２から排出しても構わない。

次に製造される飲料が、炭酸飲料である場合には、無菌水がアセプティックサージタンク１９の前後から図示しない炭酸ラインを経由し、ヘッドタンク１１及び充填ノズル２ａまで送液される。炭酸ラインでは、無菌水をチラー水で更に冷却し（１〜５℃）、これによりＳＩＰ後の余熱を完全に除去し、充填時の炭酸ガスによるフォーミングを抑制することができる。

（製造工程）
すすぎが終了した後、加熱殺菌部１８から上流側配管部７ａを通ってアセプティックサージタンク１９に飲料が貯められ、そこから飲料が下流側配管部７ｂを通って、ボトル４内への飲料の充填作業を行う製造工程が開始される。

図５中太線で示したように製造工程では、調合装置１で調合された飲料が殺菌処理された飲料供給系配管７の上流側配管部７ａと下流側配管部７ｂを通って充填機２内に至り、充填機２の充填ノズル２ａから容器であるボトル４に充填される。飲料が充填されたボトル４は、図示しないキャッパによりキャッピングされた後、飲料充填機の外に送り出される。

飲料供給系配管７には、製品に混入した異物やＣＩＰの際に除去される製品残留物をろ過するろ過手段を備えていると好適である。ろ過手段は、ステンレス鋼などの金属フィルタなどからなるろ過部材を備える第１のろ過手段２２ａと第２のろ過手段２２ｂとが並列に配置されており、第１のろ過手段２２ａと第２のろ過手段２２ｂとを自動又は手動で切替える切替え手段２３を備えている。

第１のろ過手段２２ａと第２のろ過手段２２ｂは、ステンレス鋼等の金属フィルタが好適に用いられ、第１のろ過手段２２ａと第２のろ過手段２２ｂとは、メッシュの粗さ（サイズ）が異なっていると好適である。この場合、例えば、第１のろ過手段２２ａには、より微細な異物を除去できるように１００〜４００メッシュの金属フィルタを用い、第２のろ過手段２２ｂには、製品に含まれる果肉やパルプなどが適切に通過できるように１０〜１００メッシュの粗い金属フィルタを用いると好適である。このように、第１のろ過手段２２ａと第２のろ過手段２２ｂとで番手の異なるろ過手段を用いることで、製造する製品に応じた適切な異物除去を行うことができる。

また、第１のろ過手段２２ａと第２のろ過手段２２ｂとは、切替え手段２３によっていずれのろ過手段を用いるか切替えることができるように構成されている。このように切替え手段２３を備えることで、図５に示すように例えば第１のろ過手段２２ａを用いて製品の充填を行っている間、第２のろ過手段２２ｂに付着した異物を除去する清掃工程で清掃することで、製品の製造中に有効にろ過手段の清掃・点検を行うことが可能となる。また、フィルタの清掃・点検後、単独でＣＩＰ又はＳＩＰを行っても構わない。なお、切替え手段２３は、第１のろ過手段２２ａ及び第２のろ過手段２２ｂの両方に送液するように切替えることも可能であり、この場合、第１のろ過手段２２ａと第２のろ過手段２２ｂの両方を同時にＣＩＰやＳＩＰを行うことも可能である。

なお、図１に示すように、ろ過手段は、アセプティックサージタンク１９からヘッドタンク１１の間に設けられる他、例えば、第２段冷却部（最終冷却部）１６からマニホルドバルブ８の間に設けても構わない。また、ろ過手段は並列で複数本設置しても構わない。さらに、ろ過手段の設置場所は、上述した場所以外に、例えばバランスタンク５の上流側や充填ノズル２ａの先端に設けても構わない。

このように、ろ過手段は第１のろ過手段２２ａと第２のろ過手段２２ｂとが並列に配置されているので、例えば、第１の製造工程で製品を製造している際は、第１のろ過手段２２ａによって製品のろ過を行い、第２の製造工程で製品を製造している際は、第２のろ過手段２２ｂによって製品のろ過を行うことができる。このとき、製品のろ過をしていない他方のろ過手段は、製品の製造と並行して製造工程で付着した残留異物を除去する清掃工程とパッキンなどのゴムや金属異物が含まれていないか確認する点検作業が行われると好適である。このように、清掃作業と点検作業を製造中に行うことで、第１の製造工程から第２の製造工程に切り替わる際に、連続的に清掃されたろ過手段を用いることができ、飲料充填装置の稼働率の向上に寄与する。

本発明は以上説明したように構成されるが、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々変更可能である。

２…充填機
６ａ…上流側帰還路
６ｂ…下流側帰還路
７…飲料供給系配管
７ａ…上流側配管部
７ｂ…下流側配管部
１８…加熱殺菌部

Claims (3)

1. 加熱殺菌部にて殺菌された飲料を充填機へ供給する飲料供給系配管を備えた飲料充填装置について、前記飲料供給系配管内に付着した飲料の残留物などの除去を行うために洗浄液を循環させるＣＩＰ（Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）を行い、当該ＣＩＰの初期から又は途中から前記洗浄液の温度をＣＩＰに続いて行う飲料供給系配管内を殺菌するＳＩＰ（Ｓｔｅｒｉｌｉｚｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）に必要な温度に昇温後、前記飲料供給系配管内のＳＩＰを行い、さらに無菌水により前記洗浄液を洗い流す飲料充填装置の洗浄・殺菌方法において、
   前記無菌水が前記加熱殺菌部において加熱殺菌され、前記無菌水を前記加熱殺菌部から、マニホルドバルブ、アセプティックサージタンク、充填機、下流側帰還路、マニホルドバルブを経由して上流側帰還路に流すことにより前記洗浄液を洗い流し、前記洗浄液を洗い流した前記無菌水を前記飲料充填装置の外部に排出し、
   前記加熱殺菌部とバランスタンクの間に熱交換器を設け、前記洗浄液を洗い流した前記無菌水と前記バランスタンクから供給される水とを熱交換することを特徴とする飲料充填装置の洗浄・殺菌方法。
2. 請求項１に記載の飲料充填装置の洗浄・殺菌方法において、
   前記ＣＩＰ及び前記ＳＩＰが、前記飲料供給系配管の前記バランスタンク、前記加熱殺菌部、前記マニホルドバルブを経由する上流側処理経路及び前記マニホルドバルブ、前記アセプティックサージタンク、ヘッドタンク、前記充填機を経由する下流側処理経路のそれぞれに前記洗浄液を循環することで行われることを特徴とする飲料充填装置の洗浄・殺菌方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の飲料充填装置の洗浄・殺菌方法において、
   前記無菌水の前記加熱殺菌部における殺菌条件を次に充填する飲料の殺菌条件と同等以上にすることを特徴とする飲料充填装置の洗浄・殺菌方法。

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