JP7070816B2 - 無菌充填機の洗浄・殺菌方法及び無菌充填機 - Google Patents

無菌充填機の洗浄・殺菌方法及び無菌充填機 Download PDF

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Description

本発明は、ＰＥＴボトル等の容器に飲料を充填する無菌充填機の洗浄・殺菌方法及び飲料を充填する無菌充填機の洗浄・殺菌方法及び無菌充填機に関するものである。
無菌充填機により飲料をボトル等の容器に充填する場合、飲料自体を殺菌して無菌状態にしておかなければならない。さらに、飲料を充填ノズルまで送液する経路である、サージタンク、送液管、充填バルブ等から成る飲料供給系配管内を洗浄するＣＩＰ（Cleaning in Place）及び飲料供給系配管内を殺菌するＳＩＰ（Sterilizing in Place）を行い、飲料供給系配管内を無菌状態にしておかなければならない。無菌充填機の飲料供給系配管については、定期的にあるいは飲料の種類を切り替える際に、ＣＩＰを行い、さらに、ＳＩＰを行っている（特許文献１，２，３参照）。
ＣＩＰは、飲料供給系配管の管路内から無菌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。これにより、飲料供給系配管内に付着した前回の飲料の残留物等が除去される（特許文献１、２、３参照）。
ＳＩＰは、飲料の充填作業に入る前に、予め飲料供給系配管内を殺菌するための処理であり、例えば、ＣＩＰで洗浄した飲料供給系配管内に加熱蒸気又は加熱液体を流すことによって行われる。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（特許文献３参照）。
無菌充填機の飲料供給系配管内のＣＩＰ及びＳＩＰは飲料供給系配管のすべてに渡って行われなければならない。しかし、飲料の投入タンクから容器に飲料を充填する充填ノズルまでをＣＩＰ及びＳＩＰするには流路が長いこと、及び流路が長いために流路上流でＣＩＰを行う洗浄液及びＳＩＰを行う殺菌剤の温度を上げても、充填ノズルに至るまでに降温してしまうため、全体のＣＩＰ及びＳＩＰを完了するまで長時間を要することとなる。このような問題を解決するため、飲料の加熱殺菌装置を中心とする上流側飲料供給系配管及び殺菌された飲料を貯留するアセプティックサージタンクから充填ノズルまでの下流側飲料供給系配管に分けてＣＩＰ及びＳＩＰが行われている（特許文献４参照）。
通常、洗浄液によるＣＩＰを行った後に洗浄液をすすぎ、殺菌剤又は加熱流体によりＳＩＰを行うが、ＣＩＰに使用した洗浄液をＳＩＰに必要な温度まで昇温し、ＣＩＰとＳＩＰを同時又は連続して行うことが提案されている（特許文献５）。この場合も飲料の加熱殺菌装置を中心とする上流側飲料供給系配管及び殺菌された飲料を貯留するアセプティックサージタンクから充填ノズルまでの下流側飲料供給系配管に分けて、ＣＩＰ及びＳＩＰを同時に又は連続して行うことが提案されている。
無菌充填機により飲料をボトル等の容器に充填する場合、充填ノズルが多数あり、全ての充填ノズルを同時にＣＩＰ及びＳＩＰを行うには、同時に多量の洗浄液及びすすぎ液が必要となり、全ての充填ノズルについて同時にＣＩＰを行うことができない。そこで、多数の充填ノズルを分割してＣＩＰを行うことが提案されている（特許文献６、７参照）。
特開２００７－３３１８０１号公報 特開２０００－１５３２４５号公報 特開２００７－２２６００号公報 特開２０１８－０５８６４１号公報 特開２０１９－０６４７２２号公報 特開平９－１２０９３号公報 特開２０１０－６４２９号公報
無菌充填機は、飲料供給系配管内のＣＩＰ及びＳＩＰを確実に行うことで、無菌充填機により生産される製品の品質を保証することができる。
無菌充填機において、飲料の加熱殺菌装置から容器に飲料を充填する充填ノズルまでをＣＩＰ及びＳＩＰを行うには、飲料供給系配管の流路が長いこと、及び流路が長いために流路上流でＣＩＰを行う洗浄液及びＳＩＰを行う殺菌剤又は加熱流体の温度を上げても、充填ノズルに至るまでに降温してしまうため、全体のＣＩＰ及びＳＩＰを完了するまで長時間を要することとなる。このような問題を解決するため、飲料の加熱殺菌装置を中心とする上流側飲料供給系配管及び加熱殺菌された飲料を貯留するアセプティックサージタンクから充填ノズルまでの下流側飲料供給系配管に分けてＣＩＰ及びＳＩＰを行っている。加熱殺菌装置を中心とする上流側飲料供給系配管は効率的にＣＩＰ及びＳＩＰを行うことができる。しかし、無菌充填機の充填速度の高速化により時間当たりの飲料充填量が大量となったため、加熱殺菌装置により殺菌された飲料を貯留するアセプティックサージタンクの容量が大きくなり、アセプティックサージタンクから充填ノズルまでの下流側飲料供給系配管をＣＩＰ及びＳＩＰを行うことが非効率となってきている。アセプティックサージタンクの容量は１０ｍ３～４０ｍ３と大容量となっている。
上流側飲料供給系配管のＣＩＰ及びＳＩＰは、飲料の加熱殺菌装置から上流側飲料供給系配管と下流側飲料供給系配管を分けるマニホルドバルブ又はバルブクラスターまでを循環して行うことができる。また、加熱殺菌装置によりＳＩＰに必要な熱を殺菌媒体に加えることができることから、上流側飲料供給系配管内のＣＩＰ及びＳＩＰのための設備を特段設ける必要がなく、上流側飲料供給系配管内のＣＩＰ及びＳＩＰを行うことに困難はない。
しかし、アセプティックサージタンクと充填機との設置場所が遠くなる飲料の製造現場やアセプティックサージタンクの大容量化により、下流側飲料供給系配管のＣＩＰ及びＳＩＰは長時間化している。アセプティックサージタンク内のＣＩＰには、アセプティックサージタンクの大容量化により多量の洗浄液を必要とし、この洗浄液を充填ノズルまで流して循環させると、１回循環させるだけでも長時間となる。さらに多量の殺菌剤の使用はコストをアップさせる。そこで、ＳＩＰを加熱蒸気により行うが、加熱蒸気が充填ノズルに到達するまでに降温するため、アセプティックサージタンクから充填ノズルまで加熱蒸気で殺菌するには長時間を要する。加えて、蒸気殺菌後の冷却工程では、アセプティックサージタンクを経由した無菌エアを充填機まで送り冷却するが、冷却用のエアの温度がアセプティックサージタンク内で上昇し、充填機の末端が冷却されるまで長時間を要する。
炭酸ガスを含む飲料である炭酸飲料を充填する無菌充填機は、殺菌された飲料に炭酸ガスを添加する炭酸ガス添加装置を備え、炭酸ガス添加装置を含む配管のＣＩＰ及びＳＩＰも必要となる。
また、下流側飲料供給系配管のＳＩＰを加熱蒸気で行うと、ＣＩＰに使用した洗浄液をＳＩＰに必要な温度まで昇温させ、ＣＩＰとＳＩＰを同時又は連続して行うことができないこととなる。
さらに、無菌充填機の充填速度の高速化により時間当たりの飲料充填量が大量となり、充填ノズルが多数となっており、全ての充填ノズルを同時にＣＩＰ及びＳＩＰを行うための多量の洗浄液、すすぎ液、殺菌剤及び殺菌のための加熱流体を準備する設備を備えることが困難となっている。
飲料供給系配管内のＣＩＰ及び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、無菌充填機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い。そこで、無菌充填機のＣＩＰ及びＳＩＰを効率良く行う無菌充填機の洗浄・殺菌方法及び、これを実現する無菌充填機が求められている。
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、無菌充填機のＣＩＰ及びＳＩＰを短時間で行い、無菌充填機の稼働率を上げて、効率よく製品の製造を行うことができる無菌充填機の洗浄・殺菌方法及び無菌充填機を提供することを目的とする。
本発明に係る無菌充填機の洗浄・殺菌方法は、 加熱殺菌装置を経て充填機内へと飲料を送る飲料供給系配管を備えた無菌充填機の洗浄・殺菌方法であって、前記飲料供給系配管の前記加熱殺菌装置を経由する上流側配管部に対し上流側帰還路を設けて上流側循環路を形成し、前記加熱殺菌装置により殺菌された前記飲料を貯留するアセプティックサージタンクを含むアセプティックサージタンク配管部に対しアセプティックサージタンク帰還路を設け、アセプティックサージタンク循環路を形成し、前記アセプティックサージタンクから供給される前記飲料を貯留する充填機タンクを経て充填ノズルに至る下流側配管部に対し下流側帰還路を設けて下流側循環路を形成し、前記上流側配管部、前記アセプティックサージタンク配管部及び前記下流側配管部のＣＩＰ（Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）及びＳＩＰ（Ｓｔｅｒｉｌｉｚｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）を別個に行うことを特徴とする。
また、本発明に係る無菌充填機の洗浄・殺菌方法において、前記飲料を貯留する前記アセプティックサージタンクから供給される殺菌された前記飲料に炭酸ガスを添加する炭酸ガス添加装置を含む炭酸ガス添加配管部に、炭酸ガス添加循環路を形成し、当該炭酸ガス添加循環路のＣＩＰ及びＳＩＰを別個に行うと好適である。
また、本発明に係る無菌充填機の洗浄・殺菌方法において前記上流側配管部、前記アセプティックサージタンク配管部及び前記下流側配管部に付着した前記飲料の残留物などの除去を行うために前記上流側循環路、前記アセプティックサージタンク循環路及び前記下流側循環路に洗浄液を循環させる前記ＣＩＰを行い、前記上流側循環路、前記アセプティックサージタンク循環路及び前記下流側循環路の少なくともいずれか一つの前記ＣＩＰの初期から又は途中から前記洗浄液の温度を前記ＣＩＰに続いて行う前記上流側配管部、前記アセプティックサージタンク配管部及び前記下流側配管部の少なくともいずれか一つを殺菌する前記ＳＩＰに必要な温度に昇温後に前記上流側配管部、前記アセプティックサージタンク循環路及び前記下流側配管部の少なくともいずれか一つに対して前記ＳＩＰを行い、さらに無菌水により前記洗浄液を洗い流すと好適である。
また、本発明に係る無菌充填機の洗浄・殺菌方法において、前記炭酸ガス添加配管部に付着した前記飲料の残留物などの除去を行うために前記炭酸ガス添加循環路に洗浄液を循環させる前記ＣＩＰを行い、前記炭酸ガス添加循環路の前記ＣＩＰの初期から又は途中から前記洗浄液の温度を前記ＣＩＰに続いて行う前記炭酸ガス添加配管部を殺菌する前記ＳＩＰに必要な温度に昇温後に前記炭酸ガス添加配管部に対して前記ＳＩＰを行い、さらに無菌水により前記洗浄液を洗い流すと好適である。
また、本発明に係る無菌充填機の洗浄・殺菌方法において、前記アセプティックサージタンクの前記ＳＩＰを加熱蒸気により行うと好適である。
また、本発明に係る無菌充填機の洗浄・殺菌方法において、前記下流側循環路に前記洗浄液を循環させる前記ＣＩＰを行い、前記ＣＩＰの初期から又は途中から前記洗浄液の温度を前記ＣＩＰに続いて行う前記下流側配管部を殺菌する前記ＳＩＰに必要な温度に昇温後に前記下流側配管部に対して前記ＳＩＰを行い、前記ＳＩＰの後、前記洗浄液又は前記無菌水を降温するとき、前記下流側循環路に設ける背圧弁を調節することにより、前記下流側循環路内の圧力を大気圧以上の圧力に保持すると好適である。
また、本発明に係る無菌充填機の洗浄・殺菌方法において、前記下流側配管部のＣＩＰを前記下流側循環路に洗浄液を循環して行うとき、前記充填機タンクから前記充填ノズルに洗浄液を流す循環及び前記充填ノズルから前記充填機タンクに洗浄液を逆流させる循環を行うと好適である。
また、本発明に係る無菌充填機の洗浄・殺菌方法において、前記下流側配管部に設けられる前記飲料を容器に充填する多数の前記充填ノズルを複数に分割し、前記充填機タンクから分割された前記充填ノズルに洗浄液を流す循環及び分割された前記充填ノズルから前記充填機タンクに洗浄液を逆流させる循環を行うと好適である。
また、本発明に係る無菌充填機の洗浄・殺菌方法において、前記ＳＩＰを前記下流側循環路に前記洗浄液を循環して行うとき、前記充填機タンクから前記充填ノズルに洗浄液を流す循環及び前記充填ノズルから前記充填機タンクに洗浄液を逆流させる循環を行うと好適である。
本発明に係る無菌充填機は、 加熱殺菌装置を経て充填機内へと飲料を送る飲料供給系配管を備えた無菌充填機であって、前記飲料供給系配管の前記加熱殺菌装置を経由する上流側配管部に対し上流側帰還路を設けて上流側循環路を形成し、前記加熱殺菌装置により殺菌された前記飲料を貯留するアセプティックサージタンクを含むアセプティックサージタンク配管部に対しアセプティックサージタンク帰還路を設けてアセプティックサージタンク循環路を形成し、前記アセプティックサージタンクから供給される前記飲料を貯留する充填機タンクを経て充填ノズルに至る下流側配管部に対し下流側帰還路を設けて下流側循環路を形成し、前記上流側配管部、前記アセプティックサージタンク配管部及び前記下流側配管部のＣＩＰ（Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）及びＳＩＰ（Ｓｔｅｒｉｌｉｚｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）を別個に行うように構成されることを特徴とする。
また、本発明に係る無菌充填機において、前記飲料を貯留する前記アセプティックサージタンクから供給される殺菌された前記飲料に炭酸ガスを添加する炭酸ガス添加装置を含む炭酸ガス添加配管部に、炭酸ガス添加循環路を形成し、当該炭酸ガス添加循環路のＣＩＰ及びＳＩＰを別個に行うように構成されると好適である
また、本発明に係る無菌充填機において、前記上流側循環路、前記アセプティックサージタンク循環路及び前記下流側循環路の循環路に洗浄液を供給する洗浄液供給装置を備え、前記洗浄液供給装置から供給される前記洗浄液又は無菌水を前記ＳＩＰに必要な温度に加熱する熱交換装置を備えると好適である。
また、本発明に係る無菌充填機において、前記炭酸ガス添加循環路に洗浄液を供給する洗浄液供給装置を備え、前記炭酸ガス添加循環路に前記洗浄液供給装置から供給される前記洗浄液又は前記炭酸ガス添加循環路に供給される無菌水を前記ＳＩＰに必要な温度に加熱する熱交換装置を備えると好適である。
また、本発明に係る無菌充填機において前記アセプティックサージタンクに加熱蒸気を供給する加熱蒸気供給装置を備えると好適である。
また、本発明に係る無菌充填機において、前記洗浄液又は前記無菌水を加熱して行う前記ＳＩＰの後、前記洗浄液又は前記無菌水を降温するとき、前記下流側循環路内の圧力を大気圧以上の圧力に保持する背圧弁を前記下流側循環路に設けると好適である。
また、本発明に係る無菌充填機において、前記下流側循環路に前記洗浄液を循環するとき、前記充填機タンクから前記充填ノズルに前記洗浄液を流す循環及び前記充填ノズルから前記充填機タンクに洗浄液を逆流させる循環を行うように前記下流側循環路を構成すると好適である。
また、本発明に係る無菌充填機において、前記充填ノズルを複数に分割し、前記充填機タンクから分割した前記充填ノズルにより下流側分割循環路を形成し、前記下流側分割循環路に前記洗浄液を循環するとき、前記充填機タンクから分割した前記充填ノズルに前記洗浄液を流す循環及び分割した前記充填ノズルから前記充填機タンクに洗浄液を逆流させる循環を行うように前記下流側分割循環路を構成すると好適である。
本発明の無菌充填機の洗浄・殺菌方法及び無菌充填機によれば、無菌充填機の飲料供給系配管を、上流側配管部、アセプティックサージタンク配管部及び下流側配管部に３分割して別個にＣＩＰ及びＳＩＰを行うことで、無菌充填機のＣＩＰ及びＳＩＰに要する時間を削減することが可能となり、無菌充填機の生産効率を向上させることができる。
また、本発明の無菌充填機の洗浄・殺菌方法及び無菌充填機によれば、炭酸ガスを含む飲料の無菌充填機の飲料供給系配管を、上流側配管部、アセプティックサージタンク配管部、炭酸ガス添加配管部及び下流側配管部に４分割して別個にＣＩＰ及びＳＩＰを行うことで、無菌充填機のＣＩＰ及びＳＩＰに要する時間を削減することが可能となり、無菌充填機の生産効率を向上させることができる。
また、上流側配管部及び下流側配管部のＣＩＰ及びＳＩＰにおいて、上流側循環路、アセプティックサージタンク循環路、炭酸ガス添加循環路及び下流側循環路にＣＩＰのために流す洗浄液の温度をＳＩＰに必要な温度に昇温してＣＩＰ及びＳＩＰを連続又は同時に行うことで、ＣＩＰ及びＳＩＰに要する時間をさらに削減することが可能であり、無菌充填機の生産効率を大幅に向上させることができる。
本発明の無菌充填機の洗浄・殺菌方法及び無菌充填機によれば、無菌充填機の飲料供給系配管の充填機タンクから充填ノズルに至るＣＩＰを行うとき、洗浄液を充填ノズルから充填機タンクに逆流させることで洗浄効果を高め、ＣＩＰを行う時間を短縮することができる。
本発明の無菌充填機の洗浄・殺菌方法及び無菌充填機によれば、無菌充填機の飲料供給系配管の充填機タンクから充填ノズルに至るＣＩＰを行うとき、多数の充填ノズルを複数に分割して洗浄液を分割した充填ノズルから充填機タンクに逆流させることで洗浄効果を高め、ＣＩＰを行う時間を短縮することができる。また、多数の充填ノズルを複数に分割してＣＩＰを行うことで、大量の洗浄液を準備する設備を備える必要がない。
下流側循環路について、ＣＩＰのために流す洗浄液の温度をＳＩＰに必要な温度に昇温してＣＩＰ及びＳＩＰを連続又は同時に行った後、洗浄液を降温するとき、下流側循環路内の無菌性を維持するために下流側循環路内を密閉して降温するため、下流側循環路内の圧力が低下する。下流側循環路に背圧弁を設け、背圧弁を調節することで、洗浄液の降温により内圧が低下する下流側循環路への大気圧による負荷の影響を解消しながら下流側循環路内を降温することができる。
本発明の実施形態に係る無菌充填機のブロック図である。 本発明の実施形態に係る無菌充填機において、加熱殺菌装置からアセプティックサージタンク手前までの上流側配管部に対しＣＩＰ及びＳＩＰを行っている状態を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る無菌充填機において、アセプティックサージタンクを含むアセプティックサージタンク配管部に対しＣＩＰ及びＳＩＰを行っている状態を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る無菌充填機において、充填機タンクから充填ノズルまでの下流側配管部に対しＣＩＰ及びＳＩＰを行っている状態を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る無菌充填機による飲料製品製造工程を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る炭酸ガスを含む飲料の無菌充填機のブロック図である。 本発明の実施形態に係る炭酸ガスを含む飲料の無菌充填機において、炭酸ガス添加配管部に対しＣＩＰ及びＳＩＰを行っている状態を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る炭酸ガスを含む飲料の無菌充填機による飲料製品製造工程を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る無菌充填機において、充填機タンクから分割された充填ノズルまでの下流側配管部に対しＣＩＰ及びＳＩＰを行っている状態を示す詳細なブロック図である。 本発明の実施形態に係る無菌充填機において、充填機タンクから分割された充填ノズルまでの下流側配管部に対し洗浄液を逆流させるＣＩＰ及びＳＩＰを行っている状態を示す詳細なブロック図である。 本発明の実施形態に係る無菌充填機において、充填ノズルの分割された状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る無菌充填機において、充填ノズルを示す図である。 本発明の実施形態に係る無菌充填機における下流側配管部にＣＩＰの途中から洗浄液によりＳＩＰを行うときの、充填ノズルの温度を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る無菌充填機における下流側配管部にＣＩＰの当初から洗浄液によりＳＩＰを行うときの、充填ノズルの温度を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る無菌充填機における下流側配管部にＣＩＰの当初から洗浄液及びすすぎ水によりＳＩＰを行うときの、充填ノズルの温度を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る無菌充填機における下流側配管部にＣＩＰの後にＳＩＰを行うときの、充填ノズルの温度を示すグラフである。
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、無菌充填機の構造について説明し、その次に、この装置の洗浄・殺菌方法について説明する。
図１に示すように、無菌充填機は、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とを具備する。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を備える充填部は充填部チャンバ３で遮蔽されている。
調合装置１で調合される飲料は、加熱殺菌装置１８で殺菌され、殺菌された飲料はアセプティックサージタンク１９に貯留され、貯留された飲料は充填機タンク１１に送られて貯留される。充填機タンク１１に貯留される飲料は、充填機２の充填機マニホルド２ｂに送られ、充填機マニホルド２ｂから多数の充填ノズル２ａに供給され、充填ノズル２ａから殺菌されたボトル４に無菌雰囲気で充填される。
飲料供給系配管７の加熱殺菌装置１８を経由する上流側配管部に対し上流側帰還路６ａを設けて上流側循環路を形成し、加熱殺菌装置１８により殺菌された飲料を貯留するアセプティックサージタンク１９を含むアセプティックサージタンク配管部７ｂに対しアセプティックサージタンク帰還路６ｂを設け、アセプティックサージタンク循環路を形成し、アセプティックサージタンク１９から供給される飲料を貯留する充填機タンク１１を経て充填ノズル２ａに至る下流側配管部７ｃに対し下流側帰還路を６ｃ設けて下流側循環路を形成し、飲料供給系配管部７を上流側配管部７ａ、アセプティックサージタンク配管部７ｂ及び下流側配管部７ｃに３分割して、ＣＩＰ及びＳＩＰを別個に行う。
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充填ホイール３４の回りに配置してなるもので、充填ホイール３４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の下を充填ホイール３４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装置である。充填機２の充填ノズル２ａが充填ホイール３４の回りに配置され、充填ホイール３４と共に回転するボトル４に飲料が充填される。
無菌充填機の飲料供給系配管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、加熱殺菌装置（ＵＨＴ（Ultra High－Temperature））１８、上流側マニホルドバルブ８までの上流側配管部７ａ、上流側マニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１９、下流側マニホルドバルブ２３までのアセプティックサージタンク配管部７ｂ及び下流側マニホルドバルブ２３、充填機タンク１１、充填ノズル２ａまでの下流側配管部７ｃを備える。
図６に示すように、飲料に炭酸ガスを添加し炭酸飲料とする場合、炭酸ガスを含む飲料の無菌充填機の飲料供給系配管７には、冷却装置及び図６に示すような炭酸ガス添加装置４６及び炭酸飲料サージタンク４７を備える。冷却装置、炭酸ガス添加装置４６及び炭酸飲料サージタンク４７はアセプティックサージタンク１９と充填機タンク１１の間に上流から下流に順次設けられ、炭酸飲料を飲料供給系配管７に流すために下流側マニホルドバルブ２３に接続される。
アセプティックサージタンク１９から下流側マニホルドバルブ２３を経て供給される殺菌された飲料に、炭酸ガス添加装置４６で炭酸ガスを添加し、炭酸ガスを添加した炭酸飲料を炭酸飲料サージタンク４７に貯留し、貯留された炭酸飲料は下流側マニホルドバルブ２３を経て充填機タンク１１に供給され、充填機タンク１１に供給された炭酸飲料は充填される。下流側マニホルドバルブ２３から炭酸ガス添加装置４６、炭酸飲料サージタンク４７を経て下流側マニホルドバルブ２３に至る飲料供給系配管７を炭酸ガス添加配管部４５とする。
飲料供給系配管７の加熱殺菌装置１８を経由する上流側配管部に対し上流側帰還路６ａを設けて上流側循環路を形成し、加熱殺菌装置１８により殺菌された飲料を貯留するアセプティックサージタンク１９を含むアセプティックサージタンク配管部７ｂに対しアセプティックサージタンク帰還路６ｂを設け、アセプティックサージタンク循環路を形成し、飲料を貯留する前記アセプティックサージタンク１９から供給される殺菌された飲料に炭酸ガスを添加する炭酸ガス添加装置４６を含む炭酸ガス添加配管部４５に、炭酸ガス添加循環路を形成し、炭酸飲料サージタンク４７から供給される炭酸飲料を貯留する充填機タンク１１を経て充填ノズル２ａに至る下流側配管部７ｃに対し下流側帰還路を６ｃ設けて下流側循環路を形成し、飲料供給系配管部７を上流側配管部７ａ、アセプティックサージタンク配管部７ｂ、炭酸ガス添加配管部４５及び下流側配管部７ｃに４分割して、ＣＩＰ及びＳＩＰを別個に行う。
炭酸飲料を充填する充填ノズル２ａは、炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給配管４１及び炭酸ガス排出配管４２を備える。
加熱殺菌装置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、加熱殺菌装置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。加熱殺菌装置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。
飲料は、充填機タンク１１からロータリジョイント(図示せず)を経て、充填機２に備えられる充填機マニホルド２ｂに供給され、充填機マニホルド２ｂから、充填機２の充填ノズル２ａに飲料が供給される。ロータリジョイントは、充填部チャンバ３の上部にあっても下部にあっても両方にあっても構わない。
アセプティックサージタンク１９、充填機タンク１１及び下流側貯留タンク２５に無菌エアを供給する無菌エア供給装置が設けられる。充填機タンク１１に無菌エアを供給する無菌エア供給装置２８を図９に示す。上流側マニホルドバルブ８及び下流側マニホルドバルブ２３には、上流側循環路、アセプティックサージタンク循環路及び下流側循環路が其々無菌状態と非無菌状態の縁を切るために、蒸気バリア、又は無菌水バリアを設けることが好ましい。
なお、飲料をろ過するためのろ過手段を飲料供給系配管７に設けても構わない。ろ過手段はアセプティックサージタンク１９から充填機タンク１１の間に設けられる他、例えば、加熱殺菌装置１８の第２段冷却部１６から上流側マニホルドバルブ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。
ろ過手段を並列に設ける場合、第１のろ過手段と第２のろ過手段とは、切替え手段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を備えることで、第１のろ過手段を用いて製品の充填を行っている間、第２のろ過手段に付着した異物を除去する清掃工程を行うことで、製品の製造中にろ過手段の清掃・点検を行うことが可能となる。また、ろ過手段に備えられるフィルタの清掃・点検後、単独でＣＩＰ又はＳＩＰを行っても構わない。なお、切替え手段は、第１のろ過手段及び第２のろ過手段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のろ過手段と第２のろ過手段の両方を同時にＣＩＰやＳＩＰを行うことも可能である。
図２中太線で示すように、飲料供給系配管７のうち、バランスタンク５と加熱殺菌装置１８を経て上流側マニホルドバルブ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、上流側配管部７ａのＣＩＰ若しくはＳＩＰ又はＣＩＰ及びＳＩＰを同時に行うための上流側循環路が形成される。
また、図３中太線で示すように、上流側マニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１９、下流側マニホルドバルブ２３に至るアセプティックサージタンク配管部７ｂに対してアセプティックサージタンク帰還路６ｂが設けられることによって、アセプティックサージタンク配管部７ｂのＣＩＰ若しくはＳＩＰ又はＣＩＰ及びＳＩＰを同時に行うための循環路であるアセプティックサージタンク循環路が形成される。
また、図４中太線で示すように、マニホルドバルブ２３、充填機タンク１１及び充填機２の充填ノズル２ａに至る下流側配管部７ｃに対して下流側帰還路６ｃが設けられることによって、下流側配管部７ｃのＣＩＰ又はＳＩＰを行うための循環路である下流側循環路が形成される。
また、図４中太線で示すように、下流側マニホルドバルブ２３、充填機タンク１１及び充填機２の充填ノズル２ａに至る下流側配管部７ｃに対して下流側帰還路６ｃが設けられ、図１１に示すように充填ノズル２ａを複数に分割し、充填機タンク１１から分割された充填ノズル２ａを経由して下流側マニホルドバルブ２３に至る分割された下流側循環路を形成する。形成される分割された下流側循環路に洗浄液を流し、洗浄液を分割された下流側循環路に循環させることで、下流側配管部７ｃのＣＩＰ若しくはＳＩＰ又はＣＩＰ及びＳＩＰを同時に行う。
また、図７中太線で示すように、下流側マニホルドバルブ２３から炭酸ガス添加装置４６、炭酸飲料サージタンクを経て下流側マニホルドバルブ２３に至る炭酸ガス添加配管７ｄは循環路を形成しており、炭酸ガス添加配管４５が炭酸ガス添加装置４５及び炭酸飲料サージタンクのＣＩＰ若しくはＳＩＰ又はＣＩＰ及びＳＩＰを同時に行うための循環路となる。
図１１は充填ホイール３４の回りに多数の充填ノズル２ａが配置され、多数の充填ノズル２ａを分割している状態を示す。分割された一群の充填ノズル２ａについて順次ＣＩＰ若しくはＳＩＰ又はＣＩＰ及びＳＩＰを同時に行う。充填ホイール３４には搬入ホイール３９からボトル４が受け渡される。各ホイールの回りに配置されるグリッパーがボトル４の口部下部に設けられるサポートリングを把持することによりボトル４は搬送される。充填ホイール３４では、充填ノズル２ａが配置される位置にグリッパーが配置される。飲料が充填されたボトル４は充填ホイール３４から排出ホイール４０に受け渡されて搬送される。
分割される充填ノズル２ａのうち、洗浄液を流す充填ノズル２ａは図９に示すロッド３７を上昇させて充填ノズル２ａを開とし、洗浄液を流さない充填ノズル２ａはロッドを下降させて充填ノズル２ａを閉とする。
上流側循環路、アセプティックサージタンク循環路及び下流側循環路のＣＩＰを行うときに必要な洗浄液を供給する洗浄液供給装置２２、アセプティックサージタンク配管部７ｂをＳＩＰするための加熱蒸気を供給する加熱蒸気供給装置２１及びアセプティックサージタンク１９に無菌エアを供給する無菌エア供給装置が備えられる。また、上流側循環路、アセプティックサージタンク循環路及び下流側循環路に流される洗浄液を洗い流すための水又は無菌水を供給する水供給装置又は無菌水供給装置が設けられる。下流側循環路に無菌水を供給する無菌水供給装置２７を図９に示す。
上流側循環路、アセプティックサージタンク循環路及び下流側循環路には洗浄液又は水を循環させるためにポンブ及び必要なバルブが設けられる。図４及び図９に示すように、下流側循環路には下流側循環ポンプ２６が設けられる。また、下流側循環路には循環させる洗浄液又は水を貯留するための下流側貯留タンク２５が設けられる。下流側貯留タンク２５には無菌エアが供給される。
図１に示すように、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、例えば加熱殺菌装置１８内の第２段加熱部１３から上流側マニホルドバルブ８へと向かう管路のうち、加熱殺菌装置１８内の各部間と、第２段冷却部１６を出た箇所、上流側マニホルドバルブ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。
また、図１に示すように、アセプティックサージタンク配管部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。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の内部、アセプティックサージタンク１９の出口近傍及び加熱蒸気によるＳＩＰを行うときに加熱蒸気を排出するドレンの近傍に温度センサ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、図１に示すように、下流側配管部７ｃ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、例えば下流側マニホルドバルブ２３から充填ノズル２ａに向かう管路の途中の屈曲部、充填機タンク１１の入口近傍と出口近傍、充填機２内の充填機マニホルド２ｂと充填ノズル２ａとの間及び充填ノズル２ａ内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。
図６に示すように、炭酸ガス添加配管部４５に対して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。この温度が上昇しにくい箇所としては、例えば炭酸ガス添加装置２１の内部、炭酸ガス添加装置２１の出口近傍、炭酸飲料サージタンク２２から下流側マニホルドバルブ２３に向かう管路のうち、炭酸飲料サージタンク２２の出口近傍、途中の屈曲部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。
なお、バランスタンク５、アセプティックサージタンク１９、炭酸飲料サージタンク４７、充填機タンク１１及び下流側貯留タンク２５は、１００℃を超える温度でＣＩＰ又はＳＩＰが行われることもあるため、１００℃を超える温度の加熱流体を貯留又は流すことが可能な第１種圧力容器に該当するタンクであると好適である。ここで加熱流体とは、加熱される洗浄液、水、エア又は蒸気である。水は無菌水、エアは無菌エアであることもある。
下流側配管部７ｃに対するＣＩＰ若しくはＳＩＰ又はＣＩＰ及びＳＩＰを同時に行うために、充填機２の充填ノズル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、下流側帰還路６ｃの始端となるカップ９が、充填ノズル２ａの開口に接続される。
炭酸飲料を充填する無菌充填機には、図１２に示すように、充填機タンク１１から充填ノズル２ａに延びる炭酸ガス供給配管４１が設けられる。充填機タンク１１から供給される炭酸ガスは、炭酸ガス供給マニホルドから分配されて充填ノズル２ａに供給されても構わない。炭酸ガス供給配管４１の出口は充填ノズル２ａの先端にあり、カップ９が充填ノズル２ａの先端に接合されることで、炭酸ガス供給配管４１は下流側循環路に接続される。また、充填ノズル２ａの先端から炭酸ガスを排出する炭酸ガス排出配管４２が設けられ、炭酸ガス排出配管４２は循環マニホルド４３に接続されることで、下流側循環路に接続されることとなる。炭酸ガス排出配管４２は炭酸ガス排出マニホルドにより集約されて循環マニホルド４３に接続されても構わない。
通常、無菌充填機の運転中に炭酸飲料を充填するとき、炭酸ガス供給配管４１から供給される炭酸ガスがボトル４に供給され、飲料が充填されるときボトル４内の炭酸ガスは逆流して、充填機タンク１１に一旦戻る。飲料が充填され、充填ノズル２ａの先端とボトル４のヘッドスペースに残る炭酸ガスは炭酸ガス排出配管４２から排出される。余剰の炭酸ガスを排出する場合、炭酸ガス排出配管４２は途中に設けられる三方バルブ４４の操作により炭酸ガスを循環マニホルド４３に至る前に充填部チャンバ３内に排出する。
なお、飲料供給系配管７には、上流側マニホルドバルブ８及び下流側マニホルドバルブ２３、加熱蒸気供給装置２１、洗浄液供給装置２２、無菌水供給装置２７、無菌エア供給装置２８、図示しないアクチュエータのほか、流体を流すポンプ、流体の流れを制御するバルブ等が設けられるが、これらは図１に示すコントローラ１７からの出力によって制御される。
次に、無菌充填機の洗浄・殺菌方法における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１２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、無菌充填機の上流側循環路、アセプティックサージタンク循環路、炭酸ガス添加配管部４５及び下流側循環路についてＣＩＰが各々所定の手順で実行される。このとき、上流側マニホルドバルブ８及び下流側マニホルドバルブ２３によって上流側配管部７ａ、アセプティックサージタンク配管部７ｂ、炭酸ガス添加配管部４５及び下流側配管部７ｃの間が遮断される。ＣＩＰは、洗浄液供給装置２２から洗浄液が各循環路に供給され、供給される洗浄液を各循環路に循環させることにより行われる。洗浄液を循環させることにより、前回に無菌充填機を運転したときに飲料供給系配管７内に流した飲料の残留物が除去される。
洗浄液とは、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テトラ酢酸（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又は硝酸系やリン酸系の酸性薬剤を添加した酸性洗浄液である。水とは、イオン交換水、蒸留水又は水道水等異物を含まない水であればどのようなものでも構わない。
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、上述した硝酸系、リン酸系以外に、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。
洗浄液は、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、洗浄液に、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。
ＣＩＰにおいて洗浄液としてアルカリ性洗浄液を流した後に酸性洗浄液を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、酸性洗浄液とアルカリ性洗浄液を交互に複数回流しても構わない。また、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。
上流側循環路のＣＩＰは、洗浄液供給装置２２から供給される洗浄液を図２に実線で示すように、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、加熱殺菌装置１８、上流側マニホルドバルブ８を経由する上流側循環路に循環させることにより行う。洗浄液供給装置２２からは一定量の洗浄液が常に又は間欠的に供給され、上流側配管部７ａ内に付着した前回の飲料の残留物を循環しながら除去する。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装置１８により洗浄液を所定の温度まで昇温しても構わない。昇温する温度は６０℃～１４０℃であり、昇温することで洗浄効果は高まり、殺菌効果も発揮することができる。また、循環される洗浄液を適宜装置外へ排出してもよい。洗浄液を所定の温度で所定の時間、上流側循環路に循環した後、上流側循環路に水又は無菌水を供給し洗浄液を洗い流す。洗浄液を洗い流すことによりＣＩＰを終了する。ＣＩＰの開始から終了はコントローラ１７によって管理される。
アセプティックサージタンク循環路のＣＩＰは、図３に実線で示すように、洗浄液供給装置２２から供給される洗浄液をアセプティックサージタンク配管部７ｂに備えられる上流側マニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１９、下流側マニホルドバルブ２３を経由するアセプティックサージタンク循環路に循環させることにより行われる。洗浄液供給装置２２からは一定量の洗浄液が常に又は間欠的に供給され、アセプティックサージタンク配管部７ｂ内に付着した前回の飲料の残留物を循環しながら除去する。洗浄液を活性化させるために、アセプティックサージタンク配管部７ｂに備えられる熱交換装置により洗浄液を所定の温度まで昇温しても構わない。また、循環される洗浄液を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アセプティックサージタンク循環路に循環した後、アセプティックサージタンク循環路に水又は無菌水を供給し洗浄液を洗い流す。洗浄液を洗い流すことによりＣＩＰを終了する。ＣＩＰの開始から終了はコントローラ１７によって管理される。
アセプティックサージタンク１９は大容量であるため、洗浄液を満たすことは困難であるため、洗浄液はアセプティックサージタンク１９の内面に吹き付けられる。洗浄液の吹き付けはタンク上部にある回転スプレーボール等により行う。
炭酸ガス添加配管部４５のＣＩＰは、図７に太線で示すように、洗浄液供給装置２２から供給される洗浄液を下流側マニホルドバルブ２３から炭酸ガス添加装置４６及び炭酸飲料サージタンク４７に流し、下流側マニホルドバルブ２３に至る循環路を形成する炭酸ガス添加配管部４５に循環させることにより行われる。洗浄液供給装置２２からは一定量の洗浄液が常に又は間欠的に供給され、炭酸ガス添加配管部４５内に付着した前回の飲料の残留物を循環しながら除去する。洗浄液を活性化させるために、炭酸ガス添加配管部４５に備えられる熱交換装置により洗浄液を所定の温度まで昇温しても構わない。また、循環される洗浄液を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炭酸ガス添加配管部４５に循環した後、炭酸ガス添加配管部４５に水又は無菌水を供給し洗浄液を洗い流す。洗浄液を洗い流すことによりＣＩＰを終了する。ＣＩＰの開始から終了はコントローラ１７によって管理される。
下流側循環路のＣＩＰは、洗浄液供給装置２２から供給された洗浄液を図４の実線で示すように、下流側配管部７ｃの下流側マニホルドバルブ２３、充填機タンク１１、充填機２を経由する下流側循環路に循環させることにより行う。洗浄液供給装置２２からは一定量の洗浄液が常に又は間欠的に供給され、下流側配管部７ｃ内に付着した前回の飲料の残留物を循環しながら除去する。洗浄液を活性化するために下流側循環路に備えられた熱交換装置２４により、洗浄液を所定の温度まで昇温しても構わない。昇温する温度は６０℃～１４０℃であり、昇温することで洗浄効果は高まり、殺菌効果も発揮することができる。洗浄液を所定の温度で所定の時間、下流側循環路に循環した後、下流側循環路に水又は無菌水を供給し洗浄液を洗い流す。洗浄液を洗い流すことによりＣＩＰを終了する。ＣＩＰの開始から終了はコントローラ１７によって管理される。
下流側循環路の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に下流側帰還路６ｃに接続されるドレン管２０が接続されることにより、下流側帰還路６ｃを経て洗浄液が循環することができる。各充填ノズル２ａのドレン管２０は循環マニホルド４３に接続されることで、洗浄液は集約される。
図４に示すように、下流側循環路は下流側循環ポンプ２６により洗浄液を循環する。充填ノズル２ａからカップ９を経て、洗浄液はドレン管２０から下流側貯留タンク２５を経て下流側循環ポンプ２６に至り循環する。図９に下流側循環路の循環経路の詳細を示す。洗浄液は下流側貯留タンク２５に貯留され、下流側循環ポンプ２６により下流側循環路に循環される。下流側循環バルブ２９ａ、２９ｂ、２９ｃ及び２９ｄを備える配管が設けられ、下流側循環バルブ２９ａ及び２９ｄを開け、２９ｂ及び２９ｃを閉じることにより、下流側貯留タンク２５に貯留される洗浄液は、下流側循環ポンプ２６、熱交換装置２４、バルブ２９ａを通り、マニホルドバルブ２３、充填機タンク１１、充填機２、充填ノズル２ａ、カップ９、ドレン管２０、バルブ２９ｄ及び下流側貯留タンク２５を経て下流側循環ポンプ２６に至り循環する。
図１０は、充填機タンク１１から充填ノズル２ａまでの下流側配管部７ｃに対し、図９の場合と異なり、洗浄液を逆流させるＣＩＰを行っている状態を示している。洗浄液は下流側貯留タンク２５に貯留され、下流側循環ポンプ２６により下流側循環路に循環される。下流側循環バルブ２９ｂ及び２９ｃを開け、２９ａ及び２９ｄを閉じることにより、下流側貯留タンク２５に貯留される洗浄液は、下流側循環ポンプ２６から熱交換装置２４、バルブ２９ｃを通り、ドレン管２０、カップ９、充填ノズル２ａ、充填機２、充填機タンク１１、マニホルドバルブ２３を経て、バルブ２９ｂを通り、下流側貯留タンク２５を経て下流側循環ポンプ２６に至り循環する。
図９の流れが、実際に飲料を充填する流れ方向であり、これを正流方向とすると、この方向に洗浄液を流してＣＩＰを行う。しかし、下流側配管部７ｃの飲料が滞留する箇所、特に充填バルブは、正流方向のＣＩＰにより飲料の残留物などを完全に除去できないことがある。この場合、図７に示すように洗浄液を逆流させることにより、正流方向のＣＩＰによる飲料の残留物を完全に除去できることがある。正流方向のＣＩＰにより飲料が残留する場合、下流側循環路に洗浄液を逆流方向に流すＣＩＰを行っても構わない。正流方向に流し、逆流方向に流すが、これを繰り返し行っても構わない。充填ノズル２ａの残留物は正流方向だけでは除去するのに長時間を要するが、洗浄液を逆流方向に流すことにより、短時間で除去することができる。
多数の充填ノズル２ａは複数に分割され、分割された一群の充填ノズル２ａに洗浄液は流されても構わない。図１１では充填ノズル２ａを３つに分割している状態を示しているが、複数であれば構わない。分割数は２～５が好ましく、６以上ではかえってＣＩＰに長時間を要することとなる。
図１２に示すロッド３７を上昇させることで充填ノズル２ａを開とすることにより、分割された一群の充填ノズル２ａに洗浄液が流れる。洗浄液が流されない充填ノズル２ａはロッド３７を下降させて閉とする。
図４に実線で示すように、下流側循環路には下流側循環ポンプ２６により洗浄液が循環される。下流側マニホルドバルブ２３から充填機タンク１１を経て、充填機マニホルド２ｂ、分割された充填ノズル２ａからカップ９を経て、洗浄液はドレン管２０から循環マニホルド４３及び下流側貯留タンク２５を経て下流側循環ポンプ２６に至り循環する。
図９に下流側循環路の循環経路の詳細を示す。洗浄液は洗浄液供給装置２２から供給され、下流側貯留タンク２５に貯留される。下流側貯留タンク２５に貯留される洗浄液は、下流側循環ポンプ２６により下流側循環路に循環される。下流側循環バルブ２９ａ、２９ｂ、２９ｃ及び２９ｄを備える配管が設けられ、下流側循環バルブ２９ａ及び２９ｄを開け、２９ｂ及び２９ｃを閉じることにより、下流側貯留タンク２５に貯留される洗浄液は、下流側循環ポンプ２６、熱交換装置２４、バルブ２９ａを通り、下流側マニホルドバルブ２３、充填機タンク１１、充填機マニホルド２ｂ、分割された充填ノズル２ａ、カップ９、ドレン管２０、循環マニホルド４３、バルブ２９ｄ及び下流側貯留タンク２５を経て下流側循環ポンプ２６に至り循環する。
図１０は、下流側マニホルドバルブ２３、充填機タンク１１から充填ノズル２ａまでの下流側配管部７ｃに対し、図９の場合と異なり、洗浄液を逆流させるＣＩＰを行っている状態を示している。洗浄液は下流側貯留タンク２５に貯留され、下流側循環ポンプ２６により下流側循環路に循環される。下流側循環バルブ２９ｂ及び２９ｃを開け、２９ａ及び２９ｄを閉じることにより、下流側貯留タンク２５に貯留される洗浄液は、下流側循環ポンプ２６から熱交換装置２４、バルブ２９ｃを通り、循環マニホルド４３、ドレン管２０、カップ９、分割された充填ノズル２ａ、充填機マニホルド２ｂ、充填機タンク１１、下流側マニホルドバルブ２３を経て、バルブ２９ｂを通り、下流側貯留タンク２５を経て下流側循環ポンプ２６に至り循環する。
図９の流れが、実際に飲料を充填する流れ方向であり、これを正流方向とすると、この方向に洗浄液を流してＣＩＰを行う。しかし、下流側配管部７ｃの飲料が滞留する箇所、特に充填ノズル２ａは、正流方向のＣＩＰにより飲料の残留物を完全に除去できないことがある。この場合、図１０に示すように洗浄液を逆流させることにより、正流方向のＣＩＰによる飲料の残留物を完全に除去できることがある。正流方向のＣＩＰだけでなく、下流側循環路に洗浄液を逆流方向に流すＣＩＰを行う。洗浄液を正流方向に流した後、逆流方向に流すが、これを繰り返し行っても構わない。分割された充填ノズル２ａの残留物は正流方向だけでは除去するのに長時間を要するが、洗浄液を逆流方向に流すことにより、短時間で除去することができる。
分割された充填ノズル２ａを含む下流側循環路に正流方向及び逆流方向に洗浄液を所定の時間循環させることで、分割された充填ノズル２ａのＣＩＰを終了する。ＣＩＰを終了した分割された一群の充填ノズル２ａを閉とし、他の分割された一群の充填ノズル２ａを開とし、他の分割された一群の充填ノズル２ａを含む下流側循環路を形成し、これに正流方向及び逆流方向に洗浄液を所定の時間循環させる。その後、他の分割された一群の充填ノズル２ａを含む下流側循環路について順次ＣＩＰを行う。
図１２に充填ノズル２ａを示す。充填ノズル２ａは充填ホイール３４の回りに配置される。充填機マニホルド２ｂと充填ノズル２ａは飲料供給管３５により接続され、充填機マニホルド２ｂから飲料供給管３５を経て飲料が充填ノズル２ａに供給される。充填ノズル２ａに供給される飲料は、開閉ピストン３６によりロッド３７を上昇させることにより、充填液流路管３８とロッド３７の間を通り、開口する充填ノズル２ａの先端から飲料が流出する。洗浄液を正流方向又は逆流方向に流すとき、充填ノズル２ａは、ロッド３７が上昇位置にあり、洗浄液は充填ノズル２ａ内を正流又は逆流する。洗浄液が正流又は逆流されることにより、飲料供給管３５内、ロッド３７の外壁及び充填液流路管３８の内壁に付着する残留物を除去する。
炭酸飲料を充填する充填ノズル２ａは、炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給配管４１及び炭酸ガスを排出する炭酸ガス排出配管４２を備えるが、下流側循環路に洗浄液を流すとき、炭酸ガス供給配管４１及び炭酸ガス排出配管４２にも洗浄液を流す。洗浄液が流される分割された充填ノズル２ａに備えられる炭酸ガス供給配管４１及び炭酸ガス排出配管４２に同時に洗浄液を流しても構わないが、洗浄液が流されない充填ノズル２ａに備えられる炭酸ガス供給配管４１及び炭酸ガス排出配管４２に洗浄液を流しても構わない。この場合、充填ノズル２ａは閉とされるが、炭酸ガス供給配管４１及び炭酸ガス排出配管４２のバルブを開とする。
炭酸ガス供給配管４１は、充填機タンク１１及び充填ノズル２ａとの間に設けられることから、洗浄液を正流又は逆流させることができる。充填機タンク１１及び充填ノズル２ａとの間には炭酸ガス供給マニホルドが設けられる。また、炭酸ガス排出配管４２は充填ノズル２ａと循環マニホルド４３の間で洗浄液を正流又は逆流させることができる。充填ノズル２ａと循環マニホルド４３の間には炭酸ガス排出マニホルドが設けられる。
（ＳＩＰ）
ＣＩＰが終了すると、上流側配管部７ａ、アセプティックサージタンク配管部７ｂ、炭酸ガス添加配管部４５及び下流側配管部７ｃ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、上流側マニホルドバルブ８及び下流側マニホルドバルブ２３によって上流側配管部７ａ、アセプティックサージタンク配管部７ｂ、炭酸ガス添加配管部４５及び下流側配管部７ｃの間が遮断される。上流側配管部７ａ、アセプティックサージタンク配管部７ｂ、炭酸ガス添加配管部４５及び下流側配管部７ｃのＳＩＰは互いに並行して行うことが可能である。未だ、ＣＩＰを行っている配管部があっても、並行してＳＩＰを行っても構わない。上流側配管部７ａ、アセプティックサージタンク配管部７ｂ、炭酸ガス添加配管部４５及び下流側配管部７ｃのＳＩＰを行うと同時に上流側マニホルドバルブ８及び下流側マニホルドバルブ２３内の管路も加熱蒸気によりＳＩＰを行う。
上流側配管部７ａについてＳＩＰを行う場合について説明をする。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循環路に循環させたまま、洗浄液が加熱殺菌装置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循環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装置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装置１８を含む上流側配管部７ａ内の温度は低下しない。
ＣＩＰの終了後にＣＩＰで用いた洗浄液を循環させたまま、洗浄液を加熱殺菌装置１８によりＳＩＰに必要な温度に加熱しても構わないが、ＣＩＰの初期から洗浄液をＳＩＰに必要な温度に加熱し、ＣＩＰとＳＩＰを同時に行っても構わない。
上流側循環路のバランスタンク５から水を導入し、ＣＩＰで使用した洗浄液を上流側循環路内から洗い流し、その後水を加熱殺菌装置１８でＳＩＰに必要な温度まで昇温して、昇温した水を上流側循環路に循環することで上流側配管部７ａのＳＩＰを行っても構わない。
上流側循環路内を昇温した洗浄液又は水が流れる際、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に測定される温度が一定時間間隔で送られる。
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又は洗浄液を洗い流した後の水をＳＩＰに必要な温度に加熱殺菌装置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によって算出される。算出式は次の通りである。
Figure 0007070816000001
上記算出式に基づいて算出された各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Ｆ値を算出して殺菌完了とする方法に限らず、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方法により殺菌完了としても構わない。
算出されるＦ値の最小値が目標値に到達したところで上流側配管部７ａは殺菌完了としてＳＩＰを終了するが、上流側配管部７ａの各所に配置された温度センサ１０により測定される温度の最小値を選択し、最小値により算出されるＦ値を積算し、積算されるＦ値が目標値に到達したところで殺菌完了としても構わない。すべての測定温度についてＦ値を算出するよりも演算装置を簡素化することができる。
なお、Ｆ値の算出式において、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算出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。
アセプティックサージタンク配管部７ｂについてＳＩＰを行う場合について説明をする。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で用いた洗浄液をアセプティックサージタンク循環路に循環させたまま、洗浄液を熱交換装置よりＳＩＰに必要な温度に加熱し、加熱されて昇温した洗浄液がアセプティックサージタンク循環路を循環することによりＳＩＰが行われる。洗浄液を回転スプレーボールで噴射した場合、噴射する洗浄液をＳＩＰに必要な温度まで昇温して、アセプティックサージタンク１９内に噴射することによりアセプティックサージタンク配管部７ｂのＳＩＰを行う。
ＣＩＰの終了後にＣＩＰで用いた洗浄液を循環させたまま、洗浄液を熱交換装置によりＳＩＰに必要な温度に加熱しても構わないが、ＣＩＰの初期から洗浄液をＳＩＰに必要な温度に加熱し、ＣＩＰとＳＩＰを同時に行っても構わない。
無菌水供給装置から水を導入し、ＣＩＰで使用した洗浄液をアセプティックサージタンク循環路内から洗い流し、その後水を熱交換装置でＳＩＰに必要な温度まで昇温して、昇温した水をアセプティックサージタンク循環路に循環することでアセプティックサージタンク配管部７ｂのＳＩＰを行っても構わない。
アセプティックサージタンク配管部７ｂに加熱蒸気を流してＳＩＰを行っても構わない。加熱蒸気によりアセプティックサージタンク配管部７ｂのＳＩＰを行うことで、アセプティックサージタンク配管部７ｂに残留する洗浄液は洗い流される。ＳＩＰの当初、アセプティックサージタンク配管部７ｂからアセプティックサージタンク帰還路６ｂに加熱蒸気を流し、アセプティックサージタンク帰還路６ｂに残留する洗浄液を洗い流しても構わない。
加熱蒸気供給装置２１から上流側マニホルドバルブ８に加熱蒸気を供給し、上流側マニホルドバルブ８に供給された加熱蒸気をアセプティックサージタンク１９に供給し、アセプティックサージタンク１９に供給された加熱蒸気は下流側マニホルドバルブ２３を経て蒸気ドレンから排出される。供給される加熱蒸気は、イオン交換水、蒸留水又は水道水等異物を含まない水を加熱し蒸気化したものであり、通常１２１．１℃以上であるが、１００℃以上であっても構わない場合がある。水を直接加熱し蒸気化するが、ボイラーで発生させた蒸気を熱源として水を間接加熱して蒸気化しても構わない。
アセプティックサージタンク配管部７ｂ内のＳＩＰを行う際、アセプティックサージタンク配管部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に測定される温度が一定時間間隔で送られる。
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。アセプティックサージタンク配管部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によって前述の数１に従って、Ｆ値が算出される。
算出式に基づいて算出された各Ｆ値のうち、最小のＦ値が目標値に到達したところで、アセプティックサージタンク配管部７ｂは殺菌完了となりＳＩＰを終了する。なお、殺菌の方法は上述したようにＦ値を算出して殺菌完了とする方法に限らず、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方法により殺菌完了としても構わない。
算出されるＦ値の最小値が目標値に到達したところでアセプティックサージタンク配管部７ｂは殺菌完了となるが、アセプティックサージタンク配管部７ｂの各所に配置された温度センサ１０により測定される温度の最小値を選択し、最小値により算出されるＦ値を積算し、積算されるＦ値が目標値に到達したところで殺菌完了としても構わない。すべての測定温度についてＦ値を算出するよりも演算装置を簡素化することができる。
なお、上記Ｆ値の算出式において、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算出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。
炭酸ガス添加配管部４５についてＳＩＰを行う場合について説明をする。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で用いた洗浄液を炭酸ガス添加配管部４５に循環させたまま、洗浄液を熱交換装置よりＳＩＰに必要な温度に加熱し、加熱されて昇温した洗浄液が炭酸ガス添加配管部４５を循環することによりＳＩＰが行われる。
ＣＩＰの終了後にＣＩＰで用いた洗浄液を循環させたまま、洗浄液を熱交換装置によりＳＩＰに必要な温度に加熱しても構わないが、ＣＩＰの初期から洗浄液をＳＩＰに必要な温度に加熱し、ＣＩＰとＳＩＰを同時に行っても構わない。
無菌水供給装置から水を導入し、ＣＩＰで使用した炭酸ガス添加配管部４５内から洗い流し、その後水を熱交換装置でＳＩＰに必要な温度まで昇温して、昇温した水を炭酸ガス添加配管部４５に循環することで炭酸ガス添加配管部４５のＳＩＰを行っても構わない。
炭酸ガス添加配管部４５に加熱蒸気を流してＳＩＰを行っても構わない。加熱蒸気により炭酸ガス添加配管部４５のＳＩＰを行うことで、炭酸ガス添加配管部４５に残留する洗浄液は洗い流される。ＳＩＰの当初、炭酸ガス添加配管部４５に加熱蒸気を流し、炭酸ガス添加配管部４５に残留する洗浄液を洗い流しても構わない。
炭酸ガス添加配管部４５内のＳＩＰを行う際、炭酸ガス添加配管部４５の各所に配置された温度センサ１０からコントローラ１７に測定される温度が一定時間間隔で送られる。
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。アセプティックサージタンク配管部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によって前述の数１に従って、Ｆ値が算出される。
算出式に基づいて算出された各Ｆ値のうち、最小のＦ値が目標値に到達したところで、炭酸ガス添加配管部４５は殺菌完了となりＳＩＰを終了する。なお、殺菌の方法は上述したようにＦ値を算出して殺菌完了とする方法に限らず、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方法により殺菌完了としても構わない。
算出されるＦ値の最小値が目標値に到達したところで炭酸ガス添加配管部４５は殺菌完了となるが、炭酸ガス添加配管部４５の各所に配置された温度センサ１０により測定される温度の最小値を選択し、最小値により算出されるＦ値を積算し、積算されるＦ値が目標値に到達したところで殺菌完了としても構わない。すべての測定温度についてＦ値を算出するよりも演算装置を簡素化することができる。
なお、上記Ｆ値の算出式において、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算出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。
次に、下流側配管部７ｃに対するＳＩＰについて説明をする。ＣＩＰを行う際に稼動していた下流側循環ポンプ２６を停止することなくＣＩＰで用いた洗浄液を下流側循環路に循環させたまま、洗浄液が下流側帰還路６ｃに設けられた熱交換装置２４によりＳＩＰに必要な温度に加熱され、下流側循環路を循環することによりＳＩＰを行う。このとき、下流側循環ポンプ２６が停止されず、ＣＩＰを行った際に昇温した下流側配管部７ｃ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、ＣＩＰからＳＩＰに移行する際に、充填機２を含む下流側配管部７ｃ内の温度の低下を生じることがない。
ＣＩＰは前述のように、洗浄液を正流方向に流し、さらに逆流方向に流しても構わないが、洗浄液をＳＩＰに必要な温度に昇温し、ＳＩＰを行う際においても、洗浄液を逆流させても構わない。
ＣＩＰの終了後にＣＩＰで用いた洗浄液を循環させたまま、洗浄液を熱交換装置２４によりＳＩＰに必要な温度に加熱しても構わないが、ＣＩＰの初期から洗浄液をＳＩＰに必要な温度に加熱し、ＣＩＰとＳＩＰを同時に行っても構わない。ＳＩＰに必要な温度に加熱された洗浄液を逆流方向に流しても構わない。ＳＩＰに必要な温度に加熱された洗浄液を正流方向に流し、逆流方向に流すことでＣＩＰの効果は向上する。ＳＩＰの効果は、正流方向に流すだけの場合よりも洗浄効果が高まり、残留物の除去を完全に行うことで向上する。
図９に示す無菌水供給装置２７から、下流側循環路の下流側貯留タンク２５に無菌水を供給し、供給される無菌水により下流側循環路内の洗浄液を洗い流し、ドレン管２０に接続される排出バルブ３１から洗い流される洗浄液を排出する。
その後、無菌水を熱交換装置２４でＳＩＰに必要な温度まで昇温して昇温した無菌水を下流側循環路に循環することで下流側配管部７ｃのＳＩＰを行っても構わない。下流側循環路の下流側貯留タンク２５に供給される無菌水は、熱交換装置２４で加熱殺菌されるため、製品に必要な殺菌価が得られるのであれば、無菌水でなく未殺菌の水であっても構わない。昇温した無菌水を逆流方向に流しても構わない。ＳＩＰの効果は正流方向に流す場合と同様である。
下流側循環路を洗浄液が流れる際、充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃの各所に配置された温度センサ１０からコントローラ１７に測定される温度が一定時間間隔で送られる。
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に必要な温度に熱交換装置２４において昇温し、下流側配管部７ｃ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によって前述の数式１により算出される。
算出式に基づいて算出された各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７ｃは殺菌完了となりＳＩＰを終了する。なお、殺菌の方法は上述したようにＦ値を算出して殺菌完了とする方法に限らず、従来から知られているような温度と時間を用いた方法により殺菌完了としても構わない。
算出されるＦ値の最小値が目標値に到達したところで下流側配管部７ｃは殺菌完了となるが、下流側配管部７ｃの各所に配置された温度センサ１０により測定される温度の最小値を選択し、最小値により算出されるＦ値を積算し、積算されるＦ値が目標値に到達したところで殺菌完了としても構わない。すべての測定温度についてＦ値を算出するよりも演算装置を簡素化することができる。
なお、Ｆ値の算出式において、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算出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。
さらに、分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃに対するＳＩＰについて説明をする。分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃについてＣＩＰを行う際に稼動していた下流側循環ポンプ２６を停止することなく、分割された充填ノズル２ａのＣＩＰで用いた洗浄液を下流側循環路に循環させたまま、洗浄液が下流側帰還路６ｃに設けられた熱交換装置２４により分割された充填ノズル２ａのＳＩＰに必要な温度に加熱され、下流側循環路を循環することにより分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃについてＳＩＰを行う。このとき、下流側循環ポンプ２６が停止されず、分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃのＣＩＰを行った際に昇温した下流側配管部７ｃ内の温度を下げることなく、洗浄液を分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃのＳＩＰに必要な温度まで昇温させるので、分割された充填ノズル２ａのＣＩＰから分割された充填ノズル２ａのＳＩＰに移行する際に、充填機２を含む下流側配管部７ｃ内の温度の低下を生じることがない。
分割された充填ノズル２ａを含み形成される下流側循環路のＣＩＰは前述のように、洗浄液を正流方向に流し、さらに逆流方向に流しても構わないが、洗浄液を分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃのＳＩＰに必要な温度に昇温し、分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃのＳＩＰを行う際においても、洗浄液を逆流させても構わない。
分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃのＣＩＰの終了後にＣＩＰで用いた洗浄液を循環させたまま、洗浄液を熱交換装置２４により分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃのＳＩＰに必要な温度に加熱しても構わないが、分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃのＣＩＰの初期から洗浄液を分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃのＳＩＰに必要な温度に加熱し、分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃのＣＩＰと分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃのＳＩＰを同時に行っても構わない。分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃのＳＩＰに必要な温度に加熱された洗浄液を逆流方向に流しても構わない。分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃのＳＩＰに必要な温度に加熱された洗浄液を正流方向に流し、逆流方向に流すことでＣＩＰの効果は向上する。ＳＩＰの効果は、正流方向に流すだけの場合よりも洗浄効果が高まり、残留物の除去を完全に行うことで向上する。
分割された充填ノズル２ａを含む下流側循環路にＣＩＰのために流す洗浄液の温度をＳＩＰに必要な温度に昇温してＣＩＰ及びＳＩＰを連続又は同時に行うことで、ＣＩＰ及びＳＩＰに要する時間を削減することが可能である。さらに、ＳＩＰを行う洗浄液を充填ノズル２ａから充填機タンク１１に逆流させることで洗浄効果が高まり、残留物の完全除去が可能となるため殺菌効果を高めることができる。
図９に示す無菌水供給装置２７から、下流側循環路の下流側貯留タンク２５に無菌水を供給し、供給される無菌水により分割された充填ノズル２ａを含む下流側循環路内の洗浄液を洗い流し、ドレン管２０に接続される循環マニホルド４３を経由して排出バルブ３１から洗い流される洗浄液を排出する。
その後、無菌水を熱交換装置２４でＳＩＰに必要な温度まで昇温し、昇温した無菌水を下流側循環路に循環することで分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃのＳＩＰを行っても構わない。下流側循環路の下流側貯留タンク２５に供給される無菌水は、熱交換装置２４で加熱殺菌されるため、製品に必要な殺菌価が得られるのであれば、無菌水でなく未殺菌の水であっても構わない。昇温した無菌水を逆流方向に流しても構わない。ＳＩＰの効果は正流方向に流す場合と同様である。
下流側循環路を洗浄液が流れる際、充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃの各所に配置された温度センサ１０からコントローラ１７に測定される温度が一定時間間隔で送られる。
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に必要な温度に熱交換装置２４において昇温し、分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃ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によって前述の数式１により算出される。
算出式に基づいて算出された各Ｆ値のうち、最小のＦ値が目標値に到達したところで、分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃは殺菌完了となりＳＩＰを終了する。なお、殺菌の方法は上述したようにＦ値を算出して殺菌完了とする方法に限らず、従来から知られているような温度と時間を用いた方法により殺菌完了としても構わない。
算出されるＦ値の最小値が目標値に到達したところで分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃは殺菌完了となるが、分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃの各所に配置された温度センサ１０により測定される温度の最小値を選択し、最小値により算出されるＦ値を積算し、積算されるＦ値が目標値に到達したところで殺菌完了としても構わない。すべての測定温度についてＦ値を算出するよりも演算装置を簡素化することができる。
なお、Ｆ値の算出式において、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算出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。
分割された充填ノズル２ａを含む下流側循環路に正流方向及び逆流方向にＳＩＰに必要な温度に加熱された洗浄液を循環させ、所定の時間又は最小のＦ値が目標値に達することで、分割された充填ノズル２ａのＳＩＰを終了する。ロッド３７を下降させることで、ＳＩＰを終了した分割された充填ノズル２ａを閉とする。ロッド３７を上昇させることで、他の分割された充填ノズル２ａを開とし、他の分割された充填ノズル２ａを含む下流側循環路に正流方向及び逆流方向にＳＩＰに必要な温度に加熱された洗浄液を循環させる。その後、分割された充填ノズル２ａを含む下流側循環路について順次ＳＩＰを行う。
炭酸飲料を充填する充填ノズル２ａは、炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給配管４１及び炭酸ガスを排出する炭酸ガス排出配管４２を備えるが、下流側循環路に洗浄液を流すとき、炭酸ガス供給配管４１及び炭酸ガス排出配管４２にも洗浄液を流す。洗浄液が流される分割された充填ノズル２ａに備えられる炭酸ガス供給配管４１及び炭酸ガス排出配管４２に同時にＳＩＰに必要な温度に加熱された洗浄液を流しても構わないが、洗浄液が流されない充填ノズル２ａに備えられる炭酸ガス供給配管４１及び炭酸ガス排出配管４２にＳＩＰに必要な温度に加熱された洗浄液を流しても構わない。この場合、充填ノズル２ａは閉とされるが、炭酸ガス供給配管４１及び炭酸ガス排出配管４２のバルブを開とする。
炭酸ガス供給配管４１は、充填機タンク１１と充填ノズル２ａとの間に設けられることから、ＳＩＰに必要な温度に加熱された洗浄液を正流又は逆流させることができる。また、炭酸ガス排出配管４２は充填ノズル２ａと循環マニホルド４３の間に設けられることから、ＳＩＰに必要な温度に加熱された洗浄液を正流又は逆流させることができる。
（すすぎ）
ＳＩＰを完了した後に、ＳＩＰに使用した洗浄液を上流側循環路から排出し、上流側配管部７ａ及び上流側帰還路６ａ内に残留する洗浄液を無菌水により洗い流すすすぎを行う。バランスタンク５に供給される水を加熱殺菌装置１８により加熱し、無菌水を製造し、製造された無菌水を上流側循環路に流し、排出することにより洗浄液を洗い流す。このとき、加熱殺菌装置１８の第１段冷却部１５及び第２段冷却部１６に冷媒を流し、ホールディングチューブ１４において無菌化された無菌水を冷却しながら洗浄液を洗い流す。冷却はＳＩＰ終了後であればどの時点で開始しても構わない。洗浄液をＳＩＰに必要な温度まで昇温してＳＩＰを行った場合、洗浄液を循環しながら冷却する。ＣＩＰの後、洗浄液を洗い流し、ＳＩＰに必要な温度まで水を昇温し、昇温された水を循環してＳＩＰを行った場合、水を循環しながら冷却する。
また、必要に応じてバランスタンク５と加熱殺菌装置１８の間又はバランスタンク５の上流に熱交換機を設け、上流側配管部７ａ内のすすぎの際に加熱殺菌装置１８で上昇させて上流側配管部７ａ内をＣＩＰ又はＳＩＰに使用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から加熱殺菌装置１８に供給される一般水又は純水を昇温させ、加熱殺菌装置１８によって一般水又は純水を昇温させる際の加熱殺菌装置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。
加熱殺菌装置１８での無菌水の製造は、バランスタンク５に一般水又は純水を供給し、加熱殺菌装置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行われる。無菌水の製造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装置１８の殺菌条件が安定し、すすぎ終了後、アセプティックサージタンク配管部７ｂ及び下流側配管部７ｃの冷却が完了している場合、直ちに飲料を殺菌して製品を製造することができる。
すすぎ開始直後、加熱殺菌装置１８の第１段加熱部１２及び第２段加熱部１３は上流側循環路の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１６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。
アセプティックサージタンク循環路に残留するＣＩＰに使用した洗浄液のすすぎは、前述のように、ＳＩＰを行うときの加熱された無菌水又は加熱蒸気により行うことができる。アセプティックサージタンク循環路のすすぎが加熱された無菌水又は加熱蒸気だけでは不十分の場合、加熱殺菌装置１８により製造される無菌水を使用して、アセプティックサージタンク循環路のすすぎを行っても構わない。上流側循環路のすすぎを先に行い、無菌水循環の状態で待機させ、アセプティックサージタンク循環路のＳＩＰが終了した後、上流側マニホルドバルブ８により上流側配管部７ａとアセプティックサージタンク配管部７ｂを接続し、加熱殺菌装置１８により製造された無菌水をアセプティックサージタンク循環路に流して、アセプティックサージタンク循環路をすすいでも構わない。
ＳＩＰがＣＩＰに使用されて洗浄液により行われた場合には、無菌水を流すことによりすすぎを行う。
ＳＩＰ終了後のアセプティックサージタンク配管部７ｂの冷却は、無菌エアを供給して行う。無菌エアの供給により、アセプティックサージタンク配管部７ｂの温度が１００℃未満となった後、アセプティックサージタンク１９のジャケットに水等の冷媒を供給し、無菌エアの供給と並行して冷却しても構わない。アセプティックサージタンク配管部７ｂに無菌水や製品を流すことにより冷却しても構わない。
炭酸ガス添加配管部４５に残留するＣＩＰに使用した洗浄液のすすぎは、前述のように、ＳＩＰを行うときの加熱された無菌水又は加熱蒸気により行うことができる。アセプティックサージタンク循環路のすすぎが加熱された無菌水又は加熱蒸気だけでは不十分の場合、加熱殺菌装置１８により製造される無菌水を使用して、炭酸ガス添加配管部４５のすすぎを行っても構わない。上流側循環路及びアセプティックサージタンク循環路のすすぎを先に行い、無菌水循環の状態で炭酸ガス添加配管部４５待機させ、炭酸ガス添加配管部４５のＳＩＰが終了した後、下流側マニホルドバルブ２３により上流側配管部７ａとアセプティックサージタンク配管部を経て炭酸ガス添加配管部４５を接続し、加熱殺菌装置１８により製造された無菌水を炭酸ガス添加配管部４５に流して、炭酸ガス添加配管部４５をすすいでも構わない。
ＳＩＰがＣＩＰに使用されて洗浄液により行われた場合には、無菌水を流すことによりすすぎを行う。
ＳＩＰ終了後の炭酸ガス添加配管部４５の冷却は、無菌エアを供給して行う。無菌エアの供給により、炭酸ガス添加配管部４５の温度が１００℃未満となった後、炭酸ガス添加配管部４５に無菌エアの供給と並行して無菌水を流して冷却しても構わない。
炭酸ガス添加配管部４５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。
下流側循環路のＣＩＰを行う際に稼動していた下流側循環ポンプ２６を停止することなく、ＣＩＰで用いた洗浄液を下流側循環路に循環させたまま、洗浄液が下流側帰還路６ｃに設けられた熱交換装置２４によりＳＩＰに必要な温度に加熱され、加熱された洗浄液を下流側循環路に循環することにより下流側循環路のＳＩＰを行った後、洗浄液を冷却する。冷却は熱交換装置２４に冷媒を流すことにより行う。熱交換装置２４は、熱媒を流すことにより洗浄液を加熱し、冷媒を流すことにより洗浄液を冷却する。洗浄液を１００℃以上、例えば１４０℃に昇温された洗浄液を冷却するとき、密閉された下流側循環路内が１００℃未満になると、下流側循環路内が外気の大気圧よりも低い圧力となり、外気圧により配管に負荷が掛かり、配管が損傷するおそれがある。
充填機タンク１１に無菌エアを供給し、下流側循環路内の圧力が大気圧未満となるのを防止することも考えられる。しかし、下流側循環路内の圧力が大気圧を超える圧力のときに無菌エアを供給しなければならず、この時バルブ（図示せず。）を開として無菌エアを無菌エア供給装置２８から充填機タンク１１内に供給すると、洗浄液の飛沫や気化している洗浄液の成分が無菌エア供給配管のバルブに流れ込むおそれがある。無菌エア供給配管やバルブに付着した洗浄液や洗浄液の成分は、飲料に混入するおそれがあるため洗浄されなければならない。加熱蒸気を供給し、加熱蒸気の凝縮水で無菌エア供給配管やバルブに付着した洗浄液や洗浄液の成分をすすぐことは可能である。或いは直接加熱蒸気を供給し、昇圧する方法も考えられる。しかし、これらの方法は容易ではなく装置を複雑にすることとなる。
図９に示すように、下流側帰還路６ｃのドレン管２０から下流側貯留タンク２５に至る経路に背圧弁３０を設ける。背圧弁３０を設ける位置は下流側帰還路６ｃであればどこに設けても構わないが、背圧弁３０よりも上流側が大気圧以上の圧力となるため、充填機に近い方が好ましい。ＣＩＰ又はＳＩＰを行っているとき、背圧弁３０は全開となっている。ＳＩＰが完了した後、洗浄液を循環させながら降温するとき、配管内を循環している液の体積が収縮し、圧力が急激に降下する。１００℃近傍で１００℃を超える温度、例えば１０５℃まで降温したとき、背圧弁３０を調節し、下流側循環路内の圧力を上げる。１００℃を超える温度から１００℃未満となるとき、下流側循環路内の圧力が大気圧未満とならないように背圧をさらに上げる。そのまま降温し、９０℃未満となったところで、充填機タンク１１又は下流側配管部７ｃのいずれかの箇所に無菌エアを供給し、下流側循環路内を大気圧同等以上とする。９０℃未満となると、加圧されて供給される無菌エアの供給配管内に洗浄液や洗浄液の成分が流れ込むことはない。
下流側帰還路６ｃ及び下流側配管部７ｃの滞液量と温度降下の程度にもよるが、背圧弁３０で配管内の圧力を大気圧以上に出来ない場合、配管内に加熱蒸気を供給することで、下流側循環路内の圧力を上昇させても良い。加熱蒸気圧は０．０５～０．５ＭＰａであり、好ましくは０．１～０．３ＭＰａである。この場合、先に述べた通り、加熱蒸気を供給した後の加熱蒸気供給バルブの洗浄性が複雑になるため、製品液が流れない下流側帰還路６ｃ内に加熱蒸気供給バルブを設置すると好適である(図示せず)。
下流側循環路内の洗浄液を１００℃未満、好ましくは９０℃未満に降温した後、洗浄液を洗い流す。無菌水供給装置２７からマニホルドバルブ２３に無菌水を供給し、供給された無菌水を下流側循環路に流し、背圧弁３０を経由し、排出バルブ３１から洗浄液を排出し、洗浄液を洗い流す。加熱殺菌装置１８により製造される無菌水を使用しても構わない。無菌水で洗浄液を洗い流す際、充填機タンク１１の温度が１００℃から降下することでタンク内圧が大気圧以下にならないように、背圧弁３０で調圧する。上流側循環路のすすぎを先に行い、上流側循環路に無菌水を循環させる状態で待機し、下流側循環路のＳＩＰが終了した後、アセプティックサージタンク配管部７ｂを経由して上流側配管部７ａと下流側循環路７ｃを連結させ、加熱殺菌装置１８により製造された無菌水を下流側循環路に流して、下流側循環路をすすいでも構わない。
洗浄液を逆流方向に流しながら洗浄液を降温しても構わない。このとき、図１０に示すように逆流用背圧弁３３がマニホルドバルブ２３及び下流側貯留タンク２５の間に設けられる。逆流方向に洗浄液を流すＣＩＰ又はＳＩＰを行っているとき、逆流用背圧弁３３は全開となっている。ＳＩＰが完了した後、洗浄液を循環させながら降温するとき、配管内を循環している液の体積が収縮し、圧力が急激に降下する。１００℃近傍で１００℃を超える温度、例えば１０５℃まで降温したとき、逆流用背圧弁３３を調節し、下流側循環路内の圧力を上げる。１００℃を超える温度から１００℃未満となるとき、下流側循環路内の圧力が大気圧未満とならないように背圧をさらに上げる。そのまま降温し、９０℃未満となったところで、充填機タンク１１又は下流側配管部７ｃのいずれかの箇所に無菌エアを供給し、下流側循環路内を大気圧同等以上とする。
上流側マニホルドバルブ８に接続される上流側配管部７ａとアセプティックサージタンク配管部７ｂ双方のＳＩＰが終了した後、上流側マニホルドバルブ８の蒸気バリアのＳＩＰは終了し、無菌エアで冷却され待機状態となる。下流側マニホルドバルブ２３も同様に、アセプティックサージタンク配管部７ｂ、炭酸ガス添加配管部４５及び下流側配管部７ｃのＳＩＰが終了した後、下流側マニホルドバルブ２３の蒸気バリアのＳＩＰは終了し、無菌エアで冷却され、待機状態となる (図示せず)。
洗浄液でＣＩＰを兼ねたＳＩＰを行い、下流側循環路内を１００℃未満に冷却後、無菌水をマニホルドバルブ２３から供給すると好適である。理由は、ＳＩＰ後の外気流入により非無菌となる可能性のある下流側帰還路６ｃを経由せず、下流側配管部７ｃの無菌状態を維持したまま、下流側配管部７ｃ内に残存する洗浄液をすすぐことが出来るからである。供給される無菌水は、マニホルドバルブ２３から充填機タンク１１、充填ノズル２ａ、ドレン管２０を通り、排出バルブ３１からブローされる。このとき、背圧弁３０又は背圧弁３０近傍のバルブは閉じられている。排出バルブ３１の上流に洗浄剤の濃度計を設け（図示せず）、洗浄剤の濃度が検知されなくなることで、洗浄剤が配管内から除去されたことと見なし、すすぎ工程を完了し、排出バルブ３１が閉じられる。濃度計の代わりに導電率計を設け、すすぎ水の導電率が純水の値である１０μＳ／ｃｍ以下になった時点ですすぎ完了としても構わない。導電率計の故障に備え、導電率計を２台設け、２台とも純水の導電率になった時点ですすぎ工程を自動で完了させても構わない。
無菌水により上流側循環路、アセプティックサージタンク循環路、炭酸ガス添加配管４５及び下流側循環路内の洗浄液を除去し、充填機２の全ての充填ノズル２ａ内の洗浄液が無菌水に置き換わった時点で、無菌水の送液は停止される。さらに、同時に又はその後、無菌エア供給装置２８から供給される無菌エアにより充填機タンク１１から充填ノズル２ａまでブローすることにより、下流側配管部７ｃ内に残存する無菌水を除去しつつ、無菌エアを飲料供給系配管７内に供給し、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。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。また、すすぎ完了後に、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。
充填機タンク１１の上流の下流側配管部７ｃのブローは、図９に示される下流側配管部７ｃに設けられる残水ブロー用バルブ３２を開け、下流側配管部７ｃ内の残水を無菌エア供給装置２８から無菌エアを供給することによりブローする。また、残水ブロー用バルブ３２を開ける前に、残水ブロー用バルブ３２の下流を加熱蒸気でＳＩＰを行うことで、残水ブロー用バルブ３２が開いた際の菌の混入を防止できる。残水ブロー用バルブ３２よりも下流の加熱蒸気によるＳＩＰの条件は、製品液の殺菌価以上であれば良い。下流側マニホルドバルブ２３から充填機２までの下流側配管部７ｃに圧力計を設置し、残水ブロー工程の間、圧力計の指示値を監視しながら、残水ブロー用バルブ３２の開け・閉め、又はバルブ開度の調整を行うと、菌のコンタミを防止しながら速やかに残水を除去することが可能である。監視圧力は、大気圧以上、好ましくは０．０１ＭＰａ以上である。下流側配管部７ｃで抜けなかった残水及び充填機タンク１１、充填ノズル２ａの残水ブローは、充填部チャンバ３内の無菌状態を維持したまま行う。その後、飲料を受け入れ、製造を開始する。残水ブローを行わないまま製造を開始すると、製造開始時、飲料が薄まり、歩留まりが悪くなる。
下流側循環路の分割された充填ノズル２ａを含む下流側配管部７ｃのすすぎは、充填ノズル２ａが分割されない場合と同様である。
炭酸飲料を充填する充填ノズル２ａは、炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給配管４１及び炭酸ガスを排出するガス排出配管４２を備えるが、下流側循環路にすすぎ水を流すとき、炭酸ガス供給配管４１及び炭酸ガス排出配管４２にもすすぎ水を流す。
（下流側配管部のＣＩＰ、ＳＩＰ、すすぎ及び冷却）
これまで、ＣＩＰ、ＳＩＰ及びすすぎ工程について述べたが、下流側配管部７ｃのＣＩＰ、ＳＩＰ、すすぎ及び冷却についてまとめて具体的に説明する。
図１３は無菌充填機における下流側配管部７ｃにＣＩＰの途中から洗浄液によりＳＩＰを行うときの、充填ノズル２ａの温度を示すグラフである。洗浄液供給装置２２から下流側循環路に洗浄液が供給され、洗浄液が下流側循環路内に循環される。洗浄液は熱交換装置２４によりＣＩＰに適した温度、例えば７０℃から９０℃に昇温され、定められた時間循環される。ＣＩＰの途中で洗浄液はＳＩＰに必要な温度、例えば１４０℃に昇温され、定められた時間循環される。その後、洗浄液は熱交換装置２４により冷却され、洗浄液が１００℃未満に降温されたとき、無菌水供給装置２７から無菌水が供給され、下流側配管部７ｃは冷却されながら、洗浄液が洗い流される。
図１４は無菌充填機における下流側配管部７ｃにＣＩＰの当初から洗浄液によりＳＩＰを行うときの、充填ノズル２ａの温度を示すグラフである。洗浄液供給装置２２から下流側循環路に洗浄液が供給され、洗浄液が下流側循環路内に循環される。洗浄液は熱交換装置２４によりＣＩＰに適した温度であって、ＳＩＰに必要な温度まで、例えば７０℃から１４０℃に昇温され、定められた時間循環される。その後、洗浄液は熱交換装置２４により冷却され、洗浄液が１００℃未満に降温されたとき、無菌水供給装置２７から無菌水が供給され、下流側配管部７ｃは冷却されながら、洗浄液が洗い流される。
図１５は無菌充填機における下流側配管部７ｃにＣＩＰの当初から洗浄液及びすすぎ水によりＳＩＰを行うときの、充填ノズル２ａの温度を示すグラフである。洗浄液供給装置２２から下流側循環路に洗浄液が供給され、洗浄液が下流側循環路内に循環される。洗浄液は熱交換装置２４によりＣＩＰ及びＳＩＰに適した温度、例えば７０℃から１４０℃に昇温され、定められた時間循環される。その後、無菌水供給装置２７から下流側循環路に無菌水が供給されながら、洗浄液が洗い流される。このとき、供給される無菌水はこれまで循環されていた洗浄水と同等の温度に加熱されながら供給される。ＳＩＰに必要な温度に加熱されながら洗浄液は無菌水に代わり、その間ＳＩＰも行われる。下流側循環路内が無菌水に置き換わり、定められた時間無菌水が循環される。その後無菌水は熱交換装置２４により冷却される。
図１６は無菌充填機における下流側配管部７ｃにＣＩＰの後にＳＩＰを行うときの、充填ノズル２ａの温度を示すグラフである。洗浄液供給装置２２から下流側循環路に洗浄液が供給され、洗浄液が下流側循環路内に循環される。洗浄液は熱交換装置２４によりＣＩＰに適した温度、例えば７０℃から８０℃に昇温され、定められた時間循環される。その後、無菌水供給装置２７から下流側循環路に無菌水が供給されながら、洗浄液が洗い流される。このとき、供給される無菌水は熱交換装置２４によりＳＩＰに必要な温度に昇温されながら循環される。ＳＩＰに必要な温度に加熱されながら洗浄液は無菌水に代わり、その後ＳＩＰに必要な温度に昇温された無菌水は下流側循環路を循環する。定められた時間無菌水が循環され、その後無菌水は熱交換装置２４により冷却される。
上述の具体例でのＳＩＰは、演算されるＦ値の最小値が目標値に到達したときに終了とされる。
（製造工程）
すすぎが終了した後、加熱殺菌装置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７ｃ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に太線で示すように、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、アセプティックサージタンク配管部７ｂ及び下流側配管部７ｃ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、無菌充填機の外に送り出される。
炭酸ガスを含む飲料は、図８に太線で示すように、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、アセプティックサージタンク配管部７ｂ、炭酸ガス添加配管部４５及び下流側配管部７ｃ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。炭酸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、無菌充填機の外に送り出される。
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。また、無菌充填機が飲料を充填する容器はボトルだけでなく、カップ、トレー、缶等どのような形状でも構わない。さらに容器の材料もプラスチックだけでなく、紙とプラスチックの複合体、ガラス、金属等どのような素材から構成されていても構わない。
２…充填機
２ａ…充填ノズル
２ｂ…充填機マニホルド
６ａ…上流側帰還路
６ｂ…アセプティックサージタンク帰還路
６ｃ…下流側帰還路
７…飲料供給系配管
７ａ…上流側配管部
７ｂ…アセプティックサージタンク配管部
７ｃ…下流側配管部
８…上流側マニホルドバルブ
１０…温度センサ
１７…コントローラ
１８…加熱殺菌装置
１９…アセプティックサージタンク
２１…加熱蒸気供給装置
２２…洗浄液供給装置
２３…下流側マニホルドバルブ
２４…熱交換装置
２５…下流側貯留タンク
２６…下流側循環ポンプ
２７…無菌水供給装置
２８…無菌エア供給装置
３０…背圧弁
３３…逆流用背圧弁
３４…充填ホイール
４１…炭酸ガス供給配管
４２…炭酸ガス排出配管
４５…炭酸ガス添加配管部
４６…炭酸ガス添加装置
４７…炭酸飲料サージタンク

Claims (17)

  1. 加熱殺菌装置を経て充填機内へと飲料を送る飲料供給系配管を備えた無菌充填機の洗浄・殺菌方法であって、
    前記飲料供給系配管の前記加熱殺菌装置を経由する上流側配管部に対し上流側帰還路を設けて上流側循環路を形成し、
    前記加熱殺菌装置により殺菌された前記飲料を貯留するアセプティックサージタンクを含むアセプティックサージタンク配管部に対しアセプティックサージタンク帰還路を設け、アセプティックサージタンク循環路を形成し、
    前記アセプティックサージタンクから供給される前記飲料を貯留する充填機タンクを経て充填ノズルに至る下流側配管部に対し下流側帰還路を設けて下流側循環路を形成し、
    前記上流側配管部、前記アセプティックサージタンク配管部及び前記下流側配管部のＣＩＰ（Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）及びＳＩＰ（Ｓｔｅｒｉｌｉｚｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）を別個に行うことを特徴とする無菌充填機の洗浄・殺菌方法。
  2. 請求項１に記載の無菌充填機の洗浄・殺菌方法において、
    前記飲料を貯留する前記アセプティックサージタンクから供給される殺菌された前記飲料に炭酸ガスを添加する炭酸ガス添加装置を含む炭酸ガス添加配管部に、炭酸ガス添加循環路を形成し、当該炭酸ガス添加循環路のＣＩＰ及びＳＩＰを別個に行うことを特徴とする無菌充填機の洗浄・殺菌方法。
  3. 請求項１に記載の無菌充填機の洗浄・殺菌方法において、
    前記上流側配管部、前記アセプティックサージタンク配管部及び前記下流側配管部に付着した前記飲料の残留物などの除去を行うために前記上流側循環路、前記アセプティックサージタンク循環路及び前記下流側循環路に洗浄液を循環させる前記ＣＩＰを行い、前記上流側循環路、前記アセプティックサージタンク循環路及び前記下流側循環路の少なくともいずれか一つの前記ＣＩＰの初期から又は途中から前記洗浄液の温度を前記ＣＩＰに続いて行う前記上流側配管部、前記アセプティックサージタンク配管部及び前記下流側配管部の少なくともいずれか一つを殺菌する前記ＳＩＰに必要な温度に昇温後に前記上流側配管部、前記アセプティックサージタンク循環路及び前記下流側配管部の少なくともいずれか一つに対して前記ＳＩＰを行い、さらに無菌水により前記洗浄液を洗い流すことを特徴とする無菌充填機の洗浄・殺菌方法。
  4. 請求項２に記載の無菌充填機の洗浄・殺菌方法において、前記炭酸ガス添加配管部に付着した前記飲料の残留物などの除去を行うために前記炭酸ガス添加循環路に洗浄液を循環させる前記ＣＩＰを行い、前記炭酸ガス添加循環路の前記ＣＩＰの初期から又は途中から前記洗浄液の温度を前記ＣＩＰに続いて行う前記炭酸ガス添加配管部を殺菌する前記ＳＩＰに必要な温度に昇温後に前記炭酸ガス添加配管部に対して前記ＳＩＰを行い、さらに無菌水により前記洗浄液を洗い流すことを特徴とする無菌充填機の洗浄・殺菌方法。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の無菌充填機の洗浄・殺菌方法において、
    前記アセプティックサージタンクの前記ＳＩＰを加熱蒸気により行うことを特徴とする無菌充填機の洗浄・殺菌方法。
  6. 請求項３又は請求項４に記載の無菌充填機の洗浄・殺菌方法において、
    前記下流側循環路に前記洗浄液を循環させる前記ＣＩＰを行い、前記ＣＩＰの初期から又は途中から前記洗浄液の温度を前記ＣＩＰに続いて行う前記下流側配管部を殺菌する前記ＳＩＰに必要な温度に昇温後に前記下流側配管部に対して前記ＳＩＰを行い、前記ＳＩＰの後、前記洗浄液又は前記無菌水を降温するとき、前記下流側循環路に設ける背圧弁を調節することにより、前記下流側循環路内の圧力を大気圧以上の圧力に保持することを特徴とする無菌充填機の洗浄・殺菌方法。
  7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の無菌充填機の洗浄・殺菌方法において、
    前記下流側配管部のＣＩＰを前記下流側循環路に洗浄液を循環して行うとき、前記充填機タンクから前記充填ノズルに洗浄液を流す循環及び前記充填ノズルから前記充填機タンクに洗浄液を逆流させる循環を行うことを特徴とする無菌充填機の洗浄・殺菌方法。
  8. 請求項7に記載の無菌充填機の洗浄・殺菌方法において、
    前記下流側配管部に設けられる前記飲料を容器に充填する多数の前記充填ノズルを複数に分割し、前記充填機タンクから分割された前記充填ノズルに洗浄液を流す循環及び分割された前記充填ノズルから前記充填機タンクに洗浄液を逆流させる循環を行うことを特徴とする無菌充填機の洗浄・殺菌方法。
  9. 請求項７又は請求項８に記載の無菌充填機の洗浄・殺菌方法において、
    前記ＳＩＰを前記下流側循環路に前記洗浄液を循環して行うとき、前記充填機タンクから前記充填ノズルに洗浄液を流す循環及び前記充填ノズルから前記充填機タンクに洗浄液を逆流させる循環を行うことを特徴とする無菌充填機の洗浄・殺菌方法。
  10. 加熱殺菌装置を経て充填機内へと飲料を送る飲料供給系配管を備えた無菌充填機であって、
    前記飲料供給系配管の前記加熱殺菌装置を経由する上流側配管部に対し上流側帰還路を設けて上流側循環路を形成し、
    前記加熱殺菌装置により殺菌された前記飲料を貯留するアセプティックサージタンクを含むアセプティックサージタンク配管部に対しアセプティックサージタンク帰還路を設けてアセプティックサージタンク循環路を形成し、
    前記アセプティックサージタンクから供給される前記飲料を貯留する充填機タンクを経て充填ノズルに至る下流側配管部に対し下流側帰還路を設けて下流側循環路を形成し、
    前記上流側配管部、前記アセプティックサージタンク配管部及び前記下流側配管部のＣＩＰ（Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）及びＳＩＰ（Ｓｔｅｒｉｌｉｚｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）を別個に行うように構成されることを特徴とする無菌充填機。
  11. 請求項１０に記載の無菌充填機において、
    前記飲料を貯留する前記アセプティックサージタンクから供給される殺菌された前記飲料に炭酸ガスを添加する炭酸ガス添加装置を含む炭酸ガス添加配管部に、炭酸ガス添加循環路を形成し、当該炭酸ガス添加循環路のＣＩＰ及びＳＩＰを別個に行うように構成されることを特徴とする無菌充填機。
  12. 請求項１０に記載の無菌充填機において、
    前記上流側循環路、前記アセプティックサージタンク循環路及び前記下流側循環路の循環路に洗浄液を供給する洗浄液供給装置を備え、前記洗浄液供給装置から供給される前記洗浄液又は無菌水を前記ＳＩＰに必要な温度に加熱する熱交換装置を備えることを特徴とする無菌充填機。
  13. 請求項１１に記載の無菌充填機において、
    前記炭酸ガス添加循環路に洗浄液を供給する洗浄液供給装置を備え、前記炭酸ガス添加循環路に前記洗浄液供給装置から供給される前記洗浄液又は前記炭酸ガス添加循環路に供給される無菌水を前記ＳＩＰに必要な温度に加熱する熱交換装置を備えることを特徴とする無菌充填機。
  14. 請求項１０又は請求項１１に記載の無菌充填機において、
    前記アセプティックサージタンクに加熱蒸気を供給する加熱蒸気供給装置を備えることを特徴とする無菌充填機。
  15. 請求項１０又は請求項１１に記載の無菌充填機において、
    前記洗浄液又は前記無菌水を加熱して行う前記ＳＩＰの後、前記洗浄液又は前記無菌水を降温するとき、前記下流側循環路内の圧力を大気圧以上の圧力に保持する背圧弁を前記下流側循環路に設けることを特徴とする無菌充填機。
  16. 請求項１０乃至請求項１５のいずれか１項に記載の無菌充填機において、
    前記下流側循環路に前記洗浄液を循環するとき、前記充填機タンクから前記充填ノズルに前記洗浄液を流す循環及び前記充填ノズルから前記充填機タンクに洗浄液を逆流させる循環を行うように前記下流側循環路を構成することを特徴とする無菌充填機。
  17. 請求項１６に記載の無菌充填機において、
    前記充填ノズルを複数に分割し、前記充填機タンクから分割した前記充填ノズルにより下流側分割循環路を形成し、
    前記下流側分割循環路に前記洗浄液を循環するとき、前記充填機タンクから分割した前記充填ノズルに前記洗浄液を流す循環及び分割した前記充填ノズルから前記充填機タンクに洗浄液を逆流させる循環を行うように前記下流側分割循環路を構成することを特徴とする無菌充填機。
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