JP2004018029A - アセプティック充填方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】アセプティック充填にかかる内容物を加温する場合に避けられなかった容器の変形を回避する。
【解決手段】洗浄、殺菌を施した合成樹脂製容器に予め殺菌を施した内容物を充填するに当たり、充填に係わる内容物を少なくとも常温よりも高い温度に保持する。
【選択図】 なし
【解決手段】洗浄、殺菌を施した合成樹脂製容器に予め殺菌を施した内容物を充填するに当たり、充填に係わる内容物を少なくとも常温よりも高い温度に保持する。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、茶系等の飲料のもつ自然のおいしさを維持したまま容器に充填するのに有用なアセプティック充填方法に関するものであって、該アセプティック充填にかかる内容物を加温する場合に避けられなかった容器に対するダメージ（形状変形等）をより有利に回避しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
茶系の飲料を内容物として充填した合成樹脂製のボトル型容器（ペットボトル等）は近年のお茶ブームから消費者の支持を獲得しており、その市
場は益々拡大していく傾向にある。
【０００３】
かかる内容物はそれがもつ自然のおいしさや風味を維持することがとくに重要であって、内容物への温度による影響を極力抑えるために短時間で殺菌・冷却して、常温において殺菌済みの容器に液詰めする、いわゆるアセプティック（無菌）充填システムが採用されている。
【０００４】
ところで、アセプティック充填に使用される容器は、殺菌・冷却にかかる常温の内容物を充填することを前提していることから、耐熱性に関しては考慮が払われていないところ、とくに冬季のように気温の低い時期においては、内容物を容器毎ウオーマやホットベンダー等によって加温した場合に容器が熱によって変形するおそれがある。
【０００５】
この点に関してはアセプティック充填で使用される容器を耐熱性の改善された容器に代替していくか、あるいは容器の肉厚化を図る等の試みもなされてはいるものの、耐熱性の改善された容器においてもウオーマ等による加温ではなおその胴部についての耐熱性は不十分であり、容器の厚肉化は資源の削減を図る観点からは有用でない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、内容物を充填する容器について特別な工夫を凝らさなくても加温による容器の変形を回避できる新規なアセプティック充填方法を提案するところにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、洗浄、殺菌を施した合成樹脂製容器に予め殺菌を施した内容物を充填するに当たり、
充填に係わる内容物を少なくとも常温よりも高い温度に保持することを特徴とするアセプティック充填方法である。
【０００８】
充填に係わる内容物の上限温度は４０°Ｃ、より好ましくは３０〜４０°Ｃとするのが好適であり、アセプティック充填システムにおいて冷却工程が付加される場合には、ウオーマ等の加温器で加熱される温度、例えば５０〜６０°Ｃ程度までとすることできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従うアセプティック充填方法について具体的に説明する。
【００１０】
アセプティック充填には種々の方式が存在するが、その一例を挙げると、容器滅菌セクションと無菌充填セクションの組み合わせからなる方式がある。この場合、容器滅菌セクションではブロー成形等によって成形されたボトルに対してその内部を温水にて洗浄（ウオッシャー）され、次いで、滅菌溶液にてボトルの口部をターゲットとして洗浄するボトル外洗を施してから滅菌溶剤を満注してボトル内が滅菌され、引き続きボトルの口部を下にして滅菌溶剤を排出するととも無菌エアーフラッシングが行われる。無菌充填セクションでは、無菌エアーフラッシングが行われたボトルに内容物を充填（無菌充填）してキャッピング（キャッパー）する等の方式が挙げられる。このようにアセプティック充填に係わる工程を経て液詰めされたボトルは、ウオーマ等によって加温した場合、加温の際の熱影響で容器の形状変形は避けられないこととなるが、本発明では、内容物の充填に際してその温度を常温よりも高い温度に保持するようにしたので、加温時の容器に対する熱影響を緩和することが可能となり容器の外観形状が損なわれることがほとんどない。
【００１１】
ここに、内容物の温度を常温よりも高い温度に保持してアセプティック充填することで加温時における容器の外観形状の変形を回避できる理由は、内容物を常温よりも高い温度に保持して充填すると、容器内の最終的な内圧が常温でアセプティック充填した場合に比較して低くなり、この状態で容器を加温しても内圧が低い分だけ加温時における内圧の上昇を抑制できるからと考えられる。
【００１２】
満注容量が２９０ミリリットルになるＰＥＴボトルに２８０ミリリットルの水を常温（２０°Ｃ）及び４０°Ｃにしてアセプティック充填した場合（容器内の空間は１０ミリリットル）におけるボトルの内圧は以下の通りとなる。なお、内圧の容器に対する影響を考えるとき、内圧の上昇の程度を計算するうえでは容器の変形による圧力の緩和は無視するため容器は剛体であると仮定し、容器の熱膨張による体積変化も無視する。
【００１３】
まず、２０°Ｃ、２８０ミリリットルの水は熱膨張により、４０°Ｃでは２８１．６９ミリリットルへ、６５°Ｃでは２８５．０４ミリリットルへと体積変化を起こすことになる。また、容器内の空間の気体は理想気体の状態方程式ＰＶ ＝ｎＲＴに従うものとする。
【００１４】
また、２０°Ｃの水蒸気圧は２．３３８ｋＰａ
４０°Ｃの水蒸気圧は７．３７７ｋＰａ
６５°Ｃの水蒸気圧は２５．０１４ｋＰａ
であり、
２０°Ｃ→６５°Ｃの水蒸気圧は２５．０１４−２．３３８＝２２．６７６ｋＰａ
４０°Ｃ→６５°Ｃの水蒸気圧は２５．０１４−７．３７７＝１７．６３７ｋＰａ
【００１５】
２０°Ｃで充填し６５°Ｃまで温度を上げたときの内圧（従来法に従いアセプティック充填して加温した場合に相当する）は、
ＰＶ ＝ｎ ＲＴ Ｐ′Ｖ ′＝ｎ ＲＴ′
ここで、ｎ 、Ｒは定数、
Ｐ＝１０１．３２５ｋＰａ （充填時の圧力＝大気圧＝１気圧）、Ｖ ＝１０ミリリットル（充填時の容器内の空間の容積）
Ｔ＝２９３°Ｋ （充填時の絶対温度２０＋２７３）
Ｐ′＝加温時の空間の圧力、Ｖ ′＝２９０−２８５．０４＝４．９６ミリリットル（加温時の容器内の空間の容積）
Ｔ′＝３３８°Ｋ （加温時の絶対温度６５＋２７３）
【００１６】
ＰＶ ／Ｔ＝Ｐ′Ｖ ′／Ｔ′
Ｐ′＝ＰＶＴ′／ＴＶ ′＝（１０１．３２５×１０×３３８）／（２９３×４．９６）＝２３．６ｋＰａ
さらに、内圧は２３６＋２３＝２５９ｋＰａ （絶対圧）となる（ゲージ圧では１５８ｋＰａ ）。
【００１７】
一方、４０°Ｃで充填し、６５°Ｃまで温度を上げたときの内圧（本発明に従ってアセプティック充填して加温した場合に相当する）は、
ＰＶ ＝ｎ ＲＴ Ｐ′Ｖ ′＝ｎ ＲＴ′
ここで、ｎ 、Ｒは定数、
Ｐ＝１ａｔｍ （充填時の圧力＝大気圧＝１気圧）、Ｖ ＝８．３１ミリリットル（２０°Ｃ２８０ミリリットルの水を４０°Ｃで充填時の容器内の空間の容積）
Ｔ＝３１３°Ｋ （充填時の絶対温度４０＋２７３）
Ｐ′＝加温時の空間の圧力、Ｖ ′＝２９０−２８５．０４＝４．９６ミリリットル（加温時の容器内の空間の容積）
Ｔ′＝３３８°Ｋ （加温時の絶対温度６５＋２７３）
【００１８】
ＰＶ ／Ｔ＝Ｐ′Ｖ ′／Ｔ′
Ｐ′＝ＰＶＴ′／ＴＶ ′＝（１０１．３２５×８．３１×３３８）／（３１３×４．９６）＝１８３ｋＰａ
さらに、水蒸気圧１８ｋＰａ を加え、最終的な内圧は１８３＋１８＝２０１ｋＰａ （絶対圧）となる（ゲージ圧では１００ｋＰａ ）。
【００１９】
上記の如く、常温（２０°Ｃ）で充填した場合と４０℃で充填した場合の内圧差はゲージ圧で１５８−１００＝５８ｋＰａであって、このような内圧差がアセプティック充填にかかかる容器を加温した場合において容器の形状の変形を抑制できる原因であると考えられる（容器は実際には弾性変形するので、内圧が緩和されるためさらに低い圧力となる）。
【００２０】
ウオーマ等の加温器は、容器内の内容物の温度を５０〜６０°Ｃ程度に保持するように設定されており、アセプティック充填時の内容物の温度は、加温する温度と同等の温度で充填するのが最もよいが、この場合にはアセプティック充填システムにおいて冷却工程が必要となり、そのための装置やラインの延長を余儀なくされることが懸念される。このため、本発明では冷却工程を必要とせず、かつ容器の変形を抑制できる温度として内容物の上限温度を３０〜４０°Ｃ程度に保持する。
【００２１】
【実施例】
充填容量が２８０ミリリットルになるシュリンクラベル付き丸型耐熱ＰＥＴボトル（使用樹脂量２６ｇ）と充填容量が３５０ミリリットルになるシュリンクラベル付きの角型高耐熱ＰＥＴボトル（使用樹脂量２６ｇ）を用意してそれぞれの容器に２０°Ｃ、４０°Ｃの水道水を入れてキャッピングし６０°Ｃ、６５°Ｃ、７０°ｃ、７５°Ｃ、８０°Ｃの各恒温水槽に１時間浸漬（湯煎）させた場合におけるボトルの外観形状の変化状況について調査した。
【００２２】
その結果を表１に示す。なお、容器の外観評価は容器底部の出っ張りや常温まで冷却したときのパネル部（胴部）の状況により判断し、×は底部の出っ張りと冷却後のパネル部に凸が生じた場合を表示し、△は底部の僅かな出っ張りと冷却後のパネル部に凸が生じた場合を表示し、さらに○はとくに問題が生じなかった場合を表示するものとする。
【００２３】
【表１】
【００２４】
表１より明らかなように、アセプティック充填に際して充填にかかわる内容物を常温よりも高い温度に保持することで容器の形状変化が極めて小さくなり、丸型耐熱ＰＥＴボトルでは６０°Ｃ程度の加温に耐えることが可能であり、角型高耐熱ＰＥＴボトルでは６５°Ｃ程度の加温に耐えることが可能であることが確認できた。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、内容物の温度を常温よりも高くしてアセプティック充填するようにしたので常温充填の場合に比較して加温時の温度と充填時の温度が接近し加温時の内圧上昇が小さくなるため内容物を容器毎加温しても容器の外観形状に与える影響が極めて小さい。
【発明の属する技術分野】
本発明は、茶系等の飲料のもつ自然のおいしさを維持したまま容器に充填するのに有用なアセプティック充填方法に関するものであって、該アセプティック充填にかかる内容物を加温する場合に避けられなかった容器に対するダメージ（形状変形等）をより有利に回避しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
茶系の飲料を内容物として充填した合成樹脂製のボトル型容器（ペットボトル等）は近年のお茶ブームから消費者の支持を獲得しており、その市
場は益々拡大していく傾向にある。
【０００３】
かかる内容物はそれがもつ自然のおいしさや風味を維持することがとくに重要であって、内容物への温度による影響を極力抑えるために短時間で殺菌・冷却して、常温において殺菌済みの容器に液詰めする、いわゆるアセプティック（無菌）充填システムが採用されている。
【０００４】
ところで、アセプティック充填に使用される容器は、殺菌・冷却にかかる常温の内容物を充填することを前提していることから、耐熱性に関しては考慮が払われていないところ、とくに冬季のように気温の低い時期においては、内容物を容器毎ウオーマやホットベンダー等によって加温した場合に容器が熱によって変形するおそれがある。
【０００５】
この点に関してはアセプティック充填で使用される容器を耐熱性の改善された容器に代替していくか、あるいは容器の肉厚化を図る等の試みもなされてはいるものの、耐熱性の改善された容器においてもウオーマ等による加温ではなおその胴部についての耐熱性は不十分であり、容器の厚肉化は資源の削減を図る観点からは有用でない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、内容物を充填する容器について特別な工夫を凝らさなくても加温による容器の変形を回避できる新規なアセプティック充填方法を提案するところにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、洗浄、殺菌を施した合成樹脂製容器に予め殺菌を施した内容物を充填するに当たり、
充填に係わる内容物を少なくとも常温よりも高い温度に保持することを特徴とするアセプティック充填方法である。
【０００８】
充填に係わる内容物の上限温度は４０°Ｃ、より好ましくは３０〜４０°Ｃとするのが好適であり、アセプティック充填システムにおいて冷却工程が付加される場合には、ウオーマ等の加温器で加熱される温度、例えば５０〜６０°Ｃ程度までとすることできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従うアセプティック充填方法について具体的に説明する。
【００１０】
アセプティック充填には種々の方式が存在するが、その一例を挙げると、容器滅菌セクションと無菌充填セクションの組み合わせからなる方式がある。この場合、容器滅菌セクションではブロー成形等によって成形されたボトルに対してその内部を温水にて洗浄（ウオッシャー）され、次いで、滅菌溶液にてボトルの口部をターゲットとして洗浄するボトル外洗を施してから滅菌溶剤を満注してボトル内が滅菌され、引き続きボトルの口部を下にして滅菌溶剤を排出するととも無菌エアーフラッシングが行われる。無菌充填セクションでは、無菌エアーフラッシングが行われたボトルに内容物を充填（無菌充填）してキャッピング（キャッパー）する等の方式が挙げられる。このようにアセプティック充填に係わる工程を経て液詰めされたボトルは、ウオーマ等によって加温した場合、加温の際の熱影響で容器の形状変形は避けられないこととなるが、本発明では、内容物の充填に際してその温度を常温よりも高い温度に保持するようにしたので、加温時の容器に対する熱影響を緩和することが可能となり容器の外観形状が損なわれることがほとんどない。
【００１１】
ここに、内容物の温度を常温よりも高い温度に保持してアセプティック充填することで加温時における容器の外観形状の変形を回避できる理由は、内容物を常温よりも高い温度に保持して充填すると、容器内の最終的な内圧が常温でアセプティック充填した場合に比較して低くなり、この状態で容器を加温しても内圧が低い分だけ加温時における内圧の上昇を抑制できるからと考えられる。
【００１２】
満注容量が２９０ミリリットルになるＰＥＴボトルに２８０ミリリットルの水を常温（２０°Ｃ）及び４０°Ｃにしてアセプティック充填した場合（容器内の空間は１０ミリリットル）におけるボトルの内圧は以下の通りとなる。なお、内圧の容器に対する影響を考えるとき、内圧の上昇の程度を計算するうえでは容器の変形による圧力の緩和は無視するため容器は剛体であると仮定し、容器の熱膨張による体積変化も無視する。
【００１３】
まず、２０°Ｃ、２８０ミリリットルの水は熱膨張により、４０°Ｃでは２８１．６９ミリリットルへ、６５°Ｃでは２８５．０４ミリリットルへと体積変化を起こすことになる。また、容器内の空間の気体は理想気体の状態方程式ＰＶ ＝ｎＲＴに従うものとする。
【００１４】
また、２０°Ｃの水蒸気圧は２．３３８ｋＰａ
４０°Ｃの水蒸気圧は７．３７７ｋＰａ
６５°Ｃの水蒸気圧は２５．０１４ｋＰａ
であり、
２０°Ｃ→６５°Ｃの水蒸気圧は２５．０１４−２．３３８＝２２．６７６ｋＰａ
４０°Ｃ→６５°Ｃの水蒸気圧は２５．０１４−７．３７７＝１７．６３７ｋＰａ
【００１５】
２０°Ｃで充填し６５°Ｃまで温度を上げたときの内圧（従来法に従いアセプティック充填して加温した場合に相当する）は、
ＰＶ ＝ｎ ＲＴ Ｐ′Ｖ ′＝ｎ ＲＴ′
ここで、ｎ 、Ｒは定数、
Ｐ＝１０１．３２５ｋＰａ （充填時の圧力＝大気圧＝１気圧）、Ｖ ＝１０ミリリットル（充填時の容器内の空間の容積）
Ｔ＝２９３°Ｋ （充填時の絶対温度２０＋２７３）
Ｐ′＝加温時の空間の圧力、Ｖ ′＝２９０−２８５．０４＝４．９６ミリリットル（加温時の容器内の空間の容積）
Ｔ′＝３３８°Ｋ （加温時の絶対温度６５＋２７３）
【００１６】
ＰＶ ／Ｔ＝Ｐ′Ｖ ′／Ｔ′
Ｐ′＝ＰＶＴ′／ＴＶ ′＝（１０１．３２５×１０×３３８）／（２９３×４．９６）＝２３．６ｋＰａ
さらに、内圧は２３６＋２３＝２５９ｋＰａ （絶対圧）となる（ゲージ圧では１５８ｋＰａ ）。
【００１７】
一方、４０°Ｃで充填し、６５°Ｃまで温度を上げたときの内圧（本発明に従ってアセプティック充填して加温した場合に相当する）は、
ＰＶ ＝ｎ ＲＴ Ｐ′Ｖ ′＝ｎ ＲＴ′
ここで、ｎ 、Ｒは定数、
Ｐ＝１ａｔｍ （充填時の圧力＝大気圧＝１気圧）、Ｖ ＝８．３１ミリリットル（２０°Ｃ２８０ミリリットルの水を４０°Ｃで充填時の容器内の空間の容積）
Ｔ＝３１３°Ｋ （充填時の絶対温度４０＋２７３）
Ｐ′＝加温時の空間の圧力、Ｖ ′＝２９０−２８５．０４＝４．９６ミリリットル（加温時の容器内の空間の容積）
Ｔ′＝３３８°Ｋ （加温時の絶対温度６５＋２７３）
【００１８】
ＰＶ ／Ｔ＝Ｐ′Ｖ ′／Ｔ′
Ｐ′＝ＰＶＴ′／ＴＶ ′＝（１０１．３２５×８．３１×３３８）／（３１３×４．９６）＝１８３ｋＰａ
さらに、水蒸気圧１８ｋＰａ を加え、最終的な内圧は１８３＋１８＝２０１ｋＰａ （絶対圧）となる（ゲージ圧では１００ｋＰａ ）。
【００１９】
上記の如く、常温（２０°Ｃ）で充填した場合と４０℃で充填した場合の内圧差はゲージ圧で１５８−１００＝５８ｋＰａであって、このような内圧差がアセプティック充填にかかかる容器を加温した場合において容器の形状の変形を抑制できる原因であると考えられる（容器は実際には弾性変形するので、内圧が緩和されるためさらに低い圧力となる）。
【００２０】
ウオーマ等の加温器は、容器内の内容物の温度を５０〜６０°Ｃ程度に保持するように設定されており、アセプティック充填時の内容物の温度は、加温する温度と同等の温度で充填するのが最もよいが、この場合にはアセプティック充填システムにおいて冷却工程が必要となり、そのための装置やラインの延長を余儀なくされることが懸念される。このため、本発明では冷却工程を必要とせず、かつ容器の変形を抑制できる温度として内容物の上限温度を３０〜４０°Ｃ程度に保持する。
【００２１】
【実施例】
充填容量が２８０ミリリットルになるシュリンクラベル付き丸型耐熱ＰＥＴボトル（使用樹脂量２６ｇ）と充填容量が３５０ミリリットルになるシュリンクラベル付きの角型高耐熱ＰＥＴボトル（使用樹脂量２６ｇ）を用意してそれぞれの容器に２０°Ｃ、４０°Ｃの水道水を入れてキャッピングし６０°Ｃ、６５°Ｃ、７０°ｃ、７５°Ｃ、８０°Ｃの各恒温水槽に１時間浸漬（湯煎）させた場合におけるボトルの外観形状の変化状況について調査した。
【００２２】
その結果を表１に示す。なお、容器の外観評価は容器底部の出っ張りや常温まで冷却したときのパネル部（胴部）の状況により判断し、×は底部の出っ張りと冷却後のパネル部に凸が生じた場合を表示し、△は底部の僅かな出っ張りと冷却後のパネル部に凸が生じた場合を表示し、さらに○はとくに問題が生じなかった場合を表示するものとする。
【００２３】
【表１】
表１より明らかなように、アセプティック充填に際して充填にかかわる内容物を常温よりも高い温度に保持することで容器の形状変化が極めて小さくなり、丸型耐熱ＰＥＴボトルでは６０°Ｃ程度の加温に耐えることが可能であり、角型高耐熱ＰＥＴボトルでは６５°Ｃ程度の加温に耐えることが可能であることが確認できた。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、内容物の温度を常温よりも高くしてアセプティック充填するようにしたので常温充填の場合に比較して加温時の温度と充填時の温度が接近し加温時の内圧上昇が小さくなるため内容物を容器毎加温しても容器の外観形状に与える影響が極めて小さい。
Claims (2)
- 洗浄、殺菌を施した合成樹脂製容器に予め殺菌を施した内容物を充填するに当たり、
充填に係わる内容物を少なくとも常温よりも高い温度に保持することを特徴とするアセプティック充填方法。 - 充填に係わる内容物の上限温度が４０°Ｃである、請求項１記載のアセプティック充填方法。
Priority Applications (9)
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|---|---|---|---|
| JP2002175989A JP2004018029A (ja) | 2002-06-17 | 2002-06-17 | アセプティック充填方法 |
| PCT/JP2003/007683 WO2003106270A1 (ja) | 2002-06-17 | 2003-06-17 | アセプティック充填方法 |
| AU2003244150A AU2003244150B2 (en) | 2002-06-17 | 2003-06-17 | Method of aseptic filling |
| US10/517,992 US20050199311A1 (en) | 2002-06-17 | 2003-06-17 | Method of aseptic filling |
| KR1020047020421A KR100708281B1 (ko) | 2002-06-17 | 2003-06-17 | 아셉틱 충전 방법 |
| CN038139073A CN1662420A (zh) | 2002-06-17 | 2003-06-17 | 无菌填充方法 |
| DE60326964T DE60326964D1 (de) | 2002-06-17 | 2003-06-17 | Verfahren zum aseptischen abfüllen |
| EP03760159A EP1535845B1 (en) | 2002-06-17 | 2003-06-17 | Method of aseptic filling |
| CA002489711A CA2489711C (en) | 2002-06-17 | 2003-06-17 | Method of aseptic filling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002175989A JP2004018029A (ja) | 2002-06-17 | 2002-06-17 | アセプティック充填方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004018029A true JP2004018029A (ja) | 2004-01-22 |
Family
ID=29728068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002175989A Pending JP2004018029A (ja) | 2002-06-17 | 2002-06-17 | アセプティック充填方法 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20050199311A1 (ja) |
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