JP7856494B2 - 無菌水の再利用方法及び無菌水を再利用する無菌充填機 - Google Patents

Description

本開示は、ＰＥＴボトル等の容器に飲料を充填する無菌充填機において、無菌充填機の洗浄に使用する洗浄液又無菌充填機の殺菌に使用する殺菌液をすすぐ無菌水及び殺菌後の容器又はキャップをリンスする無菌水を再利用する無菌水の再利用方法及び無菌水を再利用する無菌充填機に関する。

従来、飲料の無菌充填機において、ボトル等の容器に充填する飲料の種類を、例えば今まで茶飲料であったものをミルクコーヒーに切り替える際は、この無菌充填機の飲料供給系配管内を、まずＣＩＰ（Cleaning in Place）を行い、次にＳＩＰ（Sterilizing in Place）を行っている（特許文献１参照）。

ＣＩＰは、飲料充填流路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。これにより、飲料充填流路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、例えば、上記ＣＩＰで洗浄した飲料充填流路内に蒸気や熱水等を流すことによって行われる。これにより、飲料充填流路内が殺菌され、無菌状態とされる（特許文献１参照）。

無菌充填機には、容器を殺菌する殺菌装置、容器に飲料を自動的に充填する充填機及び容器を蓋材により密封する密封装置が配置され、殺菌装置、充填機及び密封装置は、無菌雰囲気に維持することができるチャンバーで囲まれて、外部から遮蔽されている。充填機及び密封装置を遮蔽するチャンバーの内部には、前回の充填作業で充填した飲料の飛沫等が付着しているので、充填する飲料の種類を切り替える場合、前回の充填作業でチャンバーの内壁及びチャンバー内の設備の外面に付着した飲料の飛沫等をチャンバー内から除去するため、チャンバー内の洗浄が行われる。チャンバー内の洗浄は、例えば、洗浄剤を含む洗浄液をチャンバー内にシャワー状に噴霧することにより行われる（特許文献４参照）。

さらに、飲料の種類を切り替える際の各種作業中に微生物がチャンバー内に侵入するおそれもあるので、チャンバー内の殺菌も行われる。チャンバー内の殺菌は、例えば、過酢酸、過酸化水素等の殺菌剤を含む殺菌液をミスト状又はシャワー状にしてチャンバー内に供給した後、ホットエアをチャンバー内に吹き込んで残留した殺菌液を乾燥させることにより行われる（特許文献４参照）。

チャンバー内の洗浄又はチャンバー内の殺菌を行う際、洗浄液又は殺菌液の洗い流しのために無菌水がチャンバー内に噴霧される。無菌充填機には、必要な無菌水を製造するため，水を熱殺菌する殺菌装置が備えられる（特許文献５参照）。

上述のように、無菌充填機が稼働する前に行うチャンバー内の洗浄又は殺菌に無菌水が使用される、また、無菌充填機が稼働すると、無菌充填機において容器及び蓋材が殺菌される。殺菌された容器及び蓋材に付着する殺菌液を洗い流すために無菌水が使用される。

特開２００７－２２６００号公報 特開２００７－３３１８０１号公報 特開２０００－１５３２４５号公報 特許第６０５６９３０号公報 特開２０１０－１８９０３４号公報

無菌充填機では、無菌充填機を構成するチャンバー内の洗浄に使用する洗浄液又はチャンバー内の殺菌に使用する殺菌液をすすぐ無菌水、及び殺菌後の容器又はキャップをリンスする無菌水が必要であり、無菌水が大量に使用される。チャンバー内の洗浄又は殺菌を行う際、洗浄液若しくは殺菌液の洗い流しのために無菌水がチャンバー内に噴霧される。無菌充填機の稼働前に行われるチャンバー内の洗浄又は殺菌を行う際に使用する無菌水、及び無菌充填機の稼働時に使用される殺菌後の容器内の洗浄、殺菌後のキャップの洗浄並びに飲料充填後の容器口部外面の洗浄に使用される無菌水を製造するために、容器に充填する飲料を殺菌する殺菌装置以外に無菌水を製造する殺菌装置が必要である。

チャンバー内の洗浄又は殺菌を行うために、チャンバー内に供給される大量の無菌水を、使用後にそのまま排出することは無駄である。しかし、洗浄後の無菌水に含まれる殺菌剤を分解し、殺菌剤を分解した水を再度殺菌することは方法が煩雑であり、装置も付加しなければならない。

無菌充填機の稼働時及び稼働前にチャンバーに供給される無菌水を、使用後にそのまま排出するのはエネルギーの無駄となる。無菌充填機のチャンバーに供給される無菌水をエネルギーの無駄とならないように、再利用する必要があり、使用される無菌水を再利用する無菌充填機が求められている。

本開示は、無菌充填機に使用する無菌水のエネルギーの無駄を省く、無菌充填機に使用される無菌水の再利用方法、及び無菌水を再利用する無菌充填機を提供することを目的とする。

本開示に係る無菌水の再利用方法は、搬送される容器を殺菌し、殺菌された前記容器に殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填し、前記内容物が充填された前記容器を殺菌された蓋材により無菌雰囲気で密封する無菌充填機において、前記殺菌、前記充填及び前記密封を行う各部をチャンバーにより遮蔽し、洗浄液又は殺菌液を洗い流すために前記チャンバー内に吹き付けられた５０℃以上、９０℃以下である無菌水を回収し、回収された前記無菌水を熱交換装置に供給し、前記無菌水を製造するための殺菌前の水と熱交換する。

また、本開示に係る無菌水の再利用方法において、前記チャンバー内に供給される前記無菌水の温度が６０℃以上、１００℃以下であると好適である。

本開示に係る無菌水を再利用する無菌充填機は、搬送される容器を殺菌する殺菌装置、
前記殺菌装置により殺菌された前記容器に殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填する充填装置、前記内容物が充填された前記容器を殺菌された蓋材により無菌雰囲気で密封する密封装置、前記殺菌装置、前記充填装置及び前記密封装置を遮蔽するチャンバー、洗浄液又は殺菌液を洗い流すために前記チャンバー内に吹き付けられた５０℃以上、９０℃以下である無菌水を回収する無菌水回収装置、及び前記無菌水回収装置により回収された前記無菌水を、前記無菌水を製造するための殺菌前の水と熱交換する熱交換装置を備えている。

また、本開示に係る無菌水を再利用する無菌充填機において、前記チャンバー内に供給される前記無菌水の温度が６０℃以上、１００℃以下であるように構成されると好適である。

本開示によれば、無菌充填機の稼働前にチャンバー内の洗浄に使用する洗浄液又はチャンバー内の殺菌に使用する殺菌液の洗い流しのためにチャンバー内に供給される無菌水、又は無菌充填機の稼働時に殺菌される容器若しくは蓋材をリンスするためにチャンバー内に供給される無菌水と、無菌水を製造するために供給される殺菌前の水を熱交換することによりチャンバー内に供給される無菌水を再利用し、チャンバー内に供給される無菌水を無駄に排出することなく、エネルギーの利用効率を高めることができる。

本開示の実施の形態に係る無菌充填機の概略を示す平面図である。 本開示の実施の形態に係る無菌充填機の加熱部の工程に供給されるプリフォームを示す。 上記無菌充填機の加熱部の工程のうち、プリフォーム加熱工程を示す。 上記無菌充填機の成形部の工程のうち、ブロー成形工程を示す。 上記無菌充填機の成形部の工程のうち、容器取り出し工程を示す。 上記無菌充填機の殺菌部の工程のうち、容器をトンネルにより遮蔽して行う殺菌剤ガス吹き付け工程を示す。 殺菌剤ガス吹き付けノズルを容器に挿入して行う殺菌剤ガス吹き付け工程を示す。 上記無菌充填機のリンス部の工程のうち、容器が正立状態での無菌水リンス工程を示す。 容器が倒立状態での無菌水リンス工程を示す。 上記無菌充填機の充填部の工程のうち、充填工程を示す。 上記無菌充填機の充填部の工程のうち、密封工程を示す。 本開示の実施の形態に係る無菌充填機のチャンバー内の洗浄又は殺菌に使用するために供給される無菌水の回収装置及び熱交換装置を示す。 本開示の実施の形態に係る無菌充填機のリンス装置チャンバーに供給される無菌水の回収装置及び熱交換装置を示す。

以下に本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。

図１に本開示の実施の形態に係る無菌充填機を示す。供給されたプリフォームを加熱するプリフォームの加熱装置、加熱されたプリフォームを容器に成形する成形装置、成形された容器の検査装置、容器を殺菌する殺菌装置、殺菌された容器を無菌水によりリンスするリンス装置、リンスされた容器に殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填する充填装置、内容物が充填された容器を殺菌された蓋材により無菌雰囲気で密封する密封装置及び密封された容器を排出する排出装置からなる無菌充填機であって、各装置を遮蔽するチャンバー内に供給される無菌水を製造する無菌水製造装置、各チャンバーに供給された無菌水を回収する無菌水回収装置、回収された無菌水を無菌水製造装置に供給される水と熱交換する熱交換装置を備える無菌充填機の概要を図１により説明し、各装置の詳細を図２Ａから図２Ｈにより説明する。この実施の形態によれば、無菌充填機の各チャンバー内の洗浄又は殺菌のために使用する無菌水、及び殺菌された容器又は蓋材のリンスに使用される無菌水を未殺菌状態の水と熱交換することで再利用し、エネルギー消費を減少させることができる。

（実施の形態の概要）
図１に示すように、実施の形態に係る無菌充填機は、プリフォーム１を供給するプリフォーム供給装置４、プリフォーム１を容器２に成形する温度に加熱する加熱装置６、加熱されたプリフォーム１を容器２に成形する成形装置１０、成形された容器２を検査する検査ホイール１４、成形された容器２を殺菌する殺菌装置１７、殺菌された容器２をリンスするリンス装置１９、リンスされた容器２に殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填する充填装置２１、密封部材である蓋材３を殺菌する蓋材殺菌装置３１、内容物が充填された容器２を殺菌された蓋材３により無菌雰囲気で密封する密封装置２４、密封された容器２を排出コンベヤ３０に載置する排出装置２８及び排出コンベヤ３０により容器２を非無菌ゾーンに排出する排出部を備える。ここで、検査ホイール１４は備えなくても構わない。

加熱装置６は加熱装置チャンバー７、成形装置１０及び検査ホイール１４は成形装置チャンバー１１、殺菌装置１７は殺菌装置チャンバー１８、リンス装置１９はリンス装置チャンバー２０、充填装置２１は充填装置チャンバー２３、密封装置２４は密封装置チャンバー２５、排出装置２８は排出装置チャンバー２９により各々遮蔽されている。蓋材殺菌装置３１もチャンバーにより遮蔽されている。殺菌装置１７で発生する殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物が成形装置１０に流入しないように、成形装置チャンバー１１と殺菌装置チャンバー１８の間には雰囲気遮断チャンバー１６が設けられている。殺菌装置チャンバー１８で発生する殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物は、雰囲気遮断チャンバー１６が排気されることで、成形装置チャンバー１１内に流入することはない。ここで、加熱装置６と成形装置１０は単一のチャンバーにより遮蔽されても構わない。また、蓋材殺菌装置３１と密封装置２４も単一のチャンバーにより遮蔽されても構わない。さらに、密封装置２４と排出装置２８も単一のチャンバーにより遮蔽されても構わない。

無菌充填機を稼働する前に、各チャンバー内の洗浄を行い、さらに各チャンバー内の殺菌を行う。各チャンバー内の洗浄には洗浄液、殺菌には殺菌液が使用され、各チャンバー内に噴霧される。噴霧された洗浄液又は殺菌液を洗い流すために各チャンバー内に無菌水が供給される。図１に示すように、水供給タンク３３から無菌水製造装置３５に水を供給し、供給された水を無菌水製造装置３５により加熱し殺菌することで無菌水が製造される。製造された無菌水は無菌水供給配管３６により、殺菌装置チャンバー１８，リンス装置チャンバー２０、充填装置チャンバー２３、密封装置チャンバー２５、排出装置チャンバー２９及び蓋材殺菌装置３１を遮蔽するチャンバーに供給される。各チャンバーに供給される無菌水は、洗浄効果及び殺菌効果を高めるために加熱されている。

殺菌装置チャンバー１８及びリンス装置チャンバー２０は内容物により汚染の懸念がないため洗浄しなくても構わない。また、洗浄後の洗浄液の洗い流しは無菌水でなくても構わない。殺菌装置チャンバー１８は無菌充填機稼働中に殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物が噴霧されるため、無菌充填機の稼働前に殺菌装置チャンバー１８内を殺菌しなくても構わない。

各チャンバーに供給される無菌水は、洗浄液又は殺菌液を洗い流した後に回収される。回収される無菌水は無菌水回収配管３７により回収され、熱交換装置３４により、水供給タンク３３から供給される水と熱交換される。無菌水回収配管３７により回収される無菌水は、タンクに貯留された後に熱交換されても構わない。熱交換装置３４は無菌水製造装置３５に組み込まれても構わない。

無菌充填機の稼働前に、チャンバー内の洗浄又は殺菌のために使用される無菌水は、回収され、熱交換された後に排出されても構わない。無菌充填機を稼働する前に、熱交換された後の無菌水を密封された容器２の外面を洗浄する洗浄装置の洗浄に使用しても構わない。また、無菌水製造装置３５に供給し、無菌水製造のための水として使用しても構わない。

無菌充填機の稼働時に、リンス装置チャンバー２０又は蓋材殺菌装置３１のチャンバーに供給され、殺菌後の容器２又は蓋材３の殺菌後のリンスに使用された無菌水は回収され、熱交換された後に密封された容器２の外面の洗浄に使用されても構わない。

無菌充填機の稼働中には、チャンバー内の殺菌が行われた殺菌装置チャンバー１８、リンス装置チャンバー２０、充填装置チャンバー２３、密封装置チャンバー２５、排出装置チャンバー２９及び蓋材殺菌装置３１を遮蔽するチャンバーは、除菌フィルタにより無菌化された無菌エアが供給され、各チャンバー内の圧力を陽圧にすることで、無菌充填機の無菌性が維持される。陽圧に保持する圧力は、充填装置チャンバー２３内が最も高く、リンス装置チャンバー２０、殺菌装置チャンバー１８と上流に行くほど低く設定される。また、密封装置チャンバー２５、排出装置チャンバー２９と下流に行くにほど低く設定される。雰囲気遮断チャンバー１６が排気されることで、雰囲気遮断チャンバー１６内の圧力は、大気圧とほぼ同一に保持される。例えば、充填装置チャンバー２３内の圧力を２０Ｐａ以上、４０Ｐａ以下とすると、他のチャンバー内の圧力は充填装置チャンバー２３内の圧力よりも低い。

（実施の形態の詳細）
まず、図２Ａに示すプリフォーム１が、図１に示すプリフォーム供給装置４から、プリフォーム供給コンベヤ５により所望の速度で連続的に加熱装置６に搬送される。

本実施形態におけるプリフォーム１は試験管状の有底筒状体であり、図２Ｄに示した容器２と同様な口部１ａがその成形当初に付与される。この口部１ａにはプリフォーム１の成形と同時に雄ネジが形成される。また、プリフォーム１には口部１ａの下部に、搬送のためのサポートリング１ｂが形成される。プリフォーム１又は容器２はこのサポートリング１ｂを介してグリッパ３２により把持され、無菌充填機内を走行する。プリフォーム１は射出成形、圧縮成形等によって成形される。プリフォーム１の材質はポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンフラノエート、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂からなり、これらの樹脂単体又は混合物であっても構わないし、リサイクルされた熱可塑性樹脂を含んでも構わない。また、バリア性を付与するために、エチレン－ビニルアルコール共重合体、メタキシリレンジアミンのような芳香族アミンをモノマーとするポリアミド等の熱可塑性樹脂を層として、又は混合物として含んでも構わない。

加熱装置６に供給されたプリフォーム１は、一定ピッチで多数のグリッパ３２が設けられたホイールにより搬送される。加熱装置６により加熱されるプリフォーム１は、図２Ｂのようにグリッパ３２から解放され、口部１ａにスピンドル９が挿入されて搬送される。

プリフォーム１は、図２Ｂに示すように、赤外線ヒータ８又はその他の加熱手段によって、後のブロー成形に適した温度まで加熱される。この温度は９０℃から１３０℃であると好適である。

なお、プリフォーム１の口部１ａの温度は、変形等を防止するため７０℃以下の温度に抑えられる。

プリフォーム１は図２Ｂに示すように、口部１ａにスピンドル９が挿入され、赤外線ヒータ８により加熱され、回転しながら無端チェーンにより搬送される。スピンドル９は無端チェーンに一定間隔で設けられている。無端チェーンはプーリにより回転する。スピンドル９に代えてマンドレルをプリフォーム１に挿入することにより、プリフォーム１を倒立状態で回転させつつ搬送することも可能である。

加熱されたプリフォーム１は、スピンドル９から解放され、グリッパ３２に把持されて、成形装置１０の成形ホイール１２に搬送される。成形ホイール１２に備えられた金型１３により、図２Ｃに示すように、プリフォーム１は容器２にブロー成形される。金型１３及びブローノズルは、成形ホイール１２の回りに複数個配置され、成形ホイール１２の回転とともに成形ホイール１２の周りを一定速度で旋回する。加熱されたプリフォーム１が到来すると、金型１３はプリフォーム１を挟み込む。続いてブローノズルがプリフォーム１に接合され、図示しない延伸ロッドがブローノズルに設けられた孔に導かれ、プリフォーム１内に挿入される。挿入される延伸ロッドがプリフォーム１の底部を伸ばすことによりプリフォーム１は縦延伸され、同時にブローノズルからプリフォーム１内に空気等の気体が吹きこまれ横延伸される。プリフォーム１は金型１３内で縦延伸及び横延伸され、容器２が成形される。成形された容器２は、図２Ｄに示すように、金型１３から取り出され、検査ホイール１４に設けられたグリッパ３２によりサポートリング１ｂを把持され、検査ホイール１４に受け渡される。

成形された容器２は、検査ホイール１４の周辺に備えられた検査装置１５により、容器温度、容器胴部、サポートリング１ｂ、容器口部天面、容器底部等が検査され、異常と判断された場合は、図示しない排出装置により、無菌充填機の外部に排出される。容器の検査は成形装置チャンバー１１内で行われるが、検査装置１５は別個のチャンバーにより遮蔽されても構わない。

容器２の温度検査は、容器２の表面温度を検査して、容器２の良否を判断する。温度センサは、例えば赤外線放射温度計であるが、他の温度計を使用することも可能である。容器成形時の余熱が容器２に残存することが、容器２を適正に殺菌するために必要である。温度センサにより検出される温度は４０℃以上であることが好ましい。

また、容器胴部、サポートリング１ｂ、容器口部天面、容器底部はカメラにより撮像され、各箇所の状態が検査される。撮像された画像は画像処理装置により処理され、傷、異物、変形、変色等の異常の存否について判断される。許容範囲を超えた容器２は異常と判断される。

検査装置１５による検査により異常と判断されなかった容器２は、殺菌装置１７で発生する殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物が成形装置１０に流入しないように、成形装置１０と殺菌装置１７の間に設けられた雰囲気遮断チャンバー１６内のホイールを経て、殺菌装置１７に搬送される。

殺菌装置１７に搬送された容器２は殺菌される。容器２を殺菌するための容器２への殺菌剤のガス吹き付け工程を図２Ｅ－１に示す。容器２に殺菌剤のガスを吹き付けるため、殺菌剤ガス吹き付けノズル３８が設けられる。殺菌剤ガス吹き付けノズル３８は、その先端のノズル孔が直下を走行する容器２の口部１ａの開口に正対し得るように固定される。また、必要に応じて殺菌剤ガス吹き付けノズル３８の下方に容器２の走行路に沿って、図２Ｅ－１に示すように殺菌剤ガス吹き付けトンネル３９が設けられる。殺菌剤ガス吹き付けノズル３８は一本であっても複数本であっても構わない。容器２に吹き付けられた殺菌剤のガスが容器２の内部に流入し、容器２の内面を殺菌する。このとき、容器２が殺菌剤ガス吹き付けトンネル３９内を走行することで、殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物が、容器２の外面にも流れて、容器２の外面が殺菌される。

また、図２Ｅ－２に示すように、殺菌剤ガス吹き付けノズル３８を容器２の搬送に追従させ、殺菌剤吹き付けノズル３８を容器２の内部に挿入して、殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を容器２の内面に直接吹き付けても構わない。容器２から溢れた出た殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物は、殺菌剤ガス吹き付けノズル３８を囲繞して設けた案内部材３８ａに衝突し、容器２の外面に流れ、容器２の外面に接触する。案内部材３８ａには殺菌剤ガス吹き付けノズル３８と同軸のフランジ部とフランジ部から外周に突出する環状壁部が設けられている。

殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物は、殺菌剤ガス生成器によりガス化される殺菌剤若しくはガス化された殺菌剤が凝結したミスト又はこれらの混合物である。殺菌剤ガス生成器は、殺菌剤を滴状にして供給する二流体スプレーノズルである殺菌剤供給部と、この殺菌剤供給部から供給された殺菌剤を分解温度以下に加熱して気化させる気化部とを備える。殺菌剤供給部は、殺菌剤供給路及び圧縮空気供給路からそれぞれ殺菌剤と圧縮空気を導入して殺菌剤を気化部内に噴霧するようになっている。気化部は、内外壁間にヒータを挟み込んだパイプであり、このパイプ内に吹き込まれた殺菌剤を加熱し気化させる。気化した殺菌剤のガスは殺菌剤ガス吹き付けノズル３８から気化部外に噴出する。ヒータに換えて誘導加熱により気化部を加熱しても構わない。

殺菌剤ガス生成器は上述のような構造に限定されず、液状の殺菌剤をガス化できるものであれば、どのようなものでも構わない。

殺菌剤のガスは、図２Ｅ－１又は図２Ｅ－２に示すように殺菌剤ガス吹き付けノズル３８から容器２に吹き付けられる。殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物の吹き付け量は任意であるが、吹き付け量は、殺菌剤ガス生成器に供給される殺菌剤の量と吹き付け時間により決まる。殺菌剤ガス生成器は複数備えても構わない。吹き付け量は容器２の大きさによっても変動する。

殺菌剤ガス生成器で生成される殺菌剤のガスは、蓋材殺菌装置３１に供給され、搬送される蓋材３の全面に吹き付けられ、蓋材３は殺菌される。

殺菌剤は少なくとも過酸化水素を含有することが好ましい。その含有量は０．５質量％以上、６５質量％以下の範囲が適当である。０．５質量％未満では殺菌力が不足する場合があり、６５質量％を超えると安全上、扱いが困難となる。また、さらに好適なのは０．５質量％以上、４０質量％以下であり、４０質量％以下では扱いがより容易であり、低濃度となるために殺菌後の容器２への殺菌剤の残留量を低減できる。

殺菌剤を過酸化水素水とした場合、過酸化水素水のガスの吹き付け量は以下の通りとなる。殺菌剤ガス吹き付けノズル３８から容器２の内面に吹き付けられる過酸化水素水のガスにより、容器２の内面に付着する過酸化水素の量は、過酸化水素を３５質量％含む過酸化水素水の量として、３０μＬ／容器以上、１５０μＬ／容器以下が好ましく、より好ましくは５０μＬ／容器以上、１００μＬ／容器以下である。また、容器２に吹き付けられる過酸化水素水のガスの過酸化水素濃度は、２ｍｇ／Ｌ以上、２０ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、より好ましくは５ｍｇ／Ｌ以上、１０ｍｇ／Ｌ以下である。

また、殺菌剤は水を含んでなるが、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、アセチルアセトンなどのケトン類、グリコールエーテル類等の１種又は２種以上を含んでも構わない。

さらに、殺菌剤は過酢酸、酢酸等の有機酸、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素化合物、オゾン等の殺菌効果を有する化合物、陽イオン界面活性剤、非イオン系界面活性剤、リン酸化合物等の添加剤を含んでも構わない。

殺菌剤が吹き付けられた容器２は必要に応じて、無菌エアが吹き付けられる。無菌エアは、ブロワによるエアを無菌フィルタに通したものであり、エアは４０℃以上、７０℃以下に加熱されていることが好ましい。加熱されたエアを吹き付けることにより殺菌剤が活性化し、殺菌効果が高まる。エアを吹き付けることにより、容器２に残存する余剰の殺菌剤は除去される。

殺菌剤が吹き付けられた蓋材３は容器２と同様に無菌エア又は加熱された無菌エアが吹き付けられ、殺菌剤の殺菌効果を高め、蓋材３に残存する余剰の殺菌剤が除去される。

殺菌装置１７で殺菌された容器２は、図１に示すように、リンス装置１９に搬送される。容器２は、図２Ｆ－１に示すように容器リンスノズル４０により正立状態の容器２に無菌水が吹き付けられる。無菌水は図１に示すように、無菌水製造装置３５により製造され、無菌水供給配管３６によりリンス装置チャンバー２０に供給される。無菌水は、無菌水製造装置３５により殺菌されるが、殺菌後に常温まで冷却されずに、６０℃以上、１００℃以下の温度でリンス装置に供給される。無菌水は、容器２の内部に残存する殺菌剤を排出し、残存する殺菌剤を分解してさらに殺菌効果を高め、容器２の内部に異物が存在する場合は排除する効果もある。容器２の内部に吹き付けられた無菌水はグリッパ３２を回転させ、容器２を転倒させることで排出される。

図２Ｆ－２に示すように、容器２を倒立状態にして無菌水を容器２内に吹き付けても構わない。この場合、異物の排除には正立状態よりも効果的である。容器リンスノズル４０は上下動可能として、無菌水を容器２内に吹き込んでも構わない。

リンス装置１９でリンスされた容器２は図１に示すように、充填装置２１に搬送される。充填装置２１では、図１に示す充填ホイール２２にて、図２Ｇに示す充填工程のように、充填ノズル４１により容器２に内容物が充填される。内容物はあらかじめ殺菌されており、容器２と同期的に走行する充填ノズル４１により、容器２内に一定量の飲料等の内容物が充填される。

調合装置で調合され、内容物殺菌装置で殺菌された内容物はサージタンクに貯留され、さらに充填装置２１の近傍に備えられるヘッドタンクに送液され、ヘッドタンクから充填ノズル４１に供給されて容器２に充填される。

内容物が充填された容器２は、図１に示す充填ホイール２２を経て密封装置２４に搬送される。密封装置２４に設けられた密封ホイール２６では、図２Ｈに示す密封工程のように、蓋材殺菌装置３１により殺菌された密封部材である蓋材３が、蓋材供給ホイールを経て、密封ホイール２６に供給され、図示しないキャッパーにより、容器２の口部１ａに巻き締められ、容器２は密封される。

密封された容器２は、密封ホイール２６のグリッパ３２から排出装置２８の排出ホイール２７のグリッパ３２に受け渡される。排出ホイール２７に受け渡された容器２は排出コンベヤ３０に載置される。排出コンベヤ３０に載置された容器２は無菌充填機の外部に排出される。

殺菌装置チャンバー１８，リンス装置チャンバー２０、充填装置チャンバー２３、密封装置チャンバー２５、排出装置チャンバー２９及び蓋材殺菌装置３１を遮蔽するチャンバーの各チャンバー内は、無菌充填機の稼働前にチャンバー内の洗浄及びチャンバー内の殺菌が行われる。

各チャンバー内の殺菌の前に、内容物が充填される充填装置チャンバー２３から下流のチャンバー内は洗浄される。内容物がチャンバー内に飛散して汚染が激しいチャンバー内は温水、熱水、苛性ソーダを主成分とするアルカリ性洗浄液又は酸性洗浄液を噴射することで洗浄される。殺菌装置チャンバー１８、リンス装置チャンバー２０、排出装置チャンバー２９及び蓋材殺菌装置３１を遮蔽するチャンバーは汚染が限定的であるため、洗浄しなくても構わない。

無菌充填機により飲料を容器に充填する連続運転の後、内容物を変更する場合、又は長時間の連続運転によりチャンバー内が内容物の飛沫により汚染された場合は、無菌充填機の運転を停止して、無菌充填機のチャンバー内の洗浄及び殺菌を行う。内容物による汚染がないチャンバー内は殺菌のみを行う。

洗浄によりチャンバー内に残存する洗浄液又は殺菌によりチャンバー内に残存する殺菌液を洗い流すために各チャンバー内には無菌水が噴射される。チャンバー内には無菌水を噴射するために無菌水噴射ノズルが設けられる。無菌水噴射ノズルから洗浄液又は殺菌液を噴射し、チャンバー内の洗浄又は殺菌を行っても構わない。図１に示すように、無菌水製造装置３５で製造された無菌水が、無菌水供給配管３６により各チャンバーに供給される。

上述のように、チャンバーによって異なるが、チャンバーの機能により洗浄及び殺菌を行うためにチャンバー内に洗浄液、殺菌液及び無菌水を噴射するスプレーノズルが備えられる。スプレーノズルは、一流体ノズル、二流体ノズル、回転ノズル等のスプレーノズルであり、洗浄を行うときは洗浄液を噴射し、殺菌を行うときは殺菌液を噴射する。殺菌に使用する殺菌液として過酢酸及び過酸化水素を含む液体を使用する場合は、殺菌液も液体となり、スプレーノズルは兼用できる。さらに無菌水も液体であり、無菌水も同一の液体用スプレーノズルからチャンバー内に噴射できる。

図３に示すように、各チャンバー内には洗浄液、殺菌液及び無菌水を噴射するチャンバー内噴射ノズル４２及びチャンバー内噴射回転ノズル４３が備えられる。チャンバー内噴射ノズル４２及びチャンバー内噴射回転ノズル４３は液体を噴射することができる。また、チャンバー内には、液体ではなくガスを噴射するノズルを設けても構わない。

チャンバー内噴射ノズル４２は、一流体スプレー又は洗浄液若しくは殺菌液を圧縮エアと混合して噴霧する二流体スプレーが使用され、洗浄液又は殺菌液を洗浄又は殺菌が必要な各チャンバー内の全域に付着するように吹き付ける。吹き付けられた洗浄液又は殺菌液により、チャンバー内が洗浄又は殺菌される。チャンバー内噴射ノズル４２はチャンバー内の全域に洗浄液又は殺菌液が付着するように配置される。

洗浄液は水及び水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基性化合物、又はエタノールアミン、ジエチルアミン等の有機塩基性化合物を含む。この他に、有機酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、エチレンジアミン四酢酸等の金属イオン封鎖剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類等の非イオン界面活性剤、クメンスルホン酸ナトリウム等の可溶化剤、ポリアクリル酸等の酸系高分子又はこれらの金属塩、腐食抑制剤、防腐剤、酸化防止剤、分散剤、消泡剤などを含んでも構わない。また、水に塩酸、硝酸、リン酸等の無機酸又は酢酸、蟻酸、オクタン酸、シュウ酸、クエン酸、コハク酸、グルコン酸等の有機酸を添加した酸性洗浄液であっても構わない。

殺菌液は、容器を殺菌するために使用される殺菌剤と同様のものが使用でき、過酢酸や過酸化水素を含む殺菌液を使用することが好ましい。殺菌液の吹き付けは、異なる殺菌液を複数回吹き付けても構わない。

無菌充填機の稼働中には、チャンバー内を殺菌した後の各チャンバー内の無菌性を維持するために、図３に示すように、各チャンバーに無菌エア供給装置４４が設けられる。無菌エア供給装置４４は、ブロワ４５によるエアを除菌フィルタ４６により無菌化したエアを各チャンバー内に供給する。エアを加熱装置４７により加熱しても構わない。除菌フィルタ４６のチャンバー側表面は殺菌液が噴射されることで殺菌される。また、チャンバー内の圧力を適正に保持するために、チャンバーの下部に排気装置４８を設けても構わない。

洗浄液、殺菌液及び無菌水を各チャンバー内に噴射する場合、例えば、洗浄を行うために洗浄液を噴射し、洗浄液を洗い流すために無菌水を噴射し、殺菌を行うために殺菌液を噴射し、殺菌液を洗い流すために無菌水を噴射する。洗浄液を洗い流すときは、後に殺菌を行うため、無菌水を使用しなくても構わない。しかし、菌によりチャンバー内の汚染を抑制するために無菌水を使用することが好ましい。

図１に示すように、水供給タンク３３から無菌水製造装置３５に水を供給し、供給された水を無菌水製造装置３５により加熱することにより殺菌し、無菌水を製造する。水の加熱は少なくとも１２０℃で４分以上行われる。無菌水は、充填される内容物の殺菌条件以上の殺菌価で殺菌された水でも構わない。加熱されて殺菌された無菌水は、常温まで冷却せずに、加温された状態で各チャンバー内に噴射される。常温を超える温度とすることで、無菌水の洗浄能力が向上する。好ましくは６０℃以上、１００℃以下とすることで、無菌水の洗浄能力を各段に向上させることができる。

無菌水製造装置３５は、例えば複数個のシェル＆チューブ式熱交換器を直列で連結してなる第１段加熱部で水を２０℃から６５℃まで加熱し、第１段加熱部より多くのシェル＆チューブ式熱交換器を直列で連結してなる第２段加熱部で水を６５℃から１４０℃まで加熱し、１４０℃に加熱された水をホールディングチューブで１４０℃に保持して殺菌する装置である。水は、さらに無菌水製造装置３５に備えられる冷却部で冷却される。無菌水は常温まで冷却されずに、加温された状態で供給される。また、製造された無菌水は、貯留タンクに貯留された後、各チャンバーに供給されても構わない。

図３に示すように、洗浄液又は殺菌液を洗い流すために各チャンバー内に吹き付けられた加温された状態の無菌水は、無菌水回収装置４９により回収され、無菌水回収配管３７を通り、熱交換装置３４に送られ、水供給タンク３３から無菌水製造装置３５に送られる水と熱交換される。常温の水が回収された無菌水と熱交換されることで、常温から昇温して無菌水製造装置３５に送られる。

図３に示すように、各チャンバー内に吹き付けられた無菌水は、チャンバーの下部に設けられる無菌水回収溝５０に集められ、無菌水回収溝５０からバルブを経て無菌水回収ポンプ５１により無菌水回収配管３７に送液される。無菌水回収装置４９は少なくとも、無菌水回収配管３７、バルブ及び無菌水回収ポンプ５１を備える。

熱交換装置３４は、各チャンバー内に供給された後に回収された無菌水と、水供給タンク３３から供給される水を熱交換する。水供給タンク３３から供給される水は常温であるが、回収される無菌水は、６０℃以上、１００℃以下で供給された無菌水が降温したものであり、５０℃以上、９０℃以下であり、水供給タンク３３から供給される常温の水を３０℃以上、５０℃以下に昇温することができる。無菌水製造装置３５の加熱部で、加温のための供給されるエネルギーを低減することができるため、エネルギーの節約となり、ＣＯ_２排出削減に貢献することができる。

熱交換装置３４は、無菌水製造装置３５の第１段加熱部の能力に相当する加温能力を有している。また、無菌水製造装置３５に熱交換装置３４を第１段加熱部として、若しくは第１段加熱部の構成要素として組み込んでも構わない。

回収され、熱交換された無菌水は２０℃以上、４０℃以下に降温する。降温した無菌水は排出される。排出せずに、密封された容器２の外面を洗浄する洗浄装置の洗浄に使用しても構わない。

内容物を容器２に充填するために、無菌充填機を稼働する前に、充填ノズル４１を含む内容物供給系配管内を洗浄するＣＩＰ及び殺菌するＳＩＰが行われる。チャンバー内の洗浄又は殺菌と同様に、洗浄液又は殺菌液が使用される。使用される洗浄液又は殺菌液を洗い流すために内容物供給系配管内に無菌水が供給される。洗浄液又は殺菌液を充填ノズルで受けて、内容物供給系配管内を循環させることにより、ＣＩＰ又はＳＩＰが行われる。ＣＩＰ又はＳＩＰにおいて、洗浄液又は殺菌液を洗い流す無菌水と無菌水製造装置に供給される水を熱交換することは、特開２０２１－３５８６７号公報に開示されている。この場合、既に形成されている循環路の入口である水供給箇所で熱交換するものであり、洗い流しに使用した無菌水の回収は、循環路において行われることであり、新たに回収装置を設ける必要はない。本開示におけるチャンバー内の洗浄又は殺菌に使用した洗浄液又は殺菌液の洗い流しに使用する無菌水の回収には、新たな回収装置が必要である。無菌水により洗い流すべき面積を比較すると、チャンバー内の洗浄又は殺菌に使用する無菌水は、ＣＩＰ又はＳＩＰに使用される無菌水の量に比べ、はるかに多量であり、エネルギー削減効果も大きい。

無菌充填機の稼働時には、図１に示すように無菌水製造装置３５で製造される無菌水は、無菌水供給配管３６によりリンス装置チャンバー２０に供給される。供給される無菌水は、図２Ｆ－１又は図２Ｆ－２に示すように、殺菌された容器２に吹き付けられる。容器２に吹き付けられた無菌水は、容器２に付着する殺菌剤及び異物を洗い流す。

図４に示すように、リンス装置チャンバー２０において容器２に吹き付けられた無菌水は、リンス装置チャンバー２０の下部に設けられる無菌水回収溝５０に集められ、無菌水回収溝５０からバルブを経て無菌水回収ポンプ５１により無菌水回収配管３７に送液される。無菌水回収装置４９は少なくとも、無菌水回収配管３７、バルブ及び無菌水回収ポンプ５１を備える。

殺菌された蓋材３に付着する殺菌剤を洗い流すために、蓋材殺菌装置３１に無菌水が供給される。蓋材３をリンスした無菌水は、蓋材殺菌装置３１内に設けられる無菌水回収溝に集められ、回収され、無菌水回収配管３７に送液される。

図４に示すように、殺菌された容器２をリンスするためにリンス装置チャンバー２０に供給された無菌水は、無菌水回収装置４９により回収され、無菌水回収配管３７を通り、熱交換装置３４に送られ、水供給タンク３３から無菌水製造装置３５に送られる水と熱交換される。常温の水が回収された無菌水と熱交換されることで、常温から昇温して無菌水製造装置３５に送られる。回収された無菌水は、タンクに貯留された後、熱交換装置３４に送られても構わない。

熱交換装置３４には、殺菌された容器２をリンスした無菌水及び蓋材３をリンスした無菌水を供給しても構わない。回収された無菌水と水供給タンク３３から供給される水を熱交換する。水供給タンク３３から供給される水は常温であるが、回収される無菌水は、６０℃以上、１００℃以下で供給された無菌水が降温したものであり、５０℃以上、９０℃以下であり、水供給タンク３３から供給される常温の水を３０℃以上、５０℃以下に昇温することができる。無菌水製造装置３５の加熱部での加温のためのエネルギー供給を低減することができるため、エネルギーの節約となり、ＣＯ_２排出削減に貢献することができる。

回収されて熱交換された無菌水は２０℃以上、４０℃以下に降温する。降温した無菌水は、密封された容器２の外面を洗浄する洗浄装置に供給し、密封された容器２の外面の洗浄に使用しても構わない。

実施例では、容器を過酸化水素で殺菌する方式を述べたが、過酢酸リンス方式やボトル温水リンス方式でも構わない。

１…プリフォーム
１ａ…口部
１ｂ…サポートリング
２…容器
３…蓋材
１７…殺菌装置
１８…殺菌装置チャンバー
１９…リンス装置
２０…リンス装置チャンバー
２１…充填装置
２３…充填装置チャンバー
２４…密封装置
２５…密封装置チャンバー
２８…排出装置
２９…排出装置チャンバー
３０…排出コンベヤ
３１…蓋材殺菌装置
３３…水供給タンク
３４…熱交換装置
３５…無菌水製造装置
３６…無菌水供給配管
３７…無菌水回収配管
４０…容器洗浄ノズル
４２…チャンバー内噴射ノズル
４３…チャンバー内噴射回転ノズル
４９…無菌水回収装置
５０…無菌水回収溝
５１…無菌水回収ポンプ

Claims (4)

1. 搬送される容器を殺菌し、
   殺菌された前記容器に殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填し、
   前記内容物が充填された前記容器を殺菌された蓋材により無菌雰囲気で密封する無菌充填機において、
   前記殺菌、前記充填及び前記密封を行う各部をチャンバーにより遮蔽し、
   洗浄液又は殺菌液を洗い流すために前記チャンバー内に吹き付けられた５０℃以上、９０℃以下である無菌水を回収し、
   回収された前記無菌水を熱交換装置に供給し、前記無菌水を製造するための殺菌前の水と熱交換する無菌水の再利用方法。
2. 請求項１に記載の無菌水の再利用方法において、
   前記チャンバー内に供給される前記無菌水の温度が６０℃以上、１００℃以下である無菌水の再利用方法。
3. 搬送される容器を殺菌する殺菌装置、
   前記殺菌装置により殺菌された前記容器に殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填する充填装置、
   前記内容物が充填された前記容器を殺菌された蓋材により無菌雰囲気で密封する密封装置、
   前記殺菌装置、前記充填装置及び前記密封装置を遮蔽するチャンバー、
   洗浄液又は殺菌液を洗い流すために前記チャンバー内に吹き付けられた５０℃以上、９０℃以下である無菌水を回収する無菌水回収装置、及び
   前記無菌水回収装置により回収された前記無菌水を、前記無菌水を製造するための殺菌前の水と熱交換する熱交換装置を備える無菌水を再利用する無菌充填機。
4. 請求項３に記載の無菌水を再利用する無菌充填機において、
   前記チャンバー内に供給される前記無菌水の温度が６０℃以上、１００℃以下であるように構成される無菌水を再利用する無菌充填機。