JPH0233575B2 - Mukinjutensochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一連の充填操作を何ら機械的な支障
を伴なうことなく、しかも完全に無菌状態下で行
うことが可能な無菌充填装置に関するもので、蒸
気から無菌凝結水を冷却調製する機構と同無菌凝
結水を充填装置内接液部に供給する構造を有する
無菌充填装置に関する。

周知の如く、予め滅菌処理されたスープ、牛
乳、ジユース等の無菌の液状食品等（以下、充填
物と称する）を同無菌状態を維持したままで、紙
製パツクやびん等の容器に充填する、いわゆる無
菌充填装置を操作するに当つては、本運転に先立
つて、同装置内接液部（充填物流通経路および滞
留箇所等充填物と直接接触する部分）を予め滅菌
することが必要である。通常、この滅菌処理に
は、高温蒸気が使用されており、充填装置内接液
部温度が100℃以上に昇温後、数分〜数十分維持
するに充分な蒸気を流入することで滅菌処理が図
られている。ところで、いわゆる充填装置は、通
常、充填物計量のためのピストンシリンダー機
構、充填物の流れの転換や停止のための三方コツ
ク等、いわゆる駆動部を多く有している。そし
て、これらの駆動部もまた前記滅菌処理によつ
て、当然のことながら高温度に昇温せられ、その
結果、駆動部を構成する金属や合成ゴム等の熱膨
脹が起こり、駆動部内のすり合せ部分（はめ合せ
部分）間のクリアランスが殆んど皆無に近い状態
となり、そのため滅菌処理後の充填操作の始動に
多大な動力を要することになる。また、このよう
な高温下では、駆動部を形成する金属が軟質であ
る時は、操作始動によつてすり合せ部分の金属表
面が損傷する怖れもある。さらに、充填物の品質
面からも接液部が高温状態にある時に充填物を供
給、流入することは、充填物の変質や焦げを招く
ことにもなり好ましくない。したがつて、接液部
全体が、充填物の品質上あるいは特に駆動部の操
作上支障がない程度に冷却するのを待つて、充填
操作を開始しているのが現状である。

しかしながら、前述した如く高温蒸気で完全滅
菌を図るべく時間をかけて加熱された接液部の温
度低下は極めて緩慢なため、その冷却には相当長
時間を要し、ここでの時間的ロスが生産効率を著
しく低下させることとなる。加えてこの時点での
駆動部は、殆んど乾燥状態に近く、そのためすり
合せ部間の摩擦抵抗が極めて大になつており、操
作始動に多大の動力を要するばかりでなく、すり
合せ部に存するオーリングやパツキンを損傷する
可能性も高い。

本発明者らは、このような現状に鑑みて、従来
の充填装置の有する問題点を解消すべく鋭意研究
を重ねた結果、滅菌処理に付する蒸気から無菌の
凝結水を調製し、同凝結水を滅菌処理直後の接液
部に供給流入することによつて、滅菌処理後時間
をおくことなく、しかも円滑に支障なく充填操作
が行ないえられることを見出した。これは、蒸気
より得られた凝結水が接液部を急冷すると共に、
駆動部内のすり合せ部分間にも侵入して、潤滑液
としての効果も奏することによるもので、加えて
この凝結水は高温蒸気より転じた無菌水であるた
め、接続部の無菌状態は完全に維持することがで
きる。本発明は、上記知見に基づいてなされたも
のであり、蒸気から無菌凝結水を冷却調製する機
構と、同無菌凝結水を充填装置内接液部に供給す
る構造を有することを特徴とする無菌充填装置に
係る。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。

図面において、１は所望の高温蒸気を供給でき
る蒸気管であり、開閉バルブ２を介して、熱交換
器３に接続されている。本発明にて使用する熱交
換器３としては、図示したプレート型を始めとし
て、ジヤケツト型、チユーブラー型等、通常使用
される何れもが使用可能である。また、熱交換機
能を後述するようにホツパー胴部に周設された水
冷ジヤケツトによつて奏することも可能である。
また、熱交換器３には、開閉バルブ４を介して冷
水供給管５が接続されており、さらにそれぞれの
開閉バルブ６，７を介してドレイン排出管８およ
び温水回収管９が接続されている。

次に、図１０は充填物一時滞留のためのホツパ
ーであり、同ホツパー１０と熱交換器３は、供給
管１１を介して連結されており、また同供給管１
１の途中には開閉バルブ１２が設けられている。
図中１３は充填物供給管であり、開閉バルブ１４
を介してホツパー１０に接続されている。前記供
給管１１は、ホツパー１０に直接接続する構造と
してもよいが、図示したように、充填物供給管１
３途中と接続合流する構造とすれば、同合流箇所
以降の充填物供給管内の滅菌あるいは冷却処理も
同時に行なうことができる。また、本発明では、
充填物供給管１３途上あるいはその起点に別途蒸
気供給管を接続することも可能であり、同蒸気の
流入によつて充填物供給管の滅菌ができると共
に、充填装置内接液部への供給蒸気量の補強もで
き、滅菌処理時間の短縮が図れる。さらに、別途
蒸気供給管をホツパーに直接接続させることも可
能である。

次に、図中１５はホツパー１０と三方コツク１
６を介して接続されたピストン。シリンダー部で
あり、また、図中１７は三方コツク１６をを介し
てピストン。シリンダー部１５の反対側に位置す
るノズル部である。ピストン・シリンダー部１５
内のピストン１８の昇降操作と三方コツク１６の
回動操作の連動によつて、ホツパー１０を経由し
て一定量計量された充填物が、充填開口部１９よ
り同開口部下に適宜供給された容器（図示せず）
に充填される。ノズル部１７の充填開口部１９近
辺は、いわゆる無菌室内等、無菌雰囲気下にあ
り、無菌的に充填操作が行えるシステムとなつて
おり、また充填容器に関しても前工程で適宜の方
法によつて滅菌処理を受け、同無菌状態を維持し
たまま同充填処理に付されるシステムとなつてい
る。

次に、図中２０および２１は、滅菌処理時の蒸
気ドレインあるいは冷却処理時の無菌水の排出管
であり、排出管２０はノズル部１７、そして排出
管２１はピストン・シリンダー部１５を起点とし
て、その何れもがスチームトラツプセツト２２へ
と連通されている。また、排出管２０のスチーム
トラツプセツト側端部は、開閉バルブ２３の装着
された分岐管２４に接続された構造となつてい
る。同排出管と連結したスチームトラツプセツト
２２は、同一配管上に介装された開閉バルブ２５
および２６と、スチームトラツプ２７および開閉
バルブ２８の介装されたバイパス配管２９より構
成されている。また、前記排出管２０は、着脱自
在の構造となし、滅菌処理あるいは冷却処理時に
は、装着されたままの状態で蒸気ドレインや無菌
水の排出に供し、一方、充填操作時には、同排出
管を取り外してから同箇所に充填容器を順次供給
位置させて充填処理を行う。

次に、図中３０は開閉バルブ３１および無菌フ
イルター３２を介して外気と連通した外気導入管
であり、同導入管は途中で分岐してホツパー１０
あるいはピストン・シリンダー部１５に接続され
ている。これは、滅菌処理後の冷却処理時等に、
充填装置内圧が大気圧以下に低下することによつ
て、配管継弁あるいは開閉弁等からバクテリアを
含んだ外気が充填装置内に吸入されるのを防止す
るためのもので、ホツパー１０に装着された圧力
ゲージ３３が大気圧以下を示す時に、開閉バルブ
３１を開放して無菌空気を導入することによつ
て、充填装置内を常に大気圧以上に保持し、完全
無菌状態の維持を図る。また、外気導入管３０は
清浄な加圧空気供給源と接続する構造としてもよ
く、同構造による時は、より短時間で充填装置内
の圧力調整を行なうことができる。

次に、本発明の無菌充填装置を使用しての滅
菌、冷却および充填処理操作について説明する。

先ず、滅菌処理を実施するに当たつては、ピス
トン１８を第１図に示す位置にまで降下せしめ、
さらに三方コツク１６がホツパー１０、ピスト
ン・シリンダー部１５およびノズル部１７の三方
共に連通した状態に回動固定させる。そして、排
出管２０を第１図に示す如く装着した状態とす
る。

次に、ドレイン排出管８に装着された開閉バル
ブ６を開放して、前冷却処理時に冷却凝結化され
た残存冷却水を熱交換器３内から排出すると共
に、開閉バルブ２３，２５および２６を開放状態
とし、開閉バルブ２８は閉塞する。そして、開閉
バルブ２，１２をそれぞれ開放して、所定温度の
高温蒸気を蒸気管１から熱交換器３内を通して充
填装置内接液部へ導入する。この高温蒸気の導入
により、接液部が所定の温度に達した後、さらに
所望の滅菌度合に応じた時間同状態を維持して滅
菌処理を終了する。

同滅菌処理時に生じた蒸気トレインは、スチー
ムトラツプセツト２２を通じて外部へ排出され
る。同滅菌処理終了時点では、ピストン１８ある
いは三方コツク１６等の駆動部が高温加熱によつ
て熱膨脹を起こしており、そのためピストン・シ
リンダー間（ピストン・シリンダー部上部内径小
部分）あるいは三方コツク外周部のクリアランス
が殆んど皆無に近い状態となつており、このまま
では以降の充填処理に当り、昇降あるいは回動操
作を円滑に行うことは到底困難である。さらに
は、ホツパー等その他の接液部も当然のことなが
ら高温下にあり、充填物の品質面からもすぐさま
充填処理に入れる状態にない。

そこで、本発明装置では、上記滅菌処理終了
後、直ちに冷却処理を行い、高温下にある接液部
の温度降下を図るわけであるが、同冷却処理に当
たつては、先ず、ピストン１８、三方コツク１６
および排出管２０に関しては、滅菌処理時と同一
状態に維持し、蒸気管１よりの蒸気供給は続行し
たままで、開閉バルブ２５および２６をそれぞれ
閉塞して、また開閉バルブ４および７を開放した
状態にて、冷水供給管５から熱交換器３内に冷水
を流入することにより、同熱交換器内で蒸気から
無菌の凝結水を調製し、供給管１１を通して接液
各部へと供給する。この時、熱交換器内で生じた
温水は、当初沸騰状態の時はドレイン排出管８よ
り、その後開閉バルブ６を閉塞して温水回収管９
より排出、回収され、種々の用途に供されること
となる。

上記充填装置内に供給された凝結水は、接液各
部の冷却を速やかに行い、熱膨脹状態にあつた各
駆動部の収縮を図ると共に、駆動部内のすり合せ
部分間にも侵入し、各接触面上に水の被膜を形成
して潤滑剤的な役割を果たし、以降の駆動部処理
操作の円滑化を可能にする。さらに、同凝結水
は、高温蒸気より転じたものであるため、当然の
ことながら無菌水であり、したがつて、前滅菌処
理により図られた充填装置内接液部の無菌状態は
完全に確保できる。

上記冷却処理は、スチームトラツプセツト内の
開閉バルブ２８を閉塞した状態で行い、無菌水を
接液部内に一旦滞留させ、随時開閉バルブ２８を
開放してその排出を図り、接液部が所望の温度に
低下するまで同操作を繰り返すのが好ましく、こ
れによつて接液各部に亘り均一な冷却効果が望み
えられる。

無菌水の調製手段は、蒸気の冷却凝固による他
にも紫外線照射あるいは薬剤処理等種々の調製法
が存在するが、本発明の如く、滅菌処理に使用す
る高温蒸気を兼用利用するのが、一連の充填装置
機構を構造上最も簡易的なものにすることがで
き、経済的にも極めて有利である。冷却処理時に
供される無菌水の供給量は、充填装置の構造ある
いは充填装置内接液部容量によつて決定され、接
液部が所定温度以下となるまで無菌水による冷却
処理を続ける。なお、この時、充填装置内圧が大
気圧以下に低下する怖れがあるため、ホツパー１
０に装着された圧力ゲージ３３が大気圧以下を示
す時は、即座に開閉バルブ３１を開放して無菌空
気の導入を図り、充填装置内圧を大気圧以上に保
持して配管継手等からのバクテリアを含んだ外気
の吸入を防ぎ、無菌状態を確保する。冷却処理が
完了すれば先ず開閉バルブ１２を閉塞し、その後
開閉バルブ２を閉塞して蒸気の供給を停止し、ま
た開閉バルブ４，７を閉塞して冷水の供給を停止
し、その後開閉バルブ２３，２８をそれぞれ閉塞
する。

本発明においては、蒸気からの無菌水の調製を
第２図に示す如く、ホツパー胴部に周設され、冷
水供給管３４の接続された水冷ジヤケツト３５を
もつて行うことも可能である。同調製手段による
場合は、前述したと同様に蒸気で滅菌処理をした
後、スチームトラツプセツト内の開閉バルブ２
５，２６を開塞し、引き続き接続部への蒸気供給
を行つたまま、水冷ジヤケツト３５への冷水供給
により、ホツパー側面からの冷却による蒸気の凝
結化を図り、接液部内に無菌凝結水を滞留させる
ことによつて行う。この時の無菌水の排出は、ス
チームトラツプセツト内の開閉バルブ２８を随時
排出することにより行い、所望の冷却度合に応じ
てこの滞留、排出操作を繰り返す。しかしなが
ら、ホツパーを使用しての無菌水の調製は、ホツ
パー容量が大なるため、熱交換器による場合より
も熱交換率が著しく劣り、その結果、冷却処理に
時間を要することとなり、生産効率の低下を招
く。

本発明では、冷却処理完了後時間をおくことな
く、次の充填処理を行うことが可能であり、同充
填処理を施すに当たつては、先ず、排出管２０を
ノズル部１７から取り外した後、充填開口部１９
下に紙製パツク等予め滅菌処理された充填容器を
供給、位置させる。その後、三方コツク１６を回
動し、さらにはピストン１８を上昇させてそれぞ
れ第３図に示す如くに位置させた後、開閉バルブ
１４を開放して所定の充填物を充填物供給管１３
を通じてホツパー１０内に供給滞留させる。次に
三方コツク１６を第４図に示す位置まで回動さ
せ、これにより、充填物をピストン・シリンダー
部１５内に充満させる。次に、三方コツク１６を
回動して第５図に示す位置に固定すると同時に、
ピストン１８を第５図に示す位置まで上昇させる
ことによつて、一定量に計量された充填物が充填
開口部１９から充填容器内に充填されて充填操作
は終了し、引き続き充填容器が順次同位置に供給
され、充填操作は繰り返し行われる。

本発明の無菌充填装置は、以上のような構成で
あるから、機械装置的にも極めて簡易な構造で、
しかも充填装置内接液部の滅菌処理に使用する蒸
気を兼用利用して無菌水となし、同無菌水を接液
部の冷却あるいは駆動部の潤滑液として供するこ
とが可能であり、滅菌処理後、極めて短時間で以
降の充填操作が何らの支障なく円滑に行ないえら
れる。加えて、本発明の充填装置によれば、一連
の処理操作を完全な無菌状態下で行うことがで
き、さらには充填処理に付する充填物の品質面で
も何ら問題は生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無菌充填装置の一実施例を示
す模式図、第２図は本発明の他の一実施例のホツ
パー部を示す説明図、第３図は充填物供給管より
ホツパーへ充填物が流入される際の駆動部の状態
を示す説明図、第４図はホツパーよりピストン・
シリンダー部へ充填物が流入される際の駆動部の
状態を示す説明図、第５図はピストン・シリンダ
ー部より充填ノズル部へ充填物が流入される際の
駆動部の状態を示す説明図である。 １……蒸気管、２……開閉バルブ、３……熱交
換器、４……開閉バルブ、５……冷水供給管、
６，７……開閉バルブ、８……ドレイン排出管、
９……温水回収管、１０……ホツパー、１１……
供給管、１２……開閉バルブ、１３……充填物供
給管、１４……開閉バルブ、１５……ピストン・
シリンダー部、１６……三方コツク、１７……ノ
ズル部、１８……ピストン、１９……充填開口
部、２０，２１……排出管、２２……スチームト
ラツプセツト、２３……開閉バルブ、２４……分
岐管、２５，２６……開閉バルブ、２７……スチ
ームトラツプ、２８……開閉バルブ、２９……バ
イパス配管、３０……外気導入管、３１……開閉
バルブ、３２……無菌フイルター、３３……圧力
ゲージ、３４……冷水供給管、３５……水冷ジヤ
ケツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 充填操作に先立つて蒸気により装置内接液部
   を滅菌する無菌充填装置において、ホツパーと熱
   交換器とが供給管によつて連結され、熱交換器に
   は蒸気管、冷水供給管、温水回収管がそれぞれ開
   閉バルブを介して接続され、ホツパーにはその上
   部に充填物供給管と無菌フイルターを介して外気
   導入管が設けられ、該ホツパーの下方には三方コ
   ツクを介してノズル部とピストン・シリンダー部
   が接続され、ノズル部の充填開口部には無菌水排
   出管が着脱自在に設置されてなる無菌充填装置。