WO2003106270A1 - アセプティック充填方法 - Google Patents

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    • B67C7/00—Concurrent cleaning, filling, and closing of bottles; Processes or devices for at least two of these operations
    • B67C7/0073—Sterilising, aseptic filling and closing

Definitions

  • the present invention relates to a method for filling a container such as a tea-based beverage in an aseptic manner.
  • Synthetic resin bottle-type containers (pet bottles, etc.) filled with tea-based beverages as contents have gained consumer support from the recent tea boom, and the market has been expanding further. It tends to be. It is particularly important for such contents to maintain their natural taste and flavor, and it is therefore desirable to minimize the effects of temperature changes on the contents.
  • a so-called aseptic (aseptic) filling system is used, in which the contents are sterilized and cooled in a short time, and then filled into containers that have been sterilized at room temperature.
  • the present invention provides a method for filling a pre-sterilized content into a synthetic resin container that has been washed and sterilized in an aseptic manner.
  • filling is performed at a temperature lower than the filling temperature adopted for hot-filling intended for sterilization, that is, the temperature at which sterilization is exhibited (about 80 ° C or higher).
  • the normal temperature usually refers to the standard temperature condition specified in JIS Z 8703 or the corresponding ISO 554: 1976 ⁇ Standard condition of test place >>, that is, the temperature around 20 ° C. The same applies to the present specification.
  • the temperature of the contents is preferably in the range of 30 ° C to 40 ° C.
  • the temperature of the contents during filling is controlled by a warmer such as a warmer.
  • the heating temperature can be, for example, in the range of 50 ° C to 60 ° C.
  • Various methods have been proposed for filling an aseptic boutique.
  • One example is a method comprising a combination of a container sterilization section and an aseptic filling section.
  • the container sterilization section the inside of the bottle formed by blow molding or the like is washed with warm water, and then the bottle is washed with a sterilized solution at the mouth of the bottle as a target, and the bottle is washed.
  • Bottle ⁇ is sterilized by injecting sterile solvent, and the sterile air is flushed and the sterile solvent is discharged with bow I down.
  • the contents are aseptically filled into bottles that have been subjected to aseptic air flushing and then subjected to cabbing.
  • the temperature is maintained at a temperature higher than the normal temperature but lower than the temperature at which the bactericidal action is exhibited, preferably in the range of 30 ° C to 40 ° C when filling the contents with the aseptic boutique.
  • a specific examination shows that a PET bottle with a full capacity of 290 ml is charged with 280 Z water at normal temperature (20 ° C) and 40 ° C.
  • the internal pressure of the bottle is as follows.
  • the pressure relaxation due to the deformation of the container is ignored, and the container is assumed to be rigid. ignore.
  • the pressure in the container space is as follows:
  • the temperature of the contents in the container of a warmer such as a warmer is 50 ° C to 60 ° C. It is set to keep it at about C. Therefore, from the viewpoint of suppressing the rise in the internal pressure of the container during heating, it is best to fill the contents at the same temperature as the heating temperature when filling the safety boutique. In that case, it is desirable to add a cooling step to cool the contents to room temperature in the final stage of the filling process. On the other hand, if it is not desirable to add a cooling device or extend the line, a cooling process is not required, and the upper limit temperature of the contents at the time of filling the container is 30 ° C. It is preferable to maintain the temperature at about 40 ° C.
  • a round heat-resistant PET bottle with a filling capacity of 280 m / shrink label (using resin amount 26 g) and a square type with a shrink label of 350 m / filling capacity.
  • Prepare PET bottles (resin used: 26 g) fill each container with water at 20 ° C and 40 ° C, cap them, and then add 60 ° C, 65 ° C, 70 ° C, 75 ° C.
  • the change in the appearance of the bottle when immersed (bathed in water) for 1 hour in each constant temperature water bath at C and 80 ° C was investigated.
  • Table 1 shows the results of the survey.
  • the appearance of the container was evaluated based on the protrusion at the bottom of the container and the condition of the panel (monthly portion) when cooled to room temperature.
  • X indicates the case where the protrusion at the bottom and the projection of the panel after cooling occurred.
  • ⁇ indicates the case where a slight protrusion at the bottom and a protrusion on the panel after cooling occur, and ⁇ indicates the case where the protrusion is extremely small at the lower part that does not cause any practical problem. In addition, ⁇ indicates that no problem occurred.
  • the temperature at the time of heating and the filling at room temperature are lower than those at room temperature.
  • the temperature at the time of heating approaches and the rise in the internal pressure of the container during heating is reduced, so that even if the contents are heated together with the container, the effect on the external shape of the container can be extremely effectively suppressed. is there.

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Abstract

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ため，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，常温よりも高く，殺菌作用を発現する温度よりも低い温度に保持する。

Description

明 細 書 ァセブティック充填方法 背景技術
技術分野
[0001] 本発明は，茶系等の飲料を容器に対してァセブティック充填する方法に関する ものである。
従来技術
[0002] 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 レ、く傾向にある。かかる内容物は，それ力 Sもつ自然の美味しさや風味を維持することが 特に重要であり，したがって，内容物に対する温度変化の影響を極力抑えることが望ま しい。そのために，内容物を短時間で殺菌-冷却した後，常温において殺菌済みの容 器に液詰めする，いわゆるァセブティック（無菌）充填システムが採用されている。
[0003] ところで，ァセブティック充填に使用される容器は，殺菌 '冷却に力かる常温の 内容物を充填することを前提していることから，耐熱性に関しては特に考慮が払われて いない。しかし，冬季のように気温の低い時期において，内容物を容器ごとウォーマや ホットベンダー等によって例えば 65°Cまで加温した場合には，容器が熱によって変形 し，商品価値を損なうことが懸念される。
[0004] この点に関してはァセブティック充填で使用される容器を，ホットフィル用に耐 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ォーマ等による加温では なおその胴部について耐熱性が不十分であり，他方，容器の厚肉化は資源の削減を 図る観点からは好ましくない。
発明の開示
[0005] 本発明の課題は，内容物を充填する容器について，加温による容器の変形 を効果的に回避することのできる，新規なァセブティック充填方法を提案するところにあ る。 [0006] この課題を解決するため，本発明は，洗浄，殺菌を施した合成樹脂製容器内 に予め殺菌を施した内容物をァセブティック充填するに当たり，内容物を，常温よりも高 レ、が，殺菌作用を意図してのホットフィルに際して採択される充填温度，すなわち殺菌 作用を発現する温度 (約 80°C以上)よりも低い温度下で充填するものである。なお，常 温とは， JIS Z 8703又は対応する ISO 554:1976《試験場所の標準状態》に規定する所 定の標準温度状態，すなわち 20°C前後の温度を指すのが普通であるが，本明細書で も同様である。
[0007] 充填に際して内容物の温度は 30°C〜40°Cの範囲内とするのが好適である。し かし，ァセブティック充填プロセスの最終段階で，充填後の内容物を常温まで冷却する ための冷却工程が付加される場合には，充填に際しての内容物の温度は，ウォーマ等 の加温器により加熱される温度，例えば 50°C〜60°C程度の温度範囲とすることができ る。
発明を実施するための最良の形態
[0008] 以下，本発明によりァセブティック充填方法について具体的に説明する。
[0009] ァセブティック充填には種々の方式が提案されてレ、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 外洗を施して力 滅菌溶剤を満注してボトル內が滅菌され，弓 Iき続きボトルの口部を下 にして滅菌溶剤を排出すると共に無菌エアーフラッシングが行われる。引き続く無菌充 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無菌充填して キヤッビング処理を行う。
[0010] 上述したァセブティック充填プロセスを経て液詰めされたボトルは，ウォーマ等 によって加温した場合に，加温の際の熱影響で容器の形状変形が従来は不可避的と 考えられていた。しかるに，本発明では，内容物のァセブティック充填に際してその温 度を，常温よりも高いが殺菌作用を発現する温度よりも低い温度，好適には 30°C〜 40°Cの範囲内の温度に維持することにより，加温時の容器に対する熱影響を効果的に 緩和することが可能となり，容器の外観形状 (ひレ、ては商品価値)が損なわれることが殆 どなくなる。 [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ァセブティック充填する 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条件下でァセプティ 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] 上記のメカニズムにつレ、て具体的に検証すると，満注容量が 290 mlの PETボ トルに 280 Zの水を常温 (20°C)及び 40。Cにしてァセブティック充填した場合 (容器内 の空間は 10 /)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] 先ず， 20°C， 280m/の水は熱膨張により 40°Cでは 281.69 /nZまで， 65°Cでは 285.04 mZまで体積変化する。ここに，容器内空間の気体は，理想気体の状態方程式： PV = nRTに従うものとする。水蒸気圧が 20。Cで 2.338 kPa, 40°Cで 7.377 kPa, 65°C で 25.014 kPaであるため， 20°Cから 65°Cまでの加温時の水蒸気圧差は約 23 kPa (25.014- 2.338=22.676)であり， 40°Cから 65°Cまでの加温時の水蒸気圧差は約 18 kPa (25.014-7.377=17.637)である。
[0014] 20°Cで充填し 65°Cまで加温した場合，すなわち従来法に従レ、ァセブティック 充填して加温した場合の容器内空間の圧力は，
PV = nRT
P'V = nRT
で求められる。ただし， n，Rは定数， P = 101.325kPa (充填時の圧力 =大気圧）， V = 10 ml (充填時の容器内空間の容積）， T = 293 K (充填時の絶対温度 20+273) , P' =加温 時の容器内空間の圧力， V' = 290-285.04 = 4.96 mバ加温時の容器内空間の容積）， V = 338 K (加温時の絶対温度 65+273)である。ここに， PV / T = P'V' I Τ'であるから，力 Ρ 温時の容器内空間の圧力 P'は，
P' = PVT7 TV'
= (101.325 X 10 X 338) / (293 X 4.96)
= 236 kPa である。さらに，水蒸気圧差 23 kPaを加えると，最終的な内圧（絶対圧）は 236+23 = 259 kPa (ゲージ圧では 158 kPa)となる。
[0015] 一方， 40°Cで充填し 65°Cまでカ卩温した場合，すなわち本発明に従ってァセプ ティック充填した後に加温した場合における容器內空間の圧力も，上記同様に求めら れる。ここに， P = 101.325 kPa (充填時の圧力 =大気圧）， V = 8.31 m/ (20°C, 280 mZの 水を 40°Cの温度下で充填したときの容器内空間の容積）， T =313K (充填時の絶対温 度 40+273) , Ρ' =加温時の容器内空間の圧力， V' =290- 285.04=4.96 / ^(加温時の容 器内空間の容積）， Τ' = 338 Κ (加温時の絶対温度 65+273)である。したがって，加温時 の容器内空間の圧力 P'は，
P' = PVT' / TV
= (101.325 X 8.31 X 338) / (313 X 4.96)
= 183 kPa
である。水蒸気圧差 18 kPaをカロえると，最終的な内圧（絶対圧）は 183+18=201 kPa (ゲ ージ圧では 100 kPa)となる。
[0016] 上記の如く，常温 (20°C)で充填した場合と 40°Cで充填した場合の内圧差はゲ ージ圧で 158 - 100 = 58 kPaであり，この内圧差がァセブティック充填の行われた容器を 加温した場合において容器形状の変形を抑制できる要因であると考えられる（実際に は容器の弾性変形により内圧が緩和されるため，さらに低い内圧となる）。
[0017] 一般に，ウォーマ等の加温器は容器内の内容物の温度 50°C〜60。C程度に保 持するように設定されている。したがって，加温時における容器内圧の上昇を抑制する 見地からは，ァセブティック充填時に内容物を，加温温度と同等の温度下で充填する のが最良である。その場合には，ァセブティック充填プロセスの最終段階において，内 容物を常温まで冷却するための冷却工程を付加するのが望ましい。他方，そのための 冷却装置の付設やラインの延長が望ましくない場合には，冷却工程を必要とせず，し 力 ^容器の変形を抑制できる温度として，ァセブティック充填時に内容物の上限温度を 30°C〜40°C程度に維持するのが好適である。
[0018] 検証実験
本発明の効果を確認するため，充填容量が 280 m/のシュリンクラベル付き丸型耐熱 PETボトル (使用樹脂量 26 g)と充填容量が 350m/のシュリンクラベル付き角型髙耐熱 PETボトル (使用樹脂量 26 g)を用意し，それぞれの容器に 20°C及び 40°Cの水を入 れてキャップを施した後, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C及ぴ 80°Cの各恒温水槽に 1時間 浸漬 (湯煎）し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。
[0019] その調査結果を表 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 (月同部）の状況により判断し， X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，〇は低部に実用上特に問題とならない程度の極僅 かな出っ張りが生じた場合を表示し，さらに◎は全く問題が生じなかった場合を表示す るものとする。
[0020]
Figure imgf000006_0001
[0021] 表 1より明らかなように，ァセブティック充填に際して内容物を常温よりも高い温 度に維持すれば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 程度まで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程度まで の加温にも耐えることが可能であることが確認できた。
[0022] 以上詳述したところ力 明らかなとおり，本発明によれば，内容物の温度を常温 よりも高くしてァセブティック充填するので，常温充填の場合と対比して加温時の温度と 充填時の温度とが接近し，加温時における容器内圧の上昇が緩和されるため，内容物 を容器ごと加温しても容器の外観形状に与える影響を極めて効果的に抑制することが 可能である。
[0023] なお，本発明を好適な実施形態について説明したが，その範囲を逸脱すること なく上記以外の種々の態様をもって実施し得ることは言うまでもない。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 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ァセ ブティック充填方法であって，
予め殺菌を施した前記内容物を，常温よりも高く，しかも殺菌作用を発現する温度より も低い温度下で容器に充填することを特徴とするァセブティック充填方法。
2. 請求項 1記載のァセブティック充填方法であって，内容物を 30°C〜40°Cの温度 下で容器に充填することを特徴とするァセブティック充填方法。
3. 請求項 1記載のァセブティック充填方法であって，内容物を 50°C〜60°Cの温度 下で容器に充填した後，常温まで冷却することを特徴とするァセブティック充填方法。
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