WO2007015586A1 - プラスチックボトル殺菌方法 - Google Patents
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- B65B55/02—Sterilising, e.g. of complete packages
- B65B55/04—Sterilising wrappers or receptacles prior to, or during, packaging
- B65B55/10—Sterilising wrappers or receptacles prior to, or during, packaging by liquids or gases
Definitions
- the present invention relates to a method for sterilizing plastic bottles such as PET bottles in an aseptic filling system.
- the case boutique filling method has been increasingly adopted as a filling method for containers to prevent flavor deterioration due to heating of contents such as beverages.
- the container is a plastic bottle such as a PET bottle, warm water or heated peracetic acid, hydrogen peroxide, alkali, etc. from the mouth of the bottle toward the inner surface of the bottle before filling the contents such as beverage
- a method of spraying a disinfectant and sterilizing at least the inner surface of the bottle is generally employed.
- the bottle needs to have heat resistance (strength) corresponding to the sterilization temperature, and at the sterilization temperature exceeding the heat resistance temperature, there is a problem that the bottle undergoes heat shrinkage and deforms.
- a method of sterilizing the inner surface of the bottle without causing heat shrinkage of conventional non-heat-resistant plastic bottles such as PET bottles it is a normal sterilization temperature and a temperature that causes heat shrinkage of the bottle.
- a method of sterilizing by avoiding a range of ⁇ 95 ° C. and spraying hot water having a temperature of less than 70 ° C. or a heated disinfectant on the inner surface of the bottle is generally employed.
- a sterilizer heated from a first nozzle is sprayed on the inner surface of an inverted bottle, and a predetermined amount of sterilization is applied to the mouth of the bottle.
- the sterilizing agent is retained, and the retained sterilizing agent is stirred and sprinkled by the sterilizing agent sprayed from the second nozzle.
- the bottle sterilization method of improving the sterilization effect is disclosed, but the temperature of this sterilizer is 63 ° C, which is below the lower limit of the temperature at which the bottle undergoes thermal shrinkage, and the sterilization time is 1 0 Seconds. Although this method does not cause heat shrinkage of the bottle, there is a problem that the sterilization temperature is low and the sterilization time becomes long, resulting in poor production efficiency.
- the bottles are formed of a heat-resistant plastic resin that does not cause thermal shrinkage at normal sterilization temperatures (70 ° C to 95 ° C).
- this method has a drawback in that the cost of manufacturing the bottle is greatly increased because the heat-resistant plastic resin is expensive and the bottle molding process is multi-step.
- Japanese Patent Laid-Open No. 7-18871 49 discloses a non-heat-resistant property by supplying hot water to at least the inner surface of a plastic bottle and simultaneously supplying cooling water having a temperature lower than that of the hot water to the outer surface.
- a method is disclosed in which sterilization can be achieved without causing deformation due to heat shrinkage even when high-temperature water of 85 ° C or more is sprayed inside the bottle.
- steam is injected inside the plastic bottle.
- a method of preventing thermal contraction of a bottle by supplying cooling water having a temperature lower than that of the steam to the outer surface thereof at the same time is also disclosed.
- these bottle sterilization methods cool the outer surface of the bottle with cooling water at the same time as heating the inner surface of the bottle with hot water or steam, so it is difficult to transmit the heat necessary for sufficient sterilization of the inner surface of the bottle in a short time.
- the sterilization time takes a long time, and the production efficiency deteriorates.
- the production line is enlarged to extend the sterilization time, resulting in an increase in equipment costs and installation space.
- the outer surface of the bottle is cooled with cooling water at the same time as the sterilization of the inner surface of the bottle. Therefore, if the outer surface of the pot needs to be sterilized, the outer surface must be sterilized again with hot water. The problem is that the equipment becomes even larger because two processes are required.
- the present invention has been considered in view of the above-mentioned problems of the plastic bottle sterilization method in the conventional aseptic filling system, and does not require a large apparatus for long time and sterilization time. Let's provide a method for sterilizing plastic bottles that sterilizes bottles using heat sterilization fluids such as 70 to 95 ° C hot water and heat sterilizers, but does not cause deformation due to thermal contraction of the bottle. It is what. Disclosure of the invention
- the present inventors have retained hot water or heated disinfectant in the mouth of an inverted bottle, or injected air or the like into the bottle.
- the present invention finds that the bottle inner surface can be sterilized in a short time without causing thermal contraction of the bottle without simultaneously cooling the outer surface of the bottle at the same time. Reached.
- the plastic bottle sterilization method in the aseptic filling system that achieves the above-described object of the present invention is a method of sterilizing a bottle by spraying heated water or a heating chemical from at least the inner surface of the bottle from the nozzle opening of the bottle.
- the bottle is sterilized while being pressurized and heated.
- the inside of the bottle is pressurized by inserting an injection nozzle of heated water or a heated chemical agent into the nozzle mouth of the inverted bottle and adjusting the opening area of the nozzle mouth of the bottle.
- a plastic bottle sterilization method characterized by being obtained by regulating the flow rate discharged from the nozzle port is provided.
- the temperature of the bottle is rapidly lowered below the temperature at which the bottle undergoes thermal contraction by injecting cooling water onto at least the inner surface or the outer surface of the bottle immediately after sterilization.
- a plastic bottle sterilization method is provided.
- the pressure inside the bottle is inverted by, for example, regulating the flow rate of the liquid discharged from the nozzle port of the bottle by inserting an injection nozzle into the nozzle port of the inverted bottle.
- Heat inside the nozzle and shoulder of the bottle in the state A method for sterilizing plastic bottles, which is obtained by accumulating water or heated chemicals or by injecting air into a bottle, or by maintaining the internal pressure by using both hot water or heated chemicals and air jets.
- a sterilizer such as heated water or heated chemical at 65 ° C. to 90 ° C. in a state where the internal pressure of the bottle is maintained by performing sterilization while pressurizing and heating the inside of the bottle.
- the bottle inner surface can be sterilized without causing thermal contraction of the bottle without cooling the bottle outer surface at the same time. Therefore, the sterilization method that sterilizes at a temperature of less than 70 ° C can be sterilized in a shorter time than the sterilization method that cools the outer surface of the bottle at the same time, and also saves equipment costs and installation space. Production efficiency can be improved. In addition, since it is not necessary to use expensive heat-resistant plastic resin, the manufacturing cost can be reduced as compared with the method using a heat-resistant plastic bottle.
- the pressurization of the bottle can be achieved by regulating the flow rate discharged from the nozzle port of the bottle.
- the bottle temperature is lower than a temperature at which the bottle undergoes thermal contraction by supplying cooling water to at least an inner surface or an outer surface of the bottle and cooling the bottle immediately after sterilization.
- the thermal history during the temperature drop to below 70 ° C the temperature at which the bottle undergoes heat shrinkage after sterilization, can be reduced compared to when the bottle is naturally cooled. As a result, the deformation of the bottle can be prevented more completely.
- the pressurization inside the bottle restricts the flow rate of the liquid or air discharged from the nozzle port of the bottle by inserting an injection nozzle into the nozzle port of the inverted bottle.
- the bottle internal pressure during sterilization can be obtained. Can be easily maintained at lk Pa ⁇ 20 k Pa.
- FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a bottle showing one method for maintaining the internal pressure of the bottle during sterilization at a slightly positive pressure.
- FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the shape of a nozzle for carrying out the method of the present invention.
- FIG. 3 is a partial sectional view showing the operation of the nozzle.
- FIG. 4 is a graph showing natural cooling of the bottle after sterilization and cooling with cooling water.
- FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing another example of a nozzle for carrying out the method of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
- the bottle targeted by the present invention is a non-heat-resistant plastic bottle such as a non-heat-resistant PET bottle.
- the bottle sterilization method according to the present invention is characterized in that, in the aseptic filling system, at least a heat sterilization fluid of 65 ° C. to 90 ° C. is used in the bottle while maintaining the internal pressure of the non-heat-resistant plastic bottle at a slight positive pressure. It is to spray on the inner surface.
- the internal pressure of the bottle needs to be slightly positive within the range of lk Pa to 20 k Pa, preferably 1 to 15 k Pa, and particularly preferably 1 to 5 k P. a.
- a liquid such as warm water heated to 65 ° C. to 90 ° C. or a sterilizing agent such as peracetic acid, hydrogen peroxide, or alkali can be used.
- the preferred spraying time for the heat sterilization fluid is 3-5 seconds. In addition, after sterilization with heated chemicals, you can wash with warm water.
- an injection nozzle whose sectional view is shown in FIG. 5 is preferably used.
- This spray nozzle supplies heated water or heated chemicals to the inner surface of the bottle, and regulates the flow rate of the heated water or heated chemicals so that heated water or heated chemicals are injected into the mouth and shoulders of the bottle. It is configured to supply pressurized air to the inside of the bottle while accumulating, in which heated water or heated chemical is injected from the first injection hole 2 and pressurized air is injected from the second injection hole 3. .
- the second injection hole 3 communicates with an air reservoir formed inside the control plate 13, and the air reservoir 13 a is connected to an external pressurized air supply source.
- the diameter of the nozzle that sprays the heated sterilizing fluid onto the inner surface of the bottle is increased to increase the area between the nozzle and the bottle mouth. Narrow.
- the nozzle is a multistage nozzle having a first injection hole and a second injection hole, the second injection hole opens into the accumulated heated water or heated chemical, and the injection from the second injection hole Heat up heated water or heated chemicals. That is, as shown in FIG.
- the heat sterilizing fluid sprayed from the opening second injection hole 3 flows down to the post-injection port 11.
- Part of the sterilizing fluid that has flowed into the mouth part 1 1 has a relatively small gap between the jet nozzle 1 and the inner diameter of the mouth part 1 1, so that all of the sterilizing fluid does not come out of the mouth part 1 1 and enters the mouth part 1 1. It stays and is agitated and sprinkled by the sterilizing fluid ejected from the second injection hole 3 and scatters toward the inner surface of the bottle 10, so that the inside of the bottle 10 can be sterilized efficiently. it can.
- the sterilization fluid stays in the mouth 11 1 to generate a slight positive pressure in the bottle in the range of 1 k Pa to 20 k Pa. In the case where it is not necessary to disperse the sterilizing fluid due to the sterilizing fluid being sprinkled, it is sufficient to provide only the first injection hole 2 without providing the second injection hole 3.
- the nozzle diameter is increased in order to retain a predetermined amount of heated water or heated sterilizing agent in the bottle mouth, but heated water or heated sterilizing agent is added to the bottle mouth.
- heated water or heated sterilizing agent is added to the bottle mouth.
- a top-like member is provided around the nozzle located in the bottle mouth, or a control plate is provided in the nozzle part below the bottle mouth, and the tip of the bottle mouth to set the distance to
- heated water or the like can be retained in the bottle mouth portion by using it together with the adjustment of the opening area by setting the nozzle diameter of the nozzle.
- Fig. 2 is a cross-sectional view showing an example of a configuration in which a control plate is provided at the nozzle portion below the bottle.
- the injection nozzle 1 has a disk-like shape with a predetermined gap D from the lower end surface of the bottle mouth portion 11.
- the control plate 1 2 is formed, and the sterilizing fluid is a gap C between the inner diameter ⁇ ⁇ of the bottom nozzle portion 1 1 and the outer diameter ⁇ B of the spray nozzle 1 and the lower end surface of the bottle and the upper end surface of the control plate 1 2.
- the bottle in the sterilization method, is formed by spraying cooling water of 5 ° C. to 40 ° C. on the inner surface or outer surface of the bottle, or on the inner and outer surfaces within 2 seconds immediately after the sterilization is finished.
- cooling water 5 ° C. to 40 ° C.
- cooling water is supplied to the inside of the bottle from the nozzle port of the inverted bottle, and the flow rate discharged from the nozzle port of the bottle is regulated, so that the nozzle of the inverted bottle Cooling can be performed while the internal pressure of the bottle is generated by accumulating cooling water in the interior of the bottle and the shoulder and pressurizing the inside of the bottle.
- the cooling water used for cooling the bottle should be potable water that can use normal water, especially when the cooling water is supplied into the bottle. It is desirable to use water that has been sterilized or sterilized at least equal to the sterilization conditions.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration, in which cooling water is injected from a first injection hole 2 and pressurized air is injected from a second injection hole 3.
- the second injection hole 3 communicates with an air reservoir formed inside the control plate 13, and the air reservoir 13 a is connected to an external pressurized air supply.
- Example 1 When the inside of the container was kept at a positive pressure and the inside of the bottle was sterilized with heated water, the amount of change in the bottle full capacity (change due to heat shrinkage of the bottle) was observed.
- It has a substantially circular cross section and has a waist part (constriction part) at the center of the body part.
- It has an upper body and lower body with a plurality of ridges formed above and below the waist, and the internal capacity is 2 0 0 0 m 1,
- Non-heat resistant PET bottle weight 35 g.
- Heated water is injected from the first injection hole, and air sterilized by a filter is injected from the second injection hole.
- the first injection hole was connected to a heated water tank, and the second injection hole was connected to a pressurized air tank via valves.
- control plate with an air reservoir (the air reservoir communicates with the 2nd injection hole) inside to regulate the liquid and air flow discharged during bottle sterilization
- Heated water heated from the first injection hole of the multistage nozzle is injected at a flow rate of 6 L / min.
- Heated water '(temperature during injection) was adjusted to 55 ° C, 65 ° C, 75 ° C, 85 ° C, and 90 ° C, respectively.
- heated water adjusted to each temperature was divided into 3 seconds, 10 seconds, and 20 seconds and sprayed toward the inner surface of the bottle.
- the average value of the pottor pressure during sterilization is 0 k Pa, 1 k Pa, 2 k Pa, 10 k Pa, 20 k Pa, 50 k Pa, respectively. It was made to become.
- Air-injection is performed after a predetermined time (1 to 2 seconds) has elapsed since the injection of heated water, that is, after the heated water discharged inside the inverted bottle has accumulated (the average value of the bottle internal pressure is Except for 0 k Pa a) Air injection started. No cooling was performed immediately after sterilization. The results are shown in Table 1. table 1
- Shrinkage deformation X over 1% shrinkage from bottle capacity before sterilization
- the temperature of the heated water is below 55 ° C (60 ° C), it is difficult to obtain a sufficient sterilizing effect, although it depends on the sterilization time.
- the heating air temperature is within a practical range, and the injection amount of pressurized air is kept low. It was confirmed that heat shrinkage due to heating during sterilization can be suppressed by maintaining the internal pressure of the bottle during sterilization at a positive pressure.
- Example 1 when the heated water is first injected into the inverted bottle and the heated water accumulates inside, the air injection is started and the internal pressure is kept constant. The amount of change (the amount of change due to heat shrinkage of the bottle) was observed. This means for maintaining the internal pressure is to spray heated water and pressurized air into the inverted bottle at the same time, and continue to supply more pressurized air than in Example 1 without accumulating the heated water. The amount of change in the bottle full capacity (change due to heat shrinkage of the bottle) was observed when the value was kept constant (other conditions remained unchanged), but almost the same result as in Example 1 was obtained. .
- Example 1 In Example 1 above, heated water was used as the heating medium.
- This heating medium was calorically heated with a peracetic acid-based fungicide (trade name: T0Y0-ACTIVE) with a peracetic acid concentration of 200 to 300 ppm, and the other conditions were not changed.
- a peracetic acid-based fungicide trade name: T0Y0-ACTIVE
- T0Y0-ACTIVE peracetic acid-based fungicide
- Example 2 The observed results were almost the same as those in Example 1 above, and the difference was not recognized by the heating medium.
- Example 2
- a non-heat-resistant PET bottle (weight: 53 g) with a cylinder shape (shape without a decompression panel) is used as the bottle, and heated water stays at the nozzle mouth and shoulder as a sterilization means.
- the heated water injection nozzle shown in Fig. 2 in the state shown in Fig. 3, the bottle is heated at a flow rate of 6 L / min while maintaining the internal pressure of the bottle during sterilization at 2 kPa. It is sprayed on the inner surface and sterilized at a sterilization temperature of 90 ° C and a sterilization time of 3 seconds.
- aseptic cooling water of 30 ° C is flowed at a flow rate of 12 L / min.
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Abstract
ボトル内圧を１ｋＰａ～２０ｋＰａに維持しながら６５℃～９０℃の加熱殺菌流体を噴射することによりボトルの少なくとも内面または外面を殺菌するアセプテイック充填システムにおけるプラスチックボトル殺菌方法。
Description
明細書 プラスチックボトル殺菌方法 技術分野
本発明は、 ァセプティック充填システムにおける P E Tボトル等プラスチッ クボトルの殺菌方法に関する。
背景技術
近年飲料等内容物の加熱によるフレーバーの劣化を防止する容器への充填方 法として、 ァセブティック充填法が採用されることが多くなつてきている。 ァ セプティック充填において、 容器が P E Tボトル等プラスチックボトルの場合 は、 飲料等内容物を充填する前にボトルの口部からボトルの内面に向けて温水 または加熱した過酢酸、 過酸化水素、 アルカリ等の殺菌剤を噴射し、 少なくと もボトルの内面を殺菌する方法が一般に採用されている。 この場合、 ボトルは 殺菌温度に対応する耐熱性 （強度） が必要であり、 耐熱温度を超える殺菌温度 ではボトルが熱収縮を起こし変形してしまうという問題がある。
とくに近年は、 ボトルの軽量化が社会的要請として高まっているが、 ボトル の軽量化に伴い、 ボトル胴部の厚みが薄くなる傾向にあるため、 熱収縮が起こ りやすくなるという問題も顕在化している。
そこで、 従来 P E Tボトル等の非耐熱性のプラスチックボトルに熱収縮を起 こさせないでボトル内面を殺菌する方法として、 通常の殺菌温度でありまたボ トルに熱収縮を起こす温度である 7 0 °C〜9 5 °Cの範囲を避け、 7 0 °C未満の 温度の温水または加熱した殺菌剤をボトル内面に噴射することにより殺菌を行 う方法が一般に採用されている。 たとえば、 特開 2 0 0 3— 1 8 1 4 0 4号公 報は、 倒立されたボトルの内面に第 1のノズルから加熱した殺菌剤を噴射する とともに、 ボトルの口部に所定量の殺菌剤を滞留させ、 この滞留した殺菌剤を 第 2のノズルから噴射される殺菌剤により攪拌し搔き上げることにより、 ボト ルのロ部に滞留する殺菌剤の一部はボトル内面に向けて飛散し殺菌効果を向上 させるというボトル殺菌方法を開示しているが、 この殺菌剤の温度はボトルが 熱収縮を起こす温度の下限値未満の温度である 6 3 °Cであり、 殺菌時間は 1 0 秒間である。 この方法はボトルに熱収縮を起こすおそれはないが、 殺菌温度が 低いために殺菌時間が長くなり生産効率が悪くなるという問題点がある。 また非耐熱性のプラスチックボトルに熱収縮を起こさせないで殺菌する方法 として、 ボトルを通常の殺菌温度 （7 0 °C〜9 5 °C) では熱収縮を起こさない 耐熱性プラスチック樹脂で形成する方法が知られているが、 この方法は耐熱性 プラスチック樹脂が高価であり、 またボトル成形工程も多工程となることなど から、 ボトルの製造コス卜が非常に増加するという難点がある。
また、 特開平 7— 1 8 7 1 4 9号公報は、 プラスチックボトルの少なくとも 内面に熱水を供給すると同時に、 その外面に該熱水よりも低温の冷却水を供給 することにより非耐熱性のボトルであっても、 たとえば 8 5 °C以上の高温水を ボトル内側に噴射した場合でも熱収縮による変形を伴うことなく殺菌が達成さ れる方法を開示している。 また、 同様にプラスチックボトルの内側に蒸気を噴
射すると同時に、 その外面に該蒸気よりも低温の冷却水を供給することにより ボトルの熱収縮を防止する方法も開示されている。 しかし、 これらのボトル殺 菌方法は、 ボトル内面の熱水または蒸気による加熱と同時にボトルの外面を冷 却水で冷却するため、 ボトル内面の充分な殺菌に必要な熱が短時間では伝わり 難く、 殺菌時間が長くかかり、 生産効率を悪くするとともに、 殺菌時間の延長 のために生産ラインも大規模化し、 設備費および設置スペースの増加を来たす という問題を生じる。 さらに、 これらの方法では、 ボトルの内面の殺菌と同時 にボトルの外面を冷却水で冷却するので、 ポトルの外面も殺菌する必要がある 場合は外面を熱水で再度殺菌する必要があり、 全体で 2工程を必要とするため に設備がさらに大きくなるという問題が生じる。
本発明は、 従来のァセプティック充填システムにおけるプラスチックボトル 殺菌方法の上記問題点にかんがみなされたものであって、 長レ、殺菌時間ゃ大規 模な装置を必要とせず、 簡単な方法により通常の殺菌温度である 7 0〜9 5 °C の温水、 加熱殺菌剤等の加熱殺菌流体を使用してボトルを殺菌しながらなおボ トルの熱収縮による変形を生じるおそれがないプラスチックボトルの殺菌方法 を提供しょうとするものである。 発明の開示
本発明者等は、 上記本発明の目的を達成するため鋭意研究と実験を重ねた結 果、 倒立したボトルの口部に温水または加熱した殺菌剤を滞留させ、 あるいは ボトル内へエアー等を噴射させる等の方法によりボトル内部を 1 k P a〜2 0 k P aの微陽圧にすることによりボトルを膨張させた状態で 6 5 °C〜 9 0 °Cの 温水または加熱した殺菌剤等の加熱殺菌流体を少なくともボトルの内面に噴射 すると、 ボトル外面の冷却を同時に行わなくてもボトルが熱収縮を起こさない 状態でボトル内面の殺菌を短時間で行うことができることを見出し、 本発明に 到達した。
すなわち、 本発明の上記目的を達成するァセプティック充填システムにおけ るプラスチックボトル殺菌方法は、 ボトルの少なくとも内面に、 ボトルのノズ ル口から加熱水または加熱薬剤を噴射して、 ボトルの殺菌を行う方法において、 該ボトルの内部を加圧及び加熱しながら殺菌を行うことを特徴とするものであ る。
本発明の 1側面においては、 ボトル内部の加圧は、 倒立状態のボトルのノズ ル口に加熱水または加熱薬剤の噴射ノズルを挿入して、 ボトルのノズル口の開 口面積を調節することによりノズル口から排出される流量を規制することによ り得られることを特徴とするプラスチックボトル殺菌方法が提供される。
本発明の 1側面においては、 上記殺菌方法において、 殺菌終了直後にボトル の少なくとも内面または外面に冷却水を噴射することによりボトルの温度をボ トルが熱収縮を起こす温度未満に急速に降下させることを特徴とするプラスチ ックボトル殺菌方法が提供される。
本発明の他の側面においては、 ボトル内部の加圧は、 倒立状態のボトルのノ ズル口に噴射ノズルを挿入して、 ボトルのノズル口から排出される液の流量を 規制することなどによって倒立状態のボトルのノズル部及び肩部の内部に加熱
水または加熱薬剤を溜め、 あるいはボトル内へのエアー噴射により、 さらには 加熱水または加熱薬剤の噴射とエアー噴射との併用により、 内圧を保持するこ とにより得ることを特徴とするプラスチックボトル殺菌方法が提供される。 本発明によれば、 ボトルの内部を加圧及び加熱しながら殺菌を行うことによ つてボトルの内圧を維持した状態で 6 5 °C〜 9 0 °Cの加熱水または加熱薬剤等 の殺菌剤等の加熱殺菌流体を少なくともボトルの內面に噴射することにより、 ボトル外面の冷却を同時に行わなくてもボトルが熱収縮を起こさない状態でボ トル内面の殺菌を行うことができる。 したがって、 従来の 7 0 °C未満の温度で 殺菌を行う殺菌方法ゃボトル外面の冷却を同時に行う殺菌方法に比べて殺菌を 短時間で行うことができ、 また設備費および設置スぺースを節約することがで き、 生産効率を向上させることができる。 また高価な耐熱性プラスチック樹脂 を使用する必要が無いので、 耐熱性プラスチックボトルを使用する方法に比べ て製造コストを減少させることができる。
本発明の 1側面においては、 ボトルの加圧 （微陽圧保持等） はボトルのノズ ル口から排出される流量を規制することによって達成することができる。
また、 本発明の 1側面においては、 上記殺菌方法において、 殺菌終了直後に ボトルの少なくとも内面または外面に冷却水を供給してボトルを冷却すること によってボトルの温度をボトルが熱収縮を起こす温度未満に急速に降下させる ことにより、 殺菌終了後ボトルが熱収縮を起こす温度である 7 0 °C未満にまで 温度が降下する間の熱履歴をボトルが自然冷却する場合に比べて減少させるこ とができるので、 ボトルの変形をより完全に防止することができる。
さらに、 本発明の他の側面においては、 ボトル内部の加圧は、 倒立状態のボ トルのノズル口に噴射ノズルを挿入して、 ボトルのノズル口から排出される液 やエアーの流量を規制することにより、 倒立状態のボトルのノズル部及び肩部 の内部に加熱水または加熱薬剤を溜め、 あるいはボトル内へのエアー噴射によ つて、 内圧を保持することにより得ることにより、 殺菌時のボトル内圧を l k P a〜2 0 k P aに維持することを容易に実現することができる。 図面の簡単な説明
第 1図は殺菌中のボトル内圧を微陽圧に維持するための 1方法を示すボトル の部分断面図である。
第 2図は本発明の方法を実施するためのノズルの形状を示す部分断面図であ る。
第 3図はノズルの動作を示す部分断面図である。
第 4図は殺菌後のボトルの自然冷却と冷却水による冷却を示すグラフである。 第 5図は本発明の方法を実施するためのノズルの他の例を示す部分断面図で ある。 発明を実施するための最良の形態
以下添付図面を参照して、 本発明の実施の形態について説明する。
本発明の対象とするボトルは非耐熱性 P E Tボトル等非耐熱性のプラスチッ クボトルである。
本発明に係るボトル殺菌方法の特徴は、 ァセプティック充填システムにおい て、 非耐熱性プラスチックボトルの内圧を微陽圧に維持した状態で 6 5 °C〜9 0 °Cの加熱殺菌流体を少なくともボトルの内面に噴射することである。
ボトル内圧は l k P a〜2 0 k P aの範囲内の微陽圧が必要であり、 好まし ぃ微陽圧の範囲は 1〜 1 5 k P a、 特に好ましい範囲は 1〜5 k P aである。 加熱殺菌流体としては、 液体としては 6 5 °C〜9 0 °Cに加温した温水または 過酢酸、 過酸化水素、 アルカリ等の殺菌剤を使用することができる。 加熱殺菌 流体の好ましい噴射時間は 3〜5秒間である。 また、 加熱薬剤による殺菌後に、 加温水などによる洗浄を行ってもよレ、。
ボトル内圧をこの範囲内の微陽圧に維持するには、 ボトル内部への加熱水ま たは加熱薬剤の供給に加えポトル内部への加圧エアーの供給を併用して行うこ とができる。 そして、 この方法には、 第 5図に断面図を示す噴射ノズルなどが 好適に用いられる。 この噴射ノズルは、 ボトル内面に加熱水または加熱薬剤を 供給し、 この加熱水または加熱薬剤の排出される流量を規制することによりボ トルの口部および肩部の内部に加熱水または加熱薬剤を溜めながらボトル内部 に加圧エアーを供給する構成であり、 第 1噴射孔 2からは加熱水または加熱薬 剤を噴射し、 第 2噴射孔 3からは加圧エアーを噴射するようになっている。 第 2噴射孔 3は制御板 1 3の内部に形成された空気溜めに連通しており、 この空 気溜め 1 3 aは外部の加圧空気供給源に接続されている。
倒立したボトルの口部に所定量の加熱水または加熱した殺菌剤を滞留させる には、 加熱殺菌流体をボトル内面に噴射するノズルの管径を大きくしてノズル とボトル口部の間の面積を狭くする。 たとえば、 本出願人の出願にかかる特開 2 0 0 3 - 1 8 1 4 0 4号公報に記載されているような構成をとることができ る。 この構成において、 ノズルは、 第 1噴射孔と第 2噴射孔とを有する多段ノ ズルであり、 第 2噴射孔は溜まっている加熱水または加熱薬剤中に開口し、 第 2噴射孔からの噴射により加熱水または加熱薬剤を搔き上げる。 すなわち、 第 1図に示すように、 倒立したボトル 1 0の口部 （ノズノレ口） 1 1に挿入された 殺菌用の噴射ノズル 1の先端部に形成された第 1噴射孔 2とその下方に開口す る第 2噴射孔 3とから噴射された加熱殺菌流体は、 噴射後口部 1 1に流下する。 口部 1 1に流下した殺菌流体の一部は、 噴射のズル 1と口部 1 1の内径の間の 間隙が比較的に小さいので全部口部 1 1から出きらずに口部 1 1内に滞留し、 第 2噴射孔 3から噴射される殺菌流体によって攪拌されて搔き上げられ、 ボト ル 1 0の内面に向かって飛散するので、 ボトル 1 0の内部の殺菌を効率よく行 うことができる。 この殺菌流体の口部 1 1における滞留によってボトル内に 1 k P a〜2 0 k P aの範囲の微陽圧が発生する。 なお、 殺菌流体の搔き上げに よる殺菌流体の飛散効果を必要としない場合は、 第 2噴射孔 3を設けずに第 1 噴射孔 2のみを設ければ充分である。
第 1図の実施形態はボトルの口部に所定量の加熱水または加熱した殺菌剤を 滞留させるためにノズルの管径を太くしているが、 ボトル口部に加熱水または 加熱した殺菌剤を滞留させるには、 これに限らず、 たとえば、 ボトル口部に位 置するノズルの周囲にこま状の部材を設けたり、 あるいはボトル口部の下方の ノズル部分に制御板を設け、 ボトル口部先端との距離を適宜設定する等の手段
により、 さらにはノズルの管径の設定による開口面積の調節と併用するなどし て加熱水等をボトル口部に滞留させることができる。
第 2図はボトル下方のノズル部分に制御板を設けた構成の 1例を示す断面図 で、 噴射ノズル 1にはボトル口部 1 1の下端面と所定の間隙 Dをおいて円板状 の制御板 1 2が形成されており、 殺菌流体は、 ボトノレ口部 1 1の内径 φ Αと嘖 射ノズル 1の外径 φ Bの間の間隙 Cおよびボトル下端面と制御板 1 2の上端面 との間の間隙 Dによって排出される流量を制御され、 第 3図の断面図に示すよ うに、 ボトノレ口部 1 1および肩部 1 3に滞留する。
本発明の好ましい実施形態においては、 上記殺菌方法において、 殺菌終了直 後 2秒以内にボトルの内面または外面、 もしくは内外面に 5 °C〜4 0 °Cの冷却 水を噴射することによりボトルの温度をボトルが熱収縮を起こす温度未満に急 速に降下させることにより、 殺菌終了後ボトルが熱収縮を起こす温度である 7 0 °C未満にまで温度が降下する間の熱履歴をボトルが自然冷却する場合に比べ て減少させることができるので、 ボトルの変形をより完全に防止することがで きる。 たとえば、'第 4図に示すように、 殺菌流体の温度を 8 7 °Cとしてボトル 内面の殺菌を行い、 所定の殺菌時間終了後ボトルを放置し自然冷却させた場合 は、 ボトルが 7 0 °C未満に降下する時間が長くかかり、 この間にボトルが受け る熱履歴によりボトルはある程度の熱収縮を起こすが、 ポトルに冷却水を噴射 して冷却する場合は、 ボトルの温度は急速に 7 0 °C未満に降下するので、 この 間にボトルが受ける熱履歴は自然冷却の場合に比べてはるかに小さく、 ボトル の熱収縮を最小限に抑えることができる。
また、 殺菌が完了した直後に、 倒立状態のボトルのノズル口よりボトルの内 部に冷却水を供給し、 ボトルのノズル口から排出される流量を規制することに より、 倒立状態のボトルのノズル部および肩部の内部に冷却水を溜めることに より該ボトルの内部に内圧を発生させ、 ボトル内部を加圧しながら冷却を行う こともできる。
なお、 ボトルの冷却に用いる冷却水は、 通常の水を使用することができる力 飲用適性のある水を用いることが望ましく、 特に冷却水をボトル内部に供給す る場合は、 充填される内容物の殺菌条件と同等以上に殺菌したまたは除菌した 水を用いることが望ましい。
このようなボトルの内面または外面または内外面に冷却水を供給することに よるボトルの熱収縮の防止は、 ボトル内部への加圧エアーの供給と併用して行 うことができる。 第 5図はボトル内面に冷却水を供給し、 この冷却水の排出さ れる流量を規制することによりボトルの口部および肩部の内部に冷却水を溜め ながらボトル内部に加圧エアーを供給する構成を示す断面図であり、 第 1噴射 孔 2からは冷却水を噴射し、 第 2噴射孔 3からは加圧エアーを噴射するように なっている。 第 2噴射孔 3は制御板 1 3の内部に形成された空気溜めに連通し ており、 この空気溜め 1 3 aは外部の加圧空気供給 に接続されている。 · なお、 ボトルの冷却に用いる加圧エアーは充填される内容物の殺菌条件と同 等以上に殺菌または除菌した空気を用いることが望ましい。
実施例 1
容器内を陽圧状態に保持し、 加熱水によるボトル内面の殺菌を行った場合の ボトル満注内容量の変化量 （ボトルの熱収縮による変化量） を観察した。
①使用ボトル
断面略円形で胴部中央部にゥ-ス ト部 （くびれ部） を有する、
ウェスト部の上下に稜線が複数本形成された上側胴部 ·下側胴部を有する、 内容量は 2 0 0 0 m 1、
非耐熱性 P E Tボトル、 重量 3 5 g。
②噴射ノズル
第 5図に示す多段ノズル
第 1噴射孔より加熱水を噴射、 第 2噴射孔よりフィルタによって無菌化した エアーを噴射
第 1噴射孔は加熱水タンク、 第 2噴射孔は加圧エアータンクに、 バルブを介 してそれぞれ接続した。
③制御板
内部に空気溜め （空気溜は第 2噴射孔に連通する） を有する制御板を使用し、 ボトル殺菌中に排出される液およびエアー流量を規制する
④殺菌方法
ボトルを倒立状態にして、 ノズル口より多段ノズルを挿入
多段ノズルの第 1噴射孔より加熱した加熱水を 6 L /分の流量で噴射
加熱水 ' (噴射時の温度） を 5 5 °C、 6 5 °C、 7 5 °C、 8 5 °C、 9 0 °Cにそれ ぞれ調整した。
また、 それぞれの温度に調節した加熱水を 3秒、 1 0秒、 2 0秒に区分けし ボトル内面に向かって噴射した。
⑤内圧の測定方法
株式会社キーエンス製耐環境型デジタル圧力センサー （表示分解能 0 . 0 1 k P a ) の先端に 1 . 0 mm横穴針を取付け、 この針を上記ボトルに装着し て、 実際の殺菌時のボトル内圧を測定した。
⑥内圧の調整
ボトル内圧の測定データを見ながら、 バルブの開閉操作によりエアー流量 (噴
射量） を調節し、 殺菌時のポトル内圧を平均値がそれぞれ 0 k P a， 1 k P a、 2 k P a、 1 0 k P a、 2 0 k P a , 5 0 k P aとなるようにした。
なお、 エア一噴射は、 加熱水を噴射してから所定時間 （1〜2秒） 経過後、 すなわち、 倒立状態のボトル内部に排出される加熱水が溜まってから （ボト ル内圧の平均値が 0 k P aの場合を除く。 ） エアー噴射を開始した。 殺菌直 後の冷却は行わなかった。 その結果を表 1に示す。
表 1
(2000m l ±20m l)
収縮変形 X (殺菌前のボトル容量から 1%超収縮）
膨脹変形 X X (殺菌前のボトル容量から 1%超膨脹）
表 1より、
①ボトル内圧が 0 kP aの場合は、 殺菌時間 （加熱水の噴射時間） にかかわら ず、 加熱水の温度が 55 °Cの場合はボトル満注内容量に大きな変化はみられ ず、 加熱による熱収縮もほぼ抑えられていた。
しカゝし、 加熱水の温度が 65 °Cを超えると、 ボトル満注内容量が減少してお り、 加熱による熱収縮が起こったと考えられる。
このことから、 ボトル内圧が 0 kP aの場合は、 加熱水の温度が実施例の 5 5°C- 65 °Cの中間領域である 60°Cを越えるあたりから、 一定時間加熱水 による殺菌を行うと熱収縮を起こり始めると考えられる。
なお、 加熱水の温度が 55°C ( 60 °C) を下回る場合は、 殺菌時間にもよる が充分な殺菌効果を得ることが難しく実用的な範囲とはいいにくレ、。
②ボトル内圧が 1 kPa及び 2 kPaの場合は、 殺菌時間 （加熱水の噴射時間） にかかわらず、 加熱水の温度が 75°Cまではボトル満注内容量に大きな変化 はみられず、 加熱による熱収縮も内圧によってほぼ抑えられていた。
加熱水の温度が非結晶ボトルを殺菌する場合に通常使用されている温度域
( 6 0— 7 0 °C) を大きく超えると、 ボトル満注内容量が減少する。
ボトル内圧が 1 k P a及び 2 k P aの場合は、 殺菌時間 （加熱水の噴射時間） にかかわらず、 加熱水の温度が実用的な範囲では、 加圧エアーの噴射量も低 く抑えられ効率よく殺菌することができることが確認され、 殺菌中のボトル の内圧を陽圧状態に維持すると殺菌時の加熱による加熱収縮が抑えられるこ とが判った。
③ボトル内圧が 1 0 k P a及び 2 0 k P aの場合は、 8 5 °Cまたは 9 0 °Cの加熱 水で 2 0秒間殺菌した場合は、 ボトルが熱収縮を起こさずに内圧により外方 に突出して変形してしまったが、 実用的な殺菌時間及び加熱水の温度範囲で は、 ボトル満注内容量に大きな変化はみられず、 加熱による熱収縮も内圧に よってほぼ抑えられるため、 殺菌中のボトルの内圧を陽圧状態に維持すると 殺菌時の加熱による加熱収縮が抑えられることが判った。
④ボトル内圧を 5 0 k P aとした場合は、 本実施例で使用したボトルは比較的 軽量薄肉であるため、 内圧により外方に突出して変形してしまった。
⑤上記実施例 1では、 倒立状態のボトル内部に最初に加熱水を噴射し内部に加 熱水が溜まってからエアー噴射を開始して内圧を一定に保った場合における ボトルの満注内容量の変化量 （ボトルの熱収縮による変化量） を観察した。 この内圧保持の手段を、 倒立状態のボトル内部に加熱水及び加圧エアーを同 時に噴射し、 加熱水を溜めずに実施例 1の場合よりも多量の加圧エアーの供 給を続けて内圧を一定に保った場合 （その他の条件は変更なし） におけるボ トルの満注内容量の変化量 （ボトルの熱収縮による変化量） を観察したが、 ほぼ上記実施例 1と同じ結果を得た。
このことから、 内圧の保持手段にかかわらず、 殺菌中のボトル内部を陽圧状 態に保持しながら殺菌を行うと、 軽量薄肉ボトルであっても、 加熱による熱 収縮を起こさずに効率よく殺菌が行えることが判った。
⑥上記実施例 1では、 加熱媒体として加熱水を使用した。
この加熱媒体を過酢酸濃度が 2 0 0 0 p p m〜 3 0 0 0 p p mの過酢酸系殺 菌剤 （商品名 ： T0Y0-ACTIVE) をカロ熱し、 他の条件は変更せずに実施例 1と 同様のボトル殺菌試験を行い、 ボトルの満注内容量の変化量 （ボトルの熱収 縮による変化量） を観察した。
観察した結果は、 ほぼ上記実施例 1と同じで、 加熱媒体による差異は認めら れな力、つた。 実施例 2
ボトルとしてシリンダ形状 （減圧パネルがない形状） の 2 0 0 0 m 1非耐熱 性 P E Tボトル （重量 5 3 g ) を使用し、 殺菌手段として加熱水がノズル口部 および肩部に滞留する方式の第 2図に示す加熱水噴射ノズルで第 3図となる状 態で使用することにより、 殺菌中のボトルの内圧を 2 k P aに維持しながら加 熱水を 6 L /分の流量でボトル内面に噴射して殺菌温度 9 0 °C、 殺菌時間 3秒 で殺菌を行い、 かつ殺菌終了直後に 3 0 °Cの無菌の冷却水を 1 2 L /分の流量
でボトルの内面に 0秒間、 1秒間および 2秒間噴射することによりボトルを冷 却しながら加圧エアーをボトル内部に供給することにより内圧を 2 k P aに保 持し、 ボトル容量の変化を測定した。 また比較例として、 加熱水を直進させ、 滞留を生じさせないようにしてボトル内に内圧を発生させずに殺菌を行った以 外は実施例 2と同一条件でボトル容量の変化を測定した。 その結果を表 2に示 す。 表 2
Claims
1 .ボトルの少なくとも内面に、 ボトルのノズル口から加熱水または加熱薬剤 を噴射して、 プラスチックボトルの殺菌を行う方法において、
該ボトルの内部を加圧及び加熱しながら殺菌を行うことを特徴とするプラス チックボトル殺菌方法。
2 .該ノズルからのエア一噴射を併用することを特徴とする請求項 1記載の殺 菌方法。
3 .ボトル内部の加圧は、 倒立状態のボトルのノズル口に噴射ノズルを挿入し て、 ボトルのノズル口から排出される加熱水または加熱薬剤および またはェ ァ一の流量を規制することにより得られることを特徴とする請求項 1または 2 記載の殺菌方法。
4 .該噴射ノズルの下部に制御板を設け、 ポトルから排出される流量を規制す ることを特徴とする請求項 3記載の殺菌方法。
5 .ボトル内部の加圧は、 倒立状態のボトルのノズル口に噴射ノズルを挿入し て、 ボトルのノズル口から排出される流量を規制することにより、 倒立状態の ボトルのノズル部及び肩部の内部に加熱水または加熱薬剤を溜めることにより 得ることを特徴とする請求項 3または 4記載の殺菌方法。
6 .殺菌中のボトル内部の圧力を 1〜2 0 k P aに保ちながら殺菌を行うことを 特徴とする請求項 1〜 5記載の殺菌方法。
7 .加熱水または加熱薬剤によるボトル内面の殺菌は、 6 5 °C〜9 0 °Cに加熱 された加熱水または薬剤を 3〜 2 0秒間、 噴射することを特徴とする請求項 1 〜 6記載の殺菌方法。
8 .殺菌が完了した直後に、 ボトルの少なくとも内面または外面に冷却水を供 給してボトルを冷却することを特徴とする請求項 1〜 7記載の殺菌方法。
9 .ボトル内部に加圧エアーを供給しながら、 冷却水を供給してボトルを冷却 することを特徴とする請求項 8記載の殺菌方法。
1 0 .該冷却は、 ボトルの殺菌完了、 2秒以内に 5 °C〜 4 0 °Cの冷却水をボト ル外面に供給することを特徴とする請求項 8または 9記載の殺菌方法。
1 1 .殺菌が完了した直後に、 倒立状態のボトルのノズノレ口よりボトルの内部 に冷却水を供給し、 ボトルのノズル口から排出される流量を規制することによ り、 倒立状態のボトルのノズル部および肩部の内部に冷却水を溜めることによ り該ボトルの内部を加圧しながら冷却を行うことを特徴とする請求項 1〜 1 0 のいずれかに記載の殺菌方法。
1 2 .該冷却水の供給と併用してボトルの内部に加圧エアーを供給することを 特徴とする請求項 1 1記載の殺菌方法。
1 3 .該ボトルの殺菌は、 外面殺菌を併用して行うことを特徴とする請求項 1 〜 1 2記載の殺菌方法。
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