JP6007685B2 - プリフォーム殺菌方法並びに内容物充填方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボトル等の容器を作るためのプリフォームを殺菌する方法並びに飲料等の充填方法及び装置に関する。

従来、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のプリフォームを搬送しながら過酸化水素等の殺菌剤のガスをプリフォームに吹き付けて殺菌処理し、ブロー成形機によってプリフォームをボトルに成形し、このボトルに飲料を充填し、キャッピングして無菌包装体とするというインラインシステムとしての無菌充填方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、蒸発させた殺菌剤をプリフォームに付着させ、残留した殺菌剤をバーナーによる火炎で排出するという方法（例えば、特許文献２参照。）や、殺菌剤の蒸気をプリフォームにスプレーし、次いでプリフォームを加熱した後にブロー成形するという方法（例えば、特許文献３参照。）も提案されている。

一方、殺菌剤を使用することなくプリフォームを殺菌する方法として、プリフォーム内に水蒸気を吹き込んでガラス転移点温度以上の温度を所定時間維持することでプリフォーム内を殺菌し、その直後にエアを吹き込んで水蒸気のドレンを除去するという方法が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。

特開２００１−２１２８７４号公報 特許第３７８０１６５号公報 特開２００８−１８３８９９号公報 特開２００７−１１１８８６号公報

従来の殺菌剤を用いてプリフォームを殺菌する方法は、殺菌剤がプリフォーム内に残留する可能性があるという問題がある。また、殺菌後にプリフォームをブロー成形すると、成形機の各部が残留殺菌剤により腐食されやすくなるという問題がある。

従来の水蒸気でプリフォーム内を殺菌する方法によれば、殺菌剤の残留という問題は解消されるが、水蒸気のドレンがプリフォーム内に残留すると容器に成形した際に白化等の発生原因となるので、殺菌後にドレンを除去する工程を設けなければならないとうい問題がある。また、プリフォームの口部に水蒸気が永く掛かると、口部が変形しやすくなり、後に口部に蓋を被せた際に密封性が損なわれる原因となる。さらに、従来提案されていた水蒸気による殺菌では、水蒸気の温度を高くすることができないことから、プリフォーム表面の殺菌が不十分になりやすいという問題があった。

本発明は、このような問題点を解消することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。

すなわち、請求項１に係る発明は、プリフォーム（１）の口部（１ａ）を含む全表面のうち少なくとも内面を過酸化水素を含まない無菌のホットエア（Ｈ）の吹き付けによって予熱したうえで、少なくともこの内面に、水から作った２００℃〜７００℃の大気圧よりも高い圧力の過熱蒸気（Ｓ）を吹き付けるプリフォーム殺菌方法を採用する。

請求項２に記載されるように、請求項１に記載のプリフォーム殺菌方法において、上記過熱蒸気（Ｓ）は水を誘電加熱することによって発生させることができる。

請求項３に記載されるように、請求項１又は請求項２に記載のプリフォーム殺菌方法において、上記プリフォーム（１）の内面の殺菌はプリフォーム（１）の口部（１ａ）に対峙させたノズル（１３ａ）から過熱蒸気（Ｓ）をプリフォーム（１）内へと吹き込むこととし、この過熱蒸気（Ｓ）の流量は上記口部（１ａ）に変形を来さない程度とすることも可能である。

また、請求項４に係る発明は、プリフォーム（１）を連続走行させながら、プリフォーム（１）の少なくとも内面を殺菌し、殺菌したプリフォーム（１）を成形温度まで加熱し、加熱したプリフォーム（１）を同じく連続走行するブロー成形型（１９）内でブロー成形して容器（２）を作り、成形した容器（２）に内容物（ａ）を充填して蓋（４）で密封する内容物充填方法において、上記プリフォーム（１）の殺菌は、プリフォーム（１）の口部（１ａ）を含む全表面のうち少なくとも内面を無菌のホットエア（Ｈ）の吹き付けによって予熱したうえで、少なくともこの内面に２００℃〜７００℃の大気圧よりも高い圧力の過熱蒸気（Ｓ）を吹き付けることによって行う内容物充填方法を採用する。

また、請求項５に係る発明は、プリフォーム（１）が容器（２）に成形され、容器（２）に内容物（ａ）が充填され、容器（２）が蓋（４）で密封されるまでプリフォーム（１）及び容器（２）を連続走行させる搬送路が設けられ、プリフォーム（１）を予熱する予熱手段と、予熱されたプリフォーム（１）を殺菌する殺菌手段と、殺菌されたプリフォーム（１）をブロー成形に適した加熱状態にするヒータ（１７）と、加熱したプリフォーム（１）を容器（２）にブロー成形する成形型（１９）と、ブロー成形した容器（２）に内容物（ａ）を充填するフィラー（４２）と、内容物（ａ）が充填された容器（２）を密封するキャッパ（４３）とが上記搬送路に沿って設けられた内容物充填装置であって、上記予熱手段は、１００℃〜１２０℃の無菌のホットエア（Ｈ）を作るホットエア発生部と、プリフォーム（１）の口部（１ａ）を含む全表面のうち少なくとも内面に上記ホットエア（Ｈ）を吹き付ける予熱用ノズル（９ａ）とを具備し、上記殺菌手段は、コイル状導電管内を通す水を誘電加熱により２００℃〜７００℃の大気圧よりも高い圧力の過熱蒸気（Ｓ）とする過熱蒸気発生部（１２）と、プリフォーム（１）の口部（１ａ）を含む全表面のうち少なくとも内面に上記過熱蒸気（Ｓ）を吹き付ける殺菌用ノズル（１３ａ）とを具備した内容物充填装置を採用する。

本発明によれば、プリフォーム（１）を過熱蒸気（Ｓ）の吹き付けによって殺菌処理するので、薬剤を用いる場合のような薬剤の残留の問題はない。また、水蒸気のドレンを発生させることなく殺菌することができるので、プリフォーム（１）からドレンを除去する工程が不要になり、それだけ容器（２）の製造速度を向上させることができる。過熱蒸気（Ｓ）の温度は２００℃〜７００℃であるから、プリフォーム（１）に変形を生じることなくプリフォーム（１）の表面のみを短時間で殺菌することが可能である。また、ドレンをプリフォーム（１）内から滴下させたり流下させたりする必要がないので、プリフォーム（１）をその口部（１ａ）が上向きになった正立状態のままでも殺菌処理することができる。また、殺菌処理後も正立状態のままで搬送しつつ殺菌工程から容器（２）の成形工程へと搬送することができるので、飲料等の内容物（ａ）の充填を簡易に行うことができる。

また、過熱蒸気（Ｓ）による殺菌処理に先立ちプリフォーム（１）をホットエア（Ｈ）により予熱し、プリフォーム（１）の表面温度を高めたうえで、過熱蒸気（Ｓ）をプリフォーム（１）に吹き付けるので、迅速かつ適正に加熱殺菌処理することができ、過熱蒸気（Ｓ）の吹き付け量も低減することができる。

また、過熱蒸気発生手段として誘電加熱方式を採用することで、通常のヒータによる加熱に比べエネルギー効率が良く、殺菌効率が向上する。

プリフォームの予熱部の説明図である。 プリフォームの殺菌部の説明図である。 プリフォームの殺菌工程から加熱工程までの説明図である。 ブロー成形工程からキャッピング工程までの説明図である。 内容物充填装置の概略平面図である。

以下に本発明を実施するための形態について説明する。

図１に示すように、プリフォーム１は、試験管状の有底筒状体として形成される。プリフォーム１は、一般にＰＥＴを射出成形することによって作られる。プリフォーム１は、後に図４（Ｅ）に示すような容器であるボトル２として成形されるが、このボトル２におけると同様な口部１ａをその成形当初に付与される。この口部１ａの外周面には雄ネジ３がプリフォーム１の成形と同時に形成される。この雄ネジ３は、図４（Ｇ）に示すようにボトル２の口部に被せられるキャップ４の雌ネジと螺合可能である。雄ネジ３の下方にはサポートリング５が形成される。

図１に示すように、プリフォーム１の内外面の予熱が、プリフォーム１の口部１ａを含むプリフォーム全体の内外面に、無菌のホットエアＨを吹き付けることにより行われる。

プリフォーム１に吹き付けるホットエアＨの温度は望ましくは８０℃〜１３０℃であり、より望ましくは９０℃〜１２０℃である。８０℃〜１３０℃の温度範囲であれば、プリフォーム１の表面のみを５０℃〜７０℃に予熱することができる。ホットエアＨの温度が８０℃未満では、予熱のため長時間の吹き付けが必要となる。また、１３０℃を超えると、短時間でもプリフォーム１を構成するＰＥＴ自体が過熱気味となり、プリフォーム１の特に口部１ａに変形を生じ易くなる。

なお、プリフォーム１の予熱は、プリフォーム１の内面についてのみ行うことも可能である。

上記無菌のホットエアＨは、図１に示すようなホットエア発生部により発生させることができる。

ホットエア発生部には、無菌のホットエアＨの供給源として、ブロア６と、除菌フィルタ７と、電熱器８とが設けられる。ブロア６から取り込まれた外気が除菌フィルタ７によって除菌され、電熱器８で所定温度まで加熱された後、無菌の熱風となって配管から各予熱用ノズル９ａ，９ｂへと送られる。

なお、ブロア６から除菌フィルタ７に向かうエアには加熱した蒸気を添加することで、このエアを予備加熱するとともに加湿し、電熱器８から出る無菌のホットエアＨの熱容量を高めるようにしてもよい。また、除菌フィルタ７は、プレフィルタとＵＬＰＡフィルタを直列に連結したものであってもよい。プレフィルタを設けることでＵＬＰＡフィルタの寿命を長くすることが可能である。

符号９ａで示す予熱用ノズルは、筒状ノズルとされる。この筒状ノズルはその開口１０が垂直下方を向くように配置される。

プリフォーム１は、その口部１ａを上にした正立状態で予熱用ノズル９ａにおける円形開口１０の直下を一方向に搬送される。搬送方式は、プリフォーム１を連続走行させる連続搬送方式であってもよいし、筒状ノズルの開口１０の直下で一時停止させる間欠搬送方式であってもよい。プリフォーム１はそのサポートリング５が図示しないクランパにより把持されることにより搬送可能である。

また、図１中、符号９ｂで示す予熱用ノズルはスリット状ノズルとされる。この予熱用ノズル９ｂは上記配管の分岐管に接続され、そのスリット１１がプリフォーム１の側面に対峙するように配置される。望ましくは、この予熱用ノズル９ｂは対になってプリフォーム１をその側面から挟むように対向配置され、また、プリフォーム１はその軸芯の回りで回転させられつつ搬送される。プリフォーム１を回転させることなく搬送することも可能であるが、その場合は予熱用ノズル９ｂが複数対配置される。

図示例では予熱用ノズル９ｂはスリット状ノズルであるが、上記筒状ノズルの如き円形ノズルをプリフォーム１の側面あるいは底面に多数対向配置してもかまわない。

プリフォーム１の殺菌に際しては、ホットエア発生部から無菌のホットエアＨが予熱用ノズル９ａ、９ｂへ常時供給され、予熱用ノズル９ａの円形の開口１０と予熱用ノズル９ｂのスリット１１からプリフォーム１に向かって噴出する。ノズル径、角度、プリフォーム１の軸等は任意であり、上記噴出したホットエアＨがプリフォーム１の全内面に接触するように予め設定される。

これにより、予熱用ノズル９ａの開口１０から噴出したホットエアＨはプリフォーム１の口部１ａからプリフォーム１内へと入り、プリフォーム１の全内表面に接触し、全内表面を上記所定の温度まで予熱する。

また、予熱用ノズル９ｂのスリット１１から噴出したホットエアＨは、軸芯を中心に回転するプリフォーム１の口部１ａを含む全外表面に接触し、全外表面を上記所定の温度まで予熱する。

次に、図２に示すように、上記予熱されたプリフォーム１の全表面が殺菌処理される。すなわち、この殺菌処理はプリフォーム１の口部１ａを含むプリフォーム１の全体の内外面に、水から作った２００℃〜７００℃の大気圧よりも高い圧力の過熱蒸気Ｓが吹き付けられることにより行われる。

プリフォーム１に吹き付ける過熱蒸気Ｓの温度は望ましくは２００℃〜７００℃であり、より望ましくは２５０℃〜５００℃である。２００℃〜７００℃の温度範囲であれば、プリフォーム１の表面のみ高温に曝すことで、短時間でプリフォーム１の表面に付着した菌を殺菌することができる。過熱蒸気Ｓの温度が２００℃未満では、殺菌のため長時間の吹き付けが必要となって、プリフォーム１を構成するＰＥＴ自体が高温となり、プリフォーム１の変形が大きくなる。また、７００℃を超えると、短時間でもプリフォーム１を構成するＰＥＴ自体の温度が上がり、プリフォーム１に変形を生じ易くなる。

プリフォーム１に吹き付ける過熱蒸気の圧力は、大気圧よりも高い圧力であり、望ましくは０．１ＭＰａよりも高く０．３ＭＰａ未満である。０．１ＭＰａの近傍であれば、過熱蒸気がプリフォームに接して温度が低下しても、結露する可能性は低く、０．３ＭＰａよりも圧力が高いと、プリフォーム１に加熱蒸気Ｓを吹き付けた際にプリフォーム１の表面で結露する可能性がある。結露が発生すると、後にボトル等にブロー成形した際にボトル２の表面に白化等を生じるおそれがある。

また、過熱蒸気Ｓをプリフォーム１に吹き付ける時間は、１．０秒〜３．０秒であるのが望ましい。１．０秒未満であると、殺菌不良を生じ易くなり、３．０秒より永いとプリフォーム１の口部１ａに変形を生じ易くなる。この過熱蒸気Ｓの吹き付け時間は、上述のごとく予めプリフォーム１の表面を予熱していることから、予熱を行なわない場合に比べ、２．０秒〜４．０秒短縮することが可能である。

なお、プリフォーム１の殺菌は、プリフォーム１の内面については必須であるが、外面については後述するブロー成形のための加熱によって行うことも可能であり、あるいは、ブロー成形後に所望の殺菌工程を付加することによって行うことも可能である。

上記過熱蒸気Ｓは、市販の過熱蒸気発生装置１２を使用することにより得ることができる。具体的には、トクデン株式会社製の商品名ＵＰＳＳである過熱蒸気発生装置を用いることができる。これは、図示しないが、螺旋状に巻回された導電体からなる通水パイプの螺旋の中央に誘導加熱コイルを挿入してなるもので、水を通水パイプ内に導き、誘導加熱コイルに交流電圧を印加するようになっている。交流電圧をインバータにより周波数変換して通電することも可能である。交流電圧の印加により、誘導加熱コイルが交番磁束を発生し、通水パイプに誘導電流が流れ、通水パイプが発熱する。この通水パイプの発熱によって中を流れる水が加熱されて飽和蒸気となり、さらに過熱蒸気Ｓとなり、通水パイプ外へ取り出される。

なお、誘導加熱コイルを導電性のチューブとし、これに通水することでさらに加熱効果を高めることも可能である。

上記過熱蒸気発生装置１２によれば、過熱蒸気Ｓとして、圧力が０．１ＭＰａ程度で、温度が２００℃〜７００℃のものを得ることが可能である。上記誘電加熱方式を採用することにより、通電開始から短時間で水を２００℃以上の過熱蒸気とすることができる。

図２中、符号１３ａ，１３ｂは殺菌用ノズルを示す。一方の殺菌用ノズル１３ａは筒状ノズルであり、過熱蒸気発生装置１２の通水パイプの終端に接続された導管１４の先端から垂下するように取り付けられ、その開口１５は垂直下方に向けられる。

予熱されたプリフォーム１は、その口部１ａを上にした正立状態で殺菌用ノズル１３ａの円形開口１５の直下を一方向に搬送される。搬送方式は、プリフォーム１を連続走行させる連続搬送方式であってもよいし、殺菌用ノズル１３ａの開口１５の直下で一時停止させる間欠搬送方式であってもよい。プリフォーム１はそのサポートリング５が図示しないクランパにより把持されることにより搬送可能である。

また、図２に示すように、他方の殺菌用ノズル１３ｂはスリット状ノズルである。このスリット状ノズルは上記導管１４から分岐する分岐管１４ａの先端に接続され、そのスリット１６がプリフォーム１の側面に対峙するように配置される。望ましくは、殺菌用ノズル１３ｂであるスリット状ノズルは対になってプリフォーム１をその側面から挟むように対向配置され、また、プリフォーム１はその軸芯の回りで回転させられつつ搬送される。プリフォーム１を回転させることなく搬送することも可能であるが、その場合は殺菌用ノズル１３ｂが複数対配置される。

図示例では殺菌用ノズル１３ｂはスリット状ノズルであるが、上記一方の殺菌用ノズル１３ａの如き円形ノズルをプリフォーム１の側面あるいは底面に多数対向配置してもかまわない。

プリフォーム１の殺菌に際しては、過熱蒸気発生装置１２から過熱蒸気Ｓが殺菌用ノズル１３ａ，１３ｂへ常時供給され、この過熱蒸気Ｓが一方の殺菌用ノズル１３ａの円形の開口１５と他方の殺菌用ノズル１３ｂのスリット１６からプリフォーム１に向かって噴出する。ノズル径、角度、プリフォーム１の軸等は任意であり、上記噴出した過熱蒸気Ｓがプリフォーム１の全内面に接触するように予め設定される。

これにより、一方の殺菌用ノズル１３ａの開口１５から噴出した過熱蒸気Ｓはプリフォーム１の口部１ａからプリフォーム１内へと入り、プリフォーム１の全内表面に接触し、プリフォーム１の内面に付着した一般細菌、カビ、酵母類を殺菌する。また、この殺菌は過熱蒸気Ｓをプリフォーム１の内部に向かって短時間吹き込むことで達成可能であるから、プリフォーム１の口部１ａにおける内側からの過度な加熱が防止され、従ってプリフォーム１の口部１ａの変形が確実に回避される。

また、他方の殺菌用ノズル１３ｂのスリット１６から噴出した過熱蒸気Ｓは、軸芯を中心に回転するプリフォーム１の口部１ａを含む全外表面に接触して加熱殺菌する。これにより、プリフォーム１の外面に付着した一般細菌、カビ、酵母類が殺菌される。また、この殺菌は過熱蒸気Ｓをプリフォーム１の外面に向かって短時間吹き付けることで達成可能であるから、プリフォーム１の口部１ａにおける外側からの過度な加熱が防止され、従ってプリフォーム１の口部１ａの変形が確実に回避される。

上記プリフォーム殺菌方法は、図３乃至図５に示すようにインラインシステムに組み込むことが可能であり、これにより無菌包装体の大量生産が可能になる。

このインラインシステムでは、プリフォーム１が所望の速度で連続的に搬送され、図３及び図４に示す各工程を経て無菌包装体とされる。

まず、図３（Ａ）に示すように、プリフォーム１が正立状態で搬送されつつ、予熱用ノズル９ａ，９ｂである筒状ノズルとスリット状ノズルの設置箇所を一定速度で通過する。この通過の際に、上述したように、プリフォーム１内に口部１ａから無菌のホットエアＨが吹き込まれ、プリフォーム１の外面に無菌のホットエアＨが吹き付けられ、プリフォーム１の内外面を含めてプリフォーム１の内外面の全体が短時間内で予熱される。

図示例ではホットエアＨの吹き付け時にプリフォーム１は正立状態になっているが、倒立状態であってもかまわない。

続いて、図３（Ｂ）に示すように、プリフォーム１が正立状態で搬送されつつ、殺菌用ノズル１３ａ，１３ｂである筒状ノズルとスリット状ノズルの設置箇所を一定速度で通過する。この通過の際に、上述したように、プリフォーム１内に口部１ａから過熱蒸気Ｓが吹き込まれ、プリフォーム１の外面に過熱蒸気Ｓが吹き付けられ、プリフォーム１の内外面を含めてプリフォーム１の内外面の全体が短時間内で殺菌される。

図示例では過熱蒸気Ｓの吹き付け時にプリフォーム１は正立状態になっているが、倒立状態であってもかまわない。

短時間内の殺菌であるからプリフォーム１の口部１ａに変形を来したり、プリフォーム１の樹脂が過度に加熱されたりすることはない。また、蒸気ドレンがプリフォーム１の表面で結露して残留することもないので、後のブロー成形において製造されたボトル２に白化等を来すこともない。

なお、プリフォーム１の内外面は、殺菌用ノズル１３ａ，１３ｂの設置箇所を相互にずらすことにより、時間的にずらして殺菌することも可能である。

図３（Ｃ）に示すように、プリフォーム１の搬送路に沿ってヒータ１７が壁状に配置され、このヒータ１７によってプリフォーム１は走行しながら加熱される。プリフォーム１は、この加熱によって約９０℃から約１３０℃程度まで均一に加熱され、ブロー成形に適した加熱状態とされる。

加熱時には、プリフォーム１は、その口部１ａにスピンドル１８が挿入されることによって正立状態で吊下げられ、スピンドル１８と共に回転することによってヒータ１７で均一に加熱される。

加熱によってブロー成形に適した温度状態とされたプリフォーム１は、図４（Ｄ）に示すように、ブロー成形に付され、図４（Ｅ）に示すように、容器としてのボトル２に成形される。

図４（Ｄ）において、ブロー成形型である金型１９は、プリフォーム１の走行速度と同じ速度で連続的に走行しつつ、型締め状態とされ、金型１９内でプリフォーム１に対するブロー成形が行われた後に型開き状態とされる。

プリフォーム１は、図３（Ｃ）に示した加熱工程でその全体の温度が成形に好適な温度域に上昇するようにほぼ均一に加熱されており、その加熱状態のままで、図４（Ｄ）に示すように、スピンドル１８ごと金型１９内に装着される。また、ブローノズル２０が金型１９の上部及びプリフォーム１の口部１ａ内のスピンドル１８を貫通してプリフォーム１内に挿入される。

金型１９が走行する間に、例えば一次ブロー用エアや二次ブロー用エアがブローノズル２０からプリフォーム１内に順次吹き込まれること等によって、金型１９のキャビティＣ内でプリフォーム１が最終成形品のボトル２まで膨張する。

このように金型１９内でボトル２が成形されると、金型１９が走行しつつ型開きし、図４（Ｅ）に示すように、ボトル２の完成品が金型１９外へ取り出される。

ボトル２は成形後も連続走行しつつ、図４（Ｆ）に示すように内容物であるミネラルウォータ、カテキンを含有する茶飲料、炭酸飲料等の内容物ａが充填ノズル２１からボトル２内に充填され、図４（Ｇ）に示すように、蓋であるキャップ４で密封される。

なお、上記ブロー成形の後、ボトル２に対し過酸化水素等の殺菌剤を含む蒸気の噴霧、電子線照射等によってボトル２の外面殺菌を行うことで殺菌効果を高めるようにしてもよい。過酸化水素の噴霧によりボトルの内面を殺菌する場合は、過酸化水素の濃度をできるだけ低くし、ボトル内での過酸化水素の残留を低減する必要がある。

かくて、包装体とされたボトル２は、集積され市場へと搬出される。

上記充填方法を実施するための充填装置は、例えば図５のごとく構成される。

図５に示すように、この充填装置は、口部１ａを有する有底筒状のプリフォーム１（図１、図３（Ａ）参照）を所定の間隔で順次供給するプリフォーム供給機２２と、ブロー成形機２３と、成形されたボトル２に内容物ａを充填、密封する充填機２４とを備える。

プリフォーム供給機２２から充填機２４に至る間には、プリフォーム１を第一の搬送路上で搬送するプリフォーム用搬送手段と、ボトル２の完成品形状のキャビティＣを有する金型１９（図４（Ｄ）参照）を上記第一の搬送路に接続される第二の搬送路上で搬送する金型用搬送手段と、金型１９で成形されたボトル２を上記第二の搬送路に接続される第三の搬送路上で搬送するボトル用搬送手段とが設けられる。

プリフォーム用搬送手段の第一の搬送路と、金型用搬送手段の第二の搬送路と、ボトル用搬送手段の第三の搬送路は互いに連通し、これらの搬送路上にはプリフォーム１やボトル２を保持しつつ搬送する図示しないグリッパ等が設けられている。

プリフォーム用搬送手段は、その第一の搬送路上に、プリフォーム１を所定の間隔で順次供給するプリフォームコンベア２５を備える。また、プリフォームコンベア２５の終端からプリフォーム１を受け取って搬送するホイール２６，２７，２８，２９の列と、ホイール２９からプリフォーム１を受け取って走行させるコンベア３０とを具備する。

プリフォーム供給機２２におけるプリフォームコンベア２５がホイール２６に接続される箇所よりもやや上流側には、無菌のホットエアＨをプリフォーム１に向かって吹き付ける予熱用ノズル９ａ，９ｂが設けられる。これらのノズル９ａ，９ｂからプリフォーム１に向かってホットエアＨが吹き付けられる（図１、図３（Ａ）参照）。これにより、プリフォーム１の内外面が均等に予熱される。

また、予熱用ノズル９ａ，９ｂに下流側から隣り合うように、過熱蒸気Ｓをプリフォーム１に向かって噴射する殺菌用ノズル１３ａ，１３ｂが設けられる。これらのノズル１３ａ，１３ｂから予熱されたプリフォーム１の表面に向かって過熱蒸気Ｓが吹き付けられる（図２、図３（Ｂ）参照）。これにより、プリフォーム１の内外面が均等に殺菌される。

なお、予熱用ノズル９ａ，９ｂ、殺菌用ノズル１３ａ，１３ｂはプリフォーム１がコンベア３０に至る前の例えばホイール２８，２９の外周の定位置に設置することも可能である。

コンベア３０は水平方向に長く伸びる無端搬送チェーンを有し、この無端搬送チェーンに沿って加熱部３０ａが設けられている。無端搬送チェーンには、図３（Ｃ）に示すスピンドル１８が一定ピッチで多数取り付けられる。各スピンドル１８は無端搬送チェーンの走行と共に走行しながら自転可能である。ホイール２９側からコンベア３０に送られたプリフォーム１には、図３（Ｃ）に示すようにスピンドル１８がその口部１ａから挿入され、スピンドル１８に正立状態で保持される。

プリフォーム１は、プリフォームコンベア２５、ホイール２６，２７，２８，２９の列を経てコンベア３０に受け取られ、加熱部３０ａ内をこのコンベア３０によって往復移動する。加熱部３０ａの内壁面には、ヒータ１７（図３（Ｃ）参照）が張り巡らされており、コンベア３０によって搬送されるプリフォーム１がこのヒータ１７によって加熱される。プリフォーム１はコンベア３０上を走行中スピンドル１８の回転と共に自転し、ヒータ１７によって均一に加熱される。

ブロー成形機２３は、上記プリフォーム供給機２２の加熱部３０ａで加熱されたプリフォーム１を受け取ってボトル２に加熱成形する金型１９及びブローノズル２０（図４（Ｄ）参照）を複数セット備える。

ブロー成形機２３内には、上記金型用搬送手段の第二の搬送路が通っている。この第二の搬送路は、ホイール３１，３２，３３，２８，３４の列によって構成される。なお、このホイール３１，３２，３３，２８，３４の列と上記プリフォーム用搬送手段のホイール２６，２７，２８，２９の列との間ではホイール２８が共用される。

金型１９及びブローノズル２０は、ホイール３２の回りに複数個配置され、ホイール３２の回転とともにホイール３２の回りを一定速度で旋回する。

ホイール３１の図示しないグリッパがプリフォーム供給機２２の加熱部３０ａで加熱されたプリフォーム１をスピンドル１８ごと受け取ってホイール３２の回りの金型１９に受け渡すと、二つ割りの金型１９が閉じてプリフォーム１を図４（Ｄ）のごとく把持する。金型１９内のプリフォーム１はホイール３２の回りを金型１９及びブローノズル２０と共に旋回しながら、ブローノズル２０からブロー成形用の高圧エアでブローされることによりボトル２の完成品に成形される。プリフォーム１は、図３（Ｃ）に示したように、上記ヒータ１７によって所定の温度まで均一に加熱されていることから、円滑にブロー成形される。

金型１９のキャビティＣ内にプリフォーム１が密着しボトル２が形成されると、この金型１９はホイール３３に接したところで型開きし、ボトル２及びスピンドル１８を解放する。そして、ボトル２がスピンドル１８からホイール３３の図示しないグリッパによって受け取られる。

一方、ボトル２を解放したスピンドル１８は、ホイール３１を経て上記コンベア３０へと復帰し、引き続き他のプリフォーム１を保持して搬送する。

ブロー成形機２３から出てホイール３３に至ったボトル２は、ホイール３３の外周に配置された検査装置３５によって成形不良等について検査される。

検査装置３５は、図示しないが、ボトル２の胴部の良否を判別するボトル胴部検査手段と、ボトル２のサポートリング５（図１参照）の良否を判別するサポートリング検査手段と、ボトル２の首部天面の良否を判別するボトル首部天面検査手段と、ボトル２の底部の良否を判別するボトル底部検査手段とを具備する。

ボトル胴部検査手段、サポートリング検査手段、及びボトル首部天面検査手段は、ホイール３３の外周に沿うように配置される。

ボトル胴部検査手段、サポートリング検査手段、ボトル首部天面検査手段は、図示しないが、各々ランプとカメラでボトル２の所定箇所を撮像し、画像処理装置によって処理し、形状、傷、異物、変色等について異常があるかないかについて判別する。

なお、検査装置３５は必要に応じて設置される。また、ボトル胴部検査手段、サポートリング検査手段、及びボトル首部天面検査手段は必要に応じて取捨選択される。

検査されたボトル２は、不合格の場合は図示しない排斥装置によって搬送路から排除され、合格品のみホイール３３からホイール２８を経てホイール３４へと搬送される。

なお、上記ブロー成形後のボトル２に対し過酸化水素等の殺菌剤を含む蒸気の噴霧、電子線照射等をしてボトル２の外面殺菌を付加したり、ボトル２の内面の殺菌効果を高めたりしてもよい。例えばホイール２８又は３４に殺菌剤含有蒸気噴霧装置や電子線照射装置のような殺菌手段を設けてもよい。

充填機２４は、上記ボトル用搬送手段の第三の搬送路をその内部に有する。この第三の搬送路は、ホイール３６,３７,３８,３９,４０,４１の列を有する。

充填機２４内には、ボトル２に飲料ａを充填するためのフィラー４２が設けられ、飲料ａが充填されたボトル２にキャップ４（図４（Ｇ）参照）を取り付けて密封するためのキャッパ４３が設けられる。

なお、フィラー４２及びキャッパ４３は公知の装置と同様で良いため、説明を省略する。

また、この充填装置はチャンバー４４で囲まれており、チャンバー４４内は無菌ゾーンとグレーゾーンに仕切られている。そして、プリフォーム供給機２２及びブロー成形機２３はグレーゾーンに、充填機２４は無菌ゾーンにそれぞれ配置されている。

グレーゾーンにはＨＥＰＡで無菌化されたエアが常時吹き込まれ、これにより、成形時に殺菌されたボトル２が微生物に二次汚染されることなく無菌ゾーンへと搬送される。

次に、図２乃至図４を参照して充填装置の動作を説明する。

まず、プリフォームコンベア２５、ホイール２６，２７，２８，２９の列によってプリフォーム１が加熱部３０ａへと搬送される。

加熱部３０ａに入る前に、図１に示す予熱用ノズル９ａ，９ｂから、プリフォーム１の内外面に向かって無菌のホットエアＨが吹き付けられる（図３（Ａ）参照）。これにより、プリフォーム１の全表面が予熱されて所定温度まで温められる。

続いて、殺菌用ノズル１３ａ，１３ｂから、プリフォーム１の内外面に向かって過熱蒸気Ｓが吹き付けられる（図３（Ｂ）参照）。これにより、プリフォーム１の全表面が加熱によって殺菌される。

加熱部３０ａにおいてプリフォーム１は、コンベア３０によって搬送されつつ、全体の温度が成形に好適な温度域まで均一に加熱される（図３（Ｃ）参照）。

加熱部３０ａで加熱されたプリフォーム１は、ホイール３２の外周を通過する際に金型１９により抱持され、ブローノズル２０からの高圧エアの吹き込みによってキャビティＣ内でボトル２の完成品まで膨張する（図４（Ｄ）参照）。

成形されたボトル２（図４（Ｅ）参照）は、金型１９の型開き後にホイール３３のグリッパによって金型１９外に取り出され、検査装置３５によって成形不良等の有無について検査される。

その後、ボトル２はホイール２８、３４を経てホイール３６，３７，３８，３９，４０，４１の列へと受け渡されつつ充填機２４内を走行する。

充填機２４においてボトル２には、図４（Ｆ）のごとく滅菌処理された飲料ａがフィラー４２の充填ノズル２１により充填される。飲料ａが充填されたボトル２は、滅菌処理済のキャップ４がキャッパ４３により口部１ａに被せられて密封され（図４（Ｇ）参照）、チャンバー４４の出口から排出される。

上述したようにフィラー４２及びキャッパ４３は公知の装置であるため、ボトル２への飲料の充填方法及びボトル２の密封方法の説明は省略する。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることなく種々の形態にて実施可能である。例えば、本発明が適用される容器はＰＥＴボトルに限定されず、種々の樹脂製容器に適用することができる。容器の成形はインジェクションブローに限定されず、ダイレクトブロー等各種のブロー成形によって成形可能である。また、プリフォームや容器を搬送する搬送手段は、図４に示したホイール搬送装置に限定されない。容器が成形された順に所定の搬送速度で搬送可能な種々の搬送装置、例えばベルト搬送装置、バケット搬送装置、エア搬送装置を使用することもできる。

誘電加熱方式による過熱蒸気発生装置により水を加熱して発生させた流量０．７g/秒の過熱蒸気を内径８mmφのノズルから、吹き出し温度３００℃で、５００mＬ(ミリリットル)ＰＥＴボトル用プリフォーム及び２Ｌ（リットル）ＰＥＴボトル用プリフォームの各内面に向かって下記の時間噴射した。

この過熱水蒸気の噴射による殺菌効果は、内面に植菌した指標菌で確認したところ表１に示す通りであった。

なお、表１中、「B.sub」は、Bacillus subtilisの略語であり、「A.niger」は、Aspergillus nigerの略語である。「Ｄ」は殺菌効果を示すＤ値である。また、予熱温度はプリフォームの内面の温度である。

表１から明らかなように、A.nigerに対して６．０Ｄ以上の殺菌効果を得ようとした場合、ＰＥＴボトルのプリフォームを予熱した場合は、予熱しない場合よりも過熱蒸気の吹き付け時間を１／５程度に短縮することができた。

１…プリフォーム
１ａ…口部
２…容器
４…蓋
９ａ…予熱用ノズル
１２…過熱蒸気発生部
１３ａ…殺菌用ノズル
１７…ヒータ
１９…ブロー成形型
４２…フィラー
４３…キャッパ
Ｈ…ホットエア
Ｓ…過熱蒸気
ａ…内容物

Claims (5)

1. プリフォームの口部を含む全表面のうち少なくとも内面を過酸化水素を含まない無菌のホットエアの吹き付けによって予熱したうえで、少なくともこの内面に、水から作った２００℃〜７００℃の大気圧よりも高い圧力の過熱蒸気を吹き付けることを特徴とするプリフォーム殺菌方法。
2. 請求項１に記載のプリフォーム殺菌方法において、上記過熱蒸気は水を誘電加熱することによって発生させることを特徴とするプリフォーム殺菌方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載のプリフォーム殺菌方法において、上記プリフォームの内面の殺菌はプリフォームの口部に対峙させたノズルから過熱蒸気をプリフォーム内へと吹き込むこととし、この過熱蒸気の流量は上記口部に変形を来さない程度とすることを特徴とするプリフォーム殺菌方法。
4. プリフォームを連続走行させながら、プリフォームの少なくとも内面を殺菌し、殺菌したプリフォームを成形温度まで加熱し、加熱したプリフォームを同じく連続走行するブロー成形型内でブロー成形して容器を作り、成形した容器に内容物を充填して蓋で密封する内容物充填方法において、上記プリフォームの殺菌は、プリフォームの口部を含む全表面のうち少なくとも内面を無菌のホットエアの吹き付けによって予熱したうえで、少なくともこの内面に２００℃〜７００℃の大気圧よりも高い圧力の過熱蒸気を吹き付けることによって行うことを特徴とする内容物充填方法。
5. プリフォームが容器に成形され、容器に内容物が充填され、容器が蓋で密封されるまでプリフォーム及び容器を連続走行させる搬送路が設けられ、プリフォームを予熱する予熱手段と、予熱されたプリフォームを殺菌する殺菌手段と、殺菌されたプリフォームをブロー成形に適した加熱状態にするヒータと、加熱したプリフォームを容器にブロー成形する成形型と、ブロー成形した容器に内容物を充填するフィラーと、内容物が充填された容器を密封するキャッパとが上記搬送路に沿って設けられた内容物充填装置であって、上記予熱手段は、８０℃〜１３０℃の無菌のホットエアを作るホットエア発生部と、プリフォームの口部を含む全表面のうち少なくとも内面に上記ホットエアを吹き付ける予熱用ノズルとを具備し、上記殺菌手段は、コイル状導電管内を通す水を誘電加熱により２００℃〜７００℃の大気圧よりも高い圧力の過熱蒸気とする過熱蒸気発生部と、プリフォームの口部を含む全表面のうち少なくとも内面に上記過熱蒸気を吹き付ける殺菌用ノズルとを具備したことを特徴とする内容物充填装置。

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