JP6211055B2 - 低温殺菌装置 - Google Patents

Description

本発明は、低温殺菌装置又は請求項１の前提部分に基づくに低温殺菌装置に関するものである。

充填製品、例えば液体状の充填製品によって充填され、かつ、閉鎖された複数の容器、例えばボトルの低温殺菌のための低温殺菌装置は、様々な実施において知られているとともに、一般に、特に例えば搬送ベルトによって形成された搬送要素を含んでいる。この搬送要素によって、低温殺菌されるべき容器が搬送要素の搬送方向に互いに連続しつつ互いに分離された低温殺菌装置の複数の領域を通って移動する。これら領域内には、加熱あるいは熱せられた水の形態の液体状の処理媒体によって容器が曝される。このとき、搬送方向において容器入口部につづく複数の領域のうち第１のグループの領域は加熱領域としての役割を担い、この加熱領域では、容器の増大する加熱のために処理媒体の温度が領域から領域への段階的に上昇する。搬送方向において接続されたグループの複数の領域は、実際の複数の低温殺菌領域としての役割を担い、この低温殺菌領域内では、容器が低温殺菌温度へ加熱された液体状の処理媒体（水）によって曝される。搬送方向において接続する別のグループの複数の領域は冷却領域としての役割を担い、この冷却領域では、処理媒体の温度が段階的に低下する。個々の領域及び特に低温殺菌領域としての役割を担う領域における処理温度の経過は、搬送要素の搬送速度を考慮して、すなわち容器の滞留時間又は処理時間を考慮して、特に各容器の低温殺菌領域において低温殺菌されるよう、すなわち各容器に必要な低温殺菌ユニットが処理されるよう調整されている。処理温度の経過は、容器の十分な低温殺菌が確保されるだけでなく、品質、特に充填製品の味覚的な品質を損なう過剰な低温殺菌が回避されるよう調整されている。

公知の全ての低温殺菌装置は、この低温殺菌装置の動作中にその搬送要素（低温殺菌装置内部の搬送要素）の搬送速度と、したがって低温殺菌装置、特に低温殺菌領域及びその他の処理領域における容器の処理時間及び滞留時間とが一定又は本質的に一定であるように形成されている。

各低温殺菌装置は、通常、設備全体の構成要素であり、この設備においては、例えば充填、閉鎖、低温殺菌及び容器の装飾あるいはレベリングが行われる。

低温殺菌装置の後に位置する設備全体の部分の内部、例えばラベリング機械又は包装設備の内部における出力の障害又は必要な低下により、しばしば障害箇所から低温殺菌装置まで延び得る製品滞留が引き起こされる。

特に、後者の場合には、滞留が低温殺菌装置までつづき、低温殺菌装置内部の搬送要素をオフする必要がある場合に充填製品に損害を与える過剰な低温殺菌の危険がある。

目立った、若しくは初期の製品欠陥又は製品滞留が空間的及び／又は時間的にあらかじめ早期に認識され得るとしても、例えば設備全体を制御する上位の制御装置によって、公知の低温殺菌装置においては、低温殺菌装置への容器の更なる流入が停止されるか、又は低温殺菌装置が空で走行される、つづいて、製品障害などの除去まで更なる容器がもはや低温殺菌装置あるいはその領域を通って移動せず、低温殺菌装置の駆動がオフされるように反応され得る。このような低温殺菌装置の機械停止状態により、とりわけ高いエネルギー消費及び水消費（特に停止時の冷却出力あるいは再始動時の加熱のための熱エネルギーなど）を引き起こすものである。

上述の欠点を低減するために、すでに複数の低温殺菌装置が提案されており（特許文献１，２）、これらは、生産中断及び／又は生産障害に反応することができるが、本質的に低温殺菌装置内部の搬送要素のオン及びオフ並びに／又は領域においてそれぞれもたらされた処理媒体若しくは処理液体の量のコントロールのみによって行われるものである。生産中断及び／又は生産障害に対する非常に粗いこの適合は、設備制御部又は滞留スイッチによってなされ、これらは、低温殺菌装置の前及び／又は後の設備全体の搬送装置上に設けられている。しかしながら、実際に設備全体の実際の動作状態と、特に大きな範囲又は非常に大きな範囲における低温殺菌装置内部の搬送要素の搬送速度の可変の変更又は閉ループ制御とに対して公知の低温殺菌装置は形成されていない。

独国特許出願公開第１０２０１００２０４２９号明細書 特国特許発明第１９９０８０３５号明細書

本発明の課題は、進行している生産においても、生産中断又は機械停止をすることなく、規定どおりでない低温殺菌及び過剰な低温殺菌のおそれを伴わずに、高い動作確実性において低温殺菌装置の内部における容器の滞留時間の連続的な、又は動的な適合が設備全体の実際の動作状態に依存して可能な低温殺菌装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に対応して低温殺菌装置が形成されている。

本発明による低温殺菌装置の特徴は、設備全体の実際の動作状態に動的に適合させるために、特に容器の搬送方向において低温殺菌装置の前及び／又は後に位置する設備全体のこのような範囲の動作状態への適合のために、低温殺菌装置内部の搬送要素の搬送速度、したがって低温殺菌装置における容器の滞留時間が、無段階に開ループ制御可能又は閉ループ制御可能であることにある。低温殺菌装置内部の搬送要素あるいは低温殺菌装置の搬送速度の閉ループ制御及び／又は開ループ制御は、幅広く、例えば定格搬送速度の０〜１３０％、好ましくは定格搬送速度の２０〜１２０％で無段階に可能である。

低温殺菌に必要な条件を維持するため、すなわち欠陥のある低温殺菌及び過剰な低温殺菌を回避するために、本発明は更に、低温殺菌装置の少なくともいくつかの領域、及び特に低温殺菌装置の定格動作時に低温殺菌領域としての役割を担う領域において、低温殺菌装置内部の搬送要素の搬送速度に依存して、搬送速度の変化と一致して処理温度の変更がなされるようになっている。それゆえ、搬送速度の上昇時には少なくとも１つの領域において、その処理温度、すなわち容器へもたらされる液体状の処理媒体の温度が上昇する。搬送速度の低下時には、少なくとも１つの領域において、処理温度、すなわち容器へもたらされる処理媒体の温度が低下する。このとき、処理温度のこの適合は、好ましくは低温殺菌装置の定格動作時に低温殺菌領域を形成する領域でなされる。処理温度の開ループ制御及び／又は閉ループ制御によって、低温殺菌装置内部の搬送要素の異なる搬送速度においても一義的で再現可能な比率が得られる。

このとき、本発明は、低温殺菌ユニットがそれぞれ自由に使用可能な時間及び低温殺菌装置内部の搬送要素の搬送速度に依存する時間又は低温殺菌領域内部の容器の滞留時間において与えられる必要があるという知見に基づくものであり、これは、低温殺菌装置内部の搬送要素の高い搬送速度の場合及びこれに伴う容器の短い滞留時間の場合に、処理温度の上昇及び／又は処理温度の高い領域の数を増加によって達成されることができるとともに、この逆に、低温殺菌装置の搬送速度が低い場合及び／又はこれにより容器の滞留時間が長い場合に、処理温度の低減及び／又は高い処理温度を有する領域の数の低減によって達成され得る。

処理温度の適応性のある適合による搬送速度の動的な閉ループ制御により、本発明による低温殺菌装置は、特に低温殺菌装置がその出力あるいは低温殺菌装置内部の搬送要素の搬送速度について設備全体の閉ループ制御可能な又は開ループ制御可能な部分として設備全体の出力及び／又は生産速度に追従する場合にも、常に変化する状況又は設備全体の動作状態に適合するようになっている。

「処理温度」は、本発明においては、低温殺菌装置の該当する領域において容器へもたらされる液体状の処理媒体の温度、例えば処理媒体として使用される水の温度を意味する。

「低温殺菌装置の搬送速度」は、以下では低温殺菌装置内部の搬送要素の搬送速度を意味している。

「低温殺菌領域」は、本発明においては、低温殺菌温度、例えば約６０〜７５℃の温度、例えば約６１．４℃の温度へ加熱された処理媒体によって容器が曝される低温殺菌装置の領域である。

「低温殺菌装置の定格動作」は、本発明においては、容器がこの定格動作に対応する定格速度で低温殺菌装置を通って移動し、処理温度が複数の領域内、特に低温殺菌領域内において各容器に定格搬送速度において加熱ユニット又は低温殺菌ユニットについての必要な数が与えられ、その結果必要な低温殺菌が達成され、かつ、過剰な低温殺菌が回避される低温殺菌装置の各動作状態を意味する。

「本質的に」あるいは「約」なる表現は、本発明においては、それぞれ正確な値から±１０％、好ましくは±５％の差異及び／又は機能に対して影響のない変更の形態の差異を意味している。

本発明の発展形成、利点及び応用可能性は、以下の実施例の説明及び各図から明らかである。このとき、記載し、及び／又は図示された全ての特徴は、請求項におけるまとめ又はその引用関係にかかわらず、それ自体又は任意の組合せにおいて基本的に本発明の対象である。請求項の内容も明細書の構成部分である。

当該設備に統合された多段の低温殺菌装置を有する、ボトルの形態の容器に液体状の充填製品を充填するための設備の概略的な機能図である。 低温殺菌装置の異なる１つの搬送速度における、低温殺菌装置の領域を通過する際の容器の温度の経過を示す温度−時間のグラフである。 低温殺菌装置の異なる１つの搬送速度における、低温殺菌装置の領域を通過する際の容器の温度の経過を示す温度−時間のグラフである。 低温殺菌装置の異なる１つの搬送速度における、低温殺菌装置の領域を通過する際の容器の温度の経過を示す温度−時間のグラフである。

以下に、実施例についての図面に基づき本発明を詳細に説明する。

図１において全般的に符号１で示された設備は、とりわけボトルの形状の容器２へ液体状の充填製品を充填し、つづいて閉鎖し、低温殺菌し、装飾すなわちラベリング又は充填された容器２のラベリングを行うものである。詳細には、この設備は、特に容器２を設備１へ導入するための開放装置３と、容器２の洗浄及び／又は殺菌のための洗浄機械４と、容器２の充填及び閉鎖のための充填及び閉鎖機械５と、低温殺菌装置すなわち容器２あるいは容器に充填された充填製品の低温殺菌のための低温殺菌装置６と、ラベリング機械７と、充填され、閉鎖され、ラベリングされた容器２を包装ユニット又はたるへ導入するための梱包装置８とを含んでいる。上述の装置又は機械は、上述の順番で搬送方向Ａにおいて互いに接続されており、この搬送方向においては、容器２が、設備によって適当な搬送装置又は搬送要素を使用して移動する。

設備１の特徴は、低温殺菌装置６の構成にある。この低温殺菌装置６により、動的で、容器２が低温殺菌装置６を通って移動する搬送速度に適合した閉ループ制御が可能であり、これにより、低温殺菌装置６の内部における容器２の処理時間の動的かつ適切な閉ループ制御が可能である。さらに、低温殺菌装置６により、処理時間に適合したやはり動的な閉ループ制御又は設備１の動作状態に依存した低温殺菌装置の処理温度の開ループ制御も可能となる。このとき、低温殺菌装置６の搬送速度あるいは処理時間及び処理温度あるいは低温殺菌装置６の温度プロファイルの開ループ制御及び／又は閉ループ制御は、例えば危機的な設備構成要素又は窮地にある構成要素の動作状況に依存して、例えば充填及び閉鎖機械５の動作状態に依存して設備１の制御部９を介して行われる。低温殺菌装置６の搬送速度あるいは処理時間及び処理温度の開ループ制御及び／又は閉ループ制御は、各容器２が十分に低温殺菌されるよう、すなわち必要な低温殺菌ユニットによって曝されるよう、しかし過剰な殺菌が回避されるように行われる。

特に、低温殺菌装置６の処理温度の開ループ制御は、搬送速度に依存して、例えば、容器を処理する低温殺菌ユニットが処理プロセス全体において算入され、したがって特にまだ使用可能な処理時間を考慮して必要な処理温度が算出されるようになされる。

さらに、低温殺菌装置６の開ループ制御は、例えば、搬送方向Ａにおける容器の滞留の際に低温殺菌装置６につづく設備構成要素（例えばラベリング機械７及び／又は梱包装置８）が低温殺菌装置６あるいはその処理領域によって容器２の搬送速度を低下させ、これにより処理時間を延長するようなされる。低温殺菌装置６のいくつかの領域における処理温度の同様な低下時、したがって温度プロファイルの同時の変更時。低温殺菌装置６の内部での容器隙間がある場合及び／又は低温殺菌装置６につづく設備１の部分では、低温殺菌装置６の搬送速度が、低温殺菌装置６のいくつかの領域における処理温度の同時の上昇時、あるいは低温殺菌装置６の内部の温度プロファイルの同時の変更時に大きくなる。このような考えにおいては、低温殺菌プロセスにネガティブな影響を与えることなく、低温殺菌装置６の搬送速度を定格搬送速度の２０〜１２０％の範囲へ閉ループ制御することが可能である。このとき、要求される全ての低温殺菌条件が遵守されるとともに、各容器２が低温殺菌ユニットの必要な数量によって曝されることが常に確保される。

図２には、破線１０によって、処理温度と、低温殺菌装置６の全部で１１の処理領域の内部での処理温度の経過とが、すなわちこれらの領域における液体状の処理媒体（水）の温度が示されており、この処理媒体によって、容器２が該当する処理領域において、定格速度の１００％に相当する低温殺菌装置の搬送速度で処理される。図２において、線１１によって温度経過が示されており、この線は、いわゆる各容器２のコールドスポットを有している。コールドスポットとは、容器の内部における一点を意味し、この点は、容器の垂直方向の中心軸線上に位置し、容器底部から１０ｍｍの間隔を有している。このとき、容器２は、その容器底部において、搬送要素又は低温殺菌装置６の搬送ベルト上に立てて置かれている。破線１２によって温度の経過が示されており、各容器２あるいは容器の内部における容器温度を表す点がこの経過を有している。この点は、容器の垂直方向の中心軸栓上に位置するとともに、容器に充填された充填製品の充填高さＨの１／３の高さにある。曲線１３によって低温殺菌ユニットの増大が示されており、この増大によって、各容器２が処理中に曝される。

図２の線１０から分かるように、処理温度は、領域１〜４において６１．４℃の低温殺菌温度まで段階的に上昇し、領域４〜６において一定に保たれ、領域９〜１１において、例えば２４℃の初期温度へ再び段階的に低下する。

曲線１１及び１２が示すように、処理領域１〜５では容器２の加熱がなされ、処理温度は、領域６内ですでに６１．４℃の低温殺菌温度に到達する。処理温度に関しては、領域１〜３が前処理領域又は加熱領域を形成している。領域４〜８が６１．４℃の処理温度すなわち低温殺菌温度を有するものであり、領域９〜１１は冷却領域である。

曲線１３が示すように、容器２の低温殺菌は、本質的に領域５〜８においてなされるとともに、領域９〜１１において完了する。すなわち、容器２が低温殺菌ユニットの必要な数量によって曝される。

図３にも、破線１０によって、定格搬送速度の５０％に相当する低温殺菌装置６の低下した搬送速度における、すなわち図２のものに比してかなり延長された処理時間における各処理領域における処理温度の経過が示されている。図示のように、領域１〜７における処理温度が段階的に上昇し、領域７において初めて６１．４℃の低温殺菌温度に到達する。領域７及び８においては、処理温度が低温殺菌温度へ維持される。領域７及び８は、この動作状態においては低温殺菌領域である。領域９〜１１はここでも冷却領域であり、この冷却領域では、処理温度が例えば約２０℃の初期温度へ段階的に低下する。

曲線１１及び１２が示すように、低温殺菌装置６のこの動作状態においては加熱が領域１〜６でなされ、すなわち領域１〜６がこの動作状態では加熱領域であり、処理温度は、領域８において実際に６１．４℃の低温殺菌温度へ到達する。

図４には、定格搬送速度の１２０％に相当する低温殺菌装置６の上昇した搬送速度における処理温度の経過が示されている。破線１０によって示唆されているように、処理温度は、処理温度が領域４において６１．４℃の低温殺菌温度より高い温度にあるように領域１〜５で段階的に上昇する。領域５及び６では、６１．５℃の低温殺菌温度への処理温度の段階的な低下がなされ、この低温殺菌温度は、領域６〜８において一定に維持される。領域９〜１１においては、例えば約２７℃の初期温度への処理温度の段階的な低下がなされる。

曲線１１及び１２の経過が示すように、容器２の温度は、領域１〜５で上昇し、領域６において６１．５℃の殺菌温度に到達し、この殺菌温度は、領域６〜８で一定に維持される。領域９〜１１においては、ここでも容器２の温度の冷却がなされる。曲線１３が示すように、低温殺菌装置６のこの上昇した搬送速度において容器２を低温殺菌ユニットによって曝すことがすでに領域４の終わりでなされ、領域５の終わりではすでに相当な値に達する。

上述の説明により、低温殺菌装置６の搬送速度の動的な閉ループ制御又は開ループ制御によって、低温殺菌装置６の様々な領域の処理温度が搬送速度の変更と一致して変更されるだけでなく、領域の機能も変更されることが明らかである。

したがって、低温殺菌装置６の定格搬送速度においては、図２に合わせて、全部で５つの領域、つまり領域４〜６が６１．４℃の低温殺菌温度によって容器２を曝すために役立つ。搬送速度を定格搬送速度の５０％へ低減する場合には、容器２は、領域７及び８の２つの領域で、６１．４℃の低温殺菌温度で曝される。定格搬送速度の１２０％へ上昇された速度においては、領域６〜８に加えて、領域４及び５でも６１．５℃の低温殺菌温度より高い温度にある処理温度によって容器２が曝される。領域４及び５での処理温度の上昇により、容器の加熱が加速され、その結果、曲線１３の経過が示すように、容器２の低温殺菌がすでに領域５の範囲で開始される。

図２〜４の比較においては、低温殺菌装置６の搬送速度への処理温度あるいは処理温度の経過の適合が、本質的に、図示の実施形態においては領域４〜７で行われることを示しており、これら領域４〜７においては、定格搬送速度において低温殺菌領域を形成する６１．４℃の低温殺菌温度に処理温度が定格搬送速度（図２）において相当する。先行する加熱領域、つまり図示の実施形態における領域１〜３では、低温殺菌装置６の変更された搬送速度への処理温度の本質的な変更あるいは適合がなされない。

冷却領域としての役割を担う領域９〜１１における処理温度は、基本的に要求される流出温度、すなわち低温殺菌装置６の出口において容器２が有する要求される温度に相当し、各流出温度又は初期温度ができる限りわずかな冷却消費量においても常に確保されるように適合されている。詳細には、図示の実施形態においては、冷却領域としての役割を担う領域９〜１１における処理温度の経過は、処理温度が低温殺菌装置６の搬送速度にかかわらず同様の大きさのステップで、又は本質的に同様の大きさのステップで低温殺菌装置６の出口へ低下するように選択されている。冷却領域としての役割を担う領域の数は低温殺菌装置の搬送速度に依存するため、容器２の一定の初期温度の達成のために、冷却領域として作用する領域９〜１１において容器２へもたらされる処理媒体の温度及び／又は量の適合が搬送速度と、低温殺菌装置６の出口における容器の所望の又は必要な温度とを考慮してなされることが合目的であり得る。

低温殺菌装置６の搬送速度の低下により、熱処理につづく容器２の冷却のために多くの時間が提供され、その結果、領域９〜１１でなされるこの冷却プロセスがより正確かつよりエネルギー効率よく形成されることができる。初期温度又は出口温度は、容器２への処理液体の延長された作用時間によって制限されてより小さな温度勾配において達成されることができ、これにより、かなりのエネルギー削減が生じる。

本発明は、上述において１つの実施例について説明された。多数の変更及びバリエーションにより本発明の基礎をなす思想を逸脱することなく、多数の変更及びバリエーションが可能であることは自明である。

１ 設備
２ 容器
３ 開放装置
４ 洗浄機械
５ 充填及び閉鎖機械
６ 低温殺菌装置
７ ラベリング機械
８ 梱包装置
９ 設備制御部
１０ 線あるいは処理温度
１１，１２ 容器の温度経過
１３ 低温殺菌装置による処理の経過

Claims (7)

1. 充填製品によって充填され、かつ、閉鎖された複数の容器（２）の低温殺菌のための低温殺菌装置であって、搬送方向（Ａ）において該搬送方向に互いに連続する複数の領域を通って前記容器（２）を移動させるための当該低温殺菌装置内部の搬送要素を有し、前記領域内では液体状の処理媒体によって容器が異なる処理温度に曝され、該処理温度（１０）が、複数の予熱領域を形成する複数の領域の１つのグループにおいて領域から領域へと前記搬送方向（Ａ）において段階的に上昇し、低温殺菌領域として形成される少なくとも１つの後続の領域において低温殺菌温度に相当し、冷却領域としての役割を担う複数の領域の別の１つのグループにおいて領域から領域へと前記搬送方向（Ａ）において段階的に低下し、前記低温殺菌装置内部の搬送要素の搬送速度が変更可能である前記低温殺菌装置において、
   前記低温殺菌装置内部の搬送要素の前記搬送速度及び前記処理温度が、連続的に開ループ制御可能又は閉ループ制御可能であり、前記搬送速度の上昇時に、予熱領域としての役割を担う複数の領域の数がこの領域における処理温度が同時に上昇しつつ減少し、かつ、低温殺菌領域としての役割を担う複数の領域の数が増大するよう、及び前記搬送速度の低下時に、予熱領域としての役割を担う複数の領域の数が、前記処理温度が部分的に低下しつつ増大し、かつ、低温殺菌領域として作用する複数の領域の数が減少するよう、温度制御がなされるように構成されていることを特徴とする低温殺菌装置。
2. 少なくともいくつかの前記領域の前記処理温度及び／又は前記領域の温度経過も、前記低温殺菌装置内部の搬送要素の搬送速度の変化に合わせて、搬送速度の変化にもかかわらず低温殺菌条件の変更を行わないよう連続的に変更可能であることを特徴とする請求項１記載の低温殺菌装置。
3. 前記低温殺菌装置内部の搬送要素の搬送速度を定格搬送速度の０〜１３０％で開ループ制御可能又は閉ループ制御可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の低温殺菌装置。
4. 前記低温殺菌装置内部の搬送要素の搬送速度を定格搬送速度の２０〜１２０％で開ループ制御可能又は閉ループ制御可能であることを特徴とする請求項３記載の低温殺菌装置。
5. 当該低温殺菌装置が、前記容器（２）の充填、閉鎖と、前記容器（２）への装飾の貼付とのための設備（１）の一部であること、及び前記搬送要素の搬送速度の閉ループ制御又は開ループ制御が、前記設備（１）において当該低温殺菌装置（６）に先行する充填機械及び／又は閉鎖機械（５）の動作状態に依存して設備制御部（９）によってなされることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の低温殺菌装置。
6. 前記搬送速度の変化にもかかわらず、冷却領域として機能する複数の領域の数が一定に維持されるよう温度制御部が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の低温殺菌装置。
7. 冷却領域として作用する複数の領域において、前記容器（２）へもたらされる前記処理媒体の処理温度及び／又は量の適合が前記搬送速度と、当該低温殺菌装置（６）の出口における前記容器（２）の必要な温度とを考慮してなされるよう温度制御部が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の低温殺菌装置。

Images