無菌填充方法
2023-06-29 15:07:26 2
專利名稱：無菌填充方法
技術領域：
本發明是關於一種將茶類等飲料對容器進行無菌填充的方法。
背景技術：
將茶類飲料作為內容物而進行填充的合成樹脂制的瓶型容器(例如PET瓶等)，因近年茶類飲料的興旺而獲得了消費者的支持，且其市場具有一種日益擴大的傾向。對該內容物而言，維持其所具有的自然的美味和風味特別重要，因此，最好能儘可能地抑制溫度變化對內容物的影響。因此，採用一種將內容物在短時間內進行殺菌·冷卻之後，在常溫下，在完成殺菌的容器中進行液體填充的所謂的無菌(aseptic)填充系統。
然而，無菌填充中所使用的容器是以填充經受殺菌·冷卻的常溫的內容物作為前提，所以關於耐熱性方面並未特別地加以考慮。但是，在冬季這樣氣溫低的時期，當將內容物連同容器一起利用加溫器(warmer)和加熱自動售貨機(hot vendor)等加熱到例如65℃時，容器有可能因熱而產生變形，使商品價值受到損害。
關於這一點，雖然也進行了將無菌填充所使用的容器替換為熱填充用的、耐熱性得以改善的容器，或謀求容器壁部的加厚等嘗試，但即使在耐熱性得到改善的容器中，在利用加溫器等的加溫條件下，其胴體部分的耐熱性仍然不充分，另一方面容器壁部的加厚從謀求資源削減的觀點來看也並不佳。
發明內容
本發明的課題是提供一種對填充內容物的容器，能夠有效地迴避因加熱所造成的容器變形的新無菌填充方法。
為了解決該課題，本發明在施行了清洗、殺菌的合成樹脂容器內將預先施行了殺菌的內容物進行無菌填充時，將內容物在比常溫高，但比在有意識地發揮殺菌作用的熱填充時所選擇的填充溫度，即比顯示出殺菌作用的溫度(約80℃)低的溫度下，進行填充。另外，所謂常溫一般是指JIS Z 8703或對應的ISO 5541976《試驗場所的標準狀態》所規定的一定的標準溫度狀態，即20℃左右的溫度，而在本說明書中也是同樣的。
在填充時使內容物的溫度在30℃～40℃的範圍內較為適當。但是，如在無菌填充過程的最終階段，施加用於將填充後的內容物冷卻到常溫的冷卻工程，則填充時的內容物的溫度可在利用加溫器等加熱器進行加熱的溫度，例如50℃～60℃左右的溫度範圍內。
具體實施例方式
下面，對利用本發明的無菌填充方法進行具體地說明。
為了進行無菌填充提出了各種各樣的方式，而作為其一個例子，有一種由容器滅菌部和無菌填充部的組合所構成的方式。在這種情況下，在容器滅菌部分對利用旋壓成形等所成形的瓶子，以溫水清洗其內部，然後在施行以滅菌溶液將瓶子的口部作為目標進行清洗的瓶外清洗後，注滿滅菌溶液對瓶內進行滅菌，接著使瓶子的口部朝下排出滅菌溶液且進行無菌氣體衝洗(air flushing)。接著在無菌填充部，在進行了無菌氣體衝洗的瓶子內將內容物進行無菌填充，並進行壓蓋(capping)處理。
經過上述無菌填充過程而充滿液體的瓶子，在利用加溫器等進行加熱時，因加熱時的熱影響，容器的形狀變形在習知技術中被認為是不可避免的。而且，在本發明中，藉由在內容物的無菌填充時，使其溫度維持在比常溫高而比顯示出殺菌作用的溫度低的溫度，較佳為30℃～40℃範圍內的溫度，從而可有效地緩和加溫時對容器的熱影響，大致不會損害容器的外觀形狀(進而為商品價值)。
這裡，藉由使內容物的溫度保持在比常溫高的溫度並進行無菌填充，從而可迴避加溫時的容器外觀形狀的變形，其理由在於，當將內容物保持在比常溫高的溫度下進行填充時，容器內的最終內壓與在常溫條件下進行無菌填充的情況相比變低，在該狀態下即使將容器進行加溫，內壓也只為較低的量，能夠抑制加溫時的內壓的上升。
對上述的機理進行具體地驗證，當在最大容量為290ml的PET瓶中，使280ml的水為常溫(20℃)及40℃進行無菌填充時(容器內的空間為10ml)，瓶子的內壓如以下所示。另外，為了考慮內壓對容器的影響，對內壓的上升程度進行計算，結果發現容器的變形所帶來的壓力的緩和可以忽略，所以假定容器為剛體，因容器的熱膨脹而造成的體積變化也可忽略。
首先，20℃、280ml的水因熱膨脹而發生體積變化，在40℃達到281.69ml，在65℃達到285.04ml。這裡，容器內空間的氣體遵照理想氣體的狀態方程式PV＝nRT。因水蒸氣壓在20℃為2.338kPa，在40℃為7.377kPa，在65℃為25.014kPa，所以從20℃到60℃加熱時的水蒸氣壓差約為23kPa(25.014-2.338＝22.676)，從40℃到65℃的加熱時的水蒸氣壓差約為18kPa(25.014-7.377＝17.637)。
在20℃進行填充並加熱到65℃的情況下，即依照眾所周知的方法進行無菌填充並加熱的情況下，容器內空間的壓力由PV＝nRTP』V』＝nRT』而求取。但是，n，R為常數，P＝101.325kPa(填充時的壓力＝大氣壓)，V＝10ml(填充時的容器內空間的容積)，T＝293K(填充時的絕對溫度20+273)，P』＝加熱時的容器內空間的壓力，V』＝290-285.04＝4.96ml(加熱時的容器內空間的容積)，T』＝338K(加熱時的絕對溫度65+273)。這裡，因為PV/T＝P』V』/T』，所以加熱時的容器內空間的壓力P』為
P』＝PVT』/TV』＝(101.325×10×338)/(293×4.96)＝236kPa另外，如加以水蒸氣壓差23kPa，則最終的內壓(絕對壓力)為236+23＝259kPa(計示壓力為158kPa)。
另一方面，在40℃進行填充並加熱到65℃的情況下，即依照本發明進行無菌填充後再進行加熱的情況下，容器內空間的壓力也與上述同樣地進行求取。這裡，P＝101.325kPa(填充時的壓力＝大氣壓)，V＝8.31ml(將20℃、280ml的水在40℃的溫度下進行填充時的容器內空間的容積)，T＝313K(填充時的絕對溫度40+273)，P』＝加熱時的容器內空間的壓力，V』＝290-285.04＝4.96ml(加熱時的容器內空間的容積)，T』＝338K(加熱時的絕對溫度65+273)。因此，加熱時的容器內空間的壓力P』為P』＝PVT』/TV』＝(101.325×8.31×338)/(313×4.96)＝183kPa如加以水蒸氣壓差18kPa，則最終的內壓(絕對壓力)為183+18＝201kPa(計示壓力為100kPa)。
如上所述，在常溫(20℃)下進行填充和在40℃下進行填充的內壓差的計示壓力為158-100＝58kPa，該內壓差在對施行了無菌填充的容器進行加溫的情況下，被認為是能夠抑制容器形狀變形的主要因素(實際上可利用容器的彈性變形而使內壓緩和，所以可形成更低的內壓)。
一般來說，可對加溫器等加熱器進行設定，以使容器內的內容物保持在溫度50℃～60℃左右。因此，從對加熱時的容器內壓的上升進行抑制的觀點出發，當進行無菌填充時，將內容物在與加熱溫度同等的溫度下進行填充為最佳。在這種情況下，最好在無菌填充過程的最終階段，附加用於將內容物冷卻到常溫的冷卻工程。另一方面，在不希望為此而附設冷卻裝置和延長線路的情況下，採用一種不需要冷卻工程且能夠抑制容器變形的溫度，並在無菌填充時使內容物的上限溫度維持在30℃～40℃左右較為適當。
驗證實驗為了確認本發明的效果，在準備填充容量為280ml的帶收縮商標(shrink label)的圓型耐熱PET瓶(使用樹脂量26g)和填充容量為350ml的帶收縮商標的角形高耐熱PET瓶(使用樹脂量26g)，並分別在容器中加入20℃及40℃的水且在加蓋之後，在60℃、65℃、70℃、75℃及80℃的各恆溫水槽中浸漬1小時的情況下，對瓶子的外觀形狀的變化狀況進行調查。
其調查結果如表1所示。另外，容器的外觀評價藉由容器底部的突出部分和冷卻到常溫時的面板部(胴體部)的狀況來進行判斷，×表示底部產生突出部分和在冷卻後的面板部產生凸部的情況，△表示底部產生細微的突出部分和在冷卻後的面板部產生凸部的情況，○表示底部產生在實用上不會特別形成問題的極其細微的突出部分的情況，另外◎表示所有問題都未產生的情況。
表1
由表1可確認，在無菌填充時如使內容物維持比常溫高的溫度，則容器的形狀變化極小，圓形耐熱PET瓶可承受到60℃左右的加熱，角形耐熱PET瓶也可承受到65℃左右的加熱。
由以上詳細說明可明確得知，如利用本發明，是使內容物的溫度高於常溫而進行無菌填充，所以與常溫填充的情況相比，加熱時的溫度和填充時的溫度接近，使加熱時的容器內壓的上升緩和，因此即使將內容物連同容器一起進行加熱，也可極其有效地抑制對容器的外觀形狀所帶來的影響。
另外，是關於本發明的一種較為適宜的實施形態進行了說明，但只要不脫離其範圍，當然以上述以外的種種形態也可進行實施。
權利要求
1.一種無菌填充方法，為在施行了清洗、殺菌的合成樹脂制容器中將預先施行了殺菌的內容物進行填充的無菌填充方法，其特徵在於將預先施行了殺菌的前述內容物，在比常溫高且比顯示出殺菌作用的溫度低的溫度下，向容器內進行填充。
2.根據權利要求1所述的無菌填充方法，其特徵在於將內容物在30℃～40℃的溫度下向容器中進行填充。
3.根據權利要求1所述的無菌填充方法，其特徵在於將內容物在50℃～60℃的溫度下向容器中進行填充後，再冷卻到常溫。
全文摘要
本發明提供一種無菌填充方法，該方法為了迴避在將需要無菌填充的內容物進行加溫的情況下無法避免的容器變形的問題，而在施行了清洗、殺菌的合成樹脂制容器中填充預先施行了殺菌的內容物時，使所填充的內容物保持在比常溫高、比顯示出殺菌作用的溫度低的溫度。
文檔編號B65B55/04GK1662420SQ0381390
公開日2005年8月31日 申請日期2003年6月17日 優先權日2002年6月17日
發明者今井利男, 兒島直行 申請人:株式會社吉野工業所