JP2006176133A - 液体殺菌充填方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固形物を含む被処理液体を殺菌装置内では一定の高圧下で殺菌すると共に充填装置では低圧状態で充填し、被処理液体に含まれる固形物の損傷を防止できる液体殺菌充填方法及び液体殺菌充填装置を提供する。
【解決手段】 殺菌装置と充填装置との間の管路には、液体の殺菌装置における加圧状態を維持しつつ上記液体を受け入れると共に上記殺菌装置において加圧された液体の圧力を降下させうる液圧降下タンクが設けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液体殺菌充填方法及び液体殺菌充填装置に係り、特に、固形物を含む液状の食品等を加圧状態で殺菌した後に容器に充填する液体殺菌充填方法及び液体殺菌充填装置に関する。

食品や医薬品等は、保存中に微生物により腐敗が発生しないように殺菌する必要があり、殺菌は、品質を保持するために高温短時間で処理することが好ましい。

上記殺菌が沸点を超える高温度で行われる場合、常圧下では上記食品や医薬品等の内容物が沸騰を起こしてしまう。従って、その沸騰を抑止するために、内容物に対して蒸気圧以上の圧力において殺菌処理が行われている。

また、上記殺菌装置では、加熱及び冷却を行うために一般的に熱交換器が使用されているが、その熱交換板に破損が生じた場合に、内容物に熱冷媒が混入することを防止するために、その被処理液体等の内容物に作用する圧力を熱冷媒の圧力よりも高く保つ必要がある。

一方、充填装置にあっては、各充填容器毎に充填量がばらつく事態を防止するためには０．１ＭＰａ以下の低い圧力で運転する必要がある。

また、特に、被処理液体が固形物を含んでいる場合にあっては、液圧が高い状態のまま容器に充填した際には、充填装置における充填ノズル内を通過する際の液体の流速が高すぎ、液体内の固形物が損傷を受ける場合がある。従って、充填装置内にあっては充填される液体の圧力は低くなければならない。

このように殺菌装置においては高圧であることが必要である一方、充填装置においては低圧である必要があり、一連の殺菌充填工程にあっては工程内で相反する要請を満たす必要がある。

この場合、被処理液体が固形物を含まない場合には、殺菌装置と充填装置との間に設けられた管路に絞り弁を設けることにより、殺菌装置における高圧状態を維持しつつ充填装置に液体が至る際に降圧することは可能であるが、液体に固形物を含む場合には絞り弁で一定の差圧を保持することは困難である。

従って、従来は、固形物を含む液体を殺菌すると共に充填する殺菌充填装置においては、殺菌装置の出口側に容積式ポンプを配置し、ポンプの吐出量を殺菌装置の流量よりも遅く運転することでポンプの吸い込み側の殺菌装置を高圧にすると共に吐出側の充填装置を低圧に保持することとしていた。

この場合、殺菌充填作業を行う以前に、先ず、準備作業として、水を殺菌装置及び充填装置内を上記容積式ポンプにより循環させて機器を殺菌した後に、食品等の液体に置換して実際の殺菌充填作業を行う。

従って、従来のような容積式ポンプを利用する方法にあっては、準備工程における、水から実際の被処理液体である液体の食品等に切り替えた際には液体の粘度が変化すると共に、液体に含まれている固形物により、容積式ポンプの性能が変化し、その結果、一定圧力を保持すべき殺菌装置の出口側の圧力の変動をきたし殺菌装置の流動変動や殺菌温度の変動を招く、等の不具合が存していた。

また、被処理物が食品等であって食品中の液体の粘度が低く固形物の寸法が大きい場合には、上記の殺菌装置と充填装置との間の差圧を保持するために小型のポンプによりポンプの吸い込み側から出口側の漏れ量を少なくする必要がある。

しかしながら、一方で、大きな寸法の固形物を損傷なく送液するためには大型のポンプを選定する必要があり、差圧の確保と固形物の損傷の防止との相反する要請を両立させることが困難である、という不具合が存していた。

このような観点から、従来、特許文献１に開示されているように、上記のようなポンプを使用せず、殺菌装置及び該殺菌装置に処理物を圧送するための空気圧の制御が可能な圧送タンク及び該殺菌装置の後方に設けられた空気圧の制御が可能な背圧用タンクを設けた液体殺菌充填装置も提案されていた。

しかしながら、このような従来の液体殺菌充填装置にあっては、殺菌装置から背圧タンクへはポンプを介することなく差圧を低減した状態で送液することは可能であるが、背圧タンクから充填装置へは被処理液体が高圧のままで送液されることとなり、充填装置においては、高圧のままで充填することにより固形物の破損の事態が発生してしまう、という不具合が存していた。

特公昭６１−２１６７２号公報

そこで本発明の課題は、固形物を含む被処理液体を殺菌装置内では一定の高圧下で殺菌すると共に充填装置では低圧状態で充填し、被処理液体に含まれる固形物の損傷を防止できる液体殺菌充填方法及び液体殺菌充填装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明にあっては、固形物を含む液体を加圧状態で殺菌する殺菌工程と、上記殺菌工程において加圧された液体を加圧状態を維持しつつ次工程へ送液する第一の送液工程と、上記送液工程により送液される加圧液体の圧力を維持した状態で受け入れると共に上記液体の圧力を降下させうる液圧降下工程と、上記液圧降下工程において降圧された液体を次工程へ送液する第二の送液工程と、上記送液工程により送液され、上記液圧降下工程において液圧が降下した液体を容器に充填する充填工程とを備えたことを特徴とする。

従って、請求項１に係る発明にあっては、液圧降下工程において、殺菌工程において加圧された固形物を含む液体の圧力が降圧されることから、充填工程においては低圧の状態で固形物を含む被処理液体を容器に充填することができる。

また、請求項２記載の発明にあっては、上記第一の送液工程は、先に加圧液体を液圧降下工程へ送液する先送液工程と、上記先送液工程が完了した後に加圧液体を液圧降下工程へ送液する後送液工程とを備え、上記液圧降下工程は、上記先送液工程により送液された加圧液体を受け入れ液圧を降下させる先液圧降下工程と、上記後送液工程により送液された加圧液体を受け入れ液圧を降下させる後液圧降下工程とを有し、上記先送液工程と後送液工程は交互に行われると共に、上記先液圧降下工程と後送液工程とは交互に行われることを特徴とする。

従って、請求項２記載の発明にあっては、送液工程にあっては、先に行われる工程とその後に行われる工程の、複数の送液工程があり、殺菌工程からの送液は複数回に亘って交互に行われる。

また、液圧降下工程もこれに対応して、先の送液工程に対応する先液圧降下工程と、後の送液工程に対応する後液圧降下工程の複数の工程が交互に行われる。従って、殺菌工程から充填工程にいたる間は殺菌装置により殺菌処理された被処理液体が間断なく供給されることができる。

請求項３記載の発明にあっては、固形物を含む液体を加圧状態で殺菌する殺菌装置と、殺菌された液体を上記殺菌装置における圧力よりも低い圧力下で容器に充填する充填装置と、上記殺菌装置と上記充填装置との間に設けられ、上記殺菌装置において殺菌された液体を充填装置へ供給しうる管路とを備え、連続的に液体を殺菌して容器へ充填する液体の殺菌充填装置において、上記殺菌装置と上記充填装置との間の管路には、上記液体の殺菌装置における加圧状態を維持しつつ上記液体を受け入れると共に上記殺菌装置において加圧された液体の圧力を降下しうる液圧降下タンクが設けられていることを特徴とする。

従って、請求項３記載の発明にあっては、上記液圧降下タンクが設けられていることから、殺菌装置から管路を介して供給される加圧液体を降圧した状態で充填装置へ供給することができる。

請求項４記載の発明にあっては、上記液圧降下タンクは複数個設けられると共にこれら複数の液圧降下タンクは上記殺菌装置に対して並列に配置され、上記殺菌装置と上記複数の液圧降下タンクとの間の管路には、上記殺菌装置からの加圧液体を上記複数の液圧降下タンクへ選択的に供給しうる切換弁が配置される一方、上記液圧降下タンクと上記充填装置との間の管路には、上記複数の液圧降下タンクから供給される降圧された液体を選択的に上記充填装置へ供給しうる切替弁が設けられていることを特徴とする。

本発明に係る液体殺菌充填装置においては、殺菌装置を構成する熱交換器は直列に接続して配設されており、温度変動を防止する観点から被処理液体の流れを停止させることはできず、殺菌装置から充填装置へは間断なく被処理液体が供給されることが必要である。

従って、本発明におけるように殺菌装置と充填装置との間に圧力緩衝用の液圧降下タンクを設ける場合であっても液圧降下処理中に上記被処理液体の流れを停止させることはできない。

従って、複数の液圧交換タンクを設け、交互に液圧降下タンクへ被処理液体を供給させ、被処理液体の流れを停止させることなく降圧処理を行うことが必要となる。

本請求項記載の発明にあっては、上記切替弁により夫々の液圧降下タンクに対して個別に殺菌装置からの加圧液体を供給する。

請求項５記載の発明にあっては、上記液圧降下タンクは、上記殺菌装置から供給された液体を降圧するためのタンク本体と、給気することにより上記タンク本体内の液圧を上昇させるための給気用バルブと、排気することにより上記タンク本体内の圧力を降下させるための排気用バルブと、上記給気用バルブと上記排気用バルブの開閉を制御して上記タンク本体内の圧力を調整する圧力コントローラと、上記給気用バルブから上記タンク本体へ送られる空気を除菌するための空気濾過用フィルターとを備えていることを特徴とする。

従って、請求項５記載の発明にあっては、上記液圧降下タンクのタンク本体は、上記給気用バルブ、上記排気用バルブ、上記圧力コントローラによって内圧を制御できるように構成され、又、上記空気濾過用フィルターにより給気される空気を除菌して充填しうるように構成されている。

請求項６記載の発明にあっては、上記殺菌装置の上記液体供給方向における上流端側には定量送液ポンプが配設され、上記定量送液ポンプの作動により発生する圧力により、上記殺菌装置において殺菌された液体は、管路を介して上記液圧降下用タンク及び充填装置へ供給されることを特徴とする。

従って、本請求項記載の発明にあっては、従来のような容積式ポンプによることなく、上記殺菌装置の先端部に配設された定量送液ポンプのみにより、管路を介して殺菌装置からの加圧液体は液圧降下用タンク及び充填装置へ供給される。

請求項７記載の発明にあっては、上記液圧降下タンクと上記充填装置との間の管路にはサージタンクが配置されていることを特徴とする。

上記サージタンクは、上記液圧降下用タンクと同様に密閉タンクにより構成され、殺菌装置の数十分から一時間の運転時に処理される被処理液体を収納しうる程度の容積を有している。

従って、上記液圧降下タンクから出た降圧された液体はサージタンクを介して充填装置に供給される。

請求項１記載の発明にあっては、上記液圧降下工程において、殺菌工程において加圧された被処理液体が降圧されることから、充填工程においては、充填される液体固形物を含む液体を低圧の状態で容器に充填することができる。

その結果、充填工程において充填装置の充填ノズル内を通過する際の液体の流速が適正なものとなり、液体内の固形物が損傷を受ける事態は防止される。

請求項２記載の発明にあっては、先ず、上記先送液工程より送液された加圧液体を先液圧降下工程において液圧降下させ、上記先送液工程が完了した場合に上記後送液工程が開始し対応する後液圧降下工程が行われることから、送液及び液圧降下が夫々の工程において交互に連続的に行われ、殺菌装置からの加圧液体の供給を停止、停滞させることなく連続的に充填装置へ供給することができる。

請求項３記載の発明にあっては、上記液圧降下タンクにおいて、殺菌工程において加圧された液体が降圧されることから、充填装置においては低圧の状態で殺菌された固形物を含む液体を容器に充填することができ、充填工程において充填装置の充填ノズル内を通過する際の液体の流速が適正なものとなる。

その結果、液体中の固形物は損傷することなく容器に充填されることが可能となる。

また、従来のように、容積式ポンプを使用することなく送液するように構成されていることから、容積式ポンプを用いた場合の全ての不具合を解消することができる。

即ち、容積式ポンプを用いた場合の、液体殺菌充填装置の準備状態から実際の運転状態に移行する際における、被処理液体を水から食品等に切り替えた場合の液体の粘度が変化及び、液体に含まれている固形物により容積式ポンプの性能の変化により一定圧力を保持すべき殺菌装置の出口側の圧力の変動が起こり、その結果、殺菌装置の流動変動や殺菌温度の変動を招く、等の不具合を除去することができる。

また、食品中の液体の粘度が低く、かつ固形物の寸法が大きい場合には、上記の殺菌装置と充填装置との間の差圧を保持するために小型のポンプを使用する必要がある一方、大きな寸法の固形物を損傷なく送液するためには大型のポンプを選定することが必要であり、差圧の確保と固形物の損傷の防止という相反する要請を両立させることの困難性を回避することも可能となる。

請求項４記載の発明にあっては、上記切替弁により夫々の液圧降下タンクに対して個別に殺菌装置からの加圧液体を供給することができる。

本発明に係るような液体殺菌充填装置においては、殺菌装置を構成する熱交換器は直列に接続して配設されており、温度変動を防止する観点からは被処理液体の流れを停止させることはできない。

上記のように、本請求項記載の発明にあっては、複数の液圧降下タンクを設け、被処理液体の流れを停止させることなく、交互に液圧降下タンクへ被処理液体を供給させて降圧処理を行うことが可能となり、その結果、殺菌装置から充填装置へと、被処理液体の流れを停止させずに被処理液体を供給することができることから、温度変動を来たすことなく殺菌した被処理液体を容器に充填することができる。

また、上記容積式ポンプは金属塊を切削して製作するため、固形物の損傷を防ぐためにポンプを大型化した場合には非常に製作コストが嵩むこととなるが、請求項５記載の発明にあっては、上記液圧降下タンクを使用して殺菌装置の高圧状態と充填装置の低圧状態とを確保するように構成され、このような液圧降下タンクは板金で製作できることから、上記容積式ポンプの場合とは異なり、被処理液体内の固形物の損傷を防止するためにコストが嵩む、といった事態を防止できる。

また、上記容積式ポンプを使用した場合には、ポンプが回転する度ごとにポンプ室の締め切り動作が行われるため、内容物に含まれる固形物の切断やすり潰しの事態が発生するが、本請求項に係る発明においては液圧降下タンクが使用されることから、上記液圧降下タンクの容量は上記容積式ポンプの液体処理容量よりもはるかに大きく、タンク本体の締め切り動作の頻度は、上記容積式タンクに比してはるかに低いため、固形物の切断やすり潰しの事態を大きく低減することができる。

さらに、上記容積式ポンプを使用した場合は、ポンプのケースと、その内部に配置されたロータとの間に若干の隙間が存在することから、ポンプ室を締め切っているときであっても、ポンプの吸入側から吐出側への液漏れが発生したり、上記隙間へ固形物が吸い込まれてすり潰されるという事態がありうる。

しかしながら、本請求項に係る発明のシステムで使用される上記液圧降下タンクの場合にあっては、タンクにおいては収納口等にゴム製のパッキングを使用することから、液体中の固形物が、上気パッキングに対して、いわゆる「咬みこみ」の事態が発生した場合であっても、パッキングの変形によりタンクを密閉することが可能であり、容積式ポンプを使用した場合のように上記狭い間隙に高圧下で固形物が押し込まれることがなく、容積式ポンプを採用した場合よりも、固形物の損傷、変形を防止することが可能となる。

また、請求項５記載の発明にあっては、上記空気濾過用フィルタにより給気される空気を除菌して充填しうるように構成されていることから、雑菌が侵入しない状態で降圧処理を行うことができる。

請求項６記載の発明にあっては、従来のように容積式ポンプを使用して殺菌装置側の高圧状態を維持しつつ被処理液体を充填装置へ供給することは行わず、送液は殺菌装置の先端部に設けられた定量送液ポンプのみにより行われることから、容積式ポンプを使用した場合の上記不具合を全て解消することができる。

請求項７記載の発明にあっては、上記液圧降下タンクから出た降圧された液体はサージタンクを介して充填装置に供給されることから、上記サージタンクは、常時一定量に運転される必要のある殺菌装置と、間歇的に運転され充填時にトラブルの発生しやすい充填装置との間での被処理液体の送液時のバッファー機能を果たすことができる。

その結果、より円滑に殺菌された被処理液体を充填装置へ供給することができ、液体殺菌充填装置全体の安定した運転を可能とするものである。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る液体殺菌充填方法６０は、固形物を含む液体を加圧状態で殺菌する殺菌工程６１と、上記殺菌工程において加圧された液体を加圧状態を維持しつつ次工程へ送液する第一の送液工程６２と、上記送液工程により送液される加圧液体の圧力を維持した状態で受け入れると共に上記液体の圧力を降下させうる液圧降下工程６３と、上記液圧降下工程において降圧された液体を次工程へ送液する第二の送液工程６４と、上記送液工程により送液され、上記液圧降下工程において液圧が降下した液体を容器に充填する充填工程６５とを備えている。

また、より詳しくは、図２に示すように、上記第一の送液工程６２は、先に加圧液体を送液する先送液工程６２ａと、上記先送液工程が完了した後に加圧液体を送液する後送液工程６２ｂとを備え、上記液圧降下工程６３は、上記先送液工程により送液された加圧液体を受け入れ液圧を降下させる先液圧降下工程６３ａと、上記後送液工程により送液された加圧液体を受け入れ液圧を降下させる後液圧降下工程６３ｂとを有し、上記第二の送液工程６４は、先に降圧した液体を送液する先送液工程６４ａと後装液工程６４ｂとを有し、上記先送液工程６４ａと後送液工程６４ｂ及び、上記先液圧降下工程６３ａと後液圧降下工程６３ｂとは、夫々、交互に行われるように構成されている。

そして、このような殺菌充填方法を実施するための液体殺菌充填装置１１は、図３に示すように、固形物を含む液体を加圧状態で殺菌する殺菌装置１２と、殺菌された液体を上記殺菌装置における圧力よりも低い圧力下で容器に充填する充填装置１３と、上記殺菌装置１２と上記充填装置１３との間に設けられ、上記殺菌装置１２において殺菌された液体を充填装置１３へ供給しうる管路１６Ａ，１６Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ，１８，３０とを備えて連続的に液体を殺菌して容器へ充填するように構成されている。

そして、上記殺菌装置１２と上記充填装置１３との間の管路１６Ａ，１６Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ，１８，３０には、上記液体の殺菌装置における加圧状態を維持しつつ上記液体を受け入れると共に上記殺菌装置１２において加圧された液体の圧力を降下しうる複数の液圧降下タンク１４，１５が設けられている。

上記複数の液圧降下タンク１４，１５は上記殺菌装置１２に対して並列に配置され、上記殺菌装置１２と上記複数の液圧降下タンク１４，１５との間の管路１８，１６Ａ，１６Ｂには、上記殺菌装置１２からの加圧液体を上記複数の液圧降下タンク１４，１５へ選択的に供給しうる切換弁１９が配置される一方、上記液圧降下タンク１４，１５と上記充填装置１３との間の管路１７Ａ，１７Ｂ，３０には、上記複数の液圧降下タンク１４，１５から供給される降圧された液体を選択的に上記充填装置１３へ供給しうる切替弁３１が設けられている。

上記液圧降下タンク１４，１５は、上記殺菌装置１２から供給された液体を収納するためのタンク本体２０，２１と、給気することにより上記タンク本体２０，２１内の液圧を上昇させるための給気用バルブ２２，２３と、排気することにより上記タンク本体２０，２１内の圧力を降下させるための排気用バルブ２４，２５と、上記給気用バルブ２２，２３と上記排気用バルブ２４，２５の開閉を制御して上記タンク本体２０，２１内の圧力を調整する圧力コントローラ２６，２７と、上記給気用バルブ２２，２３から上記タンク本体２０，２１へ送られる空気を除菌するための空気濾過用フィルター２８，２９とを備えている。

また、上記殺菌装置１２の上記液体供給方向における上流端側には定量送液ポンプ４０が配設され、上記定量送液ポンプ４０の作動により発生する圧力により、上記殺菌装置１２において殺菌された液体は、管路１８，１６Ａ，１６Ｂを介して上記液圧降下用タンク１４，１５へ供給されるように構成されている。

まず、図３に示した第一実施例について説明する。

本実施例に係る液体殺菌充填装置１１は、固形物を含む液状の食品、例えば粒入りのオレンジジュース等の飲料を高温で加熱することにより殺菌した後、一定量を容器に充填するために使用され、殺菌装置１２と、充填装置１３とを備えて構成されている。

上記殺菌装置１２と上記充填装置１３との間の管路に設けられた１８，１６Ａ，１７Ａ，１６Ｂ，１７Ｂ，３０上には、液圧降下タンク１４，１５が配置されている。また、上記殺菌装置１２の上流端側には定量送液ポンプ４０が配置されている。

上記殺菌装置１２は、図示は省略するが、加熱器及び冷却器と、その両者を連結するホールディングチューブとを備えて構成されている。

上記加熱器において加熱された液状食品は、上記ホールディングチューブにより所定の殺菌温度で所定の時間保持され、さらに、上記冷却器に送られて略１００℃以下に冷却される。

上記殺菌装置１２の管路の下流側には、殺菌装置１２に接続された管路１８、１６Ａ，１６Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ上には上記液圧降下タンク１４，１５が接続されている。

本実施においては、上記２基の液圧降下タンク１４，１５が、上記殺菌装置１２に対して、管路１８から分岐する管路１６Ａ及び管路１６Ｂ上に並列状に配置され、殺菌装置１２及び液圧降下タンク１４，１５は、それぞれ互いに管路１６Ａ，１６Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ，１８を介して互いに連通可能な状態にある。

即ち、上記殺菌装置１２は、管路１８を介して上記管路１６Ａ，１６Ｂに接合されており、管路１８及び管路１６Ａ，１６Ｂの連結部には切換弁１９が配置されている。

この切替弁１９は三方弁により構成されており、切替開閉制御により、管路１８及び管路１６Ａを連通させると同時に管路１８と管路１６Ｂとの間を閉鎖し、また、管路１８及び管路１６Ｂを連通させると同時に管路１８と管路１６Ａとの間を閉鎖しうるように設定されている。

従って、上記切替弁１９の開閉制御により、管路１８及び管路１６Ａを連通させると同時に管路１８と管路１６Ｂとの間を閉鎖した場合には、殺菌装置１２からの被処理液体は液圧降下タンク１４のみへ供給され、また、管路１８及び管路１６Ｂを連通させると同時に管路１８と管路１６Ａとの間を閉鎖した場合には、殺菌装置１２からの被処理液体は液圧降下タンク１５のみへ供給されるように構成されている。

そして、本実施例にあっては、上記殺菌装置１２から送られた殺菌済みの固形物を含む液状食品等の被処理液体は、上記定量送液ポンプ４０の圧力により上記管路１８を介して上記切換弁１９の切換制御操作により、上記液圧降下タンク１４，１５のいずれか一方へ送液され、送液された液圧降下タンク１４，１５のいずれか一方への供給が完了した場合に、上記切替弁１９の開閉制御により、他方の液圧降下タンク１４，１５への供給を行い、上記切替弁１９の切り替え制御操作により、被処理液体を交互に、上記液圧降下タンク１４，１５の一方のみへ供給し、上記液圧降下タンク１４，１５内において被処理液体の降圧処理を行うものである。

上記液圧降下タンク１４，１５は、上記殺菌装置１２の圧力を一定に保ちつつ、上記殺菌装置１２からの殺菌済みの液状食品を略同一圧力下で受け入れることができるように形成されている。

即ち、上記液圧降下タンク１４，１５は、内部の空気圧を制御可能に形成され、上記液圧降下タンク１４，１５は、被処理液体を高圧下で収容して降圧処理を行うタンク本体２０，２１と、上記タンク本体２０，２１内に外気を吸入しうる給気用バルブ２２，２３と、タンク本体２０，２１内の空気を排気しうる排気用バルブ２４，２５と、タンク本体２０，２１内の圧力を検知しつつ上記給気用バルブ２２，２３及び排気用バルブ２４，２５の作動を制御する圧力コントローラ２６，２７と、上記給気用バルブ２２，２３が給気する際に、空気を濾過する空気濾過用フィルタ２８，２９とを備えている。

上記タンク本体２０，２１は、上記殺菌装置１２から固形物を含んだ液体食品を受け入れて保持することができる十分な容積を有している。

また、上記給気用バルブ２２，２３は、開弁することにより上記タンク本体２０，２１内へ給気して上記タンク本体２０，２１内の圧力を上昇させうるように構成されている。

従って、上記タンク本体２０，２１が殺菌装置１２からの被処理液体を受け入れる際には、予め、上記吸気用バルブ２２，２３は開弁されてタンク本体２０，２１へ給気し、上記タンク本体２０，２１内の圧力を上昇させて上記殺菌装置１２における蒸気圧以上の一定の圧力に設定し、殺菌装置１２から管路１８及び管路１６Ａ，１６Ｂを経て供給される被処理液体を略同一の圧力下において受け入れることができるように形成されている。

また、上記排気用バルブ２４，２５は、開弁することにより上記タンク本体２０，２１から排気することにより上記タンク本体２０，２１内の圧力を降下させうる。

また、圧力コントローラ２６，２７は、上記タンク本体２０，２１内の圧力を検知するセンサ４２，４３を備え、センサ４２，４３の検知結果により上記給気用バルブ２２，２３と上記排気用バルブ２４，２５の開閉を制御して、上記タンク本体２０，２１内の圧力を調整しうるように構成されている。

また、上記空気濾過用フィルタ２８，２９は、上記給気用バルブ２２，２３と上記タンク本体２０，２１との間に配置され、上記給気用バルブ２２，２３から上記タンク本体２０，２１へ送られる空気を除菌しうるように構成されている。

また、下流側の管路１７Ａ，１７Ｂには管路３０を介して上記充填装置１３が連結されている。

そして、上記管路１７Ａ，１７Ｂと、上記管路３０との結合部には切換弁３１が配置され、上記切替弁１９と同様に三方弁により構成されている。

そして、上記切替弁３１は、切替開閉制御により、管路１７Ａ及び管路３０を連通させると同時に管路１７Ｂと管路３０との間を閉鎖し、また、管路１７Ｂ及び管路３０を連通させると同時に管路３０と管路１７Ａとの間を閉鎖しうるように設定されている。

従って、上記切替弁３１の開閉制御により、管路１７Ａ及び管路３０を連通させると同時に管路１７Ｂと管路３０との間を閉鎖した場合には、液圧降下タンク１４からの被処理液体のみが充填装置１３へ供給され、また、管路１７Ｂ及び３０を連通させると同時に管路１７Ａと管路３０との間を閉鎖した場合には、液圧降下タンク１５からの被処理液体のみが充填装置１３へ供給されるように構成されている。

上記充填装置１３は、上記液圧降下タンク１４，１５において圧力を降下させた被処理液体を上記管路１７Ａ，１７Ｂ及び管路３０を介して受け入れ、低圧下において個別の容器に所定量を充填しうるように構成されている。

次に、本発明に係る殺菌充填装置の作用、即ち、運転工程を、上記第一実施例に係る液体殺菌充填装置１１を例に説明する。
まず、図２に示す「殺菌工程」６１においては、圧送ポンプにより固形物を含む液状食品等の被処理液体が上記殺菌装置１２に収容され、殺菌装置１２内において、蒸気圧以上の高圧を付与された状態で１００℃以上の高温で殺菌される。

図３に示すように、上記殺菌装置１２において殺菌された固形物を含む液状食品等からなる被処理液体は、上記定量送液ポンプ４０の圧力により上記殺菌装置１２から上記管路１８へ送り出される。

この時、液圧降下タンク１５にあっては、予め、上記圧力コントローラ２７の制御により吸気用バルブ２３は開状態となっており、タンク本体２１内に外部の空気がフィルター２９を介して給気されており、タンク本体２１内の圧力は上記殺菌装置１２内における蒸気圧以上の圧力（例えば、０．３５ＭＰ）に設定されている。

また、同様に、液圧降下タンク１４にあっても、液圧降下タンク１５と同様に、予め、上記圧力コントローラ２６の制御により吸気用バルブ２２は開状態となっており、タンク本体２０内に外部の空気がフィルター２８を介して給気されており、タンク本体２０内の圧力は上記殺菌装置１２内における蒸気圧以上の圧力（例えば、０．３５ＭＰ）に設定されている。

そして、上記管路１６Ｂに設けられた切替弁１９は、管路１８及び管路１６Ｂを連通させ、同時に管路１８と管路１６Ａとの間を閉鎖する状態に開閉制御される。また、同時に、切替弁３１は、管路１７Ｂと管路１７Ａ、及び管路１７Ｂと管路３０との間を閉鎖するように開閉制御されている。

その結果、この段階においては、本実施例に係る液体殺菌充填装置１１にあっては、殺菌装置１２から、管路１８、管路１６Ｂを介して液圧降下タンク１５へ至る供給路Ｆ１のみが開設されている。

そして、上記液圧降下タンク１５内は、上記のように、予め、蒸気圧以上の高圧に設定されていることから、上記管路１８，１６Ｂを介して殺菌装置１２から液圧降下タンク１５の間は略同一圧力に設定されている。

次に、図２に示す「先送液工工程」６２ａにおいて、殺菌装置１２から定量送液ポンプ４０の作動の圧力により送り出された固形物を含む被処理液体は、管路１８、管路１６Ｂを介して上記液圧降下タンク１５のタンク本体２１内へ受け入れられ、タンク本体２１に充填されるまで供給される。

その後、タンク本体２１に固形物を含む被処理液体が充填された場合には、図２に示すように、「後送液工程」６２ｂに移行し、上記切替弁１９が開閉制御されて、管路１８，１６Ａを介して液圧降下タンク１４に至る供給路Ｆ２が開設されると同時に管路１８と管路１６Ｂとの間は閉鎖され、上記供給路Ｆ１は遮断される。

上記のように、液圧降下タンク１４にあっては、予め、圧力コントローラ２６の制御により吸気用バルブ２２は開状態となり、タンク本体２０内に外部の空気はフィルター２８を介して給気されており、タンク本体２０内の圧力は、上記液圧降下タンク１４内と同一の、上記殺菌装置１２内における蒸気圧以上の圧力（０．３５ＭＰ）に設定されている。

また、この場合、上記管路１７Ａに配設された切替弁３１は閉制御されていることから、管路１７Ａと管路３０との間、及び管路１７Ａと管路１７Ｂとの間は遮断されている。従って、この段階においては、液体殺菌充填装置１１においては、殺菌装置１２から、管路１８、管路１６Ａを介して液圧降下タンク１４へ至る供給路Ｆ２のみが開設されている。

従って、その結果、「後送液工程」６２ｂにおいて、殺菌装置１２から定量送液ポンプ４０の作動の圧力により送り出された固形物を含む被処理液体は管路１８、管路１６Ａを介して上記液圧降下タンク１４のタンク本体２０内へ受け入れられ、タンク本体２０が充填されるまで供給される。

この場合、上記一方の液圧降下タンク１５には他方の液圧降下タンク１4よりも先に、固形物を含む被処理液体は充填されていることから、充填が完了した時点で「先液圧降下工程」６３ａが開始する。

液圧降下タンク１５に配設された給気バルブ２３が閉操作されると共に排気バルブ２５が開操作され、タンク本体２１内の高圧の空気が外部へ排出され、タンク本体２１内が減圧され、本実施例においては、０．０７ＭＰに至るまで降圧される。その結果、液圧降下タンク１５における降圧が完了した場合には、「先送液工程」６４ａに移行する。

即ち、上記切替弁３１が開閉制御され、液圧降下タンク１５から充填装置１３へ至る供給路Ｆ３が開設されると共に管路１７Ａと管路３０との間は上記の閉鎖された状態が維持される。

従って、上記液圧降下タンク１５において０．０７ＭＰに至るまで降圧された固形物を含む被処理液体は、上記液圧降下タンク１５内の圧力と充填装置１３内の圧力との間の小さな差圧により管路３０を介して充填装置１３へ供給され、「充填工程」６５ａにおいて、充填ノズルを介して各容器に固形物を含む被処理液体が充填される。

この場合、液圧降下タンク１５においては、タンク本体２１内から被処理液体が払い出された後には、殺菌装置１２からの次回の被処理液体の受け入れのため、「昇圧工程」６６ａへと移行する。

その結果、再度、圧力コントローラ２７により給気用バルブ２３が開放されて給気すると共に排気用バルブ２５が閉鎖され、タンク本体２１内の圧力は０．３５ＭＰまで上昇し、被処理液体の次回の受け入れに備える。

その後、「殺菌工程」６１において高圧状態で殺菌処理されている被処理液体が「先送液工程」６２ａにより液圧降下タンク１５へ供給されることとなり、上記サイクルを繰り返す。

なお、上記殺菌工程６１における被処理液体の殺菌処理は常時間断なく連続して行われているものであるが、図２においては、説明の便宜上、ブロック図内において一工程として説明している。

従って、殺菌工程６１は常時行われ、切替弁１９による切替開閉作操作により先送液工程６２ａおよび後送液工程６３ａ以降の各工程が順次行われていくものである。

一方、上記液圧降下タンク１４側では、上記「後送液工程」６２ｂにより液圧降下タンク１４内に被処理液体の充填が完了した場合には、上記液圧降下タンク１５の場合と同様に、「後液圧降下工程」６３ｂが開始される。

即ち、液圧降下タンク１４に配設された給気バルブ２２が閉操作されると共に排気バルブ２４が開操作され、タンク本体２０内の高圧の空気が外部へ排出され、タンク本体２０内が減圧され、本実施例においては、上記液圧降下タンク１５の場合と同様に、０．０７ＭＰに至るまで降圧される。

液圧降下タンク１４における降圧が完了した場合には、「後送液工程」６４ｂへ移行し、上記切替弁３１が開閉制御され、液圧降下タンク１４から充填装置１３へ至る供給路Ｆ４が開設されると共に、管路１７Ｂと管路３０との間は閉鎖される。

従って、上記液圧降下タンク１４において０．３５ＭＰに至るまで降圧された固形物を含む被処理液体は、上記液圧降下タンク１４と充填装置１３との間の間に存在する小さな差圧により上記供給路Ｆ４を介して「充填工程」６５ｂにおいて、充填ノズルを介して各容器に固形物を含む被処理液体が充填される。

この場合、液圧降下タンク１4においては、タンク本体２１内から被処理液体が払い出された後には、殺菌装置１２からの次回の被処理液体の受け入れのため、「昇圧工程」６６ｂへと移行する。

その結果、再度、圧力コントローラ２６により給気用バルブ２２が開放されて給気すると共に排気用バルブ２4が閉鎖され、タンク本体２０内の圧力は０．３５ＭＰまで上昇し、被処理液体の受け入れに備える。

その後、「殺菌工程」６１において高圧状態で殺菌処理されている被処理液体が「後送液工程」６２ｂにより液圧降下タンク１４へ供給されることとなり、上記サイクルを繰り返す。

即ち、殺菌装置１２からは、間断なく殺菌後の被処理液体が送り出され、切替弁１９が供給路Ｆ１及び供給路Ｆ２を交互に形成することにより、交互に液圧降下タンク１５及び液圧降下タンク１４へ被処理液体が充填され、交互に被処理液体への降圧処理及び払い出し処理が行われ、上記液圧降下タンク１４と液圧降下タンク１５からは充填装置１３に対して、交互に、固形物を含む被処理液体が供給され、容器に低圧下で充填される。

本実施例にあっては、充填装置１３において、低圧状態で固形物を含む被処理液体が各容器に充填される。この場合、固形物を含む被処理液体は低圧下で容器に充填されることから、所定径の流路の充填ノズルを使用して充填される場合に、さほど流速が大きくなることがなく、その結果、液体内の固形物も損傷を起こすことがない。

次に、本発明に係る第二実施例について説明する。
本実施例に係る液体殺菌充填装置５１にあっては、上記第一実施例に係る殺菌充填装置１１と同様に、殺菌装置１２、液圧降下タンク１４，１５、充填装置１３、これらの装置を連通する管路１８，１６Ａ，１６Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ、３０及び、管路１６Ａ，１６Ｂ，１７Ａ，１７Ｂに配設された切換弁１９，３１を備えて構成されており、それらの構造、機能、配置等は上記第一実施例と同一である。以下、上記第一実施例と異なる点のみ説明する。

上記第一実施例に係る液体殺菌充填装置１１にあっては、上記液圧降下タンク１４，１５からは、切替弁３１により開閉制御される上記管路１７Ａ，１７Ｂ及び管路３０を介して、降圧された液状食品等の固形物を含む被処理液体が上記充填装置１３へ供給されるように構成されていたが、本第二実施例に係る液体殺菌充填装置５１にあっては、上記液圧降下タンク１４，１５で降圧された被処理液体が上記充填装置１３に送られる前に、一時、サージタンク３２に収容されるように構成されている。

即ち、上記切換弁３１と上記充填装置１３との間に配置された上記管路３０の中間部にはサージタンク３２が配設されている。このサージタンク３２は、常時、一定量で運転される殺菌装置１２と、間歇的に運転され、トラブルが発生しやすい充填装置１３との間における、被処理液体の連続供給のためのバッファーとして機能するものである。

上記サージタンク３２は、上記液圧降下タンク１４，１５と同一の構造を有し、上記液圧降下タンク１４，１５から受け入れた液状食品を保持しうるタンク本体３３と、上記タンク本体３３へ給気する場合に開弁する給気用バルブ３４と、上記タンク本体３３から排気する場合に開弁する排気用バルブ３５と、上記給気用バルブ３４と上記排気用バルブ３５の開閉を制御して上記タンク本体３３内の圧力を調整する圧力コントローラ３６と、上記給気用バルブ３４から上記タンク本体３３へ送られる空気を清浄にする空気濾過用フィルタ３７とを備えて構成されている。

従って、上記サージタンク３２において、収容した被処理液体の降圧処理を行うことができる。本実施例にあっては、降圧処理を上記液圧降下タンク１４，１５と２段階で行うことができるので、各段階における降圧量を減少させて降圧処理を無理なく円滑に行うことができる。

また、上記タンク本体３３は上記液圧降下タンク１４，１５のタンク本体２０，２１よりも大型に形成されている。即ち、上記殺菌装置１２の数十分から一時間の運転量に匹敵する被処理液体を収容する容量に形成され、上記のようにバッファー機能を十分に果たしうるように形成されている。

上記格実施例に係る液体殺菌充填装置１１，５１にあっては、上記液圧降下タンク１４，１５は、２台が並列状に配置され、互いに管路１６Ａ，１６Ｂ，１７Ａ，１７Ｂを介して連結されると共に、上記管路１６Ａ，１６Ｂ，１７Ａ，１７Ｂと上記殺菌装置１２及び上記充填装置１３との間には夫々切換弁１９，３１が配置されていることから、２台の液圧降下タンク１４，１５で交互に切り換えながら処理することにより中断することなく連続的に殺菌・充填処理を行うことができる。

また、上記第二実施例にあっては、液圧降下タンク１４，１５の下流側にサージタンク３２を設けた場合を例に説明したが、上記実施例に限定されず、例えば、上記2基の液圧降下タンク１４，１５そのものの容量をより大きくすることにより、殺菌装置１２と充填装置１３との間のバッファー機能を持たせることもできる。

このように液圧降下タンク１４，１５を大型化した場合には、より多くの量の固形物を含む被処理液体を収容することができることから、上記切替弁１９，３０の開閉作動回数を低減することができ、被処理液体に含まれる固形物の損傷の事態をさらに低減することができる。

さらに、上記各実施例にあっては、液圧降下タンクが２基の場合を例に説明したが、上記各実施例に限定されず、３基以上の液圧降下タンクを設けてもよい。

本発明は、固形物を含む被処理液体を一定の圧力で殺菌した後に降圧して充填するための方法及び装置に適用可能である。

本発明に係る液体殺菌充填方法の一実施の形態を示す工程図である。 本発明に係る液体殺菌充填方法の一実施の形態をより詳細に示す工程図である。 本発明に係る液体殺菌充填装置の一実施の形態を示す構成図である。 本発明に係る液体殺菌充填装置の他の実施の形態を示す構成図である。

符号の説明

１１ 液体殺菌充填装置
１２ 殺菌装置
１３ 充填装置
１４ 液圧降下タンク
１５ 液圧降下タンク
１６Ａ 管路
１６Ｂ 管路
１７Ａ 管路
１７Ｂ 管路
１８ 管路
１９ 切換弁
２０ タンク本体
２１ タンク本体
２２ 給気用バルブ
２３ 給気用バルブ
２４ 排気用バルブ
２５ 排気用バルブ
２６ 圧力コントローラ
２７ 圧力コントローラ
２８ 空気濾過用フィルタ
２９ 空気濾過用フィルタ
３０ 管路
３１ 切換弁
３２ サージタンク
３３ タンク本体
３４ 給気用バルブ
３５ 排気用バルブ
３６ 圧力コントローラ
３７ 空気濾過用フィルタ
４０ 定量供給ポンプ
４２ 圧力センサ
４３ 圧力センサ
６０ 液体殺菌充填方法
６１ 殺菌工程
６２ 第一の送液工程
６２ａ 先送液工程
６２ｂ 後送液工程
６３ 液圧降下工程
６３ａ 先液圧降下工程
６３ｂ 後液圧降下工程
６４ 第二の送液工程
６４ａ 先送液工程
６４ｂ 後送液工程
６５ａ 充填工程
６５ｂ 充填工程
６６ａ 昇圧工程
６６ｂ 昇圧工程
Ｆ１ 供給路
Ｆ２ 供給路
Ｆ３ 供給路
Ｆ４ 供給路

Claims (6)

1. 固形物を含む液体を加圧状態で殺菌する殺菌工程と、上記殺菌工程において加圧された液体を加圧状態を維持しつつ次工程へ送液する第一の送液工程と、上記送液工程により送液される加圧液体の圧力を維持した状態で受け入れると共に上記液体の圧力を降下させうる液圧降下工程と、上記液圧降下工程において降圧された液体を次工程へ送液する第二の送液工程と、上記送液工程により送液され、上記液圧降下工程において液圧が降下した液体を容器に充填する充填工程とを備えたことを特徴とする液体殺菌充填方法。
2. 上記第一の送液工程は、先に加圧液体を送液する先送液工程と、上記先送液工程が完了した後に加圧液体を送液する後送液工程とを備え、
   上記液圧降下工程は、上記先送液工程により送液された加圧液体を受け入れ液圧を降下させる先液圧降下工程と、上記後送液工程により送液された加圧液体を受け入れ液圧を降下させる後液圧降下工程とを有し、
   上記先送液工程と後送液工程とは交互に行われると共に、上記先液圧降下工程と後送液工程とは交互に行われることを特徴とする請求項１記載の液体殺菌充填方法。
3. 上記液圧降下タンクは複数個設けられると共にこれら複数の液圧降下タンクは上記殺菌装置の下流に、並列に配置され、
   上記殺菌装置と上記複数の液圧降下タンクとの間の管路には、上記殺菌装置からの加圧液体を上記複数の液圧降下タンクへ選択的に供給しうる切換弁が配置される一方、
   上記液圧降下タンクと上記充填装置との間の管路には、上記複数の液圧降下タンクから供給される降圧された液体を選択的に上記充填装置へ供給しうる切替弁が設けられていることを特徴とする請求項３記載の液体殺菌充填装置。
4. 上記液圧降下タンクは、上記殺菌装置から供給された液体を収納するためのタンク本体と、給気することにより上記タンク本体内の液圧を上昇させるための給気用バルブと、排気することにより上記タンク本体内の圧力を降下させるための排気用バルブと、上記給気用バルブと上記排気用バルブの開閉を制御して上記タンク本体内の圧力を調整する圧力コントローラと、上記給気用バルブから上記タンク本体へ送られる空気を除菌するための空気濾過用フィルターとを備えていることを特徴とする請求項４記載の液体殺菌充填装置。
5. 上記殺菌装置の上記液体供給方向における上流端側には定量送液ポンプが配設され、上記定量送液ポンプの作動により発生する圧力により、上記殺菌装置において殺菌された液体は、管路を介して上記液圧降下用タンクへ供給されることを特徴とする請求項３〜５記載の液体殺菌充填装置。
6. 上記液圧降下タンクと上記充填装置との間の管路にはサージタンクが配置されていることを特徴とする請求項３〜５記載の液体殺菌充填装置。
   

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