JP7302588B2 - 飲料充填システム及びｃｉｐ処理方法 - Google Patents

Description

本開示は、飲料充填システム及びＣＩＰ処理方法に関する。

従来より、炭酸飲料無菌充填装置に設けられたフィラー等の充填機を用いて、高速で搬送されている多数のプラスチックボトルに、炭酸飲料等の内容物を連続的に無菌充填することが行われている。このような炭酸飲料無菌充填装置において、炭酸飲料をプラスチックボトルに充填する充填ノズルは、無菌チャンバ内で回転可能に配置されている。（例えば特許文献１、２参照）。

特開２００７－３０２３２５号公報 特開２０１０－００６４２９号公報 国際公開２０１４／０９８０５８号

また従来、飲料充填装置の飲料供給系配管については、定期的にあるいは製造される製品の種類を切り替える際に、飲料供給系配管内を洗浄するＣＩＰ（Cleaning in Place）処理を行い、さらに、飲料供給系配管内を殺菌するＳＩＰ（Sterilizing in Place）処理を行っている。ＣＩＰ処理は、飲料供給系配管の管路内から充填機の充填ノズルに至るまでの流路に、例えば水に苛性ソーダ等のアルカリ性薬剤を添加した洗浄液を流した後に、水に酸性薬剤を添加した洗浄液を流すことにより行われる。ＳＩＰ処理は、製品の充填作業に入る前に、予め上記飲料供給系配管内を殺菌するための処理であり、例えば、上記ＣＩＰ処理で洗浄した飲料供給系配管内に加熱水蒸気又は熱水を流すことによって高温での殺菌処理が行われる。

これに対して本発明者らは、ＣＩＰ処理とＳＩＰ処理とを同時に行うことにより、ＳＩＰ処理に必要な時間を短縮できることを見出した（特許文献３）。

本開示は、低コストの設備を用いてＣＩＰ処理とＳＩＰ処理とを同時に行うことが可能な、飲料充填システム及びＣＩＰ処理方法を提供する。

一実施の形態による炭酸飲料充填システムは、飲料を充填する飲料充填システムであって、前記飲料を供給する飲料供給系配管と、前記飲料供給系配管に連結された飲料充填機と、前記飲料充填機に連結され、ＣＩＰ処理時に前記飲料充填機から流出した洗浄液を、前記飲料供給系配管側に向けて送液し、循環させるＣＩＰ循環系配管と、前記飲料充填システムを制御する制御部と、を備え、前記ＣＩＰ循環系配管に、前記ＣＩＰ循環系配管を流れる前記洗浄液を加熱するヒータと、前記ヒータの下流側に位置するホールディングチューブとが設けられ、前記ヒータで加熱した前記洗浄液は、前記ホールディングチューブ内を所定の滞留時間以上かけて通過するように設定されている。

一実施の形態による炭酸飲料充填システムにおいて、前記ＣＩＰ循環系配管の前記ホールディングチューブの出口側に温度計を設け、前記制御部は、前記温度計の温度に基づいて演算されたＦ値を監視しても良い。

一実施の形態による炭酸飲料充填システムにおいて、前記ホールディングチューブ内を前記洗浄液が通過するのに要する時間は、前記飲料の殺菌に必要とされるＦ値に基づいて予め定められていても良い。

一実施の形態による炭酸飲料充填システムにおいて、前記洗浄液は、前記ヒータ内で８５℃以上１５０℃未満に加熱されても良い。

一実施の形態による炭酸飲料充填システムにおいて、前記飲料供給系配管にアセプティックタンクが設けられ、前記ホールディングチューブの出口側の前記ＣＩＰ循環系配管と、前記アセプティックタンクの出口側の前記飲料供給系配管とを連結するバイパス流路が設けられ、前記バイパス流路は、前記アセプティックタンクを介することなく、前記洗浄液を前記ホールディングチューブ側から前記アセプティックタンクの出口側の前記飲料供給系配管に流しても良い。

一実施の形態によるＣＩＰ処理方法は、飲料を充填する飲料充填システムをＣＩＰ処理するＣＩＰ処理方法であって、前記飲料充填システムは、前記飲料を供給する飲料供給系配管と、前記飲料供給系配管に連結された飲料充填機と、前記飲料充填機に連結され、ＣＩＰ処理時に前記飲料充填機から流出した洗浄液を、前記飲料供給系配管側に向けて送液し、循環させるＣＩＰ循環系配管と、を有し、前記ＣＩＰ処理方法は、前記ＣＩＰ循環系配管を流れる前記洗浄液をヒータにより加熱する工程と、前記洗浄液を、前記ヒータの下流側に位置するホールディングチューブ内を通過させる工程と、を備え、前記ヒータで加熱された前記洗浄液は、前記ホールディングチューブ内を所定の滞留時間以上かけて通過するように設定されている。

本開示によれば、低コストの設備を用いてＣＩＰ処理とＳＩＰ処理とを同時に行うことができる。

図１は、一実施の形態による飲料充填システムの構成を示す概略図。 図２は、一実施の形態による飲料充填システムの飲料充填機及びその周囲における流体の流れを示す概略図。 図３は、一実施の形態による飲料充填システムの飲料充填機の充填ノズルを示す概略断面図。 図４は、飲料充填システムのうちＣＩＰ洗浄する流路を示す概略図。 図５は、充填ノズルにおいて、第１のＣＩＰ処理時にＣＩＰ洗浄される流路を示す概略断面図。 図６は、充填ノズルにおいて、第２のＣＩＰ処理時にＣＩＰ洗浄される流路を示す概略断面図。 図７は、充填ノズルにおいて、第３のＣＩＰ処理時にＣＩＰ洗浄される流路を示す概略断面図。

以下、一実施の形態について、図１乃至図７を参照して説明する。図１乃至図７は一実施の形態を示す図である。なお、以下の各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。

（飲料充填システム）
まず図１及び図２により本実施の形態による飲料充填システムの全体の構成について説明する。

図１に示す飲料充填システム（無菌充填システム）１０は、炭酸飲料及び非炭酸飲料兼用のシステム、すなわちボトル（容器）３０（図２参照）に対して炭酸飲料からなる飲料と非炭酸飲料からなる飲料との両方を択一的に充填可能な無菌充填システムである。ボトル３０は、合成樹脂材料を射出成形して製作したプリフォームを二軸延伸ブロー成形することにより作製することができる。ボトル３０の材料としては、熱可塑性樹脂、特にＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、又はＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）を使用することが好ましい。このほか、容器としては、紙容器、ガラス瓶、缶等であっても良い。また容器としては、プラスチック容器、紙容器、ガラス瓶、缶等を２種以上組合せた複合容器であっても良い。本実施の形態においては、容器としてプラスチックボトルを用いる場合を例にとって説明する。

図１に示すように、飲料充填システム１０は、飲料殺菌装置４１と、アセプティックタンク４２と、炭酸飲料生成ユニット４４と、飲料充填機（フィラー）２０と、を備えている。

このうち飲料殺菌装置４１は、例えば果汁や乳成分などの動植物由来の成分を含む原料液を殺菌するものである。飲料殺菌装置４１は、例えば超高温瞬間殺菌装置（ＵＨＴ：Ultra High-temperature）からなっていても良い。

アセプティックタンク４２は、飲料殺菌装置４１で殺菌された殺菌済み飲料を一時的に貯留するものである。なお、必ずしもアセプティックタンク４２を設けなくても良く、飲料殺菌装置４１からの殺菌済み飲料が炭酸飲料生成ユニット４４又は飲料充填タンク７５に直接供給されても良い。

アセプティックタンク４２と飲料充填タンク７５との間には、第１ポンプ５１が設けられている。第１ポンプ５１は、アセプティックタンク４２からの飲料等の液体を飲料充填タンク７５側に送液するためのものである。なお、第１ポンプ５１を設けず、アセプティックタンク４２からの圧力で飲料等の液体を飲料充填タンク７５側に送液しても良い。

炭酸飲料生成ユニット４４は、飲料充填機２０で炭酸飲料を充填する場合に用いられる。炭酸飲料生成ユニット４４は、飲料殺菌装置４１からの飲料に炭酸ガスを注入することにより、飲料に炭酸ガスを溶解し、無菌炭酸飲料を作製するものである。炭酸飲料生成ユニット４４は、例えば飲料冷却装置及びカーボネータを含んでいても良い。

また、飲料殺菌装置４１、アセプティックタンク４２、炭酸飲料生成ユニット４４及び飲料充填機２０は、飲料供給系配管６５によって連結されている。飲料供給系配管６５は、飲料充填機２０に飲料を供給する配管であり、飲料供給系配管６５の内部には、飲料が順次通過する。また、後述するＣＩＰ処理を行う際には、洗浄液が飲料供給系配管６５の内部を通過する。

飲料充填機２０には、ＣＩＰ循環系配管８１が連結されている。このＣＩＰ循環系配管８１は、ＣＩＰ処理時に飲料充填機２０から流出した洗浄液を、飲料供給系配管６５側に向けて送液し、循環させるラインである。ＣＩＰ循環系配管８１は、飲料充填機２０と、飲料供給系配管６５の途中とを連結している。ＣＩＰ循環系配管８１には、飲料充填機２０側から順に、第２ポンプ５２と、熱交換器６１と、ＣＩＰタンク８５と、第３ポンプ９１と、ヒータ９３と、ホールディングチューブ６２とが設けられている。

第２ポンプ５２は、飲料充填機２０からの洗浄液をＣＩＰタンク８５又は後述する熱交換器６１の出口流路６１ｂ側に送液するためのものである。

第２ポンプ５２とＣＩＰタンク８５との間には、熱交換器６１が設けられている。熱交換器６１は、飲料充填システム１０の洗浄時に外部から無菌水等の液体が流入する入口流路６１ａと、飲料充填機２０からの排液が流出する出口流路６１ｂとを有する。入口流路６１ａから供給された無菌水等の液体は、熱交換器６１の内部で飲料充填機２０からの高温の排液と熱交換されることにより温度が上昇する。これにより、ヒータ９３で無菌水等を含む洗浄液の温度を上昇させるのに必要なエネルギーを低減することができる。なお、ＣＩＰ循環系配管８１内で洗浄液を循環させる場合には、洗浄液は、熱交換器６１を迂回する熱交換器バイパス流路６１ｃを流れる。

ＣＩＰタンク８５は、飲料充填機２０からの洗浄液を一時的に貯留するものである。ＣＩＰタンク８５と第３ポンプ９１との間には、ＣＩＰ循環系配管８１に対してアルカリ性洗浄液を供給する洗浄液供給源６３が接続されている。また第３ポンプ９１は、ＣＩＰタンク８５からの洗浄液をヒータ９３側に送液するためのものである。洗浄液供給源６３は、アルカリ性洗浄液に代えて、酸洗浄液や脱臭剤等その他の洗浄液を供給しても良い。

ヒータ９３は、ＣＩＰ循環系配管８１を流れる洗浄液を加熱するものである。このヒータ９３としては、例えばプレート式熱交換器やシェルアンドチューブ式熱交換器を用いることができる。ヒータ９３は、洗浄液を例えば８０℃以上１５０℃以下、あるいは８５℃以上１００℃以下、好ましくは９０℃以上１００℃未満、更に好ましくは９５℃以上１００℃未満に加熱する。

ホールディングチューブ６２は、ＣＩＰ循環系配管８１のうちヒータ９３よりも下流側に設けられている。ホールディングチューブ６２は、コイル状の曲線管や直管又はスパイラル管等を含み、その内部を流れる間に熱処理ないし滅菌処理を施すものである。洗浄液は、ホールディングチューブ６２内を所定の滞留時間以上かけて通過するように設定されている。このようにホールディングチューブ６２内に一定の滞留時間（ホールディング時間）、滅菌温度を保った状態で洗浄液が滞留することにより、洗浄液の無菌性を担保することかできる。

ホールディングチューブ６２と第１ポンプ５１との間には、バイパス流路６６が設けられている。バイパス流路６６は、ホールディングチューブ６２の出口側（アセプティックタンク４２の入口側）のＣＩＰ循環系配管８１と、アセプティックタンク４２の出口側の飲料供給系配管６５とを連結している。バイパス流路６６は、アセプティックタンク４２を介することなく、洗浄液をホールディングチューブ６２側からアセプティックタンク４２の出口側の飲料供給系配管６５に流すものである。これにより、飲料供給系配管６５の他の要素と切り離して、アセプティックタンク４２を単独で洗浄・滅菌処理することかできる。例えば、後述するＣＩＰ処理の際、加熱した洗浄液をバイパス流路６６を介してホールディングチューブ６２側から第１ポンプ５１側に流しつつ、別途、飲料殺菌装置４１を通過した洗浄液によりアセプティックタンク４２をＣＩＰ処理することができる。

飲料供給系配管６５及びＣＩＰ循環系配管８１には、温度計６８ａ～６８ｄ及び流量計６９が配置されている。温度計６８ａ～６８ｄは、各配管内を流れる液体の温度を測定するものである。流量計６９は、各配管内を流れる液体の流量を測定するものである。具体的には、ＣＩＰ循環系配管８１のうち、ヒータ９３の出口側に温度計６８ａ及び流量計６９が配置され、ホールディングチューブ６２の出口側に温度計６８ｂが配置されている。また飲料供給系配管６５のうち、飲料充填機２０の出口側に温度計６８ｃが配置されている。さらにバイパス流路６６に温度計６８ｄが配置されている。

制御部６０は、飲料充填システム１０の全体又は一部を制御するものである。なお、制御部６０は、飲料充填システム１０の各要素をそれぞれ独立して制御する複数の制御部を含んでいても良い。

図２に示すように、飲料充填機２０は、ボトル３０の口部からボトル３０内へ、予め殺菌処理された無菌炭酸飲料又は無菌非炭酸飲料、あるいは、殺菌処理が不要な無殺菌炭酸飲料（以下、単に「飲料」ともいう）を充填するものである。飲料充填機２０において、空の状態のボトル３０に対して飲料が充填される。この飲料充填機２０において、複数のボトル３０が回転（公転）されながら、ボトル３０の内部へ飲料が充填される。

ボトル３０内へ充填される飲料が炭酸飲料（無菌炭酸飲料又は無殺菌炭酸飲料）である場合、炭酸飲料は１℃以上４０℃以下、好ましくは５℃以上１０℃以下の充填温度でボトル３０内に充填される。このように炭酸飲料の充填温度を例えば１℃以上１０℃以下とする理由は、炭酸飲料の液温が１０℃を上回ると炭酸ガスが炭酸飲料から抜けやすくなってしまうためである。飲料充填機２０で充填される炭酸飲料としては、炭酸ガスを含む各種飲料、例えば、サイダー、コーラ等の炭酸清涼飲料、ビール等のアルコール飲料等が挙げられる。

ボトル３０内へ充填される飲料が無菌非炭酸飲料である場合、飲料は１℃以上４０℃以下、好ましくは１０℃以上３０℃以下の充填温度でボトル３０内に充填される。なお、飲料充填機２０で充填される無菌非炭酸飲料としては、例えば果汁や乳成分などの動植物由来の成分を含む非炭酸飲料や、動植物由来の成分を含まないミネラルウォーター等が挙げられる。

また、飲料充填システム１０は、内部が無菌状態に保持された無菌チャンバ１３を有している。飲料充填機２０は、無菌チャンバ１３内に設けられている。また、無菌チャンバ１３の外部であって、飲料充填機２０の上方には、飲料充填タンク（充填ヘッドタンク、バッファータンク）７５が配置されている。飲料充填タンク７５の内部には飲料が充填されている。飲料充填タンク７５内の圧力Ｐ１は、飲料充填タンク７５に設けられた第１圧力計６４によって測定されている。飲料充填タンク７５は、必ずしも飲料充填機２０の上部に設置する必要はなく、飲料充填機２０を設置する床面に設置しても良い。

飲料充填タンク７５には、上述した飲料供給系配管６５が連結されている。また飲料供給系配管６５には、図１に示すようにＣＩＰ循環系配管８１に連結されている。

また、飲料充填タンク７５には、飲料供給ライン７３が連結されている。飲料供給ライン７３は、飲料充填タンク７５に充填された飲料を、後述する充填ノズル７２に向けて供給するラインである。この飲料充填タンク７５は、飲料供給ライン７３を介して充填ノズル７２に連結されている。

さらに、飲料充填タンク７５には、カウンタガスライン７４が連結されている。カウンタガスライン７４は、充填される飲料が炭酸飲料である場合に用いられ、飲料充填タンク７５に充填された無菌炭酸ガスを、後述する充填ノズル７２に向けて供給するラインである。この飲料充填タンク７５は、カウンタガスライン７４を介して充填ノズル７２に連結されている。

カウンタガスライン７４上であって、飲料充填タンク７５とカウンタガスライン７４との接続部には、カウンタガス用バルブ６７が設けられている。カウンタガス用バルブ６７は、飲料充填タンク７５に直結されている。このカウンタガス用バルブ６７は、充填される飲料が炭酸飲料である場合に開放され、充填される飲料が非炭酸飲料である場合に閉鎖される。

飲料充填機２０においては、飲料充填タンク７５に充填された飲料が、空の状態のボトル３０に対して充填される。飲料充填機２０は、鉛直方向に平行な軸周りに回転する搬送ホイール７１を有している。この搬送ホイール７１によって複数のボトル３０が回転（公転）されながら、ボトル３０内部へ飲料が充填される。また搬送ホイール７１の外周に沿って、複数の充填ノズル７２が配置されている。各充填ノズル７２には、それぞれ１本のボトル３０が装着され、充填ノズル７２からボトル３０の内部に飲料が注入される。なお、充填ノズル７２の構成は後述する。

搬送ホイール７１と、充填ノズル７２と、飲料供給ライン７３の少なくとも一部と、カウンタガスライン７４の少なくとも一部とは、無菌チャンバ１３の一部を構成するカバー７６によって取り囲まれている。カバー７６の上部にはロータリージョイント７７が取り付けられている。飲料供給ライン７３及びカウンタガスライン７４は、ロータリージョイント７７によって無菌チャンバ１３のカバー７６に取り付けられている。このロータリージョイント７７は、回転体（搬送ホイール７１、充填ノズル７２、ならびに飲料供給ライン７３及びカウンタガスライン７４の回転配管等）と非回転体（カバー７６、ならびに飲料供給ライン７３及びカウンタガスライン７４の固定配管等）とを、無菌状態でシールする。

各充填ノズル７２には、飲料供給ライン７３及びカウンタガスライン７４が連結されている。このうち飲料供給ライン７３は、飲料の充填時に、その一端が飲料を充填した飲料充填タンク７５に連結されるとともに、他端においてボトル３０の内部に連通する。そして飲料充填タンク７５から供給された飲料は、飲料供給ライン７３を通過して、ボトル３０の内部に注入される。

カウンタガスライン７４は、飲料の充填時に、その一端が飲料充填タンク７５に連結されるとともに、他端においてボトル３０の内部に連通する。飲料充填タンク７５から供給される無菌炭酸ガスからなるカウンタープレッシャー用のガスは、カウンタガスライン７４を通過して、ボトル３０の内部に充填される。カウンタガスライン７４の途中にはカウンタマニホールド（カウンタガス分岐部）５３が設けられており、飲料充填タンク７５からのカウンタガスライン７４は、カウンタマニホールド５３において複数に分岐されて、それぞれの充填ノズル７２まで延在する。

さらに、各充填ノズル７２には、スニフトライン７８が連結されている。スニフトライン７８は、充填される飲料が炭酸飲料である場合に用いられる。スニフトライン７８は、その一端がカウンタガスライン７４に連結されるとともに、他端において無菌チャンバ１３の外方へ延在している。このスニフトライン７８を介してボトル３０の内部のガスを排出可能となっている。スニフトライン７８の途中にはスニフトマニホールド（スニフトライン分岐部）５６が設けられており、スニフトライン７８からの炭酸ガスは、スニフトマニホールド５６においてまとめられて、無菌チャンバ１３内に排出されるようになっている。無菌チャンバ１３内のスニフトライン７８には、排出弁７９が設けられている。この排出弁７９によって、スニフトライン７８からの炭酸ガスが無菌チャンバ１３内に排出される。このように、排出弁７９を用いてスニフトライン７８からの炭酸ガスを無菌チャンバ１３内に排出することにより、ボトル３０内の炭酸ガスを無菌空間である無菌チャンバ１３内に、菌のコンタミなく排出することができる。なお、スニフトマニホールド５６とカウンタマニホールド５３とは、第１バイパスライン５４によって連結されている。第１バイパスライン５４には、第１バルブ５５が設けられており、通常、この第１バルブ５５は閉鎖されている。スニフトライン７８に排出弁７９を設けずに、スニフトライン７８をロータリージョイント７７に接続し、炭酸ガスをロータリージョイント７７から無菌チャンバ１３の外部へ排出しても良い。またロータリージョイント７７は、飲料充填機２０の上部に設けられている場合を図示しているが、これに限らず、飲料充填機２０の下部に設置しても良い。またロータリージョイントは、飲料充填機２０の上部と下部とにそれぞれ設けても良い。

ところで、飲料充填システム１０のうち、飲料が通過する流路については、定期的にあるいは飲料の種類を切り替える際に、ＣＩＰ（Cleaning in Place）処理をすることが好ましい。ＣＩＰ処理は、水に苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム、界面活性剤及びキレート剤などを混ぜたアルカリ性薬剤を添加したアルカリ性洗浄液を流路内に流した後、又はアルカリ性洗浄液を流路内に流す前に、水に硝酸系やリン酸系の酸性薬剤を添加した酸性洗浄液を流路内に流すことによって行われる。なお、アルカリ性洗浄液によるアルカリ洗浄工程と酸性洗浄液による酸洗浄工程とは、自由に組み合わせて実施しても良い。これにより、飲料が通過する流路内に付着した前回の飲料の残留物等が除去される。また、任意的にＳＩＰ（Sterilizing in Place）処理を行っても良い。ＳＩＰ処理は、飲料の充填作業に入る前に、予め飲料が通過する流路内を殺菌するための処理であり、例えば、上記ＣＩＰ処理で洗浄した流路内に加熱蒸気又は熱水を流すことによって行われる。これにより、飲料が通過する流路内が殺菌処理され無菌状態とされる。

上述したＣＩＰ処理を行うために、充填ノズル７２の近傍には、充填ノズル７２からの洗浄液を受けるＣＩＰカップ８２が設けられている。このＣＩＰカップ８２には、ＣＩＰライン８３が連結されている。ＣＩＰライン８３は、その一端がＣＩＰカップ８２に連結されるとともに、他端が無菌チャンバ１３の外方に配置されたＣＩＰタンク８５に連結されている。このＣＩＰライン８３を介して充填ノズル７２からの洗浄液をＣＩＰタンク８５に排出可能となっている。ＣＩＰライン８３はＣＩＰマニホールド（ＣＩＰライン分岐部）５９に連結されており、ＣＩＰマニホールド５９はＣＩＰ循環系配管８１に連結されている。ＣＩＰライン８３からの洗浄液は、ＣＩＰマニホールド５９でまとめて回収されて、ＣＩＰ循環系配管８１を介してＣＩＰタンク８５に排出されるようになっている。なお、ＣＩＰマニホールド５９とスニフトマニホールド５６とは、第２バイパスライン５７によって連結されている。第２バイパスライン５７には、第２バルブ５８が設けられている。通常、この第２バルブ５８は閉鎖されている。

ＣＩＰタンク８５の上部には、ＣＩＰタンク８５の内部のガスを排出する排気ライン８９が設けられている。排気ライン８９には、ガスを処理する図示しないスクラバーが連結されている。

無菌チャンバ１３のカバー７６には、無菌チャンバ１３内に大容量の無菌エアを送り込む無菌エア供給装置７０が設けられている。この無菌エア供給装置７０が、無菌チャンバ１３内に無菌エアを導入することにより、無菌チャンバ１３内と飲料充填機２０の無菌エリアが全て陽圧に保持され、無菌チャンバ１３内に外気が侵入することを抑止している。また、無菌エア供給装置７０によって大容量の無菌エアが無菌チャンバ１３内に送られるので、上述したように排出弁７９から無菌チャンバ１３内に炭酸ガスが排出された場合でも、無菌チャンバ１３内の炭酸ガス濃度が過度に上昇するおそれがない。上記目的を満たすための無菌エアの供給量は、５ｍ^３／ｍｉｎ以上１００ｍ^３／ｍｉｎ以下であり、好ましくは１０ｍ^３／ｍｉｎ以上５０ｍ^３／ｍｉｎ以下である。

（充填ノズル）
次に、図３を用いて、上述した飲料充填機２０の充填ノズル７２の構成について説明する。なお、図３において、ＣＩＰ処理時の充填ノズル７２を示しており、充填ノズル７２の下方にはＣＩＰカップ８２が配置されている。

図３に示すように、充填ノズル７２は、本体部７２ａを有している。本体部７２ａには、飲料供給ライン７３及びカウンタガスライン７４がそれぞれ連結されている。飲料供給ライン７３及びカウンタガスライン７４は、カバー７６に設けられたロータリージョイント７７を通過している。

飲料供給ライン７３は、その上端が飲料充填タンク７５に連結されるとともに、下端においてＣＩＰカップ８２側に開放されている。そして飲料充填タンク７５から供給された洗浄液は、飲料供給ライン７３を通過して、ＣＩＰカップ８２の内部に流入する。ＣＩＰカップ８２の内部に流入した洗浄液は、ＣＩＰライン８３を介してＣＩＰマニホールド５９に流入し、その後、ＣＩＰマニホールド５９から飲料充填機２０の外部へ排出される。

カウンタガスライン７４は、充填される飲料が炭酸飲料である場合に用いられる。カウンタガスライン７４は、その上端が飲料充填タンク７５に連結されるとともに、下端においてＣＩＰカップ８２側に開放されている。カウンタガスライン７４の途中には、スニフトライン７８が連結されている。飲料充填タンク７５から供給された洗浄液は、カウンタガスライン７４を通過して、ＣＩＰカップ８２の内部に流入する。あるいは、飲料充填タンク７５から供給された洗浄液は、スニフトライン７８を介してスニフトマニホールド５６に流入する。その後、洗浄液は、スニフトマニホールド５６からスニフトライン７８を通過した後、排出弁７９から無菌チャンバ１３内へ排出される。スニフトライン７８は、飲料充填機２０の上部に位置するロータリージョイント７７から飲料充填機２０の外部へ排出しても良い（図示せず）。また、飲料充填機２０の下部にロータリージョイントを別に設け、スニフトライン７８からの洗浄液を飲料充填機２０の外部へ排出しても良い（図示せず）。

（無菌炭酸飲料充填方法）
次に、上述した飲料充填システム１０を用いた無菌炭酸飲料充填方法について説明する。なお、以下において、通常時における無菌炭酸飲料の充填方法、すなわち無菌炭酸飲料をボトル３０に充填して製品ボトルを製造する無菌炭酸飲料充填方法について説明する。

まず殺菌処理が行われた空のボトル３０が飲料充填機２０に搬送される。この飲料充填機２０において、ボトル３０は回転（公転）されながら、その口部からボトル３０内へ無菌炭酸飲料が充填される。飲料充填機２０においては、殺菌されたボトル３０に、飲料充填タンク７５から送られた無菌炭酸飲料が１℃以上４０℃以下、好ましくは５℃以上１０℃以下の充填温度で充填される。

この間、飲料充填機２０において、充填ノズル７２がボトル３０の口部に密着し、カウンタガスライン７４とボトル３０とが互いに連通する。なお、このときスニフトライン７８は閉鎖されている。次に、飲料充填タンク７５からカウンタガスライン７４を介して、ボトル３０の内部にカウンタープレッシャー用の無菌炭酸ガスが供給される。これにより、ボトル３０の内圧が大気圧よりも高められ、ボトル３０の内圧が飲料充填タンク７５の内圧と同一の圧力となる。

次に、飲料供給ライン７３からボトル３０の内部に無菌炭酸飲料が充填される。この場合、無菌炭酸飲料は、飲料充填タンク７５から飲料供給ライン７３を通過して、ボトル３０の内部に注入される。

続いて、飲料供給ライン７３からの無菌炭酸飲料の供給を停止する。次いで、飲料供給ライン７３及びカウンタガスライン７４を閉鎖するとともに、スニフトライン７８を開放し、スニフトライン７８からボトル３０の内部のガスを排出する。これにより、ボトル３０の内部の圧力が大気圧と等しくなり、ボトル３０への無菌炭酸飲料の充填が完了する。このとき、ボトル３０からのガスは、スニフトライン７８を通過した後、排出弁７９から無菌チャンバ１３内へ排出される。次いで、充填ノズル７２がボトル３０の口部から離れ、ボトル３０は、図示しないキャッパへと搬送される。

その後、飲料充填機２０で無菌炭酸飲料が充填されたボトル３０には図示しないキャップが装着され、これにより製品ボトルが得られる。

なお、飲料充填システム１０におけるボトル３０の生産（搬送）速度は、１００ｂｐｍ以上かつ１５００ｂｐｍ以下とすることが好ましい。ここでｂｐｍ（bottle per minute）とは、１分間当たりのボトル３０の搬送速度をいう。

（無菌非炭酸飲料充填方法）
次に、飲料充填システム１０を用いた無菌非炭酸飲料充填方法について説明する。なお、以下において、通常時における無菌非炭酸飲料の充填方法、すなわち無菌非炭酸飲料をボトル３０に充填して製品ボトルを製造する無菌非炭酸飲料充填方法について説明する。

まず、殺菌処理が行われた空のボトル３０が飲料充填機２０に搬送される。次に、飲料充填機２０において、充填ノズル７２がボトル３０の口部に密着しない状態で、飲料供給ライン７３からボトル３０の内部に無菌非炭酸飲料が充填される。無菌非炭酸飲料は、飲料充填タンク７５から飲料供給ライン７３を通過して、ボトル３０の内部に注入される。その後、飲料供給ライン７３からの無菌非炭酸飲料の供給を停止する。なお、このときカウンタガスライン７４及びスニフトライン７８は、それぞれカウンタガス用バルブ６７及び図示しないバルブによって閉鎖されている。

飲料充填機２０で無菌非炭酸飲料が充填されたボトル３０には図示しないキャップが装着され、これにより製品ボトルが得られる。

（ＣＩＰ処理方法）
次に、飲料充填システム１０において、例えば定期的にあるいは飲料の種類を切り替える際に、ＣＩＰ（Cleaning in Place）処理を行う場合の作用について説明する。なお、下記のＣＩＰ処理の制御は、制御部６０によって制御される。

まず、水が熱交換器６１の入口流路６１ａからＣＩＰ循環系配管８１内に送られ、この水の循環によって、ＣＩＰ循環系配管８１内と、飲料供給系配管６５内と、飲料充填機２０内とが各々浄化される。

続いて、図４に示すように、洗浄液供給源６３からアルカリ性洗浄液が送り込まれ、このアルカリ性洗浄液が循環することによって、ＣＩＰ循環系配管８１内と、飲料供給系配管６５内と、飲料充填機２０内とが浄化される。なお、図４において、アルカリ性洗浄液が通過する流路を太線及び網掛けで示している。

この間、アルカリ性洗浄液は、ＣＩＰ循環系配管８１に位置する第３ポンプ９１により、ヒータ９３に送り込まれる。アルカリ性洗浄液は、ヒータ９３内で例えば８５℃以上１００℃以下、好ましくは９０℃以上１００℃未満、更に好ましくは９５℃以上１００℃未満に加熱される。この加熱されたアルカリ性洗浄液は、ホールディングチューブ６２を介して飲料供給系配管６５に到達する。次いで、加熱されたアルカリ性洗浄液は、アセプティックタンク４２、第１ポンプ５１及び飲料充填タンク７５を順次介して、飲料充填機２０に達する。その後、アルカリ性洗浄液は、飲料充填機２０からＣＩＰ循環系配管８１に流出し、第２ポンプ５２、ＣＩＰタンク８５及び第３ポンプ９１を順次介して、再びヒータ９３に送られる。このようにして、アルカリ性洗浄液により、ＣＩＰ循環系配管８１内と、飲料供給系配管６５内と、飲料充填機２０内とを所定時間循環・洗浄した後、アルカリ性洗浄液は、熱交換器６１の出口流路６１ｂから外部に排出される。

アルカリ性洗浄液として、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを０．１質量％以上１０質量％以下含んだものが使用される場合は、アルカリ性洗浄液は、ＣＩＰ循環系配管８１に設けたヒータ９３によって上記温度に加熱される。加熱されたアルカリ性洗浄液は、ＣＩＰ循環系配管８１、飲料供給系配管６５及び飲料充填機２０に各々供給される。この循環が例えば５分間以上６０分間以下程度行われると、ＣＩＰ循環系配管８１、飲料供給系配管６５及び飲料充填機２０が各々適正に浄化処理される。また、同時にＣＩＰ循環系配管８１、飲料供給系配管６５及び飲料充填機２０が各々殺菌処理され、ＳＩＰ処理を別途行うことなく同時にＳＩＰ処理が行われることになる（ＣＳＩＰ処理）。このように、飲料充填システム１０の各種機器をＣＩＰ処理により洗浄することと同時に、滅菌処理も併せて行うことにより、ＳＩＰ処理に必要な時間を短縮又はＳＩＰ処理そのものを削除することができる。これにより、飲料充填システム１０の製品の切り換え時間を短縮し、生産能力を向上させることができる。

続いて、同様にして、酸性洗浄液をＣＩＰ循環系配管８１内と、飲料供給系配管６５内と、飲料充填機２０内とに流し、ＣＩＰ循環系配管８１、飲料供給系配管６５及び飲料充填機２０の全体を酸洗浄する。その後、無菌水をＣＩＰ循環系配管８１、飲料供給系配管６５及び飲料充填機２０の全てに対して流し、ＣＩＰ循環系配管８１、飲料供給系配管６５及び飲料充填機２０の全体を濯ぐ。このようにして、飲料が通過する流路内に付着した前回の飲料の残留物等が除去される。酸性洗浄液は、ＣＩＰ循環系配管８１に設けたヒータ９３によって例えば８５℃以上１００℃以下、好ましくは９０℃以上１００℃未満、更に好ましくは９５℃以上１００℃未満に加熱される。加熱された酸性洗浄液は、ＣＩＰ循環系配管８１、飲料供給系配管６５及び飲料充填機２０に各々供給される。この循環が例えば５分間以上３０分間行われると、ＣＩＰ循環系配管８１、飲料供給系配管６５及び飲料充填機２０が各々適正に浄化処理される。また、同時にＣＩＰ循環系配管８１、飲料供給系配管６５及び飲料充填機２０が各々殺菌処理され、ＳＩＰ処理を別途行うことなく同時にＳＩＰ処理が行われることになる（ＣＳＩＰ処理）。なお、酸性の洗浄液とアルカリ性洗浄液とを用いる順番は洗浄性をみて適宜判断してよく、例えばまず酸洗浄した後、アルカリ洗浄を行っても良い。あるいは、アルカリ洗浄だけを実施しても良く、酸洗浄だけを実施しても良い。

ＣＩＰ処理を完了した後に、ＣＩＰ処理に使用した洗浄液をＣＩＰ循環系配管８１から排出し、飲料供給系配管６５及びＣＩＰ循環系配管８１内に残留する洗浄液を無菌水により洗い流す。無菌水により飲料供給系配管６５及びＣＩＰ循環系配管８１内の洗浄液を除去し、飲料充填機２０の充填ノズル７２内の洗浄液が全て無菌水に置き換わった時点で、飲料供給系配管６５及びＣＩＰ循環系配管８１への無菌水の送液は停止される。これと同時に又はその後、アセプティックタンク４２及び飲料充填タンク７５内に残存する無菌水を除去しつつ、無菌エアをアセプティックタンク４２及び飲料充填タンク７５を含む飲料供給系配管６５内に供給する。これにより、ＣＩＰ処理を行ったアセプティックタンク４２、飲料充填タンク７５、飲料供給系配管６５及びＣＩＰ循環系配管８１内を陽圧に保持して無菌性を維持する。その後、陽圧を維持したまま無菌エアで、アセプティックタンク４２、飲料供給系配管６５、飲料充填タンク７５、及び飲料充填機２０内に溜まった無菌水をエアブローし、各所に設けたドレンライン（図示なし）から無菌水を除去しても良い。これにより、生産開始時に充填される飲料が薄まるリスクを解消できる。

すすぎが終了した後、アセプティックタンク４２に飲料が貯められ、続いて飲料が飲料供給系配管６５を通って飲料充填機２０に達し、ボトル３０内へ飲料の充填作業を行う製造工程が開始される。

（ＣＩＰ洗浄液の加熱方法）
次に、上述したＣＩＰ処理時における、アルカリ性洗浄液又は酸性洗浄液（以下、ＣＩＰ洗浄液ともいう）を加熱するＣＩＰ洗浄液の加熱方法について声明する。

上述したように、ＣＩＰ洗浄液は、ＣＩＰ循環系配管８１のヒータ９３に送り込まれ、ヒータ９３内で例えば８５℃以上１００℃未満、好ましくは９０℃以上１００℃未満、更に好ましくは９５℃以上１００℃未満に加熱される。この加熱されたＣＩＰ洗浄液は、ホールディングチューブ６２を介して飲料供給系配管６５に供給される。ＣＩＰ洗浄液は、ホールディングチューブ６２内を通過するのに一定時間（滞留時間）以上を要し、この間、所定温度以上を維持する。

ホールディングチューブ６２内を通過するＣＩＰ洗浄液の殺菌の程度については、Ｆ値によって管理されても良い。例えば、ホールディングチューブ６２内にＣＩＰ洗浄液を流しつつ、ホールディングチューブ６２の出口側に配置された温度計６８ｂを用いてＣＩＰ洗浄液の温度を測定しても良い。この場合、制御部６０に温度計６８ｂからの温度情報が一定時間間隔で送られる。制御部６０は、温度計６８ｂからの温度情報に基づいて、その時点でのＦ値を演算する。ここでＦ値とは、細菌を一定時間加熱したとき、全ての細菌を死滅させるのに要する加熱時間であり、基準温度における細菌の致死時間で示され、下記の式によって算出される。

上記式中、Ｔは温度計６８ｂで測定された温度（℃）、１０＾｛（Ｔ－Ｔｒ）／Ｚ｝は殺菌温度Ｔでの致死率、Ｔｒは基準温度（℃）、ＺはＺ値（℃）を表す。またｔ_１（分）はホールディングチューブ６２内をＣＩＰ洗浄液が通過するのに要する（最小）滞留時間であり、予め所定の値として定められている。あるいは、流量計６９とホールディングチューブ６２の体積量より洗浄液が実際に通過した時間をリアルタイムに計測した値をｔ１（分）としても良い。

制御部６０は、出口側の温度計６８ｂの温度に基づいて演算されたＦ値を監視し、この値が所定値以上を維持していれば、ＣＩＰ処理を続行する。すなわち、制御部６０は、温度計６８ｂから一定時間間隔で送られた温度情報に基づき、１０＾｛（Ｔ－Ｔｒ）／Ｚ｝の値を積算していく。そして現在の時点からその直前ｔ_１（分）間における当該積算値をその時点におけるＦ値とする。制御部６０は、このＦ値が所定値以上を維持していれば、ホールディングチューブ６２内を通過するＣＩＰ洗浄液の無菌性が担保されているとして、ＣＩＰ処理を続行する。一方、制御部６０は、Ｆ値が所定値を下回った場合、何らかのトラブルが発生し、ＣＩＰ洗浄液の無菌性が担保されなくなったと判断して、ＣＩＰ処理を停止しても良い。また、Ｆ値を所定値より下回った場合のみ、殺菌不良の洗浄液を飲料供給系配管６５に供給せずに、図示しないブローバルブより排液しても良い。その後Ｆ値が所定値に戻った後、飲料供給系配管６５に送液しても良い。

一例として、例えばボトル３０に充填する飲料のｐＨが４以上４．６未満のときは、基準温度Ｔｒ＝８５℃、Ｚ値＝５℃として殺菌温度条件を決定しても良い。すなわち、ｐＨが４以上４．６未満の飲料を殺菌するのに必要な殺菌価は、食品衛生法で８５℃で３０分間の加熱と同等以上（Ｆ_８５≧３０）と規定されている。Ｚ＝５℃を用いた場合、９５℃であれば、０．３分間（１８秒間）の加熱で同等の殺菌価を実現することが可能である。このため、ホールディングチューブ６２内をＣＩＰ洗浄液が通過するのに要する（最小）滞留時間ｔ_１（分）を０．３分（１８秒）に設定し、出口側の温度計６８ｂの温度Ｔが９５℃以上を維持していれば、Ｆ値が３０以上を維持しており、ＣＩＰ洗浄液の無菌性が担保されていると考えることができる。殺菌効果をより高めるために、Ｚ＝８℃、１０℃を用いた場合、ホールディングチューブ６２内をＣＩＰ洗浄液が通過するのに要する（最小）滞留時間ｔ_１（分）をそれぞれ１．７分（１０１秒）、３分（１８０秒）に設定しても良い。この場合、出口側の温度計６８ｂの温度Ｔが９５℃以上を維持していれば、Ｆ値が３０以上を維持しており、ＣＩＰ洗浄液の無菌性が担保されていると考えることができる。これにより、無菌性が担保されたＣＩＰ洗浄液を飲料供給系配管６５に供給することができる。

また、この場合、ＣＩＰ循環系配管８１を通過するＣＩＰ洗浄液が１００℃超に昇温させる必要がないため、ＣＩＰ循環系配管８１に配置された各タンク等を、労働安全衛生法施行令で定める第二種圧力容器として取り扱うことができる。これにより、ＣＩＰ循環系配管８１に配置された各タンク等を、労働安全衛生法施行令で定める第一種圧力容器とする場合と比較して、ＣＩＰ処理に必要な各種設備を低コストで実施することができる。なお、ＣＩＰ処理をより効率良く行うために、高コストではあるが、各タンク等を第一種圧力容器に変更して、１００℃以上の水でＣＩＰ処理しても良い。

このように、ホールディングチューブ６２内をＣＩＰ洗浄液が通過するのに要する（最小）滞留時間ｔ_１（分）は、飲料の殺菌に必要とされるＦ値と、Ｚ値と、基準温度Ｔｒとに基づいて予め定めておくことができる。例えば、上記滞留時間ｔ_１は、０．０５分以上１０分以下とすることが好ましく、０．１分以上３分以下とすることがさらに好ましい。基準温度Ｔｒは、ＣＩＰ循環系配管８１に配置された各タンク等を第二種圧力容器とするため、１００℃未満とすることが好ましく、９７℃以下とすることがさらに好ましい。また基準温度Ｔｒは、上記滞留時間ｔ_１を必要以上に長くしないようにするため、８７℃以上とすることが好ましく、９０℃以上とすることがさらに好ましい。

上記Ｆ値の演算式において、製品液である飲料の種類に応じて基準温度Ｔｒ、Ｚ値は変更可能である。例えば、製品液のｐＨが４未満のときは基準温度Ｔｒ＝６５℃、Ｚ値＝５℃とすることができる。すなわち、緑茶飲料、ミネラルウォーター、チルド飲料等、製品液の微生物発育特性、流通温度等に合わせて上記演算式に代入する値を適宜変更することも可能である。

なお、殺菌の方法は上述したようにＦ値を算出して殺菌する方法に限らず、例えば従来から知られているように温度と時間を用いた殺菌方法を採用しても構わない。

（飲料充填機のＣＩＰ処理方法）
次に、上述したＣＩＰ処理時における、飲料充填機２０のＣＩＰ処理方法について具体的に説明する。

本実施の形態において、飲料充填機２０については、第１の配管系統をＣＩＰ処理する第１のＣＩＰ処理と、第２の配管系統をＣＩＰ処理する第２のＣＩＰ処理とを順次行う。さらに第３の配管系統をＣＩＰ処理する第３のＣＩＰ処理を行っても良い。第１の配管系統と第２の配管系統と第３の配管系統とは、互いに異なる配管系統であるが、一部が共通する流路を含んでいても良い。第１の配管系統、第２の配管系統及び第３の配管系統は、それぞれ飲料充填時に液体を流す流路であっても良く、気体を流す流路であっても良い。

第１の配管系統は、飲料充填機２０内の配管系統であって、少なくとも飲料供給ライン７３を含む。また第２の配管系統は、飲料充填機２０内の配管系統であって、少なくともカウンタガスライン７４を含む。また第３の配管系統は、飲料充填機２０内の配管系統であって、少なくともスニフトライン７８を含む。

図５乃至図７は、それぞれ第１のＣＩＰ処理（第１のＣＩＰ処理工程）、第２のＣＩＰ処理（第２のＣＩＰ処理工程）及び第３のＣＩＰ処理（第３のＣＩＰ処理工程）を行う際のＣＩＰ洗浄液の流れを示している。図５乃至図７において、ＣＩＰ洗浄液が通過する流路を太線で示しており、ＣＩＰ洗浄液が通過しない流路を細線で示している。

図５に示すように、第１のＣＩＰ処理時において、ＣＩＰ洗浄液は、飲料供給系配管６５から流入し、飲料充填タンク７５を介して、飲料充填機２０に流入する。飲料充填機２０において、ＣＩＰ洗浄液は、飲料供給ライン７３、充填ノズル７２、ＣＩＰカップ８２、ＣＩＰライン８３、ＣＩＰマニホールド５９を経由し、飲料充填機２０から流出する。その後、ＣＩＰ洗浄液は、ＣＩＰ循環系配管８１を経て、ＣＩＰタンク８５に流入する。この場合、第１の配管系統は、飲料充填機２０の飲料供給ライン７３、充填ノズル７２、ＣＩＰカップ８２、ＣＩＰライン８３及びＣＩＰマニホールド５９を含む。なお、第１のＣＩＰ処理時において、ＣＩＰ洗浄液は、カウンタガスライン７４及びスニフトライン７８を流れないが、これに限らず、ＣＩＰ洗浄液が、カウンタガスライン７４の一部又はスニフトライン７８の一部を流れても良い。

図６に示すように、第２のＣＩＰ処理時において、ＣＩＰ洗浄液は、飲料供給系配管６５から流入し、飲料充填タンク７５を介して、飲料充填機２０に流入する。飲料充填機２０において、ＣＩＰ洗浄液は、カウンタガスライン７４、カウンタマニホールド５３、充填ノズル７２、ＣＩＰカップ８２、ＣＩＰライン８３、ＣＩＰマニホールド５９を経由し、飲料充填機２０から流出する。その後、ＣＩＰ洗浄液は、ＣＩＰ循環系配管８１を経て、ＣＩＰタンク８５に流入する。この場合、第２の配管系統は、飲料充填機２０のカウンタマニホールド５３、カウンタガスライン７４、充填ノズル７２、ＣＩＰカップ８２、ＣＩＰライン８３、ＣＩＰマニホールド５９を含む。なお、第２のＣＩＰ処理時において、ＣＩＰ洗浄液は、飲料供給ライン７３及びスニフトライン７８を流れないが、これに限らず、ＣＩＰ洗浄液が、飲料供給ライン７３の一部又はスニフトライン７８の一部を流れても良い。

図７に示すように、第３のＣＩＰ処理時において、ＣＩＰ洗浄液は、飲料供給系配管６５から流入し、飲料充填タンク７５及びカウンタガスライン７４の一部を介して、飲料充填機２０に流入する。飲料充填機２０において、ＣＩＰ洗浄液は、カウンタマニホールド５３、第１バイパスライン５４、スニフトマニホールド５６、スニフトライン７８、充填ノズル７２、ＣＩＰカップ８２、ＣＩＰライン８３、ＣＩＰマニホールド５９を経由し、飲料充填機２０から流出する。その後、ＣＩＰ洗浄液は、ＣＩＰ循環系配管８１を経て、ＣＩＰタンク８５に流入する。なお、飲料充填機２０において、ＣＩＰ洗浄液は、スニフトマニホールド５６から第２バイパスライン５７を介してＣＩＰマニホールド５９へも流れ込む。この場合、第３の配管系統は、飲料充填機２０のカウンタマニホールド５３、第１バイパスライン５４、第２バイパスライン５７、スニフトマニホールド５６、スニフトライン７８、充填ノズル７２、ＣＩＰカップ８２、ＣＩＰライン８３、ＣＩＰマニホールド５９を含む。なお、第２のＣＩＰ処理時において、ＣＩＰ洗浄液は、飲料供給ライン７３を流れないが、これに限らず、ＣＩＰ洗浄液が、飲料供給ライン７３の一部を流れても良い。

上記第１のＣＩＰ処理、第２のＣＩＰ処理及び第３のＣＩＰ処理の切り換えは、制御部６０により、各流路の図示しないバルブを適宜オン／オフ制御することにより行われる。この場合、第１のＣＩＰ処理、第２のＣＩＰ処理及び第３のＣＩＰ処理は、それぞれ全ての充填ノズル７２に対して行われる。これにより、流路やポンプ等を変更することなく、全ての流路を完全に殺菌可能という効果が得られる。

なお、上記第１のＣＩＰ処理、第２のＣＩＰ処理及び第３のＣＩＰ処理は、この順番で行っても良く、これ以外の順番で行っても良い。また第１のＣＩＰ処理、第２のＣＩＰ処理及び第３のＣＩＰ処理は、互いに同一の時間ずつ行っても良く、互いに異なる時間行っても良い。なお、第２の配管系統がカウンタガスライン７４とスニフトライン７８との両方を含んでも良い。この場合、第３のＣＩＰ処理を行うことなく、第１の配管系統をＣＩＰ処理する第１のＣＩＰ処理と、カウンタガスライン７４とスニフトライン７８とを含む第２の配管系統をＣＩＰ処理する第２のＣＩＰ処理とを行っても良い。

第１の配管系統、第２の配管系統及び第３の配管系統に含まれる流路は、上記に限らず、飲料充填機２０内の任意の流路の組合せとすることができる。また、第１の配管系統、第２の配管系統及び第３の配管系統に加え、これらと異なる１つ又は複数の他の配管系統が設けられていても良い。この場合、第１のＣＩＰ処理、第２のＣＩＰ処理及び第３のＣＩＰ処理に加え、１つ又は複数のＣＩＰ処理が行われても良い。なお、飲料充填機２０内の全ての流路が、第１の配管系統、第２の配管系統及び第３の配管系統を含む複数の配管系統のうち、少なくともいずれかに含まれることが好ましい。

第１の配管系統、第２の配管系統及び第３の配管系統を流れるＣＩＰ洗浄液の流量は、ポンプの能力や、各配管の径等に基づいて適宜設定されることが好ましい。具体的には、第１の配管系統、第２の配管系統及び第３の配管系統のうち、最も流量の小さい配管系統を流れるＣＩＰ洗浄液の流量（Ｌ／ｍｉｎ）は、最も流量の大きい配管系統を流れるＣＩＰ洗浄液の流量（Ｌ／ｍｉｎ）の１０％以上としても良く、２０％以上とすることが好ましい。また、第１の配管系統、第２の配管系統及び第３の配管系統のうち、最も流量の小さい配管系統を流れるＣＩＰ洗浄液の流量（Ｌ／ｍｉｎ）は、最も流量の大きい配管系統を流れるＣＩＰ洗浄液の流量（Ｌ／ｍｉｎ）の１００％以下であり、９０％以下としても良い。

このように飲料充填機２０内を順次ＣＩＰ処理している間、制御部６０は、飲料充填機２０の入口側の温度Ｔａと出口側の温度Ｔｂとをそれぞれ監視する。具体的には、飲料充填機２０の入口側の温度Ｔａは、温度計６８ｂによって監視されても良く、出口側の温度Ｔｂは、温度計６８ｃによって監視されても良い。上述したように、ＣＩＰ処理中、第１の配管系統、第２の配管系統及び第３の配管系統のうちいずれかの配管系統のみがＣＩＰ処理され、他の配管系統はＣＩＰ処理が行われない。すなわち、ＣＩＰ処理中、飲料充填機２０内にはＣＩＰ洗浄液が流れない管路が存在する。これに対して、制御部６０は、ＣＩＰ処理中、温度Ｔａ、Ｔｂが所定の閾値温度以上を維持していれば、その時点でＣＩＰ洗浄液が流れていない管路についても無菌性を維持していると判断し、ＣＩＰ処理を続行することができる。仮に、上記管路が開放されたとしても、無菌チャンバ１３内の殺菌が完了していれば、ＣＩＰ洗浄液が流れていない管路の温度が低下し、配管内が陰圧になった場合も、理論上上記管路が無菌状態が維持できていると言える。すなわち、飲料充填機２０に、ＣＩＰ洗浄液が流れておらず、温度が閾値温度未満となっている管路があったとしても、当該管路が非無菌状態の雰囲気に対して開放されることはない。このため、当該管路に菌が混入することが抑えられ、無菌状態を維持していると判断することができる。なお、制御部６０は、ＣＩＰ処理中、温度Ｔａ、Ｔｂが所定の閾値温度未満となった場合には、ＣＩＰ処理を中止しても良い。閾値温度としては、８５℃以上１００℃未満の所定の温度としても良く、一例として９０℃としても良い。また、ＣＩＰ洗浄液が充填ノズル７２よりも２次（下流）側（スニフトライン７８、スニフトマニホールド５６、ＣＩＰマニホールド５９、ＣＩＰ循環系配管８１）を通過することで放熱し、飲料充填機２０の出口側の温度Ｔｂが所定の閾値温度を下回る場合がある。この場合、充填ノズル７２に設置してある温度計６８ｅ（図２参照）で測定したＣＩＰ洗浄液の温度を、出口側の温度Ｔｂとして代用しても良い。具体的には、全ての充填ノズル７２に設置した温度計６８ｅで測定したＣＩＰ洗浄液の最低温度を、温度Ｔｂとして代用すると良い。また、温度計６８ｅの設置場所は、充填ノズル７２に限らず、スニフトライン７８、スニフトマニホールド５６、ＣＩＰマニホールド５９及びＣＩＰ循環系配管８１のうちの少なくともいずれかに設置しても良い。

このように本実施の形態によれば、飲料供給ライン７３を含む第１の配管系統をＣＩＰ処理する第１のＣＩＰ処理（図５）と、カウンタガスライン７４を含む第２の配管系統をＣＩＰ処理する第２のＣＩＰ処理（図６）と、スニフトライン７８を含む第３の配管系統をＣＩＰ処理する第３のＣＩＰ処理（図７）とを行う。これにより、炭酸飲料用の飲料充填機２０を効率良く迅速にＣＩＰ処理することができる。すなわち、炭酸飲料用の飲料充填機２０において、充填ノズル７２の周辺には非炭酸飲料用の充填ノズルと比べて流路が多く存在し、複雑な構造をもつ。このため、充填ノズル７２の周辺にある全ての流路を一度にＣＩＰ洗浄液で満たすことは難しい。これは、充填ノズル７２の周辺にある全ての流路をＣＩＰ洗浄液で満たそうとすると、飲料供給系配管６５及びＣＩＰ循環系配管８１に存在するポンプ５１、５２、９１等の能力が不足したり、各配管の圧力損失の影響を受けたりするためである。この場合、ポンプを増強したり、配管を太くしたり、バルブを大型化する等、設備を改造することも考えられるが、これはコスト等の面からも現実的ではない。本実施の形態によれば、ＣＩＰ処理時に飲料充填機２０内の配管を複数の配管系統に分け、これらの配管を順次ＣＩＰ処理していく。これにより、飲料充填システム１０に対して大幅な設備改造を施すことなく、炭酸飲料用の飲料充填機２０を効率良くＣＩＰ処理することが可能となる。

上記においては、ＳＩＰ処理を別途行うことなく同時にＣＩＰ処理とＳＩＰ処理が行われる場合を例にとって説明した（ＣＳＩＰ処理）。しかしながらこれに限らず、ＣＩＰ処理の後に、ＳＩＰ処理を行っても良い。このＳＩＰ処理は、飲料の充填作業に入る前に、予め飲料が通過する流路内を殺菌するための処理であり、例えば、上記ＣＩＰ洗浄で洗浄した流路内に加熱蒸気又は熱水を流すことによって行われる。これにより、飲料が通過する流路内が殺菌処理され無菌状態とされる。

また上記においては、ＣＩＰ処理はアルカリ性洗浄液や酸性洗浄液を循環しながら、洗浄と殺菌を同時に行うＣＳＩＰ処理の場合を例にとって説明したが、ＣＩＰ洗浄液を循環した後のすすぎ工程で、無菌性を担保した水を飲料供給系配管６５に供給し、ＣＩＰ洗浄液を濯ぎながらＳＩＰ処理を行っても良い。

また本実施の形態によれば、ＣＩＰ循環系配管８１にヒータ９３及びホールディングチューブ６２を設け、ヒータ９３で加熱したＣＩＰ洗浄液が、ホールディングチューブ６２内を所定の滞留時間以上かけて通過するように設定されている。これにより、ＣＩＰ洗浄液の無菌性を担保することができ、無菌性が担保されたＣＩＰ洗浄液を飲料供給系配管６５に供給することができる。

また本実施の形態によれば、ＣＩＰ循環系配管８１のホールディングチューブ６２の出口側に温度計６８ｂを設け、制御部６０は、温度計６８ｂの温度に基づいて演算されたＦ値を監視する。これにより、制御部６０は、Ｆ値が所定値以上を維持していれば、ホールディングチューブ６２内を通過するＣＩＰ洗浄液の無菌性が担保されていると判断することができる。また、Ｆ値によりＣＩＰ洗浄液の無菌性を管理することにより、必要以上に長い時間ＣＩＰ処理を行う必要がなくなり、飲料充填システム１０の製品の切り換え時間を短縮し、生産能力を向上させることができる。

上記において、飲料充填システムとして、無菌充填方式を用いる飲料充填システム１０を例にとって説明したが、これに限られるものではない。飲料充填システムとしては、例えば５５℃以上９５℃以下の高温下で飲料を充填するホット充填方式を用いる飲料充填システムであっても良い。チルド飲料やアルコール飲料など、ＣＩＰ処理の後、ＳＩＰ処理（微生物の不活性化）する飲料充填システムであれば適用可能である。

上記実施の形態及び変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組合せることも可能である。あるいは、上記実施の形態及び変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

１０ 飲料充填システム
２０ 飲料充填機
３０ ボトル
４１ 飲料殺菌装置
４２ アセプティックタンク
４４ 炭酸飲料生成ユニット
６０ 制御部
６１ 熱交換器
６２ ホールディングチューブ
６３ 洗浄液供給源
６５ 飲料供給系配管
６６ バイパス流路
７２ 充填ノズル
７３ 飲料供給ライン
７４ カウンタガスライン
７５ 飲料充填タンク
７８ スニフトライン
８１ ＣＩＰ循環系配管
８２ ＣＩＰカップ
８３ ＣＩＰライン
８５ ＣＩＰタンク
９３ ヒータ

Claims (6)

1. 飲料を充填する飲料充填システムであって、
   前記飲料を供給する飲料供給系配管と、
   前記飲料供給系配管に連結された飲料充填機と、
   前記飲料充填機と前記飲料供給系配管の途中とを連結し、ＣＩＰ処理時に前記飲料充填機から流出した洗浄液を、前記飲料供給系配管側に向けて送液し、循環させるＣＩＰ循環系配管と、
   前記飲料充填システムを制御する制御部と、を備え、
   前記ＣＩＰ循環系配管に、前記ＣＩＰ循環系配管を流れる前記洗浄液を加熱するヒータと、前記ヒータの下流側に位置するホールディングチューブとが設けられ、
   前記ヒータで加熱した前記洗浄液は、前記ホールディングチューブ内を所定の滞留時間以上かけて通過し、その後前記飲料供給系配管に供給されるように設定されている、飲料充填システム。
2. 前記ＣＩＰ循環系配管の前記ホールディングチューブの出口側に温度計を設け、前記制御部は、前記温度計の温度に基づいて演算されたＦ値を監視する、請求項１に記載の飲料充填システム。
3. 前記ホールディングチューブ内を前記洗浄液が通過するのに要する時間は、前記飲料の殺菌に必要とされるＦ値に基づいて予め定められている、請求項２に記載の飲料充填システム。
4. 前記洗浄液は、前記ヒータ内で８５℃以上１５０℃未満に加熱される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の飲料充填システム。
5. 前記飲料供給系配管にアセプティックタンクが設けられ、前記ホールディングチューブの出口側の前記ＣＩＰ循環系配管と、前記アセプティックタンクの出口側の前記飲料供給系配管とを連結するバイパス流路が設けられ、前記バイパス流路は、前記アセプティックタンクを介することなく、前記洗浄液を前記ホールディングチューブ側から前記アセプティックタンクの出口側の前記飲料供給系配管に流す、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の飲料充填システム。
6. 飲料を充填する飲料充填システムをＣＩＰ処理するＣＩＰ処理方法であって、
   前記飲料充填システムは、前記飲料を供給する飲料供給系配管と、前記飲料供給系配管に連結された飲料充填機と、前記飲料充填機と前記飲料供給系配管の途中とを連結し、ＣＩＰ処理時に前記飲料充填機から流出した洗浄液を、前記飲料供給系配管側に向けて送液し、循環させるＣＩＰ循環系配管と、を有し、
   前記ＣＩＰ処理方法は、
   前記ＣＩＰ循環系配管を流れる前記洗浄液をヒータにより加熱する工程と、
   前記洗浄液を、前記ヒータの下流側に位置するホールディングチューブ内を通過させる工程と、を備え、
   前記ヒータで加熱された前記洗浄液は、前記ホールディングチューブ内を所定の滞留時間以上かけて通過し、その後前記飲料供給系配管に供給されるように設定されている、ＣＩＰ処理方法。

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