專利名稱：：塑料瓶滅菌方法
技術領域：
：本發明涉及無菌填充系統中的PET瓶等塑料瓶的滅菌方法。技術背景近年來，作為防止飲料等內容物因加熱而導致的味道劣化的向容器填充的方法，多采用無菌填充法。在無菌填充中，容器為PET瓶等塑料瓶時，一般采用填充飲料等內容物之前從瓶的口部向瓶的內表面噴射溫水或經加熱的過乙酸、過氧化氫、堿等滅菌劑，至少將瓶的內表面滅菌的方法。在這種情況下，瓶必須有對應于滅菌溫度的耐熱性(強度)，在超過耐熱溫度的滅菌溫度下存在瓶發生熱收縮而變形的問題。特別是近年來，瓶的輕量化作為社會需求不斷增高，伴隨著瓶的輕量化，瓶本體的厚度有變薄的趨勢，所以容易引起熱收縮的問題也明顯化。因此，以往作為使PET瓶等非耐熱性塑料瓶不發生熱收縮地將瓶內表面滅菌的方法，一般采用如下方法避免通常的滅菌溫度且引起瓶熱收縮的溫度即70°C95。C的范圍，將溫度低于7(TC的溫水或經加熱的滅菌劑噴射到瓶內表面，由此進行滅菌。例如，特開2003-181404號公報公開了如下的瓶滅菌方法從第1噴嘴將經加熱的滅菌劑噴射到倒立的瓶內表面，并且使規定量的滅菌劑滯留在瓶口部，將該滯留的滅菌劑用從第2噴嘴噴射出的滅菌劑攪拌而揚起，由此滯留在瓶口部的一部分滅菌劑飛散向瓶內表面，使滅菌效果提高，但該滅菌劑的溫度為低于瓶發生熱收縮的溫度下限值的溫度即63°C，滅菌時間為10秒。雖然不擔心該方法會引起瓶的熱收縮，但由于滅菌溫度低而存在滅菌時間延長，生產效率變差的問題。此外，作為不使非耐熱性塑料瓶發生熱收縮地進行滅菌的方法，已知在通常的滅菌溫度(70°C~95°C)下由不發生熱收縮的塑料樹脂形成瓶的方法，但該方法的耐熱性塑料樹脂昂貴，且瓶成型工序也為多工序等，所以有瓶的制造成本顯著增加的缺點。此外，特開平7-187149號公報公開了如下方法通過將熱水供給塑料瓶的至少內表面，同時將比該熱水低溫的冷卻水供給其外表面，即使是非耐熱性的瓶，即使將例如85。C以上的高溫水噴射到瓶內側時，也不會伴有熱收縮所導致的變形地實現滅菌。此外，還公開了同樣地將蒸氣噴射到塑料瓶內側，同時將比該蒸氣低溫的冷卻水供給其外表面，由此防止瓶熱收縮的方法。然而，這些瓶滅菌方法由于利用瓶內表面的熱水或蒸氣進行加熱的同時用冷卻水冷卻瓶外表面，所以產生如下問題瓶內表面充分滅菌所必需的熱在短時間內難以傳開，滅菌時間延長，生產效率變差，并且由于滅菌時間延長而生產線也大規模化，導致設備費和設置空間的增加。進而，這些方法由于在瓶內表面滅菌的同時用冷卻水冷卻瓶的外表面，所以瓶的外表面也必須進行滅菌，這種情況下，必須再次用熱水將外表面滅菌，由于在整體上必需2道工序而產生設備進一步增大的問題。本發明是鑒于以往無菌填充系統中的塑料瓶滅菌方法的上述問題點而完成的，提供如下的塑料瓶滅菌方法無需長的滅菌時間、大型的裝置，通過簡單的方法，使用通常的滅菌溫度即7095。C的溫水、加熱滅菌劑等加熱滅菌流體將瓶滅菌，同時不擔心會產生瓶因熱收縮引起的變形。
發明內容本發明人等為了達成上述本發明的目的進行了精心研究和反復實驗，結果發現，通過使溫水或經加熱的滅菌劑滯留在倒立的瓶的口部，或者向瓶內噴射空氣等的方法，使瓶內部達到lkPa-20kPa的微正壓，由此在使瓶膨脹的狀態下將65°C90。C的溫水或經加熱的滅菌劑等加熱滅菌流體至少噴射到瓶的內表面，則即使不同時進行瓶外表面的冷卻也可以在不引起瓶熱收縮的狀態下于短時間內進行瓶內表面的滅菌，從而完成了本發明。即，達成本發明上述目的的無菌填充系統中的塑料瓶滅菌方法，從瓶的噴口將加熱水或加熱化學試劑噴射到瓶的至少內表面，進行瓶的滅菌，其特征在于，邊將該瓶的內部進行加壓和加熱邊進行滅菌。本發明一方面提供一種塑料瓶滅菌方法，其特征在于，瓶內部的加壓是通過將加熱水或加熱化學試劑的噴射嘴插入到倒立狀態的瓶的噴口，調節瓶噴口的開口面積來控制從噴口排出的流量而得到的。本發明一方面提供一種塑料瓶滅菌方法，其特征在于，在上述滅菌方法中，滅菌結束后立即向瓶的至少內表面或外表面噴射冷卻水，由此使瓶溫度快速下降到低于引起瓶熱收縮的溫度。本發明另一方面提供一種塑料瓶滅菌方法，其特征在于，將噴射嘴插入到倒立狀態的瓶的噴口，控制從瓶噴口排出的液體流量等來使加熱水或加熱化學試劑滯留在倒立狀態的瓶的噴嘴部和肩部的內部，或者向瓶內噴射空氣，進而聯用加熱水或加熱化學試劑的噴射與空氣噴射來保持內壓，由此獲得瓶內部的加壓。根據本發明，通過邊加壓并加熱瓶內部邊進行滅菌，在維持瓶內壓的狀態下將65°C90。C的加熱水或加熱化學試劑等滅菌劑等加熱滅菌流體至少噴射到瓶的內表面，由此即使不同時進行瓶外表面的冷卻也可以在不引起瓶熱收縮的狀態下進行瓶內表面的滅菌。因此，與以往在低于70。C的溫度下進行滅菌的滅菌方法、或同時進行瓶外表面冷卻的滅菌方法相比，可以在短時間內進行滅菌，且可以節約設備費和設置空間，可以提高生產效率。此外，由于無需使用昂貴的耐熱性塑料樹脂，所以與使用耐熱性塑料瓶的方法相比，可以降低制造成本。在本發明的一方面中，瓶的加壓(保持微正壓等)可以通過控制從瓶噴口排出的流量來實現。此外，在本發明的一方面中，上述滅菌方法通過在滅菌結束后立即向瓶的至少內表面或外表面供給冷卻水來冷卻瓶，由此使瓶溫度快速下降到低于引起瓶熱收縮的溫度，與瓶自然冷卻時相比，能夠減少在滅菌結束后溫度降到低于引起瓶熱收縮的溫度即70。C期間的熱史，所以可以進一步完全防止瓶的變形。進而，在本發明的另一方面中，通過將噴射嘴插入到倒立狀態的瓶的噴口，控制從瓶噴口排出的液體或空氣的流量等來使加熱水或加熱化學試劑滯留在倒立狀態的瓶的噴嘴部和肩部的內部，或者向瓶內噴射空氣來保持內壓，由此獲得瓶內部的加壓，從而容易實現將滅菌時的瓶內壓維持在lkPa20kPa。圖1是表示用于將滅菌中的瓶內壓維持在微正壓的一種方法的瓶的部分截面圖。圖2是表示用于實施本發明方法的噴嘴形狀的部分截面圖。圖3是表示噴嘴的動作的部分截面圖。圖4是表示滅菌后瓶自然冷卻和利用冷卻水進行冷卻的曲線圖。具體實施方式以下參照附圖，對本發明的實施方式進行說明。作為本發明對象的瓶是非耐熱性PET瓶等非耐熱性塑料瓶。本發明的瓶滅菌方法的特征是在無菌填充系統中，在將非耐熱性塑料瓶的內壓維持在微正壓的狀態下，將65°C~95。C的加熱滅菌流體至少噴射到瓶的內表面。瓶內壓必須為lkPa20kPa范圍內的微正壓，優選的微正壓范圍是1~15kPa，特別優選的范圍是1~5kPa。作為加熱滅菌流體，可以使用加熱到65°C90。C的熱水或過乙酸、過氧化氫、堿等滅菌劑作為液體。加熱滅菌流體優選的噴射時間是3-5秒。此外，還可以在利用加熱化學試劑進行滅菌后，利用加熱水等進行清洗。為了將瓶內壓維持在該范圍內的微正壓，除了向瓶內部供給加熱水或加熱化學試劑之外，還可以聯用向瓶內部供給加壓空氣來進行。因此，在該方法中，適合采用圖5中示出截面圖的噴射嘴等。該噴射嘴具有如下結構將加熱水或加熱化學試劑供給到瓶內表面，控制該加熱水或加熱化學試劑所排出的流量，邊將加熱水或加熱化學試劑滯留在瓶口部和肩部的內部，邊供給加壓空氣到瓶內部，使得從第1噴射孔2噴射加熱水或加熱化學試劑，從第2噴射孔3噴射加壓空氣。第2噴射孔3與形成于控制板13內部的空氣積存處連通，該空氣積存處13a與外部的加壓空氣供給源連接。為了使規定量的加熱水或經加熱的滅菌劑滯留在倒立的瓶的口部，擴大將加熱滅菌流體噴射到瓶內表面的噴嘴的管徑，并使噴嘴與瓶口部之間的面積變窄。例如，可以取本發明人的申請即特開2003-181404號公報中記載的那樣的結構。在該結構中，噴嘴是具有第1噴射孔和第2噴射孔的多段噴嘴，第2噴射孔在滯留的加熱水或加熱化學試劑中開口，通過從第2噴射孔的噴射將加熱水或加熱化學試劑揚起。即，如圖l所示，從插入到倒立的瓶10的口部(噴口)11中的滅菌用噴射嘴1的前端部形成的第l噴射孔2以及和在其下方開口的第2噴射孔3噴射出的加熱滅菌流體噴射后沿口部11流下。由于在噴射嘴1與口部11內徑之間的間隙4支小，所以沿口部11流下的滅菌流體的不全部/人口部11出來而是一部分滯留在口部11內，通過從第2噴射孔3噴射出的滅菌流體攪拌而揚起，向瓶10的內表面飛散，所以可以高效地進行瓶10內部的滅菌。通過該滅菌流體滯留在口部11而在瓶內產生lkPa20kPa的微正壓。應說明的是，無需滅菌流體揚起帶來的滅菌流體飛散效果時，不設置第2噴射孔3而僅設置第1噴射孔2就足夠了。圖1的實施方式是為了使規定量的加熱水或經加熱的滅菌劑滯留在瓶口部而將噴嘴的管徑加粗，但并不限于此，為了〗吏加熱水或經加熱的滅菌劑滯留在瓶口部，例如，可以通過在位于瓶口部的噴嘴周圍設置陀螺狀的部件，或者在瓶口部下方的噴嘴部分設置控制板，適當設置與瓶口部前端的距離等方法，進而與通過設定噴嘴的管徑來調節開口面積聯用等，使加熱水等滯留在瓶口部。圖2是表示在瓶下方的噴嘴部分設有控制板的一例結構的截面圖，在噴射嘴1與瓶口部11的下端面間隔著規定的間隙D形成圓板狀的控制板12,控制從瓶口部11的內徑c))A與噴射嘴1的外徑cl)B之間的間隙C以及從從瓶下端面與控制板12上端面之間的間隙D所排出的流量，如圖3的截面圖所示，滅菌流體滯留在瓶口部11和肩部13。在本發明優選的實施方式中，在上述滅菌方法中，通過在滅菌結束后2秒內立即對瓶的內表面或外表面或者內外表面噴射5°C4(TC的冷卻水，由此將瓶的溫度快速冷卻到低于引起瓶熱收縮的溫度，與瓶自然冷卻的情況相比，能夠減少滅菌結束后溫度降到低于引起瓶熱收縮的溫度即70。C期間的熱史，所以能夠進一步完全防止瓶的變形。例如，如圖4所示，將滅菌流體的溫度設為87。C進行瓶內表面的滅菌，在規定的滅菌時間結束后放置瓶使其自然冷卻的情況下，瓶下降到低于70。C的時間延長，其間因瓶承受的熱史導致瓶發生某種程度的熱收縮；而對瓶噴射冷卻水進行冷卻時，由于瓶的溫度快速降低到低于7CTC，所以此其間瓶承受的熱史與自然冷卻的情況相比大為減少，能夠將瓶的熱收縮抑制到最小限度。此外，滅菌結束后，立即從倒立狀態的瓶的噴口將冷卻水供給到瓶的內部，控制從瓶的噴口排出的流量，由此使冷卻水滯留在倒立狀態的瓶的噴嘴部和肩部的內部，從而使該瓶內部產生內壓，還可以邊對瓶內部加壓邊進^f于冷卻。應說明的是，用于瓶冷卻的冷卻水可以使用通常的水，較好的是使用適于飲用的水，特別是將冷卻水供給到瓶內部時，較好的是使用經滅菌或經除菌的水，該滅菌條件為所填充內容物的滅菌條件同等以上。通過將冷卻水供給到這樣的瓶的內表面或外表面或者內外表面來防止瓶熱收縮，可以聯用向瓶內部供給加壓空氣來進行。圖5是表示通過將冷卻水供給到瓶內表面、并控制該冷卻水排出的流量，邊將冷卻水滯留在瓶的口部或肩部的內部邊將加壓空氣供給到瓶內部的結構的截面圖，形成從第l噴射孔2噴射冷卻水，從第2噴射孔3噴射加壓空氣。第2噴射孔3與形成于控制板13內部的空氣積存處連通，該空氣積存處13a連接到外部的加壓空氣供給源。應說明的是，用于瓶冷卻的加壓空氣較好的是使用經滅菌或經除菌的空氣，該滅菌條件為所填充內容物的滅菌條件同等以上。實施例1將容器內保持正壓狀態，利用加熱水進行瓶內表面的滅菌時，觀察瓶注滿內容量的變化量(因瓶熱收縮導致的變化量)。①使用瓶在本體中央部具有截面呈略圓形的腰部(中間細部)，在腰部的上下具有形成多條棱線的上側本體部、下側本體部，內容量為2000ml，非耐熱性PET^f瓦，重量為35g。②噴射嘴圖5表示的多段噴嘴，從第1噴射孔噴射加熱水，從第2噴射孔噴射經無菌化處理的空氣，第1噴射孔通過閥連接到加熱水罐，笫2噴射孔通過閥連接到加壓空氣罐。③控制板使用在內部具有空氣積存處(空氣積存處與笫2噴射孔連通)的控制板，控制在瓶滅菌中所排出的液體和空氣流量。④滅菌方法使瓶形成倒立狀態，從噴口插入多段噴嘴，從多段噴嘴的第l噴射孔將經加熱的加熱水以6L/分鐘的流量噴射，分別將加熱水(噴射時的溫度)調整到55。C、65°C、75°C、85°C、9CTC。此外，將調節到各個溫度的加熱水分成3秒、10秒、20秒向瓶內表面噴射。⑤內壓的測定方法將l.Omm橫孔針安裝在林式會社KEYENCE制的耐環境型數字壓力傳感器(顯示分解能O.OlkPa)的前端，并將該針安裝到上述瓶，測定實際滅菌時的瓶內壓。⑥內壓的調整邊觀察瓶內壓的測定數據，邊通過閥的開關操作來調節空氣流量(噴射量)，分別使滅菌時瓶內壓的平均值為OkPa、lkPa、2kPa、10kPa、20kPa、50kPa。應說明的是，空氣噴射從噴射加熱水開始經過規定時間(12秒)后進行，即，從排出到倒立狀態的瓶內部的加熱水滯留(不包括瓶內壓的平均值為OkPa的情況)開始噴射空氣。不進行滅菌后的冷卻。其結果示于表l。表1瓶內壓(kpa)滅菌時間(秒)溫度(°c)5565758590-03〇XXXX10〇XXXX20〇XXXX13〇〇〇XX10〇〇〇XX20〇〇〇XX23〇〇〇XX10〇〇〇XX20〇〇〇XX103〇〇〇〇〇10〇〇〇〇〇20〇〇〇〇〇203〇〇〇〇〇10〇〇〇〇〇20〇〇〇XX503XXXXXXXXXX10XXXXXXXXXX20XXXXXXXXXX沒有變形O(將滅菌前的瓶容量±1%判斷為佳品)(2000ml±20ml)收縮變形x(從滅菌前的瓶容量收縮超過P/0)膨脹變形xx(從滅菌前的瓶容量膨脹超過1%)由表1可知①瓶內壓為OkPa時，無論滅菌時間(加熱水的噴射時間)如何，加熱水的溫度為55。C時，瓶注滿內容量也看不到大的變化，因加熱引起的熱收縮基本上得到抑制。然而，當加熱水溫度超過65。C時，瓶注滿內容量減少，認為發生因加熱導致的熱收縮。由此可認為，瓶內壓為OkPa時，由于加熱水的溫度超過實施例的55°C~65。C的中間范圍即超過60。C時，所以利用加熱水進行滅菌一定時間就會開始引起熱收縮。加熱水的溫度低于55°C(60°C)時，雖然與滅菌時間也有關系，但難以得到充分的滅菌效果，難說是實用的范圍。②瓶內壓為lkPa和2kPa時，無論滅菌時間(加熱水的噴射時間)如何，直到加熱水的溫度達到75。C為止，瓶注滿內容量也看不到大的變化，因加熱引起的熱收縮也通過內壓基本上得到抑制。如果加熱水的溫度大大超過將非結晶瓶進行滅菌時通常使用的溫度范圍(60~70°C)，則瓶注滿內容量減少。瓶內壓為lkPa和2kPa時，無論滅菌時間(加熱水的噴射時間)如何，加熱水的溫度在實用范圍時，確認加壓空氣的噴射量也被抑制到4艮低，并可以高效地進行滅菌，如果將滅菌中的瓶內壓維持在正壓狀態，則判定因滅菌時的加熱導致的加熱收縮得到抑制。③瓶內壓為10kPa和20kPa時，用85。C或90°C的加熱水進行20秒滅菌時，雖然不會引起瓶熱收縮地因內壓而向外突出、變形，但在實用的滅菌時間和加熱水的溫度范圍下，瓶注滿內容量看不到大的變化，因加熱引起的熱收縮也通過內壓基本上得到抑制，所以如果將滅菌中的瓶內壓維持在正壓狀態，則判定因滅菌時的加熱導致的加熱收縮得到抑制。④使瓶內壓為50kPa時，由于本實施例中使用的瓶較輕且為薄壁，因此因內壓而向外突、變形。⑤在上述實施例1中，觀察從最初將加熱水噴射到倒立狀態的瓶內部并使加熱水滯留在內部開始、到開始噴射空氣而保持內壓一定時的瓶的注滿內容量的變化量(因瓶熱收縮導致的變化量)。該內壓保持方式，即將加熱水和加壓空氣同時噴射到倒立狀態的瓶內部，不使加熱水滯留地持續供給比實施例1更多量的加壓空氣而保持內壓一定(其他條件沒有變更)，觀察此時的瓶注滿內容量的變化量(因瓶熱收縮導致的變化量)，得到與上述實施例1幾乎相同的結果。由此可判斷，無論內壓的保持方式如何，只要邊將滅菌中的瓶內壓保持在正壓狀態邊進行滅菌，則即使是輕量且薄壁的瓶，也可以不引起因加熱導致的熱收縮地高效地進行滅菌。⑥在上述實施例1中，4吏用加熱水作為加熱介質。加熱該加熱介質即過乙酸濃度為2000ppm~3000卯m的過乙酸類滅菌劑(商品名TOYO-ACTIVE),其他條件不變，進行與實施例1同樣的瓶滅菌試驗，觀察瓶注滿內容量的變化量(因瓶熱收縮導致的變化量)。觀察得到的結果幾乎與上述實施例l相同，看不到因加熱介質帶來的差異。實施例2作為瓶使用圓筒形狀(沒有減壓板的形狀)的2000ml的非耐熱性PET瓶(重量53g),滅菌方式采用加熱水滯留在噴嘴口部和肩部的方式的圖2所示的加熱水噴射嘴，形成圖3的狀態，由此邊將滅菌中的瓶內壓維持在2kPa邊將加熱水以6L/分鐘的流量噴射到瓶內表面，在滅菌溫度90。C、滅菌時間3秒鐘的條件下進行滅菌，并且滅菌結束后立即以12L/分鐘的流量將30。C的無菌冷卻水噴射到瓶內表面0秒、1秒和2秒，邊冷卻瓶邊將加壓空氣供給到瓶內部，從而將內壓保持在2kPa,測定瓶容量的變化。此外，作為比較例，使加熱水直接進入，不產生滯留，使得瓶內不產生內壓地進行滅菌，除此之外，在與實施例2同樣的條件下測定瓶容量的變化。將其結果示于表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>由表2可知，在將瓶內壓保持在2kPa的狀態下進行9(TC的滅菌，將該滅菌和滅菌結束后立即在保持內壓的狀態下進行冷卻組合，則可以抑制瓶的收縮。與此相對，在比較例中進行冷卻之前瓶就收縮了。權利要求1.一種塑料瓶滅菌方法，從瓶的噴口將加熱水或加熱化學試劑噴射到瓶的至少內表面，進行塑料瓶的滅菌，其特征在于，將該瓶的內部邊進行加壓和加熱邊進行滅菌。2.如權利要求1所述的滅菌方法，其特征在于，與從該噴嘴噴射空氣聯用。3.如權利要求1或2所述的滅菌方法，其特征在于，瓶內部的加壓是通過將噴射嘴插入到倒立狀態的瓶的噴口，控制從瓶噴口所排出的加熱水或加熱化學試劑和/或空氣的流量而得到的。4.如權利要求3所述的滅菌方法，其特征在于，在該噴射嘴的下部設置控制板，控制從瓶排出的流量。5.如權利要求3或4所述的滅菌方法，其特征在于，瓶內部的加壓是通過將噴射嘴插入到倒立狀態的瓶的噴口，控制從瓶噴口所排出的流量，通過使加熱水或加熱化學試劑滯留在倒立狀態的瓶的噴嘴部和肩部的內部而得到的。6.如權利要求1~5中任一項所述的滅菌方法，其特征在于，邊將滅菌中的瓶內部壓力保持在1~20kPa邊進行滅菌。7.如權利要求1~6中任一項所述的滅菌方法，其特征在于，利用加熱水或加熱化學試劑進行的瓶內表面的滅菌為將加熱到65°C~90°C的加熱水或化學試劑噴射3~20秒。8.如權利要求1~7中任一項所述的滅菌方法，其特征在于，滅菌結束后立即將冷卻水供給瓶的至少內表面或外表面來冷卻瓶。9.如權利要求8所述的滅菌方法，其特征在于，邊將加壓空氣供給瓶內部，邊供給冷卻水來冷卻瓶。10.如權利要求8或9所述的滅菌方法，其特征在于，該冷卻是在瓶的滅菌結束后，在2秒內將5。C-40。C的冷卻水供給瓶外表面。11.如權利要求1~10中任一項所述的滅菌方法，其特征在于，滅菌結束后立即從倒立狀態的瓶的噴口將冷卻水供給瓶內部，控制從瓶噴口排出的流量，使冷卻水滯留在倒立狀態的瓶的噴嘴部和肩部的內部，由此將該瓶內部邊加壓邊進行冷卻。12.如權利要求11所述的滅菌方法，其特征在于，通過與供給該冷卻水聯用而供給加壓空氣到瓶內部。13.如權利要求1~12中任一項所述的滅菌方法，其特征在于，該瓶的滅菌與外表面滅菌聯用進行。全文摘要無菌填充系統中的塑料瓶滅菌方法，其通過邊將瓶內壓維持在1kPa～20kPa邊噴射65℃～90℃的加熱滅菌流體，從而至少將瓶的內表面或外表面滅菌。文檔編號B65B55/06GK101282880SQ200680037179公開日2008年10月8日申請日期2006年8月4日優先權日2005年8月4日發明者小南憲一,巖下健,磯川健,高原陽之助申請人:東洋制罐株式會社