容器詰め食品の殺菌方法および充填システム
【課題】固形物・液汁混合物食品に対する殺菌効果が高く且つ全体の工程および装置を簡素化する容器詰め食品の殺菌方法および充填システムを提供する。
【解決手段】固形物を充填したカップの開口部を覆う寸法、例えばカップのフランジ外周部に相当する寸法で切断したプレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに融着させずにカップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置に押えボルト３１ａによってカップ受台ＣＨに固定・保持して蒸気殺菌を行う。その後殺菌済み液汁をクリーンボックス内で充填する。
【解決手段】固形物を充填したカップの開口部を覆う寸法、例えばカップのフランジ外周部に相当する寸法で切断したプレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに融着させずにカップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置に押えボルト３１ａによってカップ受台ＣＨに固定・保持して蒸気殺菌を行う。その後殺菌済み液汁をクリーンボックス内で充填する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器詰め食品の殺菌方法および充填システム、特に、固形物・液汁混合食品に対する殺菌効果が高く且つ全体の工程および装置構成を簡素化する容器詰め食品の殺菌方法および充填システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
容器詰め食品の殺菌方法としては、食品を容器に充填し、蓋材によって容器開口部を密封した後にチャンバに移送し、高温高圧の蒸気や加圧熱水で熱殺菌を行う「レトルト殺菌方法」や、食品を容器に充填した後に高温高圧の蒸気を導入し、蒸気等の加熱媒体が食品に直に接しながら熱殺菌を行う「スチームインジェクション殺菌方法」が広く知られている。スチームインジェクション殺菌方法の場合、蓋材の供給方式により更に２つに分類することが出来る。その一つが、食品充填済み容器を蒸気によって熱殺菌をした後に、別途殺菌した殺菌済み蓋材によって容器開口部を密封する殺菌方法（例えば、特許文献１および２を参照。）であり、他は、食品充填済み容器のフランジ部に蓋材を部分的に融着（仮シール）した上で高温高圧の蒸気を導入して熱殺菌を行い、その後ヒートシールバーによって蓋材を容器のフランジ部に融着して密封（本シール）する殺菌方法（例えば、特許文献３を参照。）である。
前者の殺菌方法では、食品充填済み容器を殺菌する装置以外に蓋材を殺菌する装置が別途必要となる。一方、後者の殺菌方法では、蓋材を容器のフランジ部に完全融着するためのシール装置以外に蓋材を容器のフランジ部に部分融着する仮シール装置が別途必要となる。
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−００９９３７号公報
【特許文献２】特開２００５−３４１９２２号公報
【特許文献３】特開２００５−１１８００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のスチームインジェクション殺菌方法の内、殺菌された食品充填済み容器を殺菌済み蓋材によって密封する殺菌方法では、仮シール装置が不要となる代わりに蓋材を殺菌するための装置が別途必要となる。
一方、従来の仮シール工程を伴ったスチームインジェクション殺菌方法では、食品、容器および蓋材が同時に殺菌されるため、蓋材を別途殺菌する装置が不要となる。蓋材を個別に殺菌する工程及びそのための装置が不要となり、その結果、全体の工程および装置の構成が簡略化する。
しかし、高温高圧の蒸気を導入する際に容器の収縮率に対して蓋材の収縮率の差が大きいと、蓋材の一部が容器フランジに拘束されているため、蓋材が収縮する際に容器のフランジ部に応力を発生させその応力によって容器のフランジ部が変形するという問題がある。
【０００５】
他方、上記容器詰め食品の内容物が、固形物と液汁からなる固形物・液汁混合物の場合、直接蒸気殺菌方法で製造する際、液汁の影響により殺菌時間が固形物単体殺菌に比べて時間を要するという問題がある。また、加熱殺菌後、固形物・液汁混合物の冷却に真空冷却法を使用すると、液汁が容器外へ飛散し製品化に支障を来たすと共に、飛散液による周囲の環境汚染に繋がるという問題点もある。真空冷却方法に代わる方法として液飛散の少ない不活性（窒素）ガスによる冷却も可能であるが、この場合多量の冷却ガスが必要で且つ、冷却に長時間を必要とするなどの問題点がある。
そこで、本発明は、従来の容器詰食品の殺菌方法やシステムにおける上記問題点を解消しようとするものであって、食品に対する殺菌効果が高く且つ全体の工程および装置構成を簡素化すると共に、内容物が固形物・液汁混合物である場合における殺菌時間の短縮、液飛散防止、及び短時間での冷却を可能とする容器詰め食品の殺菌方法および充填システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成する請求項１に記載の容器詰め食品の殺菌方法は、高温高圧の蒸気を殺菌室内に導入することにより容器および蓋材を同時に熱殺菌する容器詰め食品の殺菌方法であって、前記食品が固形物・液汁混合物であり、予め固形物が充填された容器を前記殺菌室の受台に載置し、少なくとも前記容器の開口部を覆う寸法で予め切断されたプレシール蓋材を該容器に融着させずに該容器の開口部を覆う位置に保持し且つ該容器のヘッドスペースと前記殺菌室内との通気状態を保持した上で前記蒸気を殺菌室内に導入し、前記固形物と共に前記容器および前記プレシール蓋材を同時に熱殺菌し、その後殺菌済み液汁を前記容器内に充填することを特徴とする。
【０００７】
上記容器詰め食品の殺菌方法では、プレシール蓋材は容器に融着せずに容器開口部を覆う位置に保持され且つ容器の内部と外気の通気状態が保持されているため、高温高圧の蒸気が流入する際に、蒸気が容器の内部に入り込み食品を好適に熱殺菌する。更に、プレシール蓋材は容器のフランジに融着されていないため、プレシール蓋材の収縮により容器のフランジが変形することがなくなり、食品および容器だけでなく蓋材も同様に熱殺菌される。また、仮シール工程が不要となり、その結果、仮シール装置も不要となる。更に、蓋材についても同時に殺菌されるため、蓋材の殺菌装置も不要となる。それに加え、プレシール蓋材が容器のフランジ部に相当する大きさで切断されている場合は、シール後にトリミングする必要がなくなり、トリミングのための装置も不要となる。これにより、全体の工程および装置が簡略化する。また、内容物が固形物・液汁混合物であっても、先に固形物だけを充填した状態で殺菌室内で蒸気殺菌し、その後に殺菌済み液汁を充填するので、固液混合物を直接殺菌する場合と比較して短時間に殺菌でき、内容物の熱劣化による栄養価の損傷が損なわれない。また、固形物と液汁を別々に殺菌するので、各々に最適な殺菌が可能である。従って、固形物・液汁混合物の高品質な容器詰加熱食品を得ることができる。
【０００８】
請求項２に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記プレシール蓋材の内、前記容器のフランジの外縁部からはみ出した部分を前記受け台との間で部分的に押えながら前記プレシール蓋材を保持することとした。また、請求項３に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記プレシール蓋材の内、前記容器のフランジ上の非ヒートシール部分を該フランジとの間で部分的に押えながら前記プレシール蓋材を保持することとした。さらに、請求項４に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記プレシール蓋材の端部を狭持しながら該プレシール蓋材を前記容器のフランジから離隔して保持することとした。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、上記請求項２〜４の何れかの構成を採用することで、高温高圧の蒸気が流入する際に蓋材の収縮が容器に作用しなくなり且つ蓋材はずれることなく保持され、更に蒸気が容器内部に流れやすくなるため、食品、容器およびプレシール蓋材が好適に熱殺菌される。
【０００９】
請求項５に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記容器のフランジから前記プレシール蓋材までのクリアランス量は前記蒸気を前記殺菌室内に導入する際、又は容器内に液汁を充填する際には大きく確保し、他方、前記容器のヘッドスペースを不活性ガスで置換する際には小さく確保することとした。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、上記構成とすることにより、熱殺菌時においては十分な量の蒸気が容器の内外周面に沿って流れることができ、その結果、プレシール蓋材、容器および固形物をより迅速に熱殺菌することができ、また液汁を的確に容器内に充填できるようになる。他方、ヘッドスペースの不活性ガス置換時には、不活性ガスの逃気を最小限に抑えながら容器のヘッドスペースを不活性ガスによって効率よく置換することが出来るようになる。
【００１０】
請求項６に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記蒸気は、殺菌室を真空減圧した後に導入し、所定時間保持した後に排気することとした。上記容器詰め食品の殺菌方法では、殺菌室を真空に減圧することにより蒸気の流入速度が増加し、その結果、殺菌室に流入する蒸気の流量が増加し、結果、単位時間当たりに供給される熱量が増大する。また、蒸気を所定の間保持することにより、殺菌室に供給された熱量が容器内に充填された固形物、容器および蓋材に十分に伝熱し、これら固形物、容器および蓋材が好適に短時間に熱せられて殺菌される。
【００１１】
請求項７に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記蒸気を前記殺菌室内から排出する際に、該殺菌室内の圧力が前記食品の温度における飽和蒸気圧に対して０.０１から０.１ＭＰａだけ高くなるように該殺菌室内に不活性ガス又は空気を導入することにより該殺菌室内の圧力を調整し、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却することとした。
本願発明者が鋭意研究した結果、殺菌室内の圧力が食品の温度における飽和蒸気圧よりも０.０１ＭＰａより低い場合は固形食品の破裂や水分の突沸等を生じやすくなるので好ましくなく、他方、殺菌室内の圧力が同飽和蒸気圧よりも０.１ＭＰａより高い場合は固形物破裂防止効果において変わりなく、不活性ガス等の導入量が増えるだけ不経済であることを見出した。
そこで、上記容器詰め食品の殺菌方法では、不活性ガス等を殺菌室内に好適に導入し、殺菌室内の圧力を固形物の温度における飽和蒸気圧よりも０.０１から０.１ＭＰａだけ高く設定することにより、固形物の破裂を効果的に防止する。なお、殺菌室内の圧力は、製造時に食品の温度を測定しながら調整してもよいが、予め試験的に固形物の温度変化を測定しておき、製造時にはそのデータに基づいて圧力を調整してもよい。
【００１２】
請求項８に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記蒸気を排気した後に、前記殺菌室を減圧しながら前記容器および前記プレシール蓋材を冷却することとした。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、減圧した後の大気圧戻しの際、空気の断熱膨張により、容器等の顕熱と空気の潜熱との間で熱交換が行われ、その結果、容器は顕熱の一部を空気の潜熱として失うことになる。これにより、容器等は好適に冷却される。また、凝縮水の気化を促して、固形物が水っぽくなるのを防止するようになる。
【００１３】
請求項９に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記液汁は、高温短時間殺菌して冷却後に前記殺菌室から無菌室に移載された殺菌済み固形物入り容器に充填され、該液汁により前記固形物及び容器を冷却することとした。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、液汁を短時間に高温殺菌して冷却するので、液汁の熱劣化を防ぐと共に、低温の液汁を蒸気殺菌後の固形物入り容器に充填するので、固形物が液汁によって冷却されるため、固形物入り容器を殺菌室で長時間冷却する必要がなく、高温の状態で殺菌室から取り出すことができる。
【００１４】
請求項１０に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却した後に、前記容器のヘッドスペースに対しガス置換ノズルによって不活性ガスを所定の間導入し、その後前記ガス置換ノズルを待避させて該容器開口部を密封することとした。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、ガス置換ノズルが容器開口部に対するヒートシールの妨げにならなくなる。
【００１５】
請求項１１に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記液汁の充填、前記ガス置換及び前記容器開口部の密封は、クリーンボックス内で行なうこととした。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、前記液汁の充填、前記ガス置換及び前記容器開口部の密封がクリーンボックス内で行なわれるので、アセプティック充填又はそれに匹敵する良質な固形物・液汁混合物の容器詰め食品を得ることができる。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１２に記載の容器詰め食品の充填システムでは、食品充填済み容器を載置する受け台と、前記容器および蓋材を同時に殺菌する高温高圧の蒸気を殺菌室に供給する蒸気供給手段を具備した容器詰め食品の充填システムであって、前記食品が固形物・液汁混合物であり、少なくとも前記容器の開口部を覆う寸法で予め切断されたプレシール蓋材を該容器に融着させずに該容器の開口部を覆う位置に保持し且つ該容器のヘッドスペースと前記殺菌室内気の通気状態を保持する容器保持手段、液汁を高温短時間で殺菌する液汁高温短時間殺菌手段を備え、前記固形物と共に前記容器および前記プレシール蓋材を同時に熱殺菌し、その前記液汁高温短時間殺菌手段による殺菌済み液汁を固形物充填殺菌済み容器に充填するようにしてなることを特徴とする。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項１に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【００１７】
請求項１３に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の内で前記容器のフランジの外縁部からはみ出した部分を押えるピン付きプレートと、該ピンを受ける前記受け台とを具備して成ることとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項２に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【００１８】
請求項１４に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の内で前記容器のフランジ上の非ヒートシール部分を押えるピン付きプレートと、該ピンを受ける前記受け台とを具備して成ることとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項３に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【００１９】
請求項１５に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の端部を狭持するグリップと、該グリップを支持する支持手段と、該グリップを所定の位置に案内するガイド手段とを具備して成ることとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項４に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【００２０】
請求項１６に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記容器のフランジから前記プレシール蓋材までのクリアランス量を調整するクリアランス量調整手段を備えることとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項５に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【００２１】
請求項１７に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記蒸気供給手段は、真空ポンプを有し、前記殺菌室内を真空減圧した後に蒸気を導入し、所定時間を保持した後に排気することとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項６に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【００２２】
請求項１８に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記蒸気を前記殺菌室内から排出する際に、該殺菌室内の圧力が前記食品の温度における飽和蒸気圧に対して０.０１から０.１ＭＰａだけ高くなるように該殺菌室内に不活性ガス又は空気を導入することにより該殺菌室内の圧力を調整し、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却することとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項７に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【００２３】
請求項１９に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記蒸気を排気した後に、前記殺菌室を減圧しながら前記容器および前記プレシール蓋材を冷却するように構成されていることとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項８に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【００２４】
請求項２０に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記蒸気を排気した容器に液汁を充填する液汁充填ノズル、該液汁充填ノズルを容器の開口部と前記蓋材との隙間から又は前記蓋材を保持する蓋材保持手段を上昇させて容器内に液汁を充填するように変位させる充填ノズル変位手段を有するように構成することとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、液汁充填ノズルを容器内に液汁を充填する位置に確実に変位させることができる。
【００２５】
請求項２１に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却した後に、前記容器のヘッドスペースに対しガス置換ノズルによって不活性ガスを所定時間導入し、その後前記ガス置換ノズルを待避させて該容器開口部を密封することとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項１０に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の容器詰め食品の殺菌方法によれば、容器の開口部を覆う寸法で予め切断されたプレシール蓋材が融着せずに容器の開口部を覆う位置に容器のヘッドスペースと前記殺菌室内気の通気状態を保ちながら支持されている為、以下に記す効果を有する。
（１）容器と食品と蓋材を同時に殺菌することが出来る。
（２）蒸気の流入による食品の飛散が好適に防止される。
（３）仮シール工程及びそのための仮シール装置が不要となる。
（４）容器と蓋材の収縮率が違う場合でも、容器のフランジ部が変形しなくなる。
特に、レトルト殺菌と比べ、
（５）固形物・液汁混合物からなる内容物を短時間に殺菌することができ、内容物の熱劣化による栄養価が損なわれることがなく、高品質の容器詰め食品が得られる。
（６）固形物と液汁が各々最適な殺菌が可能である。
（７）蒸気が直接に食品に触れるため、食品に対する伝熱効率が高くなり、その結果、殺菌処理の時間が短縮される。
（８）殺菌処理終了後に容器の開口部を密封するため、容器内圧の制御が容易に出来るようになる。
（９）容器が多室の場合は、各室に異なる内容品を充填しても、蓋材に凹凸が生じなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００２８】
図１は、本発明に係るカップ詰固形食品の充填システム１００の実施形態を示す構成説明図であリ、図２はそのライン概略図である。
この実施形態に係るカップ詰固形食品の充填システム１００は、カップに固形食品を充填する固形物充填部１０と、蓋材を予めカップの開口部を覆う寸法で切断する蓋材カット部２０と、カットした蓋材（プレシール蓋材）をカップに融着させずに且つカップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながらプレシール蓋材を固定する蓋材保持部３０と、その状態で固形物充填済みカップと蓋材を同時に高温高圧の蒸気によって熱殺菌する蒸気殺菌部４０と、該熱殺菌された固形物充填済みカップ内に殺菌済み液汁を充填する液汁充填部５０と、カップのヘッドスペースを不活性ガスで置換するガス置換部６０と、プレシール蓋材をカップのフランジに融着させてカップの開口部を密封するシール部７０と、フランジからはみ出た余分な蓋材をカットするトリミング部８０とを具備して構成されている。さらに、前記液汁を殺菌及び冷却して液汁充填部５０に供給する液汁供給部９０を具備している。液汁供給部９０は、液汁を調合する液汁調合タンク９１、調合された液汁を高温短時間殺菌する高温短時間殺菌装置及び高温殺菌に続いて冷却する冷却装置としての熱交換機（ＵＨＴ殺菌装置）９２及び充填タンク９３から構成されている。なお、蒸気殺菌部４０は蒸気殺菌室(蒸気殺菌釜)ＳＲとして構成され、蒸気殺菌部４０の入口までは一般室相当の環境でよく、蒸気殺菌部４０の出口から少なくとも液汁充填部５０、ガス置換部６０、シール部７０の出口までは無菌環境またはクリーン環境であることを要し、クリーンボックスＣＢ内に配置されている。
【００２９】
固形物充填部１０では、所定量の固形食品、例えば豆類、いも類、栗、トウモロコシ及びその他の具材等がカップ内に充填機によって充填される。また、カップとしては、例えばフランジシール面を有する広口の耐熱性プラスチック容器またはアルミ箔製容器を使用することが出来る。
【００３０】
蓋材カット部２０は、蓋材をカップの開口部を覆う寸法、例えばカップのフランジ外周部に相当する寸法で切断したプレシール蓋材を製造する。また、蓋材の材質としては例えばプラスチックフィルムやアルミ箔又はそれらの積層複合フィルム等である。なお、蓋材の熱収縮率はカップの熱収縮率と略等しいか、或いはそれ以下であることが望ましい。
【００３１】
蓋材保持部３０は、従来のカップ詰固形食品の充填システムのように蓋材を容器に部分融着（仮シール）して固定するのではなく、後述する蓋材保持手段によってプレシール蓋材を容器に融着させずに且つ容器のヘッドスペースと外気との通気状態を保ちながら保持・固定するものである。これにより、蓋材をカップに部分融着する仮シール工程およびその工程に必要な仮シール装置が不要となり、システム全体の工程および装置の構成が簡略化するようになる。なお、この蓋材保持手段の詳細については、図４から９及び１４、１５を参照しながら後述する。
【００３２】
蒸気殺菌部４０は、図３に示すように、高温高圧の蒸気を発生させる蒸気発生器４１と、その蒸気を貯蔵するスチームタンク４２と、蒸気の供給圧力を所定の圧力に調整する調圧弁４３−１と、蒸気の殺菌室４６への流入を断続（オン／オフ）するインレット弁４４と、同流出を断続するアウトレット弁４５と、被加熱対象物である食品充填済みカップを載置する殺菌室４６と、殺菌室４６を減圧する真空ポンプ４７と、殺菌室４６の真空状態をブレイクする大気圧戻し弁４８と、空気または不活性ガスを貯蔵するガスタンク４９と、ガスの供給圧を調整する減圧弁４３−２とを有している。
【００３３】
また、コンベアＣＶはいわゆる無端のコンベアベルトで、カップを受けるカップ受台を備え、カップを固形物充填部１０、蓋材保持部３０、蒸気殺菌部４０、そして、クリーンボックスＣＢ内の液汁充填部５０、ガス置換部６０、シール部７０に順次搬送し、シールされた容器を、クリーンボックスＣＢから排出してトリミング部８０に搬送する経路を循環する単一又は一連の複数のコンベヤ群で構成されている。
【００３４】
殺菌室４６への蒸気の供給方式としては、容器を殺菌室４６へ搬入後、常圧下のまま高温高圧の蒸気を供給してもよいし、或いは殺菌室４６の内部を真空にした後に供給してもよい。殺菌室４６の内部を予め真空脱気しておくことにより、蒸気が食品の隙間まで瞬時に流入し食品および容器を効率よく加熱（熱殺菌）することが出来る。殺菌時間（殺菌室４６における蒸気の保持時間）としては、例えば、１２０℃以上−１０分間、１３０℃以上−５分間、または１６０℃以上−５秒間である。
【００３５】
殺菌室４６の残留蒸気の排気方式としては、単にアウトレット弁を開いて蒸気を排気してもよいし、或いは蒸気の排気と同時にガスを導入することにより殺菌室４６の内圧の減圧速度を調整して蒸気を排気してもよい。なお、減圧速度については、飽和蒸気圧をＰSとし、殺菌室４６の内圧をＰとする時、０.０１[ＭＰａ]＜Ｐ−ＰS＜０.１[ＭＰａ]となるように、つまり殺菌室４６の内圧が飽和蒸気圧ＰSに対して０.０１〜０.１[ＭＰａ]だけ高くなるように、殺菌室４６にガスを導入しながら殺菌室４６の内部を減圧する。従来、冷却を早めるためアウトレット弁を開にして蒸気を急激に排気すると水分が突沸したり固形食品が破裂することがあった。しかし、このように、ガスを導入しながら減圧速度を調整して蒸気を排気することにより、固形食品の破裂を好適に防止することが可能となる。また、アウトレット弁の調圧だけでは冷却の進行が遅くなり、殺菌工程に時間を要し、好ましくない。
【００３６】
また、導入するガスとしては、例えば、窒素等の不活性ガス又は高圧空気である。従って、窒素等の不活性ガスを採用する場合は、蒸気の排気と同時に容器のヘッドスペースが不活性ガスで置換されるため、次工程であるガス置換の工程を省略することが可能となる。これにより、蒸気殺菌部４０の後段に位置するガス置換部６０を省略することが可能となる。
【００３７】
また、熱殺菌後の容器の冷却方法としては、冷却をより促進するために、減圧冷却したり、内部を水冷したり、殺菌室を外部から水冷してもよい。一般にスチームインジェクションは、蒸気の凝縮水によって食品が水っぽくなる傾向がある。減圧冷却を行うと、凝縮水の気化により冷却が促進されるとともに余分な水分が除去され、食品が水っぽくなるのを防止する効果がある。しかしながら、本実施形態では、後述するようにクリーンボックスに搬送後の容器に冷却された液汁を充填して、液汁により冷却されるので、必ずしも殺菌室での冷却は必要でなく、熱い状態で殺菌室から排出が可能である。
【００３８】
液汁充填部５０では、蒸気殺菌部４０で蒸気殺菌及び冷却されてクリーンボックス内に搬送されてきた容器のフランジと蓋材との間に液汁充填ノズルを挿入し、或いは蓋材を保持して容器開口部を覆っている蓋材保持手段を移動させて容器の開口部を開放して、開口部上方に液汁充填ノズルを位置させて、該液汁充填ノズルにより充填タンク９３に貯留されている殺菌済み且つ冷却された液汁を所定量固形物の上方に向けて充填する。液汁充填ノズルの駆動機構の詳細は後述する。
【００３９】
ガス置換部６０は、詳細については、図１３を参照しながら後述するが、ガスを噴射するガス置換ノズルを充填済みカップに近接させながら吹きつけ、そして吹きつけが完了すると、ガス置換ノズルをそのカップから離隔して待避させ次工程であるシール工程の妨げとならないように構成されている。
【００４０】
シール部７０では、熱せられたシールヘッドがプレシール蓋材を充填済みカップのフランジ部に押し当ててプレシール蓋材をそのフランジ部に融着させ、充填済み容器の開口部を密封する。
【００４１】
トリミング部８０では、容器の開口部のヒートシール後、容器のフランジ部からはみ出た余分な蓋材はカッタによって切断され、その開口部を密封された充填済み容器は搬出手段によって製品として出荷される。
【００４２】
液汁充填部５０に液汁を供給する液汁供給部９０は、液汁を調合する調合タンク９１、調合タンクの下流に設けられ調合された液汁を高温高速殺菌（ＵＨＴ殺菌）する殺菌機とその下流に設けられた瞬間冷却機との組み合わせからなる熱交換機９２、及び充填タンク９３とから構成されている。充填タンクから管路を介して液汁充填ノズルに連設されているが、熱交換機、充填タンク、充填ノズルまでの経路は、密封経路となっており、外気の侵入を阻止して液汁の無菌状態を保持している。液汁の殺菌後の冷却温度は、内容液にもよるが少なくとも殺菌済み固形物の温度よりも低い温度まで冷却されることが望ましい。
【実施例１】
【００４３】
図４は、実施例１に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダー３０aを示す斜視説明図である。また、説明の都合上、カップ受台ＣＨ、液汁充填ノズル５１およびガス置換ノズル６１が図上に表されている。この蓋材ホルダー３０aは、プレシール蓋材ＰＳをカップ受台ＣＨに押し当てる押えボルト３１aと、押えボルト３１aを支持するボルト支持構体３２aと、押えボルト３１aがプレシール蓋材ＰＳの所定の位置に当たるように案内する位置決めガイド３３aとから成る。
【００４４】
押えボルト３１aは、プレシール蓋材ＰＳの周端部を、例えば４点でカップ受台ＣＨに押し当てることによりプレシール蓋材ＰＳを保持している。これにより、殺菌室４６と容器内部との通気状態が好適に確保され、殺菌室４６に蒸気を供給した時に、蒸気が容器の内部まで流入し、容器と内容物を同時に熱殺菌することが可能となる。また、液汁充填ノズルで殺菌済み液汁を供給する際、及びヘッドスペースをガス置換する際、液汁充填ノズル５１又はガス置換ノズル６１が容器のヘッドスペース近傍まで近接することができるため、液汁を確実に供給でき、且つ容器のヘッドスペースを不活性ガスで十分に置換することが出来るようになる。
【００４５】
ヒートシールバー貫通口３４aは、カップのヘッドスペースにある空気を不活性ガスで置換した後に、プレシール蓋材ＰＳをカップのフランジ部ＣＦに融着するヒートシールバーＨＢが通過するための開口である。
【００４６】
押えボルト３１aがプレシール蓋材ＰＳをカップ受台ＣＨに押し当てる代わりに、カップのフランジ部ＣＦに押し当てるように押えボルト３１aをボルト支持構体３２aに配設しても良い。
【００４７】
図５は、蓋材ホルダー３０aの要部断面説明図である。また、カップ受台ＣＨ、ヒートシールバーＨＢおよびガス置換ノズル６１が表されている。
高温高圧の蒸気がプレシール蓋材ＰＳとカップフランジ部ＣＦとの間からカップの内部に入り込み、カップに充填された食品ＳＦおよびカップの内外周面を熱殺菌する。また、クリアランス量ｄは、カップ開口部の天面からプレシール蓋材ＰＳの下面までの距離で定義され（以降の説明でも同様とする。）、本実施例ではクリアランス量ｄ≒０.０ｍｍである。後述するように、このクリアランス量ｄは、殺菌時においては加熱効率の点で大きい方が望ましく、他方、ガス置換時においては不活性ガスの使用量の点から小さい方が望ましい。
【００４８】
このように、プレシール蓋材ＰＳがカップフランジ部ＣＦに融着されずにカップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置に押えボルト３１aによって固定されている。従って、高温高圧の蒸気が流入する際に、プレシール蓋材ＰＳとカップの熱収縮率が相異する場合でもカップフランジ部ＣＦの変形が生じなくなる。また、プレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに部分的に融着する工程及びそのための仮シール装置が不要となり、結果的に全体の工程および装置の構成が簡略化するようになる。
【実施例２】
【００４９】
図６は、実施例２に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダー３０bを示す斜視説明図である。
この蓋材ホルダー３０bは、カップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置にプレシール蓋材ＰＳを狭持しながらカップから離隔して保持するグリップとしての蓋材ウェイトプレート３１b及び蓋材サポートプレート３２bと、蓋材ウェイトプレート３１b及び蓋材サポートプレート３２bを支持する支持手段としてのスプリング３３bと、スプリング３３bの中を通り蓋材ウェイトプレート３１b及び蓋材サポートプレート３２bの貫通穴に嵌合するガイド手段としてのガイドピン３４bと、スプリング３３b及びガイドピン３４bが固定されているカップ受台３５bとから成る。
【００５０】
プレシール蓋材ＰＳは、カップフランジ部ＣＦに融着されずに蓋材ウェイトプレート３１b及び蓋材サポートプレート３２bとの間に狭持されカップから離隔して保持されている。更にスプリング３３bによって蓋材サポートプレート３２bとカップ受台３５bの隙間から殺菌用の高温高圧の蒸気が入り込むのに適したクリアランス量ｄが確保されている。
【００５１】
また、カップを受けるカップ受台３５bは、液汁充填ノズル５１及びガス置換ノズル６１が容器の内部に深く入り込むことが出来るように、液汁充填ノズル５１及びガス置換ノズル６１と対向する面に切り欠きが施されている。
【００５２】
図７は、蓋材ホルダー３０bとヒートシールバー７０bとを組み合わせた要部断面説明図である。
このヒートシールバー７０bは、プレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに押し当てて融着させるシールヘッド７１bと、スプリング３３bを押し下げるスプリング下げステイ７２bと、スプリング下げステイを懸架する下げステイ用スプリング７３bと、ガイドピン３４bと嵌合するガイドホール７４bとから成る。
【００５３】
なお、図示されてはいないが、スプリング下げステイ７２bは軸方向に対し摺動可能に構成されている。かつ、下げステイ用スプリング７３bのバネ定数はスプリング３３bのバネ定数より大きくなるように設定されている。これにより、スプリング下げステイ７２bと蓋材ウェイトプレート３１bが合した時、先ずスプリング３３bが縮み始め、そして、スプリング３３bが最下点に達した時、今度は下げステイ用スプリング７３bが縮み始め、その結果、シールヘッド７１bが下降しプレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに押し当てて融着することになる。なお、このヒートシールの動作の詳細については、図８において後述する。
【００５４】
図８は、蓋材ホルダー３０b及びヒートシールバー７０bの動作を示す説明図である。
先ず、図８（ａ）に示すように、カップ開口部の天面からプレシール蓋材ＰＳの下面までの距離で定義されるクリアランス量ｄは最大となり蒸気殺菌時のクリアランスを好適に確保する。また、カップ受台３５bのガイドピン３４bとガイドホール７４bとが嵌合するように、シールヘッド７１b及びスプリング下げステイ７２bがカップ受台３５bに対して下降する。
【００５５】
図８（ｂ）に示すように、シールヘッド７１b及びスプリング下げステイ７２bが下降して、スプリング下げステイ７２bと蓋材ウェイトプレート３１bが合し、スプリング下げステイ７２bが蓋材ウェイトプレート３１bを押すことにより、スプリング３３bが徐々に縮むようになる。このようにして、スプリング３３bは最下点まで縮み、ヘッドスペースの不活性ガス置換に最適なクリアランス量ｄが好適に確保される。
【００５６】
また、前述したように、クリアランス量ｄは、殺菌時においては加熱効率の点で大きい方が望ましく、他方、ヘッドスペースの不活性ガス置換時においては不活性ガスの使用量の点から小さい方が望ましい。
【００５７】
図８の（ｃ）に示すように、なおもシールヘッド７１b及びスプリング下げステイ７２bが下降して、蓋材ウェイトプレート３１bを押し下げようとするが、スプリング３３bが最短長になっているために、蓋材ウェイトプレート３１bはこれ以上下がることが出来ず、スプリング下げステイ７２bは、シールヘッド７１bに対し鉛直上向きに摺動し、その結果、シールヘッド７１bは下降するようになる。そして、シールヘッド７１bは下げステイ用スプリング７３bを押し下げながらプレシール蓋材ＰＳに接し、プレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに押し当ててプレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに融着する。
【００５８】
このように、プレシール蓋材ＰＳがカップフランジ部ＣＦに融着せずにカップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置に蓋材ホルダー３０bによってカップから離隔して保持されている。その結果、高温高圧の蒸気が流入する際に、プレシール蓋材ＰＳとカップの熱収縮率が相異する場合でもカップフランジＣＦの変形が生じなくなる。また、プレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに部分的に融着する工程及びそのための仮シール装置が不要となり、結果的に全体の工程および装置の構成が簡略化するようになる。また、ヒートシールバー７０bを上記構成とすることにより、熱殺菌時またはヘッドスペースの不活性ガス置換時において最適なクリアランス量ｄを確保することが出来るようになる。
【実施例３】
【００５９】
図９は、実施例３に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダー３０ｃを示す説明図である。なお、図９の（ａ）は、平面図であり、同（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図である。
この蓋材ホルダー３０ｃは、カップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置にプレシール蓋材ＰＳを狭持しながらカップから離隔して保持するグリップとしてのフィルム押え３１c及びフィルム受け３２cと、フィルム押え３１c及びフィルム受け３２cを支持する支持手段としてのバネ３３cと、バネ３３cの中を通り板３５cと螺合するガイド手段としてのピンファスナ３４cと、ピンファスナ３４cと螺合する板３５cと、カップを受けるカップ受台３６cとから成る。また、ピンファスナ３４cと板３５cは、後述するように、クリアランス量調整手段を成している。
【００６０】
プレシール蓋材ＰＳが全周にわたり狭持されている実施例２と異なり、本実施例ではプレシール蓋材ＰＳの向かい合う一の両端部のみがフィルム押え３１c及びフィルム受け３２cによって狭持され、且つバネ３３cによってカップから離隔して保持されている。
【００６１】
板３５cにはピンファスナ３４cと螺合する雌ねじ（図示せず）が形成され、且つピンファスナ３４cを締める（板３５cにネジ込むこと）ことにより、クリアランス量ｄを小さくすることができ、逆にピンファスナ３４cを緩めることにより、クリアランス量ｄを大きくすることができる。従って、蒸気を殺菌室に供給する際は、クリアランス量ｄを大きく確保し、十分な量の蒸気がカップの内部に流入してプレシール蓋材、カップ及び内容物を同時に支障なく挿入できるようにクリアランス量を大きく確保する。一方、カップのヘッドスペースを不活性ガスで置換する際は、クリアランス量ｄを小さく確保し、不活性ガスの逃気を最小限に抑えながら効率よく不活性ガス置換をすること出来るようになる。
【００６２】
カップ受台３６cのカップフランジ部ＣＦに合する部分には溝が切られ、その溝にシートラバーＳＲが埋め込まれている。このシートラバーＳＲによってカップフランジ部ＣＦにかかるシールヘッドの押圧が均一になると共に、ヒートシール時にカップフランジ部ＣＦが受ける衝撃を好適に吸収する。
【００６３】
このように、プレシール蓋材ＰＳがカップフランジ部ＣＦに融着せずにカップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置に蓋材ホルダー３０cによってカップから離隔して保持されていることにより、高温高圧の蒸気がカップＣの隅々まで行き渡り所定の殺菌温度に容易に到達することが出来ると共に、プレシール蓋材ＰＳとカップの熱収縮率が相異する場合でもカップフランジ部ＣＦの変形が生じなくなる。また、固形物、容器、蓋材の同時加熱殺菌後に、液汁の充填が可能となる。また、プレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに部分的に融着する工程及びそのための仮シール装置が不要となり、結果的に全体の工程および装置の構成が簡略化するようになる。更に、ピンファスナ３４cを板３５cに締緩することにより、熱殺菌時、液汁充填時またはヘッドスペースの不活性ガス置換時において最適なクリアランス量ｄを確保することが出来るようになる。
【００６４】
（熱殺菌時のクリアランス量ｄの好適範囲）
クリアランス量ｄが小さい場合は、真空脱気した後に蒸気を供給することにより容器内部まで蒸気が流入しプレシール蓋材、容器および内容物を同時に熱殺菌することが可能となる。他方、所定のクリアランス量ｄを設けると、より高速に容器および内容物を熱殺菌することができるようになる。しかしながら、クリアランス量ｄが大きすぎると、蒸気供給時の食品の飛散、後述の水冷を行う際には飛沫の浸入などのおそれがある。また、上述したように、ガス置換の効率を考慮すると、クリアランス量ｄとしては、１〜３０[mm]が望ましく、特に３〜１０[mm]がより望ましいが、液汁充填ノズル挿入時は、該ノズル先端をヘッドスペースに望ませるのに充分なクリアランス量を確保する。そのために、蓋材ホルダー全体をカップ受台から持上げることができるようにしても良い。
【００６５】
図１０は、蒸気殺菌後における殺菌室およびカップの冷却の一例を示す説明図である。
この殺菌室の冷却では、シャワーノズルＳＮより無菌の冷却水ＣＷを噴射することにより、その冷却水ＣＷが殺菌室内部の蒸気を冷却すると共に殺菌室内部の壁面を冷却する。そして、これらの冷却水ＣＷは、最終的にはカップＣが冷却水ＣＷによって部分浸漬されるように、殺菌室内部の底部に集水・貯水される。なお、この冷却水ＣＷの水位はカップの開口部ＣＯより下位となるように制御されている。また、冷却水ＣＷは蓋材ホルダー３０cに直接にかからない方向に噴射される。これにより、蒸気殺菌後の昇温したカップを好適に冷却すると共に殺菌室内部を好適に冷却することが出来る。また、冷却水ＣＷとしては、無菌水を使用する。
【００６６】
図１１は、液汁充填部５０の動作を示す説明図である。なお、図１１（ａ）は液汁充填ノズル５１が待避している状態を示し、一方、図１１（ｂ）は、液汁充填ノズル５１が固形物が充填されているカップ内に液汁を充填している状態を示している。本実施形態の液汁充填ノズルの駆動機構は、図１２に示す後述するガス置換ノズルの駆動機構と同様な機構であるので、それと同様な部材には同一符号を付し、その詳細な機構は図１２で説明する。
本実施形態の液汁充填ノズルの駆動機構において、例えばカップフランジ部ＣＦからはみ出したプレシール蓋材ＰＳが垂れ下がっている場合に、ノズルが単に直線運動のみを行うものであると、垂れ下がった蓋材がノズルの進入を邪魔して容器開口部に進入できないという問題があるが、本実施形態の液汁充填部５０はその問題点を解消できる充填ノズル変位手段を有している。即ち、本発明に係る液汁充填部５０の充填ノズル変位手段を構成するピックアップカム６２により、液汁充填ノズル５１は往復運動と楕円運動を行うことが出来る。これにより、プレシール蓋材ＰＳが垂れ下がっている場合であっても、同図（ａ）の状態から液汁充填ノズル５１がプレシール蓋材ＰＳをまくりながら進入して、同図（ｂ）に示すようにカップのヘッドスペースに面することが出来るようになる。なお、図中５８は液汁充填ノズル５１に液汁を供給する液汁供給ラインである。
【００６７】
図１１（ａ）では、エアシリンダ６６のロッドが前進することにより、プッシャーロッド６５も前進し、その結果、液汁充填ノズル５１がピックアップカム６２によってカップ受台ＣＨに近接しながら吐出方向を上方へ変える。図１１（ｂ）では、エアシリンダ６６のロッドが更に前進することにより、プッシャーロッド６５を更に前方へ押し出し、その結果、液汁充填ノズル５１が楕円軌道を描きながらプレシール蓋材ＰＳをめくりながらカップ受台ＣＨに近接し、液汁をカップに供給する。
【００６８】
また、液汁充填部５０は、エアシリンダ６６及びピックアップカム６２によって液汁充填ノズル５１の吐出方向を変えているが、それとは別にヒンジ等を使用することにより、液汁充填ノズル５１の吐出方向を可変とすることも可能である。
【００６９】
図１２は、本発明に係るガス置換部６０におけるガス置換ノズルの駆動機構を示す一実施形態を示している。
このガス置換部６０は、ヘッドスペースに不活性ガスを吹き込むガス置換ノズル６１、そのノズルの吐出方向を可変にするピックアップカム６２と、ピックアップカム６２の作用を伝達するアーム６３と、アーム６３のピックアップカム６２に対する摩擦を低減するローラー６４と、エアシリンダの往復力を液汁充填ノズル５１へ伝達するプッシャーロッド６５と、往復力を発生するエアシリンダ６６と、プッシャーロッドを保持するロッドホルダ６７と、ガス置換ノズル６１に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ライン６８とから成る。
【００７０】
図１１は、液汁充填ノズルの駆動機構を示したが、ガス置換ノズル駆動機構も同様な機構を採用できる。図１３は、ガス置換部６０におけるガス置換ノズルによる前記液汁充填後に行う不活性ガス置換の状態を示し、液汁充填時の状態を示す図１１に対応している。同様な構成は図１２と同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、ヘッドスペースの不活性ガス置換の場合、ガス置換ノズル６１が液汁充填ノズル５１と相違して容器のベッドスペース上方に面する必要はないので、図のようにガス置換時のガス置換ノズル６１のストロークは小さく、ノズル先端はカップのフランジとプレシール蓋材ＰＳとの隙間（クリアランス）に面していればよい。
【実施例４】
【００７１】
図１４は、実施例４に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダー３０dを示す説明図である。なお、図１４（ａ）は、平面図であり、同（ｂ）はその要部断面図である。
この蓋材ホルダー３０dは、カップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置にプレシール蓋材ＰＳを狭持しながらカップから離隔して保持するグリップとしてのフィルム押え３１d及びフィルム受け３２dと、フィルム押え３１d及びフィルム受け３２dをカップ受台ＣＨに案内する支持手段およびガイド手段としての位置決めガイド３３dと、殺菌室４６に設置され位置決めガイド３３dを支持するクリアランス量調整手段としてのガイド３４dとから成る。
【００７２】
プレシール蓋材ＰＳはフィルム受け３２dに載置され上部よりフィルム押え３１dによって固定されている。なお、フィルム押え３１dはフィルム受け３２dに載置されているだけである。
【００７３】
カップ受台ＣＨは、殺菌室４６においてガイド３４d間に配設される。他方、後述するように、ガイド３４dは位置決めガイド３３dを支持することにより、クリアランス量ｄを大きく確保し十分な量の蒸気がカップＣの内外周面に沿って流入することができるようにする。
【００７４】
図１５は、熱殺菌時または液汁充填時、及びヘッドスペースの不活性ガス置換時におけるクリアランス量ｄの調整を示す説明図である。
図１５（ａ）に示すように、カップ受台ＣＨが蒸気殺菌部及び液汁充填部のガイド３４d間に配設され、続いてプレシール蓋材ＰＳが載置固定されたフィルム押え３１d及びフィルム受け３２dが位置決めガイド３３dに案内されて、位置決めガイド３３dがガイド３４dに合し支持される。これにより、プレシール蓋材ＰＳはカップＣの開口部を覆う位置に、カップ開口部の天面（カップフランジ部ＣＦ）からクリアランス量ｄだけ隔てて保持されるようになる。このように、大きなクリアランス量ｄを確保することにより、十分な量の蒸気がカップの内外周面に沿って流れることが出来るようになる。その結果、プレシール蓋材、カップおよび内容物がより迅速に熱殺菌されるようになる。また、液汁充填部では、液汁充填ノズルの挿入が容易となる。
【００７５】
図１５（ｂ）に示すように、カップ受台ＣＨが液汁充填部５０を過ぎると、ガイド３４dによる支持がなくなるため、位置決めガイド３３dが下がり、その結果、フィルム押え３１d及びフィルム受け３２dが下がりフィルム受け３２dがカップフランジ部ＣＦに保持されるようになる。これにより、クリアランス量ｄは限りなく小さくなる。そして、ガス置換ノズルＧＮはカップのヘッドスペースに不活性ガスを供給し、クリアランス量ｄが限りなく小さいため、不活性ガスの逃気を最小限に抑えながらカップのヘッドスペースを不活性ガスによって効率よく置換することが出来るようになる。このように、ガイド３４dの支持がなくなることにより、ヘッドスペースの不活性ガス置換に最適なクリアランス量ｄを確保することが出来るようになる。
【００７６】
実施例４に係る蓋材ホルダーによれば、熱殺菌のとき及び液汁充填のときには広いクリアランス量ｄを確保することができ、他方、ヘッドスペースのガス置換時においては狭いクリアランス量ｄを自動的に確保することができる。
【００７７】
図１６は、蒸気殺菌後における殺菌室およびカップの冷却の他の例を示す説明図である。
この殺菌室の冷却では、殺菌室４６の壁にウォータージャケットＷＪが形成されて、その内部を冷却水ＣＷが循環している。これにより、冷却水ＣＷにより殺菌室４６の壁が冷却され、引いては壁近傍に残留する蒸気の熱をも奪うことになる。なお、冷却水ＣＷとしては、非無菌水、例えば水道水を使用することが出来る。
【００７８】
カップの冷却に対しては、カップＣを、水位がカップＣの開口部ＣＯより下位になるようにして無菌水ＭＷによって部分浸漬する。このようにすることにより、シャワー式と異なり水滴の飛沫が発生することはなく、その結果、内容物に水滴が混入することはない。これにより、蒸気殺菌後の昇温したカップを好適に冷却することが出来る。
【００７９】
以上、本発明の種々の実施形態及び実施例について説明したが、本発明は上記の実施形態や実施例に限るものでなく、その技術的思想の範囲内で種々の設計変更が可能である。たとえば、前記実施形態では、液汁充填ノズルは、図１１に示すように、容器に対して側方から移動して容器開口部に面するようにしているが、無菌室で蓋保持手段全体を持上げて上方からの液汁充填ノズルの進入に邪魔にならない位置に変位させるようにすれば、例えば図２に模式的に示すように、液汁充填ノズルは容器の搬送路上方に配置して上方に配置することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の容器詰め食品の殺菌方法および充填システムは、固形物・液汁混合物が充填された容器、多室異食品の容器、並びに樹脂製容器とアルミ箔入りフィルムのように容器と蓋材の殺菌温度近傍における収縮率が大きく異なる容器に対し好適に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係る容器詰食品の充填システムを示す構成説明図である。
【図２】その充填システムのライン構成模式図である。
【図３】蒸気殺菌部を示す構成説明図である。
【図４】実施例１に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダーを示す斜視説明図である。
【図５】蓋材ホルダーの要部断面説明図である。
【図６】実施例２に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダーを示す斜視説明図である。
【図７】蓋材ホルダーとヒートシールバーとの組み合わせを示す要部断面説明図である。
【図８】蓋材ホルダー及びヒートシールバーの動作を示す説明図である。
【図９】実施例３に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダーを示す説明図である。
【図１０】蒸気殺菌後における殺菌室の冷却の一例を示す説明図である。
【図１１】液汁充填ノズルの作動説明図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るガス置換ノズルの駆動機構を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施形態に係るガス置換ノズルの動作を示す説明図である。
【図１４】実施例４に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダーを示す説明図である。
【図１５】熱殺菌時またはヘッドスペースの不活性ガス置換時におけるクリアランス量ｄの調整を示す説明図である。
【図１６】蒸気殺菌後における殺菌室およびカップの冷却の他の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０ 固形物充填部
２０ 蓋材カット部
３０ 蓋材保持部
４０ 蒸気殺菌部
５０ 液汁充填部
６０ ガス置換部
７０ シール部
８０ トリミング部
９０ 液汁供給部
１００ カップ詰め固形食品の充填システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器詰め食品の殺菌方法および充填システム、特に、固形物・液汁混合食品に対する殺菌効果が高く且つ全体の工程および装置構成を簡素化する容器詰め食品の殺菌方法および充填システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
容器詰め食品の殺菌方法としては、食品を容器に充填し、蓋材によって容器開口部を密封した後にチャンバに移送し、高温高圧の蒸気や加圧熱水で熱殺菌を行う「レトルト殺菌方法」や、食品を容器に充填した後に高温高圧の蒸気を導入し、蒸気等の加熱媒体が食品に直に接しながら熱殺菌を行う「スチームインジェクション殺菌方法」が広く知られている。スチームインジェクション殺菌方法の場合、蓋材の供給方式により更に２つに分類することが出来る。その一つが、食品充填済み容器を蒸気によって熱殺菌をした後に、別途殺菌した殺菌済み蓋材によって容器開口部を密封する殺菌方法（例えば、特許文献１および２を参照。）であり、他は、食品充填済み容器のフランジ部に蓋材を部分的に融着（仮シール）した上で高温高圧の蒸気を導入して熱殺菌を行い、その後ヒートシールバーによって蓋材を容器のフランジ部に融着して密封（本シール）する殺菌方法（例えば、特許文献３を参照。）である。
前者の殺菌方法では、食品充填済み容器を殺菌する装置以外に蓋材を殺菌する装置が別途必要となる。一方、後者の殺菌方法では、蓋材を容器のフランジ部に完全融着するためのシール装置以外に蓋材を容器のフランジ部に部分融着する仮シール装置が別途必要となる。
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−００９９３７号公報
【特許文献２】特開２００５−３４１９２２号公報
【特許文献３】特開２００５−１１８００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のスチームインジェクション殺菌方法の内、殺菌された食品充填済み容器を殺菌済み蓋材によって密封する殺菌方法では、仮シール装置が不要となる代わりに蓋材を殺菌するための装置が別途必要となる。
一方、従来の仮シール工程を伴ったスチームインジェクション殺菌方法では、食品、容器および蓋材が同時に殺菌されるため、蓋材を別途殺菌する装置が不要となる。蓋材を個別に殺菌する工程及びそのための装置が不要となり、その結果、全体の工程および装置の構成が簡略化する。
しかし、高温高圧の蒸気を導入する際に容器の収縮率に対して蓋材の収縮率の差が大きいと、蓋材の一部が容器フランジに拘束されているため、蓋材が収縮する際に容器のフランジ部に応力を発生させその応力によって容器のフランジ部が変形するという問題がある。
【０００５】
他方、上記容器詰め食品の内容物が、固形物と液汁からなる固形物・液汁混合物の場合、直接蒸気殺菌方法で製造する際、液汁の影響により殺菌時間が固形物単体殺菌に比べて時間を要するという問題がある。また、加熱殺菌後、固形物・液汁混合物の冷却に真空冷却法を使用すると、液汁が容器外へ飛散し製品化に支障を来たすと共に、飛散液による周囲の環境汚染に繋がるという問題点もある。真空冷却方法に代わる方法として液飛散の少ない不活性（窒素）ガスによる冷却も可能であるが、この場合多量の冷却ガスが必要で且つ、冷却に長時間を必要とするなどの問題点がある。
そこで、本発明は、従来の容器詰食品の殺菌方法やシステムにおける上記問題点を解消しようとするものであって、食品に対する殺菌効果が高く且つ全体の工程および装置構成を簡素化すると共に、内容物が固形物・液汁混合物である場合における殺菌時間の短縮、液飛散防止、及び短時間での冷却を可能とする容器詰め食品の殺菌方法および充填システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成する請求項１に記載の容器詰め食品の殺菌方法は、高温高圧の蒸気を殺菌室内に導入することにより容器および蓋材を同時に熱殺菌する容器詰め食品の殺菌方法であって、前記食品が固形物・液汁混合物であり、予め固形物が充填された容器を前記殺菌室の受台に載置し、少なくとも前記容器の開口部を覆う寸法で予め切断されたプレシール蓋材を該容器に融着させずに該容器の開口部を覆う位置に保持し且つ該容器のヘッドスペースと前記殺菌室内との通気状態を保持した上で前記蒸気を殺菌室内に導入し、前記固形物と共に前記容器および前記プレシール蓋材を同時に熱殺菌し、その後殺菌済み液汁を前記容器内に充填することを特徴とする。
【０００７】
上記容器詰め食品の殺菌方法では、プレシール蓋材は容器に融着せずに容器開口部を覆う位置に保持され且つ容器の内部と外気の通気状態が保持されているため、高温高圧の蒸気が流入する際に、蒸気が容器の内部に入り込み食品を好適に熱殺菌する。更に、プレシール蓋材は容器のフランジに融着されていないため、プレシール蓋材の収縮により容器のフランジが変形することがなくなり、食品および容器だけでなく蓋材も同様に熱殺菌される。また、仮シール工程が不要となり、その結果、仮シール装置も不要となる。更に、蓋材についても同時に殺菌されるため、蓋材の殺菌装置も不要となる。それに加え、プレシール蓋材が容器のフランジ部に相当する大きさで切断されている場合は、シール後にトリミングする必要がなくなり、トリミングのための装置も不要となる。これにより、全体の工程および装置が簡略化する。また、内容物が固形物・液汁混合物であっても、先に固形物だけを充填した状態で殺菌室内で蒸気殺菌し、その後に殺菌済み液汁を充填するので、固液混合物を直接殺菌する場合と比較して短時間に殺菌でき、内容物の熱劣化による栄養価の損傷が損なわれない。また、固形物と液汁を別々に殺菌するので、各々に最適な殺菌が可能である。従って、固形物・液汁混合物の高品質な容器詰加熱食品を得ることができる。
【０００８】
請求項２に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記プレシール蓋材の内、前記容器のフランジの外縁部からはみ出した部分を前記受け台との間で部分的に押えながら前記プレシール蓋材を保持することとした。また、請求項３に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記プレシール蓋材の内、前記容器のフランジ上の非ヒートシール部分を該フランジとの間で部分的に押えながら前記プレシール蓋材を保持することとした。さらに、請求項４に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記プレシール蓋材の端部を狭持しながら該プレシール蓋材を前記容器のフランジから離隔して保持することとした。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、上記請求項２〜４の何れかの構成を採用することで、高温高圧の蒸気が流入する際に蓋材の収縮が容器に作用しなくなり且つ蓋材はずれることなく保持され、更に蒸気が容器内部に流れやすくなるため、食品、容器およびプレシール蓋材が好適に熱殺菌される。
【０００９】
請求項５に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記容器のフランジから前記プレシール蓋材までのクリアランス量は前記蒸気を前記殺菌室内に導入する際、又は容器内に液汁を充填する際には大きく確保し、他方、前記容器のヘッドスペースを不活性ガスで置換する際には小さく確保することとした。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、上記構成とすることにより、熱殺菌時においては十分な量の蒸気が容器の内外周面に沿って流れることができ、その結果、プレシール蓋材、容器および固形物をより迅速に熱殺菌することができ、また液汁を的確に容器内に充填できるようになる。他方、ヘッドスペースの不活性ガス置換時には、不活性ガスの逃気を最小限に抑えながら容器のヘッドスペースを不活性ガスによって効率よく置換することが出来るようになる。
【００１０】
請求項６に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記蒸気は、殺菌室を真空減圧した後に導入し、所定時間保持した後に排気することとした。上記容器詰め食品の殺菌方法では、殺菌室を真空に減圧することにより蒸気の流入速度が増加し、その結果、殺菌室に流入する蒸気の流量が増加し、結果、単位時間当たりに供給される熱量が増大する。また、蒸気を所定の間保持することにより、殺菌室に供給された熱量が容器内に充填された固形物、容器および蓋材に十分に伝熱し、これら固形物、容器および蓋材が好適に短時間に熱せられて殺菌される。
【００１１】
請求項７に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記蒸気を前記殺菌室内から排出する際に、該殺菌室内の圧力が前記食品の温度における飽和蒸気圧に対して０.０１から０.１ＭＰａだけ高くなるように該殺菌室内に不活性ガス又は空気を導入することにより該殺菌室内の圧力を調整し、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却することとした。
本願発明者が鋭意研究した結果、殺菌室内の圧力が食品の温度における飽和蒸気圧よりも０.０１ＭＰａより低い場合は固形食品の破裂や水分の突沸等を生じやすくなるので好ましくなく、他方、殺菌室内の圧力が同飽和蒸気圧よりも０.１ＭＰａより高い場合は固形物破裂防止効果において変わりなく、不活性ガス等の導入量が増えるだけ不経済であることを見出した。
そこで、上記容器詰め食品の殺菌方法では、不活性ガス等を殺菌室内に好適に導入し、殺菌室内の圧力を固形物の温度における飽和蒸気圧よりも０.０１から０.１ＭＰａだけ高く設定することにより、固形物の破裂を効果的に防止する。なお、殺菌室内の圧力は、製造時に食品の温度を測定しながら調整してもよいが、予め試験的に固形物の温度変化を測定しておき、製造時にはそのデータに基づいて圧力を調整してもよい。
【００１２】
請求項８に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記蒸気を排気した後に、前記殺菌室を減圧しながら前記容器および前記プレシール蓋材を冷却することとした。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、減圧した後の大気圧戻しの際、空気の断熱膨張により、容器等の顕熱と空気の潜熱との間で熱交換が行われ、その結果、容器は顕熱の一部を空気の潜熱として失うことになる。これにより、容器等は好適に冷却される。また、凝縮水の気化を促して、固形物が水っぽくなるのを防止するようになる。
【００１３】
請求項９に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記液汁は、高温短時間殺菌して冷却後に前記殺菌室から無菌室に移載された殺菌済み固形物入り容器に充填され、該液汁により前記固形物及び容器を冷却することとした。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、液汁を短時間に高温殺菌して冷却するので、液汁の熱劣化を防ぐと共に、低温の液汁を蒸気殺菌後の固形物入り容器に充填するので、固形物が液汁によって冷却されるため、固形物入り容器を殺菌室で長時間冷却する必要がなく、高温の状態で殺菌室から取り出すことができる。
【００１４】
請求項１０に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却した後に、前記容器のヘッドスペースに対しガス置換ノズルによって不活性ガスを所定の間導入し、その後前記ガス置換ノズルを待避させて該容器開口部を密封することとした。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、ガス置換ノズルが容器開口部に対するヒートシールの妨げにならなくなる。
【００１５】
請求項１１に記載の容器詰め食品の殺菌方法では、前記液汁の充填、前記ガス置換及び前記容器開口部の密封は、クリーンボックス内で行なうこととした。
上記容器詰め食品の殺菌方法では、前記液汁の充填、前記ガス置換及び前記容器開口部の密封がクリーンボックス内で行なわれるので、アセプティック充填又はそれに匹敵する良質な固形物・液汁混合物の容器詰め食品を得ることができる。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１２に記載の容器詰め食品の充填システムでは、食品充填済み容器を載置する受け台と、前記容器および蓋材を同時に殺菌する高温高圧の蒸気を殺菌室に供給する蒸気供給手段を具備した容器詰め食品の充填システムであって、前記食品が固形物・液汁混合物であり、少なくとも前記容器の開口部を覆う寸法で予め切断されたプレシール蓋材を該容器に融着させずに該容器の開口部を覆う位置に保持し且つ該容器のヘッドスペースと前記殺菌室内気の通気状態を保持する容器保持手段、液汁を高温短時間で殺菌する液汁高温短時間殺菌手段を備え、前記固形物と共に前記容器および前記プレシール蓋材を同時に熱殺菌し、その前記液汁高温短時間殺菌手段による殺菌済み液汁を固形物充填殺菌済み容器に充填するようにしてなることを特徴とする。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項１に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【００１７】
請求項１３に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の内で前記容器のフランジの外縁部からはみ出した部分を押えるピン付きプレートと、該ピンを受ける前記受け台とを具備して成ることとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項２に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【００１８】
請求項１４に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の内で前記容器のフランジ上の非ヒートシール部分を押えるピン付きプレートと、該ピンを受ける前記受け台とを具備して成ることとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項３に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【００１９】
請求項１５に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の端部を狭持するグリップと、該グリップを支持する支持手段と、該グリップを所定の位置に案内するガイド手段とを具備して成ることとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項４に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【００２０】
請求項１６に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記容器のフランジから前記プレシール蓋材までのクリアランス量を調整するクリアランス量調整手段を備えることとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項５に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【００２１】
請求項１７に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記蒸気供給手段は、真空ポンプを有し、前記殺菌室内を真空減圧した後に蒸気を導入し、所定時間を保持した後に排気することとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項６に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【００２２】
請求項１８に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記蒸気を前記殺菌室内から排出する際に、該殺菌室内の圧力が前記食品の温度における飽和蒸気圧に対して０.０１から０.１ＭＰａだけ高くなるように該殺菌室内に不活性ガス又は空気を導入することにより該殺菌室内の圧力を調整し、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却することとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項７に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【００２３】
請求項１９に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記蒸気を排気した後に、前記殺菌室を減圧しながら前記容器および前記プレシール蓋材を冷却するように構成されていることとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項８に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【００２４】
請求項２０に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記蒸気を排気した容器に液汁を充填する液汁充填ノズル、該液汁充填ノズルを容器の開口部と前記蓋材との隙間から又は前記蓋材を保持する蓋材保持手段を上昇させて容器内に液汁を充填するように変位させる充填ノズル変位手段を有するように構成することとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、液汁充填ノズルを容器内に液汁を充填する位置に確実に変位させることができる。
【００２５】
請求項２１に記載の容器詰め食品の充填システムでは、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却した後に、前記容器のヘッドスペースに対しガス置換ノズルによって不活性ガスを所定時間導入し、その後前記ガス置換ノズルを待避させて該容器開口部を密封することとした。
上記容器詰め食品の充填システムでは、上記請求項１０に記載の容器詰め食品の殺菌方法を好適に実施することが出来る。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の容器詰め食品の殺菌方法によれば、容器の開口部を覆う寸法で予め切断されたプレシール蓋材が融着せずに容器の開口部を覆う位置に容器のヘッドスペースと前記殺菌室内気の通気状態を保ちながら支持されている為、以下に記す効果を有する。
（１）容器と食品と蓋材を同時に殺菌することが出来る。
（２）蒸気の流入による食品の飛散が好適に防止される。
（３）仮シール工程及びそのための仮シール装置が不要となる。
（４）容器と蓋材の収縮率が違う場合でも、容器のフランジ部が変形しなくなる。
特に、レトルト殺菌と比べ、
（５）固形物・液汁混合物からなる内容物を短時間に殺菌することができ、内容物の熱劣化による栄養価が損なわれることがなく、高品質の容器詰め食品が得られる。
（６）固形物と液汁が各々最適な殺菌が可能である。
（７）蒸気が直接に食品に触れるため、食品に対する伝熱効率が高くなり、その結果、殺菌処理の時間が短縮される。
（８）殺菌処理終了後に容器の開口部を密封するため、容器内圧の制御が容易に出来るようになる。
（９）容器が多室の場合は、各室に異なる内容品を充填しても、蓋材に凹凸が生じなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００２８】
図１は、本発明に係るカップ詰固形食品の充填システム１００の実施形態を示す構成説明図であリ、図２はそのライン概略図である。
この実施形態に係るカップ詰固形食品の充填システム１００は、カップに固形食品を充填する固形物充填部１０と、蓋材を予めカップの開口部を覆う寸法で切断する蓋材カット部２０と、カットした蓋材（プレシール蓋材）をカップに融着させずに且つカップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながらプレシール蓋材を固定する蓋材保持部３０と、その状態で固形物充填済みカップと蓋材を同時に高温高圧の蒸気によって熱殺菌する蒸気殺菌部４０と、該熱殺菌された固形物充填済みカップ内に殺菌済み液汁を充填する液汁充填部５０と、カップのヘッドスペースを不活性ガスで置換するガス置換部６０と、プレシール蓋材をカップのフランジに融着させてカップの開口部を密封するシール部７０と、フランジからはみ出た余分な蓋材をカットするトリミング部８０とを具備して構成されている。さらに、前記液汁を殺菌及び冷却して液汁充填部５０に供給する液汁供給部９０を具備している。液汁供給部９０は、液汁を調合する液汁調合タンク９１、調合された液汁を高温短時間殺菌する高温短時間殺菌装置及び高温殺菌に続いて冷却する冷却装置としての熱交換機（ＵＨＴ殺菌装置）９２及び充填タンク９３から構成されている。なお、蒸気殺菌部４０は蒸気殺菌室(蒸気殺菌釜)ＳＲとして構成され、蒸気殺菌部４０の入口までは一般室相当の環境でよく、蒸気殺菌部４０の出口から少なくとも液汁充填部５０、ガス置換部６０、シール部７０の出口までは無菌環境またはクリーン環境であることを要し、クリーンボックスＣＢ内に配置されている。
【００２９】
固形物充填部１０では、所定量の固形食品、例えば豆類、いも類、栗、トウモロコシ及びその他の具材等がカップ内に充填機によって充填される。また、カップとしては、例えばフランジシール面を有する広口の耐熱性プラスチック容器またはアルミ箔製容器を使用することが出来る。
【００３０】
蓋材カット部２０は、蓋材をカップの開口部を覆う寸法、例えばカップのフランジ外周部に相当する寸法で切断したプレシール蓋材を製造する。また、蓋材の材質としては例えばプラスチックフィルムやアルミ箔又はそれらの積層複合フィルム等である。なお、蓋材の熱収縮率はカップの熱収縮率と略等しいか、或いはそれ以下であることが望ましい。
【００３１】
蓋材保持部３０は、従来のカップ詰固形食品の充填システムのように蓋材を容器に部分融着（仮シール）して固定するのではなく、後述する蓋材保持手段によってプレシール蓋材を容器に融着させずに且つ容器のヘッドスペースと外気との通気状態を保ちながら保持・固定するものである。これにより、蓋材をカップに部分融着する仮シール工程およびその工程に必要な仮シール装置が不要となり、システム全体の工程および装置の構成が簡略化するようになる。なお、この蓋材保持手段の詳細については、図４から９及び１４、１５を参照しながら後述する。
【００３２】
蒸気殺菌部４０は、図３に示すように、高温高圧の蒸気を発生させる蒸気発生器４１と、その蒸気を貯蔵するスチームタンク４２と、蒸気の供給圧力を所定の圧力に調整する調圧弁４３−１と、蒸気の殺菌室４６への流入を断続（オン／オフ）するインレット弁４４と、同流出を断続するアウトレット弁４５と、被加熱対象物である食品充填済みカップを載置する殺菌室４６と、殺菌室４６を減圧する真空ポンプ４７と、殺菌室４６の真空状態をブレイクする大気圧戻し弁４８と、空気または不活性ガスを貯蔵するガスタンク４９と、ガスの供給圧を調整する減圧弁４３−２とを有している。
【００３３】
また、コンベアＣＶはいわゆる無端のコンベアベルトで、カップを受けるカップ受台を備え、カップを固形物充填部１０、蓋材保持部３０、蒸気殺菌部４０、そして、クリーンボックスＣＢ内の液汁充填部５０、ガス置換部６０、シール部７０に順次搬送し、シールされた容器を、クリーンボックスＣＢから排出してトリミング部８０に搬送する経路を循環する単一又は一連の複数のコンベヤ群で構成されている。
【００３４】
殺菌室４６への蒸気の供給方式としては、容器を殺菌室４６へ搬入後、常圧下のまま高温高圧の蒸気を供給してもよいし、或いは殺菌室４６の内部を真空にした後に供給してもよい。殺菌室４６の内部を予め真空脱気しておくことにより、蒸気が食品の隙間まで瞬時に流入し食品および容器を効率よく加熱（熱殺菌）することが出来る。殺菌時間（殺菌室４６における蒸気の保持時間）としては、例えば、１２０℃以上−１０分間、１３０℃以上−５分間、または１６０℃以上−５秒間である。
【００３５】
殺菌室４６の残留蒸気の排気方式としては、単にアウトレット弁を開いて蒸気を排気してもよいし、或いは蒸気の排気と同時にガスを導入することにより殺菌室４６の内圧の減圧速度を調整して蒸気を排気してもよい。なお、減圧速度については、飽和蒸気圧をＰSとし、殺菌室４６の内圧をＰとする時、０.０１[ＭＰａ]＜Ｐ−ＰS＜０.１[ＭＰａ]となるように、つまり殺菌室４６の内圧が飽和蒸気圧ＰSに対して０.０１〜０.１[ＭＰａ]だけ高くなるように、殺菌室４６にガスを導入しながら殺菌室４６の内部を減圧する。従来、冷却を早めるためアウトレット弁を開にして蒸気を急激に排気すると水分が突沸したり固形食品が破裂することがあった。しかし、このように、ガスを導入しながら減圧速度を調整して蒸気を排気することにより、固形食品の破裂を好適に防止することが可能となる。また、アウトレット弁の調圧だけでは冷却の進行が遅くなり、殺菌工程に時間を要し、好ましくない。
【００３６】
また、導入するガスとしては、例えば、窒素等の不活性ガス又は高圧空気である。従って、窒素等の不活性ガスを採用する場合は、蒸気の排気と同時に容器のヘッドスペースが不活性ガスで置換されるため、次工程であるガス置換の工程を省略することが可能となる。これにより、蒸気殺菌部４０の後段に位置するガス置換部６０を省略することが可能となる。
【００３７】
また、熱殺菌後の容器の冷却方法としては、冷却をより促進するために、減圧冷却したり、内部を水冷したり、殺菌室を外部から水冷してもよい。一般にスチームインジェクションは、蒸気の凝縮水によって食品が水っぽくなる傾向がある。減圧冷却を行うと、凝縮水の気化により冷却が促進されるとともに余分な水分が除去され、食品が水っぽくなるのを防止する効果がある。しかしながら、本実施形態では、後述するようにクリーンボックスに搬送後の容器に冷却された液汁を充填して、液汁により冷却されるので、必ずしも殺菌室での冷却は必要でなく、熱い状態で殺菌室から排出が可能である。
【００３８】
液汁充填部５０では、蒸気殺菌部４０で蒸気殺菌及び冷却されてクリーンボックス内に搬送されてきた容器のフランジと蓋材との間に液汁充填ノズルを挿入し、或いは蓋材を保持して容器開口部を覆っている蓋材保持手段を移動させて容器の開口部を開放して、開口部上方に液汁充填ノズルを位置させて、該液汁充填ノズルにより充填タンク９３に貯留されている殺菌済み且つ冷却された液汁を所定量固形物の上方に向けて充填する。液汁充填ノズルの駆動機構の詳細は後述する。
【００３９】
ガス置換部６０は、詳細については、図１３を参照しながら後述するが、ガスを噴射するガス置換ノズルを充填済みカップに近接させながら吹きつけ、そして吹きつけが完了すると、ガス置換ノズルをそのカップから離隔して待避させ次工程であるシール工程の妨げとならないように構成されている。
【００４０】
シール部７０では、熱せられたシールヘッドがプレシール蓋材を充填済みカップのフランジ部に押し当ててプレシール蓋材をそのフランジ部に融着させ、充填済み容器の開口部を密封する。
【００４１】
トリミング部８０では、容器の開口部のヒートシール後、容器のフランジ部からはみ出た余分な蓋材はカッタによって切断され、その開口部を密封された充填済み容器は搬出手段によって製品として出荷される。
【００４２】
液汁充填部５０に液汁を供給する液汁供給部９０は、液汁を調合する調合タンク９１、調合タンクの下流に設けられ調合された液汁を高温高速殺菌（ＵＨＴ殺菌）する殺菌機とその下流に設けられた瞬間冷却機との組み合わせからなる熱交換機９２、及び充填タンク９３とから構成されている。充填タンクから管路を介して液汁充填ノズルに連設されているが、熱交換機、充填タンク、充填ノズルまでの経路は、密封経路となっており、外気の侵入を阻止して液汁の無菌状態を保持している。液汁の殺菌後の冷却温度は、内容液にもよるが少なくとも殺菌済み固形物の温度よりも低い温度まで冷却されることが望ましい。
【実施例１】
【００４３】
図４は、実施例１に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダー３０aを示す斜視説明図である。また、説明の都合上、カップ受台ＣＨ、液汁充填ノズル５１およびガス置換ノズル６１が図上に表されている。この蓋材ホルダー３０aは、プレシール蓋材ＰＳをカップ受台ＣＨに押し当てる押えボルト３１aと、押えボルト３１aを支持するボルト支持構体３２aと、押えボルト３１aがプレシール蓋材ＰＳの所定の位置に当たるように案内する位置決めガイド３３aとから成る。
【００４４】
押えボルト３１aは、プレシール蓋材ＰＳの周端部を、例えば４点でカップ受台ＣＨに押し当てることによりプレシール蓋材ＰＳを保持している。これにより、殺菌室４６と容器内部との通気状態が好適に確保され、殺菌室４６に蒸気を供給した時に、蒸気が容器の内部まで流入し、容器と内容物を同時に熱殺菌することが可能となる。また、液汁充填ノズルで殺菌済み液汁を供給する際、及びヘッドスペースをガス置換する際、液汁充填ノズル５１又はガス置換ノズル６１が容器のヘッドスペース近傍まで近接することができるため、液汁を確実に供給でき、且つ容器のヘッドスペースを不活性ガスで十分に置換することが出来るようになる。
【００４５】
ヒートシールバー貫通口３４aは、カップのヘッドスペースにある空気を不活性ガスで置換した後に、プレシール蓋材ＰＳをカップのフランジ部ＣＦに融着するヒートシールバーＨＢが通過するための開口である。
【００４６】
押えボルト３１aがプレシール蓋材ＰＳをカップ受台ＣＨに押し当てる代わりに、カップのフランジ部ＣＦに押し当てるように押えボルト３１aをボルト支持構体３２aに配設しても良い。
【００４７】
図５は、蓋材ホルダー３０aの要部断面説明図である。また、カップ受台ＣＨ、ヒートシールバーＨＢおよびガス置換ノズル６１が表されている。
高温高圧の蒸気がプレシール蓋材ＰＳとカップフランジ部ＣＦとの間からカップの内部に入り込み、カップに充填された食品ＳＦおよびカップの内外周面を熱殺菌する。また、クリアランス量ｄは、カップ開口部の天面からプレシール蓋材ＰＳの下面までの距離で定義され（以降の説明でも同様とする。）、本実施例ではクリアランス量ｄ≒０.０ｍｍである。後述するように、このクリアランス量ｄは、殺菌時においては加熱効率の点で大きい方が望ましく、他方、ガス置換時においては不活性ガスの使用量の点から小さい方が望ましい。
【００４８】
このように、プレシール蓋材ＰＳがカップフランジ部ＣＦに融着されずにカップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置に押えボルト３１aによって固定されている。従って、高温高圧の蒸気が流入する際に、プレシール蓋材ＰＳとカップの熱収縮率が相異する場合でもカップフランジ部ＣＦの変形が生じなくなる。また、プレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに部分的に融着する工程及びそのための仮シール装置が不要となり、結果的に全体の工程および装置の構成が簡略化するようになる。
【実施例２】
【００４９】
図６は、実施例２に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダー３０bを示す斜視説明図である。
この蓋材ホルダー３０bは、カップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置にプレシール蓋材ＰＳを狭持しながらカップから離隔して保持するグリップとしての蓋材ウェイトプレート３１b及び蓋材サポートプレート３２bと、蓋材ウェイトプレート３１b及び蓋材サポートプレート３２bを支持する支持手段としてのスプリング３３bと、スプリング３３bの中を通り蓋材ウェイトプレート３１b及び蓋材サポートプレート３２bの貫通穴に嵌合するガイド手段としてのガイドピン３４bと、スプリング３３b及びガイドピン３４bが固定されているカップ受台３５bとから成る。
【００５０】
プレシール蓋材ＰＳは、カップフランジ部ＣＦに融着されずに蓋材ウェイトプレート３１b及び蓋材サポートプレート３２bとの間に狭持されカップから離隔して保持されている。更にスプリング３３bによって蓋材サポートプレート３２bとカップ受台３５bの隙間から殺菌用の高温高圧の蒸気が入り込むのに適したクリアランス量ｄが確保されている。
【００５１】
また、カップを受けるカップ受台３５bは、液汁充填ノズル５１及びガス置換ノズル６１が容器の内部に深く入り込むことが出来るように、液汁充填ノズル５１及びガス置換ノズル６１と対向する面に切り欠きが施されている。
【００５２】
図７は、蓋材ホルダー３０bとヒートシールバー７０bとを組み合わせた要部断面説明図である。
このヒートシールバー７０bは、プレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに押し当てて融着させるシールヘッド７１bと、スプリング３３bを押し下げるスプリング下げステイ７２bと、スプリング下げステイを懸架する下げステイ用スプリング７３bと、ガイドピン３４bと嵌合するガイドホール７４bとから成る。
【００５３】
なお、図示されてはいないが、スプリング下げステイ７２bは軸方向に対し摺動可能に構成されている。かつ、下げステイ用スプリング７３bのバネ定数はスプリング３３bのバネ定数より大きくなるように設定されている。これにより、スプリング下げステイ７２bと蓋材ウェイトプレート３１bが合した時、先ずスプリング３３bが縮み始め、そして、スプリング３３bが最下点に達した時、今度は下げステイ用スプリング７３bが縮み始め、その結果、シールヘッド７１bが下降しプレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに押し当てて融着することになる。なお、このヒートシールの動作の詳細については、図８において後述する。
【００５４】
図８は、蓋材ホルダー３０b及びヒートシールバー７０bの動作を示す説明図である。
先ず、図８（ａ）に示すように、カップ開口部の天面からプレシール蓋材ＰＳの下面までの距離で定義されるクリアランス量ｄは最大となり蒸気殺菌時のクリアランスを好適に確保する。また、カップ受台３５bのガイドピン３４bとガイドホール７４bとが嵌合するように、シールヘッド７１b及びスプリング下げステイ７２bがカップ受台３５bに対して下降する。
【００５５】
図８（ｂ）に示すように、シールヘッド７１b及びスプリング下げステイ７２bが下降して、スプリング下げステイ７２bと蓋材ウェイトプレート３１bが合し、スプリング下げステイ７２bが蓋材ウェイトプレート３１bを押すことにより、スプリング３３bが徐々に縮むようになる。このようにして、スプリング３３bは最下点まで縮み、ヘッドスペースの不活性ガス置換に最適なクリアランス量ｄが好適に確保される。
【００５６】
また、前述したように、クリアランス量ｄは、殺菌時においては加熱効率の点で大きい方が望ましく、他方、ヘッドスペースの不活性ガス置換時においては不活性ガスの使用量の点から小さい方が望ましい。
【００５７】
図８の（ｃ）に示すように、なおもシールヘッド７１b及びスプリング下げステイ７２bが下降して、蓋材ウェイトプレート３１bを押し下げようとするが、スプリング３３bが最短長になっているために、蓋材ウェイトプレート３１bはこれ以上下がることが出来ず、スプリング下げステイ７２bは、シールヘッド７１bに対し鉛直上向きに摺動し、その結果、シールヘッド７１bは下降するようになる。そして、シールヘッド７１bは下げステイ用スプリング７３bを押し下げながらプレシール蓋材ＰＳに接し、プレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに押し当ててプレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに融着する。
【００５８】
このように、プレシール蓋材ＰＳがカップフランジ部ＣＦに融着せずにカップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置に蓋材ホルダー３０bによってカップから離隔して保持されている。その結果、高温高圧の蒸気が流入する際に、プレシール蓋材ＰＳとカップの熱収縮率が相異する場合でもカップフランジＣＦの変形が生じなくなる。また、プレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに部分的に融着する工程及びそのための仮シール装置が不要となり、結果的に全体の工程および装置の構成が簡略化するようになる。また、ヒートシールバー７０bを上記構成とすることにより、熱殺菌時またはヘッドスペースの不活性ガス置換時において最適なクリアランス量ｄを確保することが出来るようになる。
【実施例３】
【００５９】
図９は、実施例３に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダー３０ｃを示す説明図である。なお、図９の（ａ）は、平面図であり、同（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図である。
この蓋材ホルダー３０ｃは、カップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置にプレシール蓋材ＰＳを狭持しながらカップから離隔して保持するグリップとしてのフィルム押え３１c及びフィルム受け３２cと、フィルム押え３１c及びフィルム受け３２cを支持する支持手段としてのバネ３３cと、バネ３３cの中を通り板３５cと螺合するガイド手段としてのピンファスナ３４cと、ピンファスナ３４cと螺合する板３５cと、カップを受けるカップ受台３６cとから成る。また、ピンファスナ３４cと板３５cは、後述するように、クリアランス量調整手段を成している。
【００６０】
プレシール蓋材ＰＳが全周にわたり狭持されている実施例２と異なり、本実施例ではプレシール蓋材ＰＳの向かい合う一の両端部のみがフィルム押え３１c及びフィルム受け３２cによって狭持され、且つバネ３３cによってカップから離隔して保持されている。
【００６１】
板３５cにはピンファスナ３４cと螺合する雌ねじ（図示せず）が形成され、且つピンファスナ３４cを締める（板３５cにネジ込むこと）ことにより、クリアランス量ｄを小さくすることができ、逆にピンファスナ３４cを緩めることにより、クリアランス量ｄを大きくすることができる。従って、蒸気を殺菌室に供給する際は、クリアランス量ｄを大きく確保し、十分な量の蒸気がカップの内部に流入してプレシール蓋材、カップ及び内容物を同時に支障なく挿入できるようにクリアランス量を大きく確保する。一方、カップのヘッドスペースを不活性ガスで置換する際は、クリアランス量ｄを小さく確保し、不活性ガスの逃気を最小限に抑えながら効率よく不活性ガス置換をすること出来るようになる。
【００６２】
カップ受台３６cのカップフランジ部ＣＦに合する部分には溝が切られ、その溝にシートラバーＳＲが埋め込まれている。このシートラバーＳＲによってカップフランジ部ＣＦにかかるシールヘッドの押圧が均一になると共に、ヒートシール時にカップフランジ部ＣＦが受ける衝撃を好適に吸収する。
【００６３】
このように、プレシール蓋材ＰＳがカップフランジ部ＣＦに融着せずにカップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置に蓋材ホルダー３０cによってカップから離隔して保持されていることにより、高温高圧の蒸気がカップＣの隅々まで行き渡り所定の殺菌温度に容易に到達することが出来ると共に、プレシール蓋材ＰＳとカップの熱収縮率が相異する場合でもカップフランジ部ＣＦの変形が生じなくなる。また、固形物、容器、蓋材の同時加熱殺菌後に、液汁の充填が可能となる。また、プレシール蓋材ＰＳをカップフランジ部ＣＦに部分的に融着する工程及びそのための仮シール装置が不要となり、結果的に全体の工程および装置の構成が簡略化するようになる。更に、ピンファスナ３４cを板３５cに締緩することにより、熱殺菌時、液汁充填時またはヘッドスペースの不活性ガス置換時において最適なクリアランス量ｄを確保することが出来るようになる。
【００６４】
（熱殺菌時のクリアランス量ｄの好適範囲）
クリアランス量ｄが小さい場合は、真空脱気した後に蒸気を供給することにより容器内部まで蒸気が流入しプレシール蓋材、容器および内容物を同時に熱殺菌することが可能となる。他方、所定のクリアランス量ｄを設けると、より高速に容器および内容物を熱殺菌することができるようになる。しかしながら、クリアランス量ｄが大きすぎると、蒸気供給時の食品の飛散、後述の水冷を行う際には飛沫の浸入などのおそれがある。また、上述したように、ガス置換の効率を考慮すると、クリアランス量ｄとしては、１〜３０[mm]が望ましく、特に３〜１０[mm]がより望ましいが、液汁充填ノズル挿入時は、該ノズル先端をヘッドスペースに望ませるのに充分なクリアランス量を確保する。そのために、蓋材ホルダー全体をカップ受台から持上げることができるようにしても良い。
【００６５】
図１０は、蒸気殺菌後における殺菌室およびカップの冷却の一例を示す説明図である。
この殺菌室の冷却では、シャワーノズルＳＮより無菌の冷却水ＣＷを噴射することにより、その冷却水ＣＷが殺菌室内部の蒸気を冷却すると共に殺菌室内部の壁面を冷却する。そして、これらの冷却水ＣＷは、最終的にはカップＣが冷却水ＣＷによって部分浸漬されるように、殺菌室内部の底部に集水・貯水される。なお、この冷却水ＣＷの水位はカップの開口部ＣＯより下位となるように制御されている。また、冷却水ＣＷは蓋材ホルダー３０cに直接にかからない方向に噴射される。これにより、蒸気殺菌後の昇温したカップを好適に冷却すると共に殺菌室内部を好適に冷却することが出来る。また、冷却水ＣＷとしては、無菌水を使用する。
【００６６】
図１１は、液汁充填部５０の動作を示す説明図である。なお、図１１（ａ）は液汁充填ノズル５１が待避している状態を示し、一方、図１１（ｂ）は、液汁充填ノズル５１が固形物が充填されているカップ内に液汁を充填している状態を示している。本実施形態の液汁充填ノズルの駆動機構は、図１２に示す後述するガス置換ノズルの駆動機構と同様な機構であるので、それと同様な部材には同一符号を付し、その詳細な機構は図１２で説明する。
本実施形態の液汁充填ノズルの駆動機構において、例えばカップフランジ部ＣＦからはみ出したプレシール蓋材ＰＳが垂れ下がっている場合に、ノズルが単に直線運動のみを行うものであると、垂れ下がった蓋材がノズルの進入を邪魔して容器開口部に進入できないという問題があるが、本実施形態の液汁充填部５０はその問題点を解消できる充填ノズル変位手段を有している。即ち、本発明に係る液汁充填部５０の充填ノズル変位手段を構成するピックアップカム６２により、液汁充填ノズル５１は往復運動と楕円運動を行うことが出来る。これにより、プレシール蓋材ＰＳが垂れ下がっている場合であっても、同図（ａ）の状態から液汁充填ノズル５１がプレシール蓋材ＰＳをまくりながら進入して、同図（ｂ）に示すようにカップのヘッドスペースに面することが出来るようになる。なお、図中５８は液汁充填ノズル５１に液汁を供給する液汁供給ラインである。
【００６７】
図１１（ａ）では、エアシリンダ６６のロッドが前進することにより、プッシャーロッド６５も前進し、その結果、液汁充填ノズル５１がピックアップカム６２によってカップ受台ＣＨに近接しながら吐出方向を上方へ変える。図１１（ｂ）では、エアシリンダ６６のロッドが更に前進することにより、プッシャーロッド６５を更に前方へ押し出し、その結果、液汁充填ノズル５１が楕円軌道を描きながらプレシール蓋材ＰＳをめくりながらカップ受台ＣＨに近接し、液汁をカップに供給する。
【００６８】
また、液汁充填部５０は、エアシリンダ６６及びピックアップカム６２によって液汁充填ノズル５１の吐出方向を変えているが、それとは別にヒンジ等を使用することにより、液汁充填ノズル５１の吐出方向を可変とすることも可能である。
【００６９】
図１２は、本発明に係るガス置換部６０におけるガス置換ノズルの駆動機構を示す一実施形態を示している。
このガス置換部６０は、ヘッドスペースに不活性ガスを吹き込むガス置換ノズル６１、そのノズルの吐出方向を可変にするピックアップカム６２と、ピックアップカム６２の作用を伝達するアーム６３と、アーム６３のピックアップカム６２に対する摩擦を低減するローラー６４と、エアシリンダの往復力を液汁充填ノズル５１へ伝達するプッシャーロッド６５と、往復力を発生するエアシリンダ６６と、プッシャーロッドを保持するロッドホルダ６７と、ガス置換ノズル６１に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ライン６８とから成る。
【００７０】
図１１は、液汁充填ノズルの駆動機構を示したが、ガス置換ノズル駆動機構も同様な機構を採用できる。図１３は、ガス置換部６０におけるガス置換ノズルによる前記液汁充填後に行う不活性ガス置換の状態を示し、液汁充填時の状態を示す図１１に対応している。同様な構成は図１２と同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、ヘッドスペースの不活性ガス置換の場合、ガス置換ノズル６１が液汁充填ノズル５１と相違して容器のベッドスペース上方に面する必要はないので、図のようにガス置換時のガス置換ノズル６１のストロークは小さく、ノズル先端はカップのフランジとプレシール蓋材ＰＳとの隙間（クリアランス）に面していればよい。
【実施例４】
【００７１】
図１４は、実施例４に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダー３０dを示す説明図である。なお、図１４（ａ）は、平面図であり、同（ｂ）はその要部断面図である。
この蓋材ホルダー３０dは、カップのヘッドスペースと殺菌室内気との通気状態を保ちながら、カップ開口部を覆う位置にプレシール蓋材ＰＳを狭持しながらカップから離隔して保持するグリップとしてのフィルム押え３１d及びフィルム受け３２dと、フィルム押え３１d及びフィルム受け３２dをカップ受台ＣＨに案内する支持手段およびガイド手段としての位置決めガイド３３dと、殺菌室４６に設置され位置決めガイド３３dを支持するクリアランス量調整手段としてのガイド３４dとから成る。
【００７２】
プレシール蓋材ＰＳはフィルム受け３２dに載置され上部よりフィルム押え３１dによって固定されている。なお、フィルム押え３１dはフィルム受け３２dに載置されているだけである。
【００７３】
カップ受台ＣＨは、殺菌室４６においてガイド３４d間に配設される。他方、後述するように、ガイド３４dは位置決めガイド３３dを支持することにより、クリアランス量ｄを大きく確保し十分な量の蒸気がカップＣの内外周面に沿って流入することができるようにする。
【００７４】
図１５は、熱殺菌時または液汁充填時、及びヘッドスペースの不活性ガス置換時におけるクリアランス量ｄの調整を示す説明図である。
図１５（ａ）に示すように、カップ受台ＣＨが蒸気殺菌部及び液汁充填部のガイド３４d間に配設され、続いてプレシール蓋材ＰＳが載置固定されたフィルム押え３１d及びフィルム受け３２dが位置決めガイド３３dに案内されて、位置決めガイド３３dがガイド３４dに合し支持される。これにより、プレシール蓋材ＰＳはカップＣの開口部を覆う位置に、カップ開口部の天面（カップフランジ部ＣＦ）からクリアランス量ｄだけ隔てて保持されるようになる。このように、大きなクリアランス量ｄを確保することにより、十分な量の蒸気がカップの内外周面に沿って流れることが出来るようになる。その結果、プレシール蓋材、カップおよび内容物がより迅速に熱殺菌されるようになる。また、液汁充填部では、液汁充填ノズルの挿入が容易となる。
【００７５】
図１５（ｂ）に示すように、カップ受台ＣＨが液汁充填部５０を過ぎると、ガイド３４dによる支持がなくなるため、位置決めガイド３３dが下がり、その結果、フィルム押え３１d及びフィルム受け３２dが下がりフィルム受け３２dがカップフランジ部ＣＦに保持されるようになる。これにより、クリアランス量ｄは限りなく小さくなる。そして、ガス置換ノズルＧＮはカップのヘッドスペースに不活性ガスを供給し、クリアランス量ｄが限りなく小さいため、不活性ガスの逃気を最小限に抑えながらカップのヘッドスペースを不活性ガスによって効率よく置換することが出来るようになる。このように、ガイド３４dの支持がなくなることにより、ヘッドスペースの不活性ガス置換に最適なクリアランス量ｄを確保することが出来るようになる。
【００７６】
実施例４に係る蓋材ホルダーによれば、熱殺菌のとき及び液汁充填のときには広いクリアランス量ｄを確保することができ、他方、ヘッドスペースのガス置換時においては狭いクリアランス量ｄを自動的に確保することができる。
【００７７】
図１６は、蒸気殺菌後における殺菌室およびカップの冷却の他の例を示す説明図である。
この殺菌室の冷却では、殺菌室４６の壁にウォータージャケットＷＪが形成されて、その内部を冷却水ＣＷが循環している。これにより、冷却水ＣＷにより殺菌室４６の壁が冷却され、引いては壁近傍に残留する蒸気の熱をも奪うことになる。なお、冷却水ＣＷとしては、非無菌水、例えば水道水を使用することが出来る。
【００７８】
カップの冷却に対しては、カップＣを、水位がカップＣの開口部ＣＯより下位になるようにして無菌水ＭＷによって部分浸漬する。このようにすることにより、シャワー式と異なり水滴の飛沫が発生することはなく、その結果、内容物に水滴が混入することはない。これにより、蒸気殺菌後の昇温したカップを好適に冷却することが出来る。
【００７９】
以上、本発明の種々の実施形態及び実施例について説明したが、本発明は上記の実施形態や実施例に限るものでなく、その技術的思想の範囲内で種々の設計変更が可能である。たとえば、前記実施形態では、液汁充填ノズルは、図１１に示すように、容器に対して側方から移動して容器開口部に面するようにしているが、無菌室で蓋保持手段全体を持上げて上方からの液汁充填ノズルの進入に邪魔にならない位置に変位させるようにすれば、例えば図２に模式的に示すように、液汁充填ノズルは容器の搬送路上方に配置して上方に配置することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の容器詰め食品の殺菌方法および充填システムは、固形物・液汁混合物が充填された容器、多室異食品の容器、並びに樹脂製容器とアルミ箔入りフィルムのように容器と蓋材の殺菌温度近傍における収縮率が大きく異なる容器に対し好適に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係る容器詰食品の充填システムを示す構成説明図である。
【図２】その充填システムのライン構成模式図である。
【図３】蒸気殺菌部を示す構成説明図である。
【図４】実施例１に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダーを示す斜視説明図である。
【図５】蓋材ホルダーの要部断面説明図である。
【図６】実施例２に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダーを示す斜視説明図である。
【図７】蓋材ホルダーとヒートシールバーとの組み合わせを示す要部断面説明図である。
【図８】蓋材ホルダー及びヒートシールバーの動作を示す説明図である。
【図９】実施例３に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダーを示す説明図である。
【図１０】蒸気殺菌後における殺菌室の冷却の一例を示す説明図である。
【図１１】液汁充填ノズルの作動説明図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るガス置換ノズルの駆動機構を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施形態に係るガス置換ノズルの動作を示す説明図である。
【図１４】実施例４に係る蓋材保持手段としての蓋材ホルダーを示す説明図である。
【図１５】熱殺菌時またはヘッドスペースの不活性ガス置換時におけるクリアランス量ｄの調整を示す説明図である。
【図１６】蒸気殺菌後における殺菌室およびカップの冷却の他の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０ 固形物充填部
２０ 蓋材カット部
３０ 蓋材保持部
４０ 蒸気殺菌部
５０ 液汁充填部
６０ ガス置換部
７０ シール部
８０ トリミング部
９０ 液汁供給部
１００ カップ詰め固形食品の充填システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温高圧の蒸気を殺菌室内に導入することにより容器および蓋材を同時に熱殺菌する容器詰め食品の殺菌方法であって、前記食品が固形物・液汁混合物であり、予め固形物が充填された容器を前記殺菌室の受台に載置し、少なくとも前記容器の開口部を覆う寸法で予め切断されたプレシール蓋材を該容器に融着させずに該容器の開口部を覆う位置に保持し且つ該容器のヘッドスペースと前記殺菌室内との通気状態を保持した上で前記蒸気を殺菌室内に導入し、前記固形物と共に前記容器および前記プレシール蓋材を同時に熱殺菌し、その後殺菌済み液汁を前記容器内に充填することを特徴とする容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項２】
前記プレシール蓋材の内、前記容器のフランジの外縁部からはみ出した部分を前記受け台との間で部分的に押えながら前記プレシール蓋材を保持する請求項１に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項３】
前記プレシール蓋材の内、前記容器のフランジ上の非ヒートシール部分を該フランジとの間で部分的に押えながら前記プレシール蓋材を保持する請求項１に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項４】
前記プレシール蓋材の端部を狭持しながら該プレシール蓋材を前記容器のフランジから離隔して保持する請求項１に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項５】
前記容器のフランジから前記プレシール蓋材までのクリアランス量は前記蒸気を前記殺菌室内に導入する際、及び容器内に液汁を充填する際には大きく確保し、他方、前記容器のヘッドスペースを不活性ガスで置換する際には小さく確保する請求項１〜４の何れかに記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項６】
前記蒸気は、殺菌室を真空減圧した後に導入し、所定時間保持した後に排気する請求項１〜５の何れかに記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項７】
前記蒸気を前記殺菌室内から排出する際に、該殺菌室内の圧力が前記食品の温度における飽和蒸気圧に対して０.０１から０.１ＭＰａだけ高くなるように該殺菌室内に不活性ガス又は空気を導入することにより該殺菌室内の圧力を調整し、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却する請求項６に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項８】
前記蒸気を排気した後に、前記殺菌室を減圧しながら前記容器および前記プレシール蓋材を冷却する請求項６に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項９】
前記液汁は、高温短時間殺菌して冷却後に前記殺菌室から無菌室に移載された殺菌済み固形物入り容器に充填され、該液汁により前記固形物及び容器を冷却する請求項１〜８の何れかに記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項１０】
前記容器および前記プレシール蓋材を冷却した後に、前記容器のヘッドスペースに対しガス置換ノズルによって不活性ガスを所定の間導入してガス置換を行い、その後前記ガス置換ノズルを待避させて該容器開口部を密封する請求項１〜９の何れかに記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項１１】
前記液汁の充填、前記ガス置換及び前記容器開口部の密封は、無菌室内で行なう請求項１０に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項１２】
食品充填済み容器を載置する受け台と、前記容器および蓋材を同時に殺菌する高温高圧の蒸気を殺菌室に供給する蒸気供給手段を具備した容器詰め食品の充填システムであって、前記食品が固形物・液汁混合物であり、少なくとも前記容器の開口部を覆う寸法で予め切断されたプレシール蓋材を該容器に融着させずに該容器の開口部を覆う位置に保持し且つ該容器のヘッドスペースと前記殺菌室内気の通気状態を保持する容器保持手段、液汁を高温短時間で殺菌する液汁高温短時間殺菌手段を備え、前記固形物と共に前記容器および前記プレシール蓋材を同時に熱殺菌し、その前記液汁高温短時間殺菌手段による殺菌済み液汁を固形物充填殺菌済み容器に充填するようにしてなることを特徴とする容器詰め食品の充填システム。
【請求項１３】
前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の内で前記容器のフランジの外縁部からはみ出した部分を押えるピン付きプレートと、該ピンを受ける前記受け台とを具備して成る請求項１２に記載の容器詰め食品の充填システム。
【請求項１４】
前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の内で前記容器のフランジ上の非ヒートシール部分を押えるピン付きプレートと、該ピンを受ける前記受け台とを具備して成る請求項１２に記載の容器詰め食品の充填システム。
【請求項１５】
前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の端部を狭持するグリップと、該グリップを支持する支持手段と、該グリップを所定の位置に案内するガイド手段とを具備して成る請求項１２に記載の容器詰め食品の充填システム。
【請求項１６】
前記容器のフランジから前記プレシール蓋材までのクリアランス量を調整するクリアランス量調整手段を備えた請求項１２〜１５の何れかに記載の容器詰め食品の充填システム。
【請求項１７】
前記蒸気供給手段は、真空ポンプを有し、前記殺菌室内を真空減圧した後に蒸気を導入し、所定時間を保持した後に排気する請求項１２〜１６の何れかに記載の容器詰め食品の充填システム。
【請求項１８】
前記蒸気を前記殺菌室内から排出する際に、該殺菌室内の圧力が前記食品の温度における飽和蒸気圧に対して０.０１から０.１ＭＰａだけ高くなるように該殺菌室内に不活性ガス又は空気を導入することにより該殺菌室内の圧力を調整し、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却する請求項１７に記載の容器詰め食品の充填システム。
【請求項１９】
前記蒸気を排気した後に、前記殺菌室を減圧しながら前記容器および前記プレシール蓋材を冷却する請求項１７に記載の容器詰め食品の充填システム。
【請求項２０】
前記蒸気を排気した容器に液汁を充填する液汁充填ノズル、該充填ノズルを容器の開口部と前記蓋材との隙間から又は前記蓋材を上昇させて容器内に液汁を充填するように変位させる充填ノズル変位手段を有する請求項１２〜１９の何れかに記載の容器詰め食品の充填システム。
【請求項２１】
前記容器および前記プレシール蓋材を冷却した後に、前記容器のヘッドスペースに対し不活性ガスを所定の間導入するガス置換ノズル、ガス置換後該ガス置換ノズルを待避させて該容器開口部を密封する密封手段を有してなる請求項１２〜２０の何れかに記載の容器詰め食品の充填システム。
【請求項１】
高温高圧の蒸気を殺菌室内に導入することにより容器および蓋材を同時に熱殺菌する容器詰め食品の殺菌方法であって、前記食品が固形物・液汁混合物であり、予め固形物が充填された容器を前記殺菌室の受台に載置し、少なくとも前記容器の開口部を覆う寸法で予め切断されたプレシール蓋材を該容器に融着させずに該容器の開口部を覆う位置に保持し且つ該容器のヘッドスペースと前記殺菌室内との通気状態を保持した上で前記蒸気を殺菌室内に導入し、前記固形物と共に前記容器および前記プレシール蓋材を同時に熱殺菌し、その後殺菌済み液汁を前記容器内に充填することを特徴とする容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項２】
前記プレシール蓋材の内、前記容器のフランジの外縁部からはみ出した部分を前記受け台との間で部分的に押えながら前記プレシール蓋材を保持する請求項１に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項３】
前記プレシール蓋材の内、前記容器のフランジ上の非ヒートシール部分を該フランジとの間で部分的に押えながら前記プレシール蓋材を保持する請求項１に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項４】
前記プレシール蓋材の端部を狭持しながら該プレシール蓋材を前記容器のフランジから離隔して保持する請求項１に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項５】
前記容器のフランジから前記プレシール蓋材までのクリアランス量は前記蒸気を前記殺菌室内に導入する際、及び容器内に液汁を充填する際には大きく確保し、他方、前記容器のヘッドスペースを不活性ガスで置換する際には小さく確保する請求項１〜４の何れかに記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項６】
前記蒸気は、殺菌室を真空減圧した後に導入し、所定時間保持した後に排気する請求項１〜５の何れかに記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項７】
前記蒸気を前記殺菌室内から排出する際に、該殺菌室内の圧力が前記食品の温度における飽和蒸気圧に対して０.０１から０.１ＭＰａだけ高くなるように該殺菌室内に不活性ガス又は空気を導入することにより該殺菌室内の圧力を調整し、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却する請求項６に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項８】
前記蒸気を排気した後に、前記殺菌室を減圧しながら前記容器および前記プレシール蓋材を冷却する請求項６に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項９】
前記液汁は、高温短時間殺菌して冷却後に前記殺菌室から無菌室に移載された殺菌済み固形物入り容器に充填され、該液汁により前記固形物及び容器を冷却する請求項１〜８の何れかに記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項１０】
前記容器および前記プレシール蓋材を冷却した後に、前記容器のヘッドスペースに対しガス置換ノズルによって不活性ガスを所定の間導入してガス置換を行い、その後前記ガス置換ノズルを待避させて該容器開口部を密封する請求項１〜９の何れかに記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項１１】
前記液汁の充填、前記ガス置換及び前記容器開口部の密封は、無菌室内で行なう請求項１０に記載の容器詰め食品の殺菌方法。
【請求項１２】
食品充填済み容器を載置する受け台と、前記容器および蓋材を同時に殺菌する高温高圧の蒸気を殺菌室に供給する蒸気供給手段を具備した容器詰め食品の充填システムであって、前記食品が固形物・液汁混合物であり、少なくとも前記容器の開口部を覆う寸法で予め切断されたプレシール蓋材を該容器に融着させずに該容器の開口部を覆う位置に保持し且つ該容器のヘッドスペースと前記殺菌室内気の通気状態を保持する容器保持手段、液汁を高温短時間で殺菌する液汁高温短時間殺菌手段を備え、前記固形物と共に前記容器および前記プレシール蓋材を同時に熱殺菌し、その前記液汁高温短時間殺菌手段による殺菌済み液汁を固形物充填殺菌済み容器に充填するようにしてなることを特徴とする容器詰め食品の充填システム。
【請求項１３】
前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の内で前記容器のフランジの外縁部からはみ出した部分を押えるピン付きプレートと、該ピンを受ける前記受け台とを具備して成る請求項１２に記載の容器詰め食品の充填システム。
【請求項１４】
前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の内で前記容器のフランジ上の非ヒートシール部分を押えるピン付きプレートと、該ピンを受ける前記受け台とを具備して成る請求項１２に記載の容器詰め食品の充填システム。
【請求項１５】
前記容器保持手段は、前記プレシール蓋材の端部を狭持するグリップと、該グリップを支持する支持手段と、該グリップを所定の位置に案内するガイド手段とを具備して成る請求項１２に記載の容器詰め食品の充填システム。
【請求項１６】
前記容器のフランジから前記プレシール蓋材までのクリアランス量を調整するクリアランス量調整手段を備えた請求項１２〜１５の何れかに記載の容器詰め食品の充填システム。
【請求項１７】
前記蒸気供給手段は、真空ポンプを有し、前記殺菌室内を真空減圧した後に蒸気を導入し、所定時間を保持した後に排気する請求項１２〜１６の何れかに記載の容器詰め食品の充填システム。
【請求項１８】
前記蒸気を前記殺菌室内から排出する際に、該殺菌室内の圧力が前記食品の温度における飽和蒸気圧に対して０.０１から０.１ＭＰａだけ高くなるように該殺菌室内に不活性ガス又は空気を導入することにより該殺菌室内の圧力を調整し、前記容器および前記プレシール蓋材を冷却する請求項１７に記載の容器詰め食品の充填システム。
【請求項１９】
前記蒸気を排気した後に、前記殺菌室を減圧しながら前記容器および前記プレシール蓋材を冷却する請求項１７に記載の容器詰め食品の充填システム。
【請求項２０】
前記蒸気を排気した容器に液汁を充填する液汁充填ノズル、該充填ノズルを容器の開口部と前記蓋材との隙間から又は前記蓋材を上昇させて容器内に液汁を充填するように変位させる充填ノズル変位手段を有する請求項１２〜１９の何れかに記載の容器詰め食品の充填システム。
【請求項２１】
前記容器および前記プレシール蓋材を冷却した後に、前記容器のヘッドスペースに対し不活性ガスを所定の間導入するガス置換ノズル、ガス置換後該ガス置換ノズルを待避させて該容器開口部を密封する密封手段を有してなる請求項１２〜２０の何れかに記載の容器詰め食品の充填システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−１５９９２８（Ｐ２００９−１５９９２８Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３１５（Ｐ２００８−３３１５）
【出願日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（０００００３７６８）東洋製罐株式会社 (1,150)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（０００００３７６８）東洋製罐株式会社 (1,150)
【Ｆターム（参考）】
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