特開 2024-159971 液体連続殺菌装置の液体交換方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024159971

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】液体連続殺菌装置の液体交換方法

(51)【国際特許分類】

   B67C 3/00 20060101AFI20241031BHJP

【ＦＩ】

B67C3/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024150595

(22)【出願日】2024-09-02

(62)【分割の表示】P 2023010937の分割

【原出願日】2023-01-27

(71)【出願人】

【識別番号】000002897

【氏名又は名称】大日本印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000958

【氏名又は名称】弁理士法人インテクト国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100120237

【弁理士】

【氏名又は名称】石橋 良規

(72)【発明者】

【氏名】伊東 周太

(72)【発明者】

【氏名】秋山 勇人

(57)【要約】

【課題】無菌充填機の稼働率を上げて、効率よく液体充填製品の製造を行うことができる液体連続殺菌装置の液体交換方法を提供する。
【解決手段】液体を流しながら、液体を外部から加熱することで液体を殺菌する液体連続殺菌装置の液体交換方法であって、第１の液体を液体連続殺菌装置により殺菌し、第１の液体を洗浄液と交換し、洗浄液の液体連続殺菌装置による殺菌値であるＦ値を演算しながら、Ｆ値が目標値を下回らないように、液体連続殺菌装置の設定温度及び設定流量を並行して上げ、第１の液体の流量の１．３倍以上、３倍以下の洗浄液を、液体連続殺菌装置により殺菌しながら流すことで、液体連続殺菌装置内を洗浄し、洗浄液の流量よりも少ない流量の第２の液体を、液体連続殺菌装置により殺菌しながら流す。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を流しながら、前記液体を外部から加熱することで前記液体を殺菌する液体連続殺菌装置の液体交換方法であって、
第１の液体を前記液体連続殺菌装置により殺菌し、
前記第１の液体を洗浄液と交換し、
前記液体連続殺菌装置を流れる前記液体又は前記洗浄液の流量よりもとめられる前記液体連続殺菌装置のホールディング部における保持時間t分、及び前記液体又は前記洗浄液の温度Ｔ℃から下記ａ式により演算される、前記洗浄液の前記液体連続殺菌装置による殺菌値であるＦ値を演算しながら、前記Ｆ値が目標値を下回らないように、前記液体連続殺菌装置の設定温度及び設定流量を並行して上げ、
前記第１の液体の流量の１．３倍以上、３倍以下の前記洗浄液を、前記液体連続殺菌装置により殺菌しながら流すことで、前記液体連続殺菌装置内を洗浄し、
前記洗浄液の流量よりも少ない流量の第２の液体を、前記液体連続殺菌装置により殺菌しながら流す液体連続殺菌装置の液体交換方法。
F=t×10^(T-T0)/Z ・・・ ａ式
（T0℃及びZ℃は液体により定められる定数。）

【請求項2】

請求項１に記載の液体連続殺菌装置の液体交換方法において、
前記洗浄液により前記液体連続殺菌装置内を洗浄した後、前記Ｆ値が目標値を下回らないように、前記液体連続殺菌装置の設定温度及び設定流量を並行して下げる液体連続殺菌装置の液体交換方法。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の液体連続殺菌装置の液体交換方法において、
前記流量は前記ホールディング部の流量、及び前記温度は前記ホールディング部の終端における温度である前記液体連続殺菌装置の液体交換方法。

【請求項4】

請求項１又は請求項２に記載の液体連続殺菌装置の液体交換方法において、
前記洗浄液がアルカリ性化合物を含むアルカリ性洗浄液である前記液体連続殺菌装置の液体交換方法。

【請求項5】

請求項１又は請求項２に記載の液体連続殺菌装置の液体交換方法において、
前記洗浄液が第１の水であって、前記液体連続殺菌装置の設定温度及び設定流量を並行して上げた後、前記洗浄液を前記第１の水からアルカリ性化合物を含むアルカリ性洗浄液に交換する前記液体連続殺菌装置の液体交換方法。

【請求項6】

請求項１又は請求項２に記載の液体連続殺菌装置の液体交換方法において、
前記洗浄液がアルカリ性化合物を含むアルカリ性洗浄液であって、前記アルカリ性洗浄液を第２の水に交換し、前記液体連続殺菌装置の設定温度及び設定流量を並行して下げた後、前記第２の水を前記第２の液体と交換する液体連続殺菌装置の液体交換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボトル、紙容器等の容器に充填する飲料のような液体を殺菌する液体連続殺菌装置の液体交換方法に関する。

【背景技術】

【0002】

飲料のような液体をＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）等のプラスチック製ボトル若しくは成形容器、又は紙製の容器等に充填する場合、菌により腐敗する可能性のある液体は、容器に充填する前に、液体連続殺菌装置により殺菌して無菌状態にしておかなければならない。また、殺菌された液体が充填されるまでに送液されるサージタンク、送液管、ヘッドタンク、充填ノズル等を備えた液体供給系配管内も予め洗浄し、殺菌して無菌状態にしておかなければならない。

【0003】

液体連続殺菌装置による液体の殺菌については、液体の殺菌値であるＦ値を算出し、その履歴情報に基づいて液体の品質が保証できる程度に殺菌されているか否かを確認することが行われている（特許文献１、特許文献２参照）。

【0004】

液体を容器に充填する液体充填装置の液体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、すなわち、液体を交換するときに、ＣＩＰ（Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）処理をし、さらに、ＳＩＰ（Ｓｔｅｒｉｌｉｚｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）処理をしている（特許文献３参照）。

【0005】

特許文献３によれば、ＣＩＰ処理は、液体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、除菌した苛性ソーダ等のアルカリ性薬剤を無菌水に添加したアルカリ性洗浄液を流した後に、除菌した酸性薬剤を無菌水に添加した酸性洗浄液を流すことにより行われる。ＣＩＰ処理は、液体連続殺菌装置により洗浄液を８５℃まで加熱して液体供給系配管に循環させることによって行われる。これにより、液体供給系配管内に付着した前回の液体の残留物等が除去される。また、同時に殺菌も行われるとしている。

【0006】

ＳＩＰ処理は、液体の充填作業に入る前に行われる、予め液体供給系配管内を殺菌するための処理であり、ＣＩＰ処理で洗浄した液体供給系配管内に加熱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（特許文献３参照）。

【0007】

ＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理が行われた後に、液体供給系配管に液体を流す際に、液体供給系配管に配置された液体連続殺菌装置によって液体が加熱により殺菌されることで、液体の殺菌処理が行われる。殺菌された液体は、無菌充填機によりボトルなどの容器に充填される。

【0008】

液体供給系配管内のＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理を行うときに、ＣＩＰ処理後にＳＩＰ処理を行うが、これらを同時に又は連続的に行うことで、液体を容器に充填する前の準備時間を短縮することができる。特許文献３には、ＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理を同時に行うことが記載されている。

【0009】

特許文献４には、ＣＩＰ処理とＳＩＰ処理の間を停止させることなく、ＣＩＰ処理で使用する洗浄液をＳＩＰ処理に必要な温度とすることで、これらの処理を同時又は連続的に行うことが記載されている。また、殺菌温度及び流量からもとめられる加熱保持時間によりＦ値を算出して、洗浄液をすすぐ水の殺菌を管理することが記載されている。

【0010】

ＳＩＰ処理から液体を充填する工程に移行するときの移行準備時間を短縮する方法も提案されている。特許文献５には、液体供給系配管内のＳＩＰ処理から、充填する液体を液体連続殺菌装置により殺菌する殺菌処理に移行するとき、任意の位置に設置された複数の温度センサにより測定される温度及び液体の流量からもとめられる加熱保持時間によりＦ値を算出し、Ｆ値が所定の値を下回らないようにして、ＳＩＰ処理を行った液体連続殺菌装置の温度及び流量を、充填される液体の殺菌温度及び流量に調整することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開昭６１－９２５５５号公報

【特許文献2】特開２００７－２１５８９３号公報

【特許文献3】特開２００７－２２６００号公報

【特許文献4】特開２０１８－５８６４１号公報

【特許文献5】特開２０１７－１１４４９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

液体連続殺菌装置により殺菌された液体を、殺菌された容器に無菌雰囲気で充填する無菌充填機では、殺菌された液体を容器に充填する前に、殺菌された液体を容器に充填するまでの流路である液体供給系配管内のＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理を行う。ＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理には長時間を費やすため、これらの処理時間を短縮する方法が提案されている。洗浄液を液体供給系配管内に循環してＣＩＰ処理を行うが、洗浄液に殺菌効果を有する薬剤を添加する、又はＣＩＰ処理当初から、途中から又は完了後に洗浄液をＳＩＰ処理に必要な温度に昇温して循環するという方法が提案されている。

【0013】

無菌充填機を停止して充填する液体の種類を変更する場合、又は同一の液体を長時間充填することで、液体供給系配管内に液体の殺菌時の加熱による残留物の堆積等が生じた場合、液体供給系配管内のＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理が行われる。

【0014】

無菌充填機で充填する液体の種類の変更を連続して行う場合、液体供給系配管のＣＩＰ処理並びにＳＩＰ処理、及び液体を充填するための液体の殺菌処理という異なる処理を続けて行う。ＣＩＰ処理からＳＩＰ処理に移行する場合、ＣＩＰ処理で用いた洗浄液を常温の無菌水で洗い流すすすぎ処理を行うため、液体連続殺菌装置の温度が低下してしまい、ＳＩＰ処理を開始する際に再度液体連続殺菌装置の温度を、ＳＩＰ処理を行う温度まで昇温する必要があり、ＣＩＰ処理並びにＳＩＰ処理、及びＳＩＰ処理から充填する液体の殺菌処理への移行に、非常に時間がかかるという課題を有していた。そこで、ＣＩＰ処理からＳＩＰ処理へ移行するとき、ＣＩＰ処理で使用する洗浄液をＳＩＰ処理に使用することで、ＣＩＰ処理及びＳＩＰ処理に要する時間を短縮することが提案されてきた。

【0015】

無菌充填機において、充填する液体を交換するとき、ＣＩＰ処理を行わなければならない。充填していた液体を除去し、充填していた液体の残留物が付着する液体供給系配管内を洗浄しなければならないからである。

【0016】

しかし、必ずしもＳＩＰ処理を行う必要はない。液体を充填している間、液体を充填する前に行ったＳＩＰ処理により液体供給系配管内の無菌性は維持されている。液体供給系配管内の無菌性を維持した状態でＣＩＰ処理を行うことができれば、ＳＩＰ処理を行うことなく充填する液体の交換が可能となる。

【0017】

充填していた液体を殺菌された洗浄液又は無菌水により除去し、液体を除去した後に殺
菌された洗浄液又は無菌水を、次に充填する液体を殺菌しながら、殺菌された液体と交換することができれば、液体供給系配管内のＣＩＰ処理のみを行うことで、ＳＩＰ処理を行うことなく充填する液体を交換することができる。

【0018】

上述の方法に従えば、充填する液体の交換時に液体供給系配管内のＳＩＰ処理を行う必要がなくなる。しかし、この方法においてもＣＩＰ処理に要する時間が長いため、液体交換時のＣＩＰ処理に要する時間をさらに短縮する要請がある。液体連続殺菌装置により液体を殺菌するとき、液体の残留物が顕著に堆積するのは、液体連続殺菌装置内を流れる液体が高温となる箇所である。このような箇所に堆積した液体の残留物を効果的に除去するＣＩＰ処理を行うことで、液体交換時の準備時間を短縮することができる。

【0019】

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、液体を容器に充填する前の準備時間を短縮し、無菌充填機の稼働率を上げ、効率よく液体無菌充填製品の製造を行うことができる液体連続殺菌装置の液体交換方法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】

【0020】

本開示に係る液体連続殺菌装置の液体交換方法は、液体を流しながら、前記液体を外部から加熱することで前記液体を殺菌する液体連続殺菌装置の液体交換方法であって、第１の液体を前記液体連続殺菌装置により殺菌し、前記第１の液体を洗浄液と交換し、前記液体連続殺菌装置を流れる前記液体又は前記洗浄液の流量よりもとめられる前記液体連続殺菌装置のホールディング部における保持時間t分、及び前記液体又は前記洗浄液の温度Ｔ℃から下記ａ式により演算される、前記洗浄液の前記液体連続殺菌装置による殺菌値であるＦ値を演算しながら、前記Ｆ値が目標値を下回らないように、前記液体連続殺菌装置の設定温度及び設定流量を並行して上げ、前記第１の液体の流量の１．３倍以上、３倍以下の前記洗浄液を、前記液体連続殺菌装置により殺菌しながら流すことで、前記液体連続殺菌装置内を洗浄し、前記洗浄液の流量よりも少ない流量の第２の液体を、前記液体連続殺菌装置により殺菌しながら流す。
F=t×10^(T-T0)/Z ・・・ ａ式
（T0℃及びZ℃は液体により定められる定数。）

【0021】

また、本開示に係る液体連続殺菌装置の液体交換方法において、前記洗浄液により前記液体連続殺菌装置内を洗浄した後、前記Ｆ値が目標値を下回らないように、前記液体連続殺菌装置の設定温度及び設定流量を並行して下げると好適である。

【0022】

また、本開示に係る液体連続殺菌装置の液体交換方法において、前記流量は前記ホールディング部の流量、及び前記温度は前記ホールディング部の終端における温度であると好適である。

【0023】

また、本開示に係る液体連続殺菌装置の液体交換方法において、前記洗浄液がアルカリ性化合物を含むアルカリ性洗浄液であると好適である。

【0024】

また、本開示に係る液体連続殺菌装置の液体交換方法において、前記洗浄液が第１の水であって、前記液体連続殺菌装置の設定温度及び設定流量を並行して上げた後、前記洗浄液を前記第１の水からアルカリ性化合物を含むアルカリ性洗浄液に交換すると好適である。

【0025】

また、本開示に係る液体連続殺菌装置の液体交換方法において、前記洗浄液がアルカリ性化合物を含むアルカリ性洗浄液であって、前記アルカリ性洗浄液を第２の水に交換し、前記液体連続殺菌装置の設定温度及び設定流量を並行して下げた後、前記第２の水を前記第２の液体と交換すると好適である。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、無菌充填機において、液体連続殺菌装置内の洗浄を短時間に行い、液体供給系配管内の殺菌をせずに充填する液体を交換するため、液体を容器に充填する前の準備時間を短縮し、無菌充填機の稼働率を上げ、生産性を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本開示の実施の形態に係る無菌充填機の液体供給系配管を示すブロック図である。

【図2】本開示の実施の形態に係る無菌充填機における、液体連続殺菌装置を含む液体供給系配管を示すブロック図である。

【図3】本開示の実施の形態に係る無菌充填機における、液体連続殺菌装置から充填機までの液体供給系配管を示すブロック図である。

【図4】本開示の実施の形態に係る液体連続殺菌装置のホールディング部における、液体及び洗浄液の温度及び流量の時間に伴う推移を示すグラフである。

【図5】本開示の実施の形態に係る液体連続殺菌装置のホールディング部における、液体、水及びアルカリ性洗浄液の温度及び流量の時間に伴う推移を示すグラフである。

【図6】本発明の実施の形態に係る液体連続殺菌装置の第２段加熱部に接続された加熱媒体ラインを示す図である。

【図7】本発明の実施の形態に係る液体連続殺菌装置の第２段加熱部の総括伝熱係数（Ｕ値）の変動を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

本開示に係る液体連続殺菌装置を含む液体供給系配管を備える無菌充填機は、液体連続殺菌装置により殺菌された液体を、殺菌された容器に無菌雰囲気で充填し、液体が充填された容器を殺菌された蓋材により無菌雰囲気で密封する。容器が紙容器の場合、蓋材はなく、成形された容器に液体が充填された後、容器を形成する材料により密封することで製品となる。

【0029】

図１は、ボトル状の容器４に殺菌された液体を充填する無菌充填機の液体連続殺菌装置１８から充填機２までの液体供給系配管７を示す。前述のように容器はボトルに限定されるものではない。

【0030】

無菌充填機は、液体を調合する調合装置１、調合された液体を殺菌する液体連続殺菌装置１８及び液体をボトルのような容器４に充填する充填機２を備える。調合装置１と充填機２内の充填ノズル２ａとの間は、液体供給系配管７で結ばれている。また、充填機２を備える充填部は充填部チャンバ３で遮蔽されている。

【0031】

調合装置１は、例えばミルクコーヒー、ブラックコーヒー、緑茶飲料、紅茶、ミルクティー、果実飲料等の液体を各々所望の配合割合で調合するためのものである。容器に充填される液体には、固形物又は繊維質が混入される場合もある。

【0032】

無菌充填機には、殺菌された容器４を充填機２へと搬送し、充填機２により液体が充填された容器４を排出する搬送路が設けられる。搬送路は、一般に多数のホイールと、各ホイールの回りに配置された容器４を把持するグリッパ等によって構成される。

【0033】

充填機２は、多数の充填ノズル２ａを水平面内で高速回転するホイール（図示せず）の回りに配置してなるもので、ホイールの回転と共に充填ノズル２ａを旋回運動させつつ、充填ノズル２ａの下をホイールの周速度に同調してグリッパに把持されて走行する容器４に、充填ノズル２ａから液体を定量充填するための装置である。

【0034】

無菌充填機の充填機２を備える充填部を遮蔽する充填部チャンバ３内では、充填部チャンバ３内を洗浄する洗浄処理及び充填部チャンバ３内を殺菌する殺菌処理が、無菌充填機により容器４に液体を充填する製品製造前に行われる。チャンバ内の洗浄処理及び殺菌処理、殺菌された蓋材の洗浄及び液体を充填した後の容器口部外面の洗浄のために無菌水が必要となる。このような無菌水を製造するため、無菌充填機には図示しない無菌水製造装置が備えられることもある。

【0035】

無菌充填機の液体供給系配管７は、調合装置１から充填機２に至る管路中に、液体の流れから見て上流側から下流側へと順に、バランスタンク５、液体連続殺菌装置１８、マニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１９、充填機タンク１１を備える。また、無菌充填機は洗浄液をバランスタンク５に供給するアルカリ性洗浄液供給装置２０、バランスタンク５に水を供給する水供給装置２１、バランスタンク５に供給される洗浄液と排出される液体、アルカリ性洗浄液又は水との混合物を熱交換する熱交換器２２及び無菌充填機の運転を制御するコントローラ１７を備える。

【0036】

液体に炭酸を添加し炭酸飲料とする場合、無菌充填機の液体供給系配管７には冷却装置、炭酸添加装置及び炭酸飲料サージタンクを備える。冷却装置、炭酸添加装置及び炭酸飲料サージタンクはアセプティックサージタンク１９と充填機タンク１１の間に上流から下流に順次設けられ、炭酸飲料を液体供給系配管７に流すために炭酸飲料用マニホルドバルブを備える。

【0037】

液体連続殺菌装置１８は、その内部に第１段加熱部１２、第２段加熱部１３、ホールディング部を構成するホールディングチューブ１４、第１段冷却部１５、第２段冷却部１６等を備え、バランスタンク５から供給される充填物である液体又は洗浄液を第１段加熱部１２から第２段加熱部１３へと送りながら徐々に加熱し、ホールディングチューブ１４内で所定の殺菌温度で所定時間保持し、その後、第１段冷却部１５、第２段冷却部１６へと送って徐々に冷却するものである。加熱部や冷却部の段数は必要に応じて増減される。また、ホモゲナイザーをホールディングチューブ１４の前、又は後に設置しても構わない。

【0038】

加熱部は、液体又は洗浄液が流れる管体の外部を加熱蒸気により加熱する、又は加熱蒸気により加熱される熱水により加熱するものである。液体又は洗浄液が流れる管体の外部を加熱するものであればどのようなものでも構わない。また、冷却部は液体又は洗浄液が流れる管体の外部に冷却された媒体を流すことで、液体又は洗浄液を外部から冷却するものである。充填機タンク１１は公知の装置であるから、その詳細な説明は省略する。

【0039】

液体が調合装置１において調合され、バランスタンク５から液体連続殺菌装置１８に送られ、液体連続殺菌装置１８において液体に対して加熱殺菌処理が施される。液体連続殺菌装置１８において加熱殺菌処理された液体は、アセプティックサージタンク１９に貯えられた後、充填機タンク１１へ送られる。充填機タンク１１内の液体は充填機２に供給され、充填ノズル２ａを通って、殺菌された容器４に無菌雰囲気で充填される。液体が充填された容器４は、殺菌された蓋材により密封された後に無菌充填機の外部へ排出される。

【0040】

バランスタンク５から供給された液体は、液体連続殺菌装置１８の第１段加熱部１２および第２段加熱部１３へ送られ、第１段加熱部１２及び第２段加熱部１３において、常温の液体が、例えば１３０℃まで加熱される。加熱部が２段で構成される場合、第１段加熱部１２で常温から８０℃に加熱され、第２段加熱部で８０℃から１３０℃まで加熱される。

【0041】

第１段加熱部１２及び第２段加熱部１３において加熱された液体は、ホールディングチューブ１４内で目標温度、例えば１３０℃で保持される。ホールディングチューブ１４に
は、いずれかの箇所に流量計２３が備えられる。

【0042】

液体はホールディングチューブ１４から第１段冷却部１５において冷却され、例えば１３０℃から９９℃まで降温する。第１段冷却部１５により冷却された液体は、第２段冷却部１６により更に冷却され、その温度は例えば、９９℃から３０℃まで降温する。冷却された液体は、マニホルドバルブ８を介してアセプティックサージタンク１９へ送られる。

【0043】

液体連続殺菌装置１８の各所には温度センサ１０が備えられる。バランスタンク５と液体連続殺菌装置１８間の配管には温度センサ１０ａ、液体連続殺菌装置１８の第１段加熱部１２と第２段加熱部１３の間の配管には温度センサ１０ｂ、第２段加熱部１３とホールディングチューブ１４の間の配管には温度センサ１０ｃ、ホールディングチューブ１４と第１段冷却部１５の間の配管には温度センサ１０ｄ、第１段冷却部１５と第２段冷却部１６の間の配管には温度センサ１０ｅ及び第２段冷却部１６の終端には温度センサ１０ｆが備えられる。温度センサ１０ｄは、ホールディングチューブ１４の終端に備えられる温度センサである。液体連続殺菌装置１８には上記の温度センサ１０以外にも温度センサを備えても構わない。

【0044】

液体の殺菌効果は殺菌値であるＦ値を演算することにより判断される。液体の種類によって目標とされるＦ値が決定され、液体連続殺菌装置１８での液体の殺菌は、目標とされるＦ値以上に加熱殺菌されなければならない。

【0045】

Ｆ値は、下記ａ式により演算される。
F=t×10^(T-T0)/Z ・・・ a式
（T0℃及びZ℃は液体により定められる定数。）

【0046】

式中のｔはホールディングチューブ１４に液体が保持される時間ｔ分である。ホールディングチューブ１４は保温されるが加熱されない。保温には真空断熱方式が採用されることで保温性を高めることができる。ホールディングチューブ１４は、内径１０～１００ｍｍφ、長さ５～２００ｍの配管であって、直線の折り返し状又はスパイラル状である。例えば、内径７２．３ｍｍφで１３０ｍのホールディングチューブ１４の保持容量は５３３Ｌであって、流量を４５０Ｌ／分とすると保持時間ｔ分は１．２分となる。

【0047】

Ｔはホールディングチューブ１４の終端の温度Ｔ℃であって、温度センサ１０ｄで測定される温度である。ホールディングチューブ１４の入口に備えられる温度センサ１０ｃで測定される温度と温度センサ１０ｄにより測定される温度を比較すると、ホールディングチューブ１４は加温されないため、わずかに温度センサ１０ｄで測定される温度が低い。したがって、Ｔ℃はホールディングチューブ１４の終端の温度を測定する温度センサ１０ｄで測定される温度とする。

【0048】

Ｔ０及びＺは液体により定められる定数である。液体により定められるとは、液体のｐＨにより殺菌すべき菌が異なるため、Ｔ０及びＺを変化させる。例えば、ｐＨ４．６以上の液体では、ボツリヌス菌を殺菌できる殺菌効果がもとめられるため、Ｔ０を１２１．１℃、Ｚを１０℃とする。ｐＨが４．０以上、４．６未満の液体では、一部の細菌が発育するため、Ｔ０を８５℃、Ｚを７．８℃とする。ｐＨ４．０未満の液体では、細菌が発育しないため、カビ及び酵母を殺菌する程度の殺菌効果であって、Ｔ０を６５℃、Ｚを５℃とする。各ｐＨについて示したＴ０及びＺは例であって、他の数値に代えても構わない。演算される目標とするＦ値は、液体によって、また具体的な液体の組成等によって定められる。

【0049】

液体連続殺菌装置１８により殺菌された液体は、アセプティックサージタンク１９に送
られ貯留される。貯留された液体は、アセプティックサージタンク１９から充填機タンク１１に送られ、貯留される。液体は、充填機タンク１１から充填機２に送られ、充填ノズル２ａから無菌雰囲気の充填部チャンバ３内で、殺菌された容器４に定量充填される。液体が充填された容器４は、殺菌された蓋材により密封され、無菌充填機から排出される。

【0050】

液体の無菌充填作業が終了した後、充填する液体を他の液体に変更する場合、液体供給系配管７内のＣＩＰ（Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ） 処理及びＳＩＰ（Ｓｔｅ
ｒｉｌｉｚｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）処理を行う。液体充填作業において、最も液体の残留物が付着する箇所は第２段加熱部１３である。内容物が高温とされる箇所であり、特にたんぱく質の熱変性による残留物の付着が激しく、ミルクを含む液体に顕著である。また高温かつ送液流量が多くなればなるほど、製品成分由来の無機塩の残留も増加する。ＣＩＰ処理により前回充填された液体の残留物を除去する。

【0051】

液体供給系配管内７内のＣＩＰ処理は、バランスタンク５にアルカリ性洗浄液供給装置２０又は水供給装置２１から供給される洗浄液を、液体供給系配管内７内に循環することにより行われる。図１に示すように、洗浄液を循環するために液体供給系配管７に対して帰還路６を設けることにより循環路が形成される。バランスタンク５から液体連続殺菌装置１８を経てマニホルドバルブ８に至る上流側配管部７ａに対して上流側帰還路６ａを設け、上流側循環路を形成しても構わない。

【0052】

洗浄液を上流側循環路に循環せずに、マニホルドバルブ８から充填機タンク１１を経て、充填機２の充填機マニホルド２ｂから分配して充填ノズル２ａに流しても構わない。充填ノズル２ａから流出する洗浄液を充填ノズル２ａの先端に接合されるカップ９により受け、多数の充填ノズル２ａから流出する洗浄液を循環マニホルド２５により集約し、下流側帰還路６ｂによりマニホルドバルブ８まで帰還させる。マニホルドバルブ８から上流側帰還路６ａを経て、洗浄液は液体供給系配管７を循環させても構わない。

【0053】

充填機２の充填ノズル２ａの開口に対して各々接離可能なカップ９が配置される。ＣＩＰ処理を行う際に各カップ９が図示しないアクチュエータによって充填機２の充填ノズル２ａの先端の開口部に接合されることで、下流側帰還路６ｂの始端となるカップ９が、充填ノズル２ａの開口に接続される。

【0054】

洗浄液とは、液体供給系配管７内を洗浄する液体であり、液体の残留物を除去することに効果的であるアルカリ性化合物を含むアルカリ性洗浄液又は酸性化合物を含む酸性洗浄液である。また、洗浄液は、液体を液体供給系配管から除去するため、又はアルカリ性洗浄液又は酸性洗浄液を液体供給系配管７から除去するために使用する水であっても構わない。洗浄液をバランスタンク５に供給する装置をアルカリ性洗浄液供給装置２０及び水供給装置２１として図１に記載しているが、酸性洗浄液供給装置を設けても構わない。

【0055】

図２中太線で示すように、アルカリ性洗浄液供給装置２０又は水供給装置２１からバランスタンク５に供給される洗浄液は、バランスタンク５から液体連続殺菌装置１８に流され、液体連続殺菌装置１８により加熱されることで殺菌され、マニホルドバルブ８に至り、上流側帰還路６ａを経てバランスタンク５に戻り、循環されても構わない。循環は、バランスタンク５、液体連続殺菌装置１８、マニホルドバルブ８、上流側帰還路６ａの順に構成される上流側循環路により行われる。

【0056】

図３中太線で示すように、アルカリ性洗浄液供給装置２０又は水供給装置２１からバランスタンク５に供給される洗浄液は、バランスタンク５から液体連続殺菌装置１８に流され、液体連続殺菌装置１８により加熱されることで殺菌され、マニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１９、充填機タンク１１を経て、充填機２に至り、充填機マニホ
ルド２ｂから充填ノズル２ａに流れ、充填ノズル２ａからカップ９で受けられ、循環マニホルド２５に集約され、下流側帰還路６ｂを経て、マニホルドバルブ８から上流側帰還路６ａによりバランスタンク５に戻り、液体供給系配管７内を循環しても構わない。液体供給系配管７の循環路は、バランスタンク５、液体連続殺菌装置１８、マニホルドバルブ８、アセプティックサージタンク１９、充填機タンク１１、充填機マニホルド２ｂ、充填ノズル２ａ、カップ９、循環マニホルド２５、下流側帰還路６ｂ、マニホルドバルブ８及び上流側帰還路６ａにより順に構成される。

【0057】

アルカリ性洗浄液とは、水に水酸化ナトリウム、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、界面活性剤及びグルコン酸ナトリウムやエチレンジアミンテトラ酢酸などのキレート剤等を混ぜたアルカリ性化合物を添加したものである。水とは、イオン交換水、蒸留水又は水道水等異物を含まない水であればどのようなものでも構わない。

【0058】

アルカリ性洗浄液は、炭酸リチウム、炭酸アンモニウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、プロピレン・カーボネート及びそれらの混合物が含まれるが、これらに限定されるものではない。また、重炭酸塩である重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸リチウム、重炭酸アンモニウム、重炭酸マグネシウム、重炭酸カルシウムやセスキ炭酸塩であるセスキ炭酸ナトリウム、セスキ炭酸カリウム、セスキ炭酸リチウム及びそれらの混合物が含まれても構わない。

【0059】

液体供給系配管７内の洗浄にはアルカリ性洗浄液が効果的であるが、酸性化合物を含む酸性洗浄液でも構わない。酸性洗浄液を使用するときは、酸性洗浄液供給装置が設けられる。酸性洗浄液は、硝酸系やリン酸系の酸性薬剤を添加したものであり、硝酸系、リン酸系以外に、塩酸、硫酸、酢酸、クエン酸、乳酸、ギ酸、グリコール酸、メタンスルホン酸、スルファミン酸及びこれらの混合物が含まれるがこれらに限定されるものではない。

【0060】

洗浄液は、次亜塩素酸塩、過酸化水素、過酢酸、過オクタン酸、過硫酸塩、過ホウ酸塩、ハイドロサルファイト、二酸化チオ尿素等の各種漂白剤、過炭酸塩などを含んでも構わない。更に、洗浄液は、アルミノケイ酸塩やポリカルボン酸塩等の水軟化剤を含んでも構わないし、リン酸ナトリウムやポリアクリル酸ナトリウム、カルボン酸ナトリウムなどの再付着防止剤を含んでも構わない。更に、洗浄液に、酵素や溶剤、脂肪酸、泡調整剤、活性酸素源などを加えても構わない。

【0061】

ＣＩＰ処理において洗浄液としてアルカリ性洗浄液を流した後に酸性洗浄液を流すことに限らず、例えば、酸性洗浄液を流した後にアルカリ性洗浄液を流しても構わないし、酸性洗浄液とアルカリ性洗浄液を交互に複数回流しても構わない。また、酸性洗浄液又はアルカリ性洗浄液のいずれかのみを流してＣＩＰ処理を行っても構わない。

【0062】

コントローラ１７の図示しないパネル上の操作ボタンが操作されると、液体供給系配管７についてＣＩＰ処理が各々所定の手順で実行される。アルカリ性洗浄液供給装置２０からは一定量のアルカリ性洗浄液が常に又は間欠的に供給され、アルカリ性洗浄液を循環しながら液体供給系配管７内に付着した前回の液体の残留物を除去する。また、水供給装置２１から水が供給され、液体を水に交換した後、水をアルカリ性洗浄液に交換する。液体供給系配管７内に付着した前回の液体の残留物をアルカリ性洗浄液により除去した後、アルカリ性洗浄液を水に交換する。

【0063】

上述のように、液体の無菌充填作業が終了した後、充填する液体を他の液体に変更する場合、液体供給系配管７内のＣＩＰ処理を行う。通常、ＣＩＰ処理を行った後に液体供給系配管７内のＳＩＰ処理を行う。しかし、本開示の実施の形態ではＳＩＰ処理を行わない
。

【0064】

第１の液体を液体連続殺菌装置１８により殺菌しながら容器４に充填し、次に第１の液体を第２の液体に交換するとき、液体供給系配管７内の無菌性を維持して交換することができれば、液体供給系配管７内のＳＩＰ処理を行う必要はない。

【0065】

第１の液体を液体連続殺菌装置１８により殺菌しながら容器４に充填したことで、液体供給系配管７内には第１の液体の残留物が付着している。液体の残留物は、液体連続殺菌装置１８内に多く残留する。特に第１の液体が高温に加熱される第２段加熱部１３内に第１の液体の残留物の付着が激しい。

【0066】

液体供給系配管７内の無菌性が維持できるのであれば、ＳＩＰ処理は行わなくても構わないが、第１の液体の残留物が付着した液体供給系配管７内のＣＩＰ処理は行わなければならない。

【0067】

第１の液体の充填を完了後、第１の液体の液体連続殺菌装置１８における殺菌条件を変更せずに、アルカリ性洗浄液供給装置２０から洗浄液をバランスタンク５に供給し、バランスタンク５に供給された洗浄液を液体連続殺菌装置１８により殺菌し、殺菌された洗浄液により液体供給系配管７内のＣＩＰ処理を行う。ＣＩＰ処理を終了後に、液体連続殺菌装置１８の殺菌条件を変更せずに、洗浄液を第２の液体に交換する。洗浄液が第２の液体により除去された後、第２の液体の充填を開始する。上述のように、第１の液体の液体連続殺菌装置１８における殺菌条件を維持して、第１の液体から洗浄液、さらに洗浄液を第２の液体に交換することで、ＳＩＰ処理を行うことなく、容器に充填する液体を第１の液体から第２の液体に交換できる。

【0068】

上述の方法では、ＣＩＰ処理に長時間を要してしまう。ＣＩＰ処理の時間を短縮するためには、ＣＩＰ処理を行うとき、洗浄液の流量を増やす必要がある。洗浄液の流量を増やすことで、液体供給系配管７内に付着した第１の液体の残留物を短時間に除去できる。流れる洗浄液の流量が増すことは、洗浄液の流速が増すことであり、洗浄液の早い流速により物理的な引き剥がし力が高まり洗浄効果が向上する。

【0069】

液体連続殺菌装置１８により殺菌する第１の液体を第２の液体に交換するとき、以下の方法で行う。

【0070】

図４に、液体連続殺菌装置１８において殺菌される液体を、第１の液体から第２の液体に交換するときのホールディングチューブ１４に備えられる流量計２３により測定される流量、及びホールディングチューブ１４の終端に備えられる温度センサ１０ｄにより測定される温度を経時で示す。

【0071】

第１の液体を所定の温度で所定の流量流すことで、液体連続殺菌装置１８により第１の液体を殺菌し、容器４に充填する。ホールディングチューブ１４の終端の温度センサ１０ｄにより測定される温度Ｔ℃、及びホールディングチューブ１４内の流量から算出されるホールディングチューブ１４での液体の保持時間ｔ分によりＦ値が演算される。Ｆ値を目標値以上とすることで、第１の液体は殺菌される。殺菌された第１の液体は、第１段冷却部１５及び第２段冷却部１６により冷却されて容器４に充填される。

【0072】

第１の液体の充填が完了した後、アルカリ性洗浄液供給装置２０又は水供給装置２１からバランスタンク５に洗浄液を供給する。第１の液体の殺菌条件である、ホールディングチューブ１４の温度及び流量をそのままにした液体連続殺菌装置１８に、供給された洗浄液を流し、洗浄液を殺菌しながら第１の液体を洗浄液と交換する。交換される洗浄液は第
１の液体と同様の条件で、液体連続殺菌装置１８により殺菌される。液体供給系配管７内の第１の液体が洗浄液に交換されるまで、第１の液体及び洗浄液の混合液は無菌充填機から排出される。液体供給系配管７内の第１の液体が、洗浄液に交換されたことを確認する。排出される混合液の電気伝導度、ｐＨ等を測定することで確認する。

【0073】

第１の液体の充填を完了した後、洗浄液を液体連続殺菌装置１８に流すが、このとき、第１段冷却部１５及び第２段冷却部１６の冷却を停止、又は冷却条件を緩和し、洗浄液の温度を常温まで冷却しなくても構わない。第１の液体及び洗浄液の混合液を排出するとき、混合液と供給される洗浄液を熱交換器２６により熱交換することで、供給する洗浄液の温度を常温から昇温することが可能となり、液体連続殺菌装置１８での洗浄液の加熱エネルギーを低減することができる。

【0074】

第１の液体と交換された洗浄液により液体供給系配管７内のＣＩＰ処理を行う。このとき、ＣＩＰ処理の時間を短縮するために洗浄液の流量を多くし、第１の液体の流量よりも多い流量の洗浄液を液体連続殺菌装置１８から液体供給系配管７内に流す。流量を増やすとホールディングチューブ１４での保持時間ｔ分が短くなる。温度をそのままにして流量のみを増やすと、演算されるＦ値が小さくなり目標とするＦ値を下回り、洗浄液が殺菌不良となる。保持時間をｔ分としたとき、演算されるＦ値を目標値以上とするために、流量を増やすと並行して温度Ｔ℃をF値が目標値を下回らないように上げなければならない。

【0075】

第１の液体の流量よりも多いＣＩＰ処理を行う洗浄液の流量を決め、洗浄液の液体連続殺菌装置１８による殺菌値であるＦ値を演算しながら、Ｆ値が目標値を下回らないように、液体連続殺菌装置１８の設定温度及び設定流量を並行して徐々に上げ、予め決めた第１の液体の流量よりも多い流量の洗浄液を、液体連続殺菌装置１８により殺菌しながら流すことで、液体連続殺菌装置１８内を洗浄する。

【0076】

ホールディングチューブ１４に備えられる流量計２３により測定される流量及びホールディングチューブ１４の終端に備えられる温度センサ１０ｄにより測定される温度は、例えば０．５秒間隔でコントローラ１７に送られ、流量からホールディングチューブ１４での洗浄液の保持時間ｔ分が算出され、保持時間ｔ分及び温度センサ１０ｄにより測定される温度Ｔ℃からＦ値が演算される。演算されるＦ値が目標値を下回らないように、温度及び流量を並行して上げていく。

【0077】

コントローラ１７は、保持時間ｔ分と温度Ｔ℃により、Ｆ値をリアルタイムで演算し、液体連続殺菌装置１８の流量を、予め決めた多い流量まで上げていく。このとき、コントローラ１７は、Ｆ値が目標値を下回らないように流量と並行して温度を上げていく。

【0078】

多い流量は、第１の液体の流量の１．１倍以上、５倍以下が適当である。１．１倍未満では、ＣＩＰ処理の洗浄効果が向上せず、ＣＩＰ処理の時間を十分に短縮することはできない。５倍を超える流量とすることは、高容量のポンプが必要となり、設備投資額が増える。好ましくは、１．３倍以上、３倍以下である。

【0079】

図４に示すように、第１の液体を洗浄液に交換後、液体連続殺菌装置１８の流量及びホールディングチューブ１４の終端の温度センサ１０ｄにより測定される温度が、並行して徐々に上げられ、流量が予め決めた流量に達したところで、洗浄を行う。温度及び流量を上げる段階では、演算されるＦ値は目標値を下回ることはない。

【0080】

第１の液体を洗浄液と交換後、洗浄液の流量を第１の液体の流量よりも多い流量とし、洗浄液の温度を上げながら、並行して多い流量となるまで流量を上げ、流量が多い流量に到達したところで、温度及び流量を設定し、殺菌された洗浄液を循環するように循環路を
設定する。この循環路は図２に示すように、上流側配管部７ａからマニホルドバルブ８を経て、上流側帰還路６ａに流す上流側循環路としても構わない。マニホルドバルブ８から下流は、殺菌された洗浄液が満たされており、下流側配管部７ｂ及び下流側帰還路６ｂにより形成される下流側循環路に殺菌された洗浄液を循環することで、下流側循環路のＣＩＰ処理を行っても構わない。下流側配管部７ｂ又は下流側帰還路６ｂに加熱装置を設けて、循環する洗浄液を加熱しても構わない。

【0081】

図３に示すように、洗浄液を上流側配管部７ａ、下流側配管部７ｂ、下流側帰還路６ｂ及び上流側帰還路６ａに流し、液体連続殺菌装置１８から充填バルブ２ａまでの循環路を形成し、この循環路に洗浄液を循環させてＣＩＰ処理を行っても構わない。

【0082】

液体連続殺菌装置１８の上昇した温度及び多い流量という殺菌条件により、目標とするＦ値以上に殺菌された洗浄液を、設定された循環路に循環させることでＣＩＰ処理が行われる。ホールディングチューブ１４で保持された洗浄液は、第１段冷却部１５及び第２段冷却部１６で冷却せずに下流に流しても構わない。殺菌のために加熱された状態で流れることにより洗浄効果が高まる。また、適度に冷却して６０℃以上、９５℃以下として洗浄効果の高い、水の沸点以下の温度として流しても構わない。また、常温まで冷却して流しても構わない。

【0083】

ＣＩＰ処理は所定の時間行われる。所定の時間は、第１の液体の種類、充填により流した総流量、殺菌温度等により経験的に導かれる時間であって構わない。ＣＩＰ処理を行う所定の時間は以下に述べるように、液体連続殺菌装置１８の第２段加熱部１３の総括伝熱係数を算出することにより決めても構わない。

【0084】

液体連続殺菌装置１８の各箇所には、図１に示すように温度センサ１０ａ～１０ｆが備えられる。１０ｂが配置される箇所としては、第２段加熱部１３の入口、１０ｃが配置されるのは第２段加熱部１３の出口である。これらの温度センサによって各々測定された温度の情報はコントローラ１７へ送信される。

【0085】

図６に示すように、加熱部のうち最下流に位置する第２段加熱部１３を加熱するため、第２段加熱部１３に加熱媒体を供給する加熱媒体ライン２４が接続されている。

【0086】

加熱媒体ライン２４には、加熱媒体ライン２４中に加熱蒸気を供給する加熱蒸気供給部２７が設けられ、この加熱蒸気供給部２７から供給される加熱蒸気により加熱媒体ライン２４中を流れる加熱媒体を高温まで加熱する。加熱媒体の加熱は、電気ヒーターにより行っても構わない。さらに加熱媒体ライン２４には加圧ポンプ２８が設けられている。加熱媒体は水が適当である。水以外に油も使用できる。

【0087】

加熱媒体ライン２４は第２段加熱部１３の加熱配管１３ａに供給される。図６に示すように、加熱媒体は、液体供給系配管７内を液体が流れる方向に対して対向して加熱配管１３ａ内を流れる。加熱媒体は液体供給系配管７内を液体が流れる方向と同一方向に流しても構わない。加熱配管１３ａの入口には温度センサ１０ｇが、加熱配管１３ａの出口には温度センサ１０ｈが設けられる。

【0088】

図６に示すように、加熱媒体ライン２４を流れる加熱媒体が加熱配管１３ａに供給され、第２段加熱部１３を流れる液体を加熱する。第２段加熱部１３において液体を加熱する加熱媒体は、加熱配管１３ａの出口では降温するが、加熱蒸気供給部２７から供給される加熱蒸気により昇温され、昇温した加熱媒体は加熱配管１３ａに供給され、循環する。

【0089】

液体連続殺菌装置１８の第２段加熱部１３は、内容物を高温で加熱殺菌する部分であり
、加熱配管１３ａの内面にこげ付き等の汚れが生じ易い。最も汚れ易い第２段加熱部１３の加熱配管１３ａの総括伝熱係数を算出し、効率良く液体連続殺菌装置１８内のＣＩＰ処理を行う。液体連続殺菌装置１８の他の加熱部、冷却部も総括伝熱係数を算出することは可能であり、全ての加熱部及び冷却部の総括伝熱係数を算出し、全ての総括伝熱係数が目標値に到達したところで、ＣＩＰ処理を完了すべきである。しかし、最も液体の残留が多いのは加熱部の最下流あり、加熱部の最下流の総括伝熱係数が目標値に到達したところでＣＩＰ処理を完了とし、これを所定の時間としても構わない。

【0090】

図７に生産時間と総括伝熱係数（Ｕ値）の経時変化を示す。総括伝熱係数（Ｕ値）が高いほど、温度が伝わりやすいことを意味する。加熱配管１３ａの総括伝熱係数は、液体を殺菌することにより加熱配管１３ａ内に付着する液体のこげなどの付着物により充填製品の生産とともに次第に低下する。生産により低下した総括伝熱係数はＣＩＰ処理を行うことにより上昇し、充填製品の生産開始前の総括伝熱係数まで回復する。すなわち、ＣＩＰ処理完了の目処は、加熱配管１３ａの総括伝熱係数が加熱配管１３ａ内に液体による残留物の付着がない状態の総括伝熱係数に回復することである。低下した総括伝熱係数の目標値を定め、ＣＩＰ処理を行うことで加熱配管１３ａの総括伝熱係数が目標値に到達したところでＣＩＰ処理を完了とする。このことにより、ＣＩＰ処理に無駄な時間を費やすことがなく、効率的にＣＩＰ処理を行うことができる。

【0091】

コントローラ１７は各種データを記憶し、第２段加熱部１３の加熱配管１３ａから送信される測定温度により総括伝熱係数を算出し、算出される総括伝熱係数が目標値に到達したか否かを判断し、総括伝熱係数が目標値に到達したところでＣＩＰ処理を完了したと判断し、液体供給系配管７内のＣＩＰ処理を完了する。この完了の判断は液体連続殺菌装置１８の第２段加熱部１３についてであるが、液体連続殺菌装置１８の第２段加熱部の汚れが最も激しいため、液体連続殺菌装置１８の第２段加熱部１３におけるＣＩＰ処理完了の判断を、液体供給系配管７内のＣＩＰ処理完了の判断としても構わない。すなわち、総括伝熱係数が目標値に到達するまでを所定の時間としても構わない。

【0092】

総括伝熱係数を算出するために、図６に示すように、液体連続殺菌装置１８の第２段加熱部１３の加熱配管１３ａの洗浄液の入口に温度センサ１０ｂ、洗浄液の出口に温度センサ１０ｃ、加熱配管１３ａの加熱媒体の入口に温度センサ１０ｇ及び加熱配管１３ａの加熱媒体の出口に温度センサ１０ｈを備える。これらの温度センサにより温度を測定し、温度センサ１０ｂの温度をＴ１、１０ｃの温度をＴ２、１０ｇの温度をＴ３及び１０ｈの温度をＴ４とする。

【0093】

測定される温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４はコントローラ１７に送信され、コントローラ１７により総括伝熱係数が算出される。総括伝熱係数は以下のように求められる。

【0094】

まず、対数平均温度差ΔＴを求める。対数平均温度差ΔＴは以下の式（１式）により求められる。

【数1】

【0095】

次に温度Ｔ１と温度Ｔ２と、流量Ｒ (Ｌ/ｈ)とにより、第２段加熱部１３における熱量Ｑが下記の式（２式）により求められる。但し、比熱を１（ｋｃａｌ／ｋｇ・℃）、比重量を１(ｋｇ／Ｌ)とした場合
Ｑ ＝１×１×Ｒ×（Ｔ２－Ｔ１）（２式）
となる。流量Ｒは流量計２３により測定され、コントローラ１７に送信される。第２段加熱部１３の加熱配管１３ａ内に流量計を設け、この流量計による測定値を使用しても構わない。

【0096】

また、第２段加熱部１３の加熱配管１３ａの伝熱面積Ａ(ｍ^２)は予め定められている。

【0097】

以上のことからコントローラ１７は、下記の式（３式）により第２段加熱部１３の総括伝熱係数（Ｕ値）を算出する。
Ｕ＝Ｑ／（Ａ×ΔＴ）（３式）

【0098】

以上のように、ＣＩＰ処理中に第２段加熱部１３の総括伝熱係数を算出し、総括伝熱係数が目標値に到達したところでＣＩＰ処理を完了とし、次の工程に移行することができる。このため必要以上にＣＩＰ処理を続ける必要はなく、ＣＩＰ処理を効率的に実施することができる。

【0099】

コントローラ１７は算出される総括伝熱係数があらかじめ定められた目標値に到達したところで、ＣＩＰ処理を完了したと判断する。

【0100】

図４に示すように、洗浄液が流れている間は、ＣＩＰ処理が継続して行われているが、ＣＩＰ処理を所定の時間行った後、ＣＩＰ処理完了とする。その後、Ｆ値が目標値を下回らないように、液体連続殺菌装置１８の設定温度及び設定流量を並行して徐々に下げ、設定温度及び流量を次に充填する第２の液体の殺菌温度及び流量とする。この流量は洗浄液の流量よりも少ない流量である。洗浄液の温度及び流量を第２の液体の殺菌温度及び流量とした後、洗浄液を第２の液体に交換する。

【0101】

液体連続殺菌装置１８の設定温度及び設定流量を、並行して徐々に下げるとき、ホールディングチューブ１４に備えられる流量計２３により測定される流量及びホールディングチューブ１４の終端に備えられる温度センサ１０ｄにより測定される温度は、コントローラ１７に送られ、流量からホールディングチューブ１４での洗浄液の保持時間ｔ分が算出され、保持時間ｔ分及び温度センサ１０ｄにより測定される温度Ｔ℃からＦ値が演算される。演算されるＦ値が目標値を下回らないように、流量及び温度を並行して下げていく。温度センサ１０ｄにより測定される温度が、第２の液体の殺菌温度に下がったこと、及びホールディングチューブ１４に備えられる流量計による流量が、第２の液体の決められた流量に下がったことを確認する。その後、洗浄液を第２の液体に交換する。

【0102】

第２の液体の殺菌温度Ｔ℃、及び流量から算出されるホールディングチューブ１４での保持時間ｔ分から演算されるＦ値は、目標値以上である。

【0103】

第２の液体の殺菌条件は、第１の液体の殺菌条件と同等又はそれ以下でなければならない。第１の液体がｐＨ４．６以上であった場合、第２の液体のｐＨはいずれでも構わない。しかし、第１の液体がｐＨ４．０以上４．６未満の場合、第２の液体はｐＨ４．６以上であってはならない。第１の液体の殺菌条件で残存する菌が液体供給系配管７内に残存していたとすると、第２の液体をｐＨ４．６以上の殺菌条件で殺菌したとしても液体供給系配管７内に残存する菌を殺菌できないためである。

【0104】

第２の液体により、液体供給系配管７内の洗浄液が除去された後、洗浄液が第２の液体に交換されたことを確認した後、第２の液体の充填を開始する。第１の液体、第１の液体を交換する洗浄液及び第２の液体を、液体連続殺菌装置１８により目標とするＦ値以上の殺菌価で殺菌しながら交換することで、ＣＩＰ処理のみ行い、ＳＩＰ処理を行うことなく充填する液体を交換することができる。洗浄液の流量を多くすることで、ＣＩＰ処理時間
を短縮して交換することができる。

【0105】

これまで、第１の液体を第２の液体に交換するとき、第１の液体を洗浄液に交換し、交換された洗浄液を第２の液体に交換することを説明した。図５に示すように、第１の液体を洗浄液である水に交換し、交換された水をアルカリ性洗浄液に交換し、交換されたアルカリ性洗浄液を水に交換し、交換された水を第２の液体に交換する方法について説明する。

【0106】

第１の液体を所定の温度で所定の流量流すことで、第１の液体を液体連続殺菌装置１８により殺菌し、容器４に充填する。ホールディングチューブ１４の終端の温度センサ１０ｄにより測定される温度Ｔ℃、及びホールディングチューブ１４内の流量から算出される第１の液体のホールディングチューブ１４での保持時間ｔ分によりＦ値が演算される。演算されるＦ値を目標値以上とすることで第１の液体は殺菌される。殺菌された第１の液体は、第１段冷却部１５及び第２段冷却部１６により冷却されて容器４に充填される。

【0107】

第１の液体の充填が完了した後、水供給装置２１からバランスタンク５に水を供給し、第１の液体の液体連続殺菌装置１８における殺菌条件である、温度及び流量をそのままにして第１の液体を第１の水と交換する。供給される第１の水は第１の液体と同一の条件により、液体連続殺菌装置１８により殺菌される。液体供給系配管７内の第１の液体が第１の水に交換されるまで、第１の液体及び第１の水の混合液は無菌充填機から排出される。液体供給系配管７内の第１の液体が、水に交換されたことを確認する。確認は、排出される混合液の電気伝導度を測定することにより行われる。

【0108】

第１の液体の充填を完了した後、第１の水を液体連続殺菌装置１８に供給し、加熱殺菌するが、このとき、第１段冷却部１５及び第２段冷却部１６の冷却を停止、又は冷却条件を緩和し、第１の水の温度を常温まで冷却せずに第１の液体を除去しても構わない。第１の液体及び第１の水の混合液を排出するとき、混合液と供給される第１水を熱交換器２６により熱交換することで、バランスタンク５に供給される第１の水の温度を常温から昇温することが可能となり、液体連続殺菌装置１８での第１の水の加熱エネルギーを低減することができる。

【0109】

液体供給系配管７内の第１の液体が、第１の水により交換された後、第１の水をアルカリ性洗浄液と交換する。交換されたアルカリ性洗浄液により液体供給系配管７内のＣＩＰ処理を行う。ＣＩＰ処理を完了した後、アルカリ性洗浄液を第２の水と交換し、交換された第２の水を第２の液体と交換する。このように、液体連続殺菌装置１８に供給する第１の液体を第２の液体と交換することで、液体供給系配管７内のＳＩＰを行うことなく、容器４に充填する液体を第１の液体から第２の液体に交換することができる。

【0110】

第１の液体を第１の水と交換し、交換した第１の水をアルカリ性洗浄液と交換し、アルカリ性洗浄液を第２の水と交換せずに、直接アルカリ性洗浄液を第２の液体と交換しても構わない。第１の液体をアルカリ性洗浄液と交換し、交換したアルカリ性洗浄液を第２の水と交換し、第２の水と第２の液体を交換しても構わない。

【0111】

第１の液体をアルカリ性洗浄液と交換すると、アルカリ性洗浄液による洗浄効果はあるものの、第１の液体を除去するまで、アルカリ性洗浄液が無駄となる。第１の液体を第１の水と交換することで、アルカリ性洗浄液に第１の液体が混入した状態でＣＩＰ処理するおそれはない。

【0112】

アルカリ性洗浄液を第２の水と交換した後、第２の液体と交換することで、第２の液体へのアルカリ性洗浄液の混入を防止することができる。第２の液体は第２の水と交換する
ことが、第２の液体へのアルカリ性洗浄液の混入を防ぐために好ましい。

【0113】

アルカリ性洗浄液により液体供給系配管７内のＣＩＰ処理を行うが、ＣＩＰ処理の時間を短縮するためにアルカリ性洗浄液の流量を多くし、第１の液体の流量よりも多い流量のアルカリ性洗浄液を液体連続殺菌装置１８から液体供給系配管７内に流す。流量を増やすとホールディングチューブ１４での保持時間ｔ分が短くなる。その結果、演算されるＦ値が小さくなり、流量を増やした洗浄液が殺菌不良となる。

【0114】

図５に示すように、液体連続殺菌装置１８の殺菌条件を変更せずに、液体供給系配管７内の第１の液体を第１の水に交換する。第１の液体を第１の水と交換する方法は、前述の第１の液体を洗浄液と交換する方法と同一である。第１の液体が第１の水と交換された後、水の流量を増やすと、ホールディングチューブ１４での保持時間ｔ分が短くなる。温度をそのままにして流量のみを増やすと、演算されるＦ値が小さくなり目標とするＦ値を下回り、水が殺菌不良となる。保持時間をｔ分としたとき、演算されるＦ値を目標値以上とするために、流量を増やすときに並行して温度Ｔ℃を上げなければならない。

【0115】

第１の水と交換するアルカリ性洗浄液により液体供給系配管７内のＣＩＰ処理を行う。このとき、ＣＩＰ処理の時間を短縮するためにアルカリ性洗浄液の流量を多くし、第１の液体の流量よりも多い流量のアルカリ性洗浄液を液体連続殺菌装置１８から液体供給系配管７内に流す。

【0116】

第１の液体の流量よりも多い第１の水の流量を決め、水の液体連続殺菌装置１８による殺菌値であるＦ値を演算しながら、Ｆ値が目標値を下回らないように、液体連続殺菌装置１８の設定温度及び設定流量を並行して徐々に上げ、予め決めた第１の液体の流量よりも多い流量の第１の水を、液体連続殺菌装置１８により殺菌しながら流す。流量を増やすとホールディングチューブ１４での保持時間ｔ分が短くなる。温度をそのままにして流量のみを増やすと、演算されるＦ値が小さくなり目標とするＦ値を下回り、水が殺菌不良となる。保持時間をｔ分としたとき、演算されるＦ値を目標値以上とするために、流量を増やすとき温度Ｔ℃を並行して上げなければならない。

【0117】

ホールディングチューブ１４に備えられる流量計２３により測定される流量及びホールディングチューブ１４の終端に備えられる温度センサ１０ｄにより測定される温度は、例えば０．５秒間隔でコントローラ１７に送られ、流量からホールディングチューブ１４での洗浄液の保持時間ｔ分が算出され、保持時間ｔ分及び温度センサ１０ｄにより測定される温度Ｔ℃からＦ値が演算される。演算されるＦ値が目標値を下回らないように、並行して温度及び流量を上げていく。

【0118】

コントローラ１７は、保持時間ｔ分と温度Ｔ℃により、Ｆ値をリアルタイムで演算し、液体連続殺菌装置１８の流量を予め決めた多い流量まで上げていく。このとき、コントローラ１７はＦ値が目標値を下回らないように並行して温度を上げていく。

【0119】

多い流量は、第１の液体の流量の１．１倍以上、５倍以下が適当である。１．１倍未満では、ＣＩＰ処理の洗浄効果が向上せず、ＣＩＰ処理の時間は十分に短縮することはできない。５倍を超える流量とすることは、高容量のポンプが必要となり、設備投資額が増える。好ましくは、１．３倍以上、３倍以下である。

【0120】

図５に示すように、第１の液体を第１の水に交換後、液体連続殺菌装置１８の流量及びホールディングチューブ１４の終端の温度センサ１０ｄにより測定される温度が、並行して徐々に上げられ、流量が予め決めた流量に達したところで、第１の水をアルカリ性洗浄液に交換する。温度及び流量を並行して上げる段階では、演算されるＦ値は目標値を下回
ることはない。

【0121】

第１の水をアルカリ性洗浄液に交換後、多い流量で流れる殺菌されたアルカリ性洗浄液の循環路を設定する。循環路は図２に示すように、上流側配管部７ａからマニホルドバルブ８を経由して上流側帰還路６ａに流す上流側循環路としても構わない。マニホルドバルブ８から下流は、殺菌されたアルカリ性洗浄液が満たされており、下流側配管部７ｂ及び下流側帰還路６ｂにより形成される下流側循環路に、殺菌されたアルカリ性洗浄液を循環することで、下流側循環路のＣＩＰ処理を行っても構わない。下流側配管部７ｂ又は下流側帰還路６ｂに加熱装置を設け、循環するアルカリ性洗浄液を加熱し、洗浄効果を高めても構わない。

【0122】

液体連続殺菌装置１８により上昇した温度及び多い流量という殺菌条件により、目標とするＦ値以上に殺菌されたアルカリ性洗浄液を、設定された循環路に循環させることでＣＩＰ処理が行われる。ホールディングチューブ１４で高温保持されたアルカリ性洗浄液は、第１段冷却部１５及び第２段冷却部１６で冷却せずに下流に流しても構わない。殺菌のために加熱された状態で流れることにより洗浄効果が高まる。また、適度に冷却して６０℃以上、９５℃以下として洗浄効果の高い、水の沸点以下の温度として流しても構わない。また、常温まで冷却して流しても構わない。

【0123】

ＣＩＰ処理は所定の時間行われる。所定の時間は第１の液体の種類、充填により流した総流量、殺菌温度等により経験的に導かれる時間であって構わない。前述のように液体連続殺菌装置１８の第２段加熱部１３の総括伝熱係数を算出することにより決めても構わない。

【0124】

図５に示すように、アルカリ性洗浄液が流れている間はＣＩＰ処理が継続しているが、ＣＩＰ処理を所定の時間行った後、ＣＩＰ処理を完了とし、アルカリ性洗浄液を第２の水と交換する。第２の水は第１の水と同様に、水供給装置２１から第２の水をバランスタンク５に供給し、供給された第２の水を液体連続殺菌装置１８により殺菌する。

【0125】

ＣＩＰ処理を完了後、アルカリ性洗浄液に代わって流される第２の水の流量を下げる。下げる流量は、次に充填する第２の液体を液体連続殺菌装置１８により殺菌するときの殺菌条件により決められる流量である。第２の液体の流量は、アルカリ性洗浄液の流量よりも少ない。また、第２の水の殺菌温度を第２の液体の殺菌温度に下げる。第２の水の設定温度及び設定流量を並行して徐々に下げ、第２の液体の殺菌温度及び流量とする。

【0126】

液体連続殺菌装置１８の設定温度及び設定流量を並行して徐々に下げるとき、ホールディングチューブ１４に備えられる流量計２３により測定される流量及びホールディングチューブ１４の終端に備えられる温度センサ１０ｄにより測定される温度は、コントローラ１７に送られ、流量からホールディングチューブ１４での洗浄液の保持時間ｔ分が算出され、保持時間ｔ分及び温度センサ１０ｄにより測定される温度Ｔ℃からＦ値が演算される。演算されるＦ値が目標値を下回らないように、温度及び流量を並行して下げていく。温度センサ１０ｄにより測定される温度が、第２の液体の殺菌温度に下がったこと、及びホールディングチューブ１４に備えられる流量計による流量が、第２の液体の決められた流量に下がったことを確認する。その後、第２の水を第２の液体に交換する。

【0127】

第２の液体により、液体供給系配管７内の第２の水が除去され、第２の水が第２の液体に交換されたことを確認した後、第２の液体の充填を開始する。

【符号の説明】

【0128】

２…充填機
６…帰還路
６ａ…上流側帰還路
６ｂ…下流側帰還路
７…飲料供給系配管
７ａ…上流側配管部
７ｂ…下流側配管部
１０…温度センサ
１２…第１段加熱部
１３…第２段加熱部
１４…ホールディングチューブ
１５…第１段冷却部
１６…第２段冷却部
１８…液体連続殺菌装置
２０…アルカリ性洗浄液供給装置
２１…水供給装置
２３…流量計

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】