JP3037936B2

JP3037936B2 - 光照射による殺菌方法

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Publication number: JP3037936B2
Application number: JP10287544A
Authority: JP
Inventors: 裕浦上
Original assignee: COMET CORP
Current assignee: COMET CORP
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2000-05-08
Anticipated expiration: 2018-10-09
Also published as: JP2000107262A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品，食器，流
体，気体等の殺菌対象物にストロボ光等のパルス状の光
を照射して、殺菌対象物に付着あるいは混入する細菌を
殺菌する光照射による殺菌方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、殺菌方法は、物理的方法と化学的
方法とに大別分類される。物理的方法には、煮沸法，蒸
気滅菌法，高圧滅菌法，紫外線照射や放射線による滅菌
法等がある。化学的方法には、アルコール，過酸化水
素、クレンゾール等の殺菌剤を用いる方法である。食品
の殺菌では、煮沸法，蒸気滅菌法が主流であり、近年で
は、高温短時間殺菌法があるが、例えば、鶏卵では、水
洗いを行った後、オゾン中に晒して殺菌する方法等があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加熱法
による殺菌方法は、長時間高温に晒されると対象物の組
成変成をきたすことがあり、対象物によっては、好まし
くない。同様に紫外線照射やオゾンによる殺菌方法にお
いても対象物によっては、同様に好ましくないし、皮膚
や目等、人体に悪影響を与えるおそれがあり、取り扱い
に注意を要する欠点がある。また、殺菌剤は、通常加熱
殺菌に不適切な樹脂やゴム製品等の殺菌に用いられてお
り、食品の殺菌には、好ましくないことは明らかであ
る。無論、放射線照射による殺菌方法もあるが、その取
り扱いは注意を要し、一般的な殺菌方法ではない。

【０００４】鶏卵の殺菌では、鶏卵を水洗いして殻の表
面に付着する細菌を除去して、さらにオゾンに晒して殺
菌する方法が採られているが、オゾンは酸化性ガスであ
り、金属等を酸化して腐食等の問題が発生する。また、
従来の殺菌方法である短時間高温に晒して殺菌する場合
は、卵白等に変質を与える可能性があり、必ずしも好ま
しい殺菌方法ではなく、殺菌対象物によっては、さらに
他の殺菌方法が望まれている。

【０００５】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あって、殺菌対象物の組成に損傷を与えることなく、殺
菌することができる光照射による殺菌方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成したものであり、請求項１の発明は、区画した領域内
に液体、気体又は固体である殺菌対象物を搬送させると
ともに、前記領域内を搬送する殺菌対象物に、２５０〜
１１００ｎｍの波長を含む光であって、かつ閃光時間が
１／５００〜１／１７０００秒の光の立ち上がりが急峻
なパルス光を照射して殺菌するに際し、前記領域内を通
過する前記殺菌対象物の搬送速度を設定し、前記パルス
光の単位時間当たりの閃光回数を設定して照射すること
により、前記液体に混入する細菌、気体に浮遊する細
菌、又は固体表面に付着する細菌に急峻な温度上昇を与
えて殺菌することを特徴とする光照射による殺菌方法で
ある。この発明では、例えばストロボ光による閃光（パ
ルス光）による光照射によって、通常の高温短時間殺菌
法では達成し得ない程、短い時間で殺菌対象物に付着あ
るいは混入する細菌に、可視光線から近赤外線を含む光
を照射して、急峻な温度上昇により細菌を死滅させる殺
菌方法である。この閃光は、例えばキセノンランプによ
る光であって、その分光分布は、連続スペクトルの部分
が多く、可視範囲（約３８０〜７６０ｎｍ）でも自然光
に似た波長領域を有しており、あらゆる吸収特性を有す
る細菌に対応することが可能であって、細胞を破壊する
のに十分なエネルギーを与えることができる。なお、キ
セノンランプによるストロボ光が最も細菌に適した波長
であるが、種々の波長を組み合わせたストロボ光であっ
てもよい。

【０００７】

【０００８】

【０００９】なお、この発明の光照射による殺菌方法
は、殺菌対象物に対して最適な回数のパルス光を照射し
得る光殺菌装置によってなされており、殺菌対象物を搬
送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送された殺菌
対象物にパルス光を照射する発光手段と、所定位置に前
記殺菌対象物を搬送させ、前記発光手段を操作して前記
パルス光を照射するタイミングを設定する制御手段とを
具備した光殺菌装置による。この光殺菌装置は、殺菌対
象物に対して最適な回数のパルス光を照射し得る光殺菌
装置であり、殺菌対象物に短い閃光時間でパルス光を最
適な回数照射して細菌を殺菌する。なお、前記制御手段
は、発光手段を操作して、ストロボ光の出力等や前記搬
送手段の制御が可能であり、また、前記搬送手段は、殺
菌対象物が液体または気体等の流体であれば、流量調整
装置や送風機等が含まれる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光照射による殺菌
方法の実施の形態について、図面と表を参照して説明す
る。本発明の光照射による殺菌方法は、光を殺菌対象物
に照射して細菌を殺菌する方法であり、この光の波長
は、紫外線波長域から赤外線波長域である２５０ｎｍか
ら１１００ｎｍまでの波長の光を用いて、食品や食器な
どの殺菌対象物に照射して、殺菌する方法である。殊
に、この光源としては、可視光から近赤外線を含む光を
発光するストロボライトが最も好ましく、この光源の光
の閃光時間は、１／５００〜１／１７０００秒の範囲と
する。好ましくは、閃光時間が１／５０００〜１／１６
０００秒の範囲の立ち上がりの急峻な光が望ましい。ま
た、殺菌には、照射時間が、例えば８Ｈｚの周波数で約
１秒間で行う。無論、単位秒当たりの閃光回数（周波
数）、照射時間は、これに限定することなく、殺菌照射
対象物に応じて設定すればよい。

【００１１】次に、本実施形態を達成し得る光殺菌装置
について、図１を参照して詳細に説明する。図１は、本
実施形態で使用される光殺菌装置の概略図であり、スト
ロボ装置と搬送手段５とから構成され、ストロボ装置
は、ストロボライト１とその回路装置とから構成されて
いる。ストロボライト１は、反射傘の中央部に、例えば
キセノンランプ等の放電管２が設けられ、ストロボライ
ト１の前面にはガラス板３が設けられている。ストロボ
ライト１の光の波長によっては、ガラス板３を設ける必
要はない。ストロボライト１の回路装置は、キャパシタ
ーやトリガー回路等からなる充放電回路６と、充放電回
路６のキャパシターを充電するための電源回路７と、閃
光回数、照射時間、そして発光のタイミング等を設定す
る制御回路８とから構成されている。

【００１２】搬送手段５は、制御回路８からの制御信号
に基づき、駆動装置９により駆動し、殺菌対象物４をス
トロボライト１の直下に連続的に搬送するための装置で
ある。殺菌対象物４がストロボライト１の直下まで搬送
されると、ストロボライト１からの閃光（以下、パルス
光と称する）が殺菌対象物４に照射される。ストロボ光
は、パルス光が連続する光であり、ストロボ光が殺菌対
象物４の表面や内部に照射される。パルス光が照射され
ると、細菌に吸収されてその温度が瞬時に上昇し、細菌
の細胞に損傷を与えることによって殺菌される。

【００１３】なお、殺菌対象物４が照射位置に搬送さ
れ、殺菌対象物４がパルス光が照射されている間、搬送
手段５を停止してもよいし、図４に示したように、集中
したエネルギーを殺菌対象物に照射するに際し、閃光時
間が１／１６０００秒と非常に短い閃光時間の光を照射
しているので、所定の搬送速度を維持した状態で殺菌対
象物４にパルス光を照射して殺菌を行ってもよい。

【００１４】制御回路８は、ストロボライト１のストロ
ボ光の出力や単位秒当たりの照射回数、また照射時間の
設定、駆動装置９によって操作される搬送手段５の搬送
速度の設定、ストロボライト１の照射タイミングの設
定、駆動装置９による搬送手段５の駆動・停止等の操作
とが制御信号に基づいて行われる。無論、搬送手段５に
よって、殺菌対象物４が搬送される搬送速度を調整し
て、実質的にパルス光が照射される照射時間を設定して
もよい。

【００１５】また、ストロボライト１を殺菌対象物の搬
送方向に複数配置して、殺菌対象物４を搬送させて殺菌
するようにしてもよい。ストロボ光の照射数回、例えば
１秒間に１回以上とし、好ましくは２回から２０回程度
を照射して、殺菌対象物４に付着または混入する細菌を
死滅させる。無論、殺菌対象物４によっては、その表面
に、紫外線を照射した後に、ストロボ光を数回照射して
殺菌してもよい。

【００１６】さらに、ストロボライト１は、上部と下部
に配置してもよいし、さらに左右にも配置してもよい。
また、ストロボライト１が照射される領域は、ストロボ
光が外部に漏れないように、全体を反射板で覆うように
してもよい。

【００１７】一方、本発明における光殺菌装置の他の形
態について、図２（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
図２（ａ）は、ストロボ装置の記載を省略したが、殺菌
対象物４ａは流体であり、供給装置から液状または気体
状の殺菌対象物４ａを流路１０に流す間に、ストロボ光
を上記で説明した発光条件で殺菌対象物４ａを照射する
ことによって、殺菌対象物４ａに混入する細菌を殺菌す
ることができる。また、流路１０を流れる殺菌対象物４
ａは、ストロボ光が透過する厚さで流して、光が十分に
透過するように調整する。なお、流路１０が管状の場合
は、ストロボ光が透過するように、ガラスまたは樹脂等
の透明な材質を用いるとよい。また、これらを流路１０
を反射板で覆ってもよい。さらに、液体を殺菌する場合
に、流体を光殺菌装置に循環させながら殺菌することも
可能である。

【００１８】また、図２（ｂ）は、殺菌対象物４ｂが空
気などの気体である場合の光殺菌装置である。この光殺
菌装置は、送風機１２を備える風路１１の一端にフィル
タ１３と、他端にフィルタ１４とが設けられ、風路１１
の途中にストロボライト１が設けられている。送風機１
２を駆動すると、殺菌対象である空気がフィルタ１３を
通過して、風路１１内に送り込まれる。送風機１２が駆
動して、風路１１の空気がフィルタ１４を通過する。殺
菌対象物４ｂである空気が風路１１を通過する間に、ス
トロボ光が照射されて殺菌対象物４ｂを殺菌する。スト
ロボ光は、所定の周波数で連続的に発光させる。

【００１９】送風機１２は、空気の排出側に設けてもよ
いし、ストロボライト１から送り込まれる冷却用空気を
利用して流れを形成してもよい。なお、フィルタ１３，
１４は、必ずしも必要としない。また、図２（ａ），
（ｂ）の光殺菌装置は、上記実施形態で説明したものが
用いられる。なお、この光殺菌装置は、空気清浄機など
に装着する場合、パルス光を、例えば８Ｈｚで連続的に
発光させて殺菌するとよい。

【００２０】次に、本実施形態のストロボ光照射による
殺菌方法による殺菌効果を検証するための試験につい
て、図３と表を参照して説明する。先ず、本実施形態の
光照射による殺菌方法について説明する。殺菌対象物４
としてシャーレの培地表面に供試菌〜を塗布した試
料を用いて行った。この試料の表面にストロボ光を照射
して、ストロボ光照射による殺菌効果を確認した。この
ストロボ装置は、図３（ａ），（ｂ）に示したストロボ
ライト１ａ，１ｂが用いられた。

【００２１】図３（ａ）は、紫外線を比較的多く含むス
トロボ光を発光するマルチタイプのストロボライト１ａ
であり、キセノンランプが用いられた。このマルチタイ
プのストロボライトの光波形の閃光時間は、図４に示し
たように、その光波形の半値巾が６４μｓであるので、
１／１５６２５秒である。図３（ｂ）は、可視光と近赤
外線を含むストロボ光を発光する主に写真撮影用に用い
られるストロボライト１ｂであり、図３（ａ）のマルチ
タイプのストロボライト１ａと比較して、光パルスの立
ち上がりが緩慢で、５秒間で８回程度の発光間隔で照射
された。

【００２２】試料に対する光照射は、４つの方法で行っ
た。図３（ａ）のマルチタイプのストロボライト１ａ
（ＭＵＬＴ−２００）は、１回の出力が２５Ｗｓであ
り、８Ｈｚの周波数で１秒間（１秒間に８回閃光）スト
ロボ光の照射を行った。光照射に際し、ストロボライト
１ａの前面に紫外線を遮断するガラス板３を設けた場合
と、設けない場合とで行った。一方、図３（ｂ）のスト
ロボライト１ｂ（ＣＡ−１６００）は、出力５０Ｗｓの
ものを用い、５秒間に８回照射する方法と、出力４００
Ｗｓのものを１回照射する方法で行われた。

【００２３】図５および図６は、図３（ａ）のマルチタ
イプのストロボライト１ａの分光分布特性を示し、この
ストロボライト１ａは、キセノンランプ（ヘルカル型）
であり、発光条件は９１５Ｖである。図５は、３５０〜
１１００ｎｍの波長域におけるストロボライト１ａの分
光分布であり、５５０ｎｍの光強度を１００％として、
その横軸が各波長を示し、縦軸が相対的強度を示してい
る。図５の実線がガラス板を設けない場合であり、点線
がガラス板を設けた場合の光強度を示している。また、
図６は、２００〜４００ｎｍの領域の光強度を示し、図
の実線がガラス板を設けない場合であり、点線がガラス
板を設けた場合の光強度を示している。

【００２４】一方、殺菌対象物３であるシャーレの培地
表面には、４種の細菌を選択してそれぞれ別々の培地に
塗布された。供試菌株としては、大腸菌（グラム陰性
菌）、サルモネラ菌（グラム陰性菌）、黄色ブドウ
状球菌（グラム陽性菌）、枯草菌芽胞が選択された。
先ず、シャーレに〜の菌を、それぞれ異なったシャ
ーレの培地に塗布して、ストロボ光を照射した。その
後、ストロボ光を照射したシャーレを無菌恒温槽にて培
養を行って、所定時間経過した後に、コロニーの発生数
を数えて、ストロボ光照射による殺菌効果を確認した。

【００２５】なお、これらの供試菌株は、保存株から数
代継代し、試験前日に１昼夜培養したものを供試液とし
た。また、枯草菌については、斜面培地で数週間培養し
たものを８０℃で加熱処理を行って、芽胞形成を顕微鏡
で確認したものを供試菌液とした。これらの調整した菌
液を菌液整理食塩液を用いて１０⁵CFU/ｍｌになるよう
に希釈した。この供試液０．１ｍｌをトリプチケースソ
イアガー（ＢＢＬ）上に塗布した。各供試菌株５枚ずつ
制作し、１枚は、照射前のものを培養し、残り４枚を被
照射試料とした。

【００２６】光照射方法は、図３（ａ），（ｂ）に示し
たように、マルチタイプのストロボライト１ａの発光部
を下向きとして、その直下に培地（照射対象物４）を置
いて照射した。発光部と照射対象物４との距離Ｄは、そ
の面に照射される光の明るさが一定となるようにフラッ
シュメータでＥＶ値を測定して設定した。表１に示すよ
うに、距離Ｄは、図３（ａ）の場合、６０ｍｍ、図３
（ｂ）の場合、９０ｍｍに設定した。

【００２７】表１の発光条件Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２に
ついて説明する。発光条件Ａ１は、図３（ａ）に示すガ
ラス板付のストロボライト１ａを用いた場合であり、そ
の出力が２５Ｗｓ，８Ｈｚで１秒間照射し、距離Ｄを６
０ｍｍとした実験条件を示している。発光条件Ａ２は、
図３（ａ）のストロボライト１ａにガラス板を用いない
場合であり、距離Ｄを６０ｍｍに設定し、その出力が２
５Ｗｓ，８Ｈｚで１秒間照射した実験条件を示してい
る。発光条件Ｂ１は、距離Ｄを９０ｍｍとし、図３
（ｂ）に示したストロボライト１ｂを用い、その出力が
５０Ｗｓであり、５秒間に８回照射を行った実験条件を
示している。発光条件Ｂ２は、図３（ｂ）のストロボラ
イト１ｂであり、その出力を４００Ｗｓとし、１回照射
を行った実験条件を示している。

【００２８】

【表１】

【００２９】表２は、本発明の光照射による殺菌方法の
試験結果を示している。表２から明らかなように、非照
射の場合では、１０⁵CUF 以上であった。表中の○印
は、殺菌効果が認められた例であり、×印は殺菌効果を
認められなかった例を示し、△印はシャ−レ表面を目視
して多少効果が認められるものを示している。枯草菌の
場合は、総ての条件で菌数の減少は認められなかった。

【００３０】一方、大腸菌とサルモネラ菌では、マルチ
タイプのストロボライト１ａ（Ａ１）のガラス付の発光
条件Ａ１では効果が認められた。大腸菌が、８．８×１
０²CFUに、サルモネラ菌が、3.5×１０²CFUとなり、殺
菌効果が認められた。発光条件Ａ２では、黄色ブドウ球
菌に対して、8.8×10²CFUに減少し、殺菌効果が認めら
れたが、他の菌に対しては効果が認められなかった。

【００３１】発光条件Ｂ１では、黄色ブドウ球菌に対し
て、2.4×10²CFUに減少し、殺菌効果が認められた。他
の菌に対しては顕著な効果が認められなかったが、△印
で示したサルモネラ菌と大腸菌に対しては、シャ−レの
培地表面に育成がまばらな箇所が認められ、多少の効果
が認められた。発光条件Ｂ２では、総ての菌に対して効
果が認められなかった。なお、枯草菌に対して、何れの
発光条件の場合も効果が認められなかったが、枯草菌芽
胞は、栄養型に比較して消毒剤や加熱、紫外線等の物理
的作用に対して高い抵抗性があり、当然の結果と思われ
る。

【００３２】

【表２】

【００３３】上記の結果から、パルス光によって、細菌
の殺菌が可能であることが明らかになった。すなわち、
ストロボ光による殺菌は、極めて短時間（発光条件Ａ１
では、閃光時間が１／１５６２５秒）で、キセノンラン
プによる広い波長分布を有する光を殺菌対象物に集中し
て照射することにより、細菌を死滅させることができる
ことが明確になった。一方、パルス光の閃光時間は、極
めて短い時間であるので、殺菌対象物の表面の熱による
組成変成が生じない。無論、殺菌対象物に応じて、パル
ス光の閃光時間、光照射回数、あるいは出力を調整する
ことにより、種々の殺菌対象物に組成変成を与えること
なく、殺菌することが可能である。

【００３４】また、ストロボ光の照射数回は、先に説明
したように、１秒間に８回といった回数に限定されるこ
となく、ストロボライトの発光条件を、例えば電圧を高
くして充放電のためのコンデンの容量を少なくすること
により、閃光時間を短くすることが可能であり、このよ
うな条件で、照射回数を１回としても殺菌効果を得るこ
とも可能である。また、表２からも明らかなように、閃
光時間は、短い方が殺菌効果を高めることができる。

【００３５】また、ストロボ光によるパルス光を、殺菌
対象物の表面またはパルス光が透過する液体や気体に照
射したとしても同様の殺菌効果を有するので、液状の食
品や気体等の流体の殺菌も可能であり、光殺菌装置を空
気清浄機に装着することにより、空気の殺菌も可能であ
る。

【００３６】また、上記実施形態では、パルス光とし
て、ストロボ光を用いたが、他のガス放電による放射光
を利用してもよいことは明らかである。

【００３７】

【発明の効果】上記記載によれば、本発明は、ストロボ
光が近紫外線と可視光線および近赤外線を含む波長の光
であって、極めて立ち上がりの早いパルス光を細菌に照
射して、殺菌する光殺菌方法およびその光殺菌装置であ
って、パルス光を細菌に照射することによって、細菌
は、パルス光を吸収して、温度が急峻に上昇し、細胞が
損傷を受けて死滅するが、パルス光の照射時間が短いの
で、殺菌対象物は、その熱容量が大きく、吸収された熱
が散逸して、殺菌対象物に組成変成を与えることがない
利点がある。

【００３８】また、本発明によれば、ストロボ光を用い
て殺菌するものであり、ストロボ光は扱い易く、人体に
影響を与えることもなく、極めて有効な殺菌方法であ
る。

【００３９】また、本発明によれば、例えば、殺菌対象
物とし、鶏卵、肉等の食品の表面に付着する細菌や空気
中に含まれる細菌、飲料水等の液体に混入する細菌の殺
菌に極めて効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光照射による殺菌方法を説明するため
の図である。

【図２】（ａ）は、本発明における光殺菌装置の一例を
示し、（ｂ）は、他の光殺菌装置の例を示す図である。

【図３】（ａ）は、本発明における光殺菌装置のストロ
ボライトを示し、（ｂ）は、比較例のストロボライトを
示す図である。

【図４】ストロボ光の閃光時間を説明するための図であ
る。

【図５】キセノンランプの分光分布を示す図である。

【図６】キセノンランプの紫外線波長域の分光分布を示
す図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂストロボライト２放電管３ガラス板４殺菌対象物４ａ流体の殺菌対象物４ｂ気体の殺菌対象物５搬送手段６充放電回路７電源回路８制御回路９駆動装置１０流路１１風路１３，１４フィルタ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】区画した領域内に液体、気体又は固体で
ある殺菌対象物を搬送させるとともに、前記領域内を搬
送する殺菌対象物に、２５０〜１１００ｎｍの波長を含
む光であって、かつ閃光時間が１／５００〜１／１７０
００秒の光の立ち上がりが急峻なパルス光を照射して殺
菌するに際し、前記領域内を通過する前記殺菌対象物の
搬送速度を設定し、前記パルス光の単位時間当たりの閃
光回数を設定して照射することにより、前記液体に混入
する細菌、気体に浮遊する細菌、又は固体表面に付着す
る細菌に急峻な温度上昇を与えて殺菌することを特徴と
する光照射による殺菌方法。