JP3181232U - マイクロ波容器殺菌設備 - Google Patents

Abstract

【課題】より快速、省エネルギー、有効及び安全の目的を達成できる、容器殺菌設備を提供する。
【解決手段】容器供給装置１０、容器輸送装置２０、殺菌剤噴霧装置３０、腔体４０、マイクロ波生成装置を含む。容器供給装置１０は殺菌待ち容器１１を連続的に提供する。容器輸送装置２０は輸送始点２０ａと輸送終点２０ｂを含み、輸送始点２０ａから輸送終点２０ｂへ向けて殺菌待ち容器１１を輸送する一方、輸送始点箇所に近接するように設置される。殺菌剤噴霧装置３０は殺菌待ち容器へ殺菌剤を噴き込み、腔体４０は容器輸送装置と殺菌待ち容器を通過させる。マイクロ波生成装置は腔体外にセットされ、且つ腔体内へマイクロ波をフィードバックすることで、殺菌待ち容器の内壁の殺菌剤を受熱し、マイクロ波を吸収し、殺菌済み容器を取得し、更に容器供給装置、殺菌剤噴霧装置、腔体、マイクロ波生成装置は輸送始点に沿って輸送終点へ向けて順番に配設される。
【選択図】図１

Description

本考案は、マイクロ波容器殺菌設備に関し、特に殺菌剤が容器の微生物を快速的に消滅・除去することができるように寄与する充填設備を有するマイクロ波容器殺菌設備に関するものである。

近年、無菌充填設備を使用して飲み物または食品等を無菌充填設備を使用して容器に充填する加工方式は、既に非常に多用されている。無菌充填設備は伝統的にエンベロープ殺菌プロセス方式で用いられ、エンベロープタイプの相違により、その殺菌方式が異なるが、大体主として紙箱無菌包装およびプラスチック材質又は積層材料に分けられる。目前、高い生産能力の充填包装作業を維持するために、有効な殺菌方式としては、化学殺菌剤が主に挙げられる。その中では、過酸化物の過酢酸（Peracetic acid、 PAA）と過酸化水素（Hydrogen peroxide）が最も一般的で、その殺菌方法が蒸発機にて過酸化物を沸点以上に加熱することにより酸化し、同時に空気と過酸化物の気体を噴霧することにより、容器の微生物を消滅・除去し、次に更に無菌水により、容器を洗い流し、且つ無菌空気により乾燥するようになっている。

従来は、湿式殺菌システムを使用している。しかし、殺菌剤は、分解を経由して水、酸素ガス、及び大量の廃水を生成するため、その回収処理をする必要があり、且つ充填腔室が湿っぽく、大量の殺菌剤と無菌水を使用し、異味が発生するという問題等を招きやすい。このため、現在、無菌充填技術は、既に過酸化物の乾式殺菌方式へ向けて行なわれるようになっている。

上記湿式殺菌方式に対し、三菱重工の食品包装機械は、PETポリエステル瓶用の電子ビーム殺菌・無菌充填システムを開発した。この新しいシステムは、環境保護、省エネルギー、水消耗量の低減、薬剤の不使用などの利点を有し、空気の洗い流し（Air Rinse）及び電子ビームにより、ポリエステル瓶の殺菌、瓶蓋の殺菌、無菌充填を行なうことができる。ＩＳＢＴ２０１０の中における、電子ビームの無菌充填に関するレポートによれば、炭素道程が80％ないし90％を低減すると共に、水の使用量を低減することができる。

マイクロ波加熱方法は、電極性分子を含有する液体（例えば、水）を含む物体に好適で、しかもこれらの電極性分子が自由に振動してマイクロ波により加熱・昇温される。これらの物体が物体伝播空間の中に放置されると、マイクロ波の高周波振動（例えば、電子レンジが常に2.45GHｚのマイクロ波を採用する）の電磁気場が発生することにより、前記物体中の電極性分子（特に水分子）が電磁気場の作用方向に伴って一緒に振動又は回転し、１個の分子の固有電磁気場が変更され、且つ隣接する分子同士が影響され合い、従って分子同士も平動するようになる。このような平動は分子群体温度の主要なソースとなる。非電極性分子も電磁気場により幾つかの変位・分極化を生成できるが、分子群体の温度に対して寄与を殆ど提供しない。従って、異なる物体は、誘電定数が違うので、マイクロ波の加熱に対する反応が、多少異なるようになる。

なし

そこで、本考案の主な課題は、より快速、省エネルギー、有効及び安全の目的を達成できる、容器殺菌設備を提供することにある。

上記課題を解決するために、本考案は、マイクロ波容器殺菌設備であって、容器供給装置、容器輸送装置、殺菌剤噴霧装置、腔体とマイクロ波生成装置を含み、 前記容器供給装置は、殺菌待ち容器を連続的に提供するように用いられ、容器輸送装置が一つの輸送始点と輸送終点を含み、前記容器輸送装置は、前記輸送始点から前記輸送終点へ向けて殺菌待ち容器を輸送する一方、前記輸送始点箇所に近接するように設置され、 前記殺菌剤噴霧装置は、前記殺菌待ち容器の内壁と外部へ殺菌剤を噴き込むように用いられ、前記腔体は、前記容器輸送装置と前記殺菌待ち容器を通過させるように供し、前記マイクロ波生成装置は、前記腔体の外部にセットされ、且つ前記腔体の内へマイクロ波をフィードバックし、これにより、前記殺菌待ち容器の内壁の殺菌剤を受熱し、且つ前記マイクロ波を吸収し、殺菌済み容器を取得し、更に前記容器供給装置、前記殺菌剤噴霧装置、前記腔体および前記マイクロ波生成装置は、前記輸送始点に沿って前記輸送終点へ向けて順番に配設されることを特徴とする。

前記マイクロ波容器殺菌設備は、充填装置を更に含み、前記充填装置は、前記殺菌済み容器へ充填物を充填するように用いられる。

前記マイクロ波容器殺菌設備は、制御システムを更に含み、前記制御システムは、前記容器輸送装置、前記殺菌剤噴霧装置、前記腔体および前記マイクロ波生成装置を制御する。

前記マイクロ波容器殺菌設備は、電源供給装置を更に含み、前記電源供給装置は、前記容器輸送装置と、前記殺菌剤噴霧装置と、前記腔体と前記マイクロ波生成装置と電気的に接続する。

前記マイクロ波容器殺菌設備は、プラスチック容器成型機を更に含んでなる。

前記殺菌剤は、が過酸化物である。

前記過酸化物は、過酸化水素（hydrogen peroxide）と過酢酸（peracetic acid）よりなる群から選択される。

前記殺菌剤は、次亜塩素酸または次亜塩素酸ナトリウムである。

前記マイクロ波加熱装置は、使用する周波数が、2205ないし2695MHzである。

前記マイクロ波加熱装置は、使用する周波数が、823ないし1007MHzである。

前記該殺菌待ち容器は、受熱時間が5ないし120秒間である。

前記該容器の材質は、紙類、ガラス、セラミックス、木材またはプラスチックの何れか１つから選択されたものである。

前記容器輸送装置は、コンベヤー・ベルトである。

前記殺菌剤噴霧装置は、ノズルを含んでなり、前記ノズルは、前記殺菌待ち容器の中へ伸ばし出すように用いられる。

前記該腔体は、長さ、幅および高さの寸法が、5ないし30センチメートルの範囲内である。

本考案の容器殺菌設備によれば、快速、省エネルギー、有効および安全の目的を達成することができるという効果を奏する。

本考案のより好ましい実施例を根拠とするマイクロ波容器殺菌設備の模式図であって、図中の点線と実線がプラスチック容器成型機と各装置の連結をそれぞれ表示するものである。 図１の腔体およびマイクロ波生成装置を表示する素子分解図である。

以下、本考案の実施形態について図に基づいて詳述する。なお、これによって本考案が限定されるものではない。

図１と図２を参照する。本考案の実施形態では、マイクロ波容器殺菌設備が、容器供給装置10、容器輸送装置20、殺菌剤噴霧装置30、腔体40およびマイクロ波生成装置42を含み、その中で、前記容器供給装置10、前記機殺菌剤噴霧装置30、前記腔体40および前記マイクロ波生成装置42は、輸送始点20aに沿って輸送終点20bへ向けて順番に配設される。

本考案の容器加熱殺菌装置は、異なる材質の容器に対し、加熱殺菌を行ってもよく、例えば紙類容器、ガラス容器、セラミックス、木材またはプラスチック容器に対し、加熱殺菌を行う。本考案のより好ましい実施形態では、前記容器加熱殺菌装置がプラスチック容器に対し、加熱殺菌を行う。そして本考案の最も好ましい実施形態では、前記プラスチック容器がポリエステル瓶である。

容器供給装置10は殺菌待ち容器11を連続的に提供するように用いられる。幾つかの実施形態では、容器の材料がプラスチック容器であり、前記容器供給装置10はプラスチック容器成型機12から射出成型の殺菌待ち容器11を経由して容器輸送装置20へ転移する、固持部（holder）を有する。例を挙げていえば、前記固持部は、取付具により構成される。

ほかの実施形態では、前記容器輸送装置20が複数のローラー202を配置するコンベヤー・ベルト201であってもよく、前記容器輸送装置20が一つの輸送始点20aと輸送終点20bを含んでなり、前記容器輸送装置20が前記輸送始点20aから前記輸送終点20bへ向けて殺菌待ち容器11を輸送する。ここでは、前記容器供給装置20が前記輸送始点20a箇所に近接するように設置される。前記容器輸送装置も挟持装置または他のタイプであってもよい。

前記殺菌剤噴霧装置30は、前記殺菌待ち容器11の内壁と外部へ殺菌剤301を噴き込むように用いられる。具体的な実施形態では、前記殺菌剤噴霧装置30が、ノズル32を更に含んでなり、前記殺菌待ち容器11の中へ伸ばし出すように用いられる。本考案のより好ましい実施形態では、前記殺菌剤が過酸化物または次亜塩素酸である。そして本考案中のより好ましい実施形態では、前記殺菌剤が次亜塩素酸または次亜塩素酸ナトリウムであるが、そして本考案中の最も好ましい実施形態では、前記殺菌剤が過酸化水素（hydrogen peroxide）と過酢酸（peracetic acid）である。次に既に殺菌剤噴霧装置により噴霧された前記殺菌待ち容器11が、前記容器輸送装置20を経由して腔体40へ伝送される。

前記腔体40は、前記容器輸送装置20と前記殺菌待ち容器11を通過させるのに供する。具体的な実施形態では、前記腔体40は、長さ、幅と高さの寸法が、5ないし30センチメートルの範囲内である。矩形の立方体を例とし、長さ、幅と高さの寸法が、好ましくは20センチメートルである。前記マイクロ波生成装置42は、前記腔体40の外部にセットされ、且つ前記腔体40の内へマイクロ波をフィードバックすることにより、前記殺菌待ち容器11の内壁の殺菌剤301を受熱し、且つ前記マイクロ波を吸収し、殺菌済み容器13を取得する。

図２に示すように、前記腔体40は、側壁411と二つの端壁412、413を有し、前記側壁411の上に、マイクロ波を透過できる窓口414を設け、窓口414はマイクロ波を前記腔体40へ入り込むように照射するのに供する。前記側壁411の上には、開口415、416を設け、開口415から前記容器輸送装置928を前記腔体40の中へ貫通・進入させて、且つ他端の開口416から前記腔体40を穿り出し、前記殺菌待ち容器11を容器輸送装置20により該腔体40の内へ送入する。

前記マイクロ波生成装置42は、前記腔体40の外部にセットされ、マイクロ波を生成できるマグネトロン（megnetron）421と、前記腔体40の窓口414に連通する導波管（waveguide）422とを、有する。前記マグネトロン421により生成されたマイクロ波が、導波管422を経由して窓口414から腔体40の中へフィードバックする。該窓口414は、側壁411の上に設けられるので、妨害器の増設を省略することができる。但し、マイクロ波のフィードバックが任意な方向で、側面からのフィードバックとは限らない。

前記殺菌待ち容器11は、開口415から腔体41の中へ入り込み、前記マイクロ波生成装置42により生成されたマイクロ波が窓口414を経由して照射して腔体41の中へ入り込んだ後に、前記殺菌待ち容器11を快速的に加熱する。本実施形態の中では、前記殺菌待ち容器11が殺菌剤噴霧装置30により気化した殺菌剤で均一に噴霧された後に、マイクロ波による加熱で、殺菌剤301が沸点まで快速的に昇温して蒸発することにより、殺菌済み容器13を取得する。本考案の好適な実施形態中では、前記マイクロ波加熱装置は使用する周波数が、2205ないし2695MHzである。例えば、2450MHzが最適である。又は823ないし1007MHzの場合、例えば915MHzも最適である。本考案の最も好ましい実施形態では、前記殺菌待ち容器11は、受熱時間が5ないし120秒間である。

この他にも、殺菌剤自身の殺菌効果を利用して微生物を消滅・除去できるだけではなく、殺菌剤を利用してマイクロ波の照射を経由して過熱・昇温した後に、高温を生成して微生物を消滅・除去できる。然しながら、容器自身は、表1に示すように、材質の誘電定数が異なるので、マイクロ波の照射を一定時間で受けた後に、該殺菌待ち容器が、殺菌剤のように快速的に昇温することはできない。本考案の実施形態の中では、前記殺菌待ち容器の材質がプラスチック材料とするため、容器の本体には、マイクロ波の加熱により容器自身の温度上昇が速すぎて変形を招くことはない。

本考案のマイクロ波容器殺菌設備は、充填装置50を更に含んでもよく、充填装置50は、前記殺菌済み容器13へ既に殺菌された充填物51を充填するように用いられる。

本考案のマイクロ波容器殺菌設備は、制御システム60を更に含んでもよく、制御システム60は、前記容器輸送装置20、前記殺菌剤噴霧装置30、前記腔体40、前記マイクロ波生成装置40、前記容器供給装置10及び前記充填装置50を制御することができる。

本考案のマイクロ波容器殺菌設備は、電源供給装置70を更に含んでもよく、電源供給装置70は、前記制御システム60と電気的に接続し、ひいては前記容器輸送装置20と、前記殺菌剤噴霧装置30と、前記腔体40と、前記マイクロ波生成装置と電気的に接続する。

＜容器内の微生物含有量を検測する方法＞
実験の材料および方法は、以下の通りである。
材料はNB培養基で、設備は電子レンジ、水浴槽、電子プローブ式温度計、タイマーである。

＜方法＞
ポリエステル瓶の中に、600ppmの過酢酸水溶液と脱イオン水900μLを加え（対比グループ）、更に100μLの枯草菌胞子懸濁液を加えた後に予備することにより、総体積が1mLとなる。該ポリエステル瓶を1000Wの電子レンジの中に放置し、10と20秒間に加熱し、次に直ちに氷冷で平板の菌落ち計数を行なう。

＜容器内の殺菌剤の残留量検測方法＞
1800ppmの過酢酸水霧をポリエステル瓶の内へ注入し、1000Wの電子レンジの加熱を経由した後に、5mLの脱イオン水を更に加えて瓶内を湿潤・洗濯し、次に三角瓶の中に注ぎ、且つ45mLの脱イオン水を加えた後に、更に0.1Nの過マンガン酸カリウムにて滴定することにより、過酢酸の残留量を検測する。

マイクロ波の加熱および伝統的な加熱における熱伝導上での速度の相違性を既に実証し、更にマイクロ波および伝統的な加熱が殺菌能力に対する影響により、マイクロ波が伝統的な加熱よりも更なる短時間の内に殺菌効果を達成できることが分かる。

最後にマイクロ波および伝統的な加熱を経由して殺菌剤を付加した後における殺菌能力の証明により、マイクロ波と殺菌剤を互いに補助し、殺菌効果（枯草菌胞子の総数が6個のlog値まで低減できる）をより快速的に達成でき、且つ殺菌剤の使用濃度を低減でき、そして殺菌剤がマイクロ波により加熱して蒸発し、殺菌剤の残留量（過酢酸の最終残留量が0.5ppm）を大幅に低減することができる。従って、本考案のマイクロ波容器殺菌装置は、快速、省エネルギー、有効および安全の目的を達成することができる。

10：容器供給装置
11：殺菌待ち容器
12：プラスチック容器成型機
13：殺菌済み容器
20：容器輸送装置
20a：輸送始点
20b：輸送終点
201：コンベヤー・ベルト
202：複数のローラー
30：殺菌剤噴霧装置
301：殺菌剤
32：ノズル
40：腔体
411：側壁
412：端壁
413：端壁
414：窓口
415：開口
416：開口
42：マイクロ波生成装置
421：マグネトロン
422：導波管
50：充填装置
51：充填物
60：制御システム
70：電源供給装置

Claims (15)

1. マイクロ波容器殺菌設備であって
   容器供給装置、容器輸送装置、殺菌剤噴霧装置、腔体とマイクロ波生成装置を含み、
   前記容器供給装置は、殺菌待ち容器を連続的に提供するのに供し、容器輸送装置が一つの輸送始点と輸送終点を含み、
   前記容器輸送装置は、前記輸送始点から前記輸送終点へ向けて殺菌待ち容器を輸送する一方、前記輸送始点箇所に近接するように設置され、
   前記殺菌剤噴霧装置は、前記殺菌待ち容器の内壁と外部へ殺菌剤を噴き込むのに供し、
   前記腔体は、前記容器輸送装置と前記殺菌待ち容器を通過させるのに供し、
   前記マイクロ波生成装置は、前記腔体の外部にセットされ、且つ前記腔体の内へマイクロ波をフィードバックし、これにより、前記殺菌待ち容器の内壁の殺菌剤を受熱し、且つ前記マイクロ波を吸収し、前記殺菌済み容器を取得し、
   更に前記容器供給装置、前記殺菌剤噴霧装置、前記腔体および前記マイクロ波生成装置は、前記輸送始点に沿って前記輸送終点へ向けて順番に配設されることを特徴とする、マイクロ波容器殺菌設備。
2. 前記マイクロ波容器殺菌設備は、充填装置を更に含み、前記充填装置は、前記殺菌済み容器へ充填物を充填するように用いられることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ波容器殺菌設備。
3. 前記マイクロ波容器殺菌設備は、制御システムを更に含み、前記制御システムは、前記容器輸送装置、前記殺菌剤噴霧装置、前記腔体および前記マイクロ波生成装置を制御することを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ波容器殺菌設備。
4. 前記マイクロ波容器殺菌設備は、電源供給装置を更に含み、前記電源供給装置は、前記容器輸送装置と、前記殺菌剤噴霧装置と、前記腔体と前記マイクロ波生成装置と電気的に接続することを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ波容器殺菌設備。
5. 前記マイクロ波容器殺菌設備は、プラスチック容器成型機を更に含んでなることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ波容器殺菌設備。
6. 前記殺菌剤は、が過酸化物であることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ波容器殺菌設備。
7. 前記過酸化物は、過酸化水素（hydrogen peroxide）と過酢酸（peracetic acid）よりなる群から選択されることを特徴とする、請求項６に記載のマイクロ波容器殺菌設備。
8. 前記殺菌剤は、次亜塩素酸または次亜塩素酸ナトリウムであることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ波容器殺菌設備。
9. 前記マイクロ波加熱装置は、使用する周波数が、2205ないし2695MHzであることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ波容器殺菌設備。
10. 前記マイクロ波加熱装置は、使用する周波数が、823ないし1007MHzであることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ波容器殺菌設備。
11. 前記該殺菌待ち容器は、受熱時間が5ないし120秒間であることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ波容器殺菌設備。
12. 前記該容器の材質は、紙類、ガラス、セラミックス、木材またはプラスチックの何れか１つから選択されたものであることを特徴とする、請求項1に記載のマイクロ波容器殺菌設備。
13. 前記容器輸送装置は、コンベヤー・ベルトであることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ波容器殺菌設備。
14. 前記殺菌剤噴霧装置は、ノズルを含んでなり、前記ノズルは、前記殺菌待ち容器の中へ伸ばし出すように用いられることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ波容器殺菌設備。
15. 前記該腔体は、長さ、幅および高さの寸法が、5ないし30センチメートルの範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ波容器殺菌設備。