JP4209857B2

JP4209857B2 - 殺菌方法

Info

Publication number: JP4209857B2
Application number: JP2005097758A
Authority: JP
Inventors: 博紹竹川; 英之市田
Original assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Current assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: JP2005261954A

Description

本発明はフラッシュランプが放射する閃光パルスを食品容器トレーまたはバット或いは弁当箱、調理器具、食料品容器、日用品、医療・介護用品等の被殺菌対象物に照射して殺菌する方法に関するものである。

食料品容器、日用品、医療・介護用品等に対する非加熱式殺菌方法として消毒液をスプレーする方法が汎用されている。例えば、給食センターにおいては、食品の腐敗防止と食中毒対策のために、弁当のトレー容器に消毒液をスプレーし、この消毒済みのトレー容器に弁当を納めたり、弁当材料を分別するバット容器に消毒液をスプレーし、この消毒済みのバット容器に弁当材料を入れている。
しかしながら、これらの消毒液による殺菌方法では、人体への消毒液の影響が懸念され、消毒液の気化物が特有な臭いを呈し人に不快感を与えることがあり、引火性であって安全性にも問題がある。また作業コストも相当に高くつくという不都合がある。

工場等で使用される殺菌方法の一つとして紫外線照射が知られている。
この紫外線照射殺菌方法の代表例として、低圧水銀灯（殺菌灯）の放射光を照射する方法、キセノンフラッシュランプの閃光パルスを照射する方法がある。
殺菌灯では２５４nmを主波長とする光を放射している。キセノンフラッシュランプでは２００nm〜２０００nm付近までの波長分布を有し、かつ２２０nm〜３００nmの紫外線波長域を豊富に含む光を放射している。いずれの場合も、殺菌は菌のＤＮＡの損傷により行われる。
しかしながら、殺菌灯はキセノンフラッシュランプに較べて照度が弱く（瞬間的には、約１０００分の１）、近来キセノンフラッシュランプ殺菌への転換が図られている。

前記キセノンフラッシュランプのフラッシュ動作において、キセノンフラッシュランプの閃光放電電圧をＶとすると、主放電部にコンデンサ充電電圧Ｖが課電され、この課電下、トリガ部で規制される一定の時間巾及び時間間隔で閃光パルスが発生され、１閃光パルス当たりの電力エネルギーＷは、Ｗ＝ＣＶ^２／２で与えられる。
従来、キセノンフラッシュ殺菌法は、保存庫内に紫外線照射手段を設置する形態（例えば、特許文献１参照）、コンベアラインの途中に紫外線照射手段を配設し、搬送中のワーク例えば枝肉加工前の食肉魂を殺菌処理する形態（非特許文献１参照）等で採用されており、１閃光パルス当たりの電力エネルギーが大きく、キセノンフラッシュランプやコンデンサが大型であり、前記トレー容器やバット或いは弁当箱容器の殺菌には、設備的に適用し難い。

特許文献２には、１閃光パルスに対する供給電力波形の半波値を６０μｓ〜２０００μｓにすることが開示されているが、この条件で満足な殺菌を行うには、１閃光パルス当たりの供給電力エネルギーを少なくとも２５Ｊとする必要があり、前記弁当のトレー容器や食材分別用バット或いは弁当箱容器の殺菌には、キセノンフラッシュランプが大き過ぎてハンディな殺菌処理が困難であり、また反射光の強度が強すぎてトレー容器やバット或いは弁当箱容器の近傍で作業を行う者の安全を保証し難い。

特開平１２−３４２６６２号公報の図５特許第３０３７９３６号公報食品機械装置，２００１−ｖｏｌ７，ｐ４８−５４，閃光パルス殺菌装置について

本発明の目的は、１閃光パルス当たりの供給電力エネルギーが０．５〜２０Ｊという小型のキセノンフラッシュランプを使用して食品容器トレーまたはバット或いは弁当箱、食料品容器、日用品、医療・介護用品等を高い殺菌効率で殺菌処理できるようにすることにある。

請求項１に係る殺菌方法は、ベルトコンベアで移動される被殺菌対象物をベルトコンベア上のフラッシュランブからの閃光パルスの照射により殺菌する方法において、１パルス当たりの電力供給量０．５〜２０Ｊのもとで１秒当たり３０〜１２０箇の閃光パルス発生させると共に１閃光パルス当たりの供給電力波形の半値巾を１０〜４０μｓに調整することを特徴とする。

請求項２に係る殺菌方法は、請求項１の殺菌方法において、フラッシュランプがキセノンフラッシュランプであることを特徴とする。

請求項３に係る殺菌方法は、請求項１〜２の殺菌方法において、被殺菌対象物を食品容器トレー、またはバット或いは弁当箱とすることを特徴とする。

請求項４に係る殺菌方法は、請求項１〜３の殺菌方法において、被殺菌対象物を調理器具、食料品容器、日用品、医療・介護用品の何れかとすことを特徴とする。

請求項５に係る殺菌方法は、請求項１〜４の殺菌方法において、被殺菌対象物についたバクテリアを殺菌することを特徴とする。

１閃光パルス当たりの供給電力エネルギー０．５〜２０Ｊのもとで１閃光パルス当たりの供給電力波形の半値巾を４０μｓ以下としており、半値巾が４０μｓを越える場合よりも殺菌効率を高くできる。
そして、１秒当たりの閃光パルス数を３０〜１２０箇にしているから、１閃光パルス当たりの電力エネルギーが小である（０．５〜２０Ｊ）ために紫外線照射照度が小であっても、この照度と照射回数との積で与えられる殺菌エネルギーを充分に大きくできて所定の殺菌効率を保証できる。
また、１閃光パルス当たりの供給電力エネルギーを０．５〜２０Ｊと低くしているから、フラッシュランプの放電ギャップの短寸化や軽絶縁等で充分に小型のフラッシュランプを使用できる。
而して、食品容器トレーまたはバット或いは弁当箱、調理器具、食料品容器、日用品、医療・介護用品等を消毒液スプレーで部分殺菌することに代え、小型のフラッシュランプの閃光照射でその殺菌処理を行うことが可能になる。
従って、人体への影響、不快感、引火の危険性等を排除して前記の物品を低コストで手軽、迅速に殺菌処理できる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明において使用する殺菌装置の一例を示している。
図１において、１は商用電源、２は昇圧トランスと交直変換器と直流電圧設定器とからなる直流電源部、Ｃは直流電源部で充電されるコンデンサ、Ｒは調整抵抗、Ｐは陽極−陰極及びトリガプローブｔｒを有する小型のキセノンフラッシュランプであり、コンデンサＣからの供給エネルギーでトリガ回路３からのトリガ電圧の印加ごとに閃光パルスを発生する。トリガ回路３の１秒当たりのトリガ電圧発生回数を３０〜１２０回の範囲内で所定回数に設定可能とする構成とし、キセノンフラッシュランプＰは可撓性コード４を介して接続して手軽に移動可能としてある。キセノンフラッシュランプＰには反射ミラーを具備させてある。また、１パルス当たりの供給エネルギーが２０Ｊ近くに達するものでは、空冷等の冷却手段を必要とするが、弱空冷で済ませることができ、供給エネルギー２０Ｊでもキセノンフラッシュランプのハンディー性を充分に担保できる。

前記直流電圧の設定値をＶ、コンデンサの容量をＣとすると、コンデンサに蓄積されるエネルギーＷは、Ｗ＝ＣＶ^２／２で与えられ、この１パルス当たりの供給エネルギーを０．５〜２０Ｊとするように、直流電圧Ｖやコンデンサ容量Ｃが設定される。例えば、１パルス当たりの供給エネルギー１Ｊの場合、Ｖが１０００ボルト、Ｃが２μFに設定される。
前記トリガ回路の１秒当たりのトリガ電圧発生回数は１秒当たりの閃光パルス数３０〜１２０箇に設定される。
殺菌効果に応じ前記トリガ回路のトリガ電圧印加回数を調整しながら光照射することもできる。すなわち、殺菌効果が不足するときは、１秒当たりの閃光パルス数を多くするためにトリガ回路のトリガ電圧発生回数を増やし、殺菌効果が過剰のときは、１秒当たりの閃光パルス数を少なくするためにトリガ回路のトリガ電圧発生回数を減らしながら光照射することもできる。この場合、トリガ回路のトリガ電圧発生回数調整用コントローラをキセノンフラッシュランプに一括して取り付けることができる。

１パルス当たりの供給エネルギーが１Ｊ程度の場合、前記した通り直流電圧を１０００ボルト、コンデンサを２μFとすることにより供給エネルギー発生部を充分小型にできる。而して、この供給エネルギー発生部をキセノンフラッシュランプに一括装備させ、可撓性コードの後端を交流商用電源に差し込みプラグで着脱自在に接続するようにしてもよい。
前記キセノンフラッシュランプは柄の先端に着脱自在に装着することもできる。供給エネルギー発生部をキセノンフラッシュランプに一括装備させる場合は、柄を筒状ケース型とし、この筒状ケース内に供給エネルギー発生部を収容することができる。この場合、筒状ケースから可撓性コードが引出され、このコード端のプラグが商用ＡＣ電源のコンセントに差し込み接続されることになる。直流電源には電池を用いることも可能である。

図２は１閃光パルスに対する供給電力（電流）の波形を示し、時間ｔ_０まではコンデンサＣの容量やコンデンサＣの絶縁抵抗で規制される時定数で上昇され、時点ｔ_０以降ではコンデンサの容量Ｃや放電抵抗や調整抵抗Ｒで規制される時定数で降下され、その波形は前記の電圧Ｖ、コンデンサの容量Ｃ、調整抵抗Ｒで規制され、半値巾ｔｂは容量Ｃや調整抵抗Ｒで調整できる。
本発明において、半値巾ｔｂを１０〜４０μｓとした理由は、１０μｓ未満とすることは回路的に困難であり、４０μｓを越えると後述する通り、半値巾ｔｂ調整による殺菌効率の向上が得られないからである。

本発明では、１パルス当たりの供給エネルギー０．５〜２０Ｊ、好ましくは４〜１８Ｊのもとで閃光パルスを発生させ１閃光パルス当たりの供給電力波形の半値巾ｔｂを１０〜４０μｓとし、１秒当たりの閃光パルス数を３０〜１２０箇好ましくは３０〜７０箇にしている。キセノンフラッシュランプと照射面との間隔は、５０ｍｍを基準として±３０ｍｍとされる。
１パルス当たりの供給エネルギーを０．５〜２０Ｊとする理由は、０．５Ｊ未満では照度が低すぎて殺菌の不完全を免れ得ず（本明細書において、殺菌とは９９．９％以上、すなわち１０^３オーダ以上死滅させることを言う）、２０Ｊを越えると、放電ギャップが大となったり、冷却手段の大型化が招来されてフラッシュランプの大型化が避けられず、フラッシュランプのハンディー化が困難になると共に照射面を反射して作業者が浴びる紫外線照度が高くなり作業者の保安に支障が生じるからである。２０Ｊの場合でも、キセノンフラッシュランプの寸法を外径ほぼ１６５ｍｍφ、高さほぼ５０ｍｍ（リング状の場合）にでき、キセノンフラッシュランプの寸法を充分に小さくできる。

コンデンサの容量をＣ、コンデンサに課電する直流電圧をＶとすると、コンデンサの蓄積エネルギーはＣＶ^２／２で与えられ、このエネルギーが１パルス当たりの供給エネルギ、この供給エネルギーを０．５〜２０Ｊとすることによりコンデンサの小型化、または直流電圧の低圧化が可能となり、エネルギー供給装置の小型化、低コスト化を図ることができる。２．０Ｊ以下とすると、エネルギー供給装置をその小型化によりキセノンフラッシュランプに一括装備させることも可能である。

本発明において、１秒当たりの閃光パルス数を３０〜１２０箇とする理由は、３０未満では単位時間当たりの累積紫外線照射量が少くな過ぎて有効な殺菌が困難となり、１２０箇を越えると、単位時間当たりの累積紫外線照射量が大となり過ぎフラッシュランプの発熱が顕著となり大型冷却手段が必要となり、フラッシュランプの実質的な小型化乃至はハンディー化を担保し難くなるからである。

本発明において、１閃光パルス当たりの供給電力波形の半値巾ｔｂを４０μｓ以下とした意義を検証する。
図３は大腸菌に対する検証結果を示している。
測定方法は次ぎの通りである。すなわち、φ４５ｍｍのガラス製時計皿に１０^１倍に希釈した培養菌液を０．５ｍリットル分注し、分注液を約φ３２ｍｍに拡げ、後述の条件１〜４にて光照射して殺菌処理する。照射後に回収した培養菌液を１０倍段階希釈し、普通寒天培地（日水製薬社製）に各段階ごとに０．５ｍリットル分注し、混釈法により生菌数（照射後の生菌数）Ｎを測定し、未照射の生菌数（培養菌数）Ｎ’とから、Log（Ｎ'／Ｎ）を求め、これを殺菌効果の評価値とした。大腸菌の培養菌液には、Escherichia coli NBRC3972を普通ブイヨン（栄研化学社製）で３０℃振盪培養したものを使用した。この培養菌液の生菌数は１０^９オーダである。
〔条件１〕キセノンフラッシュランプの１パルス当たりの供給エネルギーを１８Ｊとし、１パルスに対する供給電力波形の半値巾を３８μｓとし、１秒当たりの閃光パルス数を４０箇として、０．３７５秒〜１．０秒間閃光パルスを照射した。
キセノンフラッシュランプの寸法は直径約１２ｍｍ、長さ約５００ｍｍである。反射ミラーを備えている。キセノンフラッシュランプと照射面との間隙を５０ｍｍとした。
〔条件２〕キセノンフラッシュランプの１パルス当たりの供給エネルギーを１８Ｊとし、１パルスに対する供給電力波形の半値巾を３１μｓとし、１秒当たりの閃光パルス数を４０箇として、０．２５０秒〜０．６２５秒間閃光パルスを照射した。
キセノンフラッシュランプの寸法は直径約１２ｍｍ、長さ約５００ｍｍである。反射ミラーを備えている。キセノンフラッシュランプと照射面との間隙を５０ｍｍとした。
〔条件３〕キセノンフラッシュランプの１パルス当たりの供給エネルギーを４Ｊとし、１パルスに対する供給電力波形の半値巾を１１μｓとし、１秒当たりの閃光パルス数を６０箇として、０．２５０秒〜０．６６７秒間閃光パルスを照射した。
キセノンフラッシュランプの寸法は直径約１２ｍｍ、長さ約１８０ｍｍである。反射ミラーを備えている。キセノンフラッシュランプと照射面との間隙を５０ｍｍとした。
〔条件４〕キセノンフラッシュランプの１パルス当たりの供給エネルギーを１８Ｊとし、１パルスに対する供給電力波形の半値巾を４９μｓとし、１秒当たりの閃光パルス数を４０箇として、０．３７５〜１．５秒間閃光パルスを照射した。
キセノンフラッシュランプの寸法は直径約１２ｍｍ、長さ約５００ｍｍである。反射ミラーを備えている。キセノンフラッシュランプと照射面との間隙を５０ｍｍとした。

図３を検証すれば、１パルス当たりの供給エネルギーが同じ１８Ｊである条件１または２と条件４との比較から、供給電力波形の半値巾３１〜３８μｓと半値巾４９μｓとでは、例えば照射時間０．５秒〜１．０秒で１０^１．５〜１０^２．５倍の殺菌数倍率であり前者の方が著しく優れている。
更に、条件３と条件４との比較から、供給電力波形の半値巾が４９μｓから１１μｓへと略１／５となると、１パルス当たりの供給エネルギーが１８Ｊから４Ｊへと略１／５になるにもかかわらず、殺菌数倍率が飛躍的に高くなっている。
このように、１パルスに対する供給電力波形の半値巾を４０μｓ以下にすることにより殺菌効率を向上できるのは、供給電力波形の立ち上げを急峻にしてキセノンガスの励起を効率よく行い得るためであると推定される。

図３を検証すれば、１パルス当たりの供給エネルギーが４〜１８Ｊ程度のキセノンフラッシュランプで０．４秒〜０．７秒の照射で６以上のオーダ（９９．９９９９％以上）の大腸菌の殺菌が可能であり、食品容器トレーまたはバット或いは弁当箱、調理器具、食料品容器、日用品、医療・介護用品を従来のスプレーまたは布巾による方法よりも迅速に容易にかつ強力に行い得ることが明らかである。

本発明は次ぎのような形態で実施できる。
従来、食品の腐敗防止と食中毒対策のために、弁当のトレー容器に消毒剤をスプレーしたのちにトレー容器に弁当を納めているが、消毒剤の人体への影響が懸念され、消毒剤の量も多く、コストが高くつく。
而るに、本発明によりトレー容器を光照射すれば、消毒液残渣による人体への影響を排除でき、安価にトレー容器を殺菌できる。
図４の（イ）はトレー容器の殺菌処理に使用するコンベア式殺菌機の上面図を、図４の（ロ）は図４の（イ）におけるロ−ロ断面図をそれぞれ示している。
図４において、５１は作業者の高さに遇わせた四脚スタンドを、５２はスタンド５１の上部に設置したベルトコンベアを、５３はコンベア巾に跨って前記スタンドの上部中央に取付けた遮光フードを、５４はフード両端の出入口に取付けた遮光カーテンを、５５はフード内の天井に支持した反射曲板を、Ｐは反射曲板５５内に取付けたキセノンフラッシュランプを、５６はスタンドの裏面に設置したトランス及びコンデンサをそれぞれ示している。
５７…は反射曲板とフード両端との間のフード天井に立設した反射板であり、トレー容器がベルトコンベアの走行によりフードの出入口を通過する際カーテンから閃光が漏れるのを防止している。

図４に示すコンベア式殺菌機を使用した。
コンベア長さは１５００ｍｍ、コンベア巾は３００ｍｍ、コンベア高さ（スタンド高さ）は７００ｍｍ、遮光フードの寸法は長さ５５０ｍｍ×巾５５０ｍｍ、フードの出入口寸法は巾３８０ｍｍ×高さ５０ｍｍとした。キセノンフラッシュランプには、直径約１２ｍｍ×長さ５００ｍｍのものを使用し、キセノンフラッシュランプとコンベア面との間の間隙を１００ｍｍとし、電源に単相１００Ｖ，２ＫＷを使用し、１閃光パルス当たりの供給電力エネルギーを１８Ｊ、１閃光パルスに対する供給電力波形の半値巾を３１μｓ、１秒当たりの閃光パルス数を４０箇とした。
大腸菌（Escherichia coli NBRC3972）を増殖させたシプラックカート用アルミトレー（寸法７７０×３６５×Ｈ２０ｍｍ、大腸菌数１９万ＣＦＵ／cm²）をコンベアベルト速度２００ｍｍ／秒で処理したところ、大腸菌数０ＣＦＵ／cm²にできた。

実施例１のコンベア式殺菌機を使用し、実施例１と同様に１閃光パルス当たりの供給電力エネルギーを１８Ｊ、１閃光パルスに対する供給電力波形の半値巾を３１μｓ、１秒当たりの閃光パルス数を４０箇とした。
大腸菌（Escherichia coli NBRC3972）を増殖させたグラスファイバー製ハードトレー（寸法４３８×３２８×Ｈ２０ｍｍ、大腸菌数４万ＣＦＵ／cm²）をコンベアベルト速度１８０ｍｍ／秒で処理したところ、大腸菌数０ＣＦＵ／cm²にできた。

実施例１のコンベア式殺菌機を使用し、実施例１と同様に１閃光パルス当たりの供給電力エネルギーを１８Ｊ、１閃光パルスに対する供給電力波形の半値巾を３１ｓ、１秒当たりの閃光パルス数を４０箇とした。
黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus subsp.Aureus NBRC12732）を増殖させたシプラックカート用アルミトレー（寸法７７０×３６５×Ｈ２０ｍｍ、黄色ブドウ球菌数９数万ＣＦＵ／cm²）をコンベアベルト速度２００ｍｍ／秒で処理したところ、黄色ブドウ球菌数０ＣＦＵ／cm²にできた。

実施例１のコンベア式殺菌機を使用し、実施例１と同様に１閃光パルス当たりの供給電力エネルギーを１８Ｊ、１閃光パルスに対する供給電力波形の半値巾を３１μｓ、１秒当たりの閃光パルス数を４０箇とした。
サルモネラ菌（Salmonella enteritidis NBRC3313）を増殖させたシプラックカート用アルミトレー（寸法７７０×３６５×Ｈ２０ｍｍ、サルモネラ菌数５万ＣＦＵ／cm²）をコンベアベルト速度２００ｍｍ／秒で処理したところ、サルモネラ菌数０ＣＦＵ／cm²にできた。

本発明で使用する殺菌装置の一例を示す図面である。１閃光パルスに対する供給電力の波形を示す図面である。大腸菌に対する本発明による殺菌効果を示す図表である。本発明において使用するベルトコンベア式殺菌機を示す図面である。

符号の説明

１商用交流電源
２直流電源部
３トリガ回路
４可撓性コード
Ｃコンデンサ
Ｐキセノンフラッシュランプ
５２ベルトコンベア
５３遮光フード
５４遮光カーテン
５５反射曲板
５７反射板

Claims

ベルトコンベアで移動される被殺菌対象物をベルトコンベア上のフラッシュランブからの閃光パルスの照射により殺菌する方法において、１パルス当たりの電力供給量０．５〜２０Ｊのもとで１秒当たり３０〜１２０箇の閃光パルス発生させると共に１閃光パルス当たりの供給電力波形の半値巾を１０〜４０μｓに調整することを特徴とする殺菌方法。
フラッシュランプがキセノンフラッシュランプであることを特徴とする請求項１記載の殺菌方法。
被殺菌対象物を食品容器トレー、またはバット或いは弁当箱とすることを特徴とする請求項１〜２何れか記載の殺菌方法。
被殺菌対象物を調理器具、食料品容器、日用品、医療・介護用品の何れかとする請求項１〜３何れか記載の殺菌方法。
被殺菌対象物についたバクテリアを殺菌することを特徴とする請求項１〜４何れか記載の殺菌方法。