JP6460569B2 - 容器に対する殺菌処理システム - Google Patents

Description

本発明は、容器に対する殺菌処理システムに関する。更に具体的には、キセノンフラッシュランプを利用した、例えば、食品容器に対する殺菌処理システムに関する。

食品の製造・加工メーカーでは、食品容器を確実に殺菌処理することが重要である。消費者ニーズの多様化により、食品の低塩化、保存料の廃止、賞味期限の延長等により、食品容器に対する確実な殺菌処理が求められている。

現在、加熱処理、薬剤による殺菌に代わり、非加熱・非接触で殺菌が可能な殺菌技術の開発が進められている。このような、非加熱・非接触の殺菌技術として、閃光パルス殺菌が注目されている。

閃光パルス殺菌処理システムには、キセノンフラッシュランプが使用されている。キセノンフラッシュランプの発光には、殺菌に有効な波長２００〜３００ｎｍの紫外線を豊富に含んでいる。

キセノンフラッシュランプを利用した閃光殺菌処理システムは、殺菌効果が強力であり、発光のパルス制御が容易であり、非接触のため残留物が発生せず、極めて短時間のパスル照射のため被処理対象への影響が少ない等の効果を有している。その反面、閃光殺菌処理システムは、光が照射出来る部分しか殺菌できないという問題がある。

本発明者等は、本願で説明する光照射に関する食品容器の形状による依存性に着目し、パルス照射のタイミングを制御する発明に関して、先行技術文献を検索・調査したが、見つけることが出来なかった。

閃光殺菌処理システムは、被処理対象に確実に光照射できる限りは、強力な殺菌効果を有している。しかし、実際の食品の製造・加工メーカーの現場を想定すると、被処理対象である食品容器の形状により、食品容器の殺菌処理面において光照射に強弱（照度分布のムラ）があることが判明した。

従って、本発明は、容器の形状に依存すること無く、容器の殺菌処理面を確実に光照射できる殺菌処理システムを提供することを目的とする。

上記目的に鑑みて、本発明に係る殺菌処理システムは、一方向に搬送する搬送コンベアと、前記搬送コンベア上に配置された殺菌処理対象である容器と、前記搬送コンベアの上方で、搬送方向に直交するように配置された紫外線を閃光照射するランプと、前記ランプの前記搬送コンベアとは反対側で、該ランプを覆うように配置された反射鏡とを備えた殺菌処理システムであって、前記容器が前記ランプの真下にある位置に移動して来た時、前記搬送コンベアは停止して、該容器は、該ランプにより閃光照射されることに加えて、前記容器は、停止時点より所定時間前の時点で前記ランプにより閃光照射され、停止解除時点より所定時間後の時点で前記ランプにより閃光照射される。

更に、本発明に係る殺菌処理システムは、一方向に搬送する搬送コンベアと、前記搬送コンベア上に配置された殺菌処理対象である容器と、前記搬送コンベアの上方で、搬送方向に直交するように配置された紫外線を閃光照射するランプと、前記ランプの前記搬送コンベアとは反対側で、該ランプを覆うように配置された反射鏡とを備えた殺菌処理システムであって、前記ランプにより、（ａ）前記容器に対して、反射光の全てを受光可能な最初の位置（時間ｔ＝ａ−ｂ）で第１の閃光照射が行われ、（ｂ）前記容器が前記ランプの真下にある位置（時間ｔ＝ａ）で、該容器に対して、第２の閃光照射が行われ、（ｃ）前記容器に対して、反射光の全てを受光可能な最後の位置（時間ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃ。但し、ｃは停止時間）で、第３の閃光照射が行われる。

更に、本発明に係る殺菌処理システムは、一方向に搬送する搬送コンベアと、前記搬送コンベア上に配置された殺菌処理対象である容器と、前記搬送コンベアの上方で、搬送方向に直交するように配置された紫外線を閃光照射するランプと、前記ランプの前記搬送コンベアとは反対側で、該ランプを覆うように配置された反射鏡とを備えた殺菌処理システムであって、前記ランプにより、（ａ）前記容器が反射光の全てを受光可能な最初の位置から前記ランプの真下にある位置までの間（時間ｔ＝ａ−ｂからｔ＝ａの期間）で、該容器に対して第１の閃光照射が行われ、（ｂ）前記容器が前記ランプの真下にある位置（時間ｔ＝ａ）で、該容器に対して第２の閃光照射が行われ、（ｃ）前記容器が前記ランプの真下にある位置から反射光の全てを受光可能な最後の位置までの間（時間ｔ＝ａからｔ＝ａ＋ｂ＋ｃの期間。但し、ｃは停止時間）で、該容器に対して第３の閃光照射が行われる。

更に、上記殺菌処理システムでは、第１の閃光照射及び第３の閃光照射は、前記搬送コンベアが搬送中に行われ、第２の閃光照射は、前記搬送コンベアが停止中に行われてもよい。

更に、上記殺菌処理システムでは、第１の閃光照射、第２の閃光照射及び第３の閃光照射は、前記搬送コンベアが搬送中に行われてもよい。

更に、上記殺菌処理システムでは、前記ランプは、キセノンフラッシュランプであってもよい。

本発明によれば、容器の形状に依存すること無く、容器の殺菌処理面を確実に光照射できる殺菌処理システムを提供することが出来る。

図１は、食品容器の殺菌処理システムの概要を説明する図である。 図２は、従来の殺菌処理システムにおける、パルス照射のタイミングを説明する図である。 図３は、本実施形態に係る殺菌処理システムにおける、パルス照射のタイミングを説明する図である。

以下、本発明に係る容器に対する殺菌処理システムの実施形態に関し、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同じ要素に対しては同じ参照符号を付して、重複する説明を省略する。

（殺菌処理システム）
図１は、食品容器の殺菌処理システムの概要を説明する図である。搬送コンベア１２の上に、殺菌処理対象物である容器８が乗せられて矢印方向に運ばれてくる。照射器６の内部には、容器８を殺菌処理するランプ２が備えられている。ランプ２には、ランプからの発光を有効利用するために、反射鏡４が備えられている。一般に、容器８は、搬送コンベア１２の幅方向に複数個整列し、搬送コンベア１２の走行方向に間隔Ｌごとに乗せられている。

容器８は、代表的には、食品容器である。その他、人体に取り込まれる薬品等の容器である。

ランプ２は、代表的には、キセノンフラッシュランプである。

搬送コンベア１２に乗せられた容器８がランプ２の真下に来ると、搬送コンベア１２が一旦停止し、ランプ２からの紫外線発光により殺菌処理される。その後、再始動して矢印方向に移動し、次工程の食品充填工程に進む。即ち、搬送コンベア１２は、間隔Ｌだけ進むごとに停止し、殺菌処理を行っている。

このような殺菌処理システムの一例として、ヨーグルト充填機がある。ヨーグルト充填機の殺菌処理システムは、停止、搬送を繰り返すタクト搬送で、停止０．７５秒、移動１．０５秒、移動距離１７８ｍｍである。従って、搬送速度は、１７０ｍｍ／ｓｅｃとなる。

（従来の殺菌処理工程）
図２は、従来の殺菌処理システム１００における、パルス照射のタイミングを説明する図である。搬送コンベア１２に乗せられた容器８がランプ２の丁度真下に来た時点で搬送コンベア１２は一旦停止し、ランプ２からの紫外線発光２Ｌを所定回数パルス発光して容器内部の殺菌処理が行われる。典型的には、パルス発光回数は、１０パルス程度である。

ここでは、容器８がランプ２の丁度真下に来た時点を、説明の都合上、「時間ｔ＝ａ」とする。図１を参照しながら説明したように、搬送コンベア１２は、容器８の配列間隔Ｌだけ進むごとに停止し、殺菌処理を行っている。

このとき、容器８の内面（被照射面）の照射強度分布を測定したところ、照射強度に強弱があることが判明した。即ち、図２の断面図で見て容器内面の右側側面８Ｒ、左側側面８Ｌ及び底面８Ｂに照射強度が比較的弱い箇所（照度分布のムラ）があることが判明した。

殺菌処理システム１００では、照射光の当たり難い側面下端部で照度が高くなるように、紫外光線の反射光の焦点ｆが容器内で結ぶように調整されている。その結果、容器８内面の下端部以外の側面では照度が低くなることが判明した。なお、照度の高低は、光線の密集度により判別できる。

更に、右側側面８Ｒと左側側面８Ｌに関しては、紫外光線の入射角度が大きいことが考えられる。底面８Ｂに関しては、ランプ２からの直射光線は直接入射するが、反射鏡４からの反射光線はランプ２が邪魔して利用出来ない箇所があることが考えられる。

従来の殺菌処理システム１００でも、生菌数はゼロと見なせるレベルにあり食品衛生上問題は無い。しかし、食品の衛生管理は、念には念を入れて行う必要がある。

本実施形態に係る殺菌処理システムは、この照射強度の強弱（照度分布のムラ）の問題を解決して、一層確実な殺菌処理を可能にしたものである。

（本実施形態に係る殺菌処理工程）
本実施形態では、搬送停止直前と停止解除直後にも照射することにより、夫々、容器内の焦点ｆの位置を側面側に近づけた状態で照射を行っている。これにより、下端部以外の側面にも照度の高い部分を作り、照度ムラを無くしている。

図３は、本実施形態に係る殺菌処理システム１０における、パルス照射のタイミングを説明する図である。図３では、停止直前の状態（左側）、停止状態（中央）、停止解除直後の状態（右側）の３種類の状態が描かれている。停止状態（中央）は、図２と同じ状態の搬送コンベア１２が停止する時間ｔ＝ａの状態である。停止直前の状態（左側）は、搬送コンベア１２は稼働中の時間ｔ＝ａ−ｂの状態である。停止解除直後の状態（右側）は、搬送コンベア１２は再稼働した時間ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃ（但し、ｃは停止に要した時間）の状態である。

右側、中央及び左側の状態の間で、ランプ２、反射鏡４及び反射光ｆの状況は同じであり、変わっていない。時間ｔ＝ａ−ｂから時間ｔ＝ａまで時間が経過し、更に時間ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃまで経過する間に、搬送コンベア１２（図示せず。）に乗せられた容器８は経過時間に応じて移動し、ランプ２、反射鏡４及び反射光ｆに対する容器８の相対的関係が変化している。時間ｂは、容器８がわずかに移動する程度の非常に短い時間である。

停止状態（中央）に示す搬送コンベア１２が停止する時間ｔ＝ａでは、図２を参照しながら説明したように、断面図で見て側面下端部の照度が強く、それ以外の側面部分は照度が比較的弱い。

しかし、停止直前の状態（左側）である時間ｔ＝ａ−ｂでは、焦点ｆは容器８の右側側面８Ｒの高さ方向中間に位置している。ここで紫外線照射を行うと、焦点ｆから近い右側側面８Ｒは、光線密度が高くなり、下端部以外の部分も強い反射光で照射することが出来る。

更に、ランプ２からの直射光（図示せず。）は、容器内面の左側側面８Ｌに対して入射角度が小さくなり、比較的強い直射光で照射することが出来る。容器内面の底面８Ｂに対しても、ランプ２の影響が軽減され、反射光を有効に使って照射が出来る。

同様に、停止解除直後の状態（右側）である時間ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃでは、焦点ｆは容器８の左側側面８Ｌの高さ方向中間に位置している。ここで紫外線照射を行うと、焦点ｆから近い左側側面８Ｌは、光線密度が高くなり、下端部以外の部分も強い反射光で照射することが出来る。

更に、ランプ２からの直射光（図示せず。）は、容器内面の右側側面８Ｒに対して入射角度が小さくなり、比較的強い直射光で照射することが出来る。容器内面の底面８Ｂに対しても、ランプ２の影響が軽減され、反射光を有効に使って照射が出来る。

ここで、停止直前（ｔ＝ａ−ｂ）及び停止解除直後（ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃ）における容器８の位置の特定に関して検討する。

停止直前（ｔ＝ａ−ｂ）より更に前では、容器８は、右側側面８Ｒが邪魔して、反射光の一部しか受光できず、全てを受光することが出来ない（注：ここでは、ランプ２が邪魔していることを無視する。）。停止直前（ｔ＝ａ−ｂ）の時点で、容器８は、初めて反射光の全てを受光可能になる。従って、停止直前（ｔ＝ａ−ｂ）における容器８の位置は、反射光の全てを受光可能な最初の位置と特定する。

同様に、停止解除直後（ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃ）より更に後では、容器８は、左側側面８Ｌが邪魔して、反射光の一部しか受光できず、全てを受光することが出来ない。停止解除直後（ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃ）の時点まで、容器８は、反射光の全てを受光可能である。従って、停止解除直後（ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃ）における容器８の位置は、反射光の全てを受光可能な最後の位置と特定する。

以上により、予め試行することにより、停止直前、停止及び停止解除直後における容器８の位置は、特定できる。ランプ２は、（１）位置センサ等により物理的に容器８の位置を検出し、パルス照射しても良い、又は（２）搬送コンベアは所定速度で移動するので、停止（ｔ＝ａ）を基準として、停止直前（ｔ＝ａ−ｂ）及び停止解除直後（ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃ）の容器の位置を時間で算出し、パルス照射しても良い。

本実施形態の試作段階では、停止直前の時間ｔ＝ａ−ｂで紫外線発光を２パルス、停止の時間ｔ＝ａで紫外線発光を６パルス、停止解除直後の時間ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃで紫外線発光を２パルス行った。

（効果）
本実施形態の効果を確認するため食品細菌検査を行った。表１は、図２に示す従来のパルス照射と、図３に示す本実施形態のパルス照射との枯れ草菌（芽胞）に対する殺菌効果の実験データである。

なお、この実験は、殺菌効果の差異を求めるため、人為的に未処理の菌を大量に容器内面に付着・繁殖させて行ったことを承知されたい。実際の食品の製造・加工メーカーにおける殺菌処理工程の食品容器では、従来技術でも、処理後の生菌数はゼロと見なせるレベルにある。

表１より、従来技術で生菌数1.0E+04 （cfu/カッフ゜）であったものが、本実施形態では3.8E+03(cfu/カッフ゜)と約1/3に減少していた。不活化効果も2.1から2.6に向上した。

前に述べたように、従来技術でも殺菌処理後の食品容器では、従来技術でも、処理後の生菌数はゼロと見なせるレベルにあるが、本実施形態に係る殺菌処理システムを使用することにより、更に確実な殺菌処理が可能となった。

（変形例）
（１）本実施形態では、停止（ｔ＝ａ）時点では搬送コンベア１２を停止してパルス照射を行い、停止直前（ｔ＝ａ−ｂ）及び停止解除直後（ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃ）の時点では搬送コンベア１２を停止しないでパルス照射を行う、と説明した。しかし、停止直前（ｔ＝ａ−ｂ）及び停止解除直後（ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃ）の時点でも搬送コンベア１２を停止してパルス照射を行ってもよい。

（２）本実施形態では、殺菌工程、次に食品充填工程と続く搬送コンベアを想定したタクト搬送の場合を説明した。しかし、両工程が分かれている場合もある。殺菌工程単独の場合、停止直前（ｔ＝ａ−ｂ）、停止（ｔ＝ａ）及び停止解除直後（ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃ）のいずれの時点でも、搬送コンベア１２を停止しないで搬送しながらパルス照射を行ってもよい。閃光パルスの発光時間は、数百μｓｅｃ〜数ｍｓｅｃと非常に短いので、ほぼ同様の効果が期待できる。

（３）図３を参照しながら説明した「停止直前（ｔ＝ａ−ｂ）」及び「停止解除直後（ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃ）」は、夫々、容器の側面照射に関して最適な照射状態である。しかし、これらを限定的にとらえなくてもよい。停止直前（ｔ＝ａ−ｂ）の時点からは、容器８は、全反射光を有効に利用出来る。停止解除直後（ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃ）の時点までは、容器８は、全反射光を有効に利用出来る。従って、ｔ＝ａ−ｂからｔ＝ａの期間内の任意の時点で停止直前の照射を行ってもよい。同様に、ｔ＝ａからｔ＝ａ＋ｂ＋ｃの期間内の任意の時点で停止解除直後の照射を行ってもよい。

或いは、搬送コンベア１２で搬送しながら、ｔ＝ａ−ｂからｔ＝ａの期間内に連続的に停止直前の照射を行ってもよい。同様に、ｔ＝ａからｔ＝ａ＋ｂ＋ｃの期間内に連続的に停止解除直後の照射を行ってもよい。

更に、搬送コンベア１２で搬送しながら、ｔ＝ａ−ｂからｔ＝ａ＋ｂ＋ｃの期間内に連続的に照射を行ってもよい。この場合、時間ｔ＝ａで照射パルス数が最大になるように、照射に強弱を付けることが好ましい。

（結び）
以上、本発明に係る容器に対する殺菌処理システムの実施形態に関し説明したが、これらは例示であって、本発明の範囲を何等限定するものではない。本実施形態に対して当業者が容易に成し得る追加、削除、変更、改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められる。

２：ランプ、 ２Ｌ：紫外線発光、 ４：反射鏡、 ６：照射器、 ８：容器、 ８Ｂ：底面、 ８Ｌ：左側側面、 ８Ｒ：右側側面、 １０：殺菌処理システム、 １２：搬送コンベア、 １００：殺菌処理システム
Ｌ：間隔，配列間隔、 ｆ：焦点、

Claims (2)

1. 一方向に搬送する搬送コンベアと、
   前記搬送コンベア上に配置された殺菌処理対象である容器と、
   前記搬送コンベアの上方で、搬送方向に直交するように配置された紫外線を閃光照射するランプと、
   前記ランプの前記搬送コンベアとは反対側で、該ランプを覆うように配置された反射鏡とを備えた殺菌処理システムにおいて、
   前記殺菌処理システムは、停止、搬送を繰り返す搬送システムであり、
   前記ランプにより、
   （ａ）前記容器に対して、反射光の全てを受光可能な最初の位置で前記搬送コンベアは停止して、第１の閃光照射が行われ、
   （ｂ）前記容器が前記ランプの真下にある位置で前記搬送コンベアは停止して、該容器に対して、第２の閃光照射が行われ、
   （ｃ）前記容器に対して、反射光の全てを受光可能な最後の位置で前記搬送コンベアは停止して、第３の閃光照射が行われる、殺菌処理システム。
2. 請求項１に記載の殺菌処理システムにおいて、
   前記ランプは、キセノンフラッシュランプである、殺菌処理システム。

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