JP2000139432A - 液状物の殺菌方法および殺菌装置 - Google Patents
液状物の殺菌方法および殺菌装置Info
- Publication number
- JP2000139432A JP2000139432A JP10314645A JP31464598A JP2000139432A JP 2000139432 A JP2000139432 A JP 2000139432A JP 10314645 A JP10314645 A JP 10314645A JP 31464598 A JP31464598 A JP 31464598A JP 2000139432 A JP2000139432 A JP 2000139432A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electric field
- pulse
- liquid material
- region
- sterilizing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/04—Disinfection
Landscapes
- Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)
- Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 殺菌効果を維持しつつ省エネルギー化および
低温処理を実現することができる殺菌方法および装置を
提供する。 【解決手段】 液状物に、相対的に低電界強度かつ長パ
ルス幅の低電界長パルス領域ＥL と、相対的に高電界強
度かつ短パルス幅の高電界短パルス領域ＥH とを併せ持
つパルス電界ＥP を印加する。
低温処理を実現することができる殺菌方法および装置を
提供する。 【解決手段】 液状物に、相対的に低電界強度かつ長パ
ルス幅の低電界長パルス領域ＥL と、相対的に高電界強
度かつ短パルス幅の高電界短パルス領域ＥH とを併せ持
つパルス電界ＥP を印加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、飲料（ジュー
ス、牛乳等）、液卵、水、化粧水、液体医薬品、水耕
液、培養液等の液状物（液体を含む）に高電界のパルス
電界を印加して殺菌処理を施す殺菌方法および殺菌装置
に関し、より具体的には、殺菌効果を維持しつつ省エネ
ルギー化および低温処理を可能にする手段に関する。
ス、牛乳等）、液卵、水、化粧水、液体医薬品、水耕
液、培養液等の液状物（液体を含む）に高電界のパルス
電界を印加して殺菌処理を施す殺菌方法および殺菌装置
に関し、より具体的には、殺菌効果を維持しつつ省エネ
ルギー化および低温処理を可能にする手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】液状物に、短パルスかつ高電界のパルス
電界（電界パルスとも言える。以下同じ）をある回数印
加して殺菌処理を施す殺菌方法（これは電界殺菌方法と
も呼ばれる）は、原理的には、省エネルギーが可能、
低温殺菌が可能、液状物の変質がない、物理的殺
菌なので有毒化学物質残留の恐れがない、等の利点を有
しており、優れた殺菌技術として注目されている。
電界（電界パルスとも言える。以下同じ）をある回数印
加して殺菌処理を施す殺菌方法（これは電界殺菌方法と
も呼ばれる）は、原理的には、省エネルギーが可能、
低温殺菌が可能、液状物の変質がない、物理的殺
菌なので有毒化学物質残留の恐れがない、等の利点を有
しており、優れた殺菌技術として注目されている。
【０００３】このような殺菌方法を実施する従来の殺菌
装置の一例を図１２に示す。この殺菌装置は、相対向す
る二つの電極１２、１４を有していて両電極１２、１４
間に被殺菌物である液状物２が満たされる（例えば流さ
れる）殺菌処理部１０と、この殺菌処理部１０の二つの
電極１２、１４間にパルス電圧ＶP を供給して両電極１
２、１４間の液状物２にパルス電界ＥP を印加するパル
ス電源２０とを備えている。二つの電極１２、１４は、
この例では一例として平行平板状をしているが、同軸円
筒状等であっても良い。１６は絶縁物である。
装置の一例を図１２に示す。この殺菌装置は、相対向す
る二つの電極１２、１４を有していて両電極１２、１４
間に被殺菌物である液状物２が満たされる（例えば流さ
れる）殺菌処理部１０と、この殺菌処理部１０の二つの
電極１２、１４間にパルス電圧ＶP を供給して両電極１
２、１４間の液状物２にパルス電界ＥP を印加するパル
ス電源２０とを備えている。二つの電極１２、１４は、
この例では一例として平行平板状をしているが、同軸円
筒状等であっても良い。１６は絶縁物である。
【０００４】殺菌処理部１０において液状物２に印加さ
れるパルス電界ＥP の印加回数Ｎは、液状物２の流量を
Ｑ［ｃｃ／ｓ］、二つの電極１２、１４間の電界処理空
間の体積をＢ［ｃｃ］、印加パルス電界ＥP の繰り返し
数をｆ［Ｈｚ］とした場合、次式で表される。
れるパルス電界ＥP の印加回数Ｎは、液状物２の流量を
Ｑ［ｃｃ／ｓ］、二つの電極１２、１４間の電界処理空
間の体積をＢ［ｃｃ］、印加パルス電界ＥP の繰り返し
数をｆ［Ｈｚ］とした場合、次式で表される。
【０００５】
【数１】Ｎ＝Ｂ・ｆ／Ｑ
【０００６】このような殺菌方法または装置において、
殺菌処理部１０の両電極１２、１４間の液状物２に印加
するパルス電界ＥP には、従来は、図１３に示すような
指数減衰波形（ＣＲ放電波形）、または図１４に示すよ
うな矩形波形のものが用いられていた。
殺菌処理部１０の両電極１２、１４間の液状物２に印加
するパルス電界ＥP には、従来は、図１３に示すような
指数減衰波形（ＣＲ放電波形）、または図１４に示すよ
うな矩形波形のものが用いられていた。
【０００７】なお、殺菌処理部１０の両電極１２、１４
間に供給される上記パルス電圧ＶPと、両電極１２、１
４間の液状物２に印加される上記パルス電界ＥP との間
には、両電極１２、１４間の距離をｄとした場合、次式
の関係が成立するので、上記パルス電圧ＶP とパルス電
界ＥP の波形は互いに実質的に同じである。
間に供給される上記パルス電圧ＶPと、両電極１２、１
４間の液状物２に印加される上記パルス電界ＥP との間
には、両電極１２、１４間の距離をｄとした場合、次式
の関係が成立するので、上記パルス電圧ＶP とパルス電
界ＥP の波形は互いに実質的に同じである。
【０００８】
【数２】ＥP ＝ＶP ／ｄ
【０００９】電界殺菌のメカニズムは、次の３段階であ
ると考えられている。
ると考えられている。
【００１０】高電界印加によって、菌細胞の細胞膜に
小孔が発生する。
小孔が発生する。
【００１１】高電界印加によって、菌の代謝維持に必
要なイオン類（例えばＨ+ 、Ｎａ+等）が移動し、上記
小孔から流出または流入する。
要なイオン類（例えばＨ+ 、Ｎａ+等）が移動し、上記
小孔から流出または流入する。
【００１２】上記イオンの流出または流入過程におい
て、細胞内のイオンバランスが乱され、かつ細胞膜の小
孔をイオンが通過することで小孔が拡張され、不可逆的
な孔となることで菌細胞が死滅する。
て、細胞内のイオンバランスが乱され、かつ細胞膜の小
孔をイオンが通過することで小孔が拡張され、不可逆的
な孔となることで菌細胞が死滅する。
【００１３】このような電界殺菌による殺菌方法または
装置においては、パルス電界ＥP の電界強度Ｅを大きく
する、パルス電界ＥP のパルス幅τを長くする、または
パルス電界ＥP の印加回数Ｎを多くすることを個別にま
たは同時に行うことによって、殺菌効果が高まることが
知られている。
装置においては、パルス電界ＥP の電界強度Ｅを大きく
する、パルス電界ＥP のパルス幅τを長くする、または
パルス電界ＥP の印加回数Ｎを多くすることを個別にま
たは同時に行うことによって、殺菌効果が高まることが
知られている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような電界殺菌
による殺菌方法に対しては、省エネルギーおよび低温処
理の要望（ニーズ）がある。これは、省エネルギーは、
ランニングコストの低減、装置（特にパルス電源）の小
型化およびコスト低減に寄与するからである。また、低
温処理は、殺菌処理後の液状物（例えば食品）の風味、
栄養等の性質を変質、劣化させないことに寄与するから
である。
による殺菌方法に対しては、省エネルギーおよび低温処
理の要望（ニーズ）がある。これは、省エネルギーは、
ランニングコストの低減、装置（特にパルス電源）の小
型化およびコスト低減に寄与するからである。また、低
温処理は、殺菌処理後の液状物（例えば食品）の風味、
栄養等の性質を変質、劣化させないことに寄与するから
である。
【００１５】つまり、過剰な電界強度Ｅ、パルス幅τ、
または印加回数Ｎのパルス電界の印加は、省エネルギー
を妨げるばかりでなく、液状物への通電ジュール熱によ
って液状物の温度上昇が大きくなって液状物の変質、劣
化をもたらすことになる。従って、電界殺菌において
は、殺菌効果を維持できる範囲で、パルス電界の電界強
度Ｅ、パルス幅τおよび印加回数Ｎを最小にする必要が
ある。
または印加回数Ｎのパルス電界の印加は、省エネルギー
を妨げるばかりでなく、液状物への通電ジュール熱によ
って液状物の温度上昇が大きくなって液状物の変質、劣
化をもたらすことになる。従って、電界殺菌において
は、殺菌効果を維持できる範囲で、パルス電界の電界強
度Ｅ、パルス幅τおよび印加回数Ｎを最小にする必要が
ある。
【００１６】ところが、従来の殺菌方法または装置で
は、上記電界殺菌のメカニズムのの小孔発生過程およ
びのイオン流出または流入過程を上記のような波形の
パルス電界ＥP で行っていたため、殺菌効果を維持しつ
つ省エネルギー化および低温処理を実現することは困難
であった。
は、上記電界殺菌のメカニズムのの小孔発生過程およ
びのイオン流出または流入過程を上記のような波形の
パルス電界ＥP で行っていたため、殺菌効果を維持しつ
つ省エネルギー化および低温処理を実現することは困難
であった。
【００１７】即ち、電界殺菌メカニズムのの小孔発生
過程を達成するためには、通常は１５ｋＶ／ｃｍ以上、
望ましくは４０ｋＶ／ｃｍ以上の高電界強度が必要であ
るけれども、電界印加時間は例えば０．０５μｓ〜２μ
ｓ程度の短時間で良い。一方、電界殺菌メカニズムの上
記のイオン流出または流入過程を達成するためには、
通常は数ｋＶ／ｃｍ〜十数ｋＶ／ｃｍ程度の比較的低電
界強度で良いけれども、電界印加時間は例えば数μｓ以
上の長時間が必要である。これを従来は上記のような単
一波形のパルス電界ＥP で満足させていたため、当該パ
ルス電界ＥP は高電界強度かつ長パルス幅（例えば１５
〜４０ｋＶ／ｃｍ以上かつ数μｓ以上）とならざるを得
ず、そのために過剰な電界エネルギーを液状物に投入す
る結果となっていた。それ故に、殺菌効果を維持しつつ
省エネルギー化および低温処理を実現することは困難で
あった。
過程を達成するためには、通常は１５ｋＶ／ｃｍ以上、
望ましくは４０ｋＶ／ｃｍ以上の高電界強度が必要であ
るけれども、電界印加時間は例えば０．０５μｓ〜２μ
ｓ程度の短時間で良い。一方、電界殺菌メカニズムの上
記のイオン流出または流入過程を達成するためには、
通常は数ｋＶ／ｃｍ〜十数ｋＶ／ｃｍ程度の比較的低電
界強度で良いけれども、電界印加時間は例えば数μｓ以
上の長時間が必要である。これを従来は上記のような単
一波形のパルス電界ＥP で満足させていたため、当該パ
ルス電界ＥP は高電界強度かつ長パルス幅（例えば１５
〜４０ｋＶ／ｃｍ以上かつ数μｓ以上）とならざるを得
ず、そのために過剰な電界エネルギーを液状物に投入す
る結果となっていた。それ故に、殺菌効果を維持しつつ
省エネルギー化および低温処理を実現することは困難で
あった。
【００１８】そこでこの発明は、このような点を改善し
て、殺菌効果を維持しつつ省エネルギー化および低温処
理を実現することができる殺菌方法および殺菌装置を提
供することを主たる目的とする。
て、殺菌効果を維持しつつ省エネルギー化および低温処
理を実現することができる殺菌方法および殺菌装置を提
供することを主たる目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る殺菌方法
の一つは、液状物に、相対的に低電界強度かつ長パルス
幅の低電界長パルス領域と、相対的に高電界強度かつ短
パルス幅の高電界短パルス領域とを併せ持つパルス電界
を印加することを特徴としている。
の一つは、液状物に、相対的に低電界強度かつ長パルス
幅の低電界長パルス領域と、相対的に高電界強度かつ短
パルス幅の高電界短パルス領域とを併せ持つパルス電界
を印加することを特徴としている。
【００２０】この発明に係る殺菌装置の一つは、相対向
する二つの電極を有していて両電極間に液状物が満たさ
れる殺菌処理部と、この殺菌処理部の二つの電極間にパ
ルス電圧を供給して両電極間の液状物にパルス電界を印
加するパルス電源とを備える殺菌装置において、前記液
状物に印加するパルス電界が、相対的に低電界強度かつ
長パルス幅の低電界長パルス領域と、相対的に高電界強
度かつ短パルス幅の高電界短パルス領域とを併せ持つこ
とを特徴としている。
する二つの電極を有していて両電極間に液状物が満たさ
れる殺菌処理部と、この殺菌処理部の二つの電極間にパ
ルス電圧を供給して両電極間の液状物にパルス電界を印
加するパルス電源とを備える殺菌装置において、前記液
状物に印加するパルス電界が、相対的に低電界強度かつ
長パルス幅の低電界長パルス領域と、相対的に高電界強
度かつ短パルス幅の高電界短パルス領域とを併せ持つこ
とを特徴としている。
【００２１】このような低電界長パルス領域と高電界短
パルス領域とを併せ持つパルス電界を液状物に印加する
と、前述した電界殺菌メカニズムのの小孔発生過程を
高電界短パルス領域で、同メカニズムののイオン流出
または流入過程を低電界長パルス領域で、それぞれ分担
させることができる。その結果、液状物に対して余分な
エネルギー投入を防止しつつ効果的な殺菌処理を行うこ
とができるので、殺菌効果を維持しつつ省エネルギー化
および低温処理を実現することができる。
パルス領域とを併せ持つパルス電界を液状物に印加する
と、前述した電界殺菌メカニズムのの小孔発生過程を
高電界短パルス領域で、同メカニズムののイオン流出
または流入過程を低電界長パルス領域で、それぞれ分担
させることができる。その結果、液状物に対して余分な
エネルギー投入を防止しつつ効果的な殺菌処理を行うこ
とができるので、殺菌効果を維持しつつ省エネルギー化
および低温処理を実現することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る殺菌装置
の一例を示す概略図である。図１２の従来例と同一また
は相当する部分には同一符号を付し、以下においては当
該従来例との相違点を主に説明する。
の一例を示す概略図である。図１２の従来例と同一また
は相当する部分には同一符号を付し、以下においては当
該従来例との相違点を主に説明する。
【００２３】この殺菌装置では、パルス電源２０ａか
ら、前述したような殺菌処理部１０の二つの電極１２、
１４間にパルス電圧ＶP を印加して、両電極１２、１４
間の液状物２に、例えば図２に示す例のような波形のパ
ルス電界ＥP を印加するようにしている。この例の場合
も、前述した数２の関係が成立するので、パルス電圧Ｖ
P とパルス電界ＥP の波形とは互いに実質的に同じであ
る。
ら、前述したような殺菌処理部１０の二つの電極１２、
１４間にパルス電圧ＶP を印加して、両電極１２、１４
間の液状物２に、例えば図２に示す例のような波形のパ
ルス電界ＥP を印加するようにしている。この例の場合
も、前述した数２の関係が成立するので、パルス電圧Ｖ
P とパルス電界ＥP の波形とは互いに実質的に同じであ
る。
【００２４】図２に示すパルス電界ＥP は、相対的に低
電界かつ長パルス幅の低電界長パルス領域ＥL に、相対
的に高電界かつ短パルス幅の高電界短パルス領域ＥH を
重畳した波形をしている。低電界長パルス領域ＥL は、
この例では矩形波状をしており、その電界強度はこの例
では１０ｋＶ／ｃｍ、パルス幅は１３μｓである。高電
界短パルス領域ＥH は、この例では矩形波状をしてお
り、その電界強度はこの例では５０ｋＶ／ｃｍ、パルス
幅は０．５μｓである。また、この例では、高電界短パ
ルス領域ＥH の開始時点（例えば立上り半値点。以下同
じ）は低電界長パルス領域ＥL の開始時点よりも７．５
μｓ遅れており、高電界短パルス領域ＥHの終了時点
（例えば立下り半値点。以下同じ）は低電界長パルス領
域ＥL の終了時点よりも５μｓ進んでいる。
電界かつ長パルス幅の低電界長パルス領域ＥL に、相対
的に高電界かつ短パルス幅の高電界短パルス領域ＥH を
重畳した波形をしている。低電界長パルス領域ＥL は、
この例では矩形波状をしており、その電界強度はこの例
では１０ｋＶ／ｃｍ、パルス幅は１３μｓである。高電
界短パルス領域ＥH は、この例では矩形波状をしてお
り、その電界強度はこの例では５０ｋＶ／ｃｍ、パルス
幅は０．５μｓである。また、この例では、高電界短パ
ルス領域ＥH の開始時点（例えば立上り半値点。以下同
じ）は低電界長パルス領域ＥL の開始時点よりも７．５
μｓ遅れており、高電界短パルス領域ＥHの終了時点
（例えば立下り半値点。以下同じ）は低電界長パルス領
域ＥL の終了時点よりも５μｓ進んでいる。
【００２５】なお、この明細書において、パルス幅は、
図８のパルス幅τ1 を除いて、通常の意味で、即ち立上
り半値点から立下り半値点までの時間（即ち半値幅）の
意味で用いている。
図８のパルス幅τ1 を除いて、通常の意味で、即ち立上
り半値点から立下り半値点までの時間（即ち半値幅）の
意味で用いている。
【００２６】この図２に示すような波形のパルス電界Ｅ
P を、殺菌処理部１０内の液状物２に印加したときの液
状物２中の菌細胞死滅のメカニズムを図３を参照して説
明する。
P を、殺菌処理部１０内の液状物２に印加したときの液
状物２中の菌細胞死滅のメカニズムを図３を参照して説
明する。
【００２７】（１）ステップ１（１０ｋＶ／ｃｍ、７．
５μｓ印加。図３Ａ、Ｂ参照） この過程で、パルス電界ＥP の電界によって、菌細胞４
０内のイオン４４、４５が細胞膜４２近傍まで移動す
る。イオン４４、４５の移動速度Ｍ［μｍ／μｓ］は、
印加電界強度Ｅ［ｋＶ／ｃｍ］に比例し、Ｍ＝ａＥと表
される。ここでａは、比例定数であり、通常は０．００
５〜０．０３μｍ・μｓ-1・ｃｍ・ｋＶ-1程度である。
Ｅ＝１０［ｋＶ／ｃｍ］とすると、イオン４４、４５の
移動速度Ｍは０．０５〜０．３μｍ／μｓであり、菌細
胞４０の代表的半径０．５μｍを移動するのに、約２〜
１０μｓ必要となる。
５μｓ印加。図３Ａ、Ｂ参照） この過程で、パルス電界ＥP の電界によって、菌細胞４
０内のイオン４４、４５が細胞膜４２近傍まで移動す
る。イオン４４、４５の移動速度Ｍ［μｍ／μｓ］は、
印加電界強度Ｅ［ｋＶ／ｃｍ］に比例し、Ｍ＝ａＥと表
される。ここでａは、比例定数であり、通常は０．００
５〜０．０３μｍ・μｓ-1・ｃｍ・ｋＶ-1程度である。
Ｅ＝１０［ｋＶ／ｃｍ］とすると、イオン４４、４５の
移動速度Ｍは０．０５〜０．３μｍ／μｓであり、菌細
胞４０の代表的半径０．５μｍを移動するのに、約２〜
１０μｓ必要となる。
【００２８】即ち、このステップ１では、１０ｋＶ／ｃ
ｍ、７．５μｓの低電界長パルス領域ＥL の電界印加
で、菌細胞４０内の正イオン４４はパルス電界ＥP の方
向と同じ方向に、負イオン４５はパルス電界ＥP の方向
と逆方向に、それぞれ移動して、イオンが細胞膜４２近
傍に集まり分極状態となる（図３Ｂ参照）。
ｍ、７．５μｓの低電界長パルス領域ＥL の電界印加
で、菌細胞４０内の正イオン４４はパルス電界ＥP の方
向と同じ方向に、負イオン４５はパルス電界ＥP の方向
と逆方向に、それぞれ移動して、イオンが細胞膜４２近
傍に集まり分極状態となる（図３Ｂ参照）。
【００２９】（２）ステップ２（５０ｋＶ／ｃｍ、０．
５μｓ印加。図３Ｃ参照） この過程で、パルス電界ＥP の電界によって、細胞膜４
２に小孔４６が開けられる。この小孔４６が開くメカニ
ズムは、細胞膜４２の内外に強い電界が印加されること
による細胞膜４２の電気的絶縁破壊によるものと考えら
れ、電界印加時間は短くても良いが、ステップ１のイオ
ン移動過程の場合よりも高電界が必要である。
５μｓ印加。図３Ｃ参照） この過程で、パルス電界ＥP の電界によって、細胞膜４
２に小孔４６が開けられる。この小孔４６が開くメカニ
ズムは、細胞膜４２の内外に強い電界が印加されること
による細胞膜４２の電気的絶縁破壊によるものと考えら
れ、電界印加時間は短くても良いが、ステップ１のイオ
ン移動過程の場合よりも高電界が必要である。
【００３０】上記ステップ１において、菌細胞４０内の
イオンは分極状態にされており、このイオンの細胞膜４
２付近における空間電界ＥS は、細胞膜４２の外側が通
常は電気的に中性と考えられるから、図３Ｃに示すよう
に、印加パルス電界ＥP を強める方向であり、これは細
胞膜４２の電気絶縁破壊による小孔４６の形成を助長す
ることになる。
イオンは分極状態にされており、このイオンの細胞膜４
２付近における空間電界ＥS は、細胞膜４２の外側が通
常は電気的に中性と考えられるから、図３Ｃに示すよう
に、印加パルス電界ＥP を強める方向であり、これは細
胞膜４２の電気絶縁破壊による小孔４６の形成を助長す
ることになる。
【００３１】（３）ステップ３（１０ｋＶ／ｃｍ、５μ
ｓ印加。図３Ｄ参照） この過程で、パルス電界ＥP の電界によって、菌細胞４
０内のイオン４４、４５は細胞外へと流出する。即ち、
菌細胞４０内のイオン４４、４５はステップ１と同様の
作用によって細胞外へと流出するが、ステップ１におい
て既に菌細胞４０内のイオン４４、４５は細胞膜４２の
小孔４６近傍に移動しているため、イオン４４、４５の
移動距離は菌細胞４０の代表的半径の１／２程度で良
い。従って、電界印加時間はステップ１の場合よりも短
くて良く、例えば半分程度で良い。
ｓ印加。図３Ｄ参照） この過程で、パルス電界ＥP の電界によって、菌細胞４
０内のイオン４４、４５は細胞外へと流出する。即ち、
菌細胞４０内のイオン４４、４５はステップ１と同様の
作用によって細胞外へと流出するが、ステップ１におい
て既に菌細胞４０内のイオン４４、４５は細胞膜４２の
小孔４６近傍に移動しているため、イオン４４、４５の
移動距離は菌細胞４０の代表的半径の１／２程度で良
い。従って、電界印加時間はステップ１の場合よりも短
くて良く、例えば半分程度で良い。
【００３２】このイオン流出過程において、菌細胞４０
内のイオンバランスが乱れ、かつ細胞膜４２の小孔４６
をイオンが通過して小孔４６が拡張され、不可逆的な孔
となることで菌細胞４０が死滅する。
内のイオンバランスが乱れ、かつ細胞膜４２の小孔４６
をイオンが通過して小孔４６が拡張され、不可逆的な孔
となることで菌細胞４０が死滅する。
【００３３】このように、低電界長パルス領域ＥL と高
電界短パルス領域ＥH とを併せ持つパルス電界ＥP を印
加することにより、菌細胞中のイオン移動のための電界
印加（上記ステップ１および３）と、細胞膜破壊のため
の電界印加（上記ステップ２）との役割を分担させるこ
とができる。
電界短パルス領域ＥH とを併せ持つパルス電界ＥP を印
加することにより、菌細胞中のイオン移動のための電界
印加（上記ステップ１および３）と、細胞膜破壊のため
の電界印加（上記ステップ２）との役割を分担させるこ
とができる。
【００３４】即ち、パルス電界ＥP の印加によるイオン
の移動距離Ｌは、次式で表され、Ｅτに比例する。ここ
でＥはパルス電界ＥP の上記電界強度、τはパルス幅、
ａは前述した比例定数である。
の移動距離Ｌは、次式で表され、Ｅτに比例する。ここ
でＥはパルス電界ＥP の上記電界強度、τはパルス幅、
ａは前述した比例定数である。
【００３５】
【数３】Ｌ＝ａＥτ
【００３６】一方、パルス電界ＥP の印加による液状物
２への単位体積当たりのエネルギー投入量Ｐは、次式で
表され、Ｅ2τに比例する。Ｅの自乗に比例することに
注目されたい。ここでρは液状物２の比抵抗である。
２への単位体積当たりのエネルギー投入量Ｐは、次式で
表され、Ｅ2τに比例する。Ｅの自乗に比例することに
注目されたい。ここでρは液状物２の比抵抗である。
【００３７】
【数４】Ｐ＝Ｅ2τ／ρ
【００３８】従って、この数３および数４から分かるよ
うに、Ｅτをある値にして殺菌に必要なイオン移動距離
Ｌを確保した上で、Ｅを小さくかつτを大きくすること
により、液状物２へのエネルギー投入量Ｐを減少させる
ことができる。これを、この発明のように低電界長パル
ス領域ＥL と高電界短パルス領域ＥH とを併せ持つパル
ス電界ＥP を用いることによって実現することができ
る。その結果、殺菌効果を維持しつつ、省エネルギー化
および低温処理を実現することができる。
うに、Ｅτをある値にして殺菌に必要なイオン移動距離
Ｌを確保した上で、Ｅを小さくかつτを大きくすること
により、液状物２へのエネルギー投入量Ｐを減少させる
ことができる。これを、この発明のように低電界長パル
ス領域ＥL と高電界短パルス領域ＥH とを併せ持つパル
ス電界ＥP を用いることによって実現することができ
る。その結果、殺菌効果を維持しつつ、省エネルギー化
および低温処理を実現することができる。
【００３９】この場合、単に省エネルギーの観点から
は、低電界長パルス領域ＥL のパルス幅を長くすれば良
いことになるが、パルス幅が１００μｓより大になる
と、殺菌処理部１０の電極１２、１４付近の液状物２中
で電気分解が生じ、液状物２に電極構成物質のイオンが
混入し、液状物２が変質、劣化する等の別の問題が生じ
る。従って、低電界長パルス領域ＥL のパルス幅は１０
０μｓ以下にするのが好ましい。
は、低電界長パルス領域ＥL のパルス幅を長くすれば良
いことになるが、パルス幅が１００μｓより大になる
と、殺菌処理部１０の電極１２、１４付近の液状物２中
で電気分解が生じ、液状物２に電極構成物質のイオンが
混入し、液状物２が変質、劣化する等の別の問題が生じ
る。従って、低電界長パルス領域ＥL のパルス幅は１０
０μｓ以下にするのが好ましい。
【００４０】このパルス幅のときに必要な電界強度Ｅ
は、イオンの移動距離Ｌを細胞の代表的半径の１．５倍
（上記ステップ１および３の移動距離の総和）である
０．７５μｍとすると、上記数３から次式のようにな
り、約１ｋＶ／ｃｍ以上は必要である。
は、イオンの移動距離Ｌを細胞の代表的半径の１．５倍
（上記ステップ１および３の移動距離の総和）である
０．７５μｍとすると、上記数３から次式のようにな
り、約１ｋＶ／ｃｍ以上は必要である。
【００４１】
【数５】 Ｅ≧（Ｌ／ａτ）≒０．７〜１．５［ｋＶ／ｃｍ］
【００４２】但し、低電界長パルス領域ＥL の電界強度
Ｅは、高くなり過ぎると上記省エネルギーの効果が低下
するため、上記ステップ２の細胞膜破壊のための高電界
短パルス領域ＥH の電界強度Ｅ（これは後述するように
１５ｋＶ／ｃｍ以上）よりも低い電界強度にするのが好
ましい。
Ｅは、高くなり過ぎると上記省エネルギーの効果が低下
するため、上記ステップ２の細胞膜破壊のための高電界
短パルス領域ＥH の電界強度Ｅ（これは後述するように
１５ｋＶ／ｃｍ以上）よりも低い電界強度にするのが好
ましい。
【００４３】以上を総合すると、パルス電界ＥP の低電
界長パルス領域ＥL は、その電界強度Ｅを１ｋＶ／ｃｍ
以上１５ｋＶ／ｃｍ未満にし、かつパルス幅τを２μｓ
以上１００μｓ以下にするのが好ましい。
界長パルス領域ＥL は、その電界強度Ｅを１ｋＶ／ｃｍ
以上１５ｋＶ／ｃｍ未満にし、かつパルス幅τを２μｓ
以上１００μｓ以下にするのが好ましい。
【００４４】一方、細胞膜破壊のための印加電界強度
は、即ち高電界短パルス領域ＥH の電界強度Ｅは、殺菌
効果を得るためには最低で１５ｋＶ／ｃｍは必要である
ことが発明者達の実験で確認されている。望ましくは４
０ｋＶ／ｃｍ以上が良い。但し、当該電界強度Ｅが高い
ほど細胞膜破壊効果は増加するけれども、殺菌処理部１
０における電極１２、１４間の絶縁等が難しくなるの
で、１００ｋＶ／ｃｍ以下にするのが好ましい。
は、即ち高電界短パルス領域ＥH の電界強度Ｅは、殺菌
効果を得るためには最低で１５ｋＶ／ｃｍは必要である
ことが発明者達の実験で確認されている。望ましくは４
０ｋＶ／ｃｍ以上が良い。但し、当該電界強度Ｅが高い
ほど細胞膜破壊効果は増加するけれども、殺菌処理部１
０における電極１２、１４間の絶縁等が難しくなるの
で、１００ｋＶ／ｃｍ以下にするのが好ましい。
【００４５】また、高電界短パルス領域ＥH のパルス幅
τは、液状物２にパルス電界ＥP が印加されてから細胞
膜に電界が印加される時定数（通常は０．０５μｓ程
度）より長ければ良いが、省エネルギー化のためには２
μｓ未満が好ましく、０．５μｓ以下がより好ましい。
τは、液状物２にパルス電界ＥP が印加されてから細胞
膜に電界が印加される時定数（通常は０．０５μｓ程
度）より長ければ良いが、省エネルギー化のためには２
μｓ未満が好ましく、０．５μｓ以下がより好ましい。
【００４６】以上を総合すると、パルス電界ＥP の高電
界短パルス領域ＥH は、その電界強度Ｅを１５ｋＶ／ｃ
ｍ以上１００ｋＶ／ｃｍ以下にし、かつパルス幅τを
０．０５μｓ以上２μｓ未満にするのが好ましい。パル
ス幅τは０．０５μｓ以上０．５μｓ以下にするのがよ
り好ましい。
界短パルス領域ＥH は、その電界強度Ｅを１５ｋＶ／ｃ
ｍ以上１００ｋＶ／ｃｍ以下にし、かつパルス幅τを
０．０５μｓ以上２μｓ未満にするのが好ましい。パル
ス幅τは０．０５μｓ以上０．５μｓ以下にするのがよ
り好ましい。
【００４７】ちなみに、図２の例のパルス電界ＥP と、
従来の電界強度５０ｋＶ／ｃｍ、パルス幅３μｓの矩形
波状のパルス電界ＥP （図１４参照）とを比較すると、
図２のパルス電界ＥP では電界強度の時間積Ｅτは１５
０ｋＶ・ｃｍ-1・μｓであり、電界強度の自乗の時間積
Ｅ2τは、２５００ｋＶ2 ・ｃｍ-2・μｓである。一
方、従来の矩形波状のパルス電界ＥP では、Ｅτはやは
り１５０ｋＶ・ｃｍ-1・μｓであるけれども、Ｅ2τは
７５００ｋＶ2 ・ｃｍ-2・μｓにもなる。両者は、殺菌
作用に寄与するＥτの値は等しいけれども、即ち同等の
殺菌効果を奏するけれども、消費エネルギーＥ2τは図
２の例の方が従来例に比べて１／３に低下しており、大
幅な省エネルギー化が可能である。
従来の電界強度５０ｋＶ／ｃｍ、パルス幅３μｓの矩形
波状のパルス電界ＥP （図１４参照）とを比較すると、
図２のパルス電界ＥP では電界強度の時間積Ｅτは１５
０ｋＶ・ｃｍ-1・μｓであり、電界強度の自乗の時間積
Ｅ2τは、２５００ｋＶ2 ・ｃｍ-2・μｓである。一
方、従来の矩形波状のパルス電界ＥP では、Ｅτはやは
り１５０ｋＶ・ｃｍ-1・μｓであるけれども、Ｅ2τは
７５００ｋＶ2 ・ｃｍ-2・μｓにもなる。両者は、殺菌
作用に寄与するＥτの値は等しいけれども、即ち同等の
殺菌効果を奏するけれども、消費エネルギーＥ2τは図
２の例の方が従来例に比べて１／３に低下しており、大
幅な省エネルギー化が可能である。
【００４８】また、パルス電界ＥP における高電界短パ
ルス領域ＥH の位置は、上記ステップ１〜３の殺菌メカ
ニズムからも分かるように、上記ステップ１〜３の過程
を順次効果的に行わせる観点からは、例えば図２に示す
例のように、高電界短パルス領域ＥH の前および後に低
電界長パルス領域ＥL をそれぞれ設けるのが好ましい。
その場合、高電界短パルス領域ＥH の前後の低電界長パ
ルス領域ＥL のパルス幅は、必ずしも図２の例のように
７．５μｓおよび５μｓにする必要はないが、少なくと
も前述したステップ１およびステップ３でのイオン移動
に要する時間程度以上にするのが好ましい。これらは、
菌細胞の代表的半径を０．５μｍとすれば、前述したよ
うにそれぞれ約２μｓおよび約１μｓであるから、この
ような値以上にするのが好ましい。即ち、高電界短パル
ス領域ＥH の開始時点が低電界長パルス領域ＥL の開始
時点よりも２μｓ以上遅れており、かつ高電界短パルス
領域ＥH の終了時点が低電界長パルス領域ＥL の終了時
点よりも１μｓ以上進んでいる波形にするのが好まし
い。そのようにすれば、イオンの移動による殺菌効果を
より確実なものにすることができる。
ルス領域ＥH の位置は、上記ステップ１〜３の殺菌メカ
ニズムからも分かるように、上記ステップ１〜３の過程
を順次効果的に行わせる観点からは、例えば図２に示す
例のように、高電界短パルス領域ＥH の前および後に低
電界長パルス領域ＥL をそれぞれ設けるのが好ましい。
その場合、高電界短パルス領域ＥH の前後の低電界長パ
ルス領域ＥL のパルス幅は、必ずしも図２の例のように
７．５μｓおよび５μｓにする必要はないが、少なくと
も前述したステップ１およびステップ３でのイオン移動
に要する時間程度以上にするのが好ましい。これらは、
菌細胞の代表的半径を０．５μｍとすれば、前述したよ
うにそれぞれ約２μｓおよび約１μｓであるから、この
ような値以上にするのが好ましい。即ち、高電界短パル
ス領域ＥH の開始時点が低電界長パルス領域ＥL の開始
時点よりも２μｓ以上遅れており、かつ高電界短パルス
領域ＥH の終了時点が低電界長パルス領域ＥL の終了時
点よりも１μｓ以上進んでいる波形にするのが好まし
い。そのようにすれば、イオンの移動による殺菌効果を
より確実なものにすることができる。
【００４９】上記パルス電界ＥP の波形は、図２に示し
た矩形波形の組み合わせに限られるものではなく、その
他の波形、例えば指数減衰波形（ＣＲ放電波形）、正弦
波形等の組み合わせによっても、上記と同様の殺菌効果
および省エネルギー効果が得られる。パルス電界ＥP の
波形の他の例を図４〜図７にそれぞれ示す。
た矩形波形の組み合わせに限られるものではなく、その
他の波形、例えば指数減衰波形（ＣＲ放電波形）、正弦
波形等の組み合わせによっても、上記と同様の殺菌効果
および省エネルギー効果が得られる。パルス電界ＥP の
波形の他の例を図４〜図７にそれぞれ示す。
【００５０】図４のパルス電界ＥP は、指数減衰波形の
低電界長パルス領域ＥL に、指数減衰波形の高電界短パ
ルス領域ＥH を重畳した例を示す。この例の場合は、こ
のようなパルス電界ＥP を印加するパルス電圧ＶP を発
生させるパルス電源２０ａの構成が矩形波の場合に比べ
て容易になる。
低電界長パルス領域ＥL に、指数減衰波形の高電界短パ
ルス領域ＥH を重畳した例を示す。この例の場合は、こ
のようなパルス電界ＥP を印加するパルス電圧ＶP を発
生させるパルス電源２０ａの構成が矩形波の場合に比べ
て容易になる。
【００５１】図５のパルス電界ＥP は、正弦波形の低電
界長パルス領域ＥL に、正弦波形の高電界短パルス領域
ＥH を重畳した例を示す。
界長パルス領域ＥL に、正弦波形の高電界短パルス領域
ＥH を重畳した例を示す。
【００５２】図６のパルス電界ＥP は、矩形波形の低電
界長パルス領域ＥL に、指数減衰波形の高電界短パルス
領域ＥH を重畳した例を示す。
界長パルス領域ＥL に、指数減衰波形の高電界短パルス
領域ＥH を重畳した例を示す。
【００５３】パルス電界ＥP は、上記例以外にも、正弦
波、矩形波、指数減衰波形、その他の任意の波形を組み
合わせた波形でも良い。
波、矩形波、指数減衰波形、その他の任意の波形を組み
合わせた波形でも良い。
【００５４】また、パルス電界ＥP は、例えば図７に示
す例のように、低電界長パルス領域ＥL と高電界短パル
ス領域ＥH とが分離している波形でも良い。このような
波形でも、パルス電界ＥP は、低電界長パルス領域ＥL
と高電界短パルス領域ＥH とを併せ持っている。
す例のように、低電界長パルス領域ＥL と高電界短パル
ス領域ＥH とが分離している波形でも良い。このような
波形でも、パルス電界ＥP は、低電界長パルス領域ＥL
と高電界短パルス領域ＥH とを併せ持っている。
【００５５】なお、前述した電界強度の時間積Ｅτおよ
び電界強度の自乗の時間積Ｅ2τは、矩形波以外の波形
の場合は、一般的に、電界強度の時間積分値∫Ｅｄｔお
よび電界強度の自乗の時間積分値∫Ｅ2ｄｔでそれぞれ
表すことができる。
び電界強度の自乗の時間積Ｅ2τは、矩形波以外の波形
の場合は、一般的に、電界強度の時間積分値∫Ｅｄｔお
よび電界強度の自乗の時間積分値∫Ｅ2ｄｔでそれぞれ
表すことができる。
【００５６】ところで、前述したように、電界強度の時
間積Ｅτ（または積分値∫Ｅｄｔ）を確保しつつ、電界
強度の自乗の時間積Ｅ2τ（または積分値∫Ｅ2ｄｔ）を
小さくすることによって、殺菌効果と省エネルギー化と
を両立させることができるので、パルス電界ＥP は必ず
しも上述したように明瞭に区分された低電界長パルス領
域ＥL と高電界短パルス領域ＥH とを併せ持つ必要はな
く、任意の波形でも良い。その一例を図８に示す。
間積Ｅτ（または積分値∫Ｅｄｔ）を確保しつつ、電界
強度の自乗の時間積Ｅ2τ（または積分値∫Ｅ2ｄｔ）を
小さくすることによって、殺菌効果と省エネルギー化と
を両立させることができるので、パルス電界ＥP は必ず
しも上述したように明瞭に区分された低電界長パルス領
域ＥL と高電界短パルス領域ＥH とを併せ持つ必要はな
く、任意の波形でも良い。その一例を図８に示す。
【００５７】但しこの場合のパルス電界ＥP は、高電界
による小孔発生過程（前記ステップ２）を確実に行う観
点から、最高電界強度部分の電界強度ＥM を４０ｋＶ／
ｃｍ以上にし、イオンの移動流出過程（前記ステップ１
および３）を確実に行う観点から、１ｋＶ／ｃｍ以上の
電界強度部分のパルス幅τ1 を１０μｓ以上にするのが
好ましく、かつ省エネルギー化の観点から、電界強度の
自乗の時間積分値∫Ｅ 2ｄｔを４０００ｋＶ2 ・ｃｍ-2
・μｓ以下にするのが好ましい。
による小孔発生過程（前記ステップ２）を確実に行う観
点から、最高電界強度部分の電界強度ＥM を４０ｋＶ／
ｃｍ以上にし、イオンの移動流出過程（前記ステップ１
および３）を確実に行う観点から、１ｋＶ／ｃｍ以上の
電界強度部分のパルス幅τ1 を１０μｓ以上にするのが
好ましく、かつ省エネルギー化の観点から、電界強度の
自乗の時間積分値∫Ｅ 2ｄｔを４０００ｋＶ2 ・ｃｍ-2
・μｓ以下にするのが好ましい。
【００５８】このような波形のパルス電界ＥP を用いて
も、従来の単なる矩形波形や指数減衰波形のパルス電界
ＥP を用いる場合と違って、殺菌効果を維持しつつ省エ
ネルギー化および低温処理を実現することができる。
も、従来の単なる矩形波形や指数減衰波形のパルス電界
ＥP を用いる場合と違って、殺菌効果を維持しつつ省エ
ネルギー化および低温処理を実現することができる。
【００５９】なお、殺菌の最適条件は、菌種等によって
多少は異なるけれども、大半の菌においてその細胞半径
は０．３μｍ〜１μｍ程度であるから、上記のような仕
様範囲のパルス電界ＥP の印加によって、前述した効
果、即ち殺菌効果を維持しつつ省エネルギー化および低
温処理を実現することができる。
多少は異なるけれども、大半の菌においてその細胞半径
は０．３μｍ〜１μｍ程度であるから、上記のような仕
様範囲のパルス電界ＥP の印加によって、前述した効
果、即ち殺菌効果を維持しつつ省エネルギー化および低
温処理を実現することができる。
【００６０】また、液状物２を予備的に加熱しておくこ
とで、電界殺菌の効果を高める手法は既に知られてお
り、これを本発明と併用しても良く、そのようにすれ
ば、より殺菌効果を高めることができる。
とで、電界殺菌の効果を高める手法は既に知られてお
り、これを本発明と併用しても良く、そのようにすれ
ば、より殺菌効果を高めることができる。
【００６１】上記のようなパルス電界ＥP の印加を実現
することのできるパルス電源２０ａの構成例を図９〜図
１１に示す。
することのできるパルス電源２０ａの構成例を図９〜図
１１に示す。
【００６２】図９のパルス電源２０ａは、２台のパルス
電圧発生回路２４、２５から所定のタイミング差で、前
述したパルス電界ＥP の低電界長パルス領域ＥL および
高電界短パルス領域ＥH にそれぞれ対応するパルス電圧
ＶL およびＶH をそれぞれ発生させ、これらを保護回路
２６、２７を介して重畳してパルス電圧ＶP として殺菌
処理部１０に供給する構成をしている。両パルス電圧発
生回路２４、２５内のコンデンサは、２台の充電電源２
２、２３によってそれぞれ充電される。
電圧発生回路２４、２５から所定のタイミング差で、前
述したパルス電界ＥP の低電界長パルス領域ＥL および
高電界短パルス領域ＥH にそれぞれ対応するパルス電圧
ＶL およびＶH をそれぞれ発生させ、これらを保護回路
２６、２７を介して重畳してパルス電圧ＶP として殺菌
処理部１０に供給する構成をしている。両パルス電圧発
生回路２４、２５内のコンデンサは、２台の充電電源２
２、２３によってそれぞれ充電される。
【００６３】図１０のパルス電源２０ａは、上記パルス
電圧発生回路２５の代わりに昇圧回路を含むパルス電圧
発生回路２８を用いて、１台の充電電源２２を共用した
例である。このようにすれば、充電電源が１台で済むた
め、その分、パルス電源２０ａの低コスト化を図ること
ができる。
電圧発生回路２５の代わりに昇圧回路を含むパルス電圧
発生回路２８を用いて、１台の充電電源２２を共用した
例である。このようにすれば、充電電源が１台で済むた
め、その分、パルス電源２０ａの低コスト化を図ること
ができる。
【００６４】図１１のパルス電源２０ａは、１台の充電
電源２２と、２種類のパルス電圧を発生する１台のパル
ス電圧発生回路２９とを用いて、一方のパルス電圧を上
記パルス電圧ＶL とし、他方のパルス電圧を昇圧回路３
０および遅延回路３１を通して上記パルス電圧ＶH とす
る例である。このようにすれば、充電電源が１台で済む
のでその分パルス電源２０ａの低コスト化を図ることが
できると共に、パルス電圧発生回路２９内のスイッチを
１台で済ませることができるのでタイミング制御が容易
になる。
電源２２と、２種類のパルス電圧を発生する１台のパル
ス電圧発生回路２９とを用いて、一方のパルス電圧を上
記パルス電圧ＶL とし、他方のパルス電圧を昇圧回路３
０および遅延回路３１を通して上記パルス電圧ＶH とす
る例である。このようにすれば、充電電源が１台で済む
のでその分パルス電源２０ａの低コスト化を図ることが
できると共に、パルス電圧発生回路２９内のスイッチを
１台で済ませることができるのでタイミング制御が容易
になる。
【００６５】なお、上記パルス電圧発生回路２４、２
５、２８および２９は、コンデンサの放電を利用して指
数減衰波形のパルス電圧を発生するものの他に、パルス
成形ライン（ＰＦＬ）、パルス成形ネットワーク（ＰＦ
Ｎ）、ブルームライン等を利用して矩形波形のパルス電
圧を発生させるもの等でも良い。
５、２８および２９は、コンデンサの放電を利用して指
数減衰波形のパルス電圧を発生するものの他に、パルス
成形ライン（ＰＦＬ）、パルス成形ネットワーク（ＰＦ
Ｎ）、ブルームライン等を利用して矩形波形のパルス電
圧を発生させるもの等でも良い。
【００６６】
【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されてい
るので、次のような効果を奏する。
るので、次のような効果を奏する。
【００６７】請求項１、２、６または７記載の発明によ
れば、電界殺菌メカニズムの小孔発生過程を高電界短パ
ルス領域で、同メカニズムのイオン移動・流出過程を低
電界長パルス領域で、それぞれ分担させることができる
ので、液状物に対して余分なエネルギー投入を防止しつ
つ効果的な殺菌処理を行うことができる。従って、殺菌
効果を維持しつつ省エネルギー化および低温処理を実現
することができる。
れば、電界殺菌メカニズムの小孔発生過程を高電界短パ
ルス領域で、同メカニズムのイオン移動・流出過程を低
電界長パルス領域で、それぞれ分担させることができる
ので、液状物に対して余分なエネルギー投入を防止しつ
つ効果的な殺菌処理を行うことができる。従って、殺菌
効果を維持しつつ省エネルギー化および低温処理を実現
することができる。
【００６８】その結果、省エネルギー化によって、コス
トの低減、装置（特にパルス電源）の小型化およびコス
ト低減を図ることができる。また、低温処理によって、
殺菌処理後の液状物の変質、劣化等を防止することがで
きる。
トの低減、装置（特にパルス電源）の小型化およびコス
ト低減を図ることができる。また、低温処理によって、
殺菌処理後の液状物の変質、劣化等を防止することがで
きる。
【００６９】請求項３または８記載の発明によれば、殺
菌効果を維持しつつ省エネルギー化および低温処理の実
現をより確実なものにすることができると共に、液状物
中への電極構成物質イオンの混入防止および殺菌処理部
における絶縁設計の容易化を図ることができる。
菌効果を維持しつつ省エネルギー化および低温処理の実
現をより確実なものにすることができると共に、液状物
中への電極構成物質イオンの混入防止および殺菌処理部
における絶縁設計の容易化を図ることができる。
【００７０】請求項４または９記載の発明によれば、菌
細胞膜内外におけるイオンの移動をより確実にして、イ
オンの移動による殺菌効果をより確実なものにすること
ができる。
細胞膜内外におけるイオンの移動をより確実にして、イ
オンの移動による殺菌効果をより確実なものにすること
ができる。
【００７１】請求項５または１０記載の発明によれば、
従来の単なる矩形波形や指数減衰波形のパルス電界を用
いる場合と違って、殺菌効果を維持しつつ省エネルギー
化および低温処理を実現することができる。
従来の単なる矩形波形や指数減衰波形のパルス電界を用
いる場合と違って、殺菌効果を維持しつつ省エネルギー
化および低温処理を実現することができる。
【図１】この発明に係る殺菌装置の一例を示す概略図で
ある。
ある。
【図２】この発明で用いるパルス電界の波形の一例を示
す図である。
す図である。
【図３】電界殺菌のメカニズムを模式的に示す図であ
る。
る。
【図４】この発明で用いるパルス電界の波形の他の例を
示す図である。
示す図である。
【図５】この発明で用いるパルス電界の波形の更に他の
例を示す図である。
例を示す図である。
【図６】この発明で用いるパルス電界の波形の更に他の
例を示す図である。
例を示す図である。
【図７】この発明で用いるパルス電界の波形の更に他の
例を示す図である。
例を示す図である。
【図８】この発明で用いるパルス電界の波形の更に他の
例を示す図である。
例を示す図である。
【図９】この発明で用いるパルス電源の一例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図１０】この発明で用いるパルス電源の他の例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図１１】この発明で用いるパルス電源の更に他の例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図１２】従来の殺菌装置の一例を示す概略図である。
【図１３】従来の殺菌方法に用いられるパルス電界の波
形の一例を示す図である。
形の一例を示す図である。
【図１４】従来の殺菌方法に用いられるパルス電界の波
形の他の例を示す図である。
形の他の例を示す図である。
２ 液状物 １０ 殺菌処理部 １２、１４ 電極 ２０ａ パルス電源 ＶP パルス電圧 ＥP パルス電界 ＥL 低電界長パルス領域 ＥH 高電界短パルス領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 茂 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 (72)発明者 川北 有 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4B021 LA42 LP10 LT03 LW06 4C058 AA20 AA21 AA22 AA30 BB02 DD03 EE30
Claims (10)
- 【請求項１】 液状物に、相対的に低電界強度かつ長パ
ルス幅の低電界長パルス領域と、相対的に高電界強度か
つ短パルス幅の高電界短パルス領域とを併せ持つパルス
電界を印加することを特徴とする液状物の殺菌方法。 - 【請求項２】 液状物に、相対的に低電界強度かつ長パ
ルス幅の低電界長パルス領域に、相対的に高電界強度か
つ短パルス幅の高電界短パルス領域を重畳した波形のパ
ルス電界を印加することを特徴とする液状物の殺菌方
法。 - 【請求項３】 前記パルス電界の低電界長パルス領域の
電界強度が１ｋＶ／ｃｍ以上１５ｋＶ／ｃｍ未満、パル
ス幅が２μｓ以上１００μｓ以下であり、高電界短パル
ス領域の電界強度が１５ｋＶ／ｃｍ以上１００ｋＶ／ｃ
ｍ以下、パルス幅が０．０５μｓ以上２μｓ未満である
請求項１または２記載の液状物の殺菌方法。 - 【請求項４】 前記パルス電界の高電界短パルス領域の
開始時点が、低電界長パルス領域の開始時点よりも２μ
ｓ以上遅れており、かつ高電界短パルス領域の終了時点
が、低電界長パルス領域の終了時点よりも１μｓ以上進
んでいることを特徴とする請求項１、２または３記載の
液状物の殺菌方法。 - 【請求項５】 液状物に、最高電界強度部分の電界強度
が４０ｋＶ／ｃｍ以上、１ｋＶ／ｃｍ以上の電界強度部
分のパルス幅が１０μｓ以上、かつ電界強度の自乗の時
間積分値が４０００ｋＶ2 ・ｃｍ-2・μｓ以下のパルス
電界を印加することを特徴とする液状物の殺菌方法。 - 【請求項６】 相対向する二つの電極を有していて両電
極間に液状物が満たされる殺菌処理部と、この殺菌処理
部の二つの電極間にパルス電圧を供給して両電極間の液
状物にパルス電界を印加するパルス電源とを備える殺菌
装置において、前記液状物に印加するパルス電界が、相
対的に低電界強度かつ長パルス幅の低電界長パルス領域
と、相対的に高電界強度かつ短パルス幅の高電界短パル
ス領域とを併せ持つことを特徴とする液状物の殺菌装
置。 - 【請求項７】 相対向する二つの電極を有していて両電
極間に液状物が満たされる殺菌処理部と、この殺菌処理
部の二つの電極間にパルス電圧を供給して両電極間の液
状物にパルス電界を印加するパルス電源とを備える殺菌
装置において、前記液状物に印加するパルス電界が、相
対的に低電界強度かつ長パルス幅の低電界長パルス領域
に、相対的に高電界強度かつ短パルス幅の高電界短パル
ス領域を重畳した波形をしていることを特徴とする液状
物の殺菌装置。 - 【請求項８】 前記液状物に印加するパルス電界の低電
界長パルス領域の電界強度が１ｋＶ／ｃｍ以上１５ｋＶ
／ｃｍ未満、パルス幅が２μｓ以上１００μｓ以下であ
り、高電界短パルス領域の電界強度が１５ｋＶ／ｃｍ以
上１００ｋＶ／ｃｍ以下、パルス幅が０．０５μｓ以上
２μｓ未満である請求項６または７記載の液状物の殺菌
装置。 - 【請求項９】 前記液状物に印加するパルス電界の高電
界短パルス領域の開始時点が、低電界長パルス領域の開
始時点よりも２μｓ以上遅れており、かつ高電界短パル
ス領域の終了時点が、低電界長パルス領域の終了時点よ
りも１μｓ以上進んでいることを特徴とする請求項６、
７または８記載の液状物の殺菌装置。 - 【請求項１０】 相対向する二つの電極を有していて両
電極間に液状物が満たされる殺菌処理部と、この殺菌処
理部の二つの電極間にパルス電圧を供給して両電極間の
液状物にパルス電界を印加するパルス電源とを備える殺
菌装置において、前記液状物に印加するパルス電界の最
高電界強度部分の電界強度が４０ｋＶ／ｃｍ以上、１ｋ
Ｖ／ｃｍ以上の電界強度部分のパルス幅が１０μｓ以
上、かつ電界強度の自乗の時間積分値が４０００ｋＶ2
・ｃｍ-2・μｓ以下であることを特徴とする液状物の殺
菌装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10314645A JP2000139432A (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | 液状物の殺菌方法および殺菌装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10314645A JP2000139432A (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | 液状物の殺菌方法および殺菌装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000139432A true JP2000139432A (ja) | 2000-05-23 |
Family
ID=18055831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10314645A Pending JP2000139432A (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | 液状物の殺菌方法および殺菌装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000139432A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1036278C2 (en) * | 2008-12-03 | 2010-06-07 | Univ Delft Tech | A method for treatment of a pumpable product using a pulsed electric field, and a bag-in-a-pack. |
| EP2543254A1 (en) * | 2011-07-08 | 2013-01-09 | Nestec S.A. | Pulsed electric field treatment process and dairy product comprising bioactive molecules obtainable by the process |
-
1998
- 1998-11-05 JP JP10314645A patent/JP2000139432A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1036278C2 (en) * | 2008-12-03 | 2010-06-07 | Univ Delft Tech | A method for treatment of a pumpable product using a pulsed electric field, and a bag-in-a-pack. |
| EP2543254A1 (en) * | 2011-07-08 | 2013-01-09 | Nestec S.A. | Pulsed electric field treatment process and dairy product comprising bioactive molecules obtainable by the process |
| WO2013007620A1 (en) * | 2011-07-08 | 2013-01-17 | Nestec S.A. | Pulsed electric field treatment process and dairy product comprising bioactive molecules obtainable by the process |
| CN103813714A (zh) * | 2011-07-08 | 2014-05-21 | 雀巢产品技术援助有限公司 | 脉冲电场处理方法及通过该方法获得的包含生物活性分子的乳制品 |
| JP2014518083A (ja) * | 2011-07-08 | 2014-07-28 | ネステク ソシエテ アノニム | パルス電界処理プロセス、及びこのプロセスにより得られる生物活性分子を含む乳製品 |
| RU2593713C2 (ru) * | 2011-07-08 | 2016-08-10 | Нестек С.А. | Способ обработки импульсным электрическим полем и молочный продукт, содержащий биоактивные молекулы, получаемые данным способом |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Huang et al. | Designs of pulsed electric fields treatment chambers for liquid foods pasteurization process: A review | |
| Góngora-Nieto et al. | Food processing by pulsed electric fields: treatment delivery, inactivation level, and regulatory aspects | |
| US6746613B2 (en) | Pulsed electric field system for treatment of a fluid medium | |
| Zhang et al. | Engineering aspects of pulsed electric field pasteurization | |
| US5571550A (en) | Methods for electroheating food employing concentric electrodes | |
| EP0738116B1 (en) | Prevention of electrochemical and electrophoretic effects in food treatment systems | |
| CN101292769B (zh) | 脉冲电场和磁场对物料协同杀菌钝酶方法及设备 | |
| CN102224970B (zh) | 一种电喷雾灭菌设备对液体食品的常温杀菌方法 | |
| CA2289829A1 (en) | Integrated modular design of a pulsed electrical field treatment chamber | |
| JP2008022852A (ja) | 塩水の後添加を伴う通電加熱によって殺菌された無菌食料品を製造するためのシステム | |
| JP2007229319A (ja) | 殺菌装置 | |
| JP2000139432A (ja) | 液状物の殺菌方法および殺菌装置 | |
| Krishnaveni et al. | Inactivation of bacteria suspended in water by using high frequency unipolar pulse voltage | |
| US7255839B2 (en) | Device and method for treating a substance containing undesirable organisms using a pulsed electrical field | |
| WO2008144499A1 (en) | System and methods for pasteurizing food using ultrashort electrical pulses | |
| CN105307983B (zh) | 通过在液体容积中产生电晕放电来处理液体的方法和装置 | |
| GB2301271A (en) | Electroheating fluent foodstuffs | |
| JPH03237979A (ja) | 高電圧パルスによる殺菌方法 | |
| JP4045971B2 (ja) | 衝撃波型殺菌装置 | |
| JPH02245290A (ja) | 液体の殺菌方法 | |
| Nithya et al. | Pulsed Electric Field Technology for Preservation of Liquid Foods | |
| CN109527328A (zh) | 一种用于酱油的灭菌装置、系统及方法 | |
| JP2750931B2 (ja) | 高電圧パルスによる殺菌方法 | |
| JPH05237479A (ja) | レジオネラル菌の殺菌方法 | |
| JP2000166523A (ja) | 液状物の殺菌装置 |