JP2001321136A

JP2001321136A - 粒状物殺菌装置と粒状物殺菌方法

Info

Publication number: JP2001321136A
Application number: JP2000143152A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Motoi; 博文本井; Tadashi Yoshimi; 匡司吉見; Kenji Kato; 健治加藤; Toshiro Nishikimi; 敏朗錦見; Mutsumi Mizutani; 睦水谷
Original assignee: Nisshin Seifun Group Inc; Nissin High Voltage Co Ltd; Japan Science and Technology Corp
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; Nisshin Seifun Group Inc; Nissin High Voltage Co Ltd
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2001-11-20

Abstract

(57)【要約】【課題】穀物や香辛料などの粒状物の表面を殺菌処理
すること。【解決手段】振動する篩に粒状物を供給し、篩で粒状
物を回転させ穴から自由落下させ回転落下する粒状物に
低エネルギー電子線を照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】麦、米、豆、そばなどの穀物
や胡椒などの香辛料は殺菌しないで販売されることが多
い。しかし輸入された穀物や長期保存するための穀物は
殺菌処理されることもある。また加熱されないで食用に
なる穀粉の場合も殺菌されることがある。穀物のような
不定形小型で全面を処理しなければならない粒状物を殺
菌することは難しかった。本発明は、麦、米、豆、そば
といった穀物や、胡椒などの香辛料の粒状物（粒状体）
を電子線によって殺菌する粒状物の殺菌方法とそのため
の粒状物殺菌装置に関する。

【０００２】電子線照射装置は、真空中で電子線を発生
させ照射窓から大気中に取り出し固体の被処理物に照射
して、例えば高分子の架橋、樹脂硬化、塗膜硬化などの
効果を生じさせるようにした装置である。このような目
的には電子線照射装置はすでに多用されている。さらに
別異の作用として殺菌作用がある。この性質を生かして
電子線は医療用器具の殺菌に用いられる。ピンセット、
鋏、チューブ、ガーゼなど医療用の器具、材料、に電子
線を照射することによって殺菌するという処理には既に
実績がある。

【０００３】被処理物はこのように定型固体のものが殆
どであった。定型の固体が対象になるから、無端周回コ
ンベアによって電子線照射装置の筐体の内部を搬送し、
電子線照射窓の直下を通る時に電子線照射を受けるよう
になっていた。有形物であるからコンベアによって運ぶ
ことができた。これらの対象物は電子線によって品質が
劣化しないので電子線の侵入深さはかなり深くても良か
った。定型固体以外にも電子線処理は有効なはずであ
る。しかし、殆ど実績がない。それは表面全体に電子線
を当てるのが極めて難しいからである。多くの提案がな
されているが、いずれも難点があり殆ど実施されていな
い。

【０００４】穀物などの電子線殺菌が実用化されないの
には理由がある。相反する二つの難しい条件が課される
からである。一つは粒状物表面の全体に電子線を当てな
ければならないということである。表面全体に雑菌が付
いている可能性があるから殺菌を完全に行うためには表
面全体に電子線を当てる必要がある。もう一つは内部ま
で電子線が浸透してはいけないということである。穀物
などの内部まで電子線が届くと蛋白・脂質等の成分が変
質し風味が落ち品質が劣化する。だから表面で減衰する
ような弱い電子線でなければならない。前者の条件だけ
なら粒状物を貫通するような強力な電子線を照射すれば
良い。しかし後者の条件があるから貫通するような電子
線は禁止される。つまり粒状物の表面だけに弱い電子線
を均等に当てるという難しいことが要求される。

【０００５】

【従来の技術】粒状物を電子線によって殺菌しようとす
る場合、電子線は表面で減衰するものでなければならな
い。もし電子線が内部まで透過した場合には穀物などの
品質劣化を招くからである。それで透過力の低い低エネ
ルギーの電子線を照射するということになる。透過力が
小さいので表面全体に電子線を当てるようにしなければ
ならない。これが難しい。

【０００６】電子線は照射窓から一方向に出るだけであ
る。電子線は直進する平行ビームである。粒状物の上面
には電子線が当たるが裏側は影になって当たらない。半
分しか電子線が当たらない。どうしても影の部分が残
る。これではいけない。表面全体に透過力の弱い電子線
を当てるようにしなければならない。

【０００７】表面全体に電子線を当てるためのいくつか
の試みがなされているが、いずれも未だ充分でない。ａ：特開平１０−２１５７６５号は、振動器と振盪器の
上にトレー戴置台を置き、その上に電子線照射装置を設
けた穀物殺菌装置を提案している。玄米、小麦、小豆、
大豆などの殺菌のため、ソフトエレクトロンを照射す
る。振動器は縦方向の振動をトレーに与える。振盪器は
横方向の振動を与える。トレーの中にある穀物は振盪と
振動のために飛び上がり、跳ね上がり、躍り上がる。な
んども回転して様々の面が照射窓の方を向く。長い間照
射処理を続けることによって穀物の全ての面に電子線が
照射されるから全面が殺菌されるのである。この発明
は、振盪（横方向）と振動（縦方向）とを組み合わせる
ところに工夫の妙が存在する。

【０００８】穀物をトレーの上に１層に並ぶようにし、
例えば１６０〜２３０ｋｅＶのソフトエレクトロンを４
μＡで照射する。照射時間は１時間程度である。これに
よると初め１０^４〜１０^７個／ｇの生菌があったもの
が、１０個／ｇ以下に減少するとある。しかし処理量が
問題である。バッチ処理であって一回の処理に約１時間
掛かる。穀物を重ならないように収容する必要があるか
ら処理量はトレイの底面積に依存する。玄米の場合は、
１０〜７０ｇであり、好ましくは２０〜４０ｇ程度であ
る、と述べている。トレイを大きくすれば一回の処理量
は増えるがそれも限界がある。この装置の１時間当たり
の処理能力は大体５０ｇ程度である。もちろん粒径によ
ってこれは異なるわけで、大豆、小豆、などの場合は米
の場合と処理能力が相違する。

【０００９】ｂ：特開平１−１９２３６２号は「遮蔽壁
で包囲した室内に立設され下方から上方へ気体を送風し
て粉体を浮遊させる粉体浮遊室と、該粉体浮遊室に対向
して放射線照射装置を設けた粉体の放射線処理装置。」
を提案している。これは小麦粉、香辛料などの粉体を放
射線（γ線、Ｘ線、電子線）によって殺菌する新規な装
置を提案している。コンベアによって粉体を運ぶと表層
と内層で照射ムラが生じて望ましくないから、気体によ
って粉体を浮遊させて運び浮遊状態の粉体にγ線、Ｘ
線、電子線などの放射線を当てるというものである。室
内に垂直部分を持つダクトを縦に「立設」して、下側か
らポンプで空気と粉体を送り込み下から上へと舞い上げ
ておき、ダクトで密封された粉体に横から放射線を当て
る。放射線照射を受けた粉体は上方でフィルタを通り外
部に排出される。下から上へ舞い上がる粉体に放射線を
当てるから粉体の全面に放射線が当たり、照射ムラ（照
射量不均一）が起こらない、という。

【００１０】ｃ：特開平８−５２２０１号はコンクリー
トの厚い壁をもつ処理室に、少し傾斜した管部を設け、
管部の半ばに平行に多孔板を設け、その下に空気を吹き
込み、多孔板の上に粉体を落とし込み、沢山の微細孔か
ら噴出する空気によって粉体を持ち上げて斜め下向きに
（４度〜１０度）粉体を運び（エアスライドコンベ
ア）、その途中で横から電子線を浴びせるようになって
いる。粉体と空気は終端の排出口から一緒に引き出さ
れ、サイクロンによって粉体と空気が分離されるように
なっている。粉体を空気で舞上げて斜め下向きに空気輸
送するから粉体は回転し全ての面に電子線が当たるよう
になっている。

【００１１】ｄ：特開平１１−５２１００号は、二つの
電子線照射装置を対向して設け、間に穀物を薄い幕状に
して落下させ、両方から２００ｋｅＶ以下の電子線を当
てるようにしている。薄い幕状にするので１層を保ちな
がら落下する。両方から同時に電子線を当てるから穀物
全面が電子線を浴びる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】穀物、香辛料など無定
型の対象物を電子線処理しようとする提案はいずれも難
点がある。ａ：特開平１０−２１５７６５号の場合、バ
ッチ処理なので、照射の度毎に、入れ替えをしなければ
ならない。手間が掛かり、非効率的である。それに何よ
り時間当たりの処理量が少ない。３０ｃｍ×９ｃｍの底
面積のトレイを使っても１時間の処理で５０ｇ程度しか
殺菌処理できない。バッチ処理であってトレイは動かな
いのであるから電子線照射窓の面積も３０ｃｍ×９ｃｍ
以上必要である。それだけの電子線照射装置を使いなが
ら、１時間５０ｇの穀物しか処理できず高コスト、非能
率になる。例えば１０ｋｇの米を殺菌するには２００時
間も掛かってしまう。

【００１３】ｂ：特開平１−１９２３６２号の場合、空
気の流れは上昇流だけである。管の内部に粉体を空気輸
送し、管の外部からγ線、Ｘ線、電子線を照射する。こ
の装置の第１の問題は、放射線が管壁を通過するときに
放射線の損失が大きくなりすぎるということである。空
気輸送のためのダクトの場合、プラスチックでも２ｍｍ
〜５ｍｍ程度の厚みは必要である。金属管でも１ｍｍ程
度の厚みは必要である。そのような場合、質量も電荷も
なくエネルギーの高いγ線は管壁を透過できるかもしれ
ない。Ｘ線も電荷と質量がないので管壁をまあまあ透過
できよう。しかし電子線は電子のビームであり質量と電
荷がある。２ｍｍ〜５ｍｍの管壁を電子線が通り抜ける
のは難しい。殆ど通り抜けできない。だからｂの方法は
γ線には使えるが電子線には利用できない。電子線は数
μｍ〜数十μｍの窓箔をかろうじて通過できるが数ｍｍ
もある壁を抜けることは不可能に近い。

【００１４】ｃ：特開平８−５２２０１号は全体を厚い
コンクリートの壁で囲まなくてはいけない構造である。
コンクリート壁は、エアスライドコンベアの高さの２倍
以上の厚みを持っている。壁で仕切られた内部にエアス
ライドコンベア、粉体入り口、粉体出口、エア送給口、
電子線発生加速照射装置が全部収容されている。広い処
理室を完全にコンクリートで囲んだ極めて重厚な装甲を
もつ装置である。重厚な壁が放射線の漏れを防いでい
る。安全性は高いが分厚いコンクリート壁が必要である
ので建設費は極めて高い。広大な据え付け面積が要求さ
れるであろう。そのため大規模で高コストの処理装置に
なってしまう。また高エネルギーの電子線を用いるから
穀物の場合は電子線が貫通してしまい品質劣化を招く。

【００１５】ｄ：特開平１１−５２１００号は幕状に落
下する穀物に両側から電子線を浴びせるために二つの電
子線照射装置を必要とする。高価な装置を二つも使うか
ら高コストの殺菌装置になる。コスト高のために未だに
実施されていない。

【００１６】電子線によって穀物や香辛料などの粒状物
を殺菌できるような装置を提供することが本発明の第１
の目的である。低エネルギーの電子線によって粒状物の
全面を電子線処理できる装置を提供することが本発明の
第２の目的である。低コストで穀物などを安全に殺菌で
きる方法を提供することが本発明の第３の目的である。
多様な形態、比重の粒状物に対応できる制御性に優れた
殺菌方法を提供することが本発明の第４の目的である。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、穀物や香辛料
などの粒状物を、粒状物より大きい穴を多数有する振動
篩に乗せ、振動によって粒状物に回転を与え、篩の穴か
ら回転した状態で自由落下させ、回転しながら落下する
粒状物に一方から電子線を照射するようにする。回転し
ながら自由落下させるから一方からの電子線照射によっ
て全面に電子線を当てることができる。

【００１８】振動篩を用いて粒状物に回転を与えてから
落下させるのである。篩の穴は処理すべき粒状物の粒径
より大きい。粒状物によるが、例えば３ｍｍφ〜５ｍｍ
φ程度である。穴のピッチは穴径の２倍〜３倍程度ある
のが望ましい。例えば５ｍｍ〜１５ｍｍ程度である。篩
はパンチングメタルやメッシュによって作ることができ
る。篩は傾斜させず水平に振動可能に設ける。振動の方
向は水平方向、傾斜方向、垂直方向など任意である。振
動機構はモータ回転や電磁コイルなど任意の機構を用い
る。振動の振幅は穴のピッチの１／２以上の長さで５０
ｍｍ以下程度とする。周波数は１Ｈｚ〜３０Ｈｚ程度で
ある。篩の下方に電子線照射装置を設けるが篩から電子
線照射装置の照射窓中点までの垂直距離ｈは短い方が良
い。垂直距離ｈが長いと落下速度Ｗが速くなりすぎる。
それと回転が弱くなるからである。篩と電子線照射装置
の垂直距離ｈは３０ｃｍ〜１ｍ程度である。

【００１９】電子線照射窓の高さＨは、自由落下する粒
状物が一回転するのに必要な距離以上とする。電子線照
射窓の幅Ｂは振動篩の幅程度でよい。電子線照射方向は
鉛直線に直角であっても良いが（水平）、水平からΦだ
け傾いていてもよい。電子線がΦだけ水平から傾いてい
ると電子線の実効高さがＨｓｅｃΦに増えるのでより有
利である。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１によって本発明の実施例に係
る粒状物殺菌装置を説明する。これは振動篩１とその下
方に設けた電子線照射装置２よりなる。ここに示したも
のは非走査型（エリア型）の電子線照射装置である。走
査型の電子線照射装置に本発明を適用することはできる
が、この実施例では非走査型の電子線照射装置２を用い
ている。エリア型電子線照射装置は公知であるから内部
構造の図示を省略する。蛇行するカソードフィラメント
が円筒形の真空チャンバ３の内部に設けてあり、真空チ
ャンバ３の一方が照射窓４になっている。フィラメント
は負に、チャンバが正になるように高い電圧がかかって
いる。照射窓４にはＴｉ、Ａｌなどの薄い窓箔５が貼っ
てある。チャンバ３の内部は真空であり、外部は大気圧
であるので窓箔５が必要である。フィラメントには抵抗
加熱電流が流れておりフィラメントは負にバイアスされ
ているからフィラメントから熱電子が出る。フィラメン
トと照射窓４の間で加速された電子線６が照射窓４から
引き出される。電子線６はこの例では水平に引き出され
るが水平に対して傾斜（傾斜角Φ）していてもよい。照
射窓４はこの例では矩形状である。照射窓４の実効的な
高さＨ、幅Ｂは対象となる粒状物形態や処理量によって
適当に決定する。

【００２１】電子線照射装置２のすぐ上に振動する篩１
がある。篩１は板面１０と穴７を持つ。これは対象物で
ある穀物、香辛料に回転モーメントを与えて自由落下さ
せるための機構である。回転力を与えるために篩１を左
右前後斜めに振動させ篩面で粒状物を十分に転がすよう
になっている。本発明において篩は粒状物を選別してい
るのではない。粒状物を選別するのではないから穴７の
径は粒状物径よりも大きいものと決める。例えば２〜３
ｍｍ径の麦を対象とする場合は、５ｍｍφの穴とする。
篩１は選別するのではなくて粒状物に回転を与えて自由
落下させる機能を担っている。回転を与えるのは粒状物
と振動する篩面の接触であるから穴以外の部分１０の面
積も十分に取る必要がある。パンチングメタルを篩とす
る場合は穴分布ピッチを穴径の２倍〜３倍にする。粒状
物が球形でなくて棒状、長円状の場合は、形状の異方性
のためにメッシュでも回転を与えることができる。図２
は丸穴を千鳥に配列した篩穴分布を示す。図３は矩形穴
を縦横に配置した例を示す。

【００２２】振動の方向は水平方向が最も有効だと考え
られる。垂直方向でも回転を与えることはできる。しか
し粒状物の回転軸が電子線方向と直交するのが望ましい
ので、振動は電子線と平行な水平成分を持つことが必要
である。図４は篩１の板面１０の上で粒状物８が左右に
転がり回転モーメントを得て穴７から落下する有り様を
描いている。穴７から粒状物８が回転しながら落下す
る。粒状物８が落下する途中で電子線照射装置２からの
電子線６を浴びる。電子線加速エネルギーは３００ｋｅ
Ｖ以下である。対象によるが、３０ｋｅＶ〜２００ｋｅ
Ｖの低エネルギーが望ましい。小麦の場合は６０ｋｅＶ
でもよい。篩１から電子線照射装置２の照射窓中心まで
の距離ｈは１ｍ以下である。３０ｃｍ〜１ｍ程度とす
る。粒状物８は回転しているから電子線６は粒状物８の
全表面に照射される。表面の全体に低エネルギーの電子
線が当たるから表面近傍が殺菌処理される。殺菌された
粒状物８は直下にあるホッパ（図示しない）から外部に
排出される。

【００２３】粒状物８に電子線６が照射される雰囲気は
空気でも良いが、窒素の方がより適している。電子線が
金属等に当たるとＸ線が出る。雰囲気が空気の場合、Ｘ
線が酸素をオゾンに変える。オゾンの臭気が食品につく
と風味を損なう場合がある。窒素雰囲気だとオゾンが発
生せずそのような問題がない。電子線照射装置２と振動
篩１の全体は金属製の縦長筐体（図示しない）に囲まれ
ており、上から窒素雰囲気にすることができるようにな
っている。

【００２４】篩１の振動機の機構は任意である。例え
ば、重心が偏心したウェイトをモータで回転させること
によって振動を発生することができる。あるいは電磁コ
イルによって板バネを吸引して振動を発生させるものも
ある。振幅は粒状物の直径の２倍程度とする。例えば粒
状物が小麦であれば１．５ｍｍ〜３ｍｍ程度である。周
波数は１〜１０Ｈｚ程度である。このように傾斜角、振
動振幅、周波数などパラメータが多いので制御性が良
く、どのような粒状物をも処理することができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、粒状物に低エネルギーの電子
線を当てて殺菌するので内部まで電子線が入らず穀物や
香辛料の品質を損なわない。粒状物に回転を与えて自由
落下させ、その途中で電子線を当てるから全面に電子線
が照射される。電子線照射装置を二つ設ける必要がない
のでｄ装置より低コストの処理法となる。ｄ装置は装置
コストのため実現されていないが本発明はより実現容易
である。粒状物を連続的に送り、連続的に処理できるか
らバッチ処理のａ装置に比較して処理量が著しく増大す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の粒状物殺菌装置の概略斜視図。

【図２】丸穴を千鳥に配列した篩の一部の平面図。

【図３】矩形穴を縦横行列状に配列した篩の一部の平面
図。

【図４】篩の上で粒状物が回転し回転力を得た状態で穴
から落下して行く有り様を示す説明図。

【符号の説明】

１篩２電子線照射装置３真空チャンバ４照射窓５窓箔６電子線７穴８粒状物１０篩の板面Ｈ照射窓の高さＢ照射窓の水平幅ｈ篩から照射窓中間点までの距離

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ２１Ｋ 5/10 Ｇ２１Ｋ 5/10 Ｚ // Ａ２３Ｌ 1/20 Ａ２３Ｌ 1/20 Ｂ (72)発明者本井博文東京都中央区日本橋小網町19番12号日清製粉株式会社食品開発研究所内 (72)発明者吉見匡司埼玉県入間郡大井町鶴ヶ岡５丁目３番１号日清製粉株式会社生産技術研究所内 (72)発明者加藤健治京都府京都市右京区梅津高畝町47番地日新ハイボルテージ株式会社内 (72)発明者錦見敏朗京都府京都市右京区梅津高畝町47番地日新ハイボルテージ株式会社内 (72)発明者水谷睦京都府京都市右京区梅津高畝町47番地日新ハイボルテージ株式会社内Ｆターム(参考） 4B020 LC07 LG01 LG09 LP30 4B021 LA44 LP10 LT03 LW07 LW09 4B047 LB10 LE07 LP11 4B069 AA02 HA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒状物より大きい多数の開口を有する篩
と、篩を振動させる振動機構と、篩の直下に設けられ篩
の穴から回転しつつ落下する粒状物に電子線を当てる一
つの電子線発生装置とを含むことを特徴とする粒状物殺
菌装置。
【請求項２】多数の穴を有し振動する篩に、粒状物を
連続的に供給し、篩の振動によって粒状物に回転を与
え、篩の穴から回転した状態で粒状物を自由落下させ、
回転しながら落下する粒状物に一方から電子線を照射す
る事を特徴とする粒状物殺菌方法。