JP2008131863A - Method and apparatus for retaining quality of food and drug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高周波電力により食品、医薬品の中に混入する虫や虫の卵あるいは細菌を短時間で死滅させるための食品、医薬品の品質保持方法および装置に関する。 The present invention relates to a food and pharmaceutical quality maintaining method and apparatus for killing insects, insect eggs and bacteria mixed in foods and pharmaceuticals by high-frequency power in a short time.
食品や香辛料等の農産物、漢方などの医薬品の中で生育、繁殖する害虫あるいは細菌は、保存温度等の環境条件が満たされれば大量に発生し、製品価値を下げあるいは不良品の原因となる。これらの害虫は、農産物や医薬品原料などの収穫時、或いは流通時に混入し、生育または繁殖する。これらの害虫や細菌を死滅させることが不可欠であるが、対象が食品・医薬品の中に存在するため、手段は限られたものとなる。食品・医薬品中の殺虫、殺菌方法としては、加熱による方法、薬剤による方法、光線や放射線による方法、低温によるなどが知られている。 Pests or bacteria that grow and propagate in food products, spices and other agricultural products, and medicines such as Chinese medicines are generated in large quantities if environmental conditions such as storage temperature are satisfied, which lowers the product value or causes defective products. These pests are mixed during harvesting or distribution of agricultural products or pharmaceutical raw materials, and grow or propagate. It is indispensable to kill these pests and bacteria, but the means are limited because the target exists in food and medicine. Known insecticidal and sterilizing methods in foods and pharmaceuticals include a method using heating, a method using chemicals, a method using light and radiation, and a method using low temperature.
従来の方法によると、それぞれに以下のような問題があった。 The conventional methods have the following problems.
加熱による方法では、目的とする害虫や卵の温度を上げるために害虫等が混入している被処理物全体の温度を少なくとも70℃以上に保持する必要がある。死滅効果を高めるために長時間加熱した場合、食品・医薬品において栄養価の減少、薬効の変化、色の変化、風味の劣化等が生じてしまうことが知られている。 In the method using heating, it is necessary to keep the temperature of the entire object to be treated, in which the pests and the like are mixed, at least 70 ° C. or higher in order to increase the temperature of the target pests and eggs. When heated for a long time in order to enhance the killing effect, it is known that the nutritional value decreases, the medicinal effect changes, the color changes, the flavor deteriorates, etc. in foods and pharmaceuticals.
薬剤による方法では、臭化メチルなどの化学薬剤による燻蒸処理が一般に行なわれている。またエチレンオキサイドなどのガスによる殺菌、殺虫も行なわれている。しかし薬剤の飛散や残留による危険性、人体への影響などの問題が指摘され、今後使用が難しくなることが予想される。 In the chemical method, fumigation treatment with a chemical agent such as methyl bromide is generally performed. In addition, sterilization and insecticidal treatment with gas such as ethylene oxide is also performed. However, problems such as the risk of scattering and residual drugs and the effects on the human body are pointed out, and it is expected that it will become difficult to use in the future.
殺菌力を持つ紫外線も殺虫法として有効であるが、光線では影となる部分の殺虫、殺菌効果は得られず、被処理物の中心に存在する卵を死滅させることはできない。また放射線による駆除方法では取り扱いの危険性や、副生成物の危険性があり、日本国内での使用は限定されている。 Ultraviolet rays having sterilizing power are also effective as an insecticidal method, but the insecticidal and sterilizing effect of the shadowed part cannot be obtained with light rays, and the eggs existing at the center of the object to be treated cannot be killed. In addition, there are dangers of handling and by-products in the method of extermination by radiation, and its use in Japan is limited.
冷凍・凍結処理を行なう方法も提案されているが、処理時間が長く、必要エネルギーも大きい。また害虫の卵には耐寒性を持つものがあり、効果が無い場合もある。また細菌に対する効果はほとんど無い。 A method of performing freezing / freezing processing has also been proposed, but the processing time is long and the required energy is large. In addition, some insect pests have cold resistance and may not be effective. There is almost no effect on bacteria.
加熱による食品、医薬品の殺虫、殺菌方法として高周波加熱を利用する方法が提案されている。高周波による加熱は、被加熱物の単位体積あたりの発熱量をP、角速度をω、誘電率をε’、誘電損率をε”、誘電正接をtanδ、電界強度をEとすると
P=ωε’tanδE2
=ωε”E2
で表すことができる。一方、食品、医薬品の殺虫、殺菌時に発生する熱変性を防止するためには被加熱物の温度を速やかに上げ、処理後には速やかに温度を下げる必要がある。被処理物を高周波の電界中に置く場合、発熱量を大きくするためには誘電損率や電界強度が大きいことが必要である。また周波数が高いことも有効であるが、特に10MHzから70MHzの周波数範囲では、害虫の誘電損率が穀物より大きいため、害虫を選択的に加熱できることが報告されている。
= Ωε ”E 2
Can be expressed as On the other hand, in order to prevent thermal denaturation that occurs during the killing and sterilization of foods and pharmaceuticals, it is necessary to quickly raise the temperature of the object to be heated and to quickly lower the temperature after the treatment. When placing an object to be processed in a high frequency electric field, it is necessary that the dielectric loss factor and the electric field strength be large in order to increase the amount of heat generation. It is also effective that the frequency is high, but it is reported that the pest can be selectively heated because the dielectric loss rate of the pest is larger than that of the grain particularly in the frequency range of 10 MHz to 70 MHz.
従来の高周波加熱装置に使用される電極の構造として、被処理物を上下の電極で挟む構造をもつ装置が提案されている。電極と被処理物が直接接触しない場合には前述した発熱に関する式が成立する。対向する電極板で被処理物を挟み込む構造の場合、高圧側電極とアース側電極が広い面積で対向するため高周波に対する電極間インピーダンスは低い。高周波発振機から供給する電力を一定とすると、負荷である電極間のインピーダンスが低いと電極間には高周波電流が多く流れるものの、電極間電圧は相対的に低くなる。発熱量は被加熱物が存在する場所における電界強度の2乗に比例するため、電極間電圧が低いと効率よく加熱することができない。供給する電力を一定として電極間距離を大きくすると、電極間インピーダンスは高くなり電極間電圧も高くなるが、電極と被加熱物の距離が大きくなる結果、被処理物が存在する場所での電界強度が小さくなって発熱量の増加は得られない。対向する電極間に被処理物を密に充填した場合には、被処理物が誘電体であるためインピーダンスが低くなり、電極間電圧を高くすることはできない。これらの理由から従来使用されている電極を用いて短時間で食品、医薬品を加熱することは難しく、十分な死滅効果を得るためには加熱時間を長くする必要があり、この加熱時間中に食品は熱変性により劣化したり、また装置の処理速度を大きくできないことなどから実用化が困難であった。
本発明は、高周波電力を食品・医薬品に印加する装置であり、高周波電力を発生させる高周波発振機と、電極近傍に存在するかまたは通過する被処理物中の害虫や害虫の卵あるいは細菌に対して電界強度の大きい高周波電力を印加するための電極を有することを特徴としている。請求項1記載の発明では、電極の構造が、通過する被処理物の近傍に、被処理物を挟まず片側のみに高圧側電極とアース側電極とが交互に間隔を空けて1対以上配置される。また、請求項2記載の発明では、高周波電力を印加する電極の構造が、通過する被処理物の近傍に、被処理物の片側に高圧側電極が、反対側にアース側電極がそれぞれ間隔を空けて1対以上配置され、且つ互いに向き合っていないことを特徴としている。本発明のいずれの電極も、高圧側電極とアース側電極が相対する面の電極面積が従来の対向する電極よりはるかに小さいため電極間の高周波に対するインピーダンスは高く、加熱に寄与しない高周波電流は小さい。従って、同じ発振機の出力でも電極間電圧を高くすることができる。高周波側電極とアース側電極は放電が発生しない限界まで近接させ、また、それぞれの電極と被処理物は接触しない限界まで近接させることにより、被処理物に大きな電界強度を与えることができる。電界強度が大きい場所は隣り合う高圧側電極とアース側電極の間と、そこに近接する被処理物が存在する部分である。特に急速に加熱される被処理物の厚みは数ミリメートル程度であり、数秒で害虫やその卵を死滅させる温度に達する。被加熱物は薄く広がっているため、電極から遠ざかると放射と熱伝導により効率よく放熱し、急速に温度が下がる。したがって食品、医薬品は熱変性を受けることが少なく、害虫や細菌は短時間で死滅する。
The present invention is an apparatus that applies high-frequency power to foods and pharmaceuticals, and a high-frequency oscillator that generates high-frequency power, and a pest or a pest egg or bacterium in an object to be processed that exists near or passes through an electrode. And an electrode for applying high-frequency power having a high electric field strength. In the first aspect of the present invention, one or more pairs of the high-voltage side electrode and the ground-side electrode are alternately arranged on only one side without sandwiching the workpiece in the vicinity of the workpiece to be passed. Is done. In the invention of
加熱殺菌あるいは加熱殺虫処理する装置において、一定以上の温度で一定時間保持することは必須である。本発明による方法および装置を使用した場合、電界強度が大きい場所は隣り合う高圧側電極とアース側電極の間と、そこに近接する被処理物が存在する部分に限定されるため、通過する被加熱物には経時的に一様な高周波電力は加わらない。すなわち、被加熱物が電極近傍を移動するにしたがって、電極の数−1回だけ間欠的に強い高周波電力が加わる。電極近傍を移動する被処理物の温度は、高周波電力が加わる場所では一気に上昇し、加わらない場所では放熱により下がることを繰り返す。したがって被処理物の温度は装置内部を通過中に過度に上昇し続けることはなく、被処理物の温度による品質劣化は抑制され、かつ殺菌あるいは殺虫に必要な温度以上に加熱することが可能となる。 In an apparatus for heat sterilization or heat insecticidal treatment, it is indispensable to hold at a certain temperature or more for a certain time. When the method and apparatus according to the present invention is used, the place where the electric field strength is high is limited to the portion between the adjacent high-voltage side electrode and the ground-side electrode and the portion where the object to be processed is present. No uniform high frequency power is applied to the heated object over time. That is, as the object to be heated moves in the vicinity of the electrode, strong high-frequency power is intermittently applied only several times as many times as the number of electrodes. The temperature of the object to be processed that moves in the vicinity of the electrode rises at a stretch in places where high-frequency power is applied, and decreases due to heat dissipation in places where high-frequency power is not applied. Therefore, the temperature of the object to be processed does not continue to rise excessively while passing through the inside of the apparatus, quality deterioration due to the temperature of the object to be processed is suppressed, and it can be heated to a temperature higher than that required for sterilization or insecticide. Become.
請求項2記載の発明に係る電極は、高圧側電極とアース側電極が被処理物を挟んで反対側にあり、電界強度の大きい部分が被処理物を横断するため、被加熱物の層が厚い場合や粒径が大きい場合でも全体を加熱処理することが可能となる。 In the electrode according to the second aspect of the invention, the high-voltage side electrode and the ground-side electrode are on opposite sides of the object to be processed, and a portion having a large electric field strength crosses the object to be processed. Even when the thickness is large or the particle size is large, the whole can be heat-treated.
本発明による方法および装置を使用して食品、医薬品を処理することにより、極めて短時間に被処理物中の害虫や害虫の卵あるいは細菌を加熱処理することが可能となり、食品や医薬品の物性や品質に与える温度の悪影響を抑えて、風味や安全性を保ちながら品質を長期間維持することができる。 By treating foods and pharmaceuticals using the method and apparatus according to the present invention, it becomes possible to heat-treat pests, pest eggs or bacteria in the processed material in a very short time, The adverse effect of temperature on quality can be suppressed, and quality can be maintained for a long time while maintaining flavor and safety.
以下、図面に基づいて本発明による食品、医薬品の品質保持方法および装置に係る一実施形態について説明する。図1〜図7は本発明に係る発明の実施の形態を示す。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment according to a method and an apparatus for maintaining quality of food and medicine according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 7 show an embodiment of the invention according to the present invention.
図1は品質保持装置の構成図である。供給ホッパ4に供給された粉体あるいは細粒状の被処理物7はコンベア6上に供給され、厚み調整器3で一定の厚みまたは個数に制限された後、高周波電極2の近傍を通過する。高周波電極2には高周波発振機1で発生した高周波電力が同軸構造をもつ導体10を通して供給されている。高周波発振機1は1MHzから300MHzの間の殺虫、殺菌に適切な周波数を発振できるものである。被処理物は害虫あるいは害虫の卵が死滅し、あるいは有害細菌が死滅するのに必要十分な時間な時間をかけて高周波電極2近傍を移動し、処理が終了した後、回収ホッパ5内に回収される。コンベア7は水平であっても、また傾斜しても良い。また電極が配置される位置はコンベアの下側であっても良い。
FIG. 1 is a configuration diagram of a quality maintenance device. The powder or fine
図2は請求項1の装置に係る高周波電極の説明図であり、図6は被処理物とその内部の害虫を示す拡大図である。アース側電極7と高圧側電極8が同一平面上に間隔を空けて交互に並ぶ構造を持つ。アース側電極7と高圧側電極8の間隔を、被処理物9の大きさにかかわらず狭くでき、電力密度の高い部分が電極間近傍に集中することから電界強度を大きくすることができ、電極間近傍に存在する害虫12や害虫の卵、あるいは細菌を効果的に死滅させることが可能となる。
FIG. 2 is an explanatory view of a high-frequency electrode according to the apparatus of claim 1, and FIG. 6 is an enlarged view showing an object to be processed and pests therein. The ground-
図3および図4は請求項1の装置に係る高周波電極の構造図である。電極の材質は銅、アルミ、真鍮などの導電体であり、形状は平板状あるいは円筒状であり、類似する他の形状でも良い。 3 and 4 are structural views of the high-frequency electrode according to the apparatus of claim 1. The material of the electrode is a conductor such as copper, aluminum, or brass, and the shape is flat or cylindrical, and other similar shapes may be used.
図5は請求項2の装置に係る高周波電極の説明図である。アース側電極7と高圧側電極8が被処理物9をはさんでチドリ状に配置される。被処理物の厚みが大きい場合に有効である。
FIG. 5 is an explanatory view of a high-frequency electrode according to the apparatus of
本発明に使用する装置の搬送機構はコンベア6が必須ではなく、被処理物9を、傾斜をもつ電波透過性の板の上を重力により自由落下させ、この傾斜板の途中に図2あるいは図5で示す高周波電極を配置すれば、被処理物9は落下している間に高周波電力が印加され食品、医薬品などの被処理物は殺虫、殺菌される。
The
図7は、従来の加熱処理を行った場合と、本法による加熱処理を行った場合の被処理物の温度変化の違いを模式的に示すものである。従来法の例1では昇温速度が緩慢なため、殺虫あるいは殺菌に必要な温度域に達するまでに時間がかかる上、温度上昇が継続するため熱変性域に達してしまう。また、従来法の例2のように熱変性を避けて印加する電力を低下させた場合には、殺虫あるいは殺菌に必要な温度域での加熱時間が不足する。一方、本法では被加熱物が電極近傍を移動するにしたがって、間欠的に強い高周波電力が加わり、被処理物の温度は、高周波電力が加わる場所では一気に上昇し、加わらない場所では放熱により下がることを繰り返す。したがって被処理物は迅速に希望する温度に達し、かつ装置内部を通過中に過度に上昇し続けることはなく、被処理物の温度による品質劣化は抑制される。 FIG. 7 schematically shows a difference in temperature change of an object to be processed between the case where the conventional heat treatment is performed and the case where the heat treatment according to the present method is performed. In Example 1 of the conventional method, since the rate of temperature increase is slow, it takes time to reach the temperature range necessary for insecticidal or sterilization, and the temperature rise continues and reaches the heat denaturing range. Further, when the applied power is reduced while avoiding heat denaturation as in Example 2 of the conventional method, the heating time in the temperature range necessary for insecticidal or sterilizing is insufficient. On the other hand, in this method, as the object to be heated moves in the vicinity of the electrode, strong high frequency power is intermittently applied, and the temperature of the object to be processed rises rapidly at a place where the high frequency power is applied, and decreases by heat dissipation at a place where the object is not applied. Repeat that. Accordingly, the object to be processed quickly reaches a desired temperature and does not continue to rise excessively while passing through the inside of the apparatus, and quality deterioration due to the temperature of the object to be processed is suppressed.
図1に示す品質保持装置で玄米を処理した結果を以下に示す。
被処理物として玄米を使用し、玄米中にあらかじめ飼育したコクゾウ虫の成虫を混入した。コンベア速度を、成虫を含む玄米が高周波電極近傍を通過する時間が1秒〜3秒になるように、また厚み調整器で被処理物の厚みが5mm程度になるようにした。発振機の周波数は40.68MHz、電極間電圧を3KV〜4KVに設定した。電極は直径4mmの導電体である丸棒を10mmの間隔で図2および図3に示すように同一平面に並べたものである。この条件で玄米を処理したところ、処理後の玄米中のコクゾウ虫はすべて死滅していた。玄米自身も高周波電力により加熱されるが、表面温度は50℃以下であり、また加熱時間も極めて短時間であるため、品質に対する影響は認められなかった。
The result of processing brown rice with the quality maintaining apparatus shown in FIG. 1 is shown below.
Brown rice was used as an object to be treated, and adult larvae bred in advance were mixed in the brown rice. The conveyor speed was adjusted so that the time required for the brown rice containing adults to pass through the vicinity of the high-frequency electrode was 1 to 3 seconds, and the thickness of the object to be processed was about 5 mm with a thickness adjuster. The frequency of the oscillator was set to 40.68 MHz, and the voltage between the electrodes was set to 3 KV to 4 KV. The electrodes are formed by arranging round bars, which are conductors having a diameter of 4 mm, on the same plane as shown in FIGS. 2 and 3 at intervals of 10 mm. When brown rice was treated under these conditions, all of the beetles in the brown rice after the treatment were dead. Brown rice itself is also heated by high-frequency power, but the surface temperature is 50 ° C. or less and the heating time is extremely short, so no influence on the quality was observed.
次に、一般に行われている加熱殺虫や冷凍殺虫に対する耐性が高いといわれている卵の処理を行った結果を示す。被処理物としてあらかじめコクゾウ虫の卵が産み付けられている玄米を使用した。コンベア速度を、被処理物が電極近傍を通過する時間が8秒〜10秒になるように、また厚み調整器で被処理物の厚みが5mm程度になるようにした。発振機の周波数は40.68MHz、電極間電圧を3KV〜4KVに設定した。電極は図2および図4に示す形状で板厚2mm幅10mmの導電体である平板を10mmの間隔で同一平面に並べたものである。この条件で玄米を処理し、通常卵が成虫となるのに必要な1ヶ月間、生育に適した温度・湿度に保持した結果、成虫の発生は皆無であった。この結果から、卵は玄米中で死滅したか、あるいは成虫になることができない程度のダメージを受けたことが推測された。玄米自身も高周波電力により加熱されるが、表面温度は70℃以下であり、また加熱時間も極めて短時間であるため、品質に対する影響は認められなかった Next, the result of processing eggs that are said to have high resistance to heat insecticide and frozen insecticide, which are generally used, is shown. The brown rice in which the eggs of B. elegans were laid in advance was used as the object to be treated. The conveyor speed was adjusted so that the time required for the object to pass through the vicinity of the electrode was 8 seconds to 10 seconds, and the thickness of the object to be processed was about 5 mm with a thickness adjuster. The frequency of the oscillator was set to 40.68 MHz, and the voltage between the electrodes was set to 3 KV to 4 KV. The electrodes have the shape shown in FIG. 2 and FIG. 4 and are formed by arranging flat plates, which are conductors having a thickness of 2 mm and a width of 10 mm, on the same plane at intervals of 10 mm. Brown rice was treated under these conditions, and as a result of maintaining the temperature and humidity suitable for growth for one month necessary for normal eggs to become adults, no adults occurred. From this result, it was speculated that the eggs were killed in brown rice or were damaged to such an extent that they could not become adults. Brown rice itself is also heated by high-frequency power, but the surface temperature is 70 ° C or less, and the heating time is very short, so no effect on quality was observed.
本装置を使用して穀類や香辛料などの食品、漢方などの医薬品を処理することにより、それらの中に混在している害虫やその卵、あるいは細菌を短時間で死滅させることができるため、商品の品質を維持することができる。本装置は、例えば穀類や医薬品の異物検査装置あるいは選別器と併用することにより異物混入を防ぐと同時に害虫の発生を防止し、品質を良好に保持することができる。 By using this device to process foods such as cereals and spices and pharmaceuticals such as Chinese medicine, it is possible to kill insects, their eggs, or bacteria mixed in them in a short time. Quality can be maintained. This device, for example, can be used in combination with a foreign matter inspection device or a sorter for cereals or pharmaceuticals to prevent foreign matter from being mixed and at the same time to prevent the generation of pests and maintain good quality.
1 高周波発振機
2 高周波電極
3 厚み調整器
4 供給ホッパ
5 回収ホッパ
6 コンベア
7 アース側電極
8 高圧側電極
9 被処理物
10 導体
11 電界
12 害虫
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
6
Claims (5)
4. The quality maintaining method according to claim 3, wherein an electrode for applying a high frequency has the structure according to claim 2.
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