JP2020006261A - Atmospheric pressure plasma sterilizer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大気圧プラズマを活用して殺菌処理あるいはカビ毒の不活性化を行う大気圧プラズマ殺菌処理装置に関する。 The present invention relates to an atmospheric pressure plasma sterilization apparatus for sterilizing or inactivating mold venom using atmospheric pressure plasma.
近年、大気圧プラズマを用いた農産物及び医療機器等の殺菌装置が注目されている。特に、食品業界では、食材の生育土壌に由来する細菌及びカビ菌等並びに流通期間中に増殖する細菌・カビ菌・ウイルス等による食中毒の危険性排除等の観点から、食の安全・安心の確保に関心が高まっている。
例えば、小麦粉やそば粉等の粉粒状の食品素材の業界では、風味や香り、食感、コシ等の素材本来の特性を保持しつつ、細菌・カビ菌・ウイルス等を確実に殺菌したいというニーズが強まっている。
上記ニーズへの対応を図るべく、大気圧プラズマ殺菌処理装置に関わる分野では、プラズマ発生手段のキー技術である電極構造や供給電力波形の最適化技術等に関する新しい試みがなされている。しかしながら、大量のプラズマ処理対象物を、低コストで、迅速に、ムラ無く処理することが困難であり、本格的な実用化には至っていない。
なお、物理的吸着によるカビ毒除去法では、吸着剤の人体への影響を考慮しなければならないために適用が困難であること、そして、化学的分解によるカビ毒除去法では、水溶液に浸す等の湿式処理工程が不可欠であり、処理対象物への処理薬剤の浸透や、過湿による品質劣化・腐敗が起こるので、食品への適用は困難である、ということが知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, sterilizers for agricultural products and medical equipment that use atmospheric pressure plasma have attracted attention. In the food industry, in particular, ensuring food safety and security from the viewpoint of eliminating the risk of food poisoning due to bacteria, molds, fungi, etc. derived from the soil where foodstuffs grow and bacteria, molds, viruses, etc. that grow during the distribution period. Interest is growing.
For example, in the industry of powdered food materials such as flour and buckwheat flour, there is a need to reliably sterilize bacteria, mold, viruses, etc. while maintaining the original characteristics of the material such as flavor, aroma, texture, and stiffness. Is growing.
In order to meet the above needs, in the field related to the atmospheric pressure plasma sterilization apparatus, new attempts have been made regarding the electrode structure and the supply power waveform optimization technology which are the key technologies of the plasma generation means. However, it is difficult to process a large amount of plasma processing objects quickly, without cost, and without unevenness, and it has not yet been fully commercialized.
In addition, it is difficult to apply the mold poison removal method by physical adsorption because the influence of the adsorbent on the human body must be considered. It is known that the wet treatment process is indispensable, and the application of the treatment agent to food is difficult because the treatment agent permeates into the object to be treated and the quality deteriorates and decomposes due to excessive humidity.
粒子状あるいは粉状の形状を有する処理対象物に関する大気圧プラズマ殺菌処理装置に関する代表的技術に、例えば、特許文献1及び特許文献2に記載の技術がある。
特許文献1に次のことが記載されている。即ち、 原料ガス雰囲気下で電極間で電圧印加により生成されるプラズマによって、対象物を殺菌するプラズマ殺菌装置において、
上下方向に隙間を隔てて対向する上部電極及び下部電極から成る対向電極と、
前記上部又は下部の電極の中心部から前記隙間に向かって、前記対象物を供給する供給手段と、
前記上部及び下部電極間の外周辺近傍に形成される前記隙間からなる開口状の外周開口部を備え、前記下部電極の中心部から外周辺に向かって転動する前記対象物を当該外周開口部から外部に排出する排出手段と、
を備え、
前記対向電極の上部電極が、前記供給手段の供給口から前記外周開口部まで連続して形成されることを特徴とする
プラズマ殺菌装置。原料ガス雰囲気下で電極間で電圧印加により生成されるプラズマによって、対象物を殺菌するプラズマ殺菌装置において、上下方向に隙間を隔てて対向する上部電極及び下部電極から成る対向電極と、 前記上部又は下部の電極の中心部から前記隙間に向かって、前記対象物を供給する供給手段と、前記上部及び下部電極間の外周辺近傍に形成される前記隙間からなる開口状の外周開口部を備え、前記下部電極の中心部から外周辺に向かって転動する前記対象物を当該外周開口部から外部に排出する排出手段と、を備え、前記対向電極の上部電極が、前記供給手段の供給口から前記外周開口部まで連続して形成されることを特徴とするプラズマ殺菌装置。
そして、次のことが記載されている。即ち、前記上下の対向電極が、共に円板状で形成され、少なくとも前記下部電極が、円板中心を回転中心として回転することを特徴とするプラズマ殺菌装置。
Representative techniques relating to an atmospheric pressure plasma sterilization apparatus for a processing target having a particulate or powder shape include, for example, techniques described in
A counter electrode consisting of an upper electrode and a lower electrode facing each other with a gap in the vertical direction,
Supply means for supplying the object from the center of the upper or lower electrode toward the gap,
An outer peripheral opening formed of the gap formed in the vicinity of the outer periphery between the upper and lower electrodes, wherein the object rolling from the center of the lower electrode toward the outer periphery is formed by the outer peripheral opening; Discharging means for discharging from the outside to the outside,
With
The upper electrode of the counter electrode is continuously formed from a supply port of the supply means to the outer peripheral opening. In a plasma sterilization apparatus for sterilizing an object by plasma generated by applying a voltage between the electrodes under a source gas atmosphere, a counter electrode comprising an upper electrode and a lower electrode opposed to each other with a gap in the vertical direction; A supply means for supplying the object from the center of the lower electrode toward the gap, and an opening-shaped outer peripheral opening including the gap formed in the vicinity of the outer periphery between the upper and lower electrodes; Discharging means for discharging the object rolling from the center of the lower electrode toward the outer periphery to the outside through the outer peripheral opening, and the upper electrode of the counter electrode is provided from a supply port of the supply means. A plasma sterilization apparatus formed continuously up to the outer peripheral opening.
Then, the following is described. That is, the upper and lower counter electrodes are both formed in a disk shape, and at least the lower electrode rotates about the disk center as a rotation center.
特許文献2には次のことが記載されている。即ち、棒状電極が第一誘電体で被覆されて形成される放電棒を互いに略平行に所定の周方向間隔で略円環状に配設した電極ユニットと、該電極ユニットの外側に配置され、被処理物が内部に封入されると共に、第二誘電体を有する筒状の放電容器と、 該放電容器の外側に配置した外部電極体と、前記電極ユニットと外部電極体との間に交流またはパルス電圧を印加してグロー放電を発生させた状態で、前記放電容器を回転させる回転装置と、前記グロー放電の放電域を電極ユニットの内外に拡張可能な放電域拡張構造とを備えたプラズマ処理装置。
従来の装置は、電極を回転させることにより、処理対象物とプラズマの接触を促進させ、プラズマ殺菌を確実に行うことが可能であるというメリットあるが、電極間隔が1mm〜10mm程度と狭いことから、処理対象物のプラズマ処理量を増大させることが、困難という問題がある。即ち、処理対象物がプラズマ領域内を移動する方向は、電極面に平行な方向であることから、処理量は一対の電極の間隔によって制限を受けるというデメリットがある。その結果、大量の処理対象物を、迅速に、ムラ無くプラズマ処理することができないという問題があり、実用性に課題がある。
本発明は、プラズマ殺菌処理に際し、粉状あるいは粒状の処理対象物を、低コストで、大量に、迅速に処理可能な大気圧プラズマ殺菌処理装置を提供することを課題とする。また、本発明は、米粉、小麦粉、そば粉、カカオパウダー、抹茶パウダー及び胡椒等の粉状の対象物を低コストで大量処理が可能なプラズマ殺菌処理装置を提供することを目的とする。
The conventional device has an advantage that by rotating the electrode, the contact between the processing object and the plasma is promoted, and the plasma sterilization can be reliably performed, but since the electrode interval is as narrow as about 1 mm to 10 mm. In addition, there is a problem that it is difficult to increase the plasma processing amount of the processing target. That is, since the direction in which the processing target moves in the plasma region is parallel to the electrode surface, there is a demerit that the processing amount is limited by the distance between the pair of electrodes. As a result, there is a problem that a large amount of objects to be processed cannot be quickly and uniformly plasma-processed, and there is a problem in practicality.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an atmospheric pressure plasma sterilization apparatus capable of rapidly processing a large amount of powdery or granular objects at low cost in plasma sterilization processing. Another object of the present invention is to provide a plasma sterilization apparatus capable of mass-processing low-cost powdery objects such as rice flour, flour, buckwheat flour, cocoa powder, matcha powder, and pepper.
上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、処理対象物を収納する反応容器と、前記反応容器に大気を導入する大気導入口と、前記反応容器内部の大気を排出する大気排出口と、前記反応容器に設けられた前記処理対象物の受け入れ口と、前記処理対象物を前記反応容器から回収する回収口と、接地電極と、非接地電極と、前記接地電極及び前記非接地電極の少なくともいずれか一方に設けられた誘電体と、前記接地電極と前記非接地電極の間に交流あるいはパルス状の電圧を印加する電源と、を備え、前記接地電極と前記非接地電極の間に前記電源から高電圧を印加し前記電極間に大気圧プラズマを生成し、前記処理対象物をプラズマ処理する大気圧プラズマ殺菌処理装置において、
前記接地電極と前記非接地電極のそれぞれに、鉛直方向に沿って上側から下側へ貫通する開口を配置し、前記処理対象物を略鉛直方向へ落下させながらプラズマ処理することを特徴とする。
A first invention of the present invention for solving the above-mentioned problems is a reaction container for storing an object to be treated, an air inlet for introducing air into the reaction container, and an air for discharging air inside the reaction container. A discharge port, a receiving port for the processing object provided in the reaction container, a recovery port for collecting the processing object from the reaction container, a ground electrode, an ungrounded electrode, the ground electrode, and the non-ground electrode. A dielectric provided on at least one of the ground electrodes, and a power supply for applying an AC or pulsed voltage between the ground electrode and the non-ground electrode; and a power supply for the ground electrode and the non-ground electrode. Atmospheric pressure plasma sterilization processing apparatus for applying a high voltage from the power supply during the time to generate an atmospheric pressure plasma between the electrodes, and performing a plasma processing on the object to be processed,
An opening penetrating from the upper side to the lower side along the vertical direction is disposed in each of the ground electrode and the non-ground electrode, and the plasma processing is performed while the processing object is dropped substantially in the vertical direction.
第2の発明は、第1の発明において、前記処理対象物の受け入れ口に、前記処理対象物に篩を掛けるメッシュを配置することを特徴とする。 A second invention is characterized in that, in the first invention, a mesh for sieving the processing object is arranged at a receiving port of the processing object.
第3の発明は、第1あるいは第2の発明において、前記接地電極及び前記非接地電極の少なくともいずれか一方の上側に、前記処理対象物を分散させるメッシュを配置することを特徴とする。 A third invention is characterized in that, in the first or second invention, a mesh for dispersing the processing object is arranged above at least one of the ground electrode and the non-ground electrode.
第4の発明は、第1の発明から第3の発明のいずれか一つの発明において、前記接地電極は略鉛直方向に沿って貫通した開口を有する金属板で形成され、前記非接地電極は誘電体で被覆された棒状の電極であることを特徴とする。 In a fourth aspect based on any one of the first to third aspects, the ground electrode is formed of a metal plate having an opening penetrating along a substantially vertical direction, and the non-ground electrode is a dielectric plate. It is a rod-shaped electrode covered with a body.
第5の発明は、第1の発明から第3の発明のいずれか一つの発明において、前記接地電極はメッシュ状の金属で形成され、前記非接地電極は誘電体で被覆された棒状の電極であることを特徴とする。 In a fifth aspect based on any one of the first to third aspects, the ground electrode is formed of a mesh-shaped metal, and the non-ground electrode is a rod-shaped electrode covered with a dielectric. There is a feature.
第6の発明は、第1の発明から第3の発明のいずれか一つの発明において、前記接地電極はメッシュ状の金属で形成され、前記非接地電極は略鉛直方向に沿って貫通した開口を有し、かつ、誘電体で被覆された金属板で形成されることを特徴とする。 In a sixth aspect based on any one of the first to third aspects, the ground electrode is formed of a mesh-like metal, and the non-ground electrode has an opening penetrating along a substantially vertical direction. And a metal plate covered with a dielectric.
第7の発明は、第1の発明から第3の発明のいずれか一つの発明において、前記接地電極と前記非接地電極は、いずれも棒状金属で形成され、前記反応容器の中心線に略直交する一平面の略面内に配置されることを特徴とする。 In a seventh aspect based on any one of the first to third aspects, each of the ground electrode and the non-ground electrode is formed of a rod-shaped metal, and is substantially orthogonal to a center line of the reaction vessel. It is characterized by being arranged in a substantially plane of one plane.
第8の発明は、第1の発明から第3の発明のいずれか一つの発明において、前記接地電極と前記非接地電極はいずれも平板型電極で形成され、前記接地電極の開口と前記非接地電極の開口は、鉛直方向から見て、両者が重ならないように配置されることを特徴とする。 In an eighth aspect based on any one of the first to third aspects, each of the ground electrode and the non-ground electrode is formed of a flat electrode, and the opening of the ground electrode and the non-ground The openings of the electrodes are characterized in that they are arranged so that they do not overlap when viewed from the vertical direction.
第9の発明は、第1の発明から第8の発明のいずれか一つの発明において、前記接地電極として、第1の接地電極、第2の接地電極及び第Nの接地電極からなる複数N個の接地電極を備え、前記非接地電極として、第1の非接地電極、第2の非接地電極及び第Nの非接地電極からなる複数N個の非接地電極を備え、前記反応容器の中心線に略直交する互いに異なるN個の一平面の略面内に、それぞれ、前記第1の接地電極と第1の非接地電極を一対とし、前記第2の接地電極と第2の非接地電極を一対とし、前記第Nの接地電極と第Nの非接地電極を一対として配置することを特徴とする。 A ninth invention is the invention according to any one of the first to eighth inventions, wherein the ground electrode includes a plurality of N ground electrodes including a first ground electrode, a second ground electrode, and an Nth ground electrode. And a plurality of N non-grounded electrodes comprising a first non-grounded electrode, a second non-grounded electrode, and an Nth non-grounded electrode as the non-grounded electrode, wherein a center line of the reaction vessel is provided. The first ground electrode and the first non-ground electrode are paired, respectively, and the second ground electrode and the second non-ground electrode are respectively provided in substantially N different planes substantially orthogonal to each other. The N-th ground electrode and the N-th non-ground electrode are arranged as a pair.
第10の発明は、第1の発明から第9の発明のいずれか一つの発明において、前記反応容器は、加振機で加振されることを特徴とする。 In a tenth aspect based on any one of the first to ninth aspects, the reaction vessel is vibrated by a vibrator.
従来の装置では、大量の対象物を、低コストで、迅速に、ムラ無く、プラズマ処理することが困難であり、実用性に課題があるが、本発明によるプラズマ殺菌処理装置は、その課題を解消可能という効果を奏する。即ち、本発明によるプラズマ殺菌処理装置は、粉状、粒状あるいはそれに類する処理対象物を、電極の上側から下側へ貫通するように設けられた多数の開口を通過させながらプラズマ処理するので、従来方式のような電極間隔の狭さによる処理量の制限はない、という作用を有する。その結果、本発明によるプラズマ殺菌処理装置は、対象物の処理量の増大に対し、前記開口を有する電極のサイズを増大することにより容易に対応が可能であるという効果を奏する。また、本発明によるプラズマ殺菌処理装置は、プラズマ生成手段を鉛直方向に複数段設置することにより、プラズマ殺菌効果を確実に実行可能という効果を奏する。
また、本発明によるプラズマ殺菌処理装置では、反応容器内にメッシュを配置し、かつ、加振機で揺動しならプラズマ処理するので、粉状及び粒状の処理対象物に対し、殺菌と分級を同時に実施することが可能であり、コメ粉、小麦粉、そば粉、カカオパウダー、抹茶パウダー及び胡椒等のプラズマ殺菌処理装置として実用に供することが可能である。その産業上の価値は著しく大きい。
With the conventional apparatus, it is difficult to perform plasma processing on a large amount of objects at low cost, quickly, without unevenness, and there is a problem in practicality. However, the plasma sterilization processing apparatus according to the present invention has a problem. It has the effect that it can be eliminated. That is, the plasma sterilization treatment apparatus according to the present invention performs the plasma treatment while passing powdery, granular, or similar objects to be treated through a number of openings provided so as to penetrate from the upper side to the lower side of the electrode. There is an effect that there is no limitation on the processing amount due to the narrow electrode interval as in the system. As a result, the plasma sterilization apparatus according to the present invention has an effect that it is possible to easily cope with an increase in the throughput of an object by increasing the size of the electrode having the opening. In addition, the plasma sterilizing apparatus according to the present invention has an effect that the plasma sterilizing effect can be reliably performed by arranging a plurality of plasma generating means in the vertical direction.
In the plasma sterilization apparatus according to the present invention, the mesh is arranged in the reaction vessel, and the plasma processing is performed if the object is rocked by a vibrator, so that the powdery and granular processing objects are sterilized and classified. It can be carried out at the same time and can be put to practical use as a plasma sterilization apparatus for rice flour, flour, buckwheat flour, cocoa powder, matcha powder, pepper and the like. Its industrial value is significant.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。各図において、同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。また、以下に示す図面は、説明の便宜上、各部材の縮尺が、実際と異なる場合がある。また、各図面間においても、縮尺が、実際と異なる場合がある。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the respective drawings, the same members are denoted by the same reference numerals, and the duplicate description will be omitted.
Note that the present invention is not limited to the following description, and can be appropriately modified without departing from the gist of the present invention. In the drawings shown below, the scale of each member may be different from the actual scale for convenience of explanation. Also, the scale may be different from the actual one between the drawings.
(第1の実施形態)
先ず、本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置について説明する。
なお、ここでは、プラズマ処理対象物として、小麦の粉を例に取り、説明するが、これに限定されることはない。本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、対象物が粉状、粒状あるいはそれに類するものであれば、確実にプラズマ処理が行える。例えば、米粉、そば粉、大豆の粉、南瓜の粉、人参の粉、魚粉、香辛料、カカオパウダー、抹茶パウダー、粉チーズ等の粉状の対象物に対して、大量に、確実にプラズマ処理が行える。
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成を示す模式的断面図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材であるプラズマ発生手段を示す模式的斜視図である。
(1st Embodiment)
First, an atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described.
Here, as an example of the plasma processing target, wheat powder is described as an example, but the present invention is not limited to this. The atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the first embodiment of the present invention can perform plasma processing reliably if the target is powdery, granular, or similar. For example, large amounts of plasma treatment can be reliably applied to powdery objects such as rice flour, buckwheat flour, soy flour, squash flour, ginseng flour, fish flour, spices, cacao powder, matcha powder, and powdered cheese. I can do it.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a configuration of an atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic perspective view showing a plasma generating means which is a constituent member of the atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the first embodiment of the present invention.
先ず、本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成について、図1及び図2を参照して説明する。
本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、図1に示されるように、処理対象物19を収納する反応容器1と、前記反応容器1に大気を導入する大気導入口9aと、前記反応容器内部の大気を排出する大気排出口9bと、前記反応容器1に設けられた前記処理対象物19の受け入れ口2と、前記処理対象物19を前記反応容器1から処理対象物19を回収する回収口15と、接地電極12と、非接地電極11と、前記接地電極12及び前記非接地電極11の少なくともいずれか一方に設けられた誘電体10と、前記接地電極12と前記非接地電極11の間に交流の電圧を印加する電源7と、を備えている。
また、本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、処理対象物19の受け入れ口2の近傍に、処理対象物19を篩に掛けるメッシュ5を備えている。そして、反応容器1を揺動させる加振機17を備えている。接地電極12と、非接地電極11には電源7が接続される。そして、接地電極12及び非接地電極11は、それぞれ、処理対象物19を通過させる開口12a、11aを備えている。そして、回収口15と連携して対象物19を回収する回収板18及び回収箱16を備えている。
First, the configuration of an atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, an atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to a first embodiment of the present invention includes a
Further, the atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a
符号1は反応容器である。反応容器1は、断面が矩形あるいは円形の筒状の容器であり、 その中心線1aが鉛直方向と略一致するように設置される。反応容器1は、図1に示されるように、上側端部は開いて、下側端部は閉じた形をしている。反応容器1の形状及び材料は任意に選べる。ここでは、例えば、断面形状を矩形とし、SUS材で製作する。例えば、SUS304とし、サイズは、例えば、内寸法で、幅20cmx奥行20cmx高さ30cmx厚み2mmとする。そして、反応容器1は、後述の加振機17で底面あるいは側面から加振される。
符号2は処理対象物の受け入れ口である。処理対象物の受け入れ口2は、反応容器1の上部に配置され、処理対象物19を反応容器1に受け入れる。配置される場所は、反応容器1の上部の側面でもよい。処理対象物の受け入れ口2は、後述の大気導入口9aと兼用しても良い。
符号5は篩用メッシュである。篩用メッシュ5は反応容器1の上部に配置される。篩用メッシュ5は、処理対象物19を受け入れ口2から受け取って、その大部分を一旦、保持する。篩用メッシュ5に載置された対象物19は、後述の加振機17で揺さぶられて、少しずつ下側へ自重で落下し、後述の接地電極12及び非接地電極11の方向へ移動する。篩用メッシュ5のメッシュ番手は、処理対象物19の粒径を考慮して選定される。ここでは、処理対象物19は小麦の粉(粒径約20μm〜約170μm)であるので、例えば、ステンレス製90番のメッシュ(線径100μm、目開き182μm、目開き率41.7%)が選ばれる。
符号9aは大気導入口である。大気導入口9aは大気(空気)を反応容器1の内部に導入し、後述の接地電極12と非接地電極11の間に供給する。なお、大気導入口9aから導入された大気(空気)は後述の接地電極12と非接地電極11の間を通り、後述の大気排出口9bから排出される。大気(空気)の導入及び排出を行うために、図示しない送風機を用いることができる。また、大気導入口9aは、処理対象物の受け入れ口2と兼用しても良いし、反応容器1の側面に設けても良い。
符号9bは大気排出口である。大気排出口9bは大気導入口9aから反応容器1に導入された大気(空気)を排出する。なお、大気(空気)の導入及び排出を行うために、図示しない送風機を用いることができる。また、大気排出口9bは、後述の回収口15と兼用しても良い。
符号12は接地電極である。接地電極12は反応容器1の中心線1aに略直交する一平面内に配置される。接地電極12の形状は反応容器1の断面形状と同じく、矩形あるいは円形である。その材質は金属、例えば、SUS304で製作される。ここでは、反応容器1の断面形状が20cmx20cmの矩形であるので、反応容器1の断面サイズと同様に、サイズ20cmx20cmの矩形とする。なお、厚みは、1mm〜5mm程度、例えば2mmとする。接地電極12は、後述の開口12aを備えている。接地電極12は、図2に示されるように、後述の非接地電極11及び電源7と組み合わせて用いられる。
符号12aは接地電極12の開口である。開口12aは、篩用メッシュ5から落下してくる処理対象物19を上側から下側へ通過させる貫通孔あるいは隙間である。ここでは、開口12aとして、直径5mmの貫通孔を略5mm間隔で配置する。なお、開口率は、反応容器1内部における処理対象物19の流動性を考慮して、篩用メッシュ5の開口率より大きくするのが良い。ここでは、例えば、開口率を約50%とする。開口12aは、篩用メッシュ5から落下してくる処理対象物19の一部分を通過させる。また、電極12の開口12a以外の領域は篩用メッシュ5から落下してくる処理対象物19の一部分を支える。即ち、処理対象物19の一部分は接地電極12の上に載置され、後述の加振機17で加振(揺動)されると、接地電極12の上面から下側へ開口12aを介して落下する。
符号11は非接地電極である。非接地電極11は、接地電極12に略平行に対向して配置される。非接地電極11は、図2に示されるように、棒状の金属電極であり、その表面は誘電体10で被覆される。ここでは、例えば、直径5mmx長さ21cmのSUS304の棒材を用いる。非接地電極11の表面は、その端面を除いて、セラミック溶射皮膜(誘電体10)が被覆される。なお、セラミック溶射法によるSUS材へのセラミック皮膜の形成は一般に、広く利用されている。セラミック溶射皮膜が被覆された隣り合う複数の、非接地電極11は、略5mmの隙間を開けて、図示しない電気絶縁材を介して、略平行に反応容器1に固定される。非接地電極11と接地電極12の間隔は、1mm〜10mm程度、ここでは、例えば、5mmに、19本が設定される。非接地電極11の上に載置された処理対象物19は、後述の加振機17で加振(揺動)されて、非接地電極11の下側へ落下する。
非接地電極11は、接地電極12と組み合わせて用いられ、図2に示されるバリア放電プラズマ13を発生する。非接地電極11と接地電極12の間に、図2に示されるように、電源7から第1及び第2の電力供給線8a、8bを介して、高電圧の電力が供給されると、大気圧バリア放電プラズマ13が発生する。バリア放電プラズマ13は、プラズマが生成するオゾン、酸素ラジカル、イオン、電子及び紫外光等による殺菌効果及びカビ毒の不活性化効果により、処理対象物19に着生している細菌、カビ菌及びカビ毒を、それぞれ、死滅させ、不活性化することが可能である。
符号11aは隣り合う非接地電極11間の隙間(ここでは、開口と呼ぶ)である。開口11aは、上側から落下してくる処理対象物19を上側から下側へ通過させる。
符号10は誘電体である。誘電体10は非接地電極11の表面を被覆する電気絶縁層である。なお、誘電体10は、ガラス、セラミック、ポリマーフイルム、ポリエチレン、ビニール、シリコンゴム、ふっ素樹脂、ポリイミド及びマイカ等の絶縁材料から選ばれる。ここでは、セラミックを溶射法で形成した皮膜を用いる。セラミック皮膜は、0.5mm〜1mm程度の厚みで、例えば、0.5mmの厚みで略均一に形成される。誘電体10は、非接地電極11と接地電極12の間に、高電圧の電力が供給される際に、電流の増大を抑制する作用がある。その結果、バリア放電あるいはストリーマ放電あるいはグロー放電と呼ばれる低温プラズマの生成が可能となる。
The
符号7は、交流電源である。交流電源7は、非接地電極11と接地電極12に高電圧の交流の電力を供給する。交流電源7は交流の電源であれば良い。例えば、商用周波数(50Hz、あるいは60Hz)、数KHz〜10KHz程度の高周波数及び13.56MHz等の正弦波電力あるいはパルス状電力を供給可能な電源から選ばれる。ここでは、例えば、商用周波数の電源とする。前記電源の最大電力は発生させるバリア放電プラズマの規模に依存するが、ここでは、例えば、最大50KWを供給可能な電源を用いる。
符号8a、8bは、第1及び第2の電力供給線である。第1の電力供給線8aは交流電源7の一方の出力端子と非接地電極11を接続する。第2の電力供給線8bは交流電源7の他方の出力端子と接地電極12を接続する。
符号6は給電線8aの接続端子である。接続端子6は非接地電極11と給電線8aを反応容器1から絶縁し、両者を接続する端子である。
符号13はバリア放電プラズマである。バリア放電プラズマ13は、非接地電極11と接地電極12の間に、電源7から第1及び第2の電力供給線8a、8bを介して、高電圧の電力が供給されると、発生する。バリア放電プラズマ13は、プラズマが生成するオゾン、酸素ラジカル、イオン、電子及び紫外光等による殺菌効果及びカビ毒の不活性化効果により、処理対象物19に着生している細菌、カビ菌及びカビ毒を、それぞれ、死滅させ、不活性化することが可能である。
符号18は処理対象物19の回収板である。回収板18は反応容器1の底部に設けられ、バリア放電プラズマ13の領域を通過し、落下してくる処理対象物19を後述の回収口15と連携して回収する。
符号15は回収口である。回収口15は、バリア放電プラズマ13の領域を通過し、落下してくる処理対象物19を回収板18と後述の回収箱16と連携して回収する。
符号16は回収箱である。回収箱16は、回収口15から放出される処理対象物19を収納する。
符号17は加振機である。加振機17は反応容器1を加振し、篩用メッシュ5、非接地電極11、誘電体10、接地電極12及び回収板18を振動させる。加振機17は反応容器1の底部あるいは側部に配置される。なお、加振機17は揺動装置とも呼ばれ、一般に、粉類の篩用機械に用いられている。
符号19は処理対象物である。処理対象物19は、ここでは、例えば、小麦の粉である。小麦の粉の粒径は、一般に、約20μm〜約170μmであることが、知られている。
符号20はホッパーである。ホッパー20は、処理対象物19、例えば、小麦の粉を適当量貯蔵し、後述のローターリバルブ21及び投入口23を介して、反応容器1に投入する。
符号21はローターリバルブである。ローターリバルブ21は、上流側のホッパー20に貯蔵される対象物19を下流側の投入口へ移動させる。ローターリバルブ21の回転を停止することにより対象物19の供給をストップさせ、回転開始で供給をスタートさせる。なお、可変速のモーターと組み合わせることによって、対象物19の供給スピードを制御可能である。供給スピードは、適度に選ぶことが可能である。ここでは、例えば、1分間に略100g〜1Kg程度の範囲で設定する。なお、反応容器1及びバリア放電プラズマ13を発生させる手段を大規模処理が可能な規模で対応することにより、1分間当たり数10Kgの供給は可能である。
符号23は投入口である。投入口23は、ローターリバルブ21から供給される対象物19を反応容器1に投入する。対象物19は投入口23から重力によって落下し、篩用メッシュ5を介して、反応容器1の中に投入される。なお、投入口23の構造は任意に選定できる。
次に、本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置を用いて、粉状の対象物19をプラズマ殺菌する方法を説明する。ここでは、例えば、小麦粉を対象物とする。
先ず、ホッパー20にプラズマ処理対象物19の小麦粉を、例えば、24Kgを投入する。
次に、加振機17を稼働させ、反応容器1を加振する(揺動させる)。反応容器1が加振されると、篩用メッシュ5、非接地電極11、誘電体10、接地電極12及び回収板18は振動する(揺動する)。
次に、交流電源7から第1及び第2の電力供給線8a、8bを介して、非接地電極11と接地電極12に高電圧の電力を供給する。交流電源7の電圧を徐々に増大していくと、大気のバリア放電プラズマ13が発生する。大気のバリア放電プラズマ13が発生すると、その中にオゾンが発生するので、そのオゾンの発生濃度と交流電源7の電圧の関係を把握する。なお、人間がオゾンの匂いを感じる際の濃度は、一般に、0.01ppm〜0.05ppmであるので、この濃度を超えないように、上記出力の設定を行う。
そして、該オゾンの発生濃度と交流電源7の出力の関係を示すデータから、オゾン濃度が略0.01ppm〜0.05ppmとなる際の該交流電源7の電圧値を把握する。なお、オゾン濃度は、市販のオゾン濃度計(オゾン濃度範囲:例えば、0.00〜3.00ppm)で測定する。ここで、オゾン濃度が略0.05ppmとなる際の交流電源7の電圧値を適正電圧値と呼ぶ。
次に、交流電源7の出力を上記適正電圧値に設定する。その結果、図2に示される大気のバリア放電プラズマ13が発生する。
なお、該バリア放電プラズマ13が発生し、対象物19がバリア放電プラズマ13に曝されると、プラズマ13の中に存在するオゾン、酸素ラジカル、イオン及び紫外光等による殺菌効果及びカビ毒の不活性化効果によって、対象物19に着生している細菌、カビ菌及びカビ毒は、それぞれ、死滅し、不活性化される。
Next, a method for plasma sterilizing the
First, the flour of the
Next, the
Next, a high-voltage power is supplied from the
Then, from the data indicating the relationship between the ozone generation concentration and the output of the
Next, the output of the
When the
次に、ローターリバルブ21を稼働させ、対象物19の小麦粉を対象物投入ホッパー20から、ローターリバルブ21及び投入口23を介して反応容器1に投入する。供給スピードは、1分間に略100g〜1Kg程度の範囲で、ここでは、例えば、1分間に略400gとする。
反応容器1に投入された対象物19の小麦粉は、投入口23から篩用メッシュ5に落下し、その大部分は篩用メッシュ5に載置される。篩用メッシュ5に載置された対象物19の小麦粉は、振動している篩用メッシュ5で篩に掛けられながら、少しずつ下側に落下する。落下する対象物19の小麦粉の量は、概略、1分間に400gである。
篩用メッシュ5で篩落とされた対象物19の小麦粉の一部分は、接地電極12の開口12aを通過し、バリア放電プラズマ13の中に突入する。バリア放電プラズマ13の中に突入した一部分は、非接地電極11の開口11aを通過し、回収板18に落下する。
接地電極12及び非接地電極11の上に載置された対象物19は、加振機17によって揺さぶられるので、開口12a、11aから落下する。
このように、篩用メッシュ5で篩落とされた対象物19の小麦粉は、篩用メッシュ5から接地電極12の開口12aを経由して、バリア放電プラズマ13に曝されてから、非接地電極11の開口11aを通過し、回収板18に、一旦、載置される。その結果、プラズマの殺菌効果及びカビ毒の不活性化作用により、処理対象物19の小麦粉は殺菌及びカビ毒の処理がなされる。
回収板18に載置された対象物19の小麦粉は、加振機17の加振により回収口15を経由して、回収箱16に回収される。
Next, the
The flour of the
Part of the flour of the
The
In this way, the flour of the
The flour of the
以上の説明で示したように、本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、反応容器1を、筒状の容器とし、前記筒状の容器の中心線1aが略鉛直方向に合致するように設置され、前記接地電極12と前記誘電体10と前記非接地電極11のそれぞれに、前記処理対象物19を略鉛直方向へ通過させる開口12a、11aを設けているので、対象物19である小麦粉の反応容器1内部での主たる移動は略鉛直方向であり、その量は、前記接地電極12と前記非接地電極11から成る一対の電極の間隔に依存せず、該一対の電極の面積と該開口12a、11aの開口率に比例する。
したがって、前記接地電極12と前記非接地電極11のサイズを増大することにより、大量の対象物19である小麦粉を容易にプラズマ処理することが可能である。即ち、処理対象物19の処理量を増大する際は、反応容器1の断面積と、前記接地電極12と前記非接地電極11のサイズを増大することにより、容易に対応可能である。
本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、大量の粉状、粒状あるいはそれに類する対象物を、大量に、迅速に、ムラ無くプラズマ処理することが可能であり、実用に供することが可能である。
本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、米粉、小麦粉、そば粉、大豆の粉、南瓜の粉、人参の粉、魚粉、香辛料、カカオパウダー、抹茶パウダー、粉チーズ等の粉状の対象物を大量にプラズマ処理が可能であり、実用機として提供することが可能である。本発明の加工食品業界での実用化普及による経済的効果は、著しく大きい。
As described above, in the atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the first embodiment of the present invention, the
Therefore, by increasing the sizes of the
The atmospheric-pressure plasma sterilization apparatus according to the first embodiment of the present invention can plasma-process a large amount of powdery, granular, or similar objects in a large amount, quickly, and without unevenness. It is possible to provide.
The atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the first embodiment of the present invention includes rice flour, flour, buckwheat flour, soy flour, squash flour, ginseng flour, fish flour, spices, cacao powder, matcha powder, powdered cheese, etc. A large amount of the powdery target can be subjected to plasma processing, and can be provided as a practical machine. The economic effect of the practical use of the present invention in the processed food industry is remarkable.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置について説明する。
なお、ここでは、プラズマ処理対象物として、小麦の粉を例に取り、説明するが、これに限定されることはない。本発明の第2の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、対象物が粉状あるいはそれに類するものであれば、確実にプラズマ処理が行える。例えば、米粉、そば粉、大豆の粉、南瓜の粉、人参の粉、魚粉、香辛料、カカオパウダー、抹茶パウダー、粉チーズ等の粉状の対象物に対して、大量に、迅速に、確実にプラズマ処理が行える。
図3は、本発明の第2の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成を示す模式的断面図である。図4は、本発明の第2の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材であるプラズマ発生手段を示す模式的斜視図である。
(Second embodiment)
Next, an atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described.
Here, as an example of the plasma processing target, wheat powder is described as an example, but the present invention is not limited to this. The atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the second embodiment of the present invention can perform plasma processing reliably if the target is powdery or similar. For example, for powdery objects such as rice flour, buckwheat flour, soy flour, squash flour, ginseng flour, fish flour, spices, cacao powder, matcha powder, powdered cheese, etc. Plasma processing can be performed.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic perspective view showing a plasma generation unit which is a component of the atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the second embodiment of the present invention.
先ず、本発明の第2の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成について、図3及び図4を参照して説明する。なお、図3及び図4において、上記本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置と同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本発明の第2の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、上記本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置と比べると、図3に示されるように、反応容器1内部の篩用メッシュ5と回収板18の間に配置されるプラズマ発生手段の構成が異なる。
即ち、反応容器1内部の篩用メッシュ5と回収板18の間に、後述の第1の対象物分散用メッシュ25aと、後述の第1の棒型非接地電極11bと、後述の第1のメッシュ型接地電極12bと、後述の第2の対象物分散用メッシュ25bと、後述の第2の棒型非接地電極11cと、後述の第2のメッシュ型接地電極12cが、上側から下側へこの順に配置される。
First, the configuration of an atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4, the same members as those in the atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the first embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
The atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the second embodiment of the present invention is different from the atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the first embodiment of the present invention as shown in FIG. The configuration of the plasma generating means disposed between the
That is, between the
符号25aは第1の対象物分散用メッシュである。第1の対象物分散用メッシュ25aは、篩用メッシュ5の下側に、0.5cm〜10cm離れて、ここでは、例えば、4cm離れた位置に設置される。第1の対象物分散用メッシュ25aは篩用メッシュ5から落下してくる処理対象物19を受け取って、その大部分を一旦、保持する。第1の対象物分散用メッシュ25aに載置された対象物19は、加振機17で揺さぶられて、第1の対象物分散用メッシュ25aの上で分散し、広がりながら、少しずつ下側へ自重で落下する。第1の対象物分散用メッシュ25aの番手は、処理対象物19の粒径を考慮して選定される。ここでは、処理対象物19は小麦の粉(粒径約20μm〜約170μm程度)であるので、例えば、ステンレス製90番のメッシュ(線径100μm、目開き182μm、目開き率41.7%)が選ばれる。第1の対象物分散用メッシュ25aは電気的に接地される。
符号11bは第1の棒型非接地電極である。第1の棒型非接地電極11bは、図3に示されるように、誘電体10で被覆された複数の棒電極を反応容器1の中心線1aに略直交する一平面内に、互いに平行して、等間隔に配置される。第1の棒型非接地電極11bは、第1の対象物分散用メッシュ25aの下側に、0.5cm〜10cm離れて、ここでは、例えば、2cm離れた位置に設置される。第1の棒型非接地電極11bは、図4に示されるように、棒状の金属電極であり、その表面は誘電体10で被覆される。ここでは、例えば、本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の非接地電極11と同様の電極が用いられる。第1の棒型非接地電極11bと後述の第1のメッシュ型接地電極の間隔は、1mm〜10mm程度、ここでは、例えば、5mmに設定される。なお、第1の棒型非接地電極11bの上に載置された処理対象物19は、加振機17で加振されて、第1の棒型非接地電極11bの下側へ落下する。
第1の棒型非接地電極11bは、後述の第1のメッシュ型接地電極12bと組み合わせて用いられ、図4に示されるバリア放電プラズマ13aを発生する。第1の棒型非接地電極11bと第1のメッシュ型接地電極12bの間に、図4に示されるように、電源7から第1及び第2の電力供給線8a、8bを介して、高電圧の電力が供給されると、大気圧バリア放電プラズマ13aが発生する。なお、バリア放電プラズマ13aは、プラズマが生成するオゾン、酸素ラジカル、イオン、電子及び紫外光等による殺菌効果及びカビ毒の不活性化効果により、処理対象物19に着生している細菌、カビ菌及びカビ毒を、それぞれ、死滅させ、不活性化することが可能である。
符号11aaは隣り合う第1の棒型非接地電極11b間の隙間(ここでは、開口と呼ぶ)である。開口11aaは、上側から落下してくる処理対象物19を上側から下側へ通過させる。
The first rod-
Reference numeral 11aa denotes a gap (hereinafter, referred to as an opening) between adjacent first rod-shaped
符号12bは第1のメッシュ型接地電極である。第1のメッシュ型接地電極12bは、第1の棒型非接地電極11bと組み合わせて、バリア放電プラズマ13aを生成する。第1のメッシュ型接地電極12bの番手は、処理対象物19の粒径を考慮して選定される。ここでは、処理対象物19は小麦の粉(粒径20μm〜170μm程度)であるので、例えば、ステンレス製90番のメッシュ(線径100μm、目開き182μm、目開き率41.7%)が選ばれる。第1のメッシュ型接地電極12bは上側から落下してくる処理対象物19を受け取って、その大部分を一旦、保持する。ここで、第1のメッシュ型接地電極12bの上に保持された対象物19は、保持されている時間中、バリア放電プラズマ13aによりプラズマ処理される。
第1のメッシュ型接地電極12bに載置された対象物19は、加振機17で揺さぶられて、第1のメッシュ型接地電極12bの上で分散し、広がりながら、少しずつ下側へ自重で落下する。
The
符号25bは第2の対象物分散用メッシュである。第2の対象物分散用メッシュ25bは、第1のメッシュ型接地電極12bの下側に、0.5cm〜10cm離れて、ここでは、例えば、2cm離れた位置に設置される。第2の対象物分散用メッシュ25bは第1のメッシュ型接地電極12bから落下してくる処理対象物19を受け取って、その大部分を一旦、保持する。第2の対象物分散用メッシュ25bに載置された対象物19は、加振機17で揺さぶられて、第2の対象物分散用メッシュ25bの上で分散し、広がりながら、少しずつ下側へ自重で落下する。第2の対象物分散用メッシュ25bのメッシュ番手は第1の対象物分散用メッシュ25aと同じ番手を選ぶ。第2の対象物分散用メッシュ25bは電気的に接地される。
符号11cは第2の棒型非接地電極である。第2の棒型非接地電極11cは、図3に示されるように、誘電体10で被覆された複数の棒電極を反応容器1の中心線1aに略直交する一平面内に平行して、等間隔に配置される。第2の棒型非接地電極11cは、第2のメッシュ型接地電極12bの下側に、0.5cm〜10cm離れて、ここでは、例えば、2cm離れた位置に設置される。第2の棒型非接地電極11cは、図4に示されるように、棒状の金属電極であり、その表面は誘電体10で被覆される。ここでは、例えば、本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の非接地電極11と同様の電極が用いられる。第2の棒型非接地電極11cと後述の第2のメッシュ型接地電極の間隔12cは、1mm〜10mm程度、ここでは、例えば、5mmに設定される。なお、第2の棒型非接地電極11cの上に載置された処理対象物19は、加振機17で加振されて、第2の棒型非接地電極11の下側へ落下する。
第2の棒型非接地電極11cは、後述の第2のメッシュ型接地電極12cと組み合わせて用いられ、図4に示されるバリア放電プラズマ13aを発生する。第2の棒型非接地電極11cと第2のメッシュ型接地電極12cの間に、図4に示されるように、電源7から第1及び第2の電力供給線8a、8bを介して、高電圧の電力が供給されると、大気圧バリア放電プラズマ13aが発生する。なお、バリア放電プラズマ13aは、プラズマが生成するオゾン、酸素ラジカル、イオン、電子及び紫外光等による殺菌効果及びカビ毒の不活性化効果により、処理対象物19に着生している細菌、カビ菌及びカビ毒を、それぞれ、死滅させ、不活性化することが可能である。
符号11abは隣り合う第2の棒型非接地電極11cの間の隙間(ここでは、開口と呼ぶ)である。開口11abは、上側から落下してくる処理対象物19の一部分を上側から下側へ通過させる。
The second rod-
Reference numeral 11ab denotes a gap (hereinafter, referred to as an opening) between adjacent second rod-shaped
符号12cは第2のメッシュ型接地電極である。第2のメッシュ型接地電極12cは、第2の棒型非接地電極11cと組み合わせて、バリア放電プラズマ13aを生成する。第2のメッシュ型接地電極12cの番手は、処理対象物19の粒径を考慮して選定される。ここでは、処理対象物19は小麦の粉(粒径約20μm〜約170μm)であるので、例えば、ステンレス製90番のメッシュ(線径100μm、目開き182μm、目開き率41.7%)が選ばれる。第2のメッシュ型接地電極12cは上側から落下してくる処理対象物19を受け取って、その大部分を一旦、保持する。ここで、第2のメッシュ型接地電極12cの上に保持された対象物19は、保持されている時間中、バリア放電プラズマ13aによりプラズマ処理される。
第2のメッシュ型接地電極12cに載置された対象物19は、加振機17で揺さぶられて、第2のメッシュ型接地電極12cの上で分散し、広がりながら、少しずつ下側へ自重で落下する。
符号13aはバリア放電プラズマである。バリア放電プラズマ13aは、第1の棒型非接地電極11bと第1のメッシュ型接地電極12bの間及び第2の棒型非接地電極11cと第2のメッシュ型接地電極12cの間に、電源7から第1及び第2の電力供給線8a、8bを介して、高電圧の電力が供給されると、発生する。バリア放電プラズマ13aは、プラズマが生成するオゾン、酸素ラジカル、イオン、電子及び紫外光等による殺菌効果及びカビ毒の不活性化効果により、処理対象物19に着生している細菌、カビ菌及びカビ毒を、それぞれ、死滅させ、不活性化することが可能である。
Reference numeral 12c is a second mesh-type ground electrode. The second mesh type ground electrode 12c generates a
The
なお、ここでは、第1の対象物分散用メッシュ25aの下側に、第1の棒型非接地電極11bと第1のメッシュ型接地電極12bを一対とした第1段目の電極を配置し、その下に、第2の対象物分散用メッシュ25bと、第2の棒型非接地電極11cと第2のメッシュ型接地電極12cを一対とした第2段目の電極を配置しているが、第3段目、第4段目の電極を配置し、プラズマ処理の効果を更に高めることが可能である。
Here, a first-stage electrode having a pair of a first rod-
次に、本発明の第2の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置を用いて、粉状の対象物19をプラズマ殺菌する方法を説明する。ここでは、例えば、小麦粉を対象物とする。
先ず、ホッパー20にプラズマ処理対象物19の小麦粉を、例えば、24Kgを投入する。
次に、加振機17を稼働させ、反応容器1を加振する。反応容器1が加振されると、篩用メッシュ5、第1の対象物分散用メッシュ25a、第1の棒型非接地電極11b、第1のメッシュ型接地電極12b、第2の対象物分散用メッシュ25b、第2の棒型非接地電極11c、第2のメッシュ型接地電極12c及び回収板18は振動する。
次に、交流電源7から第1及び第2の電力供給線8a、8bを介して、第1の棒型非接地電極11bと第1のメッシュ型接地電極12bに高電圧の電力を供給するとともに、第2の棒型非接地電極11cと第2のメッシュ型接地電極12cに高電圧の電力を供給する。交流電源7の電圧を徐々に増大していくと、大気のバリア放電プラズマ13aが発生する。大気のバリア放電プラズマ13aが発生すると、その中にオゾンが発生するので、そのオゾンの発生濃度と交流電源7の電圧の関係を把握する。なお、人間がオゾンの匂いを感じる際の濃度は、一般に、0.01ppm〜0.05ppmであるので、この濃度を超えないように、上記出力の設定を行う。
そして、該オゾンの発生濃度と交流電源7の出力の関係を示すデータから、オゾン濃度が略0.01ppm〜0.05ppmとなる際の該交流電源7の電圧値を把握する。なお、オゾン濃度は、市販のオゾン濃度計(オゾン濃度範囲:例えば、0.00〜3.00ppm)で測定する。ここで、オゾン濃度が略0.05ppmとなる際の交流電源7の電圧値を適正電圧値と呼ぶ。
次に、交流電源7の出力を上記適正電圧値に設定する。その結果、図4に示される大気のバリア放電プラズマ13aが、第1の棒型非接地電極11bと第1のメッシュ型接地電極12bの間及び第2の棒型非接地電極11cと第2のメッシュ型接地電極12cの間に発生する。
Next, a method for plasma sterilizing the
First, the flour of the
Next, the
Next, high-voltage power is supplied from the
Then, from the data indicating the relationship between the ozone generation concentration and the output of the
Next, the output of the
次に、ローターリバルブ21を稼働させ、対象物19の小麦粉を対象物投入ホッパー20から、ローターリバルブ21及び投入口23を介して反応容器1に投入する。供給スピードは、1分間に略100g〜1Kg程度の範囲で、ここでは、例えば、1分間に略400gとする。
反応容器1に投入された対象物19の小麦粉は、投入口23から篩用メッシュ5に落下し、その大部分は篩用メッシュ5に載置される。篩用メッシュ5に載置された対象物19の小麦粉は、振動している篩用メッシュ5で篩に掛けられながら、少しずつ下側に落下する。落下する対象物19の小麦粉の量は、概略、1分間に400gである。
篩用メッシュ5に載置されずに、素通りした対象物19は、第1の対象物分散用メッシュ25aの上に落下する。
Next, the
The flour of the
The
対象物19は、第1の対象物分散用メッシュ25a、第1の棒型非接地電極11bの開口11aa、第1のメッシュ型接地電極12b、第2の対象物分散用メッシュ25b、第2の棒型非接地電極11cの開口11ab及び第2のメッシュ型接地電極12cを、この順に通過し、回収板18に到達する。その途中の第1の対象物分散用メッシュ25a及び第2の対象物分散用メッシュ25bにおいて、対象物19は、分散しながら広がりながら落下、移動する。そして、回収板18に到達する。
The
上記対象物19は、バリア放電プラズマ13aが発生している第1の棒型非接地電極11bと第1のメッシュ型接地電極12bの間を通過する際に、プラズマの殺菌作用及びカビ毒の不活性化作用により、処理対象物19の小麦粉は殺菌及びカビ毒の処理がなされる。
そして、バリア放電プラズマ13aが発生している第2の棒型非接地電極11cと第2のメッシュ型接地電極12cの間を通過する際に、プラズマの殺菌作用及びカビ毒の不活性化作用により、処理対象物19の小麦粉は殺菌及びカビ毒の処理がなされる。
上記バリア放電プラズマ13aでプラズマ処理された対象物19は、回収板18と回収口15を経由して、回収箱16に回収される。
When the
Then, when the
The
以上の説明で示したように、本発明の第2の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、反応容器1を、筒状の容器とし、前記筒状の容器の中心線1aが鉛直方向に略合致するように設置し、反応容器1の上側から順に、篩用メッシュ5と、第1の対象物分散用メッシュ25aと、第1の棒型非接地電極11bと、第1のメッシュ型接地電極12bと、第2の対象物分散用メッシュ25bと、第2の棒型非接地電極11cと、第2のメッシュ型接地電極12cを配置し、第1の棒型非接地電極11bと第1のメッシュ型接地電極12bの間にバリア放電プラズマ13aを発生させ、かつ、第2の棒型非接地電極11cと第2のメッシュ型接地電極12cの間にバリア放電プラズマ13aを発生させながら、対象物19を該バリア放電プラズマ13aに曝すようにしているので、対象物19である小麦粉は反応容器1の上側から下側へ略鉛直方向に移動し、その処理量は、該一対の電極のサイズと該開口11aa、11abの開口率に比例する。
その結果、大量の対象物19を処理するというニーズに対し、前記接地電極12b、12cと前記非接地電極11b、11cのサイズを増大することにより、容易に対応することが可能である。即ち、処理対象物19の処理量を増大する際は、反応容器1の断面積と、前記接地電極12b、12cと前記非接地電極11b、11cのサイズを増大することにより、容易に対応可能である。
上記説明において、バリア放電プラズマ13aの発生領域の個数は、第1の棒型非接地電極11bと第1のメッシュ型接地電極12bを一対とした第1段目のプラズマ領域、第2の棒型非接地電極11cと第2のメッシュ型接地電極12cを一対とした第2段目のプラズマ領域の合計2個であるが、対象物19のプラズマ処理の効果をより確実化するために、上記バリア放電プラズマ13aの発生領域の段数を3個以上に増大させることは容易に可能である。
本発明の第2の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、大量の粉状、粒状あるいはそれに類する対象物を、大量に、迅速に、ムラ無くプラズマ処理することが可能であり、実用に供することが可能である。
本発明の第2の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、米粉、小麦粉、そば粉、大豆の粉、南瓜の粉、人参の粉、魚粉、香辛料、カカオパウダー、抹茶パウダー、粉チーズ等の粉状の対象物を大量にプラズマ処理が可能であり、実用機として提供することが可能である。本発明の加工食品業界での実用化普及による経済的効果は、著しく大きい。
As described above, in the atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the second embodiment of the present invention, the
As a result, it is possible to easily cope with the need to process a large number of
In the above description, the number of regions where the
The atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the second embodiment of the present invention can mass-produce a large amount of powdery, granular, or similar objects in a large amount, quickly, without unevenness, and is practically usable. It is possible to provide.
The atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the second embodiment of the present invention includes rice flour, flour, buckwheat flour, soy flour, squash flour, ginseng flour, fish flour, spices, cocoa powder, matcha powder, powdered cheese, etc. A large amount of the powdery target can be subjected to plasma processing, and can be provided as a practical machine. The economic effect of the practical use of the present invention in the processed food industry is remarkable.
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置について、説明する。
なお、ここでは、プラズマ処理対象物として、小麦の粉を例に取り、説明するが、これに限定されることはない。本発明の第3の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、対象物が粉状あるいはそれに類するものであれば、確実にプラズマ処理が行える。例えば、米粉、そば粉、大豆の粉、南瓜の粉、人参の粉、魚粉、香辛料、カカオパウダー、抹茶パウダー、粉チーズ等の粉状の対象物に対して、大量に、迅速に、確実にプラズマ処理が行える。
図5は、本発明の第3の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成を示す模式的断面図である。図6は、本発明の第3の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材であるプラズマ発生手段を示す模式的斜視図である。
(Third embodiment)
Next, an atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described.
Here, as an example of the plasma processing target, wheat powder is described as an example, but the present invention is not limited to this. The atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the third embodiment of the present invention can reliably perform plasma processing if the target is powdery or similar. For example, for powdery objects such as rice flour, buckwheat flour, soy flour, squash flour, ginseng flour, fish flour, spices, cacao powder, matcha powder, powdered cheese, etc. Plasma processing can be performed.
FIG. 5 is a schematic sectional view showing the configuration of an atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the third embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic perspective view showing a plasma generating means which is a constituent member of the atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the third embodiment of the present invention.
先ず、本発明の第3の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成について、図5及び図6を参照して説明する。なお、図5及び図6において、上記本発明の第1及び第2の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置と同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本発明の第3の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、上記本発明の第1及び第2の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置と比べると、図5に示されるように、反応容器1内部の篩用メッシュ5と回収板18の間に配置されるプラズマ発生手段の構成が異なる。
即ち、反応容器1内部の篩用メッシュ5と回収板18の間に、後述の開口を有する平板型非接地電極11dと後述の対象物分散用メッシュ型接地電極26が、上側から下側へこの順に配置される。
First, the configuration of an atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIGS. 5 and 6, the same members as those in the atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the first and second embodiments of the present invention are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.
The atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the third embodiment of the present invention is different from the atmospheric pressure plasma sterilization apparatuses according to the first and second embodiments of the present invention as shown in FIG. The configuration of the plasma generation means disposed between the
That is, between the
符号11dは開口を有する平板型非接地電極である。開口を有する平板型非接地電極11dは、反応容器1の中心線1aに略直交する一平面内に配置される。開口を有する平板型非接地電極11dの形状は反応容器1の断面形状と同じく、矩形あるいは円形である。その材質は金属、例えば、SUS304で製作される。ここでは、反応容器1の断面形状が20cmx20cmの矩形であるので、反応容器1の断面サイズと同様に、サイズ20cmx20cmの矩形とする。なお、厚みは、1mm〜5mm程度、例えば2mmとする。篩用メッシュ5と開口を有する平板型非接地電極11dの間は0.5cm〜10cm離れて、ここでは、例えば、4cm離れた位置に設置される。
開口を有する平板型非接地電極11dと後述の対象物分散用メッシュ型接地電極26は、図6に示されるように、電源7と組み合わせて用いられる。図6に示されるように、前記非接地電極11dと前記接地電極26に、電源7から第1及び第2の電力供給線8a、8bを介して、高電圧の電力が供給されると、大気圧バリア放電プラズマ13bが発生する。
なお、バリア放電プラズマ13bは、プラズマが生成するオゾン、酸素ラジカル、イオン、電子及び紫外光等による殺菌効果及びカビ毒の不活性化効果により、処理対象物19に着生している細菌、カビ菌及びカビ毒を、それぞれ、死滅させ、不活性化することが可能である。
符号6aは絶縁材である。絶縁材6aは、開口を有する平板型非接地電極11dを電気的に絶縁した状態で、反応容器1に固定する。
符号11adは開口である。開口11adは、篩用メッシュ5から落下してくる対象物19を下側へ通過させる。開口11adの開口の大きさは、直径2mm〜10mm程度で、ここでは、例えば、5mmとする。開口率は、篩用メッシュ5の番手と略同じにする。
The flat
In addition, the
Reference numeral 11ad is an opening. The opening 11ad allows the
符号26は対象物分散用メッシュ型接地電極である。対象物分散用メッシュ型接地電極26は、開口を有する平板型非接地電極11dと組み合わせて用いられる。対象物分散用メッシュ型接地電極26は、開口を有する平板型非接地電極11dの下側に、3mm〜5cm離れて、ここでは、例えば、5mm離れた位置に設置される。
対象物分散用メッシュ型接地電極26は、開口11adから落下してくる処理対象物19を受け取って、その大部分を一旦、保持する。対象物分散用メッシュ型接地電極26載置された対象物19は、加振機17で揺さぶられて、対象物分散用メッシュ型接地電極26の上で分散し、広がりながら、少しずつ下側へ自重で落下する。対象物分散用メッシュ型接地電極26の番手は、処理対象物19の粒径を考慮して選定される。ここでは、処理対象物19は小麦の粉(粒径約20μm〜約170μm程度)であるので、例えば、ステンレス製90番のメッシュ(線径100μm、目開き182μm、目開き率41.7%)が選ばれる。
The object-dispersion mesh-
符号13bはバリア放電プラズマである。バリア放電プラズマ13bは、開口を有する平板型非接地電極11dと対象物分散用メッシュ型接地電極26の間に、電源7から第1及び第2の電力供給線8a、8bを介して、高電圧の電力が供給されると、発生する。バリア放電プラズマ13bは、プラズマが生成するオゾン、酸素ラジカル、イオン、電子及び紫外光等による殺菌効果及びカビ毒の不活性化効果により、処理対象物19に着生している細菌、カビ菌及びカビ毒を、それぞれ、死滅させ、不活性化することが可能である。
次に、本発明の第3の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置を用いて、粉状の対象物19をプラズマ殺菌する方法を説明する。ここでは、例えば、小麦粉を対象物とする。
先ず、ホッパー20にプラズマ処理対象物19の小麦粉を、例えば、24Kgを投入する。
次に、加振機17を稼働させ、反応容器1を加振する。反応容器1が加振されると、篩用メッシュ5、開口を有する平板型非接地電極11d、対象物分散用メッシュ型接地電極26及び回収板18は振動する。
次に、交流電源7から第1及び第2の電力供給線8a、8bを介して、開口を有する平板型非接地電極11dと対象物分散用メッシュ型接地電極26に高電圧の電力を供給する。交流電源7の電圧を徐々に増大していくと、大気のバリア放電プラズマ13bが発生する。大気のバリア放電プラズマ13bが発生すると、その中にオゾンが発生するので、そのオゾンの発生濃度と交流電源7の電圧の関係を把握する。なお、人間がオゾンの匂いを感じる際の濃度は、一般に、0.01ppm〜0.05ppmであるので、この濃度を超えないように、上記出力の設定を行う。
そして、該オゾンの発生濃度と交流電源7の出力の関係を示すデータから、オゾン濃度が略0.01ppm〜0.05ppmとなる際の該交流電源7の電圧値を把握する。なお、オゾン濃度は、市販のオゾン濃度計(オゾン濃度範囲:例えば、0.00〜3.00ppm)で測定する。ここで、オゾン濃度が略0.05ppmとなる際の交流電源7の電圧値を適正電圧値と呼ぶ。
次に、交流電源7の出力を上記適正電圧値に設定する。その結果、図6に示される大気のバリア放電プラズマ13bが、開口を有する平板型非接地電極11dと対象物分散用メッシュ型接地電極26の間に発生する。
Next, a method for plasma sterilizing the
First, the flour of the
Next, the
Next, high-voltage power is supplied from the
Then, from the data indicating the relationship between the ozone generation concentration and the output of the
Next, the output of the
次に、ローターリバルブ21を稼働させ、対象物19の小麦粉を対象物投入ホッパー20から、ローターリバルブ21及び投入口23を介して反応容器1に投入する。供給スピードは、1分間に略100g〜1Kg程度の範囲で、ここでは、例えば、1分間に略400gとする。
反応容器1に投入された対象物19の小麦粉は、投入口23から篩用メッシュ5に落下し、その大部分は篩用メッシュ5に載置される。篩用メッシュ5に載置された対象物19の小麦粉は、振動している篩用メッシュ5で篩に掛けられながら、少しずつ下側に落下する。落下する対象物19の小麦粉の量は、概略、1分間に400gである。篩用メッシュ5に一旦、載置されずに、素通りした対象物19は、開口を有する平板型非接地電極11dの方に落下する。
篩用メッシュ5で篩落とされた対象物19は、開口を有する平板型非接地電極11dの方へ落下する。開口を有する平板型非接地電極11dに到達した対象物19の一部分は、素通りして、対象物分散用メッシュ型接地電極26の方へ落下していく。
開口を有する平板型非接地電極11dに載置された対象物の大部分は、加振機17の加振による振動で分散しながら、広がって、落下する。
Next, the
The flour of the
The
Most of the object placed on the flat
対象物分散用メッシュ型接地電極26に落下してきた対象物19の大部分は、該電極26に一旦、載置される。開口を有する平板型非接地電極11dに、一旦、載置された対象物19は、加振機17による加振により、落下して、回収板18に到達する。
上記篩用メッシュ5で篩落とされた対象物19は、ほぼすべて、開口を有する平板型非接地電極11dと対象物分散用メッシュ型接地電極26の間に発生するプラズマ13bの中を通過するので、該プラズマ13bによりプラズマ処理を受ける。
上記プラズマ13bでプラズマ処理された対象物19は、回収板18と回収口15を経由して、回収箱16に回収される。
Most of the
Almost all of the
The
以上の説明で示したように、本発明の第3の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、反応容器1を、筒状の容器とし、前記筒状の容器の中心線1aが鉛直方向に略合致するように設置し、反応容器1の上側から順に、篩用メッシュ5と、開口を有する平板型非接地電極11dと対象物分散用メッシュ型接地電極26を配置し、前記両電極11d、26の間にバリア放電プラズマ13bを発生させながら、対象物19を鉛直方向に落下させながら該バリア放電プラズマ13bに曝すので、対象物19である小麦粉の反応容器1での処理量は、該一対の電極11d、26の面積及び開口率に比例する。
その結果、大量の対象物19を処理するというニーズに対し、前記一対の電極11d、26とのサイズを増大することにより、容易に対応することが可能である。即ち、処理対象物19の処理量を増大する際は、反応容器1の断面積と、前記一対の電極11d、26のサイズを増大することにより、容易に対応可能である。
上記説明において、バリア放電プラズマ13bの発生領域の個数は、開口を有する平板型非接地電極11dと対象物分散用メッシュ型接地電極26を一対とし、1個としたが、該一対の電極11d、26を一対として反応容器1の鉛直方向に複数の対を設置することにより、対象物19へのプラズマ処理効果を大きくすることができる。
本発明の第3の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、大量の粉状、粒状あるいはそれに類する対象物を、大量に、迅速に、ムラ無くプラズマ処理することが可能であり、実用に供することが可能である。
本発明の第3の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、米粉、小麦粉、そば粉、大豆の粉、南瓜の粉、人参の粉、魚粉、香辛料、カカオパウダー、抹茶パウダー、粉チーズ等の粉状の対象物を大量にプラズマ処理が可能であり、実用機として提供することが可能である。本発明の加工食品業界での実用化普及による経済的効果は、著しく大きい。
As described above, in the atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the third embodiment of the present invention, the
As a result, it is possible to easily cope with the need to process a large number of
In the above description, the number of regions where the
The atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the third embodiment of the present invention can mass-produce a large amount of powdery, granular, or similar objects in a large amount, quickly, without unevenness, and is practically applicable. It is possible to provide.
The atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the third embodiment of the present invention includes rice flour, flour, buckwheat flour, soy flour, squash flour, ginseng flour, fish flour, spices, cocoa powder, matcha powder, powdered cheese and the like. A large amount of the powdery target can be subjected to plasma processing, and can be provided as a practical machine. The economic effect of the practical use of the present invention in the processed food industry is remarkable.
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置について説明する。
なお、ここでは、プラズマ処理対象物として、小麦の粉を例に取り、説明するが、これに限定されることはない。本発明の第4の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、対象物が粉状あるいはそれに類するものであれば、確実にプラズマ処理が行える。例えば、米粉、そば粉、大豆の粉、南瓜の粉、人参の粉、魚粉、香辛料、カカオパウダー、抹茶パウダー、粉チーズ等の粉状の対象物に対して、大量に、迅速に、確実にプラズマ処理が行える。
図7は、本発明の第4の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成を示す模式的断面図である。図8は、本発明の第4の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材であるプラズマ発生手段を示す模式的斜視図である。
(Fourth embodiment)
Next, an atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
Here, as an example of the plasma processing target, wheat powder is described as an example, but the present invention is not limited to this. The atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the fourth embodiment of the present invention can perform plasma processing reliably if the target is powdery or similar. For example, for powdery objects such as rice flour, buckwheat flour, soy flour, squash flour, ginseng flour, fish flour, spices, cacao powder, matcha powder, powdered cheese, etc. Plasma processing can be performed.
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a configuration of an atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 8 is a schematic perspective view showing a plasma generating means which is a component of the atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
先ず、本発明の第4の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成について、図7及び図8を参照して説明する。なお、図7及び図8において、上記本発明の第1、第2及び第3の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置と同様の部材には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本発明の第4の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、上記本発明の第1、第2及び第3の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置と比べると、図7に示されるように、反応容器1内部の篩用メッシュ5と回収板18の間に配置されるプラズマ発生手段の構成が異なる。
即ち、反応容器1内部の篩用メッシュ5と回収板18の間に、第1の対象物分散用メッシュ25aと、後述の第1の誘電体被覆棒型非接地電極11eと後述の第1の誘電体被覆棒型接地電極12eから成る一対の第1段プラズマ生成電極27aと、第2の対象物分散用メッシュ25bと、後述の第2の誘電体被覆棒型非接地電極11fと後述の第2の誘電体被覆棒型接地電極12fから成る一対の第2段プラズマ生成電極27bが、この順に配置される。
First, the configuration of an atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8, the same members as those in the atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the first, second and third embodiments of the present invention are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. Omitted.
The atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. 7 in comparison with the atmospheric pressure plasma sterilization apparatuses according to the first, second and third embodiments of the present invention. As described above, the configuration of the plasma generating means disposed between the
That is, between the
符号11eは第1の誘電体被覆棒型非接地電極である。第1の誘電体被覆棒型非接地電極11eは、誘電体10で被覆された複数の棒電極で構成され、図7に示されるように、反応容器1の中心線1aに略直交する一平面内に平行して、等間隔に配置される。第1の誘電体被覆棒型非接地電極11eは、第1の対象物分散用メッシュ25aの下側に、0.5cm〜10cm離れて、ここでは、例えば、2cm離れた位置に設置される。
第1の誘電体被覆棒型非接地電極11eは、図8に示されるように、棒状の金属電極であり、その表面は誘電体10で被覆される。ここでは、例えば、本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の非接地電極11と同様の電極(直径5mm、長さ21cm、誘電体は溶射セラミック皮膜、厚み略0.5mm)が用いられる。第1の誘電体被覆棒型非接地電極11eは、図8に示されるように、後述の第1の誘電体被覆棒型接地電極12eと交互に配置される。両電極11e、12eの間の距離は、略5mmである。なお、ここでは、例えば、第1の誘電体被覆棒型非接地電極11eの設置本数は10本、第1の誘電体被覆棒型接地電極12eの設置本数は9本である。
As shown in FIG. 8, the first dielectric-coated rod-
符号12eは第1の誘電体被覆棒型接地電極である。第1の誘電体被覆棒型接地電極12eは、誘電体10で被覆された複数の棒電極で構成され、図7に示されるように、反応容器1の中心線1aに略直交する一平面内に平行して、等間隔に配置される。第1の誘電体被覆棒型接地電極12eは、第1の対象物分散用メッシュ25aの下側に、0.5cm〜10cm離れて、ここでは、例えば、2cm離れた位置に設置される。
第1の誘電体被覆棒型接地電極12eは、図8に示されるように、棒状の金属電極であり、その表面は誘電体10で被覆される。ここでは、例えば、本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の非接地電極11と同様の電極(直径5mm、長さ21cm、誘電体は溶射セラミック皮膜、厚み略0.5mm)が用いられる。第1の誘電体被覆棒型接地電極12eは、図8に示されるように、第1の誘電体被覆棒型非接地電極11eと交互に配置される。両電極11e、12eの間の距離は、略5mmである。
As shown in FIG. 8, the first dielectric-coated rod-
符号27aは第1段プラズマ生成電極である。第1段プラズマ生成電極27aは、図8に示されるように、第1の誘電体被覆棒型非接地電極11eと第1の誘電体被覆棒型接地電極12eから成る一対の電極である。
第1段プラズマ生成電極27aは、図8に示されるように、電源7から第1及び第2の電力供給線8a、8bを介して、高電圧の電力が供給されると、大気圧バリア放電プラズマ13cが発生する。なお、バリア放電プラズマ13cは、プラズマが生成するオゾン、酸素ラジカル、イオン、電子及び紫外光等による殺菌効果及びカビ毒の不活性化効果により、処理対象物19に着生している細菌、カビ菌及びカビ毒を、それぞれ、死滅させ、不活性化することが可能である。
Reference numeral 27a is a first-stage plasma generation electrode. As shown in FIG. 8, the first-stage plasma generation electrode 27a is a pair of electrodes including a first dielectric-coated rod-
As shown in FIG. 8, the first-stage plasma generation electrode 27a receives the atmospheric-pressure barrier discharge when high-voltage power is supplied from the
符号11fは第2の誘電体被覆棒型非接地電極である。第2の誘電体被覆棒型非接地電極11fは、誘電体10で被覆された複数の棒電極で構成され、図7に示されるように、反応容器1の中心線1aに略直交する一平面内に平行して、等間隔に配置される。第2の誘電体被覆棒型非接地電極11fは、第2の対象物分散用メッシュ25bの下側に、0.5cm〜10cm離れて、ここでは、例えば、2cm離れた位置に設置される。
第2の誘電体被覆棒型非接地電極11fは、図8に示されるように、第1の誘電体被覆棒型非接地電極11eと同様の電極である。第2の誘電体被覆棒型非接地電極11fは、図8に示されるように、後述の第2の誘電体被覆棒型接地電極12fと交互に配置される。
As shown in FIG. 8, the second dielectric-coated rod-
符号12fは第2の誘電体被覆棒型接地電極である。第2の誘電体被覆棒型接地電極12fは、誘電体10で被覆された複数の棒電極で構成され、図7に示されるように、反応容器1の中心線1aに略直交する一平面に平行して、等間隔に配置される。第2の誘電体被覆棒型接地電極12fは、第2の対象物分散用メッシュ25bの下側に、0.5cm〜10cm離れて、ここでは、例えば、2cm離れた位置に設置される。
第2の誘電体被覆棒型接地電極12fは、図8に示されるように、第1の誘電体被覆棒型接地電極12eと同様の電極である。
As shown in FIG. 8, the second dielectric-coated rod-
符号27bは第2段プラズマ生成電極である。第2段プラズマ生成電極27bは、図8に示されるように、第2の誘電体被覆棒型非接地電極11fと第2の誘電体被覆棒型接地電極12fから成る一対の電極である。
第2段プラズマ生成電極27bは、図8に示されるように、電源7から第1及び第2の電力供給線8a、8bを介して、高電圧の電力が供給されると、大気圧バリア放電プラズマ13cが発生する。なお、バリア放電プラズマ13cは、プラズマが生成するオゾン、酸素ラジカル、イオン、電子及び紫外光等による殺菌効果及びカビ毒の不活性化効果により、処理対象物19に着生している細菌、カビ菌及びカビ毒を、それぞれ、死滅させ、不活性化することが可能である。
符号13cはバリア放電プラズマである。バリア放電プラズマ13cは、第1の誘電体被覆棒型非接地電極11eと第1の誘電体被覆棒型接地電極12eから成る一対の電極間及び第2の誘電体被覆棒型非接地電極11fと第2の誘電体被覆棒型接地電極12fから成る一対の電極間に、電源7から第1及び第2の電力供給線8a、8bを介して、高電圧の電力が供給されると、発生する。バリア放電プラズマ13cは、プラズマが生成するオゾン、酸素ラジカル、イオン、電子及び紫外光等による殺菌効果及びカビ毒の不活性化効果により、処理対象物19に着生している細菌、カビ菌及びカビ毒を、それぞれ、死滅させ、不活性化することが可能である。
Reference numeral 27b is a second-stage plasma generation electrode. As shown in FIG. 8, the second-stage plasma generation electrode 27b is a pair of electrodes including a second dielectric-coated rod-
As shown in FIG. 8, when the high-voltage power is supplied from the
Reference numeral 13c is a barrier discharge plasma. The barrier discharge plasma 13c is supplied between a pair of electrodes including a first dielectric-coated rod-
次に、図7及び図8に示される本発明の第4の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置を用いて、粉状の対象物19をプラズマ殺菌する方法を説明する。ここでは、例えば、小麦粉を対象物とする。
先ず、ホッパー20にプラズマ処理対象物19の小麦粉を、例えば、24Kgを投入する。
次に、加振機17を稼働させ、反応容器1を加振する。反応容器1が加振されると、篩用メッシュ5、第1の対象物分散用メッシュ25a、第1段プラズマ生成電極27a、第2の対象物分散用メッシュ25b、第2段プラズマ生成電極27b及び回収板18は振動する。
次に、交流電源7から第1及び第2の電力供給線8a、8bを介して、第1段プラズマ生成電極27aに高電圧の電力を供給するとともに、第2段プラズマ生成電極27bに高電圧の電力を供給する。交流電源7の電圧を徐々に増大していくと、大気のバリア放電プラズマ13cが発生する。大気のバリア放電プラズマ13cが発生すると、その中にオゾンが発生するので、そのオゾンの発生濃度と交流電源7の電圧の関係を把握する。なお、人間がオゾンの匂いを感じる際の濃度は、一般に、0.01ppm〜0.05ppmであるので、この濃度を超えないように、上記出力の設定を行う。
そして、該オゾンの発生濃度と交流電源7の出力の関係を示すデータから、オゾン濃度が略0.01ppm〜0.05ppmとなる際の該交流電源7の電圧値を把握する。なお、オゾン濃度は、市販のオゾン濃度計(オゾン濃度範囲:例えば、0.00〜3.00ppm)で測定する。ここで、オゾン濃度が略0.05ppmとなる際の交流電源7の電圧値を適正電圧値と呼ぶ。
次に、交流電源7の出力を上記適正電圧値に設定する。その結果、図8に示される大気のバリア放電プラズマ13cが、第1段プラズマ生成電極27a及び第2段プラズマ生成電極27bに発生する。
なお、該バリア放電プラズマ13cが発生し、対象物19がバリア放電プラズマ13cに曝されると、プラズマ13cの中に存在するオゾン、酸素ラジカル、イオン及び紫外光等による殺菌効果及びカビ毒の不活性化効果によって、対象物19に着生している細菌、カビ菌及びカビ毒は、それぞれ、死滅し、不活性化される。
Next, a method for plasma sterilizing the
First, the flour of the
Next, the
Next, high-voltage power is supplied to the first-stage plasma generation electrode 27a from the
Then, from the data indicating the relationship between the ozone generation concentration and the output of the
Next, the output of the
When the barrier discharge plasma 13c is generated and the
次に、ローターリバルブ21を稼働させ、対象物19の小麦粉を対象物投入ホッパー20から、ローターリバルブ21及び投入口23を介して反応容器1に投入する。供給スピードは、1分間に略100g〜1Kg程度の範囲で、ここでは、例えば、1分間に略400gとする。
反応容器1に投入された対象物19の小麦粉は、投入口23から篩用メッシュ5に落下し、その大部分は篩用メッシュ5に載置される。篩用メッシュ5に載置された対象物19の小麦粉は、振動している篩用メッシュ5で篩に掛けられながら、少しずつ下側に落下する。落下する対象物19の小麦粉の量は、概略、1分間に400gである。篩用メッシュ5に載置されずに、素通りした対象物19は、第1段プラズマ生成電極27aの方に落下、移動する。
篩用メッシュ5で篩落とされた対象物19は、第1の対象物分散用メッシュ25aの上へ落下する。第1の対象物分散用メッシュ25aに到達した対象物19の一部分は、素通りして、第1段プラズマ生成電極27aの方へ落下していく。第1の対象物分散用メッシュ25aに到達した対象物の大部分は、第1の対象物分散用メッシュ25aに一旦、載置され、加振機17の加振による振動で分散しながら、広がって、落下する。
Next, the
The flour of the
The
第1の対象物分散用メッシュ25aから落下した、あるいは素通りした対象物19は、第1段プラズマ生成電極27aを通過して、第2の対象物分散用メッシュ25bに、一旦載置される。前記メッシュ25aから落下した対象物19の他の一部分は、第1段プラズマ生成電極27aの上に載置される。
第1段プラズマ生成電極27aの上に、一旦載置された対象物19は、加振機17による加振により、落下して、第2の対象物分散用メッシュ25bに、一旦、載置される。
そして、第2の対象物分散用メッシュ25bに載置された対象物19は、加振機17の加振による振動で分散しながら、広がって、落下する。前記メッシュ25bから落下した対象物19は、第2段プラズマ生成電極27bを通過して、回収板18の方へ落下する。
The
The
The
上記対象物19が、バリア放電プラズマ13cが発生している第1段プラズマ生成電極27a及び第2段プラズマ生成電極27bを通過する際に、プラズマの殺菌作用及びカビ毒の不活性化作用により、処理対象物19の小麦粉は殺菌及びカビ毒の処理がなされる。
上記バリア放電プラズマ13cでプラズマ処理された対象物19は、回収板18と回収口15を経由して、回収箱16に回収される。
When the
The
以上の説明で示したように、本発明の第4の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、反応容器1を、筒状の容器とし、前記筒状の容器の中心線1aが鉛直方向に略合致するように設置し、反応容器1の上側から順に、篩用メッシュ5と、第1の対象物分散用メッシュ25aと、第1段プラズマ生成電極27aと、第2の対象物分散用メッシュ25bと、第2段プラズマ生成電極27bを配置し、前記第1段プラズマ生成電極27aと前記第2段プラズマ生成電極27bにバリア放電プラズマ13cを発生させながら、対象物19を該バリア放電プラズマ13cに曝すようにしているので、対象物19である小麦粉は、反応容器1の上側から下側へ略鉛直方向に移動し、その処理量は、前記第1段及び第2段プラズマ生成電極27a、27bの面積とその開口率に比例する。
その結果、大量の対象物19を処理するというニーズに対し、前記第1段及び第2段プラズマ生成電極27a、27bのサイズを増大することにより、容易に対応することが可能である。
上記説明において、バリア放電プラズマ13cの発生領域の個数は、前記第1段及び第2段プラズマ生成電極27a、27bの合計2個であるが、対象物19のプラズマ処理の効果をより確実化するために、上記バリア放電プラズマ13cの発生領域を3個以上に増大させることは容易に可能である。
本発明の第4の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、大量の粉状、粒状あるいはそれに類する対象物を、大量に、迅速に、ムラ無くプラズマ処理することが可能であり、実用に供することが可能である。
本発明の第4の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置は、米粉、小麦粉、そば粉、大豆の粉、南瓜の粉、人参の粉、魚粉、香辛料、カカオパウダー、抹茶パウダー、粉チーズ等の粉状の対象物を大量にプラズマ処理が可能であり、実用機として提供することが可能である。本発明の加工食品業界での実用化普及による経済的効果は、著しく大きい。
As described above, in the atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, the
As a result, it is possible to easily cope with the need to process a large number of
In the above description, the number of the regions where the barrier discharge plasma 13c is generated is two in total of the first and second-stage plasma generation electrodes 27a and 27b. However, the effect of the plasma processing of the
The atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the fourth embodiment of the present invention can plasma-process a large amount of powdery, granular, or similar objects in a large amount, quickly, without unevenness, and is practically usable. It is possible to provide.
The atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the fourth embodiment of the present invention includes rice flour, flour, buckwheat flour, soy flour, squash flour, ginseng flour, fish flour, spices, cacao powder, matcha powder, powdered cheese and the like. A large amount of the powdery target can be subjected to plasma processing, and can be provided as a practical machine. The economic effect of the practical use of the present invention in the processed food industry is remarkable.
(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置について説明する。本発明の第5の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置のプラズマ発生手段の構成は、反応容器1の鉛直方向に沿って貫通した開口を有する平板型接地電極及び平板型非接地電極を離間して配置し、かつ、前記平板型接地電極及び平板型非接地電極の開口の位置が鉛直方向から見て、重ならないようにずれた位置関係を保つように、配置される。即ち、反応容器1の上側より順に、前記平板型接地電極と前記平板型非接地電極が配置され、両者の貫通孔の位置がずれているので、前記平板型非接地電極の貫通孔から落下する処理対象物は、直接的に前記平板型非接地電極の貫通孔を通過せず、一旦、前記平板型非接地電極に載置され、その後加振機17に加振されて、前記平板型非接地電極の貫通孔から落下する。
なお、前記平板型接地電極と前記平板型非接地電極を配置するに際し、配置される位置の上下関係は、反応容器1の上側から前記平板型非接地電極、前記平板型接地電極の順に、配置しても良い。
具体的には、上記プラズマ発生手段として、上記本発明の第1の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である開口を有する接地電極12と、上記本発明の第3の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の構成部材である開口を有する平板型非接地電極11dを組み合わせて用いることができる。
上記接地電極12と平板型非接地電極11dを組み合わせた場合においても、上記本発明の第1、第2、第3及び第4の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置と同様に、米粉、小麦粉、そば粉、大豆の粉、南瓜の粉、人参の粉、魚粉、香辛料、カカオパウダー、抹茶パウダー、粉チーズ等の粉状の対象物を大量にプラズマ処理が可能であり、実用機として提供することが可能である。
この場合、上記接地電極12と平板型非接地電極11dが構造強度的に頑丈であることから、メンテナンス性に優れている。その結果、本発明の第5の実施形態に係わる大気圧プラズマ殺菌処理装置の加工食品業界における実用化普及による経済的効果は、著しく大きい。
(Fifth embodiment)
Next, an atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described. The configuration of the plasma generation means of the atmospheric pressure plasma sterilization apparatus according to the fifth embodiment of the present invention is such that a flat ground electrode and a flat non-ground electrode having an opening penetrating along the vertical direction of the
When arranging the flat-type ground electrode and the flat-type non-grounded electrode, the vertical position of the arrangement position is such that the flat-type non-grounded electrode and the flat-type grounded electrode are arranged in this order from the upper side of the
Specifically, as the plasma generating means, a
Even when the
In this case, since the
1・・・反応容器、
1a・・・反応容器の中心線、
2・・・処理対象物の受け入れ口、
5・・・篩用メッシュ、
6・・・接続端子、
7・・・交流電源、
8a、8b・・・第1及び第2の電力供給線、
9a・・・大気導入口、
9b・・・大気排出口、
10・・・誘電体、
11・・・非接地電極、
11a・・・非接地電極11の開口、
11b・・・第1の棒型非接地電極、
11c・・・第2の棒型非接地電極、
12・・・接地電極、
12a・・・接地電極12の開口、
12b・・・第1のメッシュ型接地電極、
12c・・・第2のメッシュ型接地電極、
17・・・加振機、
18・・・処理対象物19の回収板、
19・・・処理対象物、
25a・・・第1の対象物分散用メッシュ、
25b・・・第2の対象物分散用メッシュ。
1 ... reaction vessel,
1a: center line of the reaction vessel
2 ... Reception port for processing object
5 mesh for sieve,
6 ... connection terminal,
7 ... AC power supply,
8a, 8b ... first and second power supply lines,
9a: Atmospheric inlet,
9b ... air outlet,
10 ... dielectric,
11 ... ungrounded electrode,
11a: Opening of
11b 1st rod type non-ground electrode,
11c... A second rod-type non-ground electrode
12 ... ground electrode,
12a: opening of
12b: first mesh-type ground electrode,
12c: second mesh-type ground electrode,
17 ... shaker,
18 ··· Recovery plate for processing
19 ・ ・ ・ Object to be processed,
25a: first object dispersion mesh,
25b... Second object dispersion mesh.
Claims (10)
前記接地電極と前記非接地電極のそれぞれに、鉛直方向に沿って上側から下側へ貫通する開口を配置し、前記処理対象物を略鉛直方向へ落下させながらプラズマ処理することを特徴とする大気圧プラズマ殺菌処理装置。 A reaction vessel for accommodating the object to be treated, an air inlet for introducing air into the reaction vessel, an air outlet for exhausting the atmosphere inside the reaction vessel, and receiving the object to be treated provided in the reaction vessel A port, a recovery port for recovering the object to be processed from the reaction vessel, a ground electrode, a non-ground electrode, a dielectric provided on at least one of the ground electrode and the non-ground electrode, and the ground. A power supply for applying an AC or pulsed voltage between the electrode and the non-grounded electrode, applying a high voltage from the power supply between the grounded electrode and the non-grounded electrode, and applying an atmospheric pressure plasma between the electrodes. In the atmospheric pressure plasma sterilization apparatus for performing plasma processing on the object to be processed,
An opening penetrating from the upper side to the lower side along the vertical direction is disposed in each of the ground electrode and the non-ground electrode, and the plasma processing is performed while dropping the processing target substantially in the vertical direction. Atmospheric pressure plasma sterilization equipment.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2022075031A1 (en) * | 2020-10-08 | 2022-04-14 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Plasma sterilization device |
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2019
- 2019-10-21 JP JP2019191852A patent/JP2020006261A/en active Pending
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WO2022075031A1 (en) * | 2020-10-08 | 2022-04-14 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Plasma sterilization device |
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