JP2020510419A - 殻付き卵の低温殺菌 - Google Patents

Abstract

殻付き卵低温殺菌方法であって、複数の長尺状マイクロ波キャビティを含む昇温段（１２）において、少なくとも主にマイクロ波照射により、複数の殻付き卵（４０）の卵黄温度を同時に低温殺菌温度にまで上昇させるステップと、低温殺菌段（１４）において、上昇させた温度を低温殺菌に十分な時間維持するステップとを備える。マイクロ波キャビティは、それぞれに供給されるマイクロ波が他のマイクロ波キャビティに漏出しないように互いに隔離されており、マイクロ波照射中に、殻付き卵（４０）をマイクロ波キャビティの長手方向に移動させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、殻付き卵の低温殺菌に関し、特に殻付き卵の低温殺菌方法および低温殺菌装置に関する。

特許文献１および２は参照により本明細書に組み込まれる。両文献には、殻付き鶏卵のような殻付き卵へのサルモネラ・エンテリティディスの感染に係る問題が生じていること、さらには、殻付き卵の低温殺菌において、殺菌対象微生物の低減と卵白品質の維持との間で必要な均衡を考慮しながらの試行に難航したことが記載されている。一般的に卵黄タンパク質は卵白タンパク質より熱に強いが、低温殺菌対象の微生物は卵黄に存在するので、卵白を損なうことなく卵黄温度を十分に上昇させなければならない。特許文献１に記載の殻付き卵低温殺菌方法によれば、マイクロ波照射により、殻付き卵の卵白を途中で少なくとも１回はその昇温速度が低下するように５７℃〜６０℃まで昇温させる。これにより、卵の外表面も５７℃〜７０℃の温度に加熱される。上昇した卵白および卵殻の温度はその後、低温殺菌に十分な時間維持される。この方法では、マイクロ波照射によって殻付き卵の卵黄が卵白より高い温度にまで加熱される。

米国特許第８０７１１４６号明細書 米国特許第８５６９６６７号明細書

本発明者らは、特許文献１の開示のようなマイクロ波照射方法を利用した、殻付きの卵の低温殺菌が可能な方法および装置を商用に開発するために、商用の卵選別包装装置の実質可能稼働速度を考慮して、秘密裡に以下を試みた。すなわち、殻付き卵を２次元マトリクス状に配置して搬送するコンベヤの使用を試みた。卵を例えば平行な１６列に配置する（つまり、各行に１６個並べた卵を１以上の長尺状の卵支持体で支持する）。そして、卵を１６個並べて収容可能な共通幅を有するマイクロ波キャビティの内部を、１６列の卵が通過する。長尺状の卵支持体は、卵を１６個並べて支持可能な長さを有し、マイクロ波キャビティの内部を卵の進行方向すなわちコンベヤの進行方向に直交する。上記のように卵を配置するには、卵支持体が共通幅を有するマイクロ波キャビティの内部を移動すればよい。しかしながらこれは奏功しなかった。というのも、マイクロ波キャビティを通過するマトリクス配置の卵には、過度に低温のままのものもあれば、過度に高温になるものもあり、十分に均一な昇温は不可能であると判明したからである。また、長尺状卵支持体の上に、すなわちコンベヤの上に、マイクロ波キャビティの天井から長手に延伸する隔壁を複数設けて、温度均一性の改善も試みた。しかしながらこれもうまくはいかなかった。長手に延伸する隔壁間では、マイクロ波サブキャビティが長手に延伸して、コンベヤの長尺状卵支持体を介して相互に接続している。これらマイクロ波サブキャビティのマイクロ波加熱を十分正確に制御して、進行方向に直交して延伸する行の卵を低温殺菌目的で十分均一に加熱することはできなかった。その結果、同じ行に、過度に低温のままの卵も過度に高温になる卵も存在することになってしまう。

マイクロ波照射を利用した、商業的に魅力ある殻付き卵の低温殺菌方法および低温殺菌装置が望ましい。

本発明の一態様が提供する殻付き卵低温殺菌方法は、複数の長尺状マイクロ波キャビティを含む昇温段において、少なくとも主にマイクロ波照射により、複数の殻付き卵の卵黄温度を同時に低温殺菌温度にまで上昇させるステップと、低温殺菌段において、上昇させた温度を低温殺菌に十分な時間維持するステップとを備える。マイクロ波キャビティは、それぞれに供給されるマイクロ波が他のマイクロ波キャビティに漏出しないように互いに隔離されており、マイクロ波照射中に、殻付き卵をマイクロ波キャビティの長手方向に移動させる。

一般的には、このように殻付き卵は、未包装のバラの状態で長尺状マイクロ波キャビティの内部を移動して、熱湯のような液状熱媒体を必要とすることなく、少なくとも主にマイクロ波照射による加熱で伝熱される。よって、昇温段は乾燥昇温段ともいえる。

本明細書では、「主に」という表現は過半数と解釈される。すなわち、「少なくとも主にマイクロ波照射により、複数の殻付き卵の卵黄温度を同時に上昇させる」ことは、マイクロ波照射により、卵黄温度の上昇に必要なエネルギーの過半数が供給されることを意味する。

卵黄の低温殺菌温度は、５７℃〜６０℃でもよく、好ましくは５８℃〜６０℃であり、さらに好ましくは５９℃〜６０℃である。分かるとおり、マイクロ波照射により卵黄は卵白よりわずかに高温になるので、卵黄温度を制御すると、卵白温度も制御されることにはなるが、その最高温度は卵黄の最高温度よりわずかに低い。そのため、卵黄タンパク質より熱に弱い卵白タンパク質は、許容できない程度にまでは変性しないことが保証される。

好ましくは、マイクロ波キャビティは、その長手軸が互いに平行になるように並べて配置される。マイクロ波キャビティは矩形管または正方形管であり、その内部を、殻付き卵がマイクロ波照射を受けながら長手方向に移動する。管の入口および出口は、その寸法を小さくしてマイクロ波チョークとして機能してもよい。

本発明の一実施形態によれば、複数の長尺状マイクロ波キャビティは共通面に位置する。この共通面は水平であることが好ましい。

殻付き卵を長尺状マイクロ波キャビティの長手方向に移動させる場合、卵をキャビティの長手方向に、例えば２個である複数個並べてキャビティを通過させることが好ましい。言い換えれば、卵を平行な例えば２列である複数列に配置して、卵列が、その進行方向に直交して隣接した状態でキャビティの内部を、同時に、すなわちロックステップ方式で移動するようにしてもよい。

本発明者らは、殻付き卵の温度について以下の点を見い出した。長尺状マイクロ波キャビティを、１列の卵に合わせた寸法にする（すなわち、マイクロ波キャビティまたはマイクロ波トンネルにおいて、側壁と卵の間のアーク放電を防止するためにこれらの間に隙間を空けて卵を１個収容可能な幅を設ける）。このようなマイクロ波キャビティの内部で卵を移動させれば、卵温度の確実性は最も高い。なぜならば、特定の卵を加熱するマイクロ波電界は、（進行方向に直交する方向に）隣接する卵の影響を受けないからである。卵を１列収容できる幅の狭いマイクロ波キャビティまたはマイクロ波トンネルを複数備える装置を用いる方法では、卵を細かい重量範囲に分類して最も狭い温度範囲にまで加熱可能であるので、より柔軟な対応が可能である。しかしながら、設備投資面から見ればこの方法はコストがかかる。

マイクロ波キャビティまたはマイクロ波トンネルを複数備えて、その内部を長手方向に複数列の殻付き卵を移動させる装置を用いる方法のほうが、上記方法より部品数が少なくなるので、設備投資面から見ればコストはかからないであろう。しかしながら、そのようなマイクロ波キャビティでは、隣接する卵によりマイクロ波キャビティのマイクロ波電界分布が幅方向に乱れて、許容できない程度にまで卵の温度制御が影響を受けることはあってはならない。当然ながら、２列の卵用のマイクロ波キャビティまたはマイクロ波トンネルの幅は、側壁と卵の間のアーク放電を防止するために側壁から隙間を空けて卵を２個収容可能でなければならない。

そして本発明者らは、長尺状マイクロ波キャビティの対向する側壁間において、マイクロ波電界を許容範囲内で確実に一定または均一にするには、マイクロ波キャビティの幅に限度があること、ひいては、マイクロ波キャビティが収容可能な卵の列数に限度があることを見い出した。この限度は、マイクロ波キャビティに供給されるマイクロ波の周波数（または波長）に依存する。

本発明の一実施形態によれば、各マイクロ波キャビティ内に配置される殻付き卵の列数、マイクロ波キャビティのマイクロ波周波数およびマイクロ波波長のうち少なくとも２つは、表１から選択される。また、各マイクロ波キャビティの幅は、当該マイクロ波キャビティ内に配置される殻付き卵の列数に依存して表１から選択される。

マイクロ波キャビティの長手方向に移動させられる殻付き卵の長手軸は、卵の進行方向に直交する。

長手方向に延伸する殻付き卵列の中で隣接する卵の最小間隔は、好ましくは約５ｍｍであり、より好ましくは約８ｍｍであり、最も好ましくは約１０ｍｍである。

長手方向に延伸する殻付き卵列の中で隣接する卵の最大間隔は、好ましくは約５０ｍｍであり、より好ましくは約２５ｍｍであり、最も好ましくは約１０ｍｍである。

隣接する複数の長手方向に延伸する殻付き卵列が長尺状マイクロ波キャビティを通過するときの、卵の進行方向に直交する方向に隣接する卵の最小間隔は、好ましくは約３ｍｍであり、より好ましくは約５ｍｍであり、最も好ましくは約１０ｍｍである。

隣接する複数の長手方向に延伸する殻付き卵列が長尺状マイクロ波キャビティを通過するときの、卵の進行方向に直交する方向に隣接する卵の最大間隔は、好ましくは約５０ｍｍでもあり、より好ましくは約２５ｍｍでもあり、最も好ましくは約１０ｍｍである。

隣接する２つの長手方向に延伸する殻付き卵列が長尺状マイクロ波キャビティを通過するときに、卵の進行方向に直交する方向に隣接する卵の鈍端部同士が対向していることが好ましい。卵の鈍端部とは、気室を含む端部のことである。このように、隣接する２つの長手方向に延伸する卵列がマイクロ波キャビティを通過するときは、各列の卵の鋭端部がマイクロ波キャビティの側壁に対向していることが好ましい。

殻付き卵低温殺菌方法は、長尺状マイクロ波キャビティのためのマイクロ波を、単一のまたは共通のマグネトロンのようなマイクロ波発生器を用いて発生させるステップと、発生させたマイクロ波を、内部を殻付き卵が通過する当該キャビティに供給するステップとを含んでもよい。

殻付き卵低温殺菌方法は、例えば２つ、４つまたは８つである１つ以上のマイクロ波分配器を用いて、マイクロ波発生器が発生させた総マイクロ波電力をマイクロ波電力部分に分割するステップと、分割したマイクロ波電力部分を、内部を殻付き卵が通過する各長尺状マイクロ波キャビティに供給するステップとを含んでもよい。マイクロ波分配器は、その調整や制御が可能であってもよく、クローズドループ制御の一部を構成してもよい。

分かるとおり、低温殺菌温度まで殻付き卵を加熱するのに必要なマイクロ波電力は、長尺状マイクロ波キャビティを通過する卵の質量に比例する。したがって殻付き卵低温殺菌方法は、卵の温度制御のためにマイクロ波キャビティへのマイクロ波電力供給量を調整するステップを含んでもよい。例えば、殻付き卵低温殺菌方法は、マイクロ波分配器を電気的に調整して、マイクロ波キャビティへのマイクロ波電力供給量を制御するステップを含んでもよい。（適切な重量範囲への卵の分類が常時行われると仮定する場合、）動作がいったん定常状態に到達すると、マイクロ波キャビティへのマイクロ波電力供給量を調整する必要はほとんどない（マイクロ波キャビティへの平均マイクロ波電力供給量の約１０％未満）と見込まれる。

殻付き卵低温殺菌方法は、マイクロ波キャビティの床および側壁の少なくとも一方を加熱して、殻付き卵の少なくとも外表面または殻表面を熱放射により加熱するステップをさらに備えてもよい。この加熱はオーム加熱や抵抗加熱などによる電気加熱でもよい。このように加熱すれば、マイクロ波照射中の卵からの熱損失の低減が助長されるので、卵殻は低温殺菌目的では十分に高温になる。

長尺状マイクロ波キャビティの床および側壁の少なくとも一方は、約５５℃〜約６５℃の範囲内の例えば約６０℃の温度まで加熱してもよい。

殻付き卵低温殺菌方法は、殻付き卵の卵黄温度が、少なくとも主にマイクロ波照射により同時に低温殺菌温度まで上昇する間、昇温段の内部で熱風を移動させるステップをさらに備えてもよい。熱風の温度は、約４０℃〜約７０℃でもよく、好ましくは約５０℃〜約６５℃であり、さらに好ましくは約５５℃〜約６０℃であり、例えば約５８℃である。熱風は、低温殺菌段から供給されてもよく、卵の進行方向に逆らって長尺状マイクロ波キャビティの上流方向に流れてもよい。

昇温段による殻付き卵の外表面の加熱温度は、５７℃〜７０℃でもよく、好ましくは５７℃〜６０℃であり、さらに好ましくは５８℃〜６０℃である。この昇温は、（必要なエネルギーの過半数を供給する）マイクロ波照射に、対流加熱および熱放射の少なくとも一方を組み合わせて達成されるのが一般的である。

殻付き卵低温殺菌方法は、殻付き卵を、少なくともマイクロ波キャビティに滞留させている間に、その長手軸を中心に回転させるステップをさらに備えてもよい。また、殻付き卵を、低温殺菌段に滞留させている間に、その長手軸を中心に回転させることも好ましい。

卵が１回転で進む距離は、約０．０５ｍ〜約１ｍでもよく、好ましくは約０．０５ｍ〜約０．５ｍであり、最も好ましくは約０．２ｍ〜約０．３ｍであり、例えば約０．２５ｍである。

長尺状マイクロ波キャビティへのマイクロ波の供給は、例えばその天井を介して上方から行われてもよい。

本発明の一実施形態によれば、長尺状マイクロ波キャビティへのマイクロ波の供給は、当該キャビティに対応してその上方に位置する導波管から行われる。導波管は、マイクロ波キャビティと平行にその真上に位置してもよい。マイクロ波キャビティの天井は導波管の床を規定してもよい。マイクロ波キャビティの天井に設けられた１以上の開口により、マイクロ波キャビティおよび導波管の間でマイクロ波を伝播させてもよい。開口は、マイクロ波キャビティの中央に、すなわちキャビティの側壁間の中間に位置してもよい。

殻付き卵が長尺状マイクロ波キャビティを通過する間に、キャビティの長手方向に少なくとも１回は昇温速度が低下するように、昇温段で卵黄を昇温させてもよい。言い換えれば、マイクロ波キャビティの上流側のほうが下流側より多くのマイクロ波電力量を受信してもよい。よって、マイクロ波キャビティを通過する卵の加熱速度を漸減できるように、当該キャビティのマイクロ波電力密度は、１回以上、好ましくは２回以上低下するよう構成されてもよい。

本発明の一実施形態によれば、長尺状マイクロ波キャビティの天井に設けられた開口は、マイクロ波電界の波長により定まる間隔で設けられた溝孔であり、殻付き卵が進行する方向に寸法が小さくなっている。一般的には、溝孔の長手軸はマイクロ波キャビティの長手軸と平行である。この構成によって、マイクロ波キャビティを通過する卵の加熱速度が、キャビティ内での位置を関数とする対数曲線に概ね沿って低下することが好ましい。

殻付き卵低温殺菌方法は、長尺状マイクロ波キャビティの床から殻付き卵を持ち上げるステップを含んでもよい。

長尺状マイクロ波キャビティの床から殻付き卵を持ち上げる高さは、好ましくは約５ｍｍ〜約５０ｍｍであり、より好ましくは約１０ｍｍ〜約３０ｍｍであり、最も好ましくは約１５ｍｍ〜約２０ｍｍである。

殻付き卵低温殺菌方法は、マイクロ波キャビティ内における殻付き卵の表面温度を測定して、卵の卵黄温度に相関させるステップをさらに備えてもよい。このような相関は、卵の表面温度が卵黄温度よりわずかに（例えば約１℃〜約３℃だけ）低い線形相関でもよい。このように殻付き卵低温殺菌方法は、マイクロ波キャビティ内における出口のような選択されたまたは所定の位置にある殻付き卵の表面温度を制御して、卵黄温度を（表面温度よりわずかに高くなるように）間接的に制御するステップを含んでもよい。卵の表面温度は、所望のまたは基準の表面温度との差が上下約１．５℃以下である狭い範囲に制御されることが好ましい。

殻付き卵の表面温度の測定は、赤外線温度センサ、具体的には受動型赤外線温度センサにより行ってもよい。赤外線温度センサは、長尺状マイクロ波キャビティのから卵が出ていく出口において卵の上方に位置するよう設けられてもよい。

殻付き卵低温殺菌方法は、各長尺状マイクロ波キャビティの長手方向に、マイクロ波キャビティに対応する専用の搬送手段により殻付き卵を移動させるステップを含んでもよい。

長尺状マイクロ波キャビティの搬送手段は、卵循環支持体を含んでもよい。卵循環支持体は、マイクロ波キャビティをその長手方向に通り抜けるように設けられており、キャビティの長手方向に移動する。卵循環支持体のマイクロ波キャビティへの出入りは、キャビティの一端にある入口から入り、その反対側の他端である下流側の出口から出るようにしてもよい。卵循環支持体のうち、マイクロ波キャビティの内部にある部分は、キャビティの床上で支持された状態でキャビティの側壁間に位置する。よって、卵循環支持体のいずれの部分も、側壁を越えて横方向に延伸して例えば隣接するマイクロ波キャビティに進入するようなことはない。分かるとおり、このように、隣接するマイクロ波キャビティの間にマイクロ波を通さない側壁を挟むことによって、キャビティを互いに隔離できる。よって、各マイクロ波キャビティに供給されるマイクロ波が、隣接するキャビティに漏出することを確実に防止できる。

卵循環支持体は、それぞれに対応する長尺状マイクロ波キャビティを共通速度で通過して移動できるように、共通駆動軸により駆動されてもよい。

本発明の一実施形態によれば、卵循環支持体は、共通駆動軸上の駆動歯車に駆動される。卵循環支持体はプレートを含むチェーンであり、プレート間には回転可能な卵支持構造が延伸する。卵支持構造は、間隔を空けて配置された殻付き卵を複数列支持する。

卵循環支持体は、殻付き卵に対して、上述のような間隔空け、向き付けおよび持ち上げの少なくとも１つを行う構成および寸法を有してもよい。

殻付き卵低温殺菌方法は、低温殺菌段において、上昇させた殻付き卵の温度を熱風のような対流加熱により維持するステップを含んでもよい。熱風の温度は、所望の維持すべき卵殻温度より、わずかに例えば約２℃〜約５℃だけ高くてもよい。熱風の主な目的は、低温殺菌段の内部における卵の熱損失を抑制することである。この熱損失は、少なくとも部分的には卵の水分損失により生じる場合がある。本発明の一実施形態によれば、低温殺菌段の内部ではマイクロ波照射による殻付き卵の加熱は行われないので、低温殺菌段はマイクロ波キャビティを含まなくてもよい。

昇温段における殻付き卵の最短滞留時間は、約３分でもよく、好ましくは約５分であり、より好ましくは約１０分であり、滞留時間は例えば約１２分である。

昇温段における殻付き卵の最長滞留時間は、約４５分でもよく、好ましくは約３０分であり、さらに好ましくは約１７分である。

低温殺菌段における殻付き卵の最短滞留時間は、約７分でもよく、好ましくは約２０分であり、より好ましくは約３５分であり、滞留時間は例えば約４０分である。

低温殺菌段における殻付き卵の最長滞留時間は、約９０分でもよく、好ましくは約６０分であり、より好ましくは約４５分である。

殻付き卵低温殺菌方法は、昇温段から出てくる殻付き卵を直ちに低温殺菌段の内部に移動するステップを含んでもよい。言い換えれば、搬送手段が昇温段および低温殺菌段の双方を通過して卵を移動できるように、昇温段および低温殺菌段は互いに直接隣接していてもよい。本発明の一実施形態によれば、このように卵循環支持体は、昇温段および低温殺菌段の双方をその長手方向に通り抜けるように設けられる。

本発明の一態様が提供する殻付き卵低温殺菌装置は、複数の長尺状マイクロ波キャビティを含む、複数の殻付き卵の温度をマイクロ波照射により上昇させる昇温段と、昇温段から受け取った殻付き卵の上昇後の温度を、低温殺菌に十分な時間維持する低温殺菌段とを備える。マイクロ波キャビティは、それぞれに供給されるマイクロ波が他のマイクロ波キャビティに漏出しないように互いに隔離されている。

典型的には、殻付き卵低温殺菌装置は、マイクロ波キャビティごとに、その内部をその長手方向に通過して殻付き卵を当該長手方向に移動させる搬送手段をさらに備える。好ましくは、搬送手段は、昇温段を通過した卵を低温殺菌段も通過させて移動させる。

昇温段は上述のとおりでもよい。

低温殺菌段は上述のとおりでもよい。

長尺状マイクロ波キャビティは上述のとおりでもよい。

長尺状マイクロ波キャビティは、選択される列数に殻付き卵を並べて収容できるように、上記の表１から選択される幅を有してもよい。

または、長尺状マイクロ波キャビティの幅は、約６ｃｍ〜約１５ｃｍでもよく、好ましくは約６ｃｍ〜約１２ｃｍであり、さらに好ましくは約７ｃｍ〜約１０ｃｍであるので、マイクロ波キャビティは殻付き卵を１列に並べて収容できる。

または、長尺状マイクロ波キャビティの幅は、約１４ｃｍ〜約２５ｃｍでもよく、好ましくは約１４ｃｍ〜約２０ｃｍであり、さらに好ましくは約１６ｃｍ〜約１８ｃｍであるので、マイクロ波キャビティは殻付き卵を２列平行に並べて収容できる。

または、長尺状マイクロ波キャビティの幅は、約２１ｃｍ〜約４０ｃｍでもよく、好ましくは約２１ｃｍ〜約３０ｃｍであり、さらに好ましくは約２２ｃｍ〜約２５ｃｍであるので、マイクロ波キャビティは殻付き卵を３列平行に並べて収容できる。

搬送手段は上述のとおりでもよい。

好ましくは、搬送手段は、マイクロ波キャビティにおいて、殻付き卵の長手軸がマイクロ波キャビティの長手方向に直交する状態で卵を支持する。

搬送手段は、殻付き卵に対して、間隔空け、持ち上げ、向きを付けた上での支持、および回転のうち少なくとも１つを、上述のとおり行ってもよい。

殻付き卵低温殺菌装置は、１以上のマイクロ波発生器を含んでもよい。マイクロ波発生器は、１以上のマイクロ波導波管によって各長尺状マイクロ波キャビティに接続されて、当該キャビティにマイクロ波を供給してもよい。マイクロ波発生器は、上記の表１から選択される周波数範囲および波長範囲の少なくとも一方にあるマイクロ波を発生させてもよい。

殻付き卵低温殺菌装置は、上述のようなマイクロ波分配器を含んでもよい。一般的に殻付き卵低温殺菌装置は、各長尺状マイクロ波キャビティへのマイクロ波電力供給量をマイクロ波分配器によって制御する制御部を備える。制御部はプログラマブルコントローラであることが好ましい。

殻付き卵低温殺菌装置は、マイクロ波キャビティを規定する、加熱された床および側壁の少なくとも一方をさらに備える。すなわち、殻付き卵低温殺菌装置は、マイクロ波キャビティの床および側壁の少なくとも一方を加熱する加熱手段を備えてもよい。加熱手段は、オーム加熱手段または抵抗加熱手段でもよい。

殻付き卵低温殺菌装置は、低温殺菌段のために熱風を発生させる熱風発生器をさらに備える。熱風発生器はまた、各長尺状マイクロ波キャビティを通して熱風を移動させてもよい。

制御部は、昇温段に滞留する殻付き卵の卵黄温度が低温殺菌温度まで上昇するように、各マイクロ波キャビティに供給されるマイクロ波電力を制御してもよい。低温殺菌温度は上述のとおりでもよい。

制御部は、各マイクロ波キャビティ内における選択されたまたは所定の位置にある卵の表面温度を、設定温度または基準温度として受信してもよい。制御部は、各マイクロ波キャビティ内における選択されたまたは所定の位置にある、当該キャビティにおける設定または基準の表面温度との温度差が上下約１．５℃以下である狭い範囲にある卵について、表面温度を制御することが好ましい。

殻付き卵低温殺菌装置は、殻付き卵の表面温度を測定する温度センサを含んでもよい。温度センサは上述のような赤外線温度センサでもよい。温度センサは卵の表面温度を制御部に入力して、制御部がクローズドフィードバックループ制御で機能できるようにしてもよい。

本発明の一実施形態によれば、殻付き卵低温殺菌装置は、マイクロ波発生器で発生した総マイクロ波電力を、マイクロ波電力部分に分割して、分割したマイクロ波電力部分を各マイクロ波キャビティに供給するマイクロ波分配器と、各マイクロ波キャビティに供給されるマイクロ波電力を制御する制御部とをさらに備える。制御部は、マイクロ波電力の制御を、昇温段に滞留する殻付き卵の卵黄温度が低温殺菌温度まで上昇するように行い、各マイクロ波キャビティ内における選択されたまたは所定の位置にある卵の表面温度を、設定温度または基準温度として受信する。

各長尺状マイクロ波キャビティは、例えばその天井を介して上方からマイクロ波の供給を受けてもよく、また、上述のとおり導波管と対応してもよい。

稼働中は、長尺状マイクロ波キャビティの長手方向に少なくとも１回は昇温速度が低下するように、昇温段は殻付き卵の卵黄を昇温させてもよい。言い換えれば、稼働中は、マイクロ波キャビティの上流側のほうが下流側より多くのマイクロ波電力量を受信してもよい。このように、マイクロ波キャビティのマイクロ波電力密度は上述のとおりでもよい。よって、各マイクロ波キャビティには、上述のような開口が設けられた天井があってもよい。

以下に、添付図面を参照しながら本発明の一例を説明する。
本発明に係る殻付き卵低温殺菌装置の立体図である。 図１の装置の側面図である。 図１の装置からマイクロ波分配器のような構成要素を省略した、供給端を示す図である。 図１の装置が備える導波管および長尺状マイクロ波キャビティの縦断面図である。 本発明に係る殻付き卵低温殺菌装置が備える１対のマイクロ波キャビティの部分立体図であり、各キャビティが殻付き卵を１列収容する状態を示す。 マイクロ波電界分布および殻付き卵の加熱速度の試験に用いる１つのマイクロ波キャビティの部分立体図であり、殻付き卵を２列並べて収容する状態を示す。 図１の装置を用いて低温殺菌される殻付き卵の卵黄温度を時間の関数としたグラフである。 図６の試験用長尺状マイクロ波キャビティで加熱される左右２列に並べた殻付き卵の外殻温度分布を示すグラフである。 図１の装置を用いて殻付き卵を低温殺菌したときの、２つの卵のバッチにおけるサルモネラ・エンテリティディスのファージタイプＰＴ４およびＰＴ８の対数減少を、赤外線温度センサにより測定される卵殻温度の関数として示すグラフである。 赤外線温度センサにより測定される殻付き卵の外殻温度と卵に光ファイバーを挿入して測定される卵黄温度との線形関係を示すグラフである。 上方の導波管からマイクロ波の供給を受ける、図６の試験用長尺状マイクロ波キャビティのマイクロ波電界分布を示す図であり、当該キャビティ内には２個の殻付き卵が並べて配置されている。 上方の導波管からマイクロ波の供給を受ける、図６の試験用長尺状マイクロ波キャビティの長手方向のマイクロ波電界分布を示す図である。

図１を参照すると、符号１０は本発明に係る殻付き卵低温殺菌装置を示す。低温殺菌装置１０は、互いに直接隣接する昇温段１２および低温殺菌段１４を含む。例示の低温殺菌装置１０はモジュール式である。具体的には、昇温段１２はモジュールを１つ含み、低温殺菌段１４は３つのモジュール１４．１、１４．２および１４．３から組み立てられる。

昇温段１２は、長尺状マイクロ波キャビティ１６を８つ含む（図３参照）。マイクロ波キャビティ１６は、それぞれに供給されるマイクロ波が他のマイクロ波キャビティに漏出しないように互いに隔離されている。そのため、マイクロ波キャビティ１６は図４に示すような縦断面を有するステンレス鋼矩形管からなる。図４から分かるように、マイクロ波キャビティ１６のうち、入口１８および出口２０は他の部分より高さが小さいので、稼働中は当該キャビティからのマイクロ波漏出を防止するマイクロ波チョークとして機能する。

各長尺状マイクロ波キャビティ１６を構成する側壁２２、床２４および天井２６は、幅が約２ｍｍのステンレス鋼シートで成型される。側壁２２は、隣接するマイクロ波キャビティ１６間で共有されるのではない。言い換えれば、マイクロ波キャビティ１６は、それぞれが独立して側壁２２、床２４および天井２６を有する長尺状の矩形管である。

複数の長尺状マイクロ波キャビティ１６は、その長手軸が平行であって共通の水平面に位置するように、並べて配置されている。各マイクロ波キャビティ１６は、内幅が約１７０ｍｍで長さが約２．４ｍであるので、図３に例示するように２列に並べた殻付き卵を収容可能である。

長尺状マイクロ波キャビティ１６の床２４および側壁２２は、抵抗加熱により制御されながら電気的に加熱される。

各長尺状マイクロ波キャビティ１６は、その入口１８および出口２０の間に延伸する長尺状マイクロ波導波管２８（図３および図４参照）と対応する。導波管２８もステンレス鋼シートから成型される。マイクロ波キャビティ１６のうち、側壁２２は上方向に延伸して導波管２８の側壁を規定し、天井２６は導波管２８の床を規定する。このように、各マイクロ波キャビティ１６は対応する導波管２８とともにモジュールユニットを構成するので、同一のモジュールユニットが複数独立して構成される。

それぞれが長尺状マイクロ波キャビティ１６および対応する導波管２８から構成されるモジュールユニットは、ハウジング２９との間に断熱材（図示せず）を挟んでハウジング２９内に並べて配置される。

長尺状マイクロ波キャビティ１６の天井２６には、マイクロ波伝播開口３０が設けられる。マイクロ波伝播開口３０は、マイクロ波キャビティ１６の長手方向に間隔を空けて設けられた長手方向に延伸する溝孔であり、その長手方向の長さはキャビティの長手方向に進むにつれて短くなっている。マイクロ波伝播開口３０は、マイクロ波キャビティ１６の側壁２２間の中間に位置する。このような構成により、稼働中は、マイクロ波キャビティ１６へのマイクロ波の供給は、キャビティの天井２６に長手方向に間隔を空けて設けられたマイクロ波伝播開口３０を介して上方から行われてもよい。マイクロ波は、共通のマグネトロンのようなマイクロ波発生器（図示せず）によってまたはその内部で発生して、マイクロ波分配器３４およびアンテナ３２（図１参照）から導波管２８に供給される。アンテナ３２から導波管２８に供給されるマイクロ波電力量は、マイクロ波分配器３４に制御される。なお、マイクロ波分配器３４はプログラマブルコントローラ（図示せず）に制御される。マイクロ波電力の発生、分配および制御については、当業者に周知の技術であるので、本発明では焦点を当てず、ここでは詳述しない。

低温殺菌段１４は３つのモジュール１４．１、１４．２および１４．３を含む。これらモジュールが組み立てられて長尺状加熱キャビティを規定する。当該加熱キャビティの内部では、昇温段１２でマイクロ波照射により上昇させた殻付き卵の温度を、低温殺菌に十分な時間維持できる。低温殺菌段１４の各モジュール１４．１、１４．２および１４．３の天井の下方では、電気加熱棒（図示せず）が長手方向に延伸して、送風機（図示せず）を含む熱風発生器を部分的に構成する。送風機は、熱風を撹拌して、低温殺菌段１４の内部および長尺状マイクロ波キャビティ１６の内部を出口２０から入口１８に熱風をゆっくり移動させる。また各モジュール１４．１、１４．２および１４．３の天井の略中央からは、内部気温を測定する１つの熱電対（図示せず）が垂れ下がっている。さらに各モジュール１４．１、１４．２および１４．３の両側には、通常は閉じられている点検口１５が２つずつ設けられる。また各モジュール１４．１、１４．２および１４．３には、電気加熱棒により内部気温を制御するＰＩＤ温度制御部１７が設けられる。稼働中は、低温殺菌段１４にマイクロ波発生器からマイクロ波が供給されることはない。

各長尺状マイクロ波キャビティ１６は、搬送手段を備える。搬送手段は、未包装のバラの状態の殻付き卵を当該キャビティの内部を長手方向に移動させる。また搬送手段は、マイクロ波キャビティ１６をその長手方向に通り抜けるように設けられた卵循環支持体３６を含む。マイクロ波キャビティ１６全体を通して見ると、卵循環支持体３６はチェーンのようであり、それぞれは低温殺菌装置１０の供給端４４で１対の駆動歯車に駆動される。供給端４４では、いずれの駆動歯車も、電動機により定速駆動される共通駆動軸上に位置する。これにより、いずれのマイクロ波キャビティ１６においても、卵循環支持体３６は同一速度で移動する。また供給端４４では、駆動歯車より低い位置に１対の遊び歯車が設けられる。なおこの遊び歯車も、単なる遊びとして用いるのではなく駆動されてもよい。

卵循環支持体３６は、リンクプレート３７を含むチェーンである（図５および図６参照）。このチェーンは、従来のリンクピンとローラーまたはブッシュとの代わりに、回転可能な卵支持構造３８を有する。すなわち、卵循環支持体３６のリンクプレート３７間に延伸するのは、リンクピンおよびローラーではなく、回転可能な卵支持構造３８である。リンクプレート３７および卵支持構造３８は、マイクロ波キャビティでの使用に適した合成プラスチックまたはポリマー材料からなる。各卵支持構造３８は１対の固体シリコーンタイヤ３９を有する。卵支持構造３８は、例えば長尺状マイクロ波キャビティ１６の内部にあるときに、タイヤ３９により走行する。

図６に示す配置では、並べた１対の殻付き卵４０を４つの卵支持構造３８で支持する。この配置は殻付き卵低温殺菌装置１０でも用いられる。卵４０の長手軸はその進行方向に直交する。長手方向に延伸する卵４０の各列では、隣接する卵４０の間には卵支持構造３８により約５ｍｍの間隔が空く。すなわち、卵４０の列の卵の配置ピッチは約５ｍｍである。進行方向に直交する方向に配置された卵４０の間、すなわち２つの列間で隣接する卵４０の間には約８ｍｍの間隔が設けられる。

卵循環支持体３６の卵支持構造３８自体は、当該卵循環支持体３６に対応する長尺状マイクロ波キャビティ１６の床２４の上で、タイヤ３９に支持される。卵支持構造３８は、卵循環支持体３６のリンクプレート３７間に延伸する軸を中心に回転可能である。このように卵循環支持体３６がマイクロ波キャビティ１６の内部を移動すると、卵支持構造３８がタイヤ３９により回転する。よって、卵支持構造３８上で当該構造に支持される殻付き卵４０は、卵支持構造３８の回転方向とは反対の方向に、卵４０の進行方向に直交して延伸する軸を中心に回転する。

卵支持構造３８は、殻付き卵４０が移動する長尺状マイクロ波キャビティ１６の床２４から通常は約２０ｍｍの高さに、卵４０を持ち上げる。

長尺状マイクロ波キャビティ１６の卵循環支持体３６は、低温殺菌段１４（の各モジュール）も通過してモジュールの上部床で支持されるので、殻付き卵４０も低温殺菌段１４を通過するときに回転する。

昇温段１２および低温殺菌段１４は、長尺状マイクロ波キャビティ１６の床２４および低温殺菌段１４の上部床の下に、下部床を規定する。図２から明らかなように、キャビティから出た卵循環支持体３６が再びキャビティに戻るまではこの下部床に支持される。

各長尺状マイクロ波キャビティ１６の出口２０には、当該キャビティから出ていく殻付き卵４０の外殻温度を測定する赤外線温度センサ（図示せず）が設けられる。この温度情報は、キャビティへのマイクロ波電力供給量を操作するためにプログラマブルコントローラに入力される。同様に低温殺菌装置１０のエンドステーション４２にも、低温殺菌段１４から出ていく殻付き卵４０の外殻温度を測定する赤外線温度センサ（図示せず）が設けられる。

エンドステーション４２はまた、殻付き卵４０が低温殺菌段１４から出ていくときに低温殺菌情報を当該卵に印字するプリンター４６も含む。低温殺菌情報には、バッチ番号や日付や温度などがある。また、エンドステーション４２には、各卵循環支持体３６に、１対の駆動歯車と、駆動歯車より低い位置に１対の遊び歯車が設けられる。いずれの卵循環支持体３６の駆動歯車も共通軸上に位置し、低温殺菌装置１０の供給端４４に設けられた駆動歯車の速度と同一の速度で電動機により回転駆動される。なお遊び歯車も、単なる遊びとして用いるのではなく駆動されてもよい。

殻付き卵低温殺菌装置１０は通常、自動卵積込装置（図示せず）および自動卵包装装置（図示せず）と共に提供される、またはこれら装置を含む。自動卵積込装置は、供給端４４で卵支持構造３８に殻付き卵を積み込む。自動卵包装装置は、殺菌済みの卵４０をエンドステーション４２から移送して卵トレイに包装する。卵４０は所定の重量範囲に収まるように分類されるのが一般的である。

このように稼働中は、卵循環支持体３６が移動して卵４０の列を昇温段１２および低温殺菌段１４をこの順に通過して供給する間に、供給端４４では、分類された卵４０が各卵循環支持体３６の卵支持構造３８に配置されて卵４０の連続列が絶えず形成される。配置された各卵４０の長手軸（卵の鈍端部および鋭端部を貫通する軸）は、卵を支持している２つの卵支持構造３８の進行方向に直交する。よって各卵循環支持体３６は、左右揃った２列の卵４０を支持することとなり、２列の卵４０全ては１回転で約０．２５ｍ進む速度でゆっくりとその長手軸を中心に回転する。左列の卵４０の鈍端部と右列の卵４０の鈍端部が対向する。言い換えれば、２つの列で隣接する卵４０のうち気室を含む端部同士が対向する。有利には、この配置により、マイクロ波照射中の長尺状マイクロ波キャビティ１６内で隣接する２つの卵列間に生じるアーク放電が減少する、または消滅さえする。

卵循環支持体３６上に２列に並んだ殻付き卵４０は、昇温段１２のマイクロ波キャビティ１６内を進行しながら、周波数９１５ＭＨｚでマイクロ波を照射されて内部加熱される。同時に卵４０は、通過するマイクロ波キャビティ１６の加熱された床２４およびの側壁２２により外部加熱される。床２４および側壁２２の温度は通常約６３℃に維持される。さらに、低温殺菌段１４の内部で発生する熱風は、その温度が約５８℃であり、マイクロ波キャビティ１６の内部を卵４０の進行方向に逆らって上流に移動する。有利には、加熱された床２４および側壁２２ならびに熱風により卵４０が外部加熱されるので、マイクロ波照射による卵４０の例えば水分損失から生じる熱損失が削減される。

図１１に示すように、長尺状マイクロ波キャビティ１６のマイクロ波電界分布は、その幅方向に略均一である。よって、同一のマイクロ波キャビティ１６を通過する左右列それぞれの卵４０は、図８に示すように略同一速度で略同一温度に加熱される（卵の重量が同様であるためである）。

各長尺状マイクロ波キャビティ１６の天井２６に設けられるマイクロ波伝播開口３０の寸法や間隔を設定することにより、出口２０に近い下流側より供給端４４および入口１８に近い上流側のほうが、キャビティに流入するマイクロ波電力量が多い。その結果、図７に示すような殻付き卵４０の典型的な加熱プロファイルが得られる。以下に示すように、卵４０の温度は、開始から比較的短時間は指数曲線状に上昇するものの、その加熱速度はその後低下していく。そして最終的に卵４０の温度は、時間ひいてはマイクロ波キャビティ１６内での前後位置を関数とした逆対数曲線に従い、例えば５９．５℃である目標低温殺菌温度で安定状態となる。卵４０が昇温段１２に滞留するのは通常約１７分間である。

殻付き卵４０の各列に設けられた赤外線温度センサは、卵４０が昇温段１２から出ていくときの外殻温度を測定する。赤外線温度センサにより測定される卵４０の外殻温度と卵黄に光ファイバーを挿入して測定される卵黄の内部温度との間には、図１０に示すような線形関係が成立する。よって、低温殺菌段１４から出ていく卵４０の赤外線測定温度に応じて長尺状マイクロ波キャビティ１６へのマイクロ波電力供給量を制御すれば、低温殺菌段１４から出ていく卵４０の卵黄温度を約５７℃〜約６０℃に制御できる。分かるとおり、卵４０の卵黄温度をこのように制御すれば、卵白温度をこの制御温度よりわずかに低い約５３℃〜約５８℃に確実に制御できる。さらに、図９に示すように、卵黄温度を５７℃〜６０℃に上昇させて低温殺菌に十分な時間維持すれば、低温殺菌済みとみなされる卵において、サルモネラ・エンテリティディスのファージタイプ４（ＰＴ４）やファージタイプ８（ＰＴ８）を含む低温殺菌対象微生物の十分な対数減少が可能である。

殻付き卵４０は、常時その長手軸を中心にゆっくりと回転しながら、昇温段１２から出ていくと直ちに低温殺菌段１４に入ってそのモジュール内を進行する。低温殺菌段１４の各モジュールの内部気温は約５８℃に制御されており、卵４０は低温殺菌段１４に約３５分間滞留する。マイクロ波電力は低温殺菌段１４には供給されないが、卵４０の熱損失は熱風により抑制される。卵４０が低温殺菌段１４から出ていくと、卵４０の温度は赤外線温度センサにより再測定される。そして低温殺菌情報がプリンター４６により卵４０に印字される。その後、卵４０の移送および包装が、好ましくは自動卵包装装置により行われる。

説明のとおり、例示の殻付き卵低温殺菌装置１０は、有利には、未包装の殻付き卵の低温殺菌を、卵白を損傷することなくマイクロ波電力を用いて行うことができる。例示の低温殺菌装置１０は、毎時約４０００個の速度で殻付き卵を低温殺菌できるので、商業的魅力がある。分かるとおり、この速度は例えば以下の方法で上昇可能である。各長尺状マイクロ波キャビティ１６に例えば殻付き卵を３列〜４列収容できるようにその幅を広げたり、マイクロ波キャビティ１６の数を増やしたり、単一の高性能マイクロ波源に複数の低温殺菌装置を装着したりする方法が挙げられる。

重要なことには、複数の長尺状マイクロ波キャビティ１６は、それぞれに供給されるマイクロ波電力が他のマイクロ波キャビティに漏出しないように互いに隔離されている。この構成によって、殻付き卵４０がマイクロ波キャビティを進行する方向に直交する方向に測定されるマイクロ波電界密度は、卵の温度制御のための調整や制御を経ても確実に略均一となる。

マイクロ波分配器はクローズドループ制御により電気的に調整できるので、各長尺状マイクロ波キャビティ１６に供給されるマイクロ波電力を個別に制御できる。よって、最適な温度調整を行ってマイクロ波キャビティ１６における殻付き卵の寸法や質量の変化に対応できる。マイクロ波キャビティ１６を通過する卵の加熱速度は、マイクロ波キャビティ１６のマイクロ波電力密度によって確実に漸減するので、卵温度が目標温度に近づくにつれて卵の熱流束は低下する。よって、有利には、急速加熱条件下での大きな温度変化による卵の熱損傷を防止できる。これと同時に、低温殺菌処理に要する総時間の短縮もできる。なぜならば、卵が冷たい初期段階に急速に加熱してからその速度を低下させていくからである。このようにして、長時間の高温加熱による卵の熱損傷を最小限に抑えることができる。

例示の殻付き卵低温殺菌装置１０は、卵殻温度を非接触測定する。これは、低温殺菌の観点でいうところの臨界温度である殻付き卵の卵黄温度を推定する有効な方法であると示されている。

Claims (15)

1. 殻付き卵低温殺菌方法であって、
   複数の長尺状マイクロ波キャビティを含む昇温段において、少なくとも主にマイクロ波照射により、複数の殻付き卵の卵黄温度を同時に低温殺菌温度にまで上昇させるステップと、
   低温殺菌段において、前記上昇させた温度を低温殺菌に十分な時間維持するステップと
   を備え、
   前記マイクロ波キャビティは、それぞれに供給されるマイクロ波が他のマイクロ波キャビティに漏出しないように互いに隔離されており、
   マイクロ波照射中に、前記殻付き卵を前記マイクロ波キャビティの長手方向に移動させる
   ことを特徴とする殻付き卵低温殺菌方法。
2. 前記マイクロ波キャビティは、その長手軸が互いに平行になるように並べて配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の殻付き卵低温殺菌方法。
3. 各マイクロ波キャビティ内に配置される前記殻付き卵の列数、当該マイクロ波キャビティのマイクロ波周波数およびマイクロ波波長のうち少なくとも２つは、表１から選択される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の殻付き卵低温殺菌方法。
4. 各マイクロ波キャビティの幅は、当該マイクロ波キャビティ内に配置される殻付き卵の列数に依存して表２から選択される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の殻付き卵低温殺菌方法。
5. 前記マイクロ波キャビティの長手方向に移動させる前記殻付き卵の長手軸は、前記卵の進行方向に直交する
   ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の殻付き卵低温殺菌方法。
6. 前記マイクロ波キャビティの床および側壁の少なくとも一方を加熱して、前記殻付き卵の少なくとも外表面または殻表面を熱放射により加熱するステップを
   さらに備える
   ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の殻付き卵低温殺菌方法。
7. 前記殻付き卵の卵黄温度が、少なくとも主にマイクロ波照射により同時に低温殺菌温度まで上昇する間、前記昇温段の内部で熱風を移動させるステップを
   さらに備える
   ことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の殻付き卵低温殺菌方法。
8. 前記殻付き卵を、少なくとも前記マイクロ波キャビティに滞留させている間に、その長手軸を中心に回転させるステップを
   さらに備える
   ことを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の殻付き卵低温殺菌方法。
9. 前記マイクロ波キャビティ内における前記殻付き卵の表面温度を測定して、前記卵の卵黄温度に相関させるステップを
   さらに備える
   ことを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の殻付き卵低温殺菌方法。
10. 殻付き卵低温殺菌装置であって、
    複数の長尺状マイクロ波キャビティを含む、複数の殻付き卵の温度をマイクロ波照射により上昇させる昇温段と、
    前記昇温段から受け取った前記殻付き卵の上昇後の温度を、低温殺菌に十分な時間維持する低温殺菌段と
    を備え、
    前記マイクロ波キャビティは、それぞれに供給されるマイクロ波が他のマイクロ波キャビティに漏出しないように互いに隔離されている
    ことを特徴とする殻付き卵低温殺菌装置。
11. 前記マイクロ波キャビティごとに、その内部をその長手方向に通過して前記殻付き卵を前記長手方向に移動させる搬送手段を
    さらに備える
    ことを特徴とする請求項１０に記載の殻付き卵低温殺菌装置。
12. 前記搬送手段は、前記マイクロ波キャビティにおいて、前記殻付き卵の長手軸が前記マイクロ波キャビティの長手方向に直交する状態で前記卵を支持する
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の殻付き卵低温殺菌装置。
13. 前記マイクロ波キャビティを規定する、加熱された床および側壁の少なくとも一方を
    さらに備える
    ことを特徴とする請求項１０から１２までのいずれか１項に記載の殻付き卵低温殺菌装置。
14. 前記低温殺菌段のために熱風を発生させる熱風発生器を
    さらに備える
    ことを特徴とする請求項１０から１３までのいずれか１項に記載の殻付き卵低温殺菌装置。
15. マイクロ波発生器で発生した総マイクロ波電力を、マイクロ波電力部分に分割して、分割したマイクロ波電力部分を各マイクロ波キャビティに供給するマイクロ波分配器と、
    各マイクロ波キャビティに供給されるマイクロ波電力を制御する制御部と
    をさらに備え、
    前記制御部は、
    前記マイクロ波電力の制御を、前記昇温段に滞留する殻付き卵の卵黄温度が低温殺菌温度まで上昇するように行い、
    各マイクロ波キャビティ内における選択されたまたは所定の位置にある前記殻付き卵の表面温度を、設定温度または基準温度として受信する
    ことを特徴とする請求項１０から１４までのいずれか１項に記載の殻付き卵低温殺菌装置。