JP3090798U - 食品工場用電子線滅菌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 食品製造工場において、工場から出荷する食
品或は包装、梱包された食品を直線型加速器により加速
された高エネルギー電子線により滅菌装置においてその
滅菌処理の電子線透過量の確認管理と、必要最小限の高
エネルギー電子線に自動的に調節する装置を提供する。 【解決手段】 梱包、包装食品を透過する電子線が必要
且つ充分であるかを検出する電子線検出部を、梱包、包
装食品を載せたベルトコンベアの眞下に設置し、その検
出信号により高エネルギー電子線生成を制御する制御部
を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は食品製造工場において、工場から出荷する食品或は包装された状態の 食品を、直線加速器により加速された高エネルギー（数ＭｅＶ程度）の電子線に より滅菌処理及び滅菌管理制御を行う電子線滅菌装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

直線型加速器により数ＭｅＶ程度或はそれ以上に加速された高エネルギー電子 線は大気中でも透過性がありダンボールなどで包装したままで、数１０秒程度で その包装内部の食品を滅菌処理できるので、ベルトコンベアにより滅菌連続処理 が可能となっていた。

【０００３】 そのベルトコンベアにより包装食品を連続処理を行う従来の電子線滅菌装置を 図２に示す。

【０００４】 図２において、（ａ）はその装置の正面図、（ｂ）は側面図を示す。

【０００５】 ここで、１は電子線を生成するための電子銃を示し、１ａは熱カソード、１ｂ は電流を制御するための制御電極、１ｃは所定の電圧に加速すると共に所定の径 の電子ビームすなわち電子線に形成するための加速電極を示す。

【０００６】 尚、なるべくリップとの少い電子線を形成するために静電磁界レンズを用いて もよい。

【０００７】 ２はマイクロ波による直線型電子線加速器部を示す。この中心軸に沿って流れ る電子線はマイクロ波の高周波電界により数ＭｅＶに加速される。その高エネル ギー電子線により大気中でも梱包された食品内部を透過することができる。

【０００８】 ５はマイクロ波発振器（マグネトロン或はフライストロン等）であり、その出 力はマイクロ波伝送回路４（導波管等）を伝送して、マイクロ波透過窓４ａを介 して眞空外囲器９の内側に入力され、マイクロ波直線型電子線加速器部２を励振 して電子ビームである電子線をその軸方向へ加速する。

【０００９】 ３は加速部２の中心軸に沿って、規定の径の電子ビームが形成されるための電 磁収束コイルである。

【００１０】 ６は包装食品１２の滅菌すべき全範囲を電子線で走査するための走査用電磁コ イルを示す。走査は電子線の中心軸に対して垂直面の所定の範囲にわたって行う 。図２では、食品の電子線通過は走査電子線８’として示してある。

【００１１】 ７は電子線窓部であり、眞空外囲器９の内側から外部の大気中へ中心軸より拡 げられた電子線を放射する窓部である。高エネルギー電子線が透過しやすいよう に薄いＴｉ箔などで形成されている。

【００１２】 包装食品１２を載せて、次々と電子線により滅菌するように所定時間（数１０ 秒程度）前記食品を電子線により滅菌するようにベルトコンベア１１を移動させ る。このため電子線滅菌装置は前記電子線窓部７と電子線滅菌装置台２０との間 に所定間隔表のコンベア通過空間部１０を有する。

【００１３】 ３０は電子銃の電源及びマイクロ波発振器電源と、それらの制御部である。 電子銃１から取出す電子流は１Ａ程度を必要とするので、寿命も考慮し、ｄｕ ｔｙを０．１％〜０．２％程度にするのが通常なされている。従って、電子流の ピーク電流１Ａ程度を得るため、電子流パルス繰返を２５０〜１００ＰＰＳ程度 としその電子流パルス巾を４ＭＳ〜２０ＭＳとするようなパルス動作となるよう に、制御電極１ｂへ印加パルス電圧で出力される。さらに、マイクロ波発振器５ もこれと同期させ、電子線加速部２を励携し電子線を数ＭｅＶ程度の高エネルギ ーとし、大気中でも食品を透過させるようにしていた。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】

以上のように食品は包装したままで、しかも数時間でベルトコンベアに載せて 効率よく滅菌処理ができる。

【００１５】 しかしながら、包装食品の底部まで電子線が透過しているかは確認できない。 或は、必要以上の高エネルギーの電子線によって滅菌処理をしているが、無駄な 電力を消費しているかは不明のままである。

【００１６】 梱包、包装食品について、予め、試験を行い滅菌装置に対する必要最小限の各 種操作條件を定めたとしても、包装食品の形状内容が変化すれば、さらにその都 度予備試験をする必要がある。

【００１７】 本考案は、以上の問題点に鑑みてなされるものであり、その目的とするところ は、包装食品を透過する電子線が必要且つ充分であるかを検出する電子線検出部 を滅菌すべき包装食品を載せたベルトコンベアの眞下で且つ滅菌装置の中心軸へ 設け、その電子線を検出することにより電子線の高エネルギーを増減して制御す る食品工場用電子線滅菌装置を提供するにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決するために、本考案の食品工場用電子線滅菌装置は、カソード から放射するエミッション電子を所定の繰返しパルスで所定パルス巾時間制御電 極に電圧を印加して加速集束する電子銃と、その電子銃から電子レンズ系を介し て得られる加速電子銃を眞空外囲器外側からビーム線状に収束させる電磁収束コ イル部と、その磁界によりビーム状に収束されている電子線をその軸方向に加速 させるマイクロ波直線型電子線力の速器部と、そのマイクロ波電力を前記加速器 部に供給するためのマイクロ波伝送回路部及びマイクロ波発振器と、前記加速器 部の電子流出口における加速電子線に対しその電子線の中心軸に垂直方向の速度 成分を与える走査用電磁コイルと、その垂直方向速度成分により所定面積とを広 げられた眞空内の電子線を眞空外囲器外側の空気中へ取り出すための金属箔で形 成された電子線窓部と、その電子線窓部直下部に滅菌すべき食品或は包装された 食品を搭載した搬送用ベルトコンベアが通過できるコンベア通過空間部とを少く とも備えた電子線滅菌装置において、 前記コンベア通過空間部を通過する搬送用ベルトコンベア直下部に位置し且つ 、前記電子線窓部の中心軸上に配設された電子線検出部をさらに備え、 その電子線検出部は、前記マイクロ波発振器の発振周波数においてＴＭｏｏ共 振モードで共振する円筒型空胴（Ｃａｖｉｔｙ）と、前記円筒の側壁内面におけ るマクロ波磁界とカップリングする共振出力取出用結合コイルと、その結合コイ ルにより取り出されたマイクロ波出力を伝送する伝送回路と、その伝送回路から 前記所定の繰返しパルス台に前記所定パルス巾時間のマイクロ波を受信する受信 機と、その受信機の出力に応じて、前記加速電極に印加する電圧或は前記所定パ ルス巾を変化させ前記受信機の出力を一定の出力に制御する制御回路とから構成 され、 前記円筒型空胴の円形上面壁の中心に所定径の電子流結合孔を設け、その円筒 型空胴の中心軸を前期電子線窓部の中心軸に合致するようにして、且つ、前記搬 送用ベルトコンベアの直下に設置し、前記食品を通過した電子線を前記電子線通 過孔から入力させて前記円筒型空胴の中心軸を通過させ、その空胴の中心付近の マイクロ波電界とカップリングさせることにより電子線のマイクロ波電磁界を検 出することを特徴とする食品工場用電子線滅菌装置を特徴とする。

【００１９】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態について図に基づいて説明する。

【００２０】 図１は本考案の食品工場用電子線滅菌装置を示す。

【００２１】 ここで、電子銃１、マイクロ波直線型電子線加速器部２、電磁収束コイル３、 マイクロ波伝送回路４、マイクロ波発振器５、電子線の走査用電磁コイル６、電 子線窓部７、電子線（電子ビーム）８、眞空外囲器９、コンベア通過空間部１０ 、それらを支持し固定する電子線滅菌装置台２０に関しては図２の従来側の滅菌 装置の同符号とそれぞれ全く同一機能なので説明を省略する。

【００２２】 ４０は電子線検出部であり、包装食品１２を載せたベルトコンベア１１の下側 に配置し、包装食品１２を透過した電子線を検出する。

【００２３】 ５０は電子銃１及び発振器５の電源と、それらに出力する印加パルス電圧を前 記電子線検出部４０からの制御信号４０ｆによりそのパルス電圧（大きさ或は巾 ）を増減させる制御部とからなる。

【００２４】 さらに、詳しくは、前記電子線検出部４０は、マイクロ波発振器５の発振周波 数（例えば３ＧＨＺ）に共振する空洞共振器４０ａと、その共振磁界と結合する 共振出力取出用結合コイル４０ｂと、その出力を伝送する伝送回路（例えば同軸 回路）４０ｃと、そのマイクロ波を検出する受信機４０ｄと、その検出信号を前 記電源と、その制御部５０へ出力する制御信号出力端子４０ｆとからなる。

【００２５】 さらに、空洞共振器４０ａはこの実施例では図１に示すようにドーナツ型とし た共振器としたが、円筒型でもよい。いずれにしても共振器の中央部は前記走査 電子線８’の中心軸と一致させるように配置する。且つ、その共振器４０ａの中 心部はベルトコンベアの眞下にセットする。なお、ベルトコンベアは滅菌対象容 器が積載される中央部に切り欠きを設けた構造とするか、或いは電子線を透過し やすい材質で形成することが望ましい。

【００２６】 空洞共振器４０ａの中央部には走査電子線８’と結合させるため、電子線が透 過できるように電子波結合孔４０ｆを備える。

【００２７】 とくに、電子流結合孔４０ｆの上側、すなわち、電子線窓部７側の上壁は金属 格子状で形成するか或は電子線が通過できる薄い金属箔（例えばＴｉ箔）で形成 される。

【００２８】 空洞共振器４０ａの中央部の上壁と下壁の間隙空間を通過するマイクロ波の疎 密波の電子波により、前記間際の上下壁の電極間に誘導されたマイクロ波電圧が 発生する。

【００２９】 そのマイクロ波により空洞共振器が共振し、その共振磁界を共振出力取出用結 合コイル４０ｂから取出し、受信機４０ｄへ入力する。

【００３０】 その受信機４０ｄの検出電流により制御信号を生成し、出力端子４０ｅを介し て、制御信号は電源と、その制御部５０へ送られる。

【００３１】 制御部５０では、その制御信号を入力すれば、その制御信号と標準の信号とを 比較して印加パルス電圧の巾或は高さを増加或は減少させて制御電極１ｂへ印加 する。同時に、マイクロ波発振器５のパルス動作を同期させてもよい。

【００３２】 前記空洞共振器４０ａは、さらに詳しくは以下のように形成されている。 すなわち、中心部は等価的に容量ｃであり、周辺の外壁周筒部（又はドーナツ 外周部）は等価的にインダクタンスＬであり、共振回路を形成するので中心部の 上壁と下壁の間隙長を整調することにより、マイクロ波発振器の共振周波数に容 易に整調できる。

【００３３】 また、中心孔、つまり、電子線結合孔４０ｆを電子線８に比較して充分広くし て拡がった電子線をなるべく中心孔を透過できるようにして検出感度を向上させ る。

【００３４】 以上のようにして、自動的に包装食品を透過させる高エネルギー電子線を予め 定めた一定量に維持させることができる。包装食品の内容或は大きさが変化して も自動的に必要最小限の電子線にセットすることができる。

【００３５】 以上説明した搬送装置はベルトコンベアに限定されるものではなく、サイドベ ルトや、エアージェットなどの搬送装置においての適用も本考案の技術的範囲に 属するものである。

【００３６】 また、本考案では、包装食品を透過する電子線が必要且つ十分であるかを検出 して電子線の高エネルギーを制御するが、検出された電子線の量が規定に達しな い場合は、対象物の搬送路の後方のリジェクト装置（搬送路から除外する装置） へ排除信号を送り、滅菌不足ラインにリジェクトさせることとしてもよい。

【００３７】

【考案の効果】

本考案の食品工場用電子線滅菌装置は以下に示す効果を奏す。

【００３８】 すなわち、梱包された食品、或は包装された食品をベルトコンベアに載せた状 態で、連続して電子線による滅菌処理が行われたかを自動的にチェックし、しか も効率よく処理することができる。

【００３９】 また、そのベルトコンベア上に載せた梱包、包装食品はそれぞれ梱包・包装が 異っていても、或はその内容の食品が異っていても、自動的に必要最小限の電子 線エネルギーとして滅菌することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の食品工場用電子線滅菌装置の構成図で
ある。

【図２】従来の食品工場用電子線滅菌装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 電子銃 ２ マイクロ波直線型電子線加速器部 ３ 電磁収束コイル ４ マイクロ波伝送回路 ５ マイクロ波発振器 ６ 走査用電磁コイル ７ 電子線窓部 ８ 電子線（電子ビーム） ９ 眞空外囲器 １０ コンベア通過空間部 １１ ベルトコンベア １２ 包装食品 ２０ 電子線滅菌装置台 ３０、５０ 電源とそれらの制御部 ４０ 電子線検出部 ４０ａ 空洞共振器 ４０ｂ 共振出力取出用結合コイル ４０ｃ 伝送回路 ４０ｄ 受信機 ４０ｅ 制御信号 ４０ｆ 電子波結合孔

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 カソードから放射するエミッション電子
   を所定の繰返しパルスで所定パルス巾時間制御電極に電
   圧を印加して加速集束する電子銃と、その電子銃から電
   子レンズ系を介して得られる加速電子銃を眞空外囲器外
   側からビーム線状に収束させる電磁収束コイル部と、そ
   の磁界によりビーム状に収束されている電子線をその軸
   方向に加速させるマイクロ波直線型電子線力の速器部
   と、そのマイクロ波電力を前記加速器部に供給するため
   のマイクロ波伝送回路部及びマイクロ波発振器と、前記
   加速器部の電子流出口における加速電子線に対しその電
   子線の中心軸に垂直方向の速度成分を与える走査用電磁
   コイルと、その垂直方向速度成分により所定面積とを広
   げられた眞空内の電子線を眞空外囲器外側の空気中へ取
   り出すための金属箔で形成された電子線窓部と、その電
   子線窓部直下部に滅菌すべき食品或は包装された食品を
   搭載した搬送用ベルトコンベアが通過できるコンベア通
   過空間部とを少くとも備えた電子線滅菌装置において、 前記コンベア通過空間部を通過する搬送用ベルトコンベ
   ア直下部に位置し且つ、前記電子線窓部の中心軸上に配
   設された電子線検出部をさらに備え、 その電子線検出部は、前記マイクロ波発振器の発振周波
   数においてＴＭｏｏ共振モードで共振する円筒型空胴
   （Ｃａｖｉｔｙ）と、前記円筒の側壁内面におけるマク
   ロ波磁界とカップリングする共振出力取出用結合コイル
   と、その結合コイルにより取り出されたマイクロ波出力
   を伝送する伝送回路と、その伝送回路から前記所定の繰
   返しパルス台に前記所定パルス巾時間のマイクロ波を受
   信する受信機と、その受信機の出力に応じて、前記加速
   電極に印加する電圧或は前記所定パルス巾を変化させ前
   記受信機の出力を一定の出力に制御する制御回路とから
   構成され、 前記円筒型空胴の円形上面壁の中心に所定径の電子流結
   合孔を設け、その円筒型空胴の中心軸を前期電子線窓部
   の中心軸に合致するようにして、且つ、前記搬送用ベル
   トコンベアの直下に設置し、前記食品を通過した電子線
   を前記電子線通過孔から入力させて前記円筒型空胴の中
   心軸を通過させ、その空胴の中心付近のマイクロ波電界
   とカップリングさせることにより電子線のマイクロ波電
   磁界を検出することを特徴とする食品工場用電子線滅菌
   装置。