JP3557583B2

JP3557583B2 - 粉体のマイクロ波殺菌方法及び装置

Info

Publication number: JP3557583B2
Application number: JP2000177441A
Authority: JP
Inventors: 隆夫小倉
Original assignee: 隆夫小倉
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2020-06-13
Also published as: JP2001352955A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品等の粉体、特にそば粉、米粉、大豆粉、漢方薬粉末、香辛料粉末、植物の実や茎や葉などの粉状の物に付着または混入している微生物を、薬物を使用せずに、高温に過熱せず、マイクロ波加熱により殺菌する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまでの粉体殺菌技術としては、加熱水蒸気の中に粉体を混合飛散させ、瞬時に微生物を殺菌する方法（高圧蒸気殺菌）、または粉体中に水蒸気を混合して殺菌し、あとで乾燥する方法（乾燥加熱殺菌）、エクストルーダなどで粉体を加圧加熱しながら大気圧へ放出することによる圧力利用による殺菌方法（加圧殺菌）、粉粒体に紫外線を照射して殺菌する方法（紫外線殺菌）、粉体に放射線をあびせて殺菌する方法（放射線殺菌）、粉粒体にマイクロ波を照射して殺菌する方法（マイクロ波殺菌）等がある。
以下、殺菌という言葉を使うが概念的には滅菌のことである。
紫外線、放射線以外は、粉体を１００℃以上に加熱することによる加熱殺菌方法であり、これらは澱粉や蛋白分の変性、香り成分の消滅、色の変色、水分の蒸発による製品全体の重量ロスの問題が発生し、未殺菌のものとの比較して劣化が著しい。
紫外線殺菌は、光線を利用するため光源からみて粉体の反対側には影の部分ができ、固体である粉体の表面をすべて均等に殺菌することは困難である。
放射線殺菌は、β線、γ線、Ｘ線等の殺菌力を持ち、透過力が極めて強く、粉体内部の菌をも十分殺菌することができるが、生体への影響に十分注意を払う必要がある。
これは日本国内では食品衛生法で一部の食品を除き使用禁止事項に指定されている方法である。
マイクロ波殺菌は、ベルトコンベヤーに連続的に供給される蕎麦粉、小麦粉、玄蕎麦などの食用粉体又は粒体を、上下２枚のコンベヤーベルトでチューブ状に挟持してマイクロ波照射室に搬送し、マイクロ波照射と供給される食用粉体又は粒体から同時に発生する蒸気とを併用して、供給される食用粉体又は粒体を殺菌する殺菌方法（特開平７−１１５９４４号公報）であるが、粉体又は粒体を８５〜１００℃で蒸気加圧加熱することにより澱粉や蛋白分の変性、香り成分の消滅、色の変色、水分の蒸発による製品全体の重量ロスの問題が発生する。
一般的微生物処理のためには最低７３℃以上３０分以上の品温保持が必要であるが、熱伝導が悪い上に粉体そのものの保持水分が１０〜１６％と少ない穀物粉等は、微生物そのものが芽胞状態になっているものが多く、８３℃以下の低温では殺菌は非常に困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、粉体の澱粉や蛋白分の変性、香り成分の消滅、色の変化、水分の蒸発による重量ロス等の問題を解決するとともに、過湿過熱に弱い上に、熱伝導が悪く芽胞状態の微生物が混入した穀物粉や香辛料等の粉体の菌数を、８３℃以下の温度で少なくせしめる粉体の殺菌方法及び装置を提供することを課題とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の粉体のマイクロ波殺菌方法は、粉体を縦型バッチ処理ミキサー内に投入し、該ミキサー内中央部を上昇し周辺部を沈降する粉体流を生ぜしめ、撹拌混合させながら複数段配置したマイクロ波発振機から各マイクロ波誘導管を介してマイクロ波を粉体に照射し、該粉体を７０〜８３℃間に加熱して殺菌するものである。
また、本発明の粉体のマイクロ波殺菌装置は、上部に粉体投入口を設け、下部に粉体排出口を設けた殺菌容器部と、該殺菌容器部中央に旋回可能に収容された撹拌羽根と、該撹拌羽根を固定した回転軸を回転させる駆動用モーターとからなる縦型バッチ処理ミキサーと、
前記殺菌容器部内周辺部に形成される粉体の沈降空間と、該殺菌容器部の周囲に複数段配置されたマイクロ波発振機と、各マイクロ波発振機からのマイクロ波を殺菌容器部内へ誘導する各マイクロ波誘導管とから構成されるものである。
また、前記マイクロ波発振機は、千鳥状に複数段配置されることもある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明のマイクロ波殺菌装置１は、図１に示すように、上部を密封する上蓋１３に蓋１１を有する粉体投入口２を設け、下部に取出蓋１２を有する粉体排出口８を設けたステンレス製円筒体の殺菌容器部４と、該殺菌容器部４中央に旋回可能に収容された螺旋状の攪拌羽根３と、該攪拌羽根３を固定した回転軸９を回転させる駆動用モータ７とからなる縦型バッチ処理ミキサー１４と、前記殺菌容器部４の周囲に複数段配置されたマイクロ波発振機５と、該マイクロ波発振機５からのマイクロ波を殺菌容器部４へ誘導するステンレス製のマイクロ波誘導管６と、前記殺菌容器部４及びマイクロ波発振機５などを蔽う外装１０とから構成される。
【０００６】
前記マイクロ波発振機５は、図１に示すように、殺菌容器部４の側面の外側方向に、鉛直方向に複数段、マイクロ波誘導管６を介して設置される。
また、図２に示すように、マイクロ波発振機５は２列に配列されて、しかも、図３に示すように、千鳥状に配置されて、マイクロ波誘導管６の殺菌容器部４側の配管ａ、ｃの中心軸は、殺菌容器部４の中心軸となる回転軸９に向けて設置される。
また、２列に配列されたマイクロ波誘導管６の両列の配管ａとｃとの中心軸が交差する角度は６０度になるように設置される。
これは各マイクロ波発振機５の設置数を増やして、殺菌容器部４内の粉体にマイクロ波を複数段から照射して殺菌効率を高めるとともに、マイクロ波発振機５の高さを変え、マイクロ波発振機の相互間障害を出さないようにするためである。
さらに図４に示すように、マイクロ波誘導管６の断面は矩形に形成される。
マイクロ波は、波長が１ｍ〜１ｃｍ、周波数３００〜３０，０００ＭＨｚの極めて波長が短い電磁波であるが、本発明では発振出力１．５ｋｗ、発振周波数２４５０±３０ＭＨｚ、波長１２．２ｃｍのものを用いる。
【０００７】
また、本発明のマイクロ波殺菌装置１は、サニタリー式縦型バッチ処理ミキサー１４となっていて、上蓋１３は簡便に開放でき、内部上方空間の清掃ができるようになっているが、上蓋１３と殺菌容器部４はマイクロ波の漏洩がない接続となっている。
粉体投入口２は、直径が５０ｍｍ以内で、上蓋１３に溶接で接続されている。
また、蓋１１は粉体投入後閉められるが、マイクロ波が漏洩しない構造になっている。
上蓋１３の下面には結露防止用空気交換装置（図示せず）が設置されている。
さらに、粉体排出口８は、直径５０ｍｍ以内で取出蓋１２が閉められたときはマイクロ波が漏洩しない構造になっている。
また、殺菌容器部４の回転軸９の軸受部（図示せず）もマイクロ波が漏洩しない構造になっている。
【０００８】
次に、マイクロ波殺菌装置１の動作について述べると、
まず、マイクロ波殺菌装置１の粉体投入口２から蕎麦粉等の穀物粉が投入され、穀物粉には耐熱性菌等の微生物が混入しているし、また最も殺菌しにくい芽胞状態の微生物も混入している。
縦型バッチ処理ミキサー１４に投入された蕎麦粉等の穀物粉体は、重力によって落下して、殺菌容器部４の下方にくるに従い密度が濃くなるが、回転軸９に取り付けられた螺旋状の撹拌羽根３の下方から上方への旋回によって持ち上げられたり、また遠心力によって垂直円筒状に設けられた殺菌容器部４の容器壁に衝突したりして撹拌混合される。
撹拌羽根３はインバータ制御により、粉体の物性を変えない範囲の撹拌スピードで制御される。
このような状態で、マイクロ波発振機５から発振されたマイクロ波は、マイクロ波発振機５と殺菌容器部４とはマイクロ波誘導管６によって連通されているので、マイクロ波誘導管６によって殺菌容器部４内に向けて誘導される。
これはマイクロ波が電磁波であるため、マイクロ波誘導管６の壁面に反射しながら誘導されることによる。
また、投入する粉体量に応じて各マイクロ波発振機５が作動し、粉体に満たされない上部空間においてマイクロ波は発振されない。
【０００９】
殺菌容器部４内には、微生物の保有水分（６５〜９０％）と、一般的乾燥粉体の保有水分（１０〜１６％）との保有水分の差を利用してマイクロ波が照射される。
マイクロ波が照射されると、微生物の保有水分と粉体内の保有水分は加熱され、液体から気体に変化しようとする。
さらにマイクロ波が照射し続けると微生物細胞内の水分は気体になるが、細胞膜に抑えられているため内圧が上昇し、さらにマイクロ波が照射し続けると微生物の細胞膜は内圧に絶えきれずついに細胞は破壊され、微生物が死滅する。
このように微生物は粉体に対して保有水分の比率が高く、マイクロ波が照射されると、微生物の細胞そのものが内部から短時間で破壊される。
これに対し、粉体は保有水分の比率が小さいため、マイクロ波発振機５の発振する照射量に対し発熱の速度は遅くなる。
すなわち、微生物に対する殺菌温度とする７３℃から粉体の持つでんぷんがα変成し始める８３℃の間において、粉体の温度上昇を抑えておけば、でんぷんの持つ性質を変えないで一般生菌、大腸菌、真菌、耐熱生菌の大多数を死滅させることができる。
しかも粉体は撹拌混合されるので、粉体に付着、混入している微生物にマイクロ波を複数段にわたり面照射することにより、微生物は効率よく殺菌される。
殺菌処理が終わると取出蓋１２が開けられ粉体が取り出される。
【００１０】
【実施例】
本発明では、東芝マイクロ波発振機ＴＭＧ−１５３型、発振出力１．５ｋｗ、発振周波数２４５０±３０ＭＨｚ、波長１２．２ｃｍのものを用いた。
このマイクロ波発振機を４台、縦方向に設置した。
室温１５℃において、室温と同じ温度の蕎麦粉（保有水分１５．２％、一般生菌数５×１０の７乗）を使用した。
殺菌容器部４に蕎麦粉を投入し、撹拌羽根３を低速にて回転させて撹拌混合しながら、マイクロ波発振機５からマイクロ波を発生させた。
殺菌容器部４内の温度は１分間に１℃ずつ上昇し、最終粉体温度は８０℃とした。
すなわち、正味殺菌時間は６５分であった。
その結果、一般生菌１０の２乗以下、大腸菌群陰性、真菌類は検出されなかったし、蕎麦粉の残存水分は１４．７％であった。
以上の結果から、本来微生物の低温による殺菌時間とされている７０℃以上８０℃未満になる時間は１０分のみである。
その結果、粉体に付着混入していた微生物のほとんどがなくなった。
これは、微生物と粉体との水分子の保有率の格差による温度上昇が各段に違い、水分子の多い微生物のみのマイクロ波の面照射による水分振動の内部温度上昇がおこり、粉体の品質はおとさないでマイクロ波による殺菌が行われたからである。
また、水分の残存量でわかる通り、既存の粉体殺菌機の代表的な加熱気体を用いた殺菌機に対し、本方法で用いたマイクロ波殺菌装置はほとんど水分の蒸発ロスが無かった。
すなわち、粉体殺菌後のでんぷんの変成や、香り成分の消滅、自重水分の蒸発による製品全体の重量ロス等の問題が解決されたことになる。
【００１１】
【効果】
本発明のマイクロ波殺菌方法では、縦型バッチ処理ミキサー内で中央部を上昇し周辺部を沈降する粉体流を生ぜしめ、粉体を撹拌混合しながら複数段配置したマイクロ波発振機からマイクロ波を照射することにより、粉体に混入した微生物の細胞そのものを内部から短時間で破壊することができる。
また、撹拌羽根によって撹拌混合される粉体に重力が作用する方向と直交する方向、すなわち縦方向に直交する方向から粉体にマイクロ波を照射することができるので、微生物を効率よく殺菌することができる。
また、微生物に対する殺菌温度とする７３℃と粉体の持つでんぷんがα変成し始める温度８３℃とを踏まえてマイクロ波を照射することにより、粉体は７０〜８３℃間に加熱され、粉体に付着混入した微生物の細胞そのものを内部から短時間で破壊し、でんぷんの持つ性質を変えないで一般生菌、大腸菌、真菌、耐熱生菌の大多数を死滅させることができる。
また、でんぷんがα変成し始める８３℃以下の温度で微生物を殺菌できるので、粉体の澱粉や蛋白分の変性がなく、香り成分を残したまま、色の変化は無く、水分の蒸発による重量ロス等の問題も解決できる。
また、本発明のマイクロ波殺菌装置では、粉体に付着、混入している微生物にマイクロ波を複数段にわたり照射することができるので、マイクロ波の照射面積を増やすことができ、さらにマイクロ波発振機が千鳥状に複数段配置されているので、粉体を効率よく殺菌できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粉体のマイクロ波殺菌装置の概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の殺菌容器部の側面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１マイクロ波殺菌装置
２粉体投入口
３攪拌羽根
４殺菌容器部
５マイクロ波発振機
６マイクロ波誘導管
７駆動用モータ
８粉体排出口
９回転軸
１０外装
１１蓋
１２取出蓋
１３上蓋
１４縦型バッチ処理ミキサー

Claims

粉体を縦型バッチ処理ミキサー内に投入し、該ミキサー内中央部を上昇し周辺部を沈降する粉体流を生ぜしめ、撹拌混合させながら複数段配置したマイクロ波発振機から各マイクロ波誘導管を介してマイクロ波を粉体に照射し、該粉体を７０〜８３℃間に加熱して殺菌することを特徴とする粉体のマイクロ波殺菌方法。
上部に粉体投入口を設け、下部に粉体排出口を設けた殺菌容器部と、該殺菌容器部中央に旋回可能に収容された撹拌羽根と、該撹拌羽根を固定した回転軸を回転させる駆動用モーターとからなる縦型バッチ処理ミキサーと、前記殺菌容器部内周辺部に形成される粉体の沈降空間と、該殺菌容器部の周囲に複数段配置されたマイクロ波発振機と、各マイクロ波発振機からのマイクロ波を殺菌容器部内へ誘導する各マイクロ波誘導管とから構成されることを特徴とする粉体のマイクロ波殺菌装置。
前記マイクロ波発振機は、千鳥状に複数段配置されていることを特徴とする請求項２記載の粉体のマイクロ波殺菌装置。