JP3609335B2

JP3609335B2 - パルス光を用いた食品の殺菌装置と殺菌方法ならびに殺菌用パルス光発生器

Info

Publication number: JP3609335B2
Application number: JP2000339038A
Authority: JP
Inventors: 勲藤村; 周一鈴木; 照夫日野; 博田中
Original assignee: 食肉生産技術研究組合
Priority date: 2000-11-07
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2020-11-07
Also published as: JP2002142737A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパルス光を用いた食品の殺菌装置と殺菌方法ならびに殺菌用パルス光発生器に関し、特に縦長に配置された食品の露出面を殺菌するためのパルス光を用いた食品の殺菌装置と殺菌方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食品の殺菌には加熱殺菌が広く用いられ、特に殺菌温度以上の温水や蒸気を用いて加熱する方法が多く用いられており、例えば枝肉のような食品の殺菌においても蒸気式殺菌方法やバス式の殺菌方法、温水噴射式の殺菌方法が用いられている。しかし、これらの温水や蒸気を用いる殺菌方法では温水や蒸気が直接食品に触れるため廃水処理を必要とするという問題があった。
【０００３】
水を使用しない乾式の殺菌方法としては、紫外光の照射を利用する方法が知られている。細菌などの微生物の細胞膜内に存在するＤＮＡの光吸収スペクトルが２６０ｎｍ付近に存在するため、細菌などの微生物に紫外光を照射することによって、微生物の細胞内のＤＮＡ鎖構造に変化を生じ、同一ＤＮＡ分子鎖上で隣り合うチミン塩基が２個反応してチミン２量体を生成することによって死滅に至るとされている。最も殺菌効果の高い波長領域は２５０〜２６０ｎｍ付近の光であり、近紫外光（３００〜４００ｎｍ）の１，０００〜１０，０００倍、可視光（４００〜７００ｎｍ）の１０，０００〜１００，０００倍の効果があるといわれている。
【０００４】
一方、原生動物に一定量の同じ紫外光を照射するとき、連続して与えるよりも閃光として与えて、閃光のすぐ次に暗黒時間があるようにする方が単位照射量当りの作用が大きいことを利用して、強度がパルス状に変調された光のビームであるパルス光を用いた殺菌技術も周知となっており、食品表面の殺菌についても１９９６年８月には、米国ＦＤＡが食品添加物規則を改定し、食品表面の微生物殺菌を目的としたパルス光の照射を認可している。このパルス光の特徴は、ごく短時間に極めて大きな光量を放出する点にあり、その瞬間発光出力は従来の殺菌灯に比べて１０^４〜１０^７倍あるといわれている。また、発光時間は、一般に１０^−４〜１０^−７秒程度の極めて短い時間幅であり、殺菌に有効な２５０〜２６０ｎｍ付近の遠紫外光を豊富に含んでいる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように尖頭出力がきわめて高く、遠紫外光を豊富に含むパルス光を光源とする殺菌装置を製作すれば、短い処理時間で高い殺菌効果を得られることが容易に想像される。しかし、次のような問題点があって実用に供されるパルス光殺菌装置は少なく、食品関係では一部に飲料水などの液体や食品容器への実施例が数例あるに止まっている。
１）食品の形状や部位により、到達パルス光量に極端な違いが生ずるため、表面に凹凸のある食品には不適である。
２）食品表面の全部位にわたり、均一な照射が困難であり殺菌効果の確実性に欠ける。
３）パルス光発生ランプ１本で照射できる殺菌に有効な面積は、パルス光発生ランプの構造や寿命からくる入力エネルギーにより制限を受ける。また、パルス光発生ランプや電源は、一般的に殺菌灯と比べるとイニシャルコストが高い。従って、食品全面を殺菌しようとする場合、パルス光発生ランプ１本では照射位置を変えて照射せねばならず、処理に時間がかかりすぎる。また、照射位置を変えずに処理時間を短くするには、１本のパルス光発生ランプによる照射面積を大きくするために、パルス光発生ランプの入力エネルギーを大きくするしかなく、イニシャルコストが高くなってしまうというディレンマに陥る。
４）パルス光発生ランプからは、紫外光に比べて殺菌効果の薄い可視光、赤外光も放射されており、殺菌効果を確実なものとするために照射回数を増やした場合に、これらの光線によって熱による食品表面の変色、食味の変化、溶解を生ずるなどの問題がある。
５）人体にとっても有害な紫外光と極めて強力な閃光を伴うために、パルス光照射に際して完全な遮光を行う必要がある。
【０００６】
本発明の目的は、縦長に配置された食品の露出面を極力均一に照射し、食品に変化を与えない低コストなパルス光を用いた食品の殺菌装置と殺菌方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のパルス光を用いた食品の殺菌装置は、
縦長に配置された食品の露出面を殺菌するためのパルス光を用いた食品の殺菌装置であって、食品の搬入・搬出のための扉を備え、パルス光を室外に対して遮光する壁面を有する殺菌室と、搬入された食品を取り囲むように配置され、パルス光発光ランプを有する複数のパルス光発生部と、パルス光発生部を保持し、所定の移動動作を行わせるパルス光発生部操作機構と、パルス光発生部とパルス光発生部操作機構とを制御する制御部とを有する。
【０００８】
パルス光発生部操作機構の移動動作は、パルス光発生部の上下間のそれぞれの位置に対応して設定された速度でのパルス光発生部の上下移動であってもよく、制御部が記憶するパルス光発生部の上下間のそれぞれの位置におけるパルス光発光ランプと食品表面との標準的な間隔に対応して有効な殺菌が可能な照射時間が得られる速度での前記パルス光発生部の上下移動であってもよく、パルス光発生部の設定された速度での上下移動と、制御部が記憶するパルス光発生部の上下間のそれぞれの位置におけるパルス光発光ランプと食品表面との標準的な間隔に対応してそのパルス光発光ランプと食品表面との間隔を一定に保持するための水平方向の移動の組み合わせであってもよい。
【０００９】
パルス光発生部操作機構はパルス光発光ランプと食品表面との間隔を計測する距離センサを有し、パルス光発生部操作機構の移動動作は、制御部が距離センサの計測情報で取得したパルス光発光ランプと食品表面との間隔に基づいて算出した有効な殺菌が可能な照射時間が得られる速度での前記パルス光発生部の上下移動であってもよく、パルス光発生部の設定された速度での上下移動と、制御部が距離センサの計測情報に基づいて算出したパルス光発光ランプと食品表面との間隔を一定に保持するための水平方向の移動との組み合わせであってもよい。
【００１０】
パルス光発生部のパルス光投射方向が水平方向であってもよく、パルス光発生部の上下方向の移動に際して、パルス光発生部のパルス光投射方向が、水平方向と、上方４５度以内の所定の角度と、下方４５度以内の所定の角度とのいずれかに設定可能であってもよく、パルス光発生部の上下方向の移動に際してのパルス光発生部のパルス光投射方向が、パルス光発生部の上下間のそれぞれの位置に対応して制御部が記憶する上下方向の所定の角度での首振りに設定可能であってもよく、パルス光発生部操作機構は、パルス光発生部の上下方向の移動に際して、そのパルス光発生部を食品を中心として水平方向に回転可能であってもよい。
【００１１】
殺菌室の壁面の内面は、パルス光を反射するミラー仕上げとなっていてもよく、食品が懸垂された枝肉であてもよい。
【００１２】
本発明のパルス光を用いた食品の殺菌方法は、
殺菌室の中に縦長に配置された食品の露出面を殺菌するためのパルス光を用いた食品の殺菌方法であって、食品を取り囲むように配置され、パルス光発光ランプを有する複数のパルス光発生部を、パルス光を水平方向に投射しながら食品の一端から他端までを１回以上上下方向に移動させる。
【００１３】
他の形態では、食品を取り囲むように配置され、パルス光発光ランプを有する複数のパルス光発生部を、パルス光を水平方向に投射しながら行われる食品の一端から他端までの上昇および下降のいずれかの移動と、パルス光を上方４５度以内の所定の角度で投射しながら行われる食品の下端から上端までの上昇移動と、パルス光を下方４５度以内の所定の角度で投射しながら行われる食品の上端から下端までの下降移動との組み合わせで上下移動させる。
【００１４】
また他の形態では、食品を取り囲むように配置され、パルス光発光ランプを有する複数のパルス光発生部を上下方向に移動させるとともに、パルス光発生部のパルス光投射方向を、パルス光発生部の上下間のそれぞれの位置に対応して制御部が記憶する所定の角度で上下方向に首振りさせる。
【００１５】
パルス発光部の上下移動の速度が、パルス光発生部の上下間のそれぞれの位置に対応して制御部が記憶する所定の速度であってもよく、パルス光発生部の上下間のそれぞれの位置におけるパルス光発光ランプと食品表面との標準間隔および距離センサで計測された実際の間隔のいずれかに対応する速度であってもよい。
【００１６】
パルス発光部は、そのパルス光発生部の上下間のそれぞれの位置に対応して制御部が記憶する所定の速度で上下移動するとともに、パルス光発生部の上下間のそれぞれの位置におけるパルス光発光ランプと食品表面との標準間隔および距離センサで計測された実際の間隔のいずれかに対応してパルス光発光ランプと食品表面との間隔を一定に保持するために水平方向の移動を行ってもよく、パルス光発生部の上下方向の移動とともに、そのパルス光発生部を食品を中心として水平方向に回転させてもよい。
【００１７】
本発明の殺菌用パルス光発生器は、
上述の食品の殺菌装置のパルス光発生部として食品の殺菌に用いられるパルス光発生器であって、そのパルス光発生器は、パルス光発生ランプと、そのパルス光発生ランプを格納するケーシングと、反射鏡と、ケーシングに設けられた出力窓とを備え、反射鏡における反射条件と出力窓における透過条件とによりパルス光発生ランプの放射光のうち、４００ｎｍから２６００ｎｍの波長範囲の放射光の少なくとも５０％、好ましくは９０％以上が除去される。
【００１８】
出力窓には、パルス光発生ランプの放射光のうち、４００ｎｍ以下の紫外域光を透過し、４００ｎｍから２６００ｎｍの波長範囲の放射光の１０％以上を吸収・反射し、４００ｎｍから１１００ｎｍの波長範囲の放射光の５０％、好ましくは９０％以上を吸収・反射するフイルターが設けられていてもよい。
【００１９】
反射鏡が、食品表面との距離による照射面積の変化や照射強度の変化を最小化するためにパルス光発生ランプの放射光を平行状態に反射するための半円形型放物面反射鏡であってもよく、半円形型放物面反射鏡には、パルス光発生ランプの放射光のうち、４００ｎｍから２６００ｎｍの波長範囲の放射光の少なくとも５０％、好ましくは９０％以上を吸収または透過させるための誘電体多層膜が配設されていてもよく、半円形型放物面反射鏡の裏面側には、誘電体多層膜を透過してケーシングで反射した放射光が再度その誘電体多層膜と出力窓を経由して外部に放射されることを防止するための黒色吸収体が配設されていてもよく、その黒色吸収体は、カーボン板、黒色に塗装された金属板、および黒色アルマイト処理された金属板のいずれかであってもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態のパルス光を用いた食品の殺菌装置の模式的側面断面図であり、図２は本発明の第１の実施の形態のパルス光を用いた食品の殺菌装置の模式的部分断面正面図であり、図３は本発明の第１の実施の形態のパルス光を用いた食品の殺菌装置の模式的上面断面図である。
【００２１】
第１の実施の形態では食品を牛枝肉１９１とし、パルス光発生部１２１を水平方向には固定して上下方向にのみ移動させる。殺菌室１１０は覗き窓１１３を有する遮光壁１１２と搬入・搬出用のそれぞれの扉１１１とを有する箱型の構造となっている。遮光壁１１２および扉１１１の内面は反射光を有効に利用するためにミラー仕上げとなっていることが望ましい。牛枝肉１９１はガイドレール１８１内のローラ１８２に取り付けられたハンガー１８３に一端を固定され懸垂状態で開放された搬入側の扉１１１部分を経由して殺菌室１１０の中央部まで搬送されて停止する。
【００２２】
パルス光発生ランプ１２２と反射板と投射窓とを有する６組のパルス光発生部１２１は中央部の牛枝肉を取り巻く形で六角形状に配置されている。パルス光発生部１２１は３組ずつに分かれ、それぞれが架台１３１に固定されている。架台１３１は垂直に配設されたスライドガイド１７２のスライダ１７３に固定されチェーン１３５により上方から保持されている。スライドガイド１７２は殺菌室１１０の床板に固定された垂直な支柱１７１に固定されている。チェーン１３５は巻き取りリール１３２を経由して支柱１７１内に懸垂されたカウンタウエイト１３４に接続されていいる。巻き取りリール１３２は昇降用モータ１３３で駆動され昇降用モータ１３３の回転の制御により架台１３１に固定された３組のパルス光発生部１２１は所望の速度で昇降する。通常６組のパルス光発生部１２１が同時に昇降する。
【００２３】
パルス光発生部１２１を最上位位置に設定した後、ガイドレール１８１内のローラ１８２に取り付けられたハンガー１８３に一端を固定された懸垂状態の牛枝肉１９１が開放された搬入側の扉１１１部分を経由して殺菌室１１０の中央部まで搬送されて停止すると、扉１１１を閉鎖し、パルス光発生ランプ１２２を発光させると同時にパルス光発生部１２１を下降させる。パルス光発生部１２１が最下端に到達するとパルス光発生ランプ１２２を消灯するとともに下降を停止する。必要により引き続きパルス光発生ランプ１２２を発光させながらパルス光発生部１２１を上昇させ、必要な回数下降・上昇を繰り返してもよい。
【００２４】
昇降速度は一定としてもよいが可変速として対象となる牛枝肉１９１の大きさや形状により変化させてもよく、また上下間のそれぞれの位置におけるパルス光発生部１２１と牛枝肉１９１との距離を予め推定して各位置における望ましい速度を制御部に記憶させてその速度となるように自動的に制御してもよく、標準的な牛枝肉１９１にパルス光を投射しながら手動で速度を制御し制御部に速度情報として記憶させておいてもよい。またパルス光発生部１２１に距離センサを設け、計測された距離情報から制御部で希望速度を算出させて制御してもよい。
【００２５】
パルス光発生ランプは公知のものが用いられるが、例えば、発光の半値幅は約１０μ秒〜約１０ｍ秒であり、食品表面における４００ｎｍ以下の紫外光エネルギー密度は約０．００１〜約５Ｊ／ｃｍ^２・ショットであり、パルス間隔は１秒以下でそれぞれが分離されているクセノンフラッシュランプなどが用いられ、複数のパルス光発生ランプは同じタイミングで発光する。パルス光発生ランプの移動速度は食品表面の一部位における積算照射回数が少なくとも２〜５０回程度となるように設定される。
【００２６】
図４は本発明の第２の実施の形態のパルス光を用いた食品の殺菌装置のパルス光発生装置と架台近傍の模式的部分斜視図である。第２の実施の形態はパルス光発生部２２１が上下方向に傾斜可能である以外は図１〜図３を参照して説明した第１の実施の形態と同じなので上下方向の傾斜機構以外は説明は省略する。図４では傾斜機構の説明のため中央部のパルス光発生部２２１とその上下方向傾斜用補助架台２４１とは取り外した状態で示しているが、すべてのパルス光発生部２２１と上下方向傾斜用補助架台２４１とは同じ構造である。
【００２７】
第１の実施の形態で直接架台２３１に固定されていたパルス光発生部２２１は、第２の実施の形態では上下傾斜用補助架台２４１を介して架台２３１に取り付けられている。パルス光発生部２２１は両側側面中央部が上下傾斜用補助架台２４１に軸止されており、片方の軸が駆動機構２４３を介して上下傾斜用ロータリアクチュエータ２４２によって駆動されることにより上下方向に傾斜する。傾斜角度は任意に設定できるが上下４５度以下が望ましい。
【００２８】
第１の実施の形態ではパルス光を水平方向に投射しながら上下したが、第２の実施の形態では最初の下降時にはパルス光は水平方向に投射し、次にはパルス光を上方向に投射しながら上昇し、次にはパルス光を下方向に投射しながら下降し、パルス光の照射を停止してパルス光の投射方向を水平に戻して上昇して最初の状態に戻してもよい。
【００２９】
またそれぞれの上下位置におけるパルス光発生部２２１に対する牛枝肉１９１表面の角度を予め推定してパルス光が牛枝肉１９１表面に垂直に照射されるように各位置における望ましい角度を制御部に記憶させてその角度となるように自動的に制御してもよく、標準的な牛枝肉１９１にパルス光を投射しながら手動で角度を制御し制御部に角度情報として記憶させておいてもよい。このように投射角度を制御することで１回の上昇または下降で良好な殺菌効果を得ることが可能となる。さらに各パルス光発生部２２１の角度を独立して制御すれば一層良好な殺菌効果を得ることが可能となる。
【００３０】
図５は本発明の第３の実施の形態のパルス光を用いた食品の殺菌装置のパルス光発生装置と架台近傍の模式的部分図であり、（ａ）は模式的部分上面図、（ｂ）は模式的部分正面図である。第３の実施の形態はパルス光発生部３２１が水平方向に移動可能である以外は図１〜図４を参照して説明した第１および第２の実施の形態と同じなので水平方向の移動機構以外の説明は省略する。
【００３１】
第１と第２の実施の形態の架台１３１、２３１は、第３の実施の形態では互いに回動可能に軸止された架台３３１と旋回用補助架台３５１との組み合わせで構成され、架台３３１が第１と第２の実施の形態と同様に架台３３１に固定されたスライダ３７３を介してスライドガイド３７２上を摺動してパルス光発生部を上下させる。第２の実施の形態では架台２３１に固定されていた左右のパルス光発生部３２１の上下傾斜用補助架台３４１が旋回用補助架台３５１に回動可能に軸止される。旋回用補助架台３５１は架台３３１に取り付けられた旋回用第１ロータリアクチュエータ３５２により駆動機構３５３を介して回動され、旋回用補助架台３５１と上下傾斜用補助架台３４１との軸止点が殺菌室１１０の中心に向けて近接あるいは遠離する。上下傾斜用補助架台３４１は旋回用補助架台３５１に取り付けられた旋回用第２ロータリアクチュエータ３５４により駆動機構３５５を介して回動され、パルス光発生部３２１の殺菌室１１０の中心に対する角度が変化する。従って旋回用第１ロータリアクチュエータ３５２と旋回用第２ロータリアクチュエータ３５４を制御することにより両側のパルス光発生部３２１の牛枝肉１９１との距離と対向する表面に対する角度とを制御できる。
【００３２】
中央のパルス光発生部３２１の上下傾斜用補助架台３４４は架台３３１上のスライドレール３６１に沿って摺動可能であり、一端を架台３３１に固定されたリニアアクチュエータ３６２により前後に移動する。従って中央のパルス光発生部３２１の牛枝肉１９１との距離を調整することができる。本実施の形態では中央のパルス光発生部３２１の旋回は行わないこととなっているが、左右のパルス光発生部３２１と類似の旋回用移動架台をスライドレール３６１上を摺動させ上下傾斜用補助架台３４４を旋回用第２ロータリアクチュエータで駆動することにより旋回させることができる。
【００３３】
上下間のそれぞれの位置におけるパルス光発生部１２１の基準位置と牛枝肉１９１との距離および牛枝肉１９１の表面の殺菌室１１０の中心に対する角度を予め推定して各位置における望ましい距離までの基準位置からの移動距離およびパルス光発生部１２１の望ましい角度を制御部に記憶させてその距離と角度となるように水平方向の移動および旋回角度を自動的に制御してもよく、標準的な牛枝肉１９１にパルス光を投射しながら手動で移動距離および旋回角度を制御し制御部に移動および旋回情報として記憶させておいてもよい。またパルス光発生部１２１に距離センサを設け、計測された距離情報から制御部で水平方向の移動距離および旋回角度を算出させて制御してもよい。
【００３４】
図６は本発明の第４の実施の形態のパルス光を用いた食品の殺菌装置の模式的側面断面図である。第４の実施の形態では図１〜図３を参照して説明した第１の実施の形態のパルス光発生部操作機構をすべて一つのターンテーブル４８１に搭載し、パルス光を照射中のパルス光発生部操作機構を不図示の回転機構で回転させる。パルス光発生部操作機構を回転させることによりパルス光発生部４２１の水平方向の不連続性に起因する照射むらを防止することができる。
【００３５】
第４の実施の形態は第１の実施の形態のパルス光発生部操作機構をすべて一つのターンテーブル４８１に搭載することとしたが第２および第３の実施の形態のパルス光発生部操作機構をすべて一つのターンテーブル４８１に搭載してもよい。何れの場合もパルス光発生部４２１が殺菌室中心を中心として回転することを除いてはそれぞれの実施の形態と同じなので説明を省略する。
【００３６】
ターンテーブルを回転させる代わりに牛枝肉４９１を懸垂するハンガー４８３に回転機構を設け、パルス光発生部操作機構はそのままで牛枝肉４９１を回転させてもよい。
【００３７】
これまでの、説明ではパルス発生部は６個としたがこれに拘束されるものではなく使用形態により増加させても減少させてもよい。
【００３８】
また、牛枝肉を対象として説明したが他の家畜の枝肉でもよく、外側全体の殺菌を必要とする食品であれば適用が可能である。牛枝肉を懸垂して搬送する方法で説明したが、縦長に配置できれば台車を用いてもよい。また、円筒形に配置された多段の棚を有する台車の棚に食品の殺菌面を外に向けて搭載して殺菌することもできる。また、非包装の食品のみならず包装された食品に適用してもよい。包装材の表面の殺菌が可能であり、紫外光透過性を有する包装材であれば、内部の食品の表面の殺菌も可能である。
【００３９】
さらに、各部の駆動をロータリアクチュエータやリニアアクチュエータで行うこととしているがこれに拘束されるものではなく、所定の動作が実行できれば公知のメカトロニクス技術を適用して行ってかまわない。例えばパルス光発生部の昇降をチェーンを用いた吊り下げで行っていいるが固定ナットと回転ねじ軸との組み合わせで行ってもよい。
【００４０】
次に本発明のパルス光を用いた食品の殺菌装置の動作についてフローチャートを用いて総括して説明する。図７は本発明のパルス光を用いた食品の殺菌装置の動作のフローチャートである。
【００４１】
処理を開始すると（Ｓ１０１）、入口扉を開き（Ｓ１０２）、処理対象を搬入し（Ｓ１０３）、入口扉を閉じ（Ｓ１０４）、ターンテーブルを回転させないのならステップ１１０に進み（Ｓ１０５Ｎ）、ターンテーブルを回転させるのならば（Ｓ１０５Ｙ）、ターンテーブルを回転させてステップ１１０に進む（Ｓ１０６）。
【００４２】
ステップ１１０で、パルス光発生部の単なる上昇下降のみでなければ（Ｓ１１０Ｎ）、ステップ１３０に進む。パルス光発生部の単なる上昇下降のみでよければ（Ｓ１１０Ｙ）、パルス光発生部を点灯させて所定の速度で下降させる（Ｓ１１１）。照射を繰り返すのでなければ（Ｓ１１２Ｎ）、ステップ１２０に進む。照射を繰り返すのであれば（Ｓ１１２Ｙ）、パルス光発生部を点灯させて所定の速度で上昇させる（Ｓ１１３）。さらに照射を繰り返すのでなければ（Ｓ１１４Ｎ）、ステップ１６１に進み、照射を繰り返すのであれば（Ｓ１１４Ｙ）、ステップＳ１１１に戻って、パルス光発生部を点灯させて所定の速度で下降させる。
【００４３】
ステップ１２０で、パルス光発生部を傾斜させた照射を行わないのであればステップＳ１１３に進み、パルス光を消灯してパルス光発生部を上昇させてステップ１６１に進み（Ｓ１２０Ｎ）、パルス光発生部を傾斜させた照射を行うのであれば（Ｓ１２０Ｙ）、パルス光発生部を上向きとし点灯させて所定の速度で上昇させ（Ｓ１２１）、次にパルス光発生部を下向きとし点灯させて所定の速度で下降させ（Ｓ１２２）、パルス光発生部を水平とし消灯させて上昇させて（Ｓ１２３）、ステップ１６１に進む。
【００４４】
ステップ１３０では、昇降速度の速度制御をしないのあればステップ１４０に進み（Ｓ１３０Ｎ）、昇降速度の速度制御を行うのあれば（Ｓ１３０Ｙ）、パルス光発生部を点灯させて予め記憶させた速度情報、あるいは距離センサーで計測した間隔に対応する速度で速度を変化させながら下降させる（Ｓ１３１）。照射を繰り返すのでなければ（Ｓ１３２Ｎ）、パルス光発生部を消灯して上昇させて（Ｓ１３５）、ステップ１６１に進む。照射を繰り返すのであれば（Ｓ１３２Ｙ）、パルス光発生部を点灯させて予め記憶させた速度情報、あるいは距離センサーで計測した間隔に対応する速度で速度を変化させながら上昇させる（Ｓ１３３）。さらに照射を繰り返すのでなければ（Ｓ１３４Ｎ）、ステップ１６１に進み、照射を繰り返すのであれば（Ｓ１３４Ｙ）、ステップＳ１３１に戻って、パルス光発生部を点灯させて予め記憶させた速度情報、あるいは距離センサーで計測した間隔に対応する速度で速度を変化させながら下降させる。
【００４５】
ステップ１４０では、昇降時にパルス光発生部と対象物表面との間隔制御のみを行うのでなければステップ１５０に進み（Ｓ１４０Ｎ）、昇降時にパルス光発生部と対象物表面との間隔制御のみを行うのであれば（Ｓ１４０Ｙ）、パルス光発生部を点灯させて予め記憶させた間隔、あるいは距離センサーで計測した間隔に対応するようにパルス光発生部を水平方向に移動させながら下降させる（Ｓ１４１）。照射を繰り返すのでなければ（Ｓ１４２Ｎ）、パルス光発生部を消灯して上昇させて（Ｓ１４５）、ステップ１６１に進む。照射を繰り返すのであれば（Ｓ１４２Ｙ）、パルス光発生部を点灯させて予め記憶させた間隔、あるいは距離センサーで計測した間隔に対応するようにパルス光発生部を水平方向に移動させながら上昇させる（Ｓ１４３）。さらに照射を繰り返すのでなければ（Ｓ１４４Ｎ）、ステップ１６１に進み、照射を繰り返すのであれば（Ｓ１４４Ｙ）、ステップＳ１４１に戻って、パルス光発生部を点灯させて予め記憶させた間隔、あるいは距離センサーで計測した間隔に対応するようにパルス光発生部を水平方向に移動させながら下降させる。
【００４６】
ステップ１５０では、昇降時にパルス光発生部と対象物表面との間隔制御とパルス光発生部の角度制御とを併せて行うのでなければステップ１６１に進み（Ｓ１５０Ｎ）、昇降時にパルス光発生部と対象物表面との間隔制御とパルス光発生部の角度制御とを併せて行うのであれば（Ｓ１５０Ｙ）、パルス光発生部を点灯させて予め記憶させた間隔、あるいは距離センサーで計測した間隔に対応するようにパルス光発生部を水平方向に移動させ、さらに予め記憶させたパルス光発生部の上下傾斜角度情報に従ってパルス光発生部の傾斜角度を制御しながら下降させる（Ｓ１５１）。照射を繰り返すのでなければ（Ｓ１５２Ｎ）、パルス光発生部を消灯して上昇させて（Ｓ１５５）、ステップ１６１に進む。照射を繰り返すのであれば（Ｓ１５２Ｙ）、パルス光発生部を点灯させて予め記憶させた間隔、あるいは距離センサーで計測した間隔に対応するようにパルス光発生部を水平方向に移動させ、さらに予め記憶させたパルス光発生部の上下傾斜角度情報に従ってパルス光発生部の傾斜角度を制御しながら上昇させる（Ｓ１５３）。さらに照射を繰り返すのでなければ（Ｓ１５４Ｎ）、ステップ１６１に進み、照射を繰り返すのであれば（Ｓ１５４Ｙ）、ステップＳ１５１に戻って、パルス光発生部を点灯させて予め記憶させた間隔、あるいは距離センサーで計測した間隔に対応するようにパルス光発生部を水平方向に移動させ、さらに予め記憶させたパルス光発生部の上下傾斜角度情報に従ってパルス光発生部の傾斜角度を制御しながら下降させる。
【００４７】
ステップ１６１では、ターンテーブルが回転していなければステップ１６３に進み（Ｓ１６１Ｎ）、ターンテーブルが回転していれば（Ｓ１６１Ｙ）、ターンテーブルが回転を止めてステップ１６３に進む（Ｓ１６２）。ステップ１６３では、出口扉を開き（Ｓ１６３）、処理対象を搬出し（Ｓ１６４）、出口扉を閉じて（Ｓ１６５）、処理を終了する（Ｓ１６６）。
【００４８】
次に食品の殺菌装置のパルス光発生部として食品の殺菌に用いられる本発明のパルス光発生器について説明する。図８は本発明のパルス光発生器の外径図であり（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面断面図である。
【００４９】
パルス光発生器５００は、パルス光発生ランプ５０１、パルス光発生ランプ５０１で発光されたパルス光をパルス光発生器５００外に放射する出力窓５０２、パルス光発生ランプ５０１で発光されたパルス光を出力窓５０２に向けて反射する反射鏡５０３、反射鏡５０３を透過したパルス光を吸収する黒色吸収体５０４およびケーシング５０５を備え、パルス光発生ランプ５０１、反射鏡５０３、黒色吸収体５０４は支持部５０６でケーシング５０５に保持され、支持部５０６には吸気口５０７が設けられている。出力窓５０２はケーシング５０５に保持され、ケーシング５０５には排気口５０８が設けられている。
【００５０】
出力窓５０２は誘電体多層膜を蒸着した石英板がフイルタとして用いられ、反射鏡５０３は半円筒型放物面を有する反射鏡であり、誘電体多層膜が蒸着されている。
【００５１】
パルス光発生ランプ５０１は、紫外光、近紫外光を含むパルス光の発生ランプであり、本実施の形態ではクセノンフラッシュランプである。パルス光発生ランプ５０１の発光の半値幅は約１０μ秒から約１０ｍ秒で、食品表面における４００ｎｍ以下の紫外光エネルギー密度は約０．００１〜約５Ｊ／ｃｍ^２−ショットであり、パルス光間隔は１秒以下でそれぞれが分離されているように設定される。複数のパルス光発生ランプ５０１を使用する場合には、全てを同じタイミングで発光させる。
【００５２】
パルス光発生ランプ５０１で発光されたパルス光は、出力窓５０２を介して直接パルス光発生器５００外に放射される直接光と、半円筒型放物面を有する反射鏡５０３で反射された後、出力窓５０２を介してパルス光発生器５００外に放射される反射光とに別れる。
【００５３】
出力窓５０２を介して直接パルス光発生器５００外に放射される直接光は出力窓５０２のフイルタによって約４００ｎｍ以下の紫外域光波は透過され、約４００ｎｍ〜２６００ｎｍの波長範囲のパルス光の少なくとも約１０％以上が吸収・反射され、かつ波長範囲約４００ｎｍ〜１１００ｎｍのパルス光の少なくとも約５０％、通常９０％以上が吸収・反射される。
【００５４】
半円筒型放物面を有する反射鏡５０３で反射された後、出力窓５０２を介してパルス光発生器５００外に放射される反射光は、反射鏡５０３で主として約４００ｎｍ以下の紫外域光は反射され、その後は出力窓５０２によって約４００ｎｍ以下の紫外域光波は透過され、約４００ｎｍ〜２６００ｎｍの波長範囲のパルス光の少なくとも約１０％以上が吸収・反射され、かつ波長範囲約４００ｎｍ〜１１００ｎｍのパルス光の少なくとも約５０％、通常９０％以上が吸収・反射される。食品表面にはこの直接光と反射光とからなるパルス光が照射される。
【００５５】
図９はパルス光発生ランプ単独のの発光分光スペクトルのグラフであり、図１０は誘電体多層膜を蒸着した石英板をフイルタとする出力窓と、誘電体多層膜が蒸着されている半円筒型放物面を有する反射鏡とを備えたパルス光発生器からの放射光の分光スペクトルのグラフである。
【００５６】
図９と図１０のグラフを比較すると殺菌効果の高い約４００ｎｍ以下の紫外域光が多く放射され、約４００ｎｍ以上の殺菌効果の弱い可視・赤外光が効率よく遮断されていることが理解される。図１１は図１０の出力窓の分光透過率と反射鏡の分光反射率とを掛け合わせた反射光特性を示すグラフであり、ここでも約４００ｎｍ以下の紫外域光が多く放射され、約４００ｎｍ以上の殺菌効果の弱い可視・赤外光が効率よく遮断されることが理解される。
【００５７】
反射鏡５０３に入射されたパルス光のうち反射されない約４００ｎｍ以上のパルス光は、多くが反射鏡５０３に吸収されるが、その一部は透過する。透過した４００ｎｍ以上の可視・赤外光がパルス光発生器５００を構成するケーシング５０５等の金属部によって反射し、再度反射鏡５０３を透過して戻ることを防止するため、図８に示すパルス光発生器５００は、反射鏡５０３の裏面側に黒色吸収体５０４を配置して可視・赤外光を吸収する構成となっている。本実施の形態では黒色吸収体５０４として黒色アルマイト処理を施したアルミニウム板を用いている。黒色吸収体５０４はカーボン板、黒色に塗装された金属板であってもよい。
本実施の形態では、給気口５０７から排気口５０８へ通過する空気によって黒色吸収体５０４の過熱を防止している。
【００５８】
本発明のパルス光発生器５００は誘電体多層膜を施した半円筒型放物面を有する反射鏡５０３と出力窓５０２のフイルタとを用いることでパルス光発生ランプの放射のうち殺菌効果が弱い４００ｎｍ〜２６００ｎｍの波長範囲の可視光・赤外光の通常９０％以上、少なくとも５０％以上を取り除くので、食品表面の加熱を防止し、色味、食味などの観点から食品価値の低下が防止される。
【００５９】
本発明のパルス光を用いた食品の殺菌装置と殺菌方法のパルス光発生部に、上述のパルス光発生器を適用することで、さらに食品表面の加熱が防止され、色味、食味などの観点から食品価値の低下が防止される。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のパルス光を用いた食品の殺菌装置は次のような効果がある。即ち、
第１の効果は、表面に凹凸のある食品であっても到達するパルス光量に大きな違いを生ぜず、表面全体に確実な殺菌効果が得られることである。その理由は縦長に配置された食品を取り囲むように配置されたパルス光発生部を上下に移動させるからである。さらに上下の移動速度をパルス光発生部と食品との距離に対応して変化させ、あるいは照射方向を上下に変化させ、あるいはパルス光発生部と食品との距離に対応してパルス光発生部水平方向に移動させ、あるいはパルス光発生部を水平方向に回転させ、必要に応じてそれらを組み合わせることにより更に殺菌効果を確実にすることができる。
【００６１】
第２の効果は、装置のイニシャルコストを低減できることである。その理由はコストの高いパルス光発生ランプを食品を取り囲むように一列だけ設け、それを上下方向に移動させて全体を照射するからである。
【００６２】
第３の効果は、周囲の人体に紫外光による害を与えることなくパルス光を用いた殺菌が行えることである。その理由は、パルス光発生部が完全に遮光物体で覆われているからである。
【００６３】
第４の効果は、副次的な環境対策を行う必要がないので低いコストで食品の殺菌が行えることである。その理由は温水洗浄や薬品処理のように排水や廃液の処理を必要としないからである。
【００６４】
第５の効果は、本発明のパルス光発生器を適用することで、さらに食品表面の加熱が防止され、色味、食味などの観点から食品価値の低下が防止されることである。その理由は、誘電体多層膜を施した半円筒型放物面を有する反射鏡と出力窓のフイルタとを用いることでパルス光発生ランプの放射のうち殺菌効果が弱い４００ｎｍ〜２６００ｎｍの波長範囲の可視光・赤外光の９０％以上、少なくとも約５０％以上を取り除くことができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のパルス光を用いた食品の殺菌装置の模式的側面断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のパルス光を用いた食品の殺菌装置の模式的部分断面正面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のパルス光を用いた食品の殺菌装置の模式的上面断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のパルス光を用いた食品の殺菌装置のパルス光発生装置と架台近傍の模式的部分斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態のパルス光を用いた食品の殺菌装置のパルス光発生装置と架台近傍の模式的部分図である。（ａ）は模式的部分上面図である。
（ｂ）は模式的部分正面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態のパルス光を用いた食品の殺菌装置の模式的側面断面図である。
【図７】図７は本発明のパルス光を用いた食品の殺菌装置の動作のフローチャートである。
【図８】本発明のパルス光発生器の外径図である。（ａ）は正面図である。
（ｂ）は上面図である。
（ｃ）は側面断面図である。
【図９】パルス光発生ランプ単独のの発光分光スペクトルのグラフである。
【図１０】誘電体多層膜を蒸着した石英板をフイルタとする出力窓と、誘電体多層膜が蒸着されている半円筒型放物面を有する反射鏡とを備えたパルス光発生器からの放射光の分光スペクトルのグラフである。
【図１１】図１０の出力窓の分光透過率と反射鏡の分光反射率とを掛け合わせた反射光特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１１０、４１０殺菌室
１１１、４１１扉
１１２遮光壁
１１３覗き窓
１２１、２２１、３２１、４２１パルス光発生部
１２２、３２２パルス光発生ランプ
１３１、２３１、３３１、４３１架台
１３２、４３２巻き取りリール
１３３、４３３昇降用モータ
１３４カウンタウエイト
１３５、２３５、３３５、４３５チェーン
１７１、４７１支柱
１７２、４７２スライドガイド
１７３、２７３スライダ
１８１、４８１ガイドレール
１８２、４８２ローラ
１８３、４８３ハンガ
１９１、４９１牛枝肉
２４１、３４１、３４４、上下傾斜用補助架台
２４２、３４２上下傾斜用ロータリアクチュエータ
２４３、３４３、３５３、３５５駆動機構
３５１旋回用補助架台
３５２旋回用第１ロータリアクチュエータ
３５４旋回用第２ロータリアクチュエータ
３６１スライドレール
３６２リニアアクチュエータ
５００パルス発生器
５０１パルス光発光ランプ
５０２出力窓
５０３反射板
５０４黒色吸収体
５０５ケーシング
５０６給気口
５０７排気口
Ｓ１０１〜Ｓ１８６ステップ

Claims

縦長に配置された食品の露出面を殺菌するためのパルス光を用いた食品の殺菌装置であって、
前記食品の搬入・搬出のための扉を備え、パルス光を室外に対して遮光する壁面を有する殺菌室と、
搬入された前記食品を取り囲むように配置され、パルス光発光ランプを有する複数のパルス光発生部と、
前記パルス光発生部を保持し、所定の移動動作を行わせるパルス光発生部操作機構と、
前記パルス光発生部と前記パルス光発生部操作機構とを制御する制御部と、を有することを特徴とするパルス光を用いた食品の殺菌装置。
前記パルス光発生部操作機構の移動動作は、前記パルス光発生部の上下間のそれぞれの位置に対応して設定された速度での前記パルス光発生部の上下移動である、請求項１に記載のパルス光を用いた食品の殺菌装置。
前記パルス光発生部操作機構の移動動作は、前記制御部が記憶する前記パルス光発生部の上下間のそれぞれの位置における前記パルス光発光ランプと食品表面との標準的な間隔に対応して有効な殺菌が可能な照射時間が得られる速度での前記パルス光発生部の上下移動である、請求項２に記載のパルス光を用いた食品の殺菌装置。
前記パルス光発生部操作機構は前記パルス光発光ランプと食品表面との間隔を計測する距離センサを有し、前記パルス光発生部操作機構の移動動作は、前記制御部が前記距離センサの計測情報で取得した前記パルス光発光ランプと食品表面との間隔に基づいて算出した有効な殺菌が可能な照射時間が得られる速度での前記パルス光発生部の上下移動である、請求項１に記載のパルス光を用いた食品の殺菌装置。
前記パルス光発生部操作機構の移動動作は、前記パルス光発生部の設定された速度での上下移動と、前記制御部が記憶するパルス光発生部の上下間のそれぞれの位置における前記パルス光発光ランプと食品表面との標準間隔に対応して該パルス光発光ランプと食品表面との間隔を一定に保持するための水平方向の移動の組み合わせである、請求項１に記載のパルス光を用いた食品の殺菌装置。
前記パルス光発生部操作機構は前記パルス光発光ランプと食品表面との間隔を計測する距離センサを有し、前記パルス光発生部操作機構の移動動作は、前記パルス光発生部の設定された速度での上下移動と、前記制御部が前記距離センサの計測情報に基づいて算出した前記パルス光発光ランプと食品表面との間隔を一定に保持するための水平方向の移動との組み合わせである、請求項１に記載のパルス光を用いた食品の殺菌装置。
前記パルス光発生部のパルス光投射方向が水平方向である、請求項２から請求項６のいずれか１項に記載のパルス光を用いた食品の殺菌装置。
前記パルス光発生部の上下方向の移動に際して、前記パルス光発生部のパルス光投射方向が、水平方向と、上方４５度以内の所定の角度と、下方４５度以内の所定の角度とのいずれかに設定可能である、請求項２から請求項６のいずれか１項に記載のパルス光を用いた食品の殺菌装置。
前記パルス光発生部の上下方向の移動に際しての前記パルス光発生部のパルス光投射方向が、パルス光発生部の上下間のそれぞれの位置に対応して前記制御部が記憶する上下方向の所定の角度での首振りに設定可能である、請求項２から請求項６のいずれか１項に記載のパルス光を用いた食品の殺菌装置。
前記パルス光発生部操作機構は、前記パルス光発生部の上下方向の移動に際して、該パルス光発生部を食品を中心として水平方向に回転可能である、請求項２から請求項６のいずれか１項に記載のパルス光を用いた食品の殺菌装置。
前記殺菌室の壁面の内面は、パルス光を反射するミラー仕上げとなっている、請求項１に記載のパルス光を用いた食品の殺菌装置。
前記食品が懸垂された枝肉である、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のパルス光を用いた食品の殺菌装置。
殺菌室の中に縦長に配置された食品の露出面を殺菌するためのパルス光を用いた食品の殺菌方法であって、前記食品を取り囲むように配置され、パルス光発光ランプを有する複数のパルス光発生部を、パルス光を水平方向に投射しながら前記食品の一端から他端までを１回以上上下方向に移動させる、ことを特徴とするパルス光を用いた食品の殺菌方法。
殺菌室の中に縦長に配置された食品の露出面を殺菌するためのパルス光を用いた食品の殺菌方法であって、前記食品を取り囲むように配置され、パルス光発光ランプを有する複数のパルス光発生部を、パルス光を水平方向に投射しながら行われる前記食品の一端から他端までの上昇および下降のいずれかの移動と、パルス光を上方４５度以内の所定の角度で投射しながら行われる前記食品の下端から上端までの上昇移動と、パルス光を下方４５度以内の所定の角度で投射しながら行われる前記食品の上端から下端までの下降移動との組み合わせで上下移動させる、ことを特徴とするパルス光を用いた食品の殺菌方法。
殺菌室の中に縦長に配置された食品の露出面を殺菌するためのパルス光を用いた食品の殺菌方法であって、前記食品を取り囲むように配置され、パルス光発光ランプを有する複数のパルス光発生部を上下方向に移動させるとともに、前記パルス光発生部のパルス光投射方向を、パルス光発生部の上下間のそれぞれの位置に対応して前記制御部が記憶する所定の角度で上下方向に首振りさせることを特徴とするパルス光を用いた食品の殺菌方法。
前記パルス発光部の上下移動の速度が、パルス光発生部の上下間のそれぞれの位置に対応して前記制御部が記憶する所定の速度である、請求項１３から請求項１５の何れか１項に記載のパルス光を用いた食品の殺菌方法。
前記パルス発光部の上下移動の速度が、パルス光発生部の上下間のそれぞれの位置における前記パルス光発光ランプと食品表面との標準的な間隔および距離センサで計測された実際の間隔のいずれかに基づいて算出した有効な殺菌が可能な照射時間が得られる速度である、請求項１６に記載のパルス光を用いた食品の殺菌方法。
前記パルス発光部は、該パルス光発生部の上下間のそれぞれの位置に対応して前記制御部が記憶する所定の速度で上下移動するとともに、パルス光発生部の上下間のそれぞれの位置における前記パルス光発光ランプと食品表面との標準間隔および距離センサで計測された実際の間隔のいずれかに対応して前記パルス光発光ランプと食品表面との間隔を一定に保持するために水平方向の移動を行う、請求項１３または請求項１４に記載のパルス光を用いた食品の殺菌方法。
前記パルス光発生部の上下方向の移動とともに、該パルス光発生部を食品を中心として水平方向に回転させる、請求項１３から請求項１８の何れか１項に記載のパルス光を用いた食品の殺菌方法。
前記食品が懸垂された枝肉である、請求項１３から請求項１９のいずれか１項に記載のパルス光を用いた食品の殺菌方法。
請求項１から請求項１２に記載の食品の殺菌装置のパルス光発生部として食品の殺菌に用いられるパルス光発生器であって、
該パルス光発生器は、パルス光発生ランプと、該パルス光発生ランプを格納するケーシングと、反射鏡と、ケーシングに設けられた出力窓とを備え、前記反射鏡における反射条件と前記出力窓における透過条件とによりパルス光発生ランプの放射光のうち、４００ｎｍから２６００ｎｍの波長範囲の放射光の少なくとも５０％、好ましくは９０％以上が除去される、ことを特徴とする殺菌用パルス光発生器。
前記出力窓には、前記パルス光発生ランプの放射光のうち、４００ｎｍ以下の紫外域光を透過し、４００ｎｍから２６００ｎｍの波長範囲の放射光の１０％以上を吸収・反射し、４００ｎｍから１１００ｎｍの波長範囲の放射光の５０％、好ましくは９０％以上を吸収・反射するフイルターが設けられている、請求項２１に記載の殺菌用パルス光発生器。
前記反射鏡が、食品表面との距離による照射面積の変化や照射強度の変化を最小化するために前記パルス光発生ランプの放射光を平行状態に反射するための半円形型放物面反射鏡である、請求項２１に記載の殺菌用パルス光発生器。
前記半円形型放物面反射鏡には、パルス光発生ランプの放射光のうち、４００ｎｍから２６００ｎｍの波長範囲の放射光の少なくとも５０％、好ましくは９０％以上を吸収または透過させるための誘電体多層膜が配設されている、請求項２３に記載の殺菌用パルス光発生器。
前記半円形型放物面反射鏡の裏面側には、前記誘電導体多層膜を透過して前記ケーシングで反射した放射光が再度該誘電体多層膜と前記出力窓を経由して外部に放射されることを防止するための黒色吸収体が配設されている、請求項２３または請求項２４に記載の殺菌用パルス光発生器。
前記黒色吸収体は、カーボン板、黒色に塗装された金属板、および黒色アルマイト処理された金属板のいずれかである、請求項２４に記載の殺菌用パルス光発生器。