JP4824479B2 - 洗浄装置および洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、ラジカル水、オゾン水、次亜塩素酸水などの洗浄液により被処理物を殺菌、除菌するために洗浄する装置（洗浄装置）、および洗浄方法に関する。

近年、日本国内では輸入食物の増加に伴い、野菜や果実などに使用されるポストハーベスト農薬の残留による安全性の問題、あるいは、国内生産の農作物においても、ポストハーベスト農薬に比べ残留量は少ないとされているものの栽培時に使用されるプレハーベスト農薬の残留による安全性の問題が注目されている。一方で、農薬を使用しない無農薬栽培や有機農法栽培による農作物も年々増加してきている。これらの農作物は、農薬の残留は少ないものの有害な細菌が付着していることがあり、決して安全であるとは限らない。

したがって、食品の安全性、衛生の確保の面で農作物を十分に洗浄することが重要となってくる。

従来においては、化学薬品を用いた洗浄殺菌が行われてきたが、人体に影響が懸念されており、近年では人体に影響を与えない仕方で十分に食品を洗浄殺菌する方式が種々提案されている。その１つとしてヒドロキシラジカルを含む水溶液やオゾン水を用いた洗浄方法が提案されている。

たとえば特開２００１−２３１５２５号公報（特許文献１）には、シャワー方式としてヒドロキシラジカルを含む水溶液を被処理物に高速で衝突させることによって、より効率的に殺菌を行う方法が開示されている。しかし、ヒドロキシラジカルの短い寿命（１０^-6Ｍ^-1Ｓ^-1）の問題があるとともに、シャワーの当たらない部分では殺菌が行われない可能性がある。

またたとえば特開２００５−２３７２３０号公報（特許文献２）には、オゾン水洗浄液槽、オゾン水殺菌水槽、オゾン水鮮度維持水槽を個別に設けることで、食品から放出される有機物によるオゾン消費を抑える方法が開示されている。しかし、この特許文献２に開示された方法は、２段または３段処理が必要であるため、装置が大きくなってしまうという不具合がある。

洗浄方式としては、一般に、浸漬方式とシャワー方式とがあるが、浸漬方式では、被処理物が一部のカット野菜などのように液（滲出液）を滲出しやすいものでは、この滲出液によって洗浄効果が低くなる傾向にある。特に、洗浄液としてラジカル水やオゾン水を用いた場合には、洗浄液は滲出液を分解することにより洗浄成分が消費されるため、この滲出液による洗浄効果の低下は著しいものとなる。また、シャワー方式では、浸漬方式とは異なり、上述した滲出液の影響は少ないものの、被処理物のうち洗浄液がかかった面しか洗浄できないという問題がある。
特開２００１−２３１５２５号公報 特開２００５−２３７２３０号公報 特開２００５−１８５１４４号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、従来のシャワー方式、浸漬方式での洗浄と比較して格段に洗浄効果が向上され、特に寿命の短いヒドロキシラジカルなどを含むラジカルを洗浄液として用いた場合であっても優れた洗浄効果を発揮することができる洗浄装置および洗浄方法を提供することである。

本発明の洗浄装置は、底部において処理後の洗浄液を排水し得るように構成された処理槽と、前記処理槽の上側からシャワーヘッドを介して洗浄液をシャワー方式で供給する手段とを備え、前記洗浄液を供給する手段は、前記処理槽の底部より処理後の洗浄液を排水した状態で、処理槽内に被処理物が浸漬され得る量の洗浄液が溜まるように、処理槽内に洗浄液を供給するように構成されたものであることを特徴とする。

ここにおいて、処理槽は、その底部においてのみメッシュ状に形成されたものであることが好ましい。

本発明の洗浄装置における処理槽は、底部に処理後の洗浄液を排水するためのポンプを備えることが好ましい。

また本発明の洗浄装置は、処理槽内の洗浄液の水位を一定に保ち得るものであることが好ましい。

また本発明の洗浄装置における処理槽は、揺動可能であるか、または、底部にバブリング用エアを供給する手段が設けられてなることが好ましい。

本発明の洗浄装置に用いられる洗浄液は、ラジカル水、オゾン水または次亜塩素酸水であることが好ましい。また前記洗浄液がラジカル水である場合、ヒドロキシラジカルを含むものであることがより好ましい。

本発明はまた、処理槽の底部より処理後の洗浄液を排水した状態で、処理槽内に被処理物が浸漬され得る量の洗浄液が溜まるように、処理槽の上側から洗浄液をシャワー方式で供給して、被処理物を洗浄することを特徴とする洗浄方法をも提供する。

本発明によれば、従来のシャワー方式、浸漬方式での洗浄と比較して格段に洗浄効果が向上され、特に寿命の短いヒドロキシラジカルなどを含むラジカルを洗浄液として用いた場合であっても洗浄効果を発揮することができる。

図１は、本発明の好ましい一例の洗浄装置１を模式的に示す図である。本発明の洗浄装置１は、処理槽２と、処理槽２の上側からシャワーヘッド３を介して洗浄液４をシャワー方式で供給する手段とを基本的に備える。

本発明の洗浄装置１では、たとえば図１に示すように、シャワーヘッド３を介して供給された洗浄液６を収容し得る内部空間を有するバケット５が処理槽２内に設けられ、当該バケット５および処理槽２は、その底部から処理後の洗浄液を排水し得るように構成されている。本発明の洗浄装置１における処理槽２は、図１に示すように、バケット５の底面７のみがメッシュ状に形成され、側面にはメッシュを形成していないように構成されることが好ましい。このように底面７のみをメッシュ状に形成してなることで、バケットの側面にもメッシュを形成した場合とは異なり、シャワーヘッドを介して供給された洗浄液が側面から排出されることなく底面まで到達するため、処理槽の底面上に載置された被処理物の洗浄効果が低下することを防止することができる。バケット５は、図１に示す例のように、上方から下方に向かって水平方向に関する面積が徐々に小さくなるように（たとえばすり鉢状に）形成された内部空間を有するように実現されることが好ましい。バケット５がこのような形状の内部空間を有するように実現されることで、被処理物の間を洗浄液が通過するという利点があるためである。

本発明の洗浄装置１における洗浄液を供給する手段は、たとえば、シャワーヘッド３に洗浄液を供給するための管路８が連結されて実現される。この管路８には、シャワーヘッド３に連結されたのとは反対側において、洗浄液の種類に応じた従来公知の適宜の供給手段、発生手段が連結されている（図示せず）。管路８の中途には、図１に示す例のように、供給する洗浄液の流量を制御するためのバルブ９が設けられていてもよい。なお、本発明の洗浄装置１に用いられ得るシャワーヘッド３としては、従来公知のものを適宜用いることができ、特に制限されるものではない。

本発明においては、当該洗浄液を供給する手段は、処理槽２の底部より処理後の洗浄液を排水した状態で、処理槽２内に被処理物が浸漬され得る量の洗浄液が溜まるように、処理槽２内に洗浄液を供給するように構成されることを特徴とする。これによって、本発明の洗浄装置１を用いた洗浄処理は、前記バケット５の内部空間に溜められた洗浄液６に被処理物を浸漬し、かつ、洗浄液を供給する手段にて処理槽２の上方からシャワー方式にて洗浄液４を処理槽２内に供給することで行われる。これによって、シャワー方式により洗浄液４を供給するために被処理物からの滲出液による影響が少なく、かつ、処理槽２内で被処理物を洗浄液に浸漬させ、被処理物のシャワーが当たる面だけではなく被処理物の全体にわたって洗浄液を接触させることができるため、均一で高い洗浄効果を得ることができる。したがって従来のシャワー方式のみ、浸漬方式のみで洗浄を行う洗浄装置と比較して、洗浄効果が格段に向上される。また、本発明の洗浄装置は、浸漬方式のみで洗浄を行う洗浄装置とは異なり攪拌が不要であることから、浸漬方式のみで洗浄を行う洗浄装置と比較して小さな処理槽を用いても十分な洗浄効果を発揮することができ、かつ節水効果も高い。

本発明の洗浄装置における処理槽は、底部に処理後の洗浄液を排水するためのポンプを備えることが好ましい。図１には、処理槽２の底部に、ポンプ１０を介した管路１１が連結され、バケット５内に一定量の洗浄液６を溜めつつ、ポンプ１０による汲み出しによってその底面７から順次洗浄液が排水されるように構成された例を示している。これによって、バケット５内に溜められた洗浄液６には、上方から下方へ向かった流れが生じることになり、バケット５の内部空間に溜められた洗浄液６に被処理物を浸漬し、かつ、洗浄液を供給する手段にてシャワー方式にて洗浄液４を処理槽２内に供給することによる上述した洗浄効果に加え、上記流れにより被処理物の全体にわたって洗浄液６を接触させることができるため、格段に優れた洗浄効果を得ることができる。

本発明の洗浄装置はまた、処理槽内の洗浄液の水位を一定に保ち得るものであることが好ましい。これにより、処理槽に被処理物が浸漬され得る量の洗浄液を溜めて、効率的に洗浄を行うことができる。たとえば図１に示す例の洗浄装置１の場合には、バルブ９による洗浄水の供給量、または、排出バルブによる洗浄液の排出量を、手動にて調整することで、処理槽２内の洗浄液の水位を一定に保つことが可能となる。

また図２は、本発明の好ましい他の例の洗浄装置２１を模式的に示す図である。なお、図２に示す例の洗浄装置２１は、一部を除いては図１に示した例の洗浄装置１と同様であり、同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。図２に示す例の洗浄装置２１は、処理槽２に収容された洗浄液６の液面を検知する手段として、超音波センサ２２および電極センサ２３を備えてなる。超音波センサ２２と電極センサ２３とのいずれか一方のみを備える構成であっても勿論よい。また、図２に示す例では、この超音波センサ２２および電極センサ２３から得られた洗浄液の液面に関する情報（図２中、１点鎖線で示している）を得て、洗浄液の供給量および／または排出量を制御し得る制御手段２４を備える。また、上述した洗浄液の供給のための管路８に設けられたバルブ９、および／または、洗浄液の排出のための管路１１に設けられたバルブをたとえば電磁バルブにて実現し、制御手段２４によって、上記情報に応じて洗浄液の流量を制御するようにする。この場合、図２に示す例のように洗浄液の排出のための管路１１にポンプ１０が設けられてなる場合には、ポンプ１０の制御（オン／オフ、回転数）によっても洗浄液の排出量を制御し得るように実現されてもよい。このような図２に示す例の洗浄装置２１によれば、処理槽２内に収容された洗浄液６の水位を、自動的に一定保つことが可能となる。なお、図２に示す例における超音波センサ２２、電極センサ２３、制御手段２４および電磁バルブは、従来公知のものを適宜組み合わせて用いることができ、特に制限されるものではない。

また本発明の洗浄装置における処理槽は、揺動可能であるか、または、底部にバブリング用エアを供給する手段が設けられてなることが好ましい。図１には、たとえば、バケット５の底部からバブリングのためのエアを供給するためのバブリング用エア供給路１２が設けられてなる例を示している。洗浄処理を行っている最中に、処理槽を揺動する、または、バブリング用エアを供給することで、処理槽内における被処理物を攪拌し、洗浄効果をさらに高めることができる。また、被処理物を一定時間洗浄処理後、処理槽を揺動する、または、バブリング用エアを供給することで、バケット５内で被処理物を反転させ、その後、さらに被処理物を一定時間洗浄処理するようにすることもできる。このようにすることで、被処理物の全体にわたってさらに均一に洗浄液を接触させることができる。なお、本発明において、処理槽を揺動可能とするための手段やバブリング用エアを供給する手段としては特に制限されるものではなく、当業者であれば従来公知の適宜の手段を組み合わせて実現することが可能である。

本発明の洗浄装置に用いられる洗浄液としては、従来公知の適宜の洗浄液を特に制限されることなく用いることができ、このような洗浄液としてたとえばラジカル水、オゾン水、次亜塩素酸水、電解次亜水、中性洗剤などを挙げることができる。中でも、有害成分が食品に残留しないことから、ラジカル水、オゾン水または次亜塩素酸水を洗浄液として用いることが好ましい。なお、従来の浸漬方式の洗浄装置では、被処理物からの滲出液が洗浄効果に悪影響を及ぼし、特に洗浄液としてラジカル水やオゾン水を用いて場合には洗浄効果が著しく低下してしまうという不具合があったが、上述したように本発明の洗浄装置では、シャワー状の洗浄液の供給と処理槽内に溜められた洗浄液への浸漬とを併用してなる構成であるため、ラジカル水やオゾン水を洗浄液として用いた場合であっても滲出液から受ける影響が少なく、優れた洗浄効果を発揮し得るものである。なお、本発明における「洗浄」とは、いわゆる洗浄以外に殺菌、除菌、除粒子、脱色などを包含するものであってよい。

本発明の洗浄液としてラジカル水を用いる場合、含有されるラジカル種としては、ヒドロキシラジカル、水素ラジカル、炭素ラジカル（メチルラジカルなど）、窒素ラジカル、一酸化窒素ラジカル、塩素ラジカル、一酸化塩素ラジカル、臭素ラジカルなどが挙げられ、特に制限されるものではない。中でも、強い殺菌能力を示すことから、ヒドロキシラジカルを含むラジカル水を洗浄液として好適に用いることができる。

洗浄液としてラジカル水を用いる場合、当該ラジカル水は従来公知の方法にて生成することができる。たとえば、ヒドロキシラジカルを含有するラジカル水の場合には、自体公知の方法であるオゾン／紫外線併用法にて好適に生成することができる。オゾン／紫外線併用法でのヒドロキシラジカルの生成経路としては、たとえば、以下のようにオゾンが処理液中の水と反応して自己分解によりＨＯ₂ラジカルを経由してＯＨラジカルが発生する経路が想定される。

Ｏ₃＋Ｈ₂Ｏ→ＨＯ₃ ⁺＋ＯＨ^-
ＨＯ₃ ⁺＋ＯＨ^-→２ＨＯ₂・
Ｏ₃＋２ＨＯ₂・→２ＯＨ・＋２Ｏ₂
またオゾン／紫外線併用法でのヒドロキシラジカルの生成経路には、以下のようにオゾンに紫外線を照射することにより過酸化水素を経由してＯＨラジカルを生成する経路も想定される。

Ｏ₃＋Ｈ₂Ｏ＋ｈν→Ｈ₂Ｏ₂＋Ｏ₂
Ｈ₂Ｏ₂＋ｈν→２ＯＨ・
また、洗浄液として水素ラジカル、炭素ラジカルを含有する場合には、上述したオゾン／紫外線併用法にてヒドロキシラジカルを発生させた水に予め水溶性有機物（Ｒ）を混合しておき、以下のようにして、ヒドロキシラジカルと水溶性有機物とを反応させて、水溶性有機物から水素を引き抜く形でラジカル反応を開始させる。

ＲＨ＋ＯＨ・→Ｒ・＋Ｈ₂Ｏ
さらに生成した炭素ラジカルＲ・は、水中の他の水溶性有機物（Ｒ’）と反応し、以下のようにして連鎖的に炭素ラジカルや水素ラジカルが生成される。

Ｒ・＋Ｒ’Ｈ→ＲＨ＋Ｒ’・
Ｒ・＋Ｒ’Ｈ→ＲＲ’＋Ｈ・
なお、水素ラジカルや炭素ラジカルを含有するラジカル水を生成する際に用いられる水溶性有機物としては、公知の指定食品添加物や既存食品添加物を好適に用いることができ、たとえばメタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、アセトン、過酸化水素、酢酸エチル、次亜塩素酸などが挙げられる。中でも、エタノールなどの食品添加物を水溶性有機物として用いることが好ましい。なお、水溶性有機物を含有する水には、水道水（ＴＯＣ＜５ｍＬ／ｈ）も包含される。

本発明の洗浄液としてラジカル水を用いる場合、たとえば図１に示す例においてシャワーヘッド３に連結された管路８の先は、上述した経路にてラジカル発生を実現し得る適宜の手段、たとえばオゾン発生器や紫外線ランプなどを組み合わせた公知の手段に連結されてなる。このような手段により生成されたラジカル水が、管路８を介してシャワーヘッド３に供給され、シャワー状の洗浄液として処理槽２内に供給される。

ここで、ヒドロキシラジカルを含むラジカル水は、上述したように強い殺菌作用を有することから、ラジカル水の中でも洗浄液として特に好適に用いることができるが、ヒドロキシラジカルは寿命が短く（１０^-6Ｍ^-1Ｓ^-1）、ヒドロキシラジカルを含む水を生成して、系外に取り出して被処理物に作用させたとしても、十分な洗浄効果が得られにくくなる虞がある。

そこで、図１に示す例の洗浄装置１では、シャワーヘッド３の内部に紫外線ランプ１３が組み込まれ、このシャワーヘッド３に管路８を介して、たとえばオゾン水（ヒドロキシラジカルを含有する）が供給されるように構成されている。このような構成により、シャワーヘッド３内の紫外線ランプ１３により、シャワーヘッド３に供給されたオゾン水に紫外線ランプ１３により紫外線を照射することで、当該オゾン水でさらにヒドロキシラジカルが発生させることができる。これによって、処理槽２にシャワー方式で供給する直前にヒドロキシラジカルを発生させて洗浄水を生成することで、常に新鮮な状態でヒドロキシラジカルを含有するラジカル水を洗浄液として処理槽２内に供給することができ、寿命の短いヒドロキシラジカルを含有するラジカル水の洗浄効果を損なうことなく、洗浄液として用いることが可能となる。

なお、本発明における洗浄液としてオゾン水や次亜塩素酸水を用いる場合には、これらを生成するための公知の手段、たとえばオゾン発生器や電解次亜水などの洗浄水の製造装置などを適宜組み合わせて、管路８の先に連結しておき、オゾン水や次亜塩素酸水を管路８を介してシャワーヘッド３に供給し得るように構成すればよい。

本発明の洗浄装置を用いた洗浄処理に供する被処理物としては、特に制限されるものではないが、有機物を多く含むような被処理物、たとえばカット野菜、鶏卵、その他の農産物、海産物、食品製造機器、食器、医療器具、リネン、衣類、精密機器、半導体製造機器などに特に好適に適用することができる。

本発明はまた、処理槽の底部より処理後の洗浄液を排水した状態で、処理槽内に被処理物が浸漬され得る量の洗浄液が溜まるように、処理槽の上側から洗浄液をシャワー方式で供給して、被処理物を洗浄することを特徴とする洗浄方法についても提供するものである。本発明の洗浄方法は、用いる装置については特に制限されるものではないが、上述した本発明の洗浄装置を用いて好適に実現することができる。本発明の洗浄方法において用いられる洗浄液、被処理物、処理槽などについては、本発明の洗浄装置について上述したのと同様である。

以下、実験例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実験例１＞
図１に示した例の洗浄装置を用いて、野菜の洗浄実験を行い、洗浄効果を確認した。装置の処理槽（５６Ｌ）内にキュウリ７．３ｋｇ（約１８Ｌ）を入れ、槽内の水位を野菜がほぼ浸る程度に保ちながら、ラジカル水を１５Ｌ／ｍｉｎでシャワー方式にて供給して、１分間、３分間および５分間の洗浄処理を行った。洗浄処理後、サンプルを一部採取し、野菜に付着した一般生菌数（個／ｇ）を平均混釈法により算出した。

また比較として、未洗浄の場合、浸漬方式にて洗浄を行った場合についても実験を行った。浸漬方式では、攪拌の問題から処理槽を大きくする必要があり、処理槽として１３５Ｌのものを用い、これにラジカル水を１５Ｌ／ｍｉｎで注入してオーバーフローさせ、キュウリ７．３ｋｇ（約１８Ｌ）を入れ、処理槽下部よりバブリングして攪拌を行った。これらの場合についても、同様に一般生菌数（個／ｇ）を算出した。

結果を図３に示す。図３から、浸漬方式ではキュウリの除菌に５分間要するのに対し、図１に示した本発明の洗浄装置を用いた場合には、３分間で同等の洗浄効果を奏することが確認された。また、シャワー方式を採用した本発明の洗浄装置では、攪拌が不要であることから、処理槽も小さくて済み、浸漬方式と比較すると節水効果も高い。

今回開示された実施の形態および実験例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明の好ましい一例の洗浄装置１を模式的に示す図である。 本発明の好ましい他の例の洗浄装置２１を模式的に示す図である。 実験例１の結果を示すグラフである。

符号の説明

１，２１ 洗浄装置、２ 処理槽、３ シャワーヘッド、４ 洗浄液、５ バケット、６ 洗浄液、７ バケットの底面、８ 管路、９ バルブ、１０ ポンプ、１１ 管路、１２ バブリング用エア供給手段、１３ 紫外線ランプ、２２ 超音波センサ、２３ 電極センサ、２４ 制御手段。

Claims (8)

1. 底部に処理後の洗浄液を排水するためのポンプを備え、底部において処理後の洗浄液を排水し得るように構成された処理槽と、前記処理槽の上側からシャワーヘッドを介して洗浄液をシャワー方式で供給する手段とを備え、
   前記洗浄液を供給する手段は、ポンプによる汲み出しによって前記処理槽の底部より順次処理後の洗浄液を排水した状態で、処理槽内に被処理物が浸漬され得る量の洗浄液が溜まるように、処理槽内に洗浄液を供給するように構成され、
   処理槽内には、上方から下方に向かって水平方向に関する面積が徐々に小さくなるように形成された、供給された洗浄液を収容し得る内部空間を有し、その底部から処理後の洗浄液を排水するように構成されたバケットが設けられたものである、洗浄装置。
2. 処理槽がその底部においてのみメッシュ状に形成されてなることを特徴とする、請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記処理槽内の洗浄液の水位を一定に保ち得るものである、請求項１または２に記載の洗浄装置。
4. 処理槽が揺動可能である、請求項１〜３のいずれかに記載の洗浄装置。
5. 処理槽の底部にバブリング用エアを供給する手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の洗浄装置。
6. 洗浄液が、ラジカル水、オゾン水または次亜塩素酸水である、請求項１〜５のいずれかに記載の洗浄装置。
7. 前記ラジカル水がヒドロキシラジカルを含むことを特徴とする請求項６に記載の洗浄装置。
8. 底部において処理後の洗浄液を排水し得るように構成された処理槽と、前記処理槽の上側からシャワーヘッドを介して洗浄液をシャワー方式で供給する手段とを備え、
   前記洗浄液を供給する手段は、前記処理槽の底部より処理後の洗浄液を排水した状態で、処理槽内に被処理物が浸漬され得る量の洗浄液が溜まるように、処理槽内に洗浄液を供給するように構成されたものであり、
   処理槽に収容された洗浄液の液面を検知する手段と、液面を検知する手段から得られた洗浄液の液面に関する情報に基づき洗浄液の供給量および排出量の少なくともいずれかを制御し得る制御手段とをさらに備え、
   処理槽内には、上方から下方に向かって水平方向に関する面積が徐々に小さくなるように形成された、供給された洗浄液を収容し得る内部空間を有し、その底部から処理後の洗浄液を排水するように構成されたバケットが設けられたものである、洗浄装置。

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