JP5073090B2

JP5073090B2 - 電子線殺菌システム

Info

Publication number: JP5073090B2
Application number: JP2011185266A
Authority: JP
Inventors: 茂広杉山; 廣志黒丸; 尚信篠田; 俊康犬塚; 篤志津尾; 学河田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2025-11-02
Also published as: JP2012017148A

Description

本発明は、電子線を用いて殺菌を行うシステムに関する。

食品容器、医療機器等、衛生が重視される製品は、製造過程において殺菌される。通常、過酸化水素に例示される薬剤を用いて殺菌（ウェット殺菌と呼ばれる）が行われる。望まれる程度で殺菌が行われていることの確認は、例えば、殺菌された製品をサンプルとして培養を行い、微生物の繁殖を測定することによって行われる。

薬剤の使用に代えて電子線を用いて殺菌する技術が検討されている。電子線を用いた殺菌（ドライ殺菌と呼ばれる）は、薬剤を使用しないことから、薬剤のコストが不要となること、薬剤をすすぐ工程が不要となること等の点で優れている。

特許文献１には、電子線／Ｘ線照射システムが記載されている。その電子線／Ｘ線照射システムは、Ｘ線照射装置と、被照射体を透過したＸ線を測定するＸ線測定装置と、Ｘ線の測定値から被照射体の密度分布を求める計算手段と、その密度分布を用いて被照射体に照射する電子線／Ｘ線を制御する制御手段とを含む。

特開２００２‐２２１５９９号公報

電子線を用いて食品容器の殺菌が行われる場合、電子線の照射量が不足すると食品容器は十分に殺菌されない。電子線の照射量が過剰であると、食品容器の変色等の望まれない変化が起こる。適正な照射量の電子線を供給する技術が望まれる。

本発明の目的は、対象物に照射される電子線の照射量を適切な範囲内に制御する電子線殺菌システムを提供することである。

以下に、［発明を実施するための形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明による電子線殺菌システムは、搬送装置（２０）と、搬送装置（２０）によって搬送される食品容器（１０）に電子線を照射する電子線照射装置（３０）と、電子線照射装置（３０）の制御値が適正であるための条件を記憶する格納部（５９）と、制御値が条件を満たしているか否かを判断する判断部（５０）とを備える。

本発明による電子線殺菌システムは、電子線照射装置（３０）が発生する電子線のビーム電流の電流値を測定する電流検出器を備える。条件は、電流値の許容範囲を含む。

本発明による電子線殺菌システムは、判断部（５０）により制御値が条件を満たしていないと判断された食品容器（１０）を除去する不良品除去装置（６０）を備える。

本発明による電子線殺菌システムは、不良品除去装置（６０）の上流側に設けられ、判断部（５０）により制御値が条件を満たしていると判断された食品容器（１０）に内容物を充填し、前記条件を満たしていないと判断された場合に前記食品容器に内容物を充填しない充填装置（９）を備える。

本発明による電子線殺菌システムにおいて、条件は、電子線照射装置（３０）の加速電圧の許容範囲を含む。

本発明による電子線殺菌システムにおいて、電子線照射装置（３０）は電子線を走査する電子線走査部（４２）を備える。条件は、電子線走査部（４２）を制御するために用いられる走査制御値の条件を含む。

本発明による電子線殺菌システムにおいて、走査制御値はスキャン周波数である。

本発明による電子線殺菌システムにおいて、走査制御値はスキャン幅である。

本発明による電子線殺菌システムは、電子線照射装置（３０）による電子線の照射範囲内に設けられ、電子線が照射されているか否かを示す検出信号を出力するビームセンサ（４４）と、走査制御値に示されるスキャン幅と検出信号とを照合して整合性を判定するスキャン幅判定部（５４）とを備える。

本発明による電子線殺菌システムは、搬送装置（２０）によって搬送される食品容器（１０）の搬送速度を検知する搬送速度検知部（５５）と、搬送速度が所定の速度条件を満たしているか否かを判定する搬送速度条件判定部（６１）とを備える。

本発明による電子線殺菌システムにおいて、格納部（５９）は、搬送速度と走査制御値との関係を指定するスキャン周波数‐搬送速度関係データ（５６）を記憶する。電子線殺菌装置は、スキャン周波数‐搬送速度関係データ（５６）に基づいて搬送速度検知部（５５）が検知した搬送速度から得られる走査制御値を用いて電子線走査部（４２）を制御する走査制御値調節部（５７）を備える。

本発明によれば、対象物に照射される電子線の照射量を適切な範囲内に制御する電子線殺菌システムが提供される。

図１は、食品容器飲料充填システムの構成を示す。図２は、殺菌部の付近の構成を説明するための図である。図３は、コンピュータの構成を示す。図４は、格納部に格納された情報を示す。図５は、電子線殺菌システムの動作を示すフローチャートである。図６は、照射条件取得ステップの動作を示すフローチャートである。図７は、照射条件判断ステップの動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明による電子線殺菌システムを実施するための形態について説明する。本実施の形態における電子線殺菌システムは、ＰＥＴボトルに例示される食品容器を殺菌するために使用される。

図１は、食品容器を電子線によって殺菌し、内容物を充填してキャップする食品容器飲料充填システムの構成を概略的に示す図である。食品容器飲料充填システムは、殺菌室３、すすぎリンサ室４、充填室５及びキャッパ室６を備える。これらはすべてクリーンルームである。

食品容器は、入口２から殺菌室３に搬入される。搬入された食品容器は、搬送装置２０によって殺菌部４０へ搬送され、電子線照射装置３０により殺菌される。殺菌された食品容器は搬送装置によってすすぎリンサ室４へ搬送される。食品容器は、すすぎリンサ室４に設置されるすすぎリンサ８によって水又は空気を用いてすすがれる。電子線殺菌を行う本発明においては、すすぎリンサ４は不要な場合がある。すすがれた食品容器は、搬送装置によって充填室５に搬送される。充填室５に設置される充填装置９は、食品容器の内部に飲料を充填する。飲料を充填された食品容器は搬送装置によってキャッパ室６に搬送される。キャッパ室６に設置されるキャッパ装置１１は、食品容器にキャップを装着する。キャップを装着された食品容器は、出口から搬出される。

図２は、殺菌部４０の付近の構成を説明するための図である。殺菌部４０には、電子線照射装置３０が設置される。電子線照射装置３０は、電子線を生成する電子線供給部４１、生成された電子線を走査する電子線走査部４２及び電子線のスキャンホーンの先端（被照射対象である食品容器に近い側の開口端）に設置される電子線照射口４３を備える。電子線照射装置３０は更に、電子線の出力回路の電流値であるビーム電流を検出する電流検出器を備える。電流検出器は例えばＣＴ（ＣｕｒｒｅｎｔＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）、シャント抵抗器である。

電子線照射装置３０は更に、電子線の有無を検出し、その結果を示す電子線検出信号を生成するビームセンサ４４を備える。ビームセンサ４４は、走査方向に沿って複数設置されることが好ましい。例えば、電子線照射口４３において第１点（走査開始位置）から第２点（走査終了位置）まで電子線が走査されるとすると、ビームセンサ４４は第１点またはそれよりやや第２点に寄った側、及び第２点またはそれよりやや第１点に寄った側に設置される。

殺菌部４０には、制御部４６が設けられる。制御部４６は、搬送装置２０の搬送速度を制御する。電子線供給部４１、電子線走査部４２、ビームセンサ４４及び制御部４６はコンピュータ５１に通信可能に接続され、コンピュータ５１によって搬送速度及び電子線照射方法が制御される。

位置モニタリング装置５８は、搬送装置２０が搬送している複数の食品容器１０の各々の位置を監視している。位置モニタリング装置５８は、殺菌部４０においてある食品容器に対して適正に電子線が照射されていないことを示す除去信号をコンピュータ５１から受信すると、その食品容器に対して次の処理を行う。位置モニタリング装置５８は、食品容器１０が充填装置９によって内容物を充填される位置まで搬送されると、制御装置７に対して飲料充填が不要である旨を示す飲料充填不用信号を通知する。食品容器１０が不良品除去装置６０が動作する位置まで搬送されると、制御装置７に対して、食品容器１０を搬送ラインから除去すべき旨を示す除去信号を発信する。

制御装置７は、位置モニタリング装置５８から充填不要信号を取得すると、充填装置９が食品容器１０に内容物を充填しないように、充填装置９の動作を制御する。このように内容物を充填しないことで、内容物の材料コストを低減できる。更に、制御装置７は、位置モニタリング装置５８から除去信号を取得すると、不良品除去装置６０が食品容器１０を製造ラインから除去するように、不良品除去装置６０の動作を制御する。

不良品除去装置６０は、充填装置９とキャッパ装置１１の間に設けられている。不良品除去装置６０は、制御装置７からの指示に従って動作し、不良品と判断された食品容器１０を製造経路から除去する。不良品除去装置６０は、殺菌部４０の後工程であれば、他の位置に設けられていてもよい。不良品除去装置６０が、殺菌部４０と充填装置９との間に設けられている場合には、既述の、食品容器１０に内容物が充填されないように制御装置７が充填装置９を制御する、という動作が省略される。

図３はコンピュータ５１の構成を概略的に示す図である。コンピュータ５１は、演算処理装置７１、ＲＯＭ７３、ＲＡＭ７２、及び格納部５９を備えており、これらは互いにバスを介して接続されている。ＲＯＭ７３には、演算処理装置７１により読み取られ実行されるコンピュータプログラムである電子線照射条件判断部５０が格納されている。

図４は、格納部５９に格納された情報を概念的に示す図である。格納部５９には、ビーム電流、加速電圧、スキャン周波数、スキャン幅及び搬送速度について所定の範囲が予め格納されている。格納部５９には更に、スキャン周波数‐搬送速度関係データ５６が格納されている。スキャン周波数‐搬送速度関係データ５６は、スキャン周波数と搬送速度との関係をテーブル又は関数形で示す。

図３に戻り、電子線照射条件判断部５０は、電子線発生装置監視部５２、スキャン条件監視部５３、スキャン幅判定部５４、搬送速度検知部５５、走査制御値調節部５７及び搬送速度条件判定部６１を備えている。

電子線発生装置監視部５２は、格納部５９の記録数値と検出数値を比較し良否を判断し、また電流検出器によって検出されるビーム電流が所定の範囲内に収まっているか否かにより良否を判断する。

スキャン条件判定部５３は、格納部５９を参照して、電子線走査部４２が電子線を走査するために用いる制御値であるスキャン周波数が所定の範囲に収まっているか否かを判断する。

スキャン幅判定部５４は、格納部５９を参照して、電子線走査部４２が電子線を走査するために用いる制御値であるスキャン幅（電子線照射口４３において電子線が走査される範囲、又は固定された電子線供給部から供給される電子線を磁界により屈折させて偏向する角度の範囲）が所定の範囲に収まっているか否かを判断する。スキャン幅判定部５４は更に、ビームセンサ４４から電子線検出信号を受信する。

搬送速度検知部５５は、格納部５９を参照して、制御部４６が搬送装置２０を駆動するために用いる速度の制御値である搬送速度が所定の範囲に収まっているか否かを判断する。

図５は本実施の形態における電子線殺菌システムの動作を示すフローチャートである。以下の説明において、コンピュータ５１が備える演算処理装置７１が電子線照射条件判断部５０に格納されているプログラムを読み出し、そのプログラムに記述された手順に従って実行する動作は、プログラム自身が行う動作として記述される。

本実施の形態に係る電子線殺菌検査システムの動作は、電子線を照射するステップ（ステップＳ１０）、電子線の照射条件を取得する照射条件取得ステップ（ステップＳ２０）、取得された照射条件の適正性を判断する判断ステップ（ステップＳ３０）、及び不良品を除去するステップ（ステップＳ４０）を備えている。

（ステップＳ１０）
電子線供給部４１は電子線を生成する。電子線走査部４２は生成された電子線を周期的に偏向して走査する。電子線照射口４３から搬送装置２０上の食品容器に向けて電子線が照射される。搬送装置２０が駆動される。食品容器１０が入口２から搬入される。食品容器１０は搬送装置２０によって殺菌部４０に搬送されて電子線照射装置３０により電子線を照射される。

図６は照射条件取得ステップ（ステップＳ２０）の動作を示すフローチャートである。（ステップＳ２１）
電子線発生装置監視部５２は、電流検知器、例えばＣＴによって検出されるビーム電流の電流値を検知してＲＡＭ７２に保存する。電子線発生装置監視部５２は更に、加速電圧を制御するために用いられる加速電圧制御値を取得してＲＡＭ７２に保存する。

（ステップＳ２２）
スキャン条件監視部５３は、電子線走査部４２のスキャン周波数を制御するために用いられるスキャン周波数制御値を取得してＲＡＭ７２に保存する。スキャン情報監視部５３は更に、スキャン幅を制御するために用いられるスキャン幅制御値を取得してＲＡＭ７２に保存する。

（ステップＳ２３）
スキャン幅判定部５４は、ビームセンサ４４から電子線検出信号を受信し、所期のスキャン幅にビームが走査されたか否かを示す判断情報をＲＡＭ７２に保存する。

（ステップＳ２４）
搬送速度検知部５５は、搬送装置２０を駆動するために用いられる搬送速度制御値を制御部４６から取得してＲＡＭ７２に保存する。

図７は、照射条件判断ステップ（Ｓ３０）の動作を示すフローチャートである。
（ステップＳ３１）
電子線発生装置監視部５２は、格納部５９を参照して、ステップＳ２１において保存されたビーム電流の電流値が所定の範囲に収まっていない場合、位置モニタリング装置５８に除去信号を発信する。電子線発生装置監視部５２は更に、格納部５９を参照して、ステップＳ２１において取得された加速電圧制御値が所定の範囲に収まっていない場合、位置モニタリング装置５８に除去信号を発信する。

（ステップＳ３２）
スキャン条件監視部５３は、格納部５９を参照して、ステップＳ２２において保存されたスキャン周波数制御値が所定の範囲に収まっていない場合、位置モニタリング装置５８に除去信号を発信する。スキャン条件監視部５３は更に、格納部５９を参照して、ステップＳ２２において保存されたスキャン幅制御値が所定の範囲に収まっていない場合、位置モニタリング装置５８に除去信号を発信する。

（ステップＳ３３）
スキャン幅判定部５４は、格納部５９を参照して、ステップＳ２３において保存されたスキャン幅が所定の範囲に収まっていない場合、位置モニタリング装置５８に除去信号を発信する。スキャン幅判定部５４は更に、ステップＳ２２において保存されたスキャン幅制御値とステップＳ２３において保存されたスキャン幅との整合性を判定し、整合しない場合は位置モニタリング装置５８に除去信号を発信する。

（ステップＳ３４）
搬送速度条件判定部６１は、格納部５９を参照して、ステップＳ２４において保存された搬送速度制御値が所定の範囲に収まっているか否かを判定する。所定の範囲におさまっている場合、処理はステップＳ３５に移行する。所定の範囲に収まっていない場合、処理はステップＳ３６に移行する。

（ステップＳ３５）
スキャン条件監視部５３は、格納部５９を参照して、ステップＳ２２において保存されたスキャン周波数制御値が所定の範囲に収まっていない場合、位置モニタリング装置５８に除去信号を発信する。

（ステップＳ３６）
走査制御値調節部５７は、格納部５９のスキャン周波数‐搬送速度関係データ５６を参照し、ステップＳ２４において保存された搬送速度制御値に対応するスキャン周波数制御値を算出する。走査制御値調節部５７は、算出されたスキャン周波数制御値を電子線走査部４２に発信する。電子線走査部４２は、受信したスキャン周波数制御値を用いて電子線のスキャン周波数を調節する。

ステップＳ３６の処理によって、例えば搬送装置２０の起動時や緊急的に搬送速度が変更される場合、その搬送速度の変化に応答してスキャン周波数が変更されることにより、食品容器１０に照射される電子線の照射量が適正な範囲内に収まる。

搬送速度２０が所定範囲に入る場合にビーム電流又は加速電圧を変更することも可能だが、照射量を望む範囲に制御するためにはスキャン周波数を変更することが容易であり望ましい。

本実施の形態における電子線殺菌システムは、電子線の照射量が適切に制御されることにより、次のように格別の効果を奏する。すなわち、電子線殺菌においては、対象物に電子線が照射されたとき、電子線の照射量と対象物に微生物が残存する割合との間には、一定の関係がある。そのため、電子線の照射量を適正な範囲に制御することにより、所望の程度まで殺菌が達成されたことが期待できる。

こうした特性は、薬剤を用いた殺菌システムの場合と異なる。薬剤を用いた殺菌システムでは通常、望まれる程度で殺菌が行われていることを確認するために、対象物をサンプルとして微生物を培養し、繁殖の程度を観察する。本実施の形態における電子線殺菌では、確実に適正範囲の電子線を対象物に照射することにより、望まれる程度での殺菌を実行できる。また、適正でない食品容器に対して充填不要として判断し、充填せずに除去が可能となる。これにより、電子線殺菌の特性を活かして、定量的な信頼性のある殺菌が実現される。

２…入口
３…殺菌室
４…すすぎリンサ室
５…充填室
６…キャッパ室
７…制御装置
８…すすぎリンサ
９…充填装置
１０…食品容器
１１…キャッパ装置
２０…搬送装置
３０…電子線照射装置
４０…殺菌部
４１…電子線供給部
４２…電子線走査部
４３…電子線照射口
４４…ビームセンサ
４６…制御部
５０…電子線照射条件判断部
５１…コンピュータ
５２…電子線発生装置監視部
５３…スキャン条件監視部
５４…スキャン幅判定部
５５…搬送速度検知部５６…スキャン周波数‐搬送速度関係データ
５７…走査制御値調節部
５８…位置モニタリング装置
５９…格納部
６０…不良品除去装置
６１…搬送速度条件判定部
７１…演算処理装置
７２…ＲＡＭ
７３…ＲＯＭ

Claims

搬送装置と、
前記搬送装置によって搬送される食品容器に電子線を照射する電子線照射装置と、
前記電子線照射装置の制御値が適正であるための条件を記憶する格納部と、
前記制御値が前記条件を満たしているか否かを判断する判断部と、
前記判断部により前記制御値が前記条件を満たしていないと判断された前記食品容器を除去する不良品除去装置と、
前記不良品除去装置の上流側に設けられ、前記判断部により前記制御値が前記条件を満たしていると判断された前記食品容器に内容物を充填し、前記条件を満たしていないと判断された場合に前記食品容器に内容物を充填しない充填装置とを具備する
電子線殺菌システム。
請求項１に記載された電子線殺菌システムであって、
前記条件は、前記電子線照射装置の加速電圧の許容範囲を含む
電子線殺菌システム。
請求項１又は２に記載された電子線殺菌システムであって、
前記電子線照射装置は電子線を走査する電子線走査部を備え、
前記条件は、前記電子線走査部を制御するために用いられる走査制御値の条件を含む
電子線殺菌システム。
請求項３に記載された電子線殺菌システムであって、
前記走査制御値はスキャン周波数である
電子線殺菌システム。
請求項３に記載された電子線殺菌システムであって、
前記走査制御値はスキャン幅である
電子線殺菌システム。
請求項５に記載された電子線殺菌システムであって、
更に、前記電子線照射装置による電子線の照射範囲内に設けられ、電子線が照射されて
いるか否かを示す検出信号を出力するビームセンサと、
前記走査制御値に示されるスキャン幅と前記検出信号とを照合して整合性を判定するス
キャン幅判定部とを具備する
電子線殺菌システム。
請求項３乃至５のいずれかに記載された電子線殺菌システムであって、
更に、前記搬送装置によって搬送される前記食品容器の搬送速度を検知する搬送速度検
知部と、
前記搬送速度が所定の速度条件を満たしているか否かを判定する搬送速度条件判定部とを具備する
電子線殺菌システム。
請求項７に記載された電子線殺菌システムであって、
前記格納部は、前記搬送速度と前記走査制御値との関係を指定するスキャン周波数‐搬
送速度関係データを記憶し、
更に、前記スキャン周波数‐搬送速度関係データに基づいて前記搬送速度検知部が検知
した搬送速度から得られる前記走査制御値を用いて前記電子線走査部を制御する走査制御
値調節部を具備する
電子線殺菌システム。