JP5737345B2

JP5737345B2 - 殺菌方法

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Publication number: JP5737345B2
Application number: JP2013155296A
Authority: JP
Inventors: 天章原田; 岩下　健; 健岩下; 憲一小南
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2033-07-26
Also published as: CN105408213B; EP3025973B1; CN105408213A; EP3025973A4; JP2015024841A; US20160121010A1; KR101765409B1; US9861716B2; EP3025973A1; KR20160013109A; WO2015012127A1

Description

本発明は、過酢酸系殺菌組成液を用いた容器の殺菌方法に関するものであり、より詳細には、過酢酸系殺菌組成液を効率よく循環使用可能な殺菌方法に関する。

従来より、食品容器等の殺菌乃至滅菌に過酢酸系殺菌剤は広く用いられている（特許文献１）。かかる過酢酸系殺菌剤においては、過酢酸、酢酸、及び過酸化水素は平衡状態で存在するが、過酸化水素の濃度が高いと、過酸化水素が容器に残留しやすくなり、殺菌後の無菌水による洗浄を十分行う必要が生じるなどの理由から、過酢酸系殺菌剤に、過酸化水素を分解可能なカタラーゼを添加した殺菌組成液を用いた滅菌方法も提案されている（特許文献２）。

このような過酢酸系殺菌組成液を用いる殺菌方法においては、殺菌に使用された過酢酸系殺菌組成液を回収して、濃度調整を行い、これを再び殺菌装置に供給して、循環使用することが行われており、一般に過酢酸系殺菌剤は、６０℃以上の温度で殺菌効率がよいことから、殺菌に際して過酢酸系殺菌組成液は加温されて殺菌に用いられている。一方、過酢酸系殺菌剤もしくは過酢酸系殺菌組成液がこのような高温状態におかれると、過酢酸の分解が促進され、過酸化水素が増加して殺菌剤の能力が低下する。このため循環使用に際しては、殺菌のために６０〜７０℃の温度に加温した過酢酸系殺菌組成液を、殺菌装置以外の循環経路において３５℃以下になるように冷却することが提案されている（特許文献３及び４）。

特開平８−５８７４４号公報特表２０１１−５１７９４６号公報特開２００９−２９１４４３号公報特開２０１２−２００４５６号公報

しかしながら、上述した過酢酸系殺菌組成液を循環使用する方法においては、過酢酸系殺菌組成液の加熱及び冷却の両方が必須であることから熱エネルギー効率が悪く、経済性の点で満足するものではない。また過酢酸系殺菌組成液を加熱することにより過酢酸の分解が促進され過酸化水素が増加すると共に、過酸化水素を分解するために過酢酸系殺菌組成液に添加されるカタラーゼは、過酢酸共存下または高温状態では不活性化されてしまうことから多くの量を必要とするため、これに起因する泡立ちや凝集物の発生等の問題もある。
従って本発明の目的は、カタラーゼの活性低下を抑え、過酢酸系殺菌組成液の殺菌能力を維持しながら循環使用することが可能な殺菌方法を提供することである。
本発明の他の目的は、過酢酸系殺菌組成液を冷却することなく循環使用することが可能で、熱エネルギーを節約することができ、経済性に優れた殺菌方法を提供することである。

本発明によれば、循環タンクで調整された、過酢酸、過酸化水素、酢酸、及びカタラーゼを含有する殺菌組成液を加熱装置で加熱した後、殺菌装置に供給し、殺菌使用後の殺菌組成液を前記循環タンクに回収する殺菌方法において、前記循環タンクで調整された殺菌組成液が、カタラーゼ濃度が０．１〜１０μｇ／ｍｌ、過酢酸濃度が５００〜１００００ｐｐｍ、過酸化水素の濃度が５００ｐｐｍ未満の殺菌組成液であり、前記殺菌装置から回収された殺菌組成液が、冷却されることなく循環タンクに回収され、前記殺菌使用後から加熱装置に供給されるまでの循環経路内において、殺菌組成液にカタラーゼを追加することを特徴とする殺菌方法が提供される。
本発明の殺菌方法においては、
１．前記カタラーゼが、温度５０℃及び過酢酸濃度３０００ｐｐｍに調整した過酢酸系殺菌剤に０．４μｇ／ｍｌ添加して１０分経過後に、過酸化水素を初期濃度の３５％以上分解可能なカタラーゼであること、
２．前記カタラーゼの追加が、循環タンクで行われること、
が好適である。

本発明の殺菌方法においては、過酢酸、過酸化水素、酢酸、及びカタラーゼを含有する殺菌組成液が循環する循環経路内において、殺菌組成液が高温に維持される加熱装置から殺菌装置までの経路を除いた位置でカタラーゼを追加することにより、カタラーゼが有する過酸化水素分解性能を効率よく発現することが可能になり、過酢酸系殺菌組成液の殺菌能力が低下することを有効に防止できる。
また循環経路内でカタラーゼを追加することでカタラーゼが失活することも抑制されていることから、カタラーゼの添加量も低減でき、カタラーゼ添加に起因する泡立ちや凝集物の発生を最小限に抑制できることから、殺菌に賦される容器の洗浄も最小限に抑制することが可能になる。

また殺菌組成液中の過酢酸濃度を高くして、殺菌能力を向上させることにより、殺菌時の温度条件を低くすること、或いは使用するカタラーゼとして、温度５０℃及び過酢酸濃度３０００ｐｐｍに調整した過酢酸系殺菌剤に添加して１０分経過後に、過酸化水素を初期濃度の３５％以上分解可能なカタラーゼを用いることにより、循環経路において従来必須であった冷却工程を省略することも可能になり、循環使用に伴う熱エネルギーの使用量を低減することができ、経済性にも優れている。

本発明の殺菌方法における循環経路の一例を説明するための図である。本発明の殺菌方法における循環経路の他の一例を説明するための図である。

前述した通り、過酢酸、酢酸、及び過酸化水素から成る過酢酸系殺菌剤を主成分とする過酢酸系殺菌組成液（以下、単に「殺菌組成液」ということがある）は、過酸化水素の濃度が高くなると、殺菌能力が低下すると共に、過酸化水素が被殺菌物（容器）に残留しやすくなる等の問題を生じるおそれがあることから、カタラーゼを添加することにより過酸化水素を分解し、過酸化水素濃度を管理することによって長期にわたって安定した殺菌能力を維持する。その一方、過酢酸系殺菌組成液を用いて効率よく殺菌を行うためには、殺菌組成液の組成にもよるが、一般に殺菌組成液を５０℃以上の温度に加温にすることが望ましいことから、少なくとも循環経路内の加熱装置から殺菌装置の間の経路では、殺菌組成液の温度は高温に維持されており、この間の経路で、高温条件下で失活されやすいカタラーゼを追加することは効率的ではない。
本発明の殺菌方法においては、殺菌組成液の循環経路内において、殺菌装置での使用後から加熱装置に供給されるまでの間で、殺菌組成液にカタラーゼを追加することにより、カタラーゼの活性を有効に発揮させ、過酢酸系殺菌組成液の殺菌能力を維持することが可能になる。

殺菌組成液に添加されたカタラーゼの失活を抑制するために、殺菌使用後の殺菌組成液を冷却して、殺菌組成液の温度を低下させることもできるが、この場合には、殺菌組成液の加熱及び冷却を繰り返すことになり、経済性に劣る。
このため、本発明においては、用いる過酢酸系殺菌組成液として過酢酸濃度の高いものを使用して、殺菌時の温度条件を低く設定することにより、殺菌組成液の冷却工程を省略することが可能になる。或いは、用いるカタラーゼとして、後述するように、耐熱性及び耐薬剤性（耐過酢酸性）に優れたカタラーゼを使用することによって、高温の殺菌組成液に添加（追加）してもカタラーゼが失活しないことから、冷却工程を省略することが可能になる。

（循環経路）
本発明の殺菌方法における殺菌組成液の基本的な循環経路は、図１及び図２に示す通り、循環タンク１→加熱装置３→殺菌装置４→回収タンク５→循環タンク１である。すなわち、殺菌組成液は循環タンク１から送液ポンプ２により加熱装置３に送液される。加熱装置３で殺菌組成液を所望の温度に加熱した後、殺菌組成液は殺菌装置４に供給される。殺菌装置４では、被殺菌物に殺菌組成液が噴射され、使用後の殺菌組成液が回収タンク５に回収される。回収タンク５から送液ポンプ６により殺菌組成液は循環タンク１に戻される。
殺菌組成液は、上記循環経路に連結する別の経路に位置する調合タンク１０で、過酢酸、過酸化水素が所定の濃度になるように調合されて、循環タンク１内の殺菌組成液が所定の濃度に維持されるように追加供給される。図１及び２に示す具体例においては、調合タンク１０で調合された殺菌組成液は、一旦バッファタンク９へ送液ポンプ８により送液される。バッファタンク９から、循環タンク１内の殺菌組成液の濃度に応じて、所望の量が供給される。尚、調合タンク１０とバッファタンク９の間、送液ポンプ８と循環タンク１の間には、それぞれバルブ１３，バルブ１２が設けられている。

カタラーゼの追加は、殺菌装置４での使用後から加熱装置３に供給されるまでの間であれば何れのタイミングで添加してもよいが、図１及び図２に示すように、循環タンク１又は回収タンク５であることが好適である。すなわち、図１に示す具体例においては、カタラーゼが調整されている酵素タンク７がバルフ１１を介して循環タンク１に連結され、循環タンク１内の過酢酸系殺菌組成液やカタラーゼの濃度に応じて、追加のカタラーゼが、循環タンク１に適宜供給される。また図２に示す具体例においては、酵素タンク７は回収タンク５にバルブ１１を介して連結されており、カタラーゼは回収タンク５に供給されている。

（過酢酸系殺菌剤（原液））
本発明の殺菌組成液に使用する過酢酸系殺菌剤（原液）としては、従来公知の種々の濃度のものを原料として採用することができるが、好適には、過酢酸１０〜２５重量％、酢酸２０〜４０重量％、過酸化水素１５〜２５重量％、残余の成分が水及び必要により配合される安定剤から成る過酢酸系殺菌剤を用いることができる。
このような過酢酸系殺菌剤としてはオキシペール１００（日本パーオキサイド株式会社製：過酢酸１０．２重量％、酢酸２０．６重量％、過酸化水素１７．２重量％）等があげられ、後述するように、水で希釈して濃度調整した過酢酸系殺菌剤として使用される。

（カタラーゼ）
カタラーゼは、過酸化水素の分解酵素であるが、本発明においては、上記過酢酸系殺菌剤における酸性域、すなわちｐＨ２．６〜６．０で耐性を有するカタラーゼであることが重要であり、菌類由来のカタラーゼ或いは細菌由来のカタラーゼから成るカタラーゼを使用することができるが、特に菌類由来のカタラーゼ、その中でも、Aspergillus niger由来のカタラーゼを好適に使用することができる。カタラーゼは、一種のみを用いてもよいし、複数種を混合して使用することもできる。
また本発明においては、前述した通り、比較的高い温度条件で殺菌組成液にカタラーゼを添加（追加）することから、耐熱性及び耐薬剤性（耐過酢酸性）を有することが望ましく、具体的には５０℃且つ過酢酸濃度３０００ｐｐｍに調整した過酢酸系殺菌剤に添加して１０分経過後に、過酸化水素を初期濃度の３５％以上分解可能なカタラーゼを用いることが好適である。

このようなカタラーゼとしては、これに限定されないが、レオネットＦプラス（ナガセケムテックス株式会社製）、アスクスーパー２５（三菱ガス化学株式会社製）等の商業的に入手可能なカタラーゼ酵素製剤を用いることができる。
尚、本発明においては用いるカタラーゼは特に限定されず、溶液、粉末、或いはビーズ等の水不溶性基質に固定させた形態のもの等を使用することができる。
また、一般に市販のカタラーゼ酵素製剤には、塩化ナトリウムが含有されていることから、塩化物による配管の腐食を防止するために、カタラーゼ酵素製剤中の塩化物イオン濃度を公知の脱塩方法により低減させて使用することが望ましい。

カタラーゼの循環タンク１又は回収タンク５への添加（追加）は、殺菌組成液に必要量を一括で添加してもよいが、より好適には全量を複数回に分割して配合することが特に好ましい。これにより、カタラーゼによる過酸化水素の分解を緩やかに行うことが可能となり、カタラーゼに起因する泡立ちをより確実に抑制することができる。

（殺菌組成液）
本発明の殺菌方法において、循環させる殺菌組成液は、上述した過酢酸、酢酸、及び過酸化水素が平衡状態で存在してなる原液の過酢酸系殺菌剤に、ｐＨ調整剤、水、及びカタラーゼを加えることによって調製する。
調製方法は、水で希釈後に過酢酸の濃度が下記範囲になることを前提に、所望の過酢酸濃度を有する過酢酸系殺菌剤にｐＨ調整剤を加えて混合し、ｐＨを２．６〜５．０の範囲に調整した後、カタラーゼが０．１〜１０μｇ／ｍＬ、特に０．１〜３．０μｇ／ｍＬの濃度になるように配合することによって調製することが好ましい。ｐＨ調整剤及びカタラーゼの配合順序は、必ずしも上記順序に限定されないが、上記順序にすることによって、カタラーゼの活性を最大限保持することが可能になる。

本発明に用いる殺菌組成液は、カタラーゼが過酸化水素の分解を促進して、過酸化水素濃度が、少なくとも循環タンク１において、好適には循環経路の全てにおいて５００ｐｐｍ未満に維持されていると共に、過酢酸濃度が５００〜１００００ｐｐｍ、特に１０００〜３５００ｐｐｍの範囲に維持されていることが好ましく、これにより、優れた殺菌性能を確保することが可能になる。
尚、本発明の過酢酸系殺菌組成液中には、酢酸も存在しており、過酢酸が上記範囲にある場合には、酢酸濃度は１０００〜４００００ｐｐｍの範囲にあることが好適である。
また上述したように、本発明で使用するカタラーゼは、ｐＨ２．６〜６．０の範囲でその活性を有するものを選択することが好ましいが、過酢酸系殺菌組成液においては、ｐＨが５．０以上になると過酢酸が分解して濃度が低下して殺菌力が劣るようになってしまう。
更に、カタラーゼが過酸化水素の分解作用を最も効果的に発揮するためにはｐＨ３．０〜６．０の範囲で活性を有するものを選択することが好ましいが、過酢酸の殺菌効果を最も効果的に発揮するためには、特に過酢酸系殺菌組成液のｐＨはｐＨ４．０以下とすることが好ましい。
このような観点から、殺菌組成液のｐＨを２．６〜５．０、特に３．０〜４．０の範囲に維持することにより、過酢酸系殺菌組成液の殺菌剤としての安定性を損なうことなく、カタラーゼの活性を保持し、少量の配合でも充分な過酸化水素分解作用を得ることとができる。
本発明において過酢酸系殺菌組成液のｐＨを上記範囲にするために用いるｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の従来公知のアルカリ性組成物を挙げることができる。

また循環タンク１における過酢酸系殺菌組成液の濃度調整のために、バッファタンク９から供給される殺菌組成液としては、過酸化水素及び過酢酸の濃度、並びにｐＨが上記範囲にある殺菌組成液を用いることもできるが、好ましくは可及的に過酸化水素濃度が低く過酢酸濃度が高い殺菌組成液であることが特に望ましい。
尚、バッファタンク９中にカタラーゼを追加し、殺菌組成液と共に循環タンク１に入れることもできるが、バッファタンク９中の殺菌組成液の過酢酸濃度が高いことからカタラーゼの活性を損なう。また、過酢酸系殺菌組成液は加温した際に過酸化水素量が増加するため、加熱下の過酢酸系殺菌組成液にカタラーゼを追加する必要がある。このため、カタラーゼの追加は、殺菌使用後から加熱装置に供給されるまでの循環経路内において行う必要があり、特に、循環タンク１或いは回収タンク５において行うことが好ましい。

（殺菌方法）
本発明の殺菌方法においては、上述した殺菌組成液を、加熱装置で４０〜７５℃、特に５０〜６５℃の温度に調整して殺菌装置に供給し、容器等の被殺菌物の表面に施すことにより行う。被殺菌物としては、缶、瓶、プラスチック容器等の種々の公知の容器の他、キャップ等を挙げることができる。
上記範囲よりも殺菌組成液の温度が高い場合には、過酢酸の分解が促進されやすくなると共に、カタラーゼに起因する蛋白質の凝集が起こってノズルに詰まるおそれがある。一方上記範囲よりも殺菌組成液の温度が低い場合には、殺菌性能が低下し、殺菌に要する時間が長くなるため、殺菌効率に劣るようになる。
上記温度に調整された殺菌組成液を５乃至１０秒間接触させることにより、殺菌レベル５Ｄ以上の殺菌性能を得ることができる。
殺菌後、殺菌装置から取り出された被殺菌物（容器）は、次いで洗浄工程において、無菌水での洗浄に賦されることにより、容器表面に残留する殺菌組成液が除去されるが、本発明の殺菌方法に用いる殺菌組成液は過酸化水素の濃度が５００ｐｐｍ未満と低いことから、短時間の洗浄でも過酸化水素がボトル表面に残留することもなく、衛生性を損なうことがない。
また、カタラーゼの使用量を少量に抑えられるために過酸化水素分解に起因した泡立ちが起こり難く、貯蔵タンク等への付着のよる装置の汚れが生じないことにより、短時間の洗浄でも対応することができる。

（殺菌組成液成分の測定方法）
１．過酢酸濃度
カタラーゼ反応終了後、過マンガン酸カリウム−ヨウ素法によって測定した。すなわち、試料を硫酸酸性下で過マンガン酸カリウム滴定を行い、過酸化水素濃度を測定した後、ヨウ化カリウム及びデンプン指示薬を加えて、チオ硫酸ナトリウム滴定を行い、過酢酸の濃度を測定した。
上述したカタラーゼ反応終了時間については、殺菌組成液のカタラーゼ配合後５分以降から５分おきに測定し、経時測定における過酸化水素濃度の減少が見られなくなった時を反応終了として、各成分の濃度とした。
２．過酸化水素濃度
過酸化水素濃度は、過酢酸系殺菌剤を水で希釈したカタラーゼ配合前（過酢酸系殺菌剤の原液濃度からの希釈計算値）と、上述したカタラーゼ反応終了後の濃度測定値の２つの濃度について記した。測定方法は、上述した１．過酢酸濃度の通りである。

（評価方法）
１．過酸化水素分解能力
殺菌組成液を調製した直後の過酸化水素濃度（Ｉ_０）、及び調製開始から１０分経過した時点の過酸化水素濃度（Ｉ）を測定し、減少割合［（Ｉ_０−Ｉ）／Ｉ_０］×１００（％／１０分）を計算した。
２．殺菌効果
５００ｍｌポリエチレンテレフタレートボトル（以下、ボトルと記す）を使用し、供試菌としてBacillus cereus ＡＴＣＣ９１３９を用いて菌液を作成し、ボトル内面に１０^６ｃｆｕ／ボトルとなるよう噴霧器から均一に吹き付けた後、ボトルを乾燥させて評価用ボトルを作製した。次いで、カタラーゼ反応終了直後の殺菌液を５０℃又は６５℃に温度調節し、評価用ボトル内に噴霧し、８秒接触させた後、滅菌水を用いてボトル内面を洗浄し、洗浄に用いた滅菌水を、標準寒天培地を用いてメンブレンフィルター法により生存菌数を計測した。初菌数及び生残菌数より、下記式より殺菌効果（Ｄ）を求めた。尚、試験回数はｎ＝３で実施し、平均生残菌数を生残菌数として殺菌効果を評価した。
Ｄ＝ＬＯＧ（Ｎ_０／Ｎ）
式中、Ｎ_０は初菌数であり、Ｎは生残菌数である。
Ｄ値が６Ｄ以上の場合は殺菌効果が高く○、５Ｄ以上６Ｄ未満の場合は殺菌効果ありで△、５Ｄ未満の場合は殺菌効果が低く×とした。

（実施例１、３、５）
カタラーゼの追加及び過酸化水素濃度による殺菌能力への影響について調べた。
調合タンクで過酢酸系殺菌剤（商品名オキシペール１００日本パーオキサイド株式会社製：過酢酸１０．２重量％、酢酸２０．６重量％、過酸化水素１７．２重量％）を水で希釈し過酢酸濃度を１００００ｐｐｍとした後、カタラーゼとしてレオネットＦプラス（ナガセケムテックス株式会社製）を０．４μｇ／ｍＬ添加して過酸化水素を分解させ０ｐｐｍとし、高濃度殺菌組成液を調製した。
次いで、循環タンクにて上記高濃度殺菌組成液を水で希釈し過酢酸濃度１５００ｐｐｍに調整して、図１に示す経路で循環させた。
加熱装置での加熱温度は５０℃、６５℃の２温度とし、それぞれの温度に加熱された殺菌組成液を５０℃では１２時間と２４時間、６５℃では６時間循環させた。循環中の過酢酸濃度については、１５００ｐｐｍに保つように、バッファタンクから上記高濃度殺菌組成液を追加した。
上記時間経過後、この循環タンク中の殺菌組成液にカタラーゼの濃度が０．４μｇ／ｍＬとなるように、レオネットＦプラスの追加を行い、追加後１０分経過した際の過酸化水素濃度と殺菌効果について確認し、表１に示した。

（実施例２、４、６）
使用するカタラーゼをアスクスーパー２５（三菱ガス化学株式会社製）とし、調合タンクでの添加量を５μｇ／ｍＬとした以外は、実施例１、３、５と同じとし、カタラーゼ追加後１０分経過した際の過酸化水素濃度と殺菌効果について確認し、表１に示した。

（比較例１〜３）
実施例１、３、５と同様の方法で殺菌組成液を調合、循環させ、カタラーゼを添加せずに過酸化水素濃度と殺菌効果について確認し、表１に示した。

（実験例１）
カタラーゼの耐熱性・耐薬剤性について調べた。
過酢酸系殺菌剤（オキシペール１００）を過酢酸濃度が３０００ｐｐｍになるように希釈して調製した過酢酸系殺菌剤（ｐＨ２．６７）を５０℃に加温し、過酸化水素濃度を測定した。次いでカタラーゼとして、レオネットＦプラス又はアスクスーパー２５を０．４μｇ／ｍＬ添加し、１０分経過後に過酸化水素濃度を再度測定し、分解率を算出し、表２に示した。

本発明の殺菌方法によれば、カタラーゼの活性低下を抑制することで、過酢酸系殺菌組成液の殺菌能力を維持しながら、しかも殺菌組成液を冷却することなく循環使用することが可能で、熱エネルギーの節約することができることから、ポリエチレンテレフタレートからなるボトル等の大量生産品における無菌充填の殺菌方法として好適に利用することができる。

１循環タンク、２送液ポンプ、３、加熱装置、４殺菌装置、５回収タンク、６送液ポンプ、７酵素タンク、８送液ポンプ、９バッファタンク、１０調合タンク、１１バルブ、１２バルブ、１３バルブ。

Claims

循環タンクで調整された、過酢酸、過酸化水素、酢酸、及びカタラーゼを含有する殺菌組成液を加熱装置で加熱した後、殺菌装置に供給し、殺菌使用後の殺菌組成液を前記循環タンクに回収する殺菌方法において、
前記循環タンクで調整された殺菌組成液が、カタラーゼ濃度が０．１〜１０μｇ／ｍｌ、過酢酸濃度が５００〜１００００ｐｐｍ、過酸化水素の濃度が５００ｐｐｍ未満の殺菌組成液であり、
前記殺菌装置から回収された殺菌組成液が、冷却されることなく循環タンクに回収され、
前記殺菌使用後から加熱装置に供給されるまでの循環経路内において、殺菌組成液にカタラーゼを追加することを特徴とする殺菌方法。
前記カタラーゼが、温度５０℃及び過酢酸濃度３０００ｐｐｍに調整した過酢酸系殺菌剤に０．４μｇ／ｍｌ添加して１０分経過後に、過酸化水素を初期濃度の３５％以上分解可能なカタラーゼであることを特徴とする請求項１記載の殺菌方法。
前記カタラーゼの追加が循環タンクで行われる請求項１又は２記載の殺菌方法。