JP7071715B2 - 電子線殺菌方法及び電子線殺菌装置 - Google Patents

Description

本発明は、食品、医療用品等に電子線を照射して殺菌・滅菌するための電子線殺菌方法及び電子線殺菌装置に関する。

ガンマ線、Ｘ線、電子線といった放射線を食品や医療用品等に照射することにより、食品や医療用品等を殺菌・滅菌処理することが行われている。
上記の放射線は透過力を有しているために対象となる食品や医療用品等の被照射対象物を包装してから殺菌処理することができる。このため、一般に、放射線の照射を受ける被照射対象物は段ボールやコンテナ等の容器に収容された出荷状態で放射線殺菌される。

特許文献１には、食品を包装材内に収容して包装材を介して食品に放射線を照射する殺菌方法が記載されており、放射線を照射しても臭気が発生しにくい放射線照射用包装材についての開示がある。

また、特許文献２には、食品を収容する容器に電子線を照射することにより容器を滅菌する方法であって、照射線量の割合が大きい容器の部分に電子線を部分的に遮蔽する遮蔽手段を設けて前記遮蔽手段の上から前記電子線を照射することにより容器に略均一な線量を照射する方法が開示されている。

特許文献３には、放射線照射方向の断層像を撮影し被照射物の密度分布を取得する断層撮影手段と、前記密度分布に基づいて前記被照射物中での照射放射線の線量分布の変動を所定の基準幅以下に抑制するように照射条件を定める照射条件決定手段とを有し、放射線照射手段を制御して前記照射条件に応じた放射線照射を実施するようにした放射線照射装置が開示されている。

特開２０１０－１５９３９８号公報 特開平８－１５１０２１号公報 特開２０００－１６７０２９号公報

放射線照射を行う際には、一般に照射線量及び照射時間を調整して要求される吸収線量を被照射物に付与する必要がある。被照射物の物質密度が均一でない場合、被照射物内の吸収線量が不均一となり、均一な殺菌・滅菌の効果が得られない。
この問題は、ガンマ線やＸ線と比較して、透過率が低い電子線照射の場合に顕著となる。照射のばらつきが大きくなると、被照射物について指定されている最大線量を超過したり、最小線量を下回ったりする。最大線量を超えて付与すると放射線による劣化が生じ、最小線量を下回ると期待した殺菌・滅菌の効果が得られない。
上記特許文献３に記載の方法は、装置が大がかりとなり簡便な方法ではない。

また、電子線照射装置を使用する場合、被照射物の吸収線量を調整することが可能なパラメータは３つあり、被照射物を搬送する搬送装置のコンベアの移動速度、電子線のエネルギーと電流値である。しかしながら、これらを調整するだけでは、被照射物の物質密度が均一でない場合には被照射物内の吸収線量が不均一となり、均一な殺菌・滅菌の効果が得られない。

本発明は、被照射物内の吸収線量を均一化する電子線殺菌方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、以下に記載する通りの電子線殺菌方法である。
搬送されている被照射物に電子線を照射して殺菌又は滅菌を行う電子線殺菌方法であって、
電子線照射装置のスキャンホーンの電子線取出窓に近接して照射線量調整手段を配置し、
前記照射線量調整手段は、前記電子線取出窓の長手方向に沿って配置された複数の遮蔽材を有しており、
前記遮蔽材は、各々が独立して電子線を遮蔽する配置状態と電子線を遮蔽しない配置状態とを取り得るようになっており、
前記照射線量調整手段の下方を通過する前記被照射物における重点照射領域と非重点照射領域の分布状態に応じて、前記重点照射領域に対応する前記遮蔽材は電子線を遮蔽しない配置状態とし、前記非重点照射領域に対応する前記遮蔽材は電子線を遮蔽する配置状態とすることを特徴とする、電子線殺菌方法。

本発明の電子線殺菌方法を採用することにより、被照射物内の吸収線量を均一化することができる。

図１Ａ、図１Ｂは本発明の電子線殺菌方法の実施形態の概要を説明する図である。 図２Ａ～図２Ｃは本発明における照射線量調整手段を説明する図である。 図３Ａ～図３Ｃは本発明における照射線量調整手段を説明する図である。 図４Ａ～図４Ｄは本発明における照射線量調整手段の実施形態を示す図である。 図５は本発明における照射線量調整手段の他の実施形態を示す図である。 図６は本発明における照射線量調整手段の他の実施形態を示す図である。 図７Ａ及び図７Ｂは照射線量調整手段としてばね機構を電子線取出窓に配置した実施形態を示す図である。 図８は本発明の殺菌方法の実施形態を示す図である。 図９Ａは電子線照射装置の正面図であり、図９Ｂは電子線照射装置の側面図である。

本発明は下記（１）の電子線殺菌方法に関するものであるが、他の実施形態として下記（２）～（７）の実施形態を含むのでこれらについても以下説明する。
（１）搬送されている被照射物に電子線を照射して殺菌又は滅菌を行う電子線殺菌方法であって、
電子線照射装置のスキャンホーンの電子線取出窓に近接して照射線量調整手段を配置し、
前記照射線量調整手段は、前記電子線取出窓の長手方向に沿って配置された複数の遮蔽材を有しており、
前記遮蔽材は、各々が独立して電子線を遮蔽する配置状態と電子線を遮蔽しない配置状態とを取り得るようになっており、
前記照射線量調整手段の下方を通過する前記被照射物における重点照射領域と非重点照射領域の分布状態に応じて、前記重点照射領域に対応する前記遮蔽材は電子線を遮蔽しない配置状態とし、前記非重点照射領域に対応する前記遮蔽材は電子線を遮蔽する配置状態とする、電子線殺菌方法。
（２）前記遮蔽材が遮蔽板であり、前記遮蔽板が、電子線取出窓の長手方向に対して平行な軸の軸回りに回転可能となっている上記（１）に記載の電子線殺菌方法。
（３）前記遮蔽材が遮蔽板であり、前記遮蔽板が、電子線取出窓の長手方向に対して垂直な軸の軸回りに回転可能となっている上記（１）に記載の電子線殺菌方法。
（４）前記遮蔽材が板状または棒状の遮蔽材であり、前記板状または棒状の遮蔽材が、電子線取出窓の長手方向に対して垂直な方向にスライドすることによって電子線を遮蔽する配置状態と電子線を遮蔽しない配置状態とを取り得るようになっている、上記（１）に記載の電子線殺菌方法。
（５）前記遮蔽材がコイルばねであり、前記コイルばねが、該コイルばねの軸の方向が前記電子線取出窓の長手方向と平行になるか、または垂直になるように配置されており、前記コイルばねを伸縮させることによって、コイルが密な領域では電子線が遮蔽され、コイルが疎な領域では電子線が透過されるようにした上記（１）に記載の電子線殺菌方法。
（６）電子線を前記被照射物に照射する前に、前記被照射物にＸ線照射することによってイメージングし、得られた情報に基づいて前記被照射物における重点照射領域と非重点照射領域の分布状態についての情報を得て、該情報に基づいて照射線量調整手段における前記遮蔽材の配置状態を制御する、上記（１）～（５）のいずれか１項に記載の電子線殺菌方法。
（７）上記（１）に記載の電子線殺菌方法において用いる電子線殺菌装置であって、
電子線照射装置のスキャンホーンの電子線取出窓に近接して配置された照射線量調整手段を備えており、
前記照射線量調整手段は、前記電子線取出窓の長手方向に沿って配置された複数の前記遮蔽材を有しており、
前記遮蔽材は、各々が独立して電子線を遮蔽する配置状態と電子線を遮蔽しない配置状態とを取り得るようになっている電子線殺菌装置。

まず、本発明の実施形態で使用することができる電子線照射装置の概要を図９Ａ及び図９Ｂに基づいて説明する。
図９Ａは電子線照射装置３０の正面図であり、図９Ｂは電子線照射装置３０の側面図である。
電子線照射装置３０は、被照射物１を収容した容器２に電子線Ｅを照射する装置本体１１と、装置本体１１の下方に配置された被照射物１を収容した容器２を搬送する搬送装置１２とを含む。
装置本体１１は、電子を発生する電子銃１３と、電子銃１３で発生した電子を下方に加速する加速管１４と、加速管１４からの電子線を水平面内で走査する電磁石１５と、電磁石１５で走査された電子線Ｅを下方に出射するスキャンホーン１６とを備えている。スキャンホーン１６の下部には、電子線Ｅを下方に取り出すための電子線取出窓１７が設けられる。

本発明の電子線殺菌方法においては、電子線照射装置３０の電子線取出窓１７に近接して、電子線取出窓１７から出てくる電子線Ｅを遮蔽することができる照射線量調整手段２０を設ける。この照射線量調整手段２０については後述する。

本実施形態においては、予め被照射物１のイメージングを実施して、被照射物１を構成する材料のかさ密度（充填度）に関する情報を取得する。イメージングは、被照射物をＸ線でスキャンし、透過したＸ線の透過量から、被照射物１内のかさ密度の分布を把握する。そして、かさ密度が小さい領域に対しては電子線を少なく照射して低線量を付与し、かさ密度が大きい領域に対してはより多くの電子線を照射して、高線量を付与するようにする。

イメージングは、容器２内の被照射物１の形状、配置に応じて二次元イメージングを行っても良いし、三次元イメージングを行ってもよい。
なお、被照射物１の材料、容器２内での被照射物１の配置が分かっている場合にはイメージングを行う必要は無い。
また、以下では、容器２内における、被照射物のかさ密度が大きく高線量を付与する必要がある領域を重点照射領域Ｂといい、かさ密度が小さく低線量を付与する必要がある領域を非重点照射領域Ａということがある。

次に、前記した照射線量調整手段２０について説明する。
照射線量調整手段２０は電子線照射装置３０の電子線取出窓１７から出てくる電子線Ｅの流路の一部または全部を遮蔽することを可能とする遮蔽材を備えている。この遮蔽材は電子線取出窓１７の長手方向に沿って複数個配置されており、各遮蔽材はそれぞれ独立して、電子線Ｅを遮蔽する配置状態と電子線を遮蔽しない配置状態とを取り得るようになっている。
遮蔽材としては金属板、金属棒等適宜の材料を用いることができる。
遮蔽材の材質や構造を選択・調整することにより電子線の一部を透過させることも、電子線を完全に遮断することも可能である。

図１Ａ及び図１Ｂに基づいて本発明の概要を説明する。
図１Ａは、容器２内に被照射物１が収容された状態を示す図である。
図１Ａにおける符号ＳＡで示す部分が非重点照射領域であり、符号ＳＢで示す部分が重点照射領域である。
図１Ｂは、照射線量調整手段２０を示す図である。この照射線量調整手段２０は、容器２内の非重点照射領域ＳＡに対応する位置に遮蔽材３を配置し、容器２内の重点照射領域ＳＢに対応する位置には遮蔽材３を配置せず開口部１０を形成した状態を示したものである。
遮蔽材３は電子線照射装置のスキャンホーン１６の電子線取出窓付近に設けられた照射線量調整手段２０を構成する部材であり、電子線を遮蔽する機能を有する。

図２Ａ～図２Ｃに基づいて照射線量調整手段２０の実施形態の一つを説明する。
図２Ａはスキャンホーン１６の正面図であり、図２Ｂはスキャンホーン１６の平面図であり、図２Ｃはスキャンホーン１６の底面に設けられる照射線量調整手段２０を被照射物側から見た図である。
図２Ｃに示すように、照射線量調整手段２０には複数の遮蔽材３（３ａ、３ｂ等）がそれぞれ水平方向（図２Ｃでは上下方向）に移動可能に設けられている。
遮蔽材３が上方位置にあるとき、遮蔽材３ａは電子線取出窓を覆うことがないので、電子線は遮蔽材によって遮蔽されることなく開口部１０を通って被照射物の重点照射領域ＳＢに照射される。
また、遮蔽材３が下方位置にあるとき、遮蔽材３ｂが電子線取出窓を覆うため、電子線は遮蔽材３ｂを透過し減衰されて被照射物の非重点照射領域ＳＡに照射される。

図３Ａ～図３Ｃは照射線量調整手段２０における遮蔽材３の配置状態を説明する図である。
電子線照射装置３０からの電子線は搬送される被照射物をスキャンするように照射される。
図３Ａは時間Ｔと照射線量調整手段２０における遮蔽材３の配置状態との関係を模式的に示す図である。
時間Ｔ１のとき、電子線取出窓を覆う遮蔽材の形状はｆ１の形状をとる。
時間Ｔ２のとき、電子線取出窓を覆う遮蔽材の形状はｆ２の形状をとる。
以下同様に、時間Ｔｎのとき、電子線取出窓を覆う遮蔽材の形状はｆｎの形状をとる。
図３Ｂは図３Ａに示した図を時系列的に分解して示した図であり、図３Ｃは電子線取出窓を覆う遮蔽材の配置状態を時系列的に示したものである。
図３Ｃに示すように、照射線量調整手段２０は、電子線取出窓の下方を通過する被照射物の重点照射領域ＳＢと非重点照射領域ＳＡとの分布状態に応じて遮蔽材の配置状態が変化するように制御される。

図４Ａ～図４Ｄは照射線量調整手段２０における遮蔽材による電子線取出窓から取り出される電子線の遮蔽の仕方の実施形態を示したものである。これらの実施形態においては遮蔽材としては金属板５を使用した例を示す。
図４Ａに示したものにおいては、金属板５のそれぞれは金属板５の垂直方向の中央部において水平方向に設けた軸３１の軸回りに回転可能となっている。軸３１のまわりに金属板５が回転することによって電子線取出窓から取り出される電子線を遮蔽する配置とすることができる。

図４Ｂに示したものにおいては、金属板５のそれぞれは金属板５の上端部に水平方向に設けた軸３２の軸回りに回転可能となっている。軸３２のまわりに金属板５が回転することによって電子線取出窓から取り出される電子線を遮蔽する配置とすることができる。

図４Ｃに示したものにおいては、金属板５のそれぞれは金属板５の水平方向の中央部に垂直方向に設けた軸３３の軸回りに回転可能となっている。軸３３のまわりに金属板５が回転することによって電子線取出窓から取り出される電子線を遮蔽する配置とすることができる。

図４Ｄに示したものにおいては、金属板５のそれぞれは各金属板５の水平方向の端部に垂直方向に設けた軸３４の軸回りに回転可能となっている。軸３４のまわりに金属板５が回転することによって電子線取出窓から取り出される電子線を遮蔽する配置とすることができる。

上記実施形態においては、各金属板５によって電子線流路を全開状態にするか全閉状態にするかだけではなく、金属板５の軸回りの回転角度を制御して、１／４開、２／４開、３／４開、全開というように開閉率を調整することにより更に綿密な照射量の制御が可能となる。

図５に示したものは、金属板５をスライドさせることによって電子線取出窓から取り出される電子線を遮蔽するようにしたものである。図５では金属板５によってそれぞれの金属板５がカバーする領域を半開状態、全開状態、全閉状態、３／４開状態とした例を示した。

図６に示したものは、金属棒６をスライドさせることによって電子線取出窓から取り出される電子線を遮蔽するようにしたものである。符号Ｌは電子線取出窓の被照射物搬送方向の幅を示す。図６では金属棒６の抜き差しによってそれぞれの金属棒６がカバーする領域を遮蔽状態、一部遮蔽状態及び非遮蔽状態とした例を示した。

図７Ａ及び図７Ｂに示したものは電子線取出窓にばね機構を配置したものである。
図７Ａに示した実施形態は、複数個のコイルばね６を、ばねの軸の方向が電子線取出窓の長手方向に対して垂直となるように配置したものである。符号Ｌは電子線取出窓の被照射物搬送方向の幅を示す。この実施形態において、それぞれのコイルばね６を独立して収縮状態、伸長状態または半伸長状態とすることによって、コイルが密な部分では電子線が遮蔽され、コイルが疎な部分では電子線が透過される。

図７Ｂに示した実施形態は、単一のコイルばね６を、ばねの軸の方向が電子線取出窓の長手方向に対して平行となるように配置したものである。符号Ｌは電子線取出窓の被照射物搬送方向の幅を示す。この実施形態において、コイルばね６の各部を収縮状態、伸長状態または半伸長状態とすることによって、コイルが密な領域では電子線が遮蔽され、コイルが疎な領域では電子線が透過される。

電子線は透過力が弱いため、電子線を被照射物の一方向から照射するだけでは、被照射物１の電子線取出窓に近い領域と遠い領域とでは照射線量に差が生じるため、吸収線量を均一にすることができない。このため、図８に示すように向かい合う面に対して電子線Ｅを照射することが好ましい。
具体的には、図９に示すように、まず、搬送装置１２によって被照射物を収容した容器２を搬送しながら容器２の天面側から電子線Ｅを照射し、次いで、容器の上下を逆にして底面を上側にして搬送し、この上側となった底面に電子線Ｅを照射する方法を採用することができる。

１ 被照射物
２ 容器
３、３ａ、３ｂ 遮蔽材
５ 金属板
６ ばね
１０ 開口部
１１ 電子線照射装置の装置本体
１２ 搬送装置
１３ 電子銃
１４ 加速管
１５ 電磁石
１６ スキャンホーン
１７ 電子線取出窓
２０ 照射線量調整手段
３０ 電子線照射装置
３１、３２、３３、３４ 軸
Ｅ 電子線
Ｌ 電子線取出窓の被照射物搬送方向の幅
ＳＡ 非重点照射領域
ＳＢ 重点照射領域

Claims (7)

1. 搬送されている被照射物に電子線を照射して殺菌又は滅菌を行う電子線殺菌方法であって、
   電子線照射装置のスキャンホーンの電子線取出窓に近接して照射線量調整手段を配置し、
   前記照射線量調整手段は、前記電子線取出窓の長手方向に沿って配置された複数の遮蔽材を有しており、
   前記遮蔽材が遮蔽板であり、前記遮蔽板が、前記電子線取出窓の長手方向に対して平行な軸の軸回りに回転可能となっていて、各々が独立して電子線を遮蔽する配置状態と電子線を遮蔽しない配置状態とを取り得るようになっており、
   前記照射線量調整手段の下方を通過する前記被照射物における重点照射領域と非重点照射領域の分布状態に応じて、前記重点照射領域に対応する前記遮蔽材は電子線を遮蔽しない配置状態とし、前記非重点照射領域に対応する前記遮蔽材は電子線を遮蔽する配置状態とする、ことを特徴とする電子線殺菌方法。
2. 搬送されている被照射物に電子線を照射して殺菌又は滅菌を行う電子線殺菌方法であって、
   電子線照射装置のスキャンホーンの電子線取出窓に近接して照射線量調整手段を配置し、
   前記照射線量調整手段は、前記電子線取出窓の長手方向に沿って配置された複数の遮蔽材を有しており、
   前記遮蔽材が遮蔽板であり、前記遮蔽板が、前記電子線取出窓の長手方向に対して垂直な軸の軸回りに回転可能となっていて、各々が独立して電子線を遮蔽する配置状態と電子線を遮蔽しない配置状態とを取り得るようになっており、
   前記照射線量調整手段の下方を通過する前記被照射物における重点照射領域と非重点照射領域の分布状態に応じて、前記重点照射領域に対応する前記遮蔽材は電子線を遮蔽しない配置状態とし、前記非重点照射領域に対応する前記遮蔽材は電子線を遮蔽する配置状態とする、ことを特徴とする電子線殺菌方法。
3. 搬送されている被照射物に電子線を照射して殺菌又は滅菌を行う電子線殺菌方法であって、
   電子線照射装置のスキャンホーンの電子線取出窓に近接して照射線量調整手段を配置し、
   前記照射線量調整手段は、前記電子線取出窓の長手方向に沿って配置された複数の遮蔽材を有しており、
   前記遮蔽材がコイルばねであり、前記コイルばねが、該コイルばねの軸の方向が前記電子線取出窓の長手方向と平行になるか、または垂直になるように配置されており、前記コイルばねを伸縮させることによって、コイルが密な領域では電子線が遮蔽され、コイルが疎な領域では電子線が透過されるようになっていて、各々が独立して電子線を遮蔽する配置状態と電子線を遮蔽しない配置状態とを取り得るようになっており、
   前記照射線量調整手段の下方を通過する前記被照射物における重点照射領域と非重点照射領域の分布状態に応じて、前記重点照射領域に対応する前記遮蔽材は電子線を遮蔽しない配置状態とし、前記非重点照射領域に対応する前記遮蔽材は電子線を遮蔽する配置状態とする、ことを特徴とする電子線殺菌方法。
4. 電子線を前記被照射物に照射する前に、前記被照射物にＸ線照射することによってイメージングし、得られた情報に基づいて前記被照射物における重点照射領域と非重点照射領域の分布状態についての情報を得て、該情報に基づいて照射線量調整手段における前記遮蔽材の配置状態を制御する、請求項１～３のいずれか１項に記載の電子線殺菌方法。
5. 請求項１に記載の電子線殺菌方法において用いる電子線殺菌装置であって、
   電子線照射装置のスキャンホーンの電子線取出窓に近接して配置された照射線量調整手段を備えており、
   前記照射線量調整手段は、前記電子線取出窓の長手方向に沿って配置された複数の遮蔽材を有しており、
   前記遮蔽材が遮蔽板であり、前記遮蔽板が、前記電子線取出窓の長手方向に対して平行な軸の軸回りに回転可能となっていて、各々が独立して電子線を遮蔽する配置状態と電子線を遮蔽しない配置状態とを取り得るようになっている、ことを特徴とする電子線殺菌装置。
6. 請求項２に記載の電子線殺菌方法において用いる電子線殺菌装置であって、
   電子線照射装置のスキャンホーンの電子線取出窓に近接して配置された照射線量調整手段を備えており、
   前記照射線量調整手段は、前記電子線取出窓の長手方向に沿って配置された複数の遮蔽材を有しており、
   前記遮蔽材が遮蔽板であり、前記遮蔽板が、前記電子線取出窓の長手方向に対して垂直な軸の軸回りに回転可能となっていて、各々が独立して電子線を遮蔽する配置状態と電子線を遮蔽しない配置状態とを取り得るようになっている、ことを特徴とする電子線殺菌装置。
7. 請求項３に記載の電子線殺菌方法において用いる電子線殺菌装置であって、
   電子線照射装置のスキャンホーンの電子線取出窓に近接して配置された照射線量調整手段を備えており、
   前記照射線量調整手段は、前記電子線取出窓の長手方向に沿って配置された複数の遮蔽材を有しており、
   前記遮蔽材がコイルばねであり、前記コイルばねが、該コイルばねの軸の方向が前記電子線取出窓の長手方向と平行になるか、または垂直になるように配置されており、前記コイルばねを伸縮させることによって、コイルが密な領域では電子線が遮蔽され、コイルが疎な領域では電子線が透過されるようになっていて、各々が独立して電子線を遮蔽する配置状態と電子線を遮蔽しない配置状態とを取り得るようになっている、ことを特徴とする電子線殺菌装置。

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