JP7106089B2 - Microbubble sterilization system and method for sterilizing seafood, beverages and foods - Google Patents

Microbubble sterilization system and method for sterilizing seafood, beverages and foods Download PDF

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Description

本発明は、超音波による微細気泡の圧壊を利用した殺菌システム、ならびに、超音波による微細気泡の圧壊を利用した魚介類、飲料および食品の殺菌方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sterilization system using ultrasonic waves to crush microbubbles, and a method for sterilizing seafood, beverages, and foods using ultrasonic waves to crush microbubbles.

従来より、ウルトラファインバブル含有液には、殺菌効果、洗浄効果、生物の発育促進効果等が期待されている。ウルトラファインバブル含有液を製造する方法として、旋回流方式、加圧溶解方式、微細孔方式等の他に、超音波の衝撃波によってファインバブルをウルトラファインバブルに変換する超音波方式が知られている。 Conventionally, liquids containing ultra-fine bubbles are expected to have bactericidal effects, cleansing effects, growth-promoting effects of organisms, and the like. As a method for producing a liquid containing ultra-fine bubbles, in addition to a swirling flow method, a pressurized dissolution method, a micropore method, etc., an ultrasonic method in which fine bubbles are converted into ultra-fine bubbles by ultrasonic shock waves is known. .

例えば、先行技術文献1に記載のナノバブル生成装置では、ファインバブルを含有する液体を貯留部に貯留し、貯留部に超音波を照射してマイクロバブルをナノバブルに変換することによりウルトラファインバブル含有液が製造される。 For example, in the nanobubble generating device described in Prior Art Document 1, a liquid containing fine bubbles is stored in a storage section, and ultrasonic waves are applied to the storage section to convert the microbubbles into nanobubbles, whereby the ultrafine bubble-containing liquid is manufactured.

このナノバブル生成装置により生成されたウルトラファインバブル含有液は、貯留部に一時貯留された後、必要に応じて貯留部から取り出され、対象物に適用されている。先行技術文献1では、例えば、ぶどう園の葡萄を殺菌被対象物として適用(散布)することで、病害、黴害が抑止されたことが報告されている。 The ultra-fine bubble-containing liquid generated by this nanobubble generator is temporarily stored in a storage section, and then taken out from the storage section as needed and applied to an object. In Prior Art Document 1, for example, it is reported that disease damage and mold damage were suppressed by applying (dispersing) grapes in a vineyard as an object to be sterilized.

特開2017-47419号公報JP 2017-47419 A

しかし、ウルトラファインバブル含有液のウルトラファインバブルそのものによる殺菌効果を期待して、生成装置で生成したウルトラファインバブル含有液を殺菌被対象物に適用しても、期待通りの殺菌効果を得ることができない場合があった。例えば、魚介類の内部に蓄積された細菌やウイルスや細菌等については十分に殺菌できず、飲料に対する殺菌についても明確な殺菌効果は立証されていなかった。 However, in anticipation of the sterilization effect of the ultra-fine bubbles themselves of the ultra-fine bubble-containing liquid, even if the ultra-fine bubble-containing liquid generated by the generation device is applied to the object to be sterilized, the expected sterilization effect cannot be obtained. Sometimes I couldn't. For example, bacteria, viruses, bacteria, etc. accumulated inside fish and shellfish cannot be sufficiently sterilized, and a clear sterilization effect on beverages has not been proven.

すなわち、ウルトラファインバブル含有液による殺菌のメカニズムは解明されておらず、またウルトラファインバブルそのものによる殺菌効果は限定的となる場合が多かった。さらに、ウルトラファインバブルの吸着脱離作用や、超音波圧壊によりウルトラファインバブルを生成する際の超音波圧壊エネルギーを利用した殺菌作用については知られていなかった。 That is, the mechanism of sterilization by ultra-fine bubble-containing liquids has not been elucidated, and the sterilization effect of ultra-fine bubbles itself is often limited. Furthermore, the adsorption/desorption action of ultra-fine bubbles and the sterilization action using ultrasonic crushing energy when generating ultra-fine bubbles by ultrasonic crushing have not been known.

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、超微細気泡を生成するための超音波を殺菌に利用することで、殺菌被対象物を効率的に殺菌することができる。 The present invention has been made in view of such problems, and by using ultrasonic waves for generating ultrafine bubbles for sterilization, it is possible to efficiently sterilize an object to be sterilized.

(1)本発明に係る第1の微細気泡殺菌システムは、液体に微細気泡を生成する微細気泡生成部と、前記液体を貯留する貯留部と、前記微細気泡生成部と貯留部とに介在する通路と、前記通路に設けられ、前記微細気泡を含有し前記通路を通過する前記液体に超音波を照射し、前記微細気泡を圧壊して超微細気泡を生成する超音波照射部とを備え、前記貯留部、前記微細気泡生成部および前記通路により、前記液体を循環させる循環経路を形成する微細気泡殺菌システムであって、前記貯留部は、殺菌被対象物を導入されることを特徴とする。 (1) A first microbubble sterilization system according to the present invention includes a microbubble generating unit that generates microbubbles in a liquid, a storage unit that stores the liquid, and the microbubble generating unit and the storage unit. a passageway; and an ultrasonic irradiation unit provided in the passageway for irradiating the liquid containing the microbubbles and passing through the passageway with ultrasonic waves to crush the microbubbles to generate ultrafine bubbles, A microbubble sterilization system in which a circulation path for circulating the liquid is formed by the reservoir, the microbubble generator, and the passage, wherein the reservoir is introduced with an object to be sterilized. .

この微細気泡殺菌システムによれば、貯留部と微細気泡生成部とをつなぐ通路を通過する液体に超音波照射部から超音波が照射される。また、超微細気泡を含有する液体を貯留する貯留部に殺菌被対象物が導入され、さらに、貯留部に貯留された液体は、循環経路を介して微細気泡生成部に再帰される。 According to this microbubble sterilization system, the liquid passing through the passage connecting the reservoir and the microbubble generator is irradiated with ultrasonic waves from the ultrasonic wave irradiation section. In addition, the object to be sterilized is introduced into the storage section that stores the liquid containing the ultrafine bubbles, and the liquid stored in the storage section is returned to the microbubble generation section through the circulation path.

超音波が照射される通路には殺菌被対象物のような障害物がないため、通路内には強力な超音波圧壊場が形成され、液体中の微細気泡を効果的に圧壊し、超微細気泡を生成できる。そして、微細気泡および超微細気泡を含有する液体を貯留部に供給する。 Since there are no obstacles such as objects to be sterilized in the passage where ultrasonic waves are irradiated, a strong ultrasonic crushing field is formed in the passage, effectively crushing fine bubbles in the liquid, Can generate bubbles. Then, a liquid containing microbubbles and ultrafine bubbles is supplied to the reservoir.

液体を供給される貯留部に導入された殺菌被対象物は、微細気泡および超微細気泡によりウイルスや細菌等が脱離され、脱離されたウイルスや細菌等を含んだ液体が循環経路を介して、超音波を照射される通路を通過する。通路では、強力な超音波圧壊場が形成されており、微細気泡を圧壊して超微細気泡を生成するとともに、超音波圧壊エネルギーにより液中のウイルスや細菌等が効率的に殺菌される。 Viruses, bacteria, etc., are desorbed from the object to be sterilized introduced into the storage unit to which the liquid is supplied, and the liquid containing the desorbed viruses, bacteria, etc. and passes through a passageway that is irradiated with ultrasound. A strong ultrasonic crushing field is formed in the passageway, crushing microbubbles to generate ultrafine bubbles, and efficiently sterilizing viruses, bacteria, etc. in the liquid by ultrasonic crushing energy.

したがって、この微細気泡殺菌システムでは、殺菌被対象物に蓄積されたウイルスや細菌等を吸着脱離し、脱離されたウイルスを有する液体が循環経路を循環して通路を通過する際に、超音波を照射されて殺菌されるため、従来は殺菌が困難であった殺菌被対象物に蓄積または付着したウイルスや細菌等を効率的に殺菌することができる。 Therefore, in this microbubble sterilization system, viruses and bacteria accumulated in the object to be sterilized are adsorbed and desorbed, and when the liquid containing the desorbed virus circulates through the circulation path and passes through the passage, ultrasonic waves are generated. Therefore, it is possible to efficiently sterilize viruses, bacteria, etc. that have accumulated or adhered to the object to be sterilized, which has been difficult to sterilize in the past.

(2)本発明に係る第2の微細気泡殺菌システムは、液体に微細気泡を生成する微細気泡生成部と、前記微細気泡生成部に接続し、前記微細気泡生成部から微細気泡を含有する前記液体を導入されて貯留する貯留部と、前記貯留部に設けられ、前記微細気泡を含有し前記貯留部に導入された前記液体に超音波を照射し、前記微細気泡を圧壊して超微細気泡を生成する超音波照射部とを備える微細気泡殺菌システムであって、前記貯留部は、殺菌被対象物を導入されることを特徴とする。 (2) The second microbubble sterilization system according to the present invention includes a microbubble generation unit that generates microbubbles in a liquid, and a microbubble generation unit that is connected to the microbubble generation unit and contains microbubbles from the microbubble generation unit. a reservoir for storing a liquid introduced therein; and a superfine bubble provided in the reservoir for irradiating the liquid containing the microbubbles and introduced into the reservoir with ultrasonic waves to crush the microbubbles. and an ultrasonic irradiation unit that generates a microbubble sterilization system, wherein an object to be sterilized is introduced into the storage unit.

この微細気泡殺菌システムによれば、貯留部に超音波照射部から超音波が照射される。また、超微細気泡を含有する液体を貯留する貯留部に殺菌被対象物が導入される。これにより、貯留部に導入された殺菌被対象物は超微細気泡によりウイルスや細菌等が吸着脱離され、脱離されたウイルスや細菌等を含んだ液体が、貯留部に照射された超音波により直接殺菌される。 According to this microbubble sterilization system, the storage section is irradiated with ultrasonic waves from the ultrasonic wave irradiation section. In addition, the object to be sterilized is introduced into the storage section that stores the liquid containing the ultrafine bubbles. As a result, viruses, bacteria, etc., are adsorbed and desorbed from the object to be sterilized introduced into the reservoir, and the desorbed virus, bacteria, etc. directly sterilized by

したがって、超微細気泡を生成でき、かつ超音波圧壊エネルギーにより効率的な殺菌を行うことができるため、従来は殺菌が困難であった殺菌被対象物に付着したウイルスや細菌等を効率的に除去することができる。 Therefore, ultrafine bubbles can be generated and efficient sterilization can be performed by ultrasonic crushing energy, so viruses and bacteria attached to the object to be sterilized, which were difficult to sterilize in the past, can be efficiently removed. can do.

(3)本発明に係る第3の微細気泡殺菌システムは、液体に微細気泡を生成する微細気泡生成部と、前記液体を貯留する貯留部と、前記微細気泡生成部と貯留部とに介在する通路と、前記通路に設けられ、前記微細気泡を含有し前記通路を通過する前記液体に超音波を照射し、前記微細気泡を圧壊して超微細気泡を生成する第1の超音波照射部と、前記貯留部に設けられ、前記微細気泡を含有し前記貯留部に導入された前記液体に超音波を照射し、前記微細気泡を圧壊して超微細気泡を生成する第2の超音波照射部とを備え、前記貯留部、前記微細気泡生成部および前記通路により、前記液体を循環させる循環経路を形成する、微細気泡殺菌システムであって、前記貯留部は、殺菌被対象物を導入されることを特徴とする。 (3) A third microbubble sterilization system according to the present invention includes a microbubble generation unit that generates microbubbles in a liquid, a storage unit that stores the liquid, and intervenes between the microbubble generation unit and the storage unit. a passageway; and a first ultrasonic wave irradiation unit provided in the passageway for irradiating the liquid containing the microbubbles and passing through the passageway with ultrasonic waves to crush the microbubbles to generate ultrafine bubbles. a second ultrasonic irradiation unit provided in the reservoir for irradiating the liquid containing the microbubbles and introduced into the reservoir with ultrasonic waves to crush the microbubbles to generate ultrafine bubbles; and forming a circulation path for circulating the liquid by the reservoir, the microbubble generator, and the passage, wherein the reservoir is introduced with an object to be sterilized. It is characterized by

この微細気泡殺菌システムによれば、貯留部と微細気泡生成部をつなぐ通路を通過する液体に超音波照射部から超音波が照射されとともに、貯留部にも超音波照射部から超音波が照射される。また、超微細気泡を含有する液体を貯留する貯留部に殺菌被対象物が導入され、さらに、貯留部に貯留された液体は、循環経路を介して微細気泡生成部に再帰される。 According to this microbubble sterilization system, the liquid passing through the passage connecting the storage section and the microbubble generation section is irradiated with ultrasonic waves from the ultrasonic wave irradiation section, and the storage section is also irradiated with ultrasonic waves from the ultrasonic wave irradiation section. be. In addition, the object to be sterilized is introduced into the storage section that stores the liquid containing the ultrafine bubbles, and the liquid stored in the storage section is returned to the microbubble generation section through the circulation path.

超音波が照射される通路には殺菌被対象物のような障害物がないため、通路内には強力な超音波圧壊場が形成され、液体中の微細気泡を超微細気泡に効果的に圧壊できる。そして、液体に対して、超微細気泡を生成しながら循環させることができ、超微細気泡を含有した液体を貯留する貯留部に殺菌被対象物を導入し、殺菌することができる。これにより、超音波を照射される通路では、超微細気泡を効率的に生成でき、かつ超音波圧壊エネルギーにより効率的な殺菌を行うことができる。 Since there are no obstacles such as objects to be sterilized in the passage where ultrasonic waves are irradiated, a powerful ultrasonic crushing field is formed in the passage, effectively crushing fine bubbles in the liquid into ultra-fine bubbles. can. Then, the liquid can be circulated while generating ultrafine bubbles, and the object to be sterilized can be introduced into the reservoir that stores the liquid containing the ultrafine bubbles and sterilized. As a result, ultrafine bubbles can be efficiently generated in the passage irradiated with ultrasonic waves, and efficient sterilization can be performed by ultrasonic crushing energy.

また、貯留部に導入された殺菌被対象物は超微細気泡によりウイルスや細菌等が脱離され、脱離されたウイルスや細菌等を含んだ液体が、貯留部に照射された超音波により直接殺菌される。これにより、貯留部では、超微細気泡を効率的に生成でき、かつ超音波圧壊エネルギーにより効率的な殺菌を行うことができるため、従来は殺菌が困難であった殺菌被対象物に付着したウイルスや細菌等を効率的に殺菌することができる。 In addition, viruses, bacteria, etc., are detached from the object to be sterilized introduced into the reservoir by ultrafine bubbles, and the desorbed virus, bacteria, etc. are directly emitted by ultrasonic waves irradiated to the reservoir. Sterilized. As a result, in the reservoir, ultrafine bubbles can be efficiently generated, and efficient sterilization can be performed by ultrasonic crushing energy. and bacteria can be efficiently sterilized.

すなわち、貯留部に導入された殺菌被対象物は超微細気泡によりウイルスや細菌等が脱離され、脱離されたウイルスや細菌等を含んだ液体がシステムを循環するうちに、通路および貯留部において超音波照射部から超音波を照射されて、微細気泡を圧壊して超微細気泡を生成するとともに、超音波圧壊エネルギーにより液中のウイルスや細菌等が殺菌される。これにより、従来は殺菌が困難であった殺菌被対象物に付着したウイルスや細菌等を効率的に除去することができる。 In other words, viruses, bacteria, etc. are detached from the object to be sterilized introduced into the storage part by ultrafine bubbles, and while the liquid containing the desorbed viruses, bacteria, etc. circulates in the system, the passage and the storage part Ultrasonic waves are irradiated from the ultrasonic wave irradiation unit to crush the microbubbles to generate ultrafine bubbles, and viruses, bacteria, etc. in the liquid are sterilized by the ultrasonic crushing energy. As a result, it is possible to efficiently remove viruses, bacteria, etc. adhering to the object to be sterilized, which has conventionally been difficult to sterilize.

(4)前記液体および前記殺菌被対象物は飲料であってもよい。そのようにすれば、飲料を超音波により直接殺菌できるため、非加熱で効果的な殺菌を行うことができる。 (4) The liquid and the object to be sterilized may be beverages. By doing so, the beverage can be directly sterilized by ultrasonic waves, so that effective sterilization can be performed without heating.

(5)前記した微細気泡殺菌システムにおいて、前記貯留部は、前記貯留部は、前記液体を貯留する貯留槽と、殺菌被対象物を保持する保持部材とを備え、微細気泡または超微細気泡が前記殺菌被対象物からウイルスまたは細菌を脱離するようにしてもよい。 (5) In the microbubble sterilization system described above, the reservoir includes a reservoir that stores the liquid and a holding member that holds the object to be sterilized, and the microbubbles or ultrafine bubbles are Viruses or bacteria may be detached from the object to be sterilized.

そのような微細気泡殺菌システムによれば、貯留部の貯留槽内に殺菌被対象物を保持する保持部材を配置することにより、貯留槽内の殺菌被対象物の位置を調整することができる。これにより、例えば、超音波圧壊部を貯留部に形成する際に、超音波圧壊場に殺菌被対象物を保持すること、また超音波圧壊場とは異なる位置に殺菌被対象物を保持することができる。 According to such a microbubble sterilization system, the position of the object to be sterilized in the reservoir can be adjusted by arranging the holding member that holds the object to be sterilized in the reservoir of the reservoir. Thereby, for example, when forming the ultrasonically crushing portion in the reservoir, the object to be sterilized can be held in the ultrasonically crushing field, or the object to be sterilized can be held at a position different from the ultrasonically crushing field. can be done.

超音波圧壊場の付近に殺菌被対象物を保持すれば、殺菌被対象物が直接超音波を受け、直接的に殺菌されるため、殺菌効率が向上する。一方で、超音波圧壊場から離れた位置に殺菌被対象物を保持すれば、殺菌被対象物が超音波の伝達の障害物になることがなく、圧壊場が効率的に形成され、超微細気泡の生成効率が向上する。 If the object to be sterilized is held in the vicinity of the ultrasonic crushing field, the object to be sterilized directly receives ultrasonic waves and is directly sterilized, thereby improving the sterilization efficiency. On the other hand, if the object to be sterilized is held at a position away from the ultrasonic crushing field, the object to be sterilized does not become an obstacle to the transmission of ultrasonic waves, and the crushing field is efficiently formed. Improves bubble generation efficiency.

また、超微細気泡は、粒径が小さいものほど下方に密集する性質があるため、適用したい粒径の超微細気泡が密集する位置に殺菌被対象物を保持することにより、殺菌被対象物のウイルスや細菌を選択的に脱離し、効率的に殺菌することができる。 In addition, since ultrafine bubbles tend to cluster downward as the particle size decreases, by holding the object to be sterilized at a position where the ultrafine bubbles of the desired particle size are concentrated, Viruses and bacteria can be selectively desorbed and sterilized efficiently.

(6)前記貯留部は、前記液体を貯留する貯留槽を備え、前記貯留槽は、底部と、前記底部の略中央に形成され、前記貯留槽に貯留された前記液体を導出する導出口と、複数の前記超音波照射部を取り付けられ、前記底部から上方に続く側周部とを備え、前記貯留槽は、前記導出口から前記液体を排出することにより前記排出口を中心とし前記底部に向けて回転する渦流を形成され、複数の前記超音波照射部は前記渦流の中央に向けて超音波を照射し、微細気泡または超微細気泡が前記殺菌被対象物からウイルスまたは細菌を脱離してもよい。 (6) The storage unit includes a storage tank for storing the liquid, and the storage tank includes a bottom and an outlet formed substantially in the center of the bottom for discharging the liquid stored in the storage tank. and a side peripheral portion on which a plurality of the ultrasonic irradiation units are attached and which continues upward from the bottom portion, and the storage tank is arranged to extend to the bottom portion centering on the discharge port by discharging the liquid from the outlet port. A vortex that rotates toward the target is formed, and the plurality of ultrasonic wave irradiation units irradiate ultrasonic waves toward the center of the vortex, and the microbubbles or ultrafine bubbles desorb viruses or bacteria from the object to be sterilized. good too.

このような微細気泡殺菌システムでは、貯留部の貯留槽内で形成された渦流の中央に超音波圧壊場が形成される。これにより、貯留槽の中央に微細気泡から高濃度の超微細気泡が生成され、渦流に乗って周囲へ拡散していく。これにより、微細気泡および超微細気泡が貯留槽内全体に効果的に循環し、貯留部内に導入された殺菌被対象物に接触できる。したがって、微細気泡および超微細気泡、特に粒径100μm以下の超微細気泡を、貯留槽に導入された殺菌被対象物に効果的に作用させることができる。 In such a microbubble sterilization system, an ultrasonic collapsing field is formed in the center of the vortex formed in the reservoir of the reservoir. As a result, high-concentration ultra-fine bubbles are generated from the fine bubbles in the center of the storage tank, and spread to the surroundings in a whirlpool. As a result, the microbubbles and ultrafine bubbles can effectively circulate throughout the reservoir and contact the object to be sterilized introduced into the reservoir. Therefore, fine bubbles and ultrafine bubbles, particularly ultrafine bubbles having a particle size of 100 μm or less, can be effectively acted on the object to be sterilized introduced into the storage tank.

(7)前記貯留槽は、さらに、前記側周部の上端となる開口を備え、前記開口の周囲から周方向に向けて前記液体を導入することを特徴とする。 (7) The storage tank may further include an opening serving as an upper end of the side peripheral portion, and the liquid may be introduced in the circumferential direction from the periphery of the opening.

このような微細気泡殺菌システムでは、側周部の上端となる開口から周方向に向けて液体を導入することで、貯留槽内で形成される渦流が側周部まで広がり、渦流の中央で圧壊により生成される超微細気泡を効果的に貯留槽内に拡散することができる。 In such a microbubble sterilization system, by introducing liquid in the circumferential direction from the opening at the upper end of the side circumference, the vortex formed in the storage tank spreads to the side circumference and collapses at the center of the vortex. The ultrafine bubbles generated by can effectively diffuse into the reservoir.

(8)本発明に係る第4の微細気泡殺菌システムは、液体に殺菌被対象物を導入すること、前記液体に微細気泡を生成すること、超音波を照射し、前記液体内に超音波圧壊場を形成すること、前記超音波圧壊場により前記微細気泡を圧壊し、超微細気泡を生成することを含み、前記超音波圧壊場が前記微細気泡を圧壊することで、液体中に水酸基ラジカルを発生させ、紫外線を生じさせ、かつ、キャビテーションを起こさせることにより液体中のウイルスまたは細菌を殺菌することを特徴とする。 (8) A fourth microbubble sterilization system according to the present invention includes introducing an object to be sterilized into a liquid, generating microbubbles in the liquid, irradiating ultrasonic waves, and ultrasonically crushing the liquid into the liquid. forming a field; crushing the microbubbles by the ultrasonic crushing field to generate ultramicrobubbles, wherein the ultrasonic crushing field crushes the microbubbles to create hydroxyl radicals in the liquid; It is characterized by sterilizing viruses or bacteria in liquid by generating, producing ultraviolet rays, and causing cavitation.

この微細気泡殺菌システムによれば、微細気泡を含有する液体に超音波を照射し、超音波圧壊場を形成することにより、微細気泡が圧壊されて超微細気泡が生成される。このとき、微細気泡の圧壊により、水酸基ラジカルが発生し、また紫外線発光およびキャビテーションが起こり、これらが作用することでウイルスまたは細菌に作用することができる。 According to this microbubble sterilization system, a liquid containing microbubbles is irradiated with ultrasonic waves to form an ultrasonic crushing field, thereby crushing the microbubbles and generating ultrafine bubbles. At this time, the microbubbles are crushed to generate hydroxyl radicals, and UV light emission and cavitation are generated, which act on viruses or bacteria.

また、液中の微細気泡および超微細気泡が殺菌被対象物からウイルスおよび細菌を選択的に吸着脱離するため、殺菌被対象物に付着または蓄積したウイルスまたは細菌を液中に排出させて、殺菌することができる。これにより、従来は殺菌が困難であった殺菌被対象物に付着または蓄積したウイルスや細菌等を効率的に殺菌することができる。 In addition, since the microbubbles and ultrafine bubbles in the liquid selectively adsorb and desorb viruses and bacteria from the object to be sterilized, the viruses or bacteria attached to or accumulated on the object to be sterilized are discharged into the liquid, Can be sterilized. As a result, it is possible to efficiently sterilize viruses, bacteria, and the like attached to or accumulated on the object to be sterilized, which has conventionally been difficult to sterilize.

(9)本発明に係る魚介類の殺菌方法は、貯留部に海水を準備する準備ステップと、前記貯留部に魚介類を導入する導入ステップと、前記海水に酸素ガスまたは二酸化炭素ガスの微細気泡を含有させる微細気泡生成ステップと、前記微細気泡を含有する海水に超音波を照射して圧壊する超音波圧壊ステップとを含み、前記超音波圧壊ステップでは、超音波により、前記微細気泡を圧壊して超微細気泡を生成するとともに、前記海水を殺菌することを特徴とする。 (9) A method for sterilizing seafood according to the present invention includes a preparation step of preparing seawater in a reservoir, an introduction step of introducing seafood into the reservoir, and fine bubbles of oxygen gas or carbon dioxide gas in the seawater. and an ultrasonic crushing step of irradiating seawater containing the microbubbles with ultrasonic waves to crush them, and in the ultrasonic crushing step, the microbubbles are crushed by ultrasonic waves. It is characterized by generating ultrafine air bubbles and sterilizing the seawater.

この魚介類の殺菌方法によれば、貯留部に準備される海水は、微細気泡を含有し、超音波により圧壊されて超微細気泡を生成される。このとき、海水を準備される貯留部は、魚介類を導入され、海水の微細気泡および超微細気泡により、魚介類の表面および体内に蓄積されたウイルスや細菌等を脱離される。この脱離は、微細気泡または超微細気泡の粒径に応じて、粒径に近似する大きさのウイルスや細菌が選択的に脱離される。 According to this seafood sterilization method, the seawater prepared in the reservoir contains microbubbles and is crushed by ultrasonic waves to generate ultrafine bubbles. At this time, fish and shellfish are introduced into the reservoir where seawater is prepared, and viruses, bacteria, etc. accumulated on the surface and inside the fish and shellfish are desorbed by microbubbles and ultrafine bubbles of the seawater. This desorption selectively desorbs viruses and bacteria having a size close to the particle size of the microbubbles or ultrafine bubbles, depending on the particle size.

そして、脱離したウイルスや細菌等を含む海水は、超音波を照射されて殺菌される。すなわち、この魚介類の殺菌方法によれば、ウイルスや細菌等を脱離する超微細気泡を効率的に生成でき、かつ超音波圧壊エネルギーにより効率的な殺菌を行うことができるため、従来は殺菌が困難であった殺菌被対象物に付着したウイルスや細菌等を効率的に除去することができる。 Then, the seawater containing detached viruses, bacteria, etc. is sterilized by being irradiated with ultrasonic waves. That is, according to this sterilization method for seafood, ultrafine bubbles that desorb viruses, bacteria, etc. can be efficiently generated, and efficient sterilization can be performed by ultrasonic crushing energy. It is possible to efficiently remove viruses, bacteria, etc. attached to the object to be sterilized, which were difficult to remove.

(10)前記準備ステップでは、前記微細気泡生成ステップで微細気泡を含有した海水を前記貯留部に準備し、前記超音波圧壊ステップでは、前記貯留部に貯留された海水に超音波を照射してもよい。 (10) In the preparation step, seawater containing microbubbles is prepared in the storage section in the microbubble generation step, and in the ultrasonic crushing step, seawater stored in the storage section is irradiated with ultrasonic waves. good too.

このような魚介類の殺菌方法によれば、貯留部内の海水に直接超音波を照射するため、脱離して液体内に排出されたウイルスや細菌に対して、排出後すぐに殺菌がされるため、ウイルスや細菌が再び魚介類に蓄積されることを防止できる。 According to such a sterilization method for seafood, since the seawater in the storage part is directly irradiated with ultrasonic waves, viruses and bacteria that are desorbed and discharged into the liquid are sterilized immediately after discharge. , can prevent viruses and bacteria from accumulating again in seafood.

(11)本発明に係る飲料の殺菌方法は、貯留部に飲料を準備する準備ステップと、前記貯留部に貯留された飲料に微細気泡を含有させる微細気泡生成ステップと、前記微細気泡を含有する前記飲料に超音波を照射して圧壊する超音波圧壊ステップとを含み、前記超音波圧壊ステップでは、前記飲料を殺菌することを特徴とする。 (11) A beverage sterilization method according to the present invention includes a preparation step of preparing a beverage in a reservoir, a microbubble generation step of causing the beverage stored in the reservoir to contain microbubbles, and containing the microbubbles. and an ultrasonic crushing step of crushing the beverage by irradiating it with ultrasonic waves, wherein the ultrasonic crushing step sterilizes the beverage.

この飲料の殺菌方法によれば、貯留部に準備される飲料は、微細気泡を含有し、超音波により圧壊されて超微細気泡を生成される。このとき、飲料を準備される貯留部では、ウイルスや細菌等を超音波により殺菌される。また、超音波により生成された超微細気泡により飲料は、抗菌作用を有し、殺菌された安全な状態を維持される。 According to this beverage sterilization method, the beverage prepared in the reservoir contains microbubbles and is crushed by ultrasonic waves to generate ultrafine bubbles. At this time, viruses, bacteria, and the like are sterilized by ultrasonic waves in the reservoir where the beverage is prepared. In addition, the ultrafine bubbles generated by ultrasonic waves have an antibacterial effect on the beverage, and the beverage is maintained in a sterilized and safe state.

(12)前記準備ステップでは、前記微細気泡生成ステップで微細気泡を含有した飲料を前記貯留部に準備し、前記超音波圧壊ステップでは、前記貯留部に貯留された前記飲料に超音波を照射してもよい。 (12) In the preparation step, the beverage containing microbubbles is prepared in the storage section in the microbubble generation step, and in the ultrasonic crushing step, the beverage stored in the storage section is irradiated with ultrasonic waves. may

このような飲料の殺菌方法によれば、貯留部内の飲料に直接超音波を照射するため、飲料内のウイルスや細菌に対して、直接殺菌がされるため、効率的に飲料を殺菌することができる。 According to such a beverage sterilization method, the beverage in the reservoir is directly irradiated with ultrasonic waves, so viruses and bacteria in the beverage are directly sterilized, so the beverage can be sterilized efficiently. can.

(13)本発明に係る食品の殺菌方法は、貯留部に液体を準備する準備ステップと、前記貯留部に食品を導入する導入ステップと、前記飲料に二酸化炭素ガスの微細気泡を含有させる微細気泡生成ステップと、前記微細気泡を含有する液体に超音波を照射して圧壊する超音波圧壊ステップとを含み、前記超音波圧壊ステップでは、超音波により、前記微細気泡を圧壊して超微細気泡を生成するとともに、前記液体を殺菌することを特徴とする。 (13) A food sterilization method according to the present invention includes a preparation step of preparing a liquid in a reservoir, an introduction step of introducing food into the reservoir, and a microbubble containing fine bubbles of carbon dioxide gas in the beverage. and an ultrasonic crushing step of applying ultrasonic waves to the liquid containing the microbubbles to crush them. In the ultrasonic crushing step, the microbubbles are crushed by ultrasonic waves to form ultrafine bubbles. It is characterized by generating and sterilizing the liquid.

この食品の殺菌方法によれば、貯留部の貯留槽内に殺菌被対象物を保持する保持部材を配置することにより、貯留槽内の食品の位置を調整することができる。これにより、例えば、超音波圧壊部を貯留部に形成する際に、超音波圧壊場に食品を保持すること、また超音波圧壊場とは異なる位置に食品を保持することができる。 According to this food sterilization method, the position of the food in the reservoir can be adjusted by arranging the holding member that holds the object to be sterilized in the reservoir of the reservoir. As a result, for example, when the ultrasonically crushing portion is formed in the storage portion, the food can be held in the ultrasonically crushing field, or the food can be held in a position different from the ultrasonically crushing field.

そのようにすることで、超音波圧壊場付近に食品を保持すれば、食品が直接超音波を受け、直接的に殺菌されるため、殺菌効率が向上する。一方で、超音波圧壊場から離れた位置に食品を保持すれば、食品が超音波の伝達の障害物になることがなく、圧壊場が効率的に形成され、超微細気泡の生成効率が向上する。 By doing so, when the food is held near the ultrasonic crushing field, the food is directly subjected to ultrasonic waves and directly sterilized, thereby improving the sterilization efficiency. On the other hand, if the food is held away from the ultrasonic crushing field, the food will not interfere with the transmission of the ultrasonic waves, and the crushing field will be formed efficiently, improving the efficiency of generating ultrafine bubbles. do.

本発明は、超微細気泡を生成するための超音波を殺菌に利用することで、殺菌被対象物を効率的に殺菌することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can efficiently sterilize an object to be sterilized by using ultrasonic waves for generating ultrafine bubbles for sterilization.

本発明の第1の実施形態に係る微細気泡殺菌システムの機能ブロック図を示す。1 shows a functional block diagram of a microbubble sterilization system according to a first embodiment of the present invention; FIG. 図1における通路圧壊部の概略図を示し、図2(A)は通路圧壊部の側面図、図2(B)は通路圧壊部の正面図を示す。The schematic of the passage crushing part in FIG. 1 is shown, FIG.2(A) is a side view of a passage crushing part, FIG.2(B) shows the front view of a passage crushing part. 図1における貯留部の概略図を示し、図3(A)は貯留部の平面図を、図3(B)は図3(A)の3B-3Bの断面図を示す。1, FIG. 3(A) shows a plan view of the reservoir, and FIG. 3(B) shows a cross-sectional view taken along line 3B-3B of FIG. 3(A). 貯留部内で生じる超音波圧壊および渦流を説明するための貯留部の概略斜視図を示す。Fig. 2 shows a schematic perspective view of a reservoir to illustrate the ultrasonic collapse and eddy currents that occur within the reservoir; 超微細気泡をPLL-mica基板を用いて観察した結果を示す図であり、図5(A)は観察写真、図5(B)は図5(A)の白線上の高さのグラフを示す。It is a diagram showing the results of observing ultrafine bubbles using a PLL-mica substrate, FIG. 5(A) is an observation photograph, and FIG. 5(B) is a graph of the height above the white line in FIG. 5(A). . 超微細気泡をPLL-mica基板を用いて観察した結果を示す図であり、図6(A)は観察写真、図6(B)は図6(A)の白線上の高さのグラフを示す。It is a diagram showing the results of observing ultrafine bubbles using a PLL-mica substrate, FIG. 6(A) is an observation photograph, and FIG. 6(B) is a graph of the height above the white line in FIG. 6(A). . 超微細気泡をAPTES-mica基板を用いて観察した結果を示す図であり、図7(A)は観察写真、図7(B)は図7(A)の白線上の高さのグラフを示す。It is a diagram showing the results of observing ultrafine bubbles using an APTES-mica substrate, FIG. 7(A) is an observation photograph, and FIG. 7(B) is a graph of the height above the white line in FIG. 7(A). . 超微細気泡をAPTES-mica基板を用いて観察した結果を示す図であり、図8(A)は観察写真、図8(B)は図8(A)の白線上の高さのグラフを示す。It is a diagram showing the results of observing ultrafine bubbles using an APTES-mica substrate, FIG. 8(A) is an observation photograph, and FIG. 8(B) is a graph of the height above the white line in FIG. 8(A). . 本発明の第2の実施形態に係る微細気泡殺菌システムの機能ブロック図を示す。FIG. 4 shows a functional block diagram of a microbubble sterilization system according to a second embodiment of the present invention; 図9における貯留部の概略図を示し、図10(A)は貯留部の平面図を、図10(B)は図10(A)の10B-10Bの断面図を示す。9A and 9B are schematic diagrams of the storage portion, FIG. 10A is a plan view of the storage portion, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line 10B-10B of FIG. 本発明の第3の実施形態に係る微細気泡殺菌システムの機能ブロック図を示す。FIG. 11 shows a functional block diagram of a microbubble sterilization system according to a third embodiment of the present invention; 図11における貯留部の概略側断面図を示す。Figure 12 shows a schematic side sectional view of the reservoir in Figure 11;

[第1の実施形態] [First Embodiment]

本発明の第1の実施形態に係る微細気泡殺菌システム100について、図1~図4を参照しながら説明する。微細気泡殺菌システム100は、微細気泡または超微細気泡を利用して殺菌被対象物を殺菌するものであり、本実施形態においては、殺菌被対象物を魚介類としたシステムについて説明する。 A microbubble sterilization system 100 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. The microbubble sterilization system 100 uses microbubbles or ultrafine bubbles to sterilize an object to be sterilized, and in this embodiment, a system using seafood as the sterilization object will be described.

図1は、微細気泡殺菌システム100の機能ブロック図を示す。微細気泡殺菌システム100は、図1に示すように、液体を貯留し、また貯留した液体中で魚介類を養殖するための貯留部110と、貯留部110に接続され、貯留部110から供給される液体に微細気泡を生成する微細気泡生成部120と、微細気泡生成部120に接続され、微細気泡を含有した微細気泡含有液を通過させながら超音波を照射し、微細気泡を圧壊して超微細気泡を生成する通路圧壊部130とを備える。通路圧壊部130は、微細気泡生成部120に接続された側と反対側を貯留部110に接続され、通路圧壊部130を通過した超微細気泡含有液は貯留部110に貯留される。 FIG. 1 shows a functional block diagram of a microbubble sterilization system 100. As shown in FIG. The microbubble sterilization system 100, as shown in FIG. a microbubble generation unit 120 for generating microbubbles in a liquid that is in contact with the microbubble generation unit 120; and a passage crushing portion 130 for generating microbubbles. The passage crushing portion 130 is connected to the storing portion 110 on the side opposite to the side connected to the microbubble generating portion 120 , and the ultrafine bubble-containing liquid that has passed through the passage crushing portion 130 is stored in the storing portion 110 .

本実施形態において、養殖する魚介類の成長を促進するために、超微細気泡含有液の液体には海水、気体には酸素を適用しているが、液体および気体の種類は適宜変更できる。例えば、魚類を殺菌被対象物とする場合であっても、気体に二酸化炭素を適用し、麻酔効果を併せ持つようにしてもよい(例えば、特開2014-39514号公報を参照)。また、例えば、食品の殺菌においては液体に水道水、気体に窒素を適用してもよく、さらに、例えば、液体に飲料、気体に二酸化炭素や窒素を適用してもよい。 In this embodiment, in order to promote the growth of cultured fish and shellfish, seawater is used as the liquid of the ultrafine bubble-containing liquid, and oxygen is used as the gas, but the types of the liquid and the gas can be changed as appropriate. For example, even when fish are the object to be sterilized, carbon dioxide may be applied to the gas to have an anesthetic effect (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-39514). Further, for example, tap water may be used as the liquid and nitrogen may be used as the gas in food sterilization. Further, for example, beverages may be used as the liquid and carbon dioxide or nitrogen may be used as the gas.

貯留部110、微細気泡生成部120および通路圧壊部130は、相互に接続されており、液体を循環させる循環経路R1を形成する。貯留部110と微細気泡生成部120との間には、第1のポンプ140が配置され、貯留部110から微細気泡生成部120に液体を供給する。また、貯留部110と第1のポンプ140との間には、濾過部150が設けられ、第1のポンプ140に供給される液体を濾過する。微細気泡生成部120は、気体供給部160に接続され、気体供給部160から気体を供給される。 The reservoir 110, the microbubble generator 120, and the passage crusher 130 are interconnected to form a circulation path R1 for circulating the liquid. A first pump 140 is arranged between the reservoir 110 and the microbubble generator 120 to supply liquid from the reservoir 110 to the microbubble generator 120 . A filtration section 150 is provided between the storage section 110 and the first pump 140 to filter the liquid supplied to the first pump 140 . The microbubble generator 120 is connected to the gas supply unit 160 and supplied with gas from the gas supply unit 160 .

また、微細気泡殺菌システム100は、海域Sから貯留部110に液体を導入し、または、貯留部110から海域Sに液体を排出するための海水導入出路D1を備える。海水導入出路D1は、排出路圧壊部170を備える。排出路圧壊部170は、導入出路171と、超音波照射部173とを備え、通過する海水の含有する気体を超音波圧壊する。貯留部110と排出路圧壊部170との間には、バルブ180が設けられている。 The microbubble sterilization system 100 also includes a seawater introduction/outlet path D1 for introducing liquid from the sea area S into the storage section 110 or for discharging liquid from the storage section 110 to the sea area S. The seawater introduction/outlet path D1 includes a discharge path crushing section 170 . The discharge passage crushing unit 170 includes an introduction/discharge passage 171 and an ultrasonic irradiation unit 173, and ultrasonically crushes gas contained in passing seawater. A valve 180 is provided between the storage section 110 and the discharge passage crushing section 170 .

排出路圧壊部170と海域Sとの間には、第2のポンプ190が配置され、第2のポンプ190の吐出方向を切り替えることにより、排出路圧壊部170から排出された液体を海域Sに排出し、または海域Sから排出路圧壊部170へ液体を汲み上げることができる。微細気泡殺菌システム100は、海水導入出路D1に代えて、貯留部110に所定の液体を供給する供給部および所定の液体を排出する排出部の少なくとも一方の経路を備えてもよい。 A second pump 190 is arranged between the discharge passage crushing section 170 and the sea area S, and by switching the discharge direction of the second pump 190, the liquid discharged from the discharge passage crushing section 170 is discharged to the sea area S. Liquid can be drained or pumped from the sea area S to the drain crush 170 . The microbubble sterilization system 100 may include at least one path of a supply section that supplies a predetermined liquid to the storage section 110 and a discharge section that discharges the predetermined liquid instead of the seawater introduction/outlet path D1.

微細気泡殺菌システム100は、制御部1により集中管理される。図1では、制御部1と、制御部1により管理される各部との接続を破線で示している。制御部1は、外部の制御装置等と連携して、微細気泡殺菌システム100を制御してもよい。また、微細気泡殺菌システム100の各部は、他の制御装置等により制御されてもよい。 The microbubble sterilization system 100 is centrally managed by the controller 1 . In FIG. 1, connections between the control unit 1 and each unit managed by the control unit 1 are indicated by dashed lines. The control unit 1 may control the microbubble sterilization system 100 in cooperation with an external control device or the like. Also, each part of the microbubble sterilization system 100 may be controlled by another control device or the like.

[微細気泡生成部] [Micro bubble generator]

微細気泡殺菌システム100は、微細気泡生成部120として、従来よく知られる、ノズル型のファインバブル発生装置を備える(例えば、特許第5002480号を参照)。このようなノズル型のファインバブル発生装置は、気体と液体とを撹拌混合室に導入して液体及び気体をループ状の流れによって撹拌混合して混合流体とする。気液ループ流式撹拌混合室は、加圧された液体を気液ループ流式撹拌混合室に供給する液体供給孔と、気体が流入する気体流入孔と、混合流体を前記気液ループ式撹拌混合室から噴出させる噴出孔とを備える。 The microbubble sterilization system 100 includes a conventionally well-known nozzle-type fine bubble generator as the microbubble generator 120 (see, for example, Japanese Patent No. 5002480). Such a nozzle-type fine bubble generator introduces a gas and a liquid into a stirring and mixing chamber, stirs and mixes the liquid and the gas by a loop-shaped flow, and forms a mixed fluid. The gas-liquid loop flow stirring and mixing chamber includes a liquid supply hole for supplying pressurized liquid to the gas-liquid loop flow stirring and mixing chamber, a gas inlet port for inflow of gas, and a gas-liquid loop stirring and mixing chamber. and a jet hole for jetting from the mixing chamber.

このノズル型のファインバブル発生装置において、液体供給孔は、第1のポンプ140を介して貯留部110に接続されており、加圧された液体を撹拌混合室に導入することができる。気体供給孔は、気体供給部160に接続されており、気体を撹拌混合室に導入することができる。噴出孔は、配管により通路圧壊部130に接続されており、ループ流により撹拌され微細気泡となった気体を含有する微細気泡含有液を通路圧壊部130に向けて噴射する。 In this nozzle type fine bubble generator, the liquid supply hole is connected to the reservoir 110 via the first pump 140, and the pressurized liquid can be introduced into the stirring and mixing chamber. The gas supply hole is connected to the gas supply 160 to allow gas to be introduced into the agitation mixing chamber. The ejection hole is connected to the passage crushing portion 130 by a pipe, and injects the microbubble-containing liquid containing gas that has been agitated by the loop flow and turned into microbubbles toward the passage crushing portion 130 .

ファインバブル発生装置において、液体供給孔から供給される液体の圧力、気体供給孔から供給される気体の圧力、噴出孔の大きさにより、生成される微細気泡の粒径を制御することができる。 In the fine bubble generator, the particle size of the generated fine bubbles can be controlled by the pressure of the liquid supplied from the liquid supply hole, the pressure of the gas supplied from the gas supply hole, and the size of the ejection hole.

[通路圧壊部] [passage collapse part]

図2は、図1に示す通路圧壊部130の概略図であり、(A)は側面図を示し、(B)は正面図を示す。通路圧壊部130は、従来よく知られる超微細気泡生成装置(例えば、特許第6123013号を参照)を備える。通路圧壊部130は、一方側を微細気泡生成部120に接続され、微細気泡生成部120で製造された微細気泡含有液を通過させる通路131と、通路131の周囲を覆う外装体132とを備え、通路131と外装体132との間に中間空間130sを有する二層構造とされている。通路圧壊部130は、他方側を貯留部110に接続され、通路131が水平方向に延びるように配置されている。 2A and 2B are schematic diagrams of the passage crushing portion 130 shown in FIG. 1, where (A) shows a side view and (B) shows a front view. The passage crushing section 130 includes a conventionally well-known ultrafine bubble generator (see, for example, Japanese Patent No. 6123013). The passage crushing unit 130 is connected to the microbubble generating unit 120 on one side, and includes a passage 131 through which the microbubble-containing liquid produced by the microbubble generating unit 120 passes, and an exterior body 132 that covers the passage 131. , a two-layer structure having an intermediate space 130s between the passage 131 and the exterior body 132. As shown in FIG. Passage crushing portion 130 is connected to storage portion 110 on the other side, and arranged so that passage 131 extends in the horizontal direction.

外装体132には、複数の超音波振動子133が設けられており、各超音波振動子133は、通路131に向けて超音波を照射する超音波照射部として機能する。通路131と外装体132との間の中間空間130sには伝搬液が充填され、超音波振動子133から照射された超音波は、伝搬液を介して通路131の内部に伝搬され、通路131の内部を流れる気泡含有液の微細気泡を圧壊する。 A plurality of ultrasonic transducers 133 are provided in the exterior body 132 , and each ultrasonic transducer 133 functions as an ultrasonic wave irradiation unit that irradiates ultrasonic waves toward the passage 131 . An intermediate space 130 s between the passage 131 and the exterior body 132 is filled with a transmitting liquid, and the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic transducer 133 are propagated into the passage 131 through the transmitting liquid. The fine bubbles of the bubble-containing liquid flowing inside are crushed.

伝搬液は、チラーのような冷却水供給部(図示しない)から供給される冷却水であり、外装体132に設けられた伝搬液導入口134から中間空間130sに導入され、同じく外装体132に設けられた伝搬液導出口135から導出される。通路圧壊部130では、中間空間130sに伝搬液(冷却水)が充満して流れており、超音波振動子133による超音波照射が伝搬液に伝搬され、通路131を通過する液体が加熱される。ここで、伝搬液は通路圧壊部130を冷却する作用も有するため、中間空間130sを流れる伝搬液の流量を調整することにより、通路131を通過する気泡含有液の温度を調整することができる。 The medium liquid is cooling water supplied from a cooling water supply unit (not shown) such as a chiller. It is drawn out from the provided propagating liquid outlet 135 . In the passage crushing portion 130, the intermediate space 130s is filled with the medium liquid (cooling water) and flows, and the ultrasonic wave irradiation by the ultrasonic transducer 133 is propagated to the medium liquid, and the liquid passing through the passage 131 is heated. . Here, since the propagation liquid also has the effect of cooling the passage crushing portion 130, the temperature of the bubble-containing liquid passing through the passage 131 can be adjusted by adjusting the flow rate of the propagation liquid flowing through the intermediate space 130s.

通路131は、PFA(ポリテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)等のフッ素樹脂やPVC(ポリ塩化ビニル)等を材料としたパイプから形成されている。これにより、通路131は、円形の断面を有し、同一径で円柱状に延び、気泡含有液の流動方向に均一な流路を形成している。通路131は、微細気泡生成部120と貯留部110とに介在するように接続されており、微細気泡生成部120から供給された微細含有液は、通路131の内部に充満した状態で貯留部110に向けて流される。 The passage 131 is formed of a pipe made of a material such as fluororesin such as PFA (polytetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) or PVC (polyvinyl chloride). Thus, the passage 131 has a circular cross section and extends in a columnar shape with the same diameter, forming a uniform flow path in the flow direction of the bubble-containing liquid. The passage 131 is connected to the micro-bubble generating section 120 and the storage section 110 so as to intervene therebetween, and the micro-containing liquid supplied from the micro-bubble generating section 120 fills the interior of the passage 131 and flows into the storage section 110 . flowed towards

外装体132は、ステンレスを材料とし、正六角形の断面を有する六角柱状に延びる側周部材136と、側周部材136を延在方向の両側から挟む円板状の一対の平面部材137とからなる。両平面部材137は、平面の中央に通路131がはめ込まれ、側周部材136の構成する正六角柱の中心軸上に通路131が延びるように通路131を固定している。これにより、通路131の外面と外装体132の側周部材136の内面によって中間空間130sが形成される。 The exterior body 132 is made of stainless steel and is composed of a side peripheral member 136 extending in a hexagonal prism shape having a regular hexagonal cross section and a pair of disk-shaped planar members 137 sandwiching the side peripheral member 136 from both sides in the extending direction. . Both plane members 137 have the passage 131 fitted in the center of the plane, and the passage 131 is fixed so that the passage 131 extends on the central axis of the regular hexagonal column formed by the side circumferential members 136 . Thereby, an intermediate space 130 s is formed by the outer surface of the passage 131 and the inner surface of the side peripheral member 136 of the exterior body 132 .

外装体132は、側周部材136が構成する六角柱の各面に超音波振動子133を取り付けられている。超音波振動子133は、通路131の延在方向に前後2段に分けて設けられており、微細気泡生成部120側を前段の超音波振動子133群、貯留部110側を後段の超音波振動子133群としている。 The exterior body 132 has an ultrasonic transducer 133 attached to each surface of the hexagonal column formed by the side circumferential member 136 . The ultrasonic transducers 133 are divided into front and rear two stages in the extending direction of the passage 131, and the ultrasonic transducers 133 in the front stage are on the microbubble generating section 120 side, and the ultrasonic transducers in the rear stage are on the storage section 110 side. A vibrator 133 group is used.

各段の超音波振動子133群は、通路131の中心軸から放射状に設けられた6つの超音波振動子133からなる。各超音波振動子133は、対向して配置され、発生する超音波の周波数および出力を制御部1により調整可能とされている。本実施形態において、12個の超音波振動子133は、いずれも同一周波数、同一出力で超音波を照射する。 A group of ultrasonic transducers 133 in each stage consists of six ultrasonic transducers 133 radially provided from the central axis of the passage 131 . Each ultrasonic transducer 133 is arranged to face each other, and the frequency and output of the generated ultrasonic waves can be adjusted by the control unit 1 . In this embodiment, the twelve ultrasonic transducers 133 irradiate ultrasonic waves with the same frequency and the same output.

各段の超音波振動子133は、それぞれが通路131の中央の一点に向けて超音波を照射する。そのため、通路131の中央に超音波圧壊場が形成され、通路131を通過する微細気泡含有液の微細気泡が圧壊され、超微細気泡が生成される。通路圧壊部130では、複数の方向から超音波が照射され、超音波が集中する場所に超音波圧壊場が形成される。 Each of the ultrasonic transducers 133 in each stage irradiates ultrasonic waves toward one point in the center of the passage 131 . Therefore, an ultrasonic crushing field is formed in the center of the passage 131, and microbubbles of the microbubble-containing liquid passing through the passage 131 are crushed to generate ultrafine bubbles. In the passage crushing section 130, ultrasonic waves are irradiated from a plurality of directions, and an ultrasonic crushing field is formed at a place where the ultrasonic waves concentrate.

そのため、本実施形態において、各段の超音波振動子133群が、それぞれ通路131内に超音波圧壊場を形成する。なお、超音波振動子の周波数および出力を変更することにより、微細気泡を圧壊して生成される超微細気泡の粒形や濃度を制御することができる。 Therefore, in this embodiment, each stage of the ultrasonic transducer 133 group forms an ultrasonic crushing field in the passage 131 . By changing the frequency and output of the ultrasonic oscillator, it is possible to control the particle shape and concentration of ultrafine bubbles generated by crushing the fine bubbles.

[貯留部] [Reservoir]

図3は、図1に示す貯留部110の概略図を示し、図3(A)は貯留部110の平面概略図を示し、図3(B)は(A)の3B-3Bの断面概略図を示す。貯留部110は、通路圧壊部130から超微細気泡含有液を導入され、また、濾過部150に接続されることにより、循環経路R1に組み込まれている。 3 shows a schematic diagram of the reservoir 110 shown in FIG. 1, FIG. 3(A) shows a schematic plan view of the reservoir 110, and FIG. 3(B) is a schematic cross-sectional view of 3B-3B in (A). indicates The storage section 110 is incorporated in the circulation path R1 by being introduced with the liquid containing ultrafine bubbles from the passage crushing section 130 and being connected to the filtration section 150 .

貯留部110は、液体を貯留し、魚介類を養殖可能な容量を有する貯留槽111と、通路圧壊部130に接続されて貯留槽111に超微細気泡含有液を導入する複数の液体導入管112と、貯留槽111に貯留した液体に向けて超音波を照射する超音波照射装置113とを備える。本実施形態において、貯留部110は、4つの液体導入管112を備える。 The storage unit 110 includes a storage tank 111 that stores liquid and has a capacity capable of cultivating fish and shellfish, and a plurality of liquid introduction pipes 112 that are connected to the passage crushing unit 130 and introduce liquid containing ultrafine bubbles into the storage tank 111. and an ultrasonic irradiation device 113 for applying ultrasonic waves to the liquid stored in the storage tank 111 . In this embodiment, the reservoir 110 has four liquid introduction tubes 112 .

貯留槽111は、概略円柱状の収容空間111sを形成するように側周部111aと、底部111bとを備え、上方に開放する開口111oを有している。貯留槽111の底部111bは、平面視で円形となり、中央に向けて径方向に僅かに下降傾斜する擂り鉢状に形成されており、貯留槽111内の異物が中央に集合する。また、貯留槽111は、貯留した液体を循環経路R1に向けて導出するための導出口114を底部111bの中央に備え、貯留した液体を海水導入出路D1に排出するための排出口115を底部111bの側部に備える。 The storage tank 111 has a side peripheral portion 111a and a bottom portion 111b so as to form a substantially cylindrical storage space 111s, and has an opening 111o that opens upward. A bottom portion 111b of the storage tank 111 is circular in plan view and is formed in a mortar shape that is slightly downwardly inclined in the radial direction toward the center, and foreign matter in the storage tank 111 gathers at the center. In addition, the storage tank 111 has an outlet port 114 at the center of the bottom portion 111b for leading out the stored liquid toward the circulation route R1, and an outlet port 115 at the bottom portion for discharging the stored liquid to the seawater inlet/outlet route D1. provided on the side of 111b.

導出口114は、底弁として機能し、濾過部150を介して第1のポンプ140に接続されており、第1のポンプ140に貯留槽111内の液体が送られ、第1のポンプで加圧された液体が微細気泡生成部120に供給される。また、導出口114付近には、気体の溶存濃度を検出する検出部116が設けられている。導出口114の周囲は、下方に凹む凹部114aとして形成されている。凹部114aは、貯留槽111に生じた不純物で導出口114が詰まらないように作用する。 The outlet port 114 functions as a bottom valve and is connected to the first pump 140 via the filtration section 150. The liquid in the storage tank 111 is sent to the first pump 140, and the liquid is added by the first pump. The pressurized liquid is supplied to the microbubble generator 120 . A detection unit 116 for detecting the dissolved gas concentration is provided near the outlet port 114 . The circumference of the outlet port 114 is formed as a concave portion 114a that is recessed downward. The concave portion 114 a acts to prevent the outlet port 114 from being clogged with impurities generated in the storage tank 111 .

また、排出口115は、底弁として機能し、排出路圧壊部170を介して第2のポンプ190に接続されており、第2のポンプ190に貯留槽111内の液体が送られ、液体が第2のポンプ190を介して海域Sに排出される。排出口115の周囲は下方に凹む凹部115aとして形成されている。凹部115aは、貯留槽111に生じた不純物で排出口115が詰まらないように作用する。 Further, the discharge port 115 functions as a bottom valve and is connected to a second pump 190 via a discharge path crushing section 170. The liquid in the storage tank 111 is sent to the second pump 190, and the liquid is discharged. It is discharged to the sea area S via the second pump 190 . The periphery of the discharge port 115 is formed as a recess 115a recessed downward. The concave portion 115a prevents the impurities generated in the storage tank 111 from clogging the discharge port 115. As shown in FIG.

貯留部110の液体導入管112は、上方に開放する貯留槽111の開口の周囲に設けられている。各液体導入管112は、主に円筒の配管からなり、それぞれが通路圧壊部130に接続され、通路圧壊部で生成される超微細気泡を含有する微細気泡含有液を貯留槽111に導入する。 A liquid introduction pipe 112 of the reservoir 110 is provided around the opening of the reservoir 111 that opens upward. Each liquid introduction pipe 112 is mainly composed of a cylindrical pipe and is connected to the passage crushing portion 130 to introduce the microbubble-containing liquid containing ultrafine bubbles generated in the passage crushing portion into the storage tank 111 .

図4に示すように、貯留部110では、液体導入管112から、平面視で時計回り(図3(A)の矢印rの向き)に超微細気泡含有液が放出され、かつ底部111bの中央に設けられた導出口114から貯留された液体を導出することにより、貯留槽111は、上方から下方に向けて貯留槽111の周方向に時計回りに回転する渦流Tを形成する。 As shown in FIG. 4, in the storage part 110, the ultrafine bubble-containing liquid is discharged from the liquid introduction pipe 112 in a plan view clockwise (in the direction of the arrow r in FIG. By discharging the stored liquid from the outlet port 114 provided in the storage tank 111, the storage tank 111 forms a vortex T that rotates clockwise in the circumferential direction of the storage tank 111 from above to below.

貯留槽111の側周部111aには、複数の超音波照射装置113が配置されている。本実施形態では、平面視で円形をなす貯留槽111に4つの超音波振動子133を取り付けている。これらの超音波照射装置113は貯留槽111の中央へ向けて水平方向に超音波を発振し得るように対向して配置されている。各超音波照射装置113は、発生する超音波の周波数および出力を制御部1により調整可能とされている。本実施形態において、4つの超音波照射装置113は、いずれも同一周波数、同一出力で超音波を照射する。 A plurality of ultrasonic irradiation devices 113 are arranged on the side peripheral portion 111 a of the storage tank 111 . In this embodiment, four ultrasonic transducers 133 are attached to the storage tank 111 which is circular in plan view. These ultrasonic irradiation devices 113 are arranged facing each other so as to horizontally oscillate ultrasonic waves toward the center of the storage tank 111 . Each ultrasonic irradiation device 113 can adjust the frequency and output of the generated ultrasonic waves by the control unit 1 . In this embodiment, the four ultrasonic irradiation devices 113 all irradiate ultrasonic waves with the same frequency and the same output.

各超音波照射装置113は、貯留槽111の中央に向けて超音波を照射するため、貯留槽111の中央に超音波圧壊場Wが形成され(図4を参照)、中央部を中心として、高濃度の超微細気泡が生成される。そして、貯留槽111の中央部を中心として渦流Tが形成されており、生成された超微細気泡は渦流Tに乗って、貯留槽111の全域(図4の矢印dの向き)に拡散される。 Since each ultrasonic irradiation device 113 irradiates ultrasonic waves toward the center of the storage tank 111, an ultrasonic collapse field W is formed in the center of the storage tank 111 (see FIG. 4). A high concentration of ultrafine bubbles is produced. A vortex T is formed around the central portion of the reservoir 111, and the generated ultrafine bubbles ride on the vortex T and are diffused throughout the reservoir 111 (in the direction of arrow d in FIG. 4). .

これにより、超微細気泡が貯留槽111内全体に効率的に循環し、貯留部110内に導入された殺菌被対象物に接触する。したがって、貯留槽111内では、超微細気泡、特に粒形100μm以下の超微細気泡を、貯留槽111に導入された殺菌被対象物に直接作用させることができる。 As a result, the ultrafine bubbles efficiently circulate throughout the storage tank 111 and come into contact with the object to be sterilized introduced into the storage section 110 . Therefore, in the storage tank 111 , ultrafine bubbles, particularly ultrafine bubbles with a particle size of 100 μm or less, can be directly acted on the object to be sterilized introduced into the storage tank 111 .

また、貯留部110で養殖される魚介類は、液体に含まれる超微細気泡が体内のウイルス等を選択的に吸着して体内から脱離させ、体外に排出させられる。すなわち、液体の超微細気泡により殺菌される。魚介類の殺菌については、後述する。 In addition, in the fish and shellfish cultured in the reservoir 110, ultrafine air bubbles contained in the liquid selectively adsorb viruses and the like in the body, desorb them from the body, and discharge them to the outside of the body. That is, it is sterilized by ultra-fine liquid bubbles. The sterilization of seafood will be described later.

濾過部150は、従来よく知られるフィルター式の濾過装置を備え、循環経路R1を循環する液体の不純物を採取し、循環経路R1から不純物を除去することができる。 The filtering unit 150 includes a conventionally well-known filter-type filtering device, and can collect impurities from the liquid circulating through the circulation route R1 and remove the impurities from the circulation route R1.

[排出路超音波圧壊部]
排出路圧壊部170は、バルブ180を介して貯留部110に接続され、また、バルブ180とは反対側に第2のポンプ190が接続されている。排出路圧壊部170は、通路圧壊部130と同様の構成であるため、具体的な構成の説明は省略する。
[Exhaust channel ultrasonic crushing part]
The discharge passage crushing section 170 is connected to the storage section 110 via a valve 180 , and a second pump 190 is connected to the opposite side of the valve 180 . Since the discharge path crushing section 170 has the same configuration as the passage crushing section 130, a detailed description of the configuration will be omitted.

排出路圧壊部170は、貯留部110との間で必要に応じてバルブ180を開いて液体の導入および導出を行う。液体の導入および導出を行わない場合には、バルブ180は閉じた状態とする。 The discharge path crushing section 170 opens the valve 180 between the storage section 110 and the storage section 110 as necessary to introduce and discharge the liquid. The valve 180 is closed when liquid is not introduced or discharged.

貯留部110から排出路圧壊部170へ海水である液体を導入する場合、排出路圧壊部170は導入された海水に超音波を照射して、海水中に残存する雑菌やウイルス等を死滅させる。その上で、海水は第2のポンプ190によって海域Sに排出される。排出された海水は、超音波が照射され、雑菌やウイルス等を死滅させているため、海域Sの環境への負荷、悪影響を抑止することができる。 When the liquid, which is seawater, is introduced from the storage unit 110 to the discharge channel crushing unit 170, the discharge channel crushing unit 170 irradiates the introduced seawater with ultrasonic waves to kill germs, viruses, etc. remaining in the seawater. After that, the seawater is discharged to the sea area S by the second pump 190 . Since the discharged seawater is irradiated with ultrasonic waves to kill germs, viruses, and the like, it is possible to suppress the burden on the environment of the sea area S and adverse effects.

排出路圧壊部170から貯留部110へ海水である液体を導出する場合、海域Sから第2のポンプ190によって汲み上げた海水に超音波を照射した上で、貯留部110に導出する。貯留部110に導出された海水は、超音波が照射され、雑菌やウイルス等を死滅させているため、貯留部110に保持された魚介類への負荷、悪影響を抑止することができる。 When the liquid, which is seawater, is drawn from the discharge passage crushing section 170 to the storage section 110 , the seawater pumped up from the sea area S by the second pump 190 is irradiated with ultrasonic waves and then drawn to the storage section 110 . The seawater led out to the reservoir 110 is irradiated with ultrasonic waves to kill germs, viruses, etc., so that it is possible to suppress the load and adverse effects on the seafood held in the reservoir 110.

本実施形態に係る微細気泡殺菌システム100において、貯留部110、微細気泡生成部120および通路圧壊部130は循環経路R1に組み込まれ、液体の流動方向上流側から順に、貯留部110は第1のポンプ140を介して微細気泡生成部120に接続され、通路圧壊部130は微細気泡生成部120に接続され、貯留部110は通路圧壊部130に接続されている。また、貯留部110には、バルブ180を介して排出路圧壊部170が接続され、排出路圧壊部170は第2のポンプ190を介して海域Sに接続されている。 In the microbubble sterilization system 100 according to the present embodiment, the reservoir 110, the microbubble generator 120, and the passage crusher 130 are incorporated in the circulation route R1, and the reservoir 110 is arranged in order from the upstream side in the liquid flow direction. The pump 140 is connected to the microbubble generating section 120 , the passage crushing section 130 is connected to the microbubble generating section 120 , and the storage section 110 is connected to the passage crushing section 130 . Further, a discharge path crushing section 170 is connected to the storage section 110 via a valve 180 , and the discharge path crushing section 170 is connected to the sea area S via a second pump 190 .

すなわち、循環経路R1は、海域Sから第2のポンプ190、排出路圧壊部170およびバルブ180を介して貯留部110に導入された液体が、微細気泡生成部120、および通路圧壊部130を介して再び貯留部110に再帰するように形成されている。超微細気泡を含有する液体が再帰するため、全ての液体を海域Sから新たに導入する場合と比べて貯留部110に保持される液体の超微細気泡の含有量を高く維持することができる。 That is, in the circulation route R1, the liquid introduced from the sea area S through the second pump 190, the discharge passage crushing section 170 and the valve 180 into the storage section 110 passes through the microbubble generating section 120 and the passage crushing section 130. It is formed so as to return to the storage section 110 again. Since the liquid containing ultrafine bubbles returns, the content of ultrafine bubbles in the liquid retained in the reservoir 110 can be maintained high compared to the case where all the liquid is newly introduced from the sea area S.

[制御部] [Control section]

本実施形態に係る微細気泡殺菌システム100は、制御部1により、各部が制御される。制御部1は、図1に示すように、微細気泡生成部120、通路圧壊部130、貯留部110、第1のポンプ140、第2のポンプ190、検出部116等に接続され、これら各部を制御する。 Each part of the microbubble sterilization system 100 according to the present embodiment is controlled by the controller 1 . As shown in FIG. 1, the control unit 1 is connected to a microbubble generating unit 120, a passage crushing unit 130, a storage unit 110, a first pump 140, a second pump 190, a detecting unit 116, etc., and controls these units. Control.

制御部1は、通路圧壊部130に対して、主に、各超音波振動子133の振動出力および振動周波数を制御する。また、制御部1は、貯留部110に対して、主に、各超音波照射装置113の振動出力および振動周波数を制御する。さらに、制御部1は、第1および第2のポンプ140、190の吐出量を制御する。 The control unit 1 mainly controls the vibration output and vibration frequency of each ultrasonic transducer 133 for the passage crushing unit 130 . Further, the control unit 1 mainly controls the vibration output and vibration frequency of each ultrasonic irradiation device 113 with respect to the storage unit 110 . Furthermore, the controller 1 controls the discharge amounts of the first and second pumps 140 and 190 .

また、制御部1は、目標値設定部(図示しない)を備え、貯留部に貯留される超微細気泡含有液の気体の溶存濃度の目標値を設定できる。また、制御部1は、検出部116から貯留部110に貯留される超微細気泡含有液の気体の溶存濃度の実測値を検出することができる。そして制御部1は、貯留部110に貯留される超微細気泡含有液の気体の溶存濃度の目標値と実測値が一致するように気体供給量を調整する。具体的には、制御部1は、気体供給部に設けられた比例制御弁(図示しない)を制御することにより、気体供給量が調整される。 The control unit 1 also includes a target value setting unit (not shown), and can set a target value for the dissolved gas concentration of the liquid containing ultrafine bubbles stored in the storage unit. Further, the control unit 1 can detect, from the detection unit 116 , the measured value of the dissolved gas concentration of the ultrafine bubble-containing liquid stored in the storage unit 110 . Then, the control unit 1 adjusts the gas supply amount so that the target value and the measured value of the dissolved gas concentration of the ultrafine bubble-containing liquid stored in the storage unit 110 match. Specifically, the control unit 1 adjusts the gas supply amount by controlling a proportional control valve (not shown) provided in the gas supply unit.

制御部1は、検出部116により検出した貯留部110の微細気泡含有液中の気体の溶存濃度の実測値が、目標値設定部により設定された貯留部110の微細気泡含有液中の気体の溶存濃度の目標値に一致するように、比例制御弁を制御する。制御部1は、気体供給量調整部に対して、比例要素、積分要素、微分要素を用いた、いわゆるPID制御により、微細気泡生成部への気体供給量を調整する。また、制御部1は、従来よく知られる、オートチューニング機能により、比例要素、積分要素、微分要素の各定数を設定される。 The control unit 1 controls the measured value of the dissolved concentration of gas in the liquid containing microbubbles in the storage unit 110 detected by the detection unit 116 to be the concentration of the gas in the liquid containing microbubbles in the storage unit 110 set by the target value setting unit. Control the proportional control valve to match the dissolved concentration target. The control unit 1 adjusts the amount of gas supplied to the microbubble generating unit by so-called PID control using a proportional element, an integral element, and a differential element with respect to the gas supply amount adjustment unit. Further, the control unit 1 is set with constants of a proportional element, an integral element, and a differential element by a well-known auto-tuning function.

本実施形態において、通路圧壊部130の通路131は、PFA等のフッ素樹脂やPVC管を材料としたパイプから形成されているが、他の樹脂を材料としていてもよいし、衛生面と腐食面で問題のない金属を材料としてもよい。また、通路圧壊部130は、通路131と外装体132とからなる二層構造とされているが、超音波を照射して微細気泡を圧壊できれば他の構成であってもよい。例えば、液体を通過させても衛生面と腐食面で問題のないチタンのような金属を材料に単層構造の筒状部材を形成し、当該筒状部材の周囲に直接超音波振動子133を配置し、当該筒状部材の内部に気泡含有液を通過させるようにしてもよい。 In the present embodiment, the passage 131 of the passage crushing portion 130 is formed of a pipe made of a fluororesin such as PFA or a PVC pipe, but it may be made of other resins. A metal that poses no problem in the above may be used as the material. Further, the passage crushing portion 130 has a two-layer structure consisting of the passage 131 and the exterior body 132, but may have another structure as long as it can crush microbubbles by irradiating ultrasonic waves. For example, a tubular member having a single-layer structure is formed from a metal such as titanium, which does not pose a problem in terms of hygiene and corrosion even when a liquid is passed through, and the ultrasonic transducer 133 is placed directly around the tubular member. The bubble-containing liquid may be passed through the inside of the cylindrical member.

本実施形態において、液体排出管は、貯留槽111の周囲に時計回りに超微細気泡含有液を放出するように配置されている。しかし、液体導入管112は、どのように液体を放出するように配置してもよく、例えば、反時計回りに液体を放出するように設けられてもしてもよいし、径方向に液体を放出するようにしてもよい。また、貯留槽の形状は、略四角柱、略六角柱等の角柱形状であってもよい。 In this embodiment, the liquid discharge pipe is arranged clockwise around the reservoir 111 to discharge the liquid containing ultra-fine bubbles. However, the liquid introduction tube 112 may be arranged to discharge liquid in any manner, for example, it may be arranged to discharge liquid counterclockwise, or it may be arranged to discharge liquid radially. You may make it Moreover, the shape of the storage tank may be a prismatic shape such as a substantially quadrangular prism or a substantially hexagonal prism.

本実施形態において、通路圧壊部130および貯留部110では、超音波圧壊場が形成され、液体の含有する微細気泡を圧壊して超微細気泡に変換する。超音波圧壊場は、連続的に超音波を照射されて形成されており、超音波圧壊場には、いわゆるソノルミネセンス現象により紫外線が発生する。そのため、超音波圧壊場を通過する液体に対して紫外線による殺菌効果が得られる。 In this embodiment, an ultrasonic crushing field is formed in the passage crushing section 130 and the storage section 110 to crush microbubbles contained in the liquid and convert them into ultrafine bubbles. The ultrasonic collapsing field is formed by continuously irradiating ultrasonic waves, and ultraviolet rays are generated in the ultrasonic collapsing field by the so-called sonoluminescence phenomenon. Therefore, the liquid passing through the ultrasonic crushing field can be sterilized by the ultraviolet rays.

さらに、通路圧壊部130および貯留部110では、超音波圧壊場を形成する超音波が液体に照射されることにより、液中でキャビテーションにより無数の真空気泡が生じる。この真空気泡が圧縮と膨張を繰り返して崩壊する際に、超高温高圧の反応場が形成される。この反応場では、真空気泡が破裂することにより細菌の細胞壁を破壊し、一般生菌やレジオネラ菌、大腸菌等に加え、ノロウイルスのようなウイルスを死滅させる効果を得られる。 Furthermore, in the passage crushing portion 130 and the storage portion 110, the liquid is irradiated with ultrasonic waves that form an ultrasonic crushing field, and a large number of vacuum bubbles are generated in the liquid by cavitation. When these vacuum bubbles repeatedly collapse and expand, a reaction field of ultra-high temperature and high pressure is formed. In this reaction field, the bursting of the vacuum bubbles destroys the cell walls of bacteria, resulting in the effect of killing viruses such as norovirus in addition to general viable bacteria, Legionella bacteria, Escherichia coli, and the like.

特に、通路圧壊部130では、通路131内に超音波の伝搬を阻害する障害物が存在せず、効率的に超音波圧壊場が形成される。これにより、超音波が照射される通路には殺菌被対象物のような障害物がないため、通路内には強力な超音波圧壊場が形成され、液体中の微細気泡を超微細気泡に効果的に圧壊できる。そして、液体に対して、超微細気泡を生成しながら循環させることができ、超微細気泡を含有した液体を貯留する貯留部に殺菌被対象物を導入し、殺菌することができる。これにより、超微細気泡を効率的に生成でき、かつ超音波圧壊エネルギーにより効率的な殺菌を行うことができる。 In particular, in the passage crushing section 130, there is no obstacle that obstructs the propagation of ultrasonic waves in the passage 131, and an ultrasonic crushing field is efficiently formed. As a result, since there are no obstacles such as objects to be sterilized in the passage where ultrasonic waves are irradiated, a strong ultrasonic crushing field is formed in the passage, and microbubbles in the liquid are effectively converted into ultrafine bubbles. can be crushed. Then, the liquid can be circulated while generating ultrafine bubbles, and the object to be sterilized can be introduced into the reservoir that stores the liquid containing the ultrafine bubbles and sterilized. As a result, ultrafine bubbles can be efficiently generated, and efficient sterilization can be performed by ultrasonic crushing energy.

一方、貯留部110では、貯留部110に導入された魚介類は超微細気泡によりウイルスや細菌等が脱離され、脱離されたウイルスや細菌等を含んだ液体が、貯留部に照射された超音波により直接殺菌される。これにより、脱離されたウイルスや細菌等が再び魚介類に戻ることを防止し、従来は殺菌が困難であった殺菌被対象物に付着したウイルスや細菌等を効率的に除去することができる。 On the other hand, in the reservoir 110, viruses, bacteria, etc. are detached from the fish and shellfish introduced into the reservoir 110 by ultrafine bubbles, and the liquid containing the desorbed viruses, bacteria, etc. is irradiated to the reservoir. Directly sterilized by ultrasound. As a result, detached viruses, bacteria, etc. can be prevented from returning to the fish and shellfish, and viruses, bacteria, etc. adhering to the object to be sterilized, which have been difficult to sterilize in the past, can be efficiently removed. .

[魚介類の殺菌方法の実施例]
次に、本発明の実施例に係る魚介類の殺菌方法について説明する。この殺菌方法では、微細気泡殺菌システム100を利用して魚介類の除菌を行う。
[Example of method for sterilizing seafood]
Next, a method for sterilizing fish and shellfish according to an embodiment of the present invention will be described. In this sterilization method, the microbubble sterilization system 100 is used to sterilize seafood.

本発明の実施例に係る魚介類の殺菌方法では、微細気泡殺菌システム100の貯留部110に貯留された海水中に、魚介類が養殖される。海水は、微細気泡殺菌システム100の貯留部110、微細気泡生成部120および通路圧壊部130の動作により、酸素ガスの微細気泡および超微細気泡を含有し、超微細気泡は、直径100nm未満の気泡を含む。 In the seafood sterilization method according to the embodiment of the present invention, seafood is cultured in seawater stored in the reservoir 110 of the microbubble sterilization system 100 . The seawater contains microbubbles and ultrafine bubbles of oxygen gas due to the operation of the reservoir 110, the microbubble generator 120, and the passage crusher 130 of the microbubble sterilization system 100, and the ultrafine bubbles are bubbles with a diameter of less than 100 nm. including.

本発明にかかる殺菌方法では、まず、貯留部110に海水を準備する。具体的には、第2のポンプ190が動作し、海域の海水が貯留部110に導入される。このとき、排出路圧壊部170が動作することにより、海水中の雑菌やウイルスが死滅される。 In the sterilization method according to the present invention, seawater is first prepared in the reservoir 110 . Specifically, the second pump 190 operates to introduce seawater in the sea area into the reservoir 110 . At this time, bacteria and viruses in the seawater are killed by the operation of the discharge path crushing section 170 .

次に、貯留部110に貯留された海水に魚介類を導入する。具体的には、海水を貯留された貯留部110の開口110oから魚介類が放流される。 Next, seafood is introduced into the seawater stored in the storage unit 110 . Specifically, fish and shellfish are discharged from the opening 110o of the storage section 110 in which seawater is stored.

次に、貯留部110に貯留された海水に酸素ガスの気泡を含有させる。具体的には、貯留部110に貯留された海水が、第1のポンプ140の動作により微細気泡生成部120に供給され、微細気泡生成部120で酸素ガスの微細気泡を発生された海水が通路圧壊部130に供給され、通路圧壊部130で微細気泡を超微細気泡に変換された海水が、貯留部110に再帰される。 Next, the seawater stored in the storage part 110 is made to contain bubbles of oxygen gas. Specifically, the seawater stored in the storage unit 110 is supplied to the microbubble generation unit 120 by the operation of the first pump 140, and the seawater in which oxygen gas microbubbles are generated by the microbubble generation unit 120 passes through the passage. The seawater supplied to the crushing section 130 and converted from microbubbles to ultrafine bubbles in the passage crushing section 130 is returned to the storage section 110 .

循環経路R1を経由して貯留部110に貯留された海水は、粒径が100nm未満の酸素ガスの気泡を含有する。通常は、バブリングにより酸素を海水に溶解させるだけであるが、超微細気泡として海水に含有させることで、効率的に酸素ガスを含有する海水を生成することができる。なお、酸素ガスの気泡を含有する海水は、魚介類の成長を促進する。 The seawater stored in the storage unit 110 via the circulation path R1 contains oxygen gas bubbles with a particle size of less than 100 nm. Ordinarily, oxygen is simply dissolved in seawater by bubbling, but oxygen gas-containing seawater can be efficiently produced by incorporating the oxygen gas into the seawater as ultrafine bubbles. Seawater containing oxygen gas bubbles promotes the growth of fish and shellfish.

次に、貯留部110に貯留された海水に超音波を照射して超微細気泡を生成する。具体的には、通路圧壊部130で圧壊された超微細気泡含有液は、超微細気泡の他に、超微細気泡にまで圧壊されなかった微細気泡を含有し、超微細気泡をさらに圧壊するとともに、微細気泡を超微細気泡に圧壊する。 Next, the seawater stored in the storage part 110 is irradiated with ultrasonic waves to generate ultrafine bubbles. Specifically, the ultrafine bubble-containing liquid crushed by the passage crushing section 130 contains, in addition to the ultrafine bubbles, microbubbles that have not been crushed into ultrafine bubbles, and further crushes the ultrafine bubbles. , crushing the microbubbles into ultrafine bubbles.

貯留部110に超音波を照射することにより、貯留槽の中央に超音波圧壊場を形成し、海水の含有する微細気泡を圧壊して超微細気泡に変換するとともに、超音波圧壊場は、連続的に超音波を照射されて形成されており、超音波圧壊場には、いわゆるソノルミネセンス現象により紫外線が発生する。そのため、貯留部110に貯留される液体そのものに対して紫外線による殺菌効果が得られる。 By irradiating the reservoir 110 with ultrasonic waves, an ultrasonic crushing field is formed in the center of the reservoir, and the microbubbles contained in the seawater are crushed and converted into ultrafine bubbles, and the ultrasonic crushing field is continuous. Ultraviolet rays are generated in the ultrasonic collapsing field by the so-called sonoluminescence phenomenon. Therefore, the liquid itself stored in the storage part 110 can be sterilized by the ultraviolet rays.

さらに、貯留部110では、超音波圧壊場を形成する超音波が液体に照射されることにより、液中でキャビテーションにより無数の真空気泡が生じる。この真空気泡が圧縮と膨張を繰り返して崩壊する際に、超高温高圧の反応場が形成される。この反応場では、真空気泡が破裂することにより細菌の細胞壁を破壊し、一般生菌やレジオネラ菌、大腸菌等に加え、ノロウイルスのようなウイルスを死滅させる効果を得られる。 Furthermore, in the storage part 110, the liquid is irradiated with ultrasonic waves that form an ultrasonic collapsing field, and a large number of vacuum bubbles are generated in the liquid by cavitation. When these vacuum bubbles repeatedly collapse and expand, a reaction field of ultra-high temperature and high pressure is formed. In this reaction field, the bursting of the vacuum bubbles destroys the cell walls of bacteria, resulting in the effect of killing viruses such as norovirus in addition to general viable bacteria, Legionella bacteria, Escherichia coli, and the like.

貯留部110に魚介類を導入したあとは、貯留部110に貯留された海水に酸素ガスの気泡を含有させる工程と、貯留部110に貯留された海水に超音波を照射して超微細気泡を生成する工程とを同時にまたは交互におこなってもよい。 After the seafood is introduced into the reservoir 110, the seawater stored in the reservoir 110 is made to contain oxygen gas bubbles, and the seawater stored in the reservoir 110 is irradiated with ultrasonic waves to form ultrafine bubbles. The step of generating may be performed simultaneously or alternately.

本発明の実施例に係る微細気泡殺菌システム100では、魚介類の体内に蓄積されたウイルスを超微細気泡により選択的に吸着して脱離し、魚介類の体内から排出、すなわち除菌する。そして、排出されたウイルスを超音波圧壊部で超音波により死滅させる。従来の次亜塩素酸等による化学的殺菌では、海水に薬液等を混入させることで雑菌やウイルスを死滅させることはできるが、同時に魚介類にも悪影響を与えてしまっていた。しかし、本発明の実施例に係る魚介類の微細気泡殺菌システム100のように、超音波による物理殺菌であれば、魚介類に影響を与えることがない。 In the microbubble sterilization system 100 according to the embodiment of the present invention, viruses accumulated in the bodies of fish and shellfish are selectively adsorbed and desorbed by ultrafine bubbles, and discharged from the bodies of fish and shellfish, that is, bacteria are eliminated. Then, the discharged virus is killed by ultrasonic waves in the ultrasonic crushing unit. Conventional chemical sterilization using hypochlorous acid or the like can kill bacteria and viruses by mixing chemical solutions into seawater, but it also adversely affects seafood. However, like the microbubble sterilization system 100 for fish and shellfish according to the embodiment of the present invention, physical sterilization using ultrasonic waves does not affect fish and shellfish.

このように、貯留部110において養殖される魚介類は、その過程で、超微細気泡の選択吸着脱離作用により体内のウイルスを対外に排出される。そして、貯留部110および通路圧壊部130でウイルスや細菌が超音波照射により殺菌されることで、確実に魚介類を殺菌し、安全な状態で市場に出荷することができる。 In this way, the fish and shellfish cultured in the reservoir 110 excrete the viruses in the body to the outside by the selective adsorption and desorption action of the ultrafine bubbles in the process. Viruses and bacteria are sterilized by ultrasonic irradiation in the storage part 110 and the passage crushing part 130, so that the seafood can be reliably sterilized and shipped to the market in a safe state.

[超微細気泡の観察結果]
次に、本発明の実施形態に係る通路圧壊部130により発生された超微細気泡を観察した結果について説明する。超微細気泡の観察には、高速原子力顕微鏡(高速AFM)を利用した。
[Observation results of ultrafine bubbles]
Next, the results of observing ultrafine bubbles generated by the passage crushing section 130 according to the embodiment of the present invention will be described. A high-speed atomic force microscope (high-speed AFM) was used to observe the ultrafine bubbles.

観察条件は以下のとおりである。
装置:高速原子力間顕微鏡 NanoExplorer
観察環境:室温(21℃)
カンチレバー:BL-AC10DS-A2(Olympus,Japan)
解像度:200×200ピクセル
観察イメージ:液中ACモード形状像
なお、ナノバブルは、一般に負電荷を持つことが知られており、正電荷を持つ基板(PLL-mica基板およびAPTES-mica基板)を利用して観察を行った。
Observation conditions are as follows.
Equipment: High-speed atomic force microscope NanoExplorer
Observation environment: Room temperature (21°C)
Cantilever: BL-AC10DS-A2 (Olympus, Japan)
Resolution: 200 x 200 pixels Observation image: AC mode shape image in liquid Nanobubbles are generally known to have a negative charge, and substrates with a positive charge (PLL-mica substrate and APTES-mica substrate) are used. and observed.

図5および図6は、PLL-mica基板を用いて観察した超微細気泡の観察結果を示し、各図(A)は観察写真を示し、各図(B)は(A)中の白線上の高さのグラフを示す。各図の(A)に示す白線上の三角形のマークの位置は、(B)のグラフ上の三角形のマークの位置に対応する。ここで、PLL(Poly-L-Lysine)はアミノ酸であるリジン重合体である。リジンはアミノ基を持ち、正電荷を有する。したがって、負に帯電するmica(雲母)をPLLで覆うことにより、mica表面に正電荷を持たせることができる。 5 and 6 show the observation results of ultrafine bubbles observed using the PLL-mica substrate, each figure (A) shows an observation photograph, and each figure (B) is on the white line in (A) Shows a height graph. The position of the triangular mark on the white line shown in (A) of each figure corresponds to the position of the triangular mark on the graph of (B). Here, PLL (Poly-L-Lysine) is an amino acid lysine polymer. Lysine has an amino group and has a positive charge. Therefore, by covering negatively charged mica with a PLL, the mica surface can be given a positive charge.

図5(A)は走査範囲を500nmとした条件の観察写真を示し、図6(A)は走査範囲を200nmとした条件の観察写真を示す。図5(B)によれば、図5(A)は、高さが20.9nm、白線方向の長さが75.4nmの粒子が観察されたことを示し、図6(B)によれば図6(A)は、高さが23.0nm、白線方向の長さが59.5nmの粒子が観察されたことを示す。PLL-mica基板を用いた本観察では、粒子の高さが粒径と考えられ、全体として、粒径約20nmの粒子が、500nm×500nmの範囲に1個程度観察された。 FIG. 5A shows an observation photograph under the condition that the scanning range is 500 nm, and FIG. 6A shows an observation photograph under the condition that the scanning range is 200 nm. According to FIG. 5(B), FIG. 5(A) shows that particles with a height of 20.9 nm and a length in the white line direction of 75.4 nm were observed, and according to FIG. 6(B) FIG. 6A shows that particles with a height of 23.0 nm and a length in the white line direction of 59.5 nm were observed. In this observation using the PLL-mica substrate, the height of the particles is considered to be the particle size, and as a whole, about one particle with a particle size of about 20 nm was observed in the range of 500 nm×500 nm.

図7および図8は、APTES-mica基板を用いて観察した超微細気泡の観察結果を示し、各図(A)は観察写真を示し、各図(B)は(A)中の白線上の高さのグラフを示す。各図の(A)に示す白線上の三角形のマークの位置は、(B)のグラフ上の三角形のマークの位置に対応する。ここで、APTES(3-aminоprоpyl triethоxy silane)はエトキシ基がmica上の水酸基と結合することで、基板表面にアミノ基を露出させる。これにより、mica表面に正電荷を持たせることができる。 7 and 8 show the observation results of ultrafine bubbles observed using the APTES-mica substrate, each figure (A) shows an observation photograph, and each figure (B) is on the white line in (A) Shows a height graph. The position of the triangular mark on the white line shown in (A) of each figure corresponds to the position of the triangular mark on the graph of (B). Here, APTES (3-aminopropyl triethoxy silane) exposes amino groups on the substrate surface by bonding ethoxy groups to hydroxyl groups on mica. This allows the mica surface to have a positive charge.

図7(A)および図8(A)は走査範囲を500nmとした条件の観察写真を示す。図7(B)によれば、図7(A)は、高さが15.7nm、白線方向の長さが75.4nmの粒子が観察されたことを示し、図8(B)によれば、図8(A)は、高さが8.57nmの粒子および高さが4.53nmの粒子が観察されたことを示す。APTES-mica基板を用いた本観察では、粒子の高さが粒径と考えられ、全体として、粒径が20nm以下で粒径の異なる粒子が、500nm×500nmの範囲に複数個観察された。 FIGS. 7A and 8A show observation photographs under the condition that the scanning range is 500 nm. According to FIG. 7(B), FIG. 7(A) shows that particles with a height of 15.7 nm and a length in the white line direction of 75.4 nm were observed, and FIG. 8(B) shows that , FIG. 8(A) shows that particles with a height of 8.57 nm and particles with a height of 4.53 nm were observed. In this observation using the APTES-mica substrate, the particle size is considered to be the height of the particles, and as a whole, a plurality of particles with a particle size of 20 nm or less and different particle sizes were observed within a range of 500 nm×500 nm.

以上の観察結果から、粒径が数nm~数十nmの粒子が観察された。これらと同様の正電荷の基板では、過去にもナノバブルが観察されていることから、観察された粒子は、ナノバブルであると考えられ、本発明の実施形態に係る除菌システムでは、少なくとも数nm以上のナノバブルが液体中に生成されていることがわかる。 From the above observation results, particles with a particle size of several nm to several tens of nm were observed. Since nanobubbles have been observed on similar positively charged substrates in the past, the observed particles are considered to be nanobubbles. It can be seen that the above nanobubbles are generated in the liquid.

[第2の実施形態] [Second embodiment]

本発明の実施形態に係る第2の実施形態に係る微細気泡殺菌システム200について、図9および図10を参照しながら説明する。微細気泡殺菌システム200は、微細気泡または超微細気泡を利用して殺菌被対象物を殺菌するものであり、本実施形態においては、殺菌被対象物を飲料としたシステムについて説明する。 A microbubble sterilization system 200 according to a second embodiment according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. The microbubble sterilization system 200 uses microbubbles or ultrafine bubbles to sterilize an object to be sterilized, and in this embodiment, a system in which the object to be sterilized is a beverage will be described.

図9は、微細気泡殺菌システム200の機能ブロック図を示す。微細気泡殺菌システム200は、図9に示すように、液体を貯留する貯留部210と、貯留部210に接続され、貯留部210から供給される液体に微細気泡を生成する微細気泡生成部220とを備える。本実施形態において、微細気泡殺菌システム200は、微細気泡殺菌システム100における通路圧壊部130、濾過部150を備えていない。 FIG. 9 shows a functional block diagram of the microbubble sterilization system 200. As shown in FIG. As shown in FIG. 9, the microbubble sterilization system 200 includes a storage unit 210 that stores liquid, and a microbubble generation unit 220 that is connected to the storage unit 210 and generates microbubbles in the liquid supplied from the storage unit 210. Prepare. In this embodiment, the microbubble sterilization system 200 does not include the passage crushing section 130 and the filtering section 150 of the microbubble sterilization system 100 .

本実施形態において、液体には飲料、気体には二酸化炭素を適用しているが、液体および気体の種類は適宜変更できる。例えば、飲料を殺菌被対象物とする場合であっても、気体に窒素を適用して、風味を維持する効果を併せ持つようにしてもよい。 In this embodiment, a beverage is used as the liquid and carbon dioxide is used as the gas, but the types of liquid and gas can be changed as appropriate. For example, even when the object to be sterilized is a beverage, nitrogen may be applied to the gas to have the effect of maintaining the flavor.

貯留部210、微細気泡生成部220は、相互に接続されており、液体を循環させる循環経路R2を形成する。貯留部210と微細気泡生成部220との間には、第1のポンプ240が配置され、貯留部210から微細気泡生成部220に液体を供給する。第1のポンプ240は、気体供給部260に接続され、気体供給部260から供給された気体を液体に混合して微細気泡生成部に供給する。 The reservoir 210 and the microbubble generator 220 are connected to each other to form a circulation path R2 for circulating the liquid. A first pump 240 is arranged between the reservoir 210 and the microbubble generator 220 to supply liquid from the reservoir 210 to the microbubble generator 220 . The first pump 240 is connected to the gas supply unit 260, mixes the gas supplied from the gas supply unit 260 with the liquid, and supplies the liquid to the microbubble generator.

微細気泡殺菌システム200は、液体の原液を導入する原液供給部290と、貯留部210を加圧するための加圧部280と、液体を導出するための導出部270とを備える。原液供給部290は、例えば、殺菌前の牛乳を貯留したタンクに接続されており、牛乳を微細気泡殺菌システム200に供給することができる。加圧部280は、例えば、コンプレッサーのような加圧装置に接続され、貯留部210を加圧することができる。 The microbubble sterilization system 200 includes an undiluted liquid supply section 290 for introducing an undiluted liquid, a pressurizing section 280 for pressurizing the storage section 210, and an outlet section 270 for extracting the liquid. The undiluted solution supply unit 290 is connected to, for example, a tank storing milk before sterilization, and can supply the milk to the microbubble sterilization system 200 . The pressurizing unit 280 can be connected to a pressurizing device such as a compressor to pressurize the storage unit 210 .

また、導出部270は、貯留部210の導出口214に接続しており、飲料を取り出す際に利用できる。導出部270と微細気泡生成部220とは、貯留部210の導出口214に切替バルブ(図示なし)を介して接続されている。したがって、貯留部210に貯留された液体は、循環経路R2を経由して循環する状態と、導出部270から取り出される状態とを切替バルブにより制御される。切替バルブは、制御部1に接続され、切り替えを制御される。 Also, the lead-out portion 270 is connected to the lead-out port 214 of the storage portion 210 and can be used when taking out the beverage. The outlet part 270 and the microbubble generator 220 are connected to the outlet port 214 of the storage part 210 via a switching valve (not shown). Therefore, the liquid stored in the storage section 210 is controlled by the switching valve between the state of circulating through the circulation route R2 and the state of being taken out from the lead-out section 270 . The switching valve is connected to the control unit 1 and controlled to switch.

微細気泡殺菌システム200は、微細気泡殺菌システム100と同様に、制御部1により集中管理される。図9では、制御部1と、制御部1により管理される各部との接続を破線で示している。制御部1は、外部の制御装置等と連携して、微細気泡殺菌システム200を制御してもよい。また、微細気泡殺菌システム200の各部は、他の制御装置等により制御されてもよい。 Like the microbubble sterilization system 100, the microbubble sterilization system 200 is centrally managed by the controller 1. FIG. In FIG. 9, connections between the control unit 1 and each unit managed by the control unit 1 are indicated by dashed lines. The control unit 1 may control the microbubble sterilization system 200 in cooperation with an external control device or the like. Also, each part of the microbubble sterilization system 200 may be controlled by another control device or the like.

[微細気泡生成部] [Micro bubble generator]

微細気泡殺菌システム200は、微細気泡生成部220として、従来よく知られる、旋回流式のファインバブル発生装置を備える(例えば、特許第6123013号を参照)。微細気泡生成部220は、旋回部(図示しない)と、突起圧壊部(図示しない)と、畜養部(図示しない)と、発泡部(図示しない)とを備える。 The microbubble sterilization system 200 includes a conventionally well-known swirling flow type fine bubble generator as the microbubble generator 220 (see, for example, Japanese Patent No. 6123013). The microbubble generating section 220 includes a swirling section (not shown), a projection crushing section (not shown), a breeding section (not shown), and a foaming section (not shown).

微細気泡生成部220は、第1のポンプ240から供給される、気体を混合した液体に対して、旋回、圧壊、畜養、発泡(加圧、減圧)の機能を適用して微細気泡を生成する。このような旋回流式のファインバブル発生装置において、第1のポンプ240から供給される液体の圧力、畜養部で加圧される圧力、発泡部の構造により生成される微細気泡の粒径を制御することができる。 The microbubble generating unit 220 applies the functions of swirling, crushing, feeding, and foaming (pressurization and decompression) to the gas-mixed liquid supplied from the first pump 240 to generate microbubbles. . In such a swirling flow type fine bubble generator, the pressure of the liquid supplied from the first pump 240, the pressure applied in the livestock section, and the particle size of the microbubbles generated by the structure of the foaming section are controlled. can do.

[貯留部] [Reservoir]

図10は、図9に示す貯留部210の概略図を示し、図10(A)は貯留部210の平面概略図を示し、図10(B)は(A)の10B-10Bの断面概略図を示す。貯留部210は、循環経路R2に組み込まれている。したがって、貯留部210は、微細気泡生成部220から液体を導入され、導出口214から微細気泡生成部220に液体を導出する。 10 shows a schematic diagram of the storage section 210 shown in FIG. 9, FIG. 10A shows a schematic plan view of the storage section 210, and FIG. 10B is a schematic cross-sectional view taken along 10B-10B in (A) indicates Reservoir 210 is incorporated in circulation route R2. Therefore, the storage part 210 receives the liquid from the microbubble generating part 220 and discharges the liquid to the microbubble generating part 220 through the outlet 214 .

貯留部210は、液体を貯留し、所定の容量を有する貯留槽211と、貯留槽211を覆う外槽217と、微細気泡生成部220に接続されて貯留槽211に微細気泡含有液を導入する液体導入口212と、貯留槽211に貯留した液体に向けて超音波を照射する超音波照射装置213と、貯留部210に貯留した液体を導出する導出口214とを備える。 The storage unit 210 stores liquid and is connected to a storage tank 211 having a predetermined capacity, an outer tank 217 covering the storage tank 211, and a microbubble generating unit 220 to introduce the microbubble-containing liquid into the storage tank 211. It includes a liquid inlet 212 , an ultrasonic irradiation device 213 for applying ultrasonic waves to the liquid stored in the storage tank 211 , and an outlet 214 for leading out the liquid stored in the storage section 210 .

貯留槽211は、概略円柱状の収容空間211sを形成するように側周部211aと、底部211bとを備える。貯留槽211の底部211bは、平面視で円形となり、中央に向けて径方向に僅かに下降傾斜し、貯留槽211内の異物が中央に集合する。また、貯留槽211は、貯留した液体を循環経路R2に向けて導出するための導出口214を底部211bの中央に備える。導出口214は、導出部270にも接続しており、液体を外部に導出することもできる。導出口214は、底弁として機能し、第1のポンプ240に貯留槽211内の液体が送られ、第1のポンプ240で加圧された液体が微細気泡生成部220に供給される。 The storage tank 211 includes a side peripheral portion 211a and a bottom portion 211b so as to form a substantially cylindrical housing space 211s. A bottom portion 211b of the storage tank 211 has a circular shape in a plan view and is slightly inclined downward in the radial direction toward the center, so that foreign substances in the storage tank 211 gather at the center. In addition, the storage tank 211 has an outlet port 214 at the center of the bottom portion 211b for leading out the stored liquid toward the circulation route R2. The outlet port 214 is also connected to the outlet part 270, and can also lead the liquid to the outside. The outlet port 214 functions as a bottom valve, sends the liquid in the storage tank 211 to the first pump 240 , and supplies the liquid pressurized by the first pump 240 to the fine bubble generator 220 .

また、貯留槽211は、外槽217に覆われており、貯留槽211と外槽217の間に中間空間217sを有する二層構造とされている。外槽217には、複数の超音波照射装置213が設けられており、各超音波照射装置213は、対向して配置されており、貯留槽211の中央に向けて超音波を照射する超音波照射部として機能する。 The storage tank 211 is covered with an outer tank 217, and has a two-layer structure with an intermediate space 217s between the storage tank 211 and the outer tank 217. As shown in FIG. A plurality of ultrasonic wave irradiation devices 213 are provided in the outer tank 217, and the ultrasonic wave irradiation devices 213 are arranged facing each other and emit ultrasonic waves toward the center of the storage tank 211. Functions as an irradiation unit.

貯留槽211と外槽217との間の中間空間217sには伝搬液が充填され、超音波照射装置213から照射された超音波は、伝搬液を介して貯留槽211の内部に伝搬され、貯留槽211の内部に貯留された液体に圧壊場を形成し微細気泡を圧壊する。本実施形態において、外槽217の側部に等間隔に8つの超音波照射装置213が取り付けられている。 An intermediate space 217s between the storage tank 211 and the outer tank 217 is filled with a transmitting liquid, and ultrasonic waves emitted from the ultrasonic irradiation device 213 are propagated into the storage tank 211 via the transmitting liquid, and are stored. A crushing field is formed in the liquid stored inside the tank 211 to crush the microbubbles. In this embodiment, eight ultrasonic irradiation devices 213 are attached to the side of the outer tank 217 at regular intervals.

伝搬液は、チラーのような冷却水供給部(図示しない)から供給される冷却水であり、外槽217の底部に設けられた伝搬液導入口217aから中間空間217sに導入され、外槽217の側部上端に設けられた伝搬液導出口217bから導出される。貯留槽211では、中間空間217sに伝搬液(冷却水)が充満して流れており、超音波照射装置213による超音波照射が伝搬液に伝搬され、貯留槽211に貯留された液体が加熱される。 The medium liquid is cooling water supplied from a cooling water supply unit (not shown) such as a chiller, and introduced into the intermediate space 217s from a medium liquid inlet 217a provided at the bottom of the outer tank 217. is led out from a propagating liquid lead-out port 217b provided at the upper end of the side portion of the . In the storage tank 211, the intermediate space 217s is filled with the medium liquid (cooling water), and the ultrasonic wave irradiation from the ultrasonic wave irradiation device 213 is propagated to the medium liquid, and the liquid stored in the storage tank 211 is heated. be.

ここで、伝搬液は貯留槽211を冷却する作用も有するため、中間空間217sを流れる伝搬液の流量を調整することにより、貯留槽211に貯留された液体の温度を調整することができる。貯留槽211および外槽217は、ステンレス等を材料として形成されている。 Here, since the medium also has the effect of cooling the storage tank 211, the temperature of the liquid stored in the storage tank 211 can be adjusted by adjusting the flow rate of the medium flowing through the intermediate space 217s. The storage tank 211 and the outer tank 217 are made of stainless steel or the like.

また、貯留部210は、開閉可能な上蓋219を有し、上蓋219が閉じられた状態で貯留槽211が密閉される。上蓋219は、加圧部に接続する加圧口219aと、ベントフィルターに接続する気体排出口219bと、原液供給部に接続する原液導入口219cとを備える。貯留槽211は、上蓋を閉じることで密閉構造となり、上蓋に取り付けられた加圧口219aを介して加圧され、ベントフィルターに接続する気体排出口219bを介して圧力を調整される。原液導入口219cは、液体の原液を供給される。 Further, the reservoir 210 has an openable and closable upper lid 219, and the reservoir 211 is hermetically sealed when the upper lid 219 is closed. The upper lid 219 has a pressurizing port 219a connected to the pressurizing section, a gas exhaust port 219b connected to the vent filter, and a liquid inlet 219c connected to the liquid supplying section. The storage tank 211 has a sealed structure by closing the upper lid, is pressurized through a pressurization port 219a attached to the upper lid, and is adjusted in pressure through a gas discharge port 219b connected to a vent filter. The liquid stock solution is supplied to the stock solution inlet 219c.

さらに、貯留部210は、貯留槽211に貯留された液体を撹拌する撹拌機218を備える。撹拌機218は、上蓋219に取り付けられたモータ218aと、モータ218aに接続するシャフト218bと、シャフト218bに取り付けられた撹拌羽218cとを備える。モータ218aは制御部1に接続しており、駆動するタイミングを制御される。 Furthermore, the storage unit 210 includes a stirrer 218 that stirs the liquid stored in the storage tank 211 . The stirrer 218 includes a motor 218a attached to the top cover 219, a shaft 218b connected to the motor 218a, and stirring blades 218c attached to the shaft 218b. The motor 218a is connected to the control unit 1, and the timing of driving is controlled.

[飲料の殺菌方法の実施例] [Example of beverage sterilization method]

次に、本発明の実施例に係る飲料の殺菌方法について説明する。この殺菌方法では、微細気泡殺菌システム200を利用して飲料の除菌を行う。 Next, a beverage sterilization method according to an embodiment of the present invention will be described. In this sterilization method, the microbubble sterilization system 200 is used to sterilize the beverage.

本発明の実施例に係る飲料の殺菌方法では、微細気泡殺菌システム200の貯留部210に貯留された飲料が殺菌される。飲料は、微細気泡殺菌システム200の貯留部210、微細気泡生成部220の動作により、二酸化炭素ガスの微細気泡および超微細気泡を含有し、超微細気泡は、直径100nm未満の気泡を含む。 In the beverage sterilization method according to the embodiment of the present invention, the beverage stored in the reservoir 210 of the microbubble sterilization system 200 is sterilized. The beverage contains microbubbles and ultrafine bubbles of carbon dioxide gas due to the operation of the reservoir 210 and microbubble generator 220 of the microbubble sterilization system 200, and the ultrafine bubbles include bubbles with a diameter of less than 100 nm.

本発明にかかる殺菌方法では、まず、貯留部210に飲料を準備する。具体的には、原液供給原から原液供給部290を介して飲料が貯留部210に導入される。 In the sterilization method according to the present invention, first, a beverage is prepared in the reservoir 210 . Specifically, the beverage is introduced into the storage section 210 from the concentrate supply source via the concentrate supply section 290 .

次に、貯留部210に貯留された飲料に酸素ガスの気泡を含有させる。具体的には、貯留部210に貯留された飲料が、第1のポンプ240の動作により微細気泡生成部220に供給され、微細気泡生成部220で酸素ガスの微細気泡を発生された飲料が、貯留部210に再帰する。これにより、飲料は、微細気泡を含有する。 Next, the beverage stored in the storage part 210 is made to contain bubbles of oxygen gas. Specifically, the beverage stored in the storage unit 210 is supplied to the fine bubble generation unit 220 by the operation of the first pump 240, and the fine bubbles of oxygen gas are generated in the fine bubble generation unit 220. Return to reservoir 210 . The beverage thereby contains microbubbles.

次に、貯留部210に貯留された飲料に超音波を照射して超微細気泡を生成する。具体的には、貯留部210に超音波を照射することにより、貯留槽211の中央に超音波圧壊場を形成し、飲料の含有する微細気泡を圧壊して超微細気泡に変換する。これにより、飲料は、微細気泡および超微細気泡を含有する。超音波圧壊場は、連続的に超音波を照射されて形成されており、超音波圧壊場には、いわゆるソノルミネセンス現象により紫外線が発生する。そのため、貯留部210に貯留される液体そのものに対して紫外線による殺菌効果が得られる。 Next, the beverage stored in the storage part 210 is irradiated with ultrasonic waves to generate ultrafine bubbles. Specifically, by irradiating the reservoir 210 with ultrasonic waves, an ultrasonic crushing field is formed in the center of the reservoir 211, and microbubbles contained in the beverage are crushed and converted into ultrafine bubbles. Thereby the beverage contains microbubbles and ultrafine bubbles. The ultrasonic collapsing field is formed by continuously irradiating ultrasonic waves, and ultraviolet rays are generated in the ultrasonic collapsing field by the so-called sonoluminescence phenomenon. Therefore, the ultraviolet sterilization effect can be obtained for the liquid itself stored in the storage part 210 .

さらに、貯留部210では、超音波圧壊場を形成する超音波が液体に照射されることにより、液中でキャビテーションにより無数の真空気泡が生じる。この真空気泡が圧縮と膨張を繰り返して崩壊する際に、超高温高圧の反応場が形成される。この反応場では、真空気泡が破裂することにより細菌の細胞壁を破壊し、一般生菌やレジオネラ菌、大腸菌等に加えノロウイルスのようなウイルスを死滅させる効果を得られる。 Furthermore, in the storage part 210, the liquid is irradiated with ultrasonic waves that form an ultrasonic collapsing field, and a large number of vacuum bubbles are generated in the liquid by cavitation. When these vacuum bubbles repeatedly collapse and expand, a reaction field of ultra-high temperature and high pressure is formed. In this reaction field, the bursting of the vacuum bubbles destroys the cell walls of bacteria, resulting in the effect of killing common viable bacteria, Legionella, Escherichia coli, and viruses such as norovirus.

貯留部210に飲料を導入したあとは、貯留部210に貯留された飲料に二酸化炭素ガスの気泡を含有させる工程と、貯留部210に貯留された飲料に超音波を照射して超微細気泡を生成する工程とを同時にまたは交互におこなってもよい。また、貯留部210に飲料を導入するとき、導入した後のいずれのときにも撹拌機218を駆動して、貯留部210内の液体を撹拌することができる。 After the beverage is introduced into the storage unit 210, the beverage stored in the storage unit 210 is made to contain carbon dioxide gas bubbles, and the beverage stored in the storage unit 210 is irradiated with ultrasonic waves to form ultrafine bubbles. The step of generating may be performed simultaneously or alternately. Further, the stirrer 218 can be driven to stir the liquid in the reservoir 210 both when the beverage is introduced into the reservoir 210 and after the beverage is introduced.

従来の加熱殺菌では飲料の風味の劣化等のように飲料にも悪影響を与えてしまっていた。しかし、本発明の実施例に係る飲料の微細気泡殺菌システム200のように、超音波による非加熱の物理殺菌であれば、飲料に悪影響を与えることがない。また、微細気泡または超微細気泡の気体の種類を選択することで、飲料の風味の劣化をさらに抑制できる。 Conventional heat sterilization has adverse effects on beverages, such as deterioration of the flavor of beverages. However, as in the beverage microbubble sterilization system 200 according to the embodiment of the present invention, non-heating physical sterilization using ultrasonic waves does not adversely affect beverages. Further, by selecting the type of gas of fine bubbles or ultrafine bubbles, it is possible to further suppress the deterioration of the flavor of the beverage.

[第3の実施形態] [Third Embodiment]

本発明の実施形態に係る第3の実施形態に係る微細気泡殺菌システム300について、図11および図12を参照しながら説明する。微細気泡殺菌システム300は、微細気泡または超微細気泡を利用して殺菌被対象物を殺菌するものであり、本実施形態においては、殺菌被対象物を食品としたシステムについて説明する。微細気泡殺菌システム300では、食品として、例えば、野菜、精肉、卵、胡麻、小豆等について、殺菌することができる。 A microbubble sterilization system 300 according to a third embodiment according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. The microbubble sterilization system 300 uses microbubbles or ultrafine bubbles to sterilize objects to be sterilized, and in this embodiment, a system in which food is the object to be sterilized will be described. The microbubble sterilization system 300 can sterilize foods such as vegetables, meat, eggs, sesame seeds, and adzuki beans.

図11は、微細気泡殺菌システム300の機能ブロック図を示す。微細気泡殺菌システム300は、図11に示すように、液体を貯留する貯留部310と、貯留部310に接続され、貯留部310から供給される液体に微細気泡を生成する微細気泡生成部320と、微細気泡生成部320に接続され、微細気泡を含有した微細気泡含有液を通過させながら超音波を照射して微細気泡を圧壊して超微細気泡を生成する通路圧壊部330とを備える。本実施形態において、微細気泡殺菌システム300は、微細気泡殺菌システム100における濾過部150を備えていない。 FIG. 11 shows a functional block diagram of the microbubble sterilization system 300. As shown in FIG. As shown in FIG. 11, the microbubble sterilization system 300 includes a storage section 310 that stores liquid, and a microbubble generation section 320 that is connected to the storage section 310 and generates microbubbles in the liquid supplied from the storage section 310. , a passage crushing part 330 connected to the microbubble generating part 320 and irradiating ultrasonic waves while allowing the microbubble-containing liquid containing microbubbles to pass therethrough to crush the microbubbles and generate ultra-microbubbles. In this embodiment, the microbubble sterilization system 300 does not include the filtering section 150 of the microbubble sterilization system 100 .

本実施形態において、液体には水道水、気体には二酸化炭素を適用しているが、液体および気体の種類は適宜変更できる。例えば、食品を殺菌被対象物とする場合であっても、気体に窒素を適用して、風味を維持する効果を併せ持つようにしてもよい。 In this embodiment, tap water is used as liquid and carbon dioxide is used as gas, but the types of liquid and gas can be changed as appropriate. For example, even when food is an object to be sterilized, nitrogen may be applied to the gas to have the effect of maintaining flavor.

貯留部310、微細気泡生成部320および通路圧壊部330は、相互に接続されており、液体を循環させる循環経路R3を形成する。貯留部310と微細気泡生成部320との間には、第1のポンプ340が配置され、貯留部310から微細気泡生成部320に液体を供給する。第1のポンプ340は、気体供給部360に接続され、気体供給部360から供給された気体を液体に混合して微細気泡生成部に供給する。 The reservoir 310, the microbubble generator 320, and the passage crusher 330 are interconnected to form a circulation path R3 for circulating the liquid. A first pump 340 is arranged between the reservoir 310 and the microbubble generator 320 to supply liquid from the reservoir 310 to the microbubble generator 320 . The first pump 340 is connected to the gas supply unit 360, mixes the gas supplied from the gas supply unit 360 with the liquid, and supplies the liquid to the microbubble generator.

微細気泡殺菌システム300は、液体の原液を導入する原液供給部390と、液体を導出するための導出部370とを備える。原液供給部390は、例えば、従来よく知らせる水供給装置に接続されており、水を微細気泡殺菌システム300に供給することができる。 The microbubble sterilization system 300 includes a stock solution supply part 390 for introducing a stock solution of liquid and a lead-out part 370 for drawing out the liquid. The stock solution supply 390 is connected to, for example, a conventional well-known water supply device, and can supply water to the microbubble sterilization system 300 .

また、導出部370は、貯留部310の導出口314に接続しており、液体を取り出す際に利用できる。導出部370と微細気泡生成部320とは、貯留部310の導出口314に切替バルブ(図示なし)を介して接続されている。したがって、貯留部310に貯留された液体は、循環経路R3を経由して循環する状態と、導出部370から取り出される状態とを切替バルブにより制御される。切り替えバルブは、制御部1に接続され、切り替えを制御される。 Also, the lead-out portion 370 is connected to the lead-out port 314 of the storage portion 310 and can be used to take out the liquid. The lead-out part 370 and the microbubble generator 320 are connected to the lead-out port 314 of the storage part 310 via a switching valve (not shown). Therefore, the liquid stored in the storage section 310 is controlled by the switching valve between the state of circulating through the circulation path R3 and the state of being taken out from the lead-out section 370 . The switching valve is connected to the control unit 1 and controlled to switch.

微細気泡殺菌システム300は、微細気泡殺菌システム300と同様に、制御部1により集中管理される。図11では、制御部1と、制御部1により管理される各部との接続を破線で示している。制御部1は、外部の制御装置等と連携して、微細気泡殺菌システム300を制御してもよい。また、微細気泡殺菌システム300の各部は、他の制御装置等により制御されてもよい。 Like the microbubble sterilization system 300, the microbubble sterilization system 300 is centrally managed by the controller 1. FIG. In FIG. 11, connections between the control unit 1 and each unit managed by the control unit 1 are indicated by dashed lines. The control unit 1 may control the microbubble sterilization system 300 in cooperation with an external control device or the like. Also, each part of the microbubble sterilization system 300 may be controlled by another control device or the like.

微細気泡殺菌システム300は、第1の実施形態に係る微細気泡生成部320と同様のノズル型のファインバブル発生装置と、第1の実施形態に係る通路圧壊部330と同様の通路圧壊部330とを備える。これらの構成については、実施形態1と同様のため、説明を省略する。 The microbubble sterilization system 300 includes a nozzle-type fine bubble generator similar to the microbubble generator 320 according to the first embodiment, and a passage crusher 330 similar to the passage crusher 330 according to the first embodiment. Prepare. Since these configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

[貯留部] [Reservoir]

図12は、図11に示す貯留部310の概略側断面図を示す。貯留部310は、循環経路R3に組み込まれている。したがって、貯留部310は、微細気泡生成部320から通路圧壊部330を介して液体を導入され、導出口314から微細気泡生成部320に液体を導出する。 FIG. 12 shows a schematic cross-sectional side view of the reservoir 310 shown in FIG. Reservoir 310 is incorporated in circulation route R3. Therefore, the reservoir 310 receives the liquid from the microbubble generator 320 via the passage crushing section 330 and discharges the liquid to the microbubble generator 320 through the outlet 314 .

貯留部310は、液体を貯留し、所定の容量を有する貯留槽311と、微細気泡生成部320に接続されて貯留槽311に微細気泡含有液を導入する液体導入管312と、貯留部310に貯留した液体を導出する導出口314とを備える。本実施形態に係る貯留部310は、第1および第2の実施形態に係る貯留部110、210と異なり、超音波照射部を備えない。 The storage unit 310 stores a liquid and includes a storage tank 311 having a predetermined capacity, a liquid introduction pipe 312 connected to the microbubble generation unit 320 and introducing the microbubble-containing liquid into the storage tank 311, and the storage unit 310. and an outlet port 314 for leading out the stored liquid. Unlike the storage units 110 and 210 according to the first and second embodiments, the storage unit 310 according to this embodiment does not include an ultrasonic irradiation unit.

しかし、貯留部310は、第2の実施形態に係る貯留部210と同様の超音波照射部を設けられてもよい。そして、超音波照射部により超音波を照射し、貯留槽311内に超音波圧壊場が形成することができる。その場合に、食品を保持する位置を調整し、超音波圧壊場付近に食品が位置するようにしてもよいし、超音波圧壊場から離れた場所に食品が位置するようにしてもよい。例えば、保持部319の深さを変更することにより、食品を保持する位置を調整できる。 However, the storage part 310 may be provided with an ultrasonic irradiation part similar to the storage part 210 according to the second embodiment. Then, an ultrasonic wave can be applied by the ultrasonic wave applying unit to form an ultrasonic collapsing field in the storage tank 311 . In that case, the position of holding the food may be adjusted so that the food is positioned near the ultrasonic crushing field, or the food may be positioned away from the ultrasonic crushing field. For example, by changing the depth of the holding portion 319, the position at which the food is held can be adjusted.

貯留槽311は、概略円柱状の貯留空間311sを形成するように側周部311aと、底部311bとを備え、上方に開放する開口311oを有している。貯留槽311の底部311bは、平面視で円形となり、中央に向けて径方向に僅かに下降傾斜する形成されており、貯留槽311内の異物が中央に集合する。また、貯留槽311は、貯留した液体を循環経路R3に向けて導出するための導出口314を底部311bの中央に備える。導出口314は、導出部370にも接続しており、液体を外部に導出することもできる。 The storage tank 311 has a side peripheral portion 311a and a bottom portion 311b so as to form a substantially cylindrical storage space 311s, and has an opening 311o that opens upward. A bottom portion 311b of the storage tank 311 is circular in plan view and is formed so as to be slightly downwardly inclined in the radial direction toward the center, so that foreign matter in the storage tank 311 gathers at the center. In addition, the storage tank 311 has an outlet port 314 at the center of the bottom portion 311b for leading out the stored liquid toward the circulation route R3. The outlet port 314 is also connected to the outlet portion 370 and can also lead the liquid to the outside.

導出口314は、底弁として機能し、第1のポンプ340に貯留槽311内の液体が送られ、第1のポンプ340で加圧された液体が微細気泡生成部320に供給される。 The outlet port 314 functions as a bottom valve, sends the liquid in the storage tank 311 to the first pump 340 , and supplies the liquid pressurized by the first pump 340 to the fine bubble generator 320 .

また、貯留槽311は、外槽317に覆われており、貯留槽311と外槽317との間に中間空間317sを有する二層構造とされている。貯留槽311と外槽317との間の中間空間317sには伝搬液が充填される。伝搬液は、チラーのような冷却水供給部(図示しない)から供給される冷却水であり、外槽317の底部に設けられた伝搬液導入口317aから中間空間317sに導入され、外槽317の側部上端に設けられた伝搬液導出口317bから導出される。貯留槽311では、中間空間317sに伝搬液(冷却水)が充満して流れている。 The storage tank 311 is covered with an outer tank 317 and has a two-layer structure with an intermediate space 317s between the storage tank 311 and the outer tank 317 . An intermediate space 317s between the storage tank 311 and the outer tank 317 is filled with the propagating liquid. The medium liquid is cooling water supplied from a cooling water supply unit (not shown) such as a chiller, and is introduced into the intermediate space 317s from a medium liquid introduction port 317a provided at the bottom of the outer tank 317. is led out from a propagating liquid lead-out port 317b provided at the upper end of the side portion of the . In the storage tank 311, the intermediate space 317s is filled with the medium liquid (cooling water) and flows.

ここで、伝搬液は貯留槽311を冷却する作用も有するため、中間空間317sを流れる伝搬液の流量を調整することにより、貯留槽311に貯留された液体の温度を調整することができる。貯留槽311および外槽317は、ステンレス等を材料として形成されている。 Here, since the medium also has the effect of cooling the storage tank 311, the temperature of the liquid stored in the storage tank 311 can be adjusted by adjusting the flow rate of the medium flowing through the intermediate space 317s. The storage tank 311 and the outer tank 317 are made of stainless steel or the like.

貯留部310は、さらに、貯留槽311の貯留空間311s内に配置される保持部材319を備える。保持部材319は、全面に複数の穴を形成した、いわゆる編み目状(図示しない)のカゴであり、貯留槽311内に殺菌被対象物を保持する。保持部材319は、ステンレスを材料に形成されている。 The storage part 310 further includes a holding member 319 arranged within the storage space 311 s of the storage tank 311 . The holding member 319 is a so-called mesh-like (not shown) basket with a plurality of holes formed on the entire surface, and holds the object to be sterilized in the storage tank 311 . The holding member 319 is made of stainless steel.

保持部材319は、貯留槽311の開口311oと略同一形状の底部319aと、底部319aの側周から上方に延在する側周部319bとを備える。保持部319の側周部319bは、上端を外側に折り返された折返部319cを備え、折返部319の内側は、貯留槽311の開口311oと略同一形状の開口319oを形成する。 The holding member 319 includes a bottom portion 319a having substantially the same shape as the opening 311o of the storage tank 311, and a side circumference portion 319b extending upward from the side circumference of the bottom portion 319a. A side peripheral portion 319b of the holding portion 319 has a folded portion 319c whose upper end is folded outward.

本実施形態において、殺菌被対象物は、保持部材319に保持され、貯留槽311に導入することができる。保持部材319の側周部319bの長さを調整することにより、底部319aの貯留槽内の高さが変わるため、保持部材319により殺菌被対象物の貯留槽311内の高さ位置を調整することができる。なお、保持部材は、殺菌被対象物を保持できれば他の構成でもよく、例えば、殺菌被対象物を紐でくくり、貯留槽311内にぶら下げるような構成でもよい。 In this embodiment, the object to be sterilized can be held by the holding member 319 and introduced into the reservoir 311 . By adjusting the length of the side peripheral portion 319b of the holding member 319, the height of the bottom portion 319a inside the storage tank is changed. be able to. Note that the holding member may have another configuration as long as it can hold the object to be sterilized.

[食品の殺菌方法の実施例] [Example of food sterilization method]

本発明の実施例に係る食品の殺菌方法では、微細気泡殺菌システム300の貯留部310に貯留された液体中に、食品が保持される。液体は、微細気泡殺菌システム300の貯留部310、微細気泡生成部320および通路圧壊部330の動作により、二酸化炭素ガスの微細気泡および超微細気泡を含有し、超微細気泡は、直径100nm未満の気泡を含む。 In the food sterilization method according to the embodiment of the present invention, the food is held in the liquid stored in the reservoir 310 of the microbubble sterilization system 300 . The liquid contains microbubbles and ultrafine bubbles of carbon dioxide gas due to the operation of the reservoir 310, the microbubble generator 320, and the passage crusher 330 of the microbubble sterilization system 300, and the ultrafine bubbles are less than 100 nm in diameter. Contains air bubbles.

本発明にかかる殺菌方法では、まず、貯留部310に液体を準備する。具体的には、具体的には、原液供給原から原液供給部390を介して液体が貯留部310に導入される。 In the sterilization method according to the present invention, liquid is first prepared in the reservoir 310 . More specifically, the liquid is introduced into the storage section 310 from the raw liquid supply through the raw liquid supply section 390 .

次に、貯留部310に貯留された液体に食品を導入する。具体的には、液体を貯留された貯留部310に開放した上方から、食品を保持した保持部材319が導入される。 Next, food is introduced into the liquid stored in storage part 310 . Specifically, the holding member 319 holding the food is introduced from above, which is open to the storage section 310 in which the liquid is stored.

次に、貯留部310に貯留された液体に二酸化炭素ガスの気泡を含有させる。具体的には、貯留部310に貯留された液体が、第1のポンプ340の動作により微細気泡生成部320に供給され、微細気泡生成部320で二酸化炭素ガスの微細気泡を発生された液体が通路圧壊部330に供給され、通路圧壊部330で微細気泡を超微細気泡に変換された液体が、貯留部310に再帰される。 Next, the liquid stored in the storage part 310 is made to contain bubbles of carbon dioxide gas. Specifically, the liquid stored in the storage unit 310 is supplied to the fine bubble generation unit 320 by the operation of the first pump 340, and the liquid in which fine bubbles of carbon dioxide gas are generated in the fine bubble generation unit 320 is The liquid supplied to the passage crushing section 330 and converted from microbubbles to ultrafine bubbles in the passage crushing section 330 is returned to the storage section 310 .

貯留部310に食品を導入したあとは、貯留部310に貯留された液体に酸素ガスの気泡を含有させる工程と、貯留部310に貯留された液体に超音波を照射して超微細気泡を生成する工程とを同時にまたは交互におこなってもよい。 After the food is introduced into the storage part 310, the liquid stored in the storage part 310 is made to contain oxygen gas bubbles, and the liquid stored in the storage part 310 is irradiated with ultrasonic waves to generate ultrafine bubbles. may be performed simultaneously or alternately.

本発明の実施例に係る微細気泡殺菌システム300では、食品に付着したウイルスや細菌を微細気泡または超微細気泡により選択的に吸着して脱離し、食品から排除、すなわち除菌する。そして、排除されたウイルスを超音波圧壊部で超音波により死滅させる。従来の次亜塩素酸等による化学的殺菌では、液体に薬液等を混入させることで雑菌やウイルスを死滅させることはできるが、同時に食品にも悪影響を与えてしまっていた。しかし、本発明の実施例に係る食品の微細気泡殺菌システム300のように、超音波による物理殺菌であれば、食品に影響を与えることがない。 In the microbubble sterilization system 300 according to the embodiment of the present invention, viruses and bacteria adhering to food are selectively adsorbed and detached by microbubbles or ultra-microbubbles, and removed from the food, that is, sterilized. Then, the eliminated virus is killed by ultrasonic waves in the ultrasonic crushing section. In the conventional chemical sterilization using hypochlorous acid or the like, it is possible to kill various bacteria and viruses by mixing a liquid with a chemical solution, but at the same time, it also adversely affects food. However, physical sterilization using ultrasonic waves, like the food microbubble sterilization system 300 according to the embodiment of the present invention, does not affect the food.

このように、貯留部310において保持される食品は、その過程で、超微細気泡の選択吸着脱離作用により体内のウイルスを排除される。そして、貯留部310および通路圧壊部330でウイルスや細菌が超音波照射により殺菌されることで、確実に食品を殺菌し、安全な状態で市場に出荷することができる。 In this way, the food held in the storage part 310 is freed from viruses in the body by the selective adsorption/desorption action of the ultrafine bubbles in the process. Viruses and bacteria are sterilized by ultrasonic irradiation in the storage part 310 and the passage crushing part 330, so that the food can be reliably sterilized and shipped to the market in a safe state.

本発明の実施形態に係る微細気泡殺菌システムおよび殺菌方法によって殺菌されるウイルスや細菌は種類によって形状や大きさが異なる。例えば、イリドウイルスは、直径200nm前後の球菌で鯛、ハマチ等の内部に生息し、腸炎ビブリオは、1μm前後の桿菌で、魚類に共通して生息し、ノロウイルスは直径30nm前後の球菌で牡蠣、ホタテなど2枚貝に生息し、大腸菌は長径2μm~4μm前後の桿菌で野菜類、牛乳等飲料、穀物他に生息し、サルモレラ菌は直径2μm前後の桿菌で、家畜類の肉、卵に生息し、カンピロバクターは、2μm前後の螺旋型桿菌で家畜類の肉に生息し、黄色ブドウ球菌は1μm前後の球菌で野菜、果実、牛乳他に生息し、セレウス菌は4μm前後の桿菌で野菜、果実、牛乳他に生息することが知られている。 Viruses and bacteria that are sterilized by the microbubble sterilization system and sterilization method according to the embodiment of the present invention differ in shape and size depending on the type. For example, iridovirus is a coccus with a diameter of about 200 nm and inhabits inside sea bream, yellowtail, etc., Vibrio parahaemolyticus is a bacillus with a diameter of about 1 μm and inhabits commonly in fish, and norovirus is a coccus with a diameter of about 30 nm and lives in oysters. Inhabits bivalves such as scallops, E. coli is a rod-shaped bacterium with a long diameter of around 2 μm to 4 μm and inhabits vegetables, beverages such as milk, grains, etc. Salmorella is a rod-shaped bacterium with a diameter of around 2 μm and lives in meat and eggs of livestock. Campylobacter is a spiral-shaped bacillus with a diameter of about 2 μm and inhabits livestock meat. Staphylococcus aureus is a coccus with a diameter of about 1 μm and inhabits vegetables, fruits, and milk. , known to inhabit milk and others.

本発明の実施形態に係る微細気泡殺菌システムおよび殺菌方法によれば、ウイルスや細菌の形状および大きさによって、ウイルスや細菌を吸着脱離しやすい微細気泡および超微細気泡の生成を制御できる。すなわち、殺菌被対象物の有するウイルスや細菌に応じて微細気泡および超微細気泡の粒径を制御して、効果的に殺菌被対象物からウイルスや細菌を脱離することができる。なお、ウイルスや細菌に限らず、例えば、寄生虫のような生物にも効果を有する。 According to the microbubble sterilization system and sterilization method according to the embodiment of the present invention, the generation of microbubbles and ultrafine bubbles that easily adsorb and desorb viruses and bacteria can be controlled depending on the shape and size of viruses and bacteria. That is, it is possible to effectively desorb viruses and bacteria from the object to be sterilized by controlling the particle size of the microbubbles and ultrafine bubbles according to the viruses and bacteria contained in the object to be sterilized. In addition, it is effective not only for viruses and bacteria, but also for organisms such as parasites.

なお、上記各実施形態に示す構成は構成要素の具体例を挙げたものであり、各構成、形
状、又は取り付け態様は本発明の趣旨を逸脱しない限り、実施形態として示すものに限定
されることなく、種々の変形ないし変更が可能である。
It should be noted that the configurations shown in the above embodiments are specific examples of constituent elements, and each configuration, shape, or mounting mode is limited to those shown as embodiments unless they deviate from the gist of the present invention. Various modifications and changes are possible.

本発明は、超音波による殺菌システムおよび殺菌方法に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for ultrasonic sterilization systems and sterilization methods.

100 微細気泡殺菌システム
110 貯留部
112 液体導入管
113 超音波照射装置(超音波照射部)
114 導出口
120 微細気泡生成部
130 通路圧壊部
133 超音波振動子(超音波照射部)
160 供給部
200 微細気泡殺菌システム
210 貯留部
212 液体導入口
213 超音波照射装置(超音波照射部)
220 微細気泡生成部
260 気体供給部
270 導出部
300 微細気泡殺菌システム
310 貯留部
312 液体導入管
319 保持部材
320 微細気泡生成部
330 通路圧壊部
360 気体供給部
370 導出部
R1 循環経路
R2 循環経路
R3 循環経路

100 microbubble sterilization system 110 storage unit 112 liquid introduction pipe 113 ultrasonic irradiation device (ultrasonic irradiation unit)
114 Outlet 120 Microbubble generating section 130 Passage crushing section 133 Ultrasonic vibrator (ultrasonic irradiation section)
160 supply unit 200 microbubble sterilization system 210 storage unit 212 liquid inlet 213 ultrasonic irradiation device (ultrasonic irradiation unit)
220 Microbubble generation unit 260 Gas supply unit 270 Derivation unit 300 Microbubble sterilization system 310 Storage unit 312 Liquid introduction pipe 319 Holding member 320 Microbubble generation unit 330 Passage crushing unit 360 Gas supply unit 370 Derivation unit R1 Circulation path R2 Circulation path R3 circulation path

Claims (6)

液体に微細気泡を生成する微細気泡生成部と、
前記液体を貯留する貯留部と、
前記微細気泡生成部と前記貯留部とに介在する通路と、
前記通路に設けられ、前記微細気泡を含有し前記通路を通過する前記液体に超音波を照射し、前記微細気泡を圧壊して超微細気泡を生成する第1の超音波照射部と、
前記貯留部に設けられ、前記微細気泡を含有し前記貯留部に導入された前記液体に超音波を照射し、前記微細気泡を圧壊して超微細気泡を生成する第2の超音波照射部とを備え、
前記貯留部、前記微細気泡生成部および前記通路により、前記液体を循環させる循環経
路を形成する微細気泡殺菌システムであって、
前記貯留部は、魚介類を殺菌被対象物として導入され、また、前記液体を貯留する貯留槽と、殺菌被対象物を保持する保持部材とを備え、
微細気泡または超微細気泡が前記殺菌被対象物からウイルスまたは細菌を脱離することを特徴とする、微細気泡殺菌システム。
a microbubble generating unit that generates microbubbles in a liquid;
a storage unit that stores the liquid;
a passage interposed between the microbubble generating portion and the storing portion;
a first ultrasonic wave irradiation unit provided in the passage for irradiating the liquid containing the microbubbles and passing through the passage with ultrasonic waves to crush the microbubbles to generate ultrafine bubbles;
a second ultrasonic wave irradiation unit provided in the reservoir for irradiating the liquid containing the microbubbles and introduced into the reservoir with ultrasonic waves to crush the microbubbles to generate ultrafine bubbles; with
A microbubble sterilization system in which a circulation path for circulating the liquid is formed by the reservoir, the microbubble generator, and the passage,
The storage unit is introduced with seafood as an object to be sterilized, and includes a storage tank for storing the liquid and a holding member for holding the object to be sterilized,
A microbubble sterilization system, characterized in that microbubbles or ultrafine bubbles desorb viruses or bacteria from the object to be sterilized.
液体に微細気泡を生成する微細気泡生成部と、
前記液体を貯留する貯留部と、
前記微細気泡生成部と前記貯留部とに介在する通路と、
前記通路に設けられ、前記微細気泡を含有し前記通路を通過する前記液体に超音波を照射し、前記微細気泡を圧壊して超微細気泡を生成する第1の超音波照射部と、
前記貯留部に設けられ、前記微細気泡を含有し前記貯留部に導入された前記液体に超音波を照射し、前記微細気泡を圧壊して超微細気泡を生成する第2の超音波照射部とを備え、
前記貯留部、前記微細気泡生成部および前記通路により、前記液体を循環させる循環経路を形成する微細気泡殺菌システムであって、
前記貯留部は、食品を殺菌被対象物として導入され、また、前記液体を貯留する貯留槽と、殺菌被対象物を保持する保持部材とを備え、
微細気泡または超微細気泡が前記殺菌被対象物からウイルスまたは細菌を脱離することを特徴とする、微細気泡殺菌システム。
a microbubble generating unit that generates microbubbles in a liquid;
a storage unit that stores the liquid;
a passage interposed between the microbubble generating portion and the storing portion;
a first ultrasonic wave irradiation unit provided in the passage for irradiating the liquid containing the microbubbles and passing through the passage with ultrasonic waves to crush the microbubbles to generate ultrafine bubbles;
a second ultrasonic wave irradiating unit provided in the reservoir for irradiating the liquid containing the microbubbles and introduced into the reservoir with ultrasonic waves to crush the microbubbles to generate ultrafine bubbles; with
A microbubble sterilization system in which a circulation path for circulating the liquid is formed by the reservoir, the microbubble generator, and the passage,
The storage unit is introduced with food as an object to be sterilized, and includes a storage tank for storing the liquid and a holding member for holding the object to be sterilized,
A microbubble sterilization system, characterized in that microbubbles or ultrafine bubbles desorb viruses or bacteria from the object to be sterilized.
前記貯留部は、前記液体を貯留する貯留槽を備え、
前記貯留槽は、底部と、前記底部の略中央に形成され、前記貯留槽に貯留された前記液体を排出する導出口と、複数の前記超音波照射部を取り付けられ、前記底部から上方に続く側周部とを備え、
前記貯留槽は、前記導出口から前記液体を排出することにより前記導出口を中心とし前記底部に向けて回転する渦流を形成され、
複数の前記超音波照射部は前記渦流の中央に向けて超音波を照射し、
微細気泡または超微細気泡が前記殺菌被対象物からウイルスまたは細菌を脱離する、請求項1または2に記載の微細気泡殺菌システム。
The storage unit includes a storage tank that stores the liquid,
The storage tank is provided with a bottom, an outlet formed substantially in the center of the bottom for discharging the liquid stored in the storage tank, and a plurality of the ultrasonic irradiation units, which continue upward from the bottom. and a side perimeter;
The storage tank forms a vortex that rotates toward the bottom part around the outlet by discharging the liquid from the outlet,
The plurality of ultrasonic irradiation units irradiate ultrasonic waves toward the center of the vortex,
3. The microbubble sterilization system according to claim 1, wherein the microbubbles or ultrafine bubbles desorb viruses or bacteria from the object to be sterilized.
前記貯留槽は、さらに、前記側周部の上端となる開口を備え、
前記開口の周囲から周方向に向けて前記液体を導入することを特徴とする、請求項3に記載の微細気泡殺菌システム。
The storage tank further comprises an opening that serves as the upper end of the side circumference,
4. The microbubble sterilization system according to claim 3, wherein the liquid is introduced in the circumferential direction from the periphery of the opening.
貯留部に液体を準備する準備ステップと、
保持部材に保持した食品を前記貯留部の保持部に保持する導入ステップと、
前記液体に二酸化炭素ガスの微細気泡を含有させる微細気泡生成ステップと、
前記微細気泡を含有する液体および前記食品に超音波を照射する超音波圧壊ステップとを含み、
前記超音波圧壊ステップでは、超音波により、前記微細気泡を圧壊して超微細気泡を生成するとともに、前記食品を殺菌し、
微細気泡または超微細気泡が前記殺菌被対象物からウイルスまたは細菌を脱離することを特徴とする、食品の殺菌方法。
a preparation step of preparing a liquid in the reservoir;
an introduction step of holding the food held by the holding member in the holding portion of the storage portion;
a microbubble generating step of causing the liquid to contain microbubbles of carbon dioxide gas;
An ultrasonic crushing step of irradiating the liquid containing the microbubbles and the food with ultrasonic waves,
In the ultrasonic crushing step, the microbubbles are crushed by ultrasonic waves to generate ultrafine bubbles, and the food is sterilized,
A method for sterilizing food, characterized in that microbubbles or ultrafine bubbles desorb viruses or bacteria from the object to be sterilized.
貯留部に液体を準備する準備ステップと、a preparation step of preparing a liquid in the reservoir;
保持部材に保持した魚介類を前記貯留部の保持部に保持する導入ステップと、an introduction step of holding the seafood held by the holding member in the holding portion of the storage portion;
前記液体に二酸化炭素ガスの微細気泡を含有させる微細気泡生成ステップと、a microbubble generating step of causing the liquid to contain microbubbles of carbon dioxide gas;
前記微細気泡を含有する液体および前記食品に超音波を照射する超音波圧壊ステップとを含み、An ultrasonic crushing step of irradiating the liquid containing the microbubbles and the food with ultrasonic waves,
前記超音波圧壊ステップでは、超音波により、前記微細気泡を圧壊して超微細気泡を生成するとともに、前記魚介類を殺菌し、In the ultrasonic crushing step, the microbubbles are crushed by ultrasonic waves to generate ultrafine bubbles, and the seafood is sterilized,
微細気泡または超微細気泡が前記殺菌被対象物からウイルスまたは細菌を脱離することを特徴とする、魚介類の殺菌方法。A method for sterilizing fish and shellfish, characterized in that microbubbles or ultrafine bubbles desorb viruses or bacteria from the object to be sterilized.
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