JP7111453B2 - 食品洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、塩素成分を含有する電解水により食品を洗浄する食品洗浄装置用の塩素臭吸着フィルターおよび食品洗浄装置に関する。

青果などの食品を殺菌または除菌するために、塩素成分を含有する電解水が用いられる。塩素成分を含有する電解水を用いる場合、食品の洗浄中に、電解水から塩素ガスが揮発する現象が生じる。そのため、特開２００３－３０５４６９号公報（特許文献１）では、電解水から揮発するガスを活性炭によって吸引して、ガス中の塩素成分を除去し、塩素成分を含有しない空気として排気する電解水生成装置が提案されている。

また、特開２００３－４７６４９号公報（特許文献２）に示されるように、ハニカム構造体のセル内部に活性炭を充填し、悪臭成分を除去することができる脱臭フィルターも提案されている。

特開２００３－３０５４６９号公報 特開２００３－４７６４９号公報

特許文献１，２では、吸着剤として活性炭を用いているため、条件によってはガス中の塩素成分を除去できる可能性があるが、塩素成分以外の物質も吸着してしまうため、効率的ではない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、食品洗浄に伴って発生する塩素ガスによる臭気を効果的に低減させることができる食品洗浄装置用の塩素臭吸着フィルターおよび食品洗浄装置を提供することである。

この発明のある局面に従う食品洗浄装置用の塩素臭吸着フィルターは、塩素成分を含有する電解水で食品を洗浄する食品洗浄装置において、食品の洗浄に伴い電解水から揮発する塩素ガスによる塩素臭を吸着させて塩素臭を低減させるための塩素臭吸着フィルターであって、塩素成分を物理吸着可能な物理吸着層と、物理吸着層に重ね合わせられ、塩素成分を化学吸着可能な化学吸着層とを備える。

好ましくは、物理吸着層は、塩素成分を捕捉する細孔径２ｎｍ以下のミクロ孔を含む。

好ましくは、物理吸着層は、細孔径２ｎｍ以下のミクロ孔と、細孔径２ｎｍ以上５０ｎｍ以下のメソ孔と、細孔径５０ｎｍ以上のマクロ孔とを含む活性炭を有する。

好ましくは、化学吸着層は、通気性を有する基材を含み、基材には、イオン交換樹脂層が添着している。

好ましくは、化学吸着層は、細孔径２ｎｍ以下のミクロ孔と、細孔径２ｎｍ以上５０ｎｍ以下のメソ孔と、細孔径５０ｎｍ以上のマクロ孔とを含む活性炭を有し、物理吸着層の活性炭におけるミクロ孔の占める割合は、化学吸着層の活性炭におけるミクロ孔の占める割合よりも大きい。

好ましくは、塩素臭吸着フィルターは、化学吸着層に重ね合わせられ、塩素成分と反応して呈色する物質が添着している呈色層をさらに備える。

この発明のある局面に従う食品洗浄装置用の塩素臭吸着フィルターは、塩素成分を含有する電解水で食品を洗浄する装置であって、電解水の給水口を有し、内部に密閉空間を形成する洗浄槽と、洗浄槽を貫通し、空間内の空気を空間外に排出するための排出口と、排出口に設けられ、食品の洗浄に伴い洗浄タンク内の電解水から揮発することによって、洗浄槽内の空間に溜まる塩素ガスによる塩素臭を吸着させるための塩素臭吸着フィルターとを備え、塩素臭吸着フィルターは、塩素成分を物理吸着可能な物理吸着層と、空間外側において物理吸着層に重ね合わせられ、塩素成分を化学吸着可能な化学吸着層とを備える。

本発明によれば、食品洗浄に伴って発生する塩素ガスによる臭気を効果的に低減させることができる。

本発明の実施の形態に係る食品洗浄装置の外観例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態における洗浄タンクの外観斜視図である。 本発明の実施の形態に係る食品洗浄装置の基本の配管構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における食品洗浄装置を模式的に示す図である。 図４のＶ部分を拡大して示す断面図である。 活性炭の細孔構造を示す模式図である。 塩素臭吸着フィルターが塩素成分を吸着する仕組みを説明するための模式図である。 塩素臭吸着フィルターが塩素成分を吸着する仕組みを説明するためのグラフである。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

（基本構成について）
はじめに、図１～図３を参照して、本実施の形態に係る食品洗浄装置１の基本構成について説明する。

食品洗浄装置１は、塩素成分を含有する電解水で食品を洗浄する装置であり、洗浄槽２を備えている。

洗浄槽２は、たとえば立方体形状の筐体９０と、筐体９０内に設けられた洗浄タンク１０とを含む。洗浄タンク１０には、被洗浄物としての食品を収納する網カゴ１１が設置される。洗浄タンク１０は、たとえば、平面視矩形状の水槽であり、略矩形形状の底壁３１と、底壁３１の四辺それぞれに下端が連結された４つの側壁３２とで構成されている。なお、図２において、矢印Ａ１は洗浄タンク１０の上方を示し、矢印Ａ２は洗浄タンク１０の正面方向（前方）を示している。

図１に示されるように、筐体９０には、洗浄タンク１０への食品の投入および取り出しのために開放可能な蓋９１と、洗浄の開始および停止を指示するための操作ボタン９３とが設けられている。筐体９０の蓋９１が閉鎖状態の場合、筐体９０の内部に密閉空間が形成される。

図３に示されるように、食品洗浄装置１は、基本の配管構成として、給水経路２１と、排水経路２２と、電解水循環経路２３とを有している。

給水経路２１は、洗浄タンク１０の給水口１２に接続されている。給水経路２１上には、制御装置によって開閉制御される給水バルブ２１ａが設けられている。給水バルブ２１ａが開状態のとき、塩素成分を含有する電解水が給水経路２１を介して洗浄タンク１０に供給される。給水経路２１を介して供給される電解水は、たとえば４０ｍｇ／ｋｇ程度の有効塩素濃度の微酸性電解水である。給水口１２は、洗浄タンク１０の側壁３２に位置する。

排水経路２２は、洗浄タンク１０の排水口１３に接続されている。排水経路２２上には、制御装置によって開閉制御される排水バルブ２２ａが設けられている。排水バルブ２２ａが開状態のとき、洗浄タンク１０内の電解水が排水経路２２を介して排水される。排水口１３は、洗浄タンク１０の底壁３１に位置する。

電解水循環経路２３は、排水経路２２から分岐し、洗浄タンク１０の戻し口１４に接続されている。戻し口１４は、側壁３２に位置する。電解水循環経路２３は、途中位置に循環ポンプ２３ａを有している。排水バルブ２２ａが閉状態で、かつ、循環ポンプ２３ａがＯＮのとき、洗浄タンク１０内の電解水が電解水循環経路２３を介して循環する。電解水循環経路２３は、洗浄タンク１０の下部から取水した電解水を、戻し口１４から洗浄タンク１０に戻す経路であればよく、排水経路２２とは独立して設けられていてもよい。

なお、洗浄タンク１０の側壁３２には、給水口１２および戻し口１４よりも上方に位置するオーバーフロー口１５が設けられている。これにより、食品の洗浄期間において所定の水位を超えた電解水がオーバーフロー口１５から外部に排水される。

本実施の形態の食品洗浄装置１は、たとえば、側壁３２に設けられた給水口１２および電解水循環経路２３の戻し口１４から供給される電解水によって洗浄タンク１０内に水流を発生させ、その水流によって食品を洗浄する構成である。この場合、給水口１２および戻し口１４の上下方向位置が互いに異なっており、給水口１２からの洗浄水の流水方向と戻し口１４からの洗浄水の流水方向とが、立体的に交差することが望ましい。

洗浄タンク１０の４つの側壁３２は、正面側に位置する側壁３２ａと、正面から見て右側に位置する側壁３２ｂと、背面側に位置して側壁３２ａに対面する側壁３２ｃと、正面から見て左側に位置して側壁３２ｂに対面する側壁３２ｄとで構成される。本実施の形態において、給水口１２は、たとえば背面側の側壁３２ｃに設けられ、戻し口１４は、側壁３２ｃと交差する、たとえば右側の側壁３２ｂに設けられる。

塩素成分を含有する電解水によって洗浄タンク１０内の食品を洗浄する場合、食品の洗浄に伴って、洗浄タンク１０内の電解水から塩素ガスが揮発する。公知の蓋付きの洗浄処理装置において塩素成分を含有する電解水によって食品を洗浄する場合、筐体内の空間（上部空間）には、揮発した塩素ガスによる臭気、すなわち塩素臭が充満する。そのため、公知の食品洗浄装置において食品洗浄が完了した後に、蓋を開放して食品を取り出す際に、空間に溜まっていた塩素ガスの臭気成分が食品に付着する可能性がある。また、筐体内部から一気に塩素臭が放出されるため、周辺環境が汚染されるおそれもある。

そこで、本実施の形態に係る食品洗浄装置１は、空間に溜まる塩素ガスによる塩素臭を低減させるために、空間９４（図４において想像線で示す）内の塩素ガスを空間９４外に排出するための排出口４１に塩素臭吸着フィルター５０（図５）を備えている。

排出口４１は、排出管４２と、排出管４２の下流側に設けられ、塩素臭吸着フィルター５０を保持する保持部４３とを含む。排出管４２には、空間９４内の空気を吸引して空間９４外への排出を促す吸引ポンプ４４が設けられている。保持部４３は、排出管４２よりも幅広に設けられ、その内部に塩素臭吸着フィルター５０が保持されている。塩素臭吸着フィルター５０については、後述する。

排出口４１は、洗浄タンク１０の側壁３２ｄを貫通している。さらに、図示しないが、排出口４１は、筐体２を貫通している。

図３，４に示すように、本実施の形態の洗浄タンク１０は、給水口１２、排水口１３、戻し口１４、オーバーフロー口１５、および、排出口４１を有する。排出口４１は、オーバーフロー口１５よりも上方に位置し、空間９４に面する。排出口４１の位置は、側壁３２の上部（蓋９１）に近い位置が好ましい。排出口４１は、蓋９１に設けられてもよい。また、排出口４１は、給水口１２および戻し口１４が設けられた側壁３２ｄとは異なる側壁３２ａ～３２ｃのいずれかに設けられていてもよい。

（塩素臭吸着フィルターについて）
次に、図５，図６を参照して、食品洗浄装置１の塩素臭吸着フィルター５０について説明する。なお、図６において、矢印６０は、排出口４１の排出管４２内における空気の流れを示す。

塩素臭吸着フィルター５０は、塩素成分を物理吸着可能な物理吸着層５１と、物理吸着層５１に重ね合わせられ、塩素成分を化学吸着可能な化学吸着層５２と、化学吸着層５２に重ね合わせられ、塩素成分と反応して呈色する物質が添着している呈色層５３とを備える。

物理吸着層５１は、排出管４２の空気の流れの上流側に位置する。物理吸着層５１は、塩素成分のサイズに合わせた細孔を有しており、たとえばファンデルワールス力によりその細孔に塩素成分を吸着させることが可能である。

物理吸着層５１は、たとえば、活性炭により形成される。図６を特に参照して、物理吸着層５１に用いられる活性炭は、細孔径２ｎｍ以下のミクロ孔１０１と、細孔径２ｎｍ以上５０ｎｍ以下のメソ孔１０２と、細孔径５０ｎｍ以上のマクロ孔１０３とを含む。細孔径２ｎｍ以下のミクロ孔１０１は、塩素成分のサイズと同程度であるため、塩素成分を捕捉する。

物理吸着層５１は、たとえば、粉状の活性炭を繊維に練り込んだ不織布またはフィルターである。物理吸着層５１をフィルターで形成する場合、たとえば、ハニカム構造、網目構造などにする。ハニカム構造のフィルターを用いれば、通気性および強度を向上させることができる。また、網目構造のフィルターを用いれば、薄型化および軽量化することができる。

化学吸着層５２は、物理吸着層５１の空気の流れの下流側（空間９４の外側）に位置する。化学吸着層５２は、イオン反応を伴う吸着であり、塩素成分とイオン反応することで吸着させることが可能な層である。

物理吸着層５１と同様に、化学吸着層５２は、たとえば、活性炭により形成される。化学吸着層５２に用いられる活性炭は、細孔径２ｎｍ以下のミクロ孔１０１と、細孔径２ｎｍ以上５０ｎｍ以下のメソ孔１０２と、細孔径５０ｎｍ以上のマクロ孔１０３とを含む。化学吸着層５２の細孔１０１，１０２，１０３には、塩素系の物質と反応しやすい物質、たとえば、イオン交換樹脂が添着されているが、塩素系の物質と反応しやすい物質であればこれに限定されない。なお、イオン交換樹脂は、図７においてハッチングで示している。

化学吸着層５２と物理吸着層５１とのミクロ孔１０１を比較すると、物理吸着層５１の活性炭におけるミクロ孔の占める割合は、化学吸着層５２の活性炭におけるミクロ孔の占める割合よりも大きい。これにより、ミクロ孔の割合の大きい物理吸着層５１で塩素成分だけを物理吸着させ、物理吸着層５１で吸着できなかった塩素成分を、イオン交換樹脂が添着された化学吸着層５２で化学吸着させることができ、塩素成分だけを塩素臭吸着フィルター５０で効率よく吸着することができる。

呈色層５３は、化学吸着層５２の空気の流れの下流側（空間９４の外側）に位置する。呈色層５３は、基材と、基材に添着され、塩素成分と反応して呈色する物質とを有する。呈色層５３の基材は、たとえば、活性炭、不織布、ゼオライトなどにより形成される。基材に添着される物質は、たとえばヨウ化カリウムなどであるが、塩素成分と反応して呈色する物質であればこれに限定されない。呈色層５３は、色の変化を確認することを目的としているため、不織布、ゼオライトであることが好ましい。

呈色層５３にヨウ化カリウムを用いた場合、塩素成分とヨウ化カリウムとの反応式は、下記である。

２ＫＩ＋Ｃｌ_２→２ＫＣｌ＋Ｉ_２

ヨウ化カリウム塩素と反応すると、塩化カリウムとともにヨウ素が発生する。この反応により呈色層５３は、赤褐色に呈色する。

呈色層５３は、排出管４２の最下流に設けられているため、塩素成分が物理吸着層５１および化学吸着層５２に吸着されずに呈色層５３にまで到達した場合に呈色する。つまり、呈色層５３が呈色することで、物理吸着層５１および化学吸着層５２の塩素成分の吸着の飽和を確認することができる。

呈色層５３は、外部から視認できるように設けられることが好ましい。また、呈色層５３が外部から視認できない場合は、センサーを用いてもよい。具体的には、呈色層５３に色差計を取り付けて、その値を判定する制御部および表示部を連携させて、呈色層５３の変色をデジタルで表示させてもよい。

塩素臭吸着フィルター５０は、ユニット化されていることが好ましい。具体的には、物理吸着層５１、化学吸着層５２および呈色層５３が枠材に嵌め込まれて一体的に形成されていてもよい。塩素臭吸着フィルター５０がユニット化されていることで、物理吸着層５１、化学吸着層５２および呈色層５３をそれぞれ交換しなくてもよいため、簡単に交換することができる。

図７を参照して、塩素臭吸着フィルター５０の作用について説明する。また、理解容易のために塩素成分７０および塩素成分７０以外の臭気成分７１，７２を模式的に図示しているが、それらが図７の形状に限定されないことは当然である。また、塩素臭吸着フィルター５０のハッチングを省略している。

図１，３に示すように、ユーザにより操作ボタン９３が操作されると、給水バルブ２１ａは開状態となり、洗浄タンク１０への電解水の給水が開始される。これにより、給水洗浄が行われる。

食品洗浄処理が開始されると、洗浄タンク１０内の電解水から塩素ガスが揮発する。そのため、洗浄処理が進むにつれて、空間９４に塩素ガスが充満する。図４に示すように、吸引ポンプ４４をＯＮにし、空間９４の空気の吸引を開始する。空間９４の空気は、塩素成分だけでなく、塩素成分以外の様々な臭気成分を含む。

図７に示すように、吸引ポンプ４４により吸引された空気が塩素臭吸着フィルター５０の物理吸着層５１に到達すると、塩素成分７０は、塩素成分７０のサイズに対応するミクロ孔１０１に捕捉される。

ここで、物理吸着層５１と化学吸着層５２とは密着しておらず、単に積層されているだけである。さらに、これらの層５１，５２と保持部４３とは密着していない。これにより、塩素臭吸着フィルター５０と保持部４３との間、および、物理吸着層５１と化学吸着層５２との間には、隙間４５が設けられている。そのため、物理吸着層５１で吸着されなかった塩素成分７０、および、ミクロ孔１０１のサイズとは異なる臭気成分７１，７２は、隙間４５や細孔を通って化学吸着層５２に到達する。

次に、化学吸着層５２に到達した塩素成分７０は、イオン交換樹脂と化学反応し、化学吸着層５２に吸着される。図７において、化学吸着層５２においても、イオン交換樹脂と化学反応を起こさない臭気成分７１，７２は、化学吸着層５２に吸着されずに隙間４５や細孔を通って空間９４外に排出される。

このような構成により、物理吸着層５１は、ミクロ孔１０１で塩素成分７０だけを捕捉し、化学吸着層５２は、物理吸着層５１で取りこぼされた塩素成分７０をイオン交換樹脂で吸着することができる。これにより、塩素成分７０だけを効率よく吸着することができ、塩素成分７０以外の臭気成分７１，７２を吸着しないため、塩素臭吸着フィルター５０の交換時期を長くすることができる。

また、化学吸着層５２で吸着されなかった臭気成分７１，７２は、隙間４５を通って呈色層５３に到達し、空気の流れに沿って連結部４３の外部に排出される。塩素成分７０が物理吸着層５１および化学吸着層５２で吸着されず、呈色層５３にまで到達した場合は、呈色層５３に塩素成分と反応して呈色するヨウ化カリウムが添着されているため、塩素成分７０はヨウ化カリウムと反応し、呈色層５３は呈色する。

このような構成により、呈色層５３が呈色すれば、物理吸着層５１と化学吸着層５２による塩素除去性能が劣化し、塩素成分を十分に吸着できなくなったことが分かる。これにより、塩素臭吸着フィルター５０の交換時期を容易に知らせることができるため、適時に塩素臭吸着フィルター５０の交換を行うことができる。

図８は、塩素臭吸着フィルター５０における塩素成分の吸着割合を示す模式的なグラフである。縦軸は、塩素成分の濃度（％）を示し、横軸は、時間の経過を示す。

図８を参照して、塩素成分を含有する空気が、物理吸着層５１、化学吸着層５２、呈色層５３の順で通過するつれ、物理吸着層５１において塩素成分の約５０％が吸着され、化学吸着層５２において塩素成分の約４０％が吸着され、呈色層５３において塩素成分が微量吸着されることが分かる。

なお、上記実施の形態において、化学吸着層５２は、活性炭であるとして説明した。しかし、化学吸着層５２は、活性炭以外で形成されていてもよく、化学吸着層５２は、通気性を有する基材を含み、基材にはイオン交換樹脂層が添着していればよい。

また、塩素臭吸着フィルター５０は、物理吸着層５１と化学吸着層５２とが必須の構成要件であり、必ずしも呈色層５３を有していなくてもよい。

また、本実施の形態において、電解水は微酸性電解水であることとしたが、限定的ではなく、塩素成分を含有する電解水であれば、アルカリ性の電解水であってもよい。

また、本実施の形態において、塩素臭吸着フィルター５０は、食品を洗浄する食品洗浄装置１に用いられるとして説明したが、塩素成分を含有する電解水で洗浄する装置、たとえば、食器洗浄機などに用いられてもよい。

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

１ 食品洗浄装置、２ 洗浄槽、１０ 洗浄タンク、１１ 網カゴ、１２ 給水口、１３ 排水口、１４ 戻し口、１５ オーバーフロー口、２１ 給水経路、２１ａ 給水バルブ、２２ 排水経路、２２ａ 排水バルブ、２３ 電解水循環経路、２３ａ 循環ポンプ、３１ 底壁、３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ 側壁、４１ 排出口、４２ 排出管、４３ 保持部、４４ 吸引ポンプ、４５ 隙間、５０ 塩素臭吸着フィルター、５１ 物理吸着層、５２ 化学吸着層、５３ 呈色層、６０，Ａ１，Ａ２ 矢印、７０ 塩素成分、７１，７２ 臭気成分、９０ 筐体、９１ 蓋、９３ 操作ボタン、９４ 空間、１０１ ミクロ孔、１０２ メソ孔、１０３ マクロ孔。

Claims (5)

1. 塩素成分を含有する電解水で食品を洗浄する装置であって、
   電解水の給水口を有し、内部に密閉空間を形成する洗浄槽と、
   前記洗浄槽の側壁を貫通し、前記洗浄槽内に溜められた電解水の水位よりも上方に位置し、前記空間内の空気を前記空間外に排出するための排出口と、
   前記空間内の空気を吸引して前記空間外への排出を促す吸引ポンプと、
   前記排出口と前記吸引ポンプとの間に設けられ、食品の洗浄に伴い電解水から揮発する塩素ガスによる塩素臭を吸着させて塩素臭を低減させるための塩素臭吸着フィルターとを備え、
   前記塩素臭吸着フィルターは、
   交換可能にユニット化されており、
   塩素成分を物理吸着可能な物理吸着層と、
   前記物理吸着層に重ね合わせられ、塩素成分を化学吸着可能な化学吸着層と、
   前記化学吸着層の空気の流れの下流側に重ね合わせられ、塩素成分と反応して呈色する物質が添着している呈色層とを備える、食品洗浄装置。
2. 前記物理吸着層は、塩素成分を捕捉する細孔径２ｎｍ以下のミクロ孔を含む、請求項１に記載の食品洗浄装置。
3. 前記物理吸着層は、細孔径２ｎｍ以下のミクロ孔と、細孔径２ｎｍ以上５０ｎｍ以下のメソ孔と、細孔径５０ｎｍ以上のマクロ孔とを含む活性炭を有する、請求項１または２に記載の食品洗浄装置。
4. 前記化学吸着層は、通気性を有する基材を含み、
   前記基材には、イオン交換樹脂層が添着している、請求項１～３のいずれかに記載の食品洗浄装置。
5. 前記化学吸着層は、細孔径２ｎｍ以下のミクロ孔と、細孔径２ｎｍ以上５０ｎｍ以下のメソ孔と、細孔径５０ｎｍ以上のマクロ孔とを含む活性炭を有し、
   前記物理吸着層の前記活性炭におけるミクロ孔の占める割合は、前記化学吸着層の前記活性炭におけるミクロ孔の占める割合よりも大きい、請求項３または４に記載の食品洗浄装置。

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