JPH03212332A - 紫外線による液体殺菌方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、紫外線による液体殺菌方法及び装置に関する
ものである。

（従来の技術） 従来の液体の殺菌方法としては、主として加熱殺菌処理
法や化学的殺菌処理法が適用されているが、これらの方
法では、殺菌対象液体若しくはこの中に含まれている有
効成分を変質させたり、無効化させたりする恐れがある
。この問題を軽減し且つ運転操作を容易にする紫外線に
よる液体殺菌装置が提案されているが、この紫外線によ
る液体殺菌装置は９日本酒、グレープ・オレンジジュー
ス等の液体、即ち、紫外線の液中透過率が中程度か或い
は余り良くない液体に対しては、紫外線が照射される表
面近傍以外の部分を充分に殺菌できない傾向があって１
日本酒、グレープ・オレンジジュースの殺菌に対しては
実用化に至っていない。

この問題点に対処するため、液体をトラフ（殺菌槽）に
沿って薄膜状に流す一方、この上方から紫外線を照射し
て、殺菌する紫外線による殺菌装置が提案されている（
必要ならば、特願昭５５−７６６８３号明細書、実願昭
６１−５１８３０号明細書、実願昭６１−１９４５３４
号明細書等を参照されたい）。

しかしこの紫外線による殺菌装置は、紫外線の線量（照
射エネルギー）の割りに殺菌率が悪い上に、殺菌装置が
大型化して、高コストになるという問題があり、改善の
余地が残されている。

この紫外線による殺菌装置を第７図（Ｉ）により説明す
ると、（１）が紫外線、（２）が殺菌すべき液体、　（
１１）が同液体の流れる殺菌槽（トラフ）の上方空間部
に配設した複数本の紫外線殺菌灯。

（ａ−ａ’）が殺菌域の入口面、　（ｂ−ｂ’）が殺菌
域の出口面で、殺菌すべき液体（２）を殺菌槽内へ導い
て。

同殺菌槽内を水平方向に流速ν。で流動させる一方。

各紫外線殺菌灯（１１）から殺菌槽内を流れる上記液体
へ紫外線（１）を照射して、液体を殺菌するようになっ
ている。

（発明が解決しようとする課題） 前記第７図（Ｉ）に示す従来の紫外線による液体殺菌装
置では、殺菌槽内に水平方向の流れしか存在しないので
、　（ａ−ｂ）面付近の殺菌槽上部の液体は、殺菌域の
入口面（ａ−ａ“）を過ぎると５強い紫外線（１）を受
け、直ちに殺菌が開始されて、殺菌域の出口面（ｂ−ｂ
’）付近に達したときには、略完全に殺菌されているが
、殺菌域の底面（ａ’−ｂ’）付近を流れる液体には、
紫外線（１１）が届き難くて、殺菌域の出口面（ｂ−ｂ
’）付近に達しても、充分に殺菌されなくて、そのまま
系外へ流出する。この場合。

殺菌域の出口面（ｂ−ｂ’）付近での殺菌率は、第７図
（１中に示した殺菌域の出口面（ｂ−ｂ’）を過ぎる液
体の殺菌率曲線の積分平均値により表されるが第７図（
Ｉ）に示す紫外線による液体殺菌装置では、この値が約
０．５　（５０％）になる。そしてこの値は、液体の厚
さが厚くなれば、いくらでも小さくなる。つまりこの液
体殺菌装置では、殺菌すべき液体が殺菌槽内を水平方向
に層状に流れて。

殺菌槽内を流れる上層部の液体は充分に殺菌できるが、
殺菌槽内を流れる下層部の液体は充分に殺菌できない。

そのため、液体を大量に処理しようとする場合は、紫外
線殺菌灯の数を増やして２発光・照射面積を大きくした
り、紫外線照度を強くしたりする必要があるが、その場
合には、■液体殺菌装置が大型化すると同時に紫外線の
照射エネルギーが増大する。■流動層上部の液体が大量
の紫外線を受けて、液体（日本酒、グレー１・オレンジ
ジュース等）やこの中に含まれている有効成分が変質し
たり、無効化したりするという問題があった。

本発明は前記の問題点に鑑み提案するものであり、その
目的とする処は、大処理能力を持ちながら、液体殺菌装
置を小型化できる。また液体中に含まれている有効成分
を変質させたり、無効化させたりすることがない高性能
の紫外線による液体殺菌方法及び装置を提供しようとす
る点にある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために９本発明の紫外線による液
体殺菌方法は、殺菌すべき液体に紫外線を照射して液体
を殺菌する液体殺菌方法において。

殺菌すべき液体を紫外線の照射線に沿って流動させるこ
とを特徴としている。

また本発明の紫外線による液体殺菌装置は、殺菌すべき
液体の流入口と流出口とを上下方向に間隔を置いて設け
た殺菌槽と、同殺菌槽の上方に臨んで配設され同殺菌槽
内を流動する液体に向かって紫外線を照射する紫外線殺
菌灯とを具えている。

（作用） 本発明の紫外線による液体殺菌方法及び装置は前記のよ
うに構成されており、殺菌すべき液体を殺菌槽の流入口
から殺菌槽内へ流入させた後、紫外線の照射線に沿って
流動させる。即ち、殺菌槽内の液中を上昇させて、紫外
線殺菌灯に接近させるか、殺菌槽の液中を下降させて、
紫外線殺菌灯から遠ざかるようにさせ、この間、紫外線
殺菌灯からの紫外線により殺菌し、殺菌の終わった液体
を殺菌槽の流出口から殺菌槽外へ流出させる。

（実施例） 次に本発明の紫外線による液体殺菌方法を具体的に説明
する。本発明の紫外線による液体殺菌方法は、紫外線殺
菌灯を用いた液体食品に関する殺菌基礎試験及びその解
析・評価を通じて知り得た知見をベースに、前記薄膜法
とは異なった流れを液体食品灯の殺菌対象液体に与え、
殺菌すべき液体の単位処理量当たりの紫外線照射線量を
少なくして、前記薄膜法の欠点を克服しており、後述の
効果が達成される。

先ず本発明の紫外線による液体殺菌方法について、その
根拠となる液体殺菌の基礎結果を説明する。第３図は、
中程度の紫外線透過率、就中２日本酒、グレープ・オレ
ンジジュースについては。

悪い方の紫外線透過率である数種の液体食品の紫外線透
過率（λ）を実測した結果である。この結果より、紫外
線透過率（λ）は、液種を決めれば。

液深Ｙ　（ｎｖ＋）に対し ！７λ＝−に、Ｙ　　　、ｋｌは定数、或いはλ−ｅｘ
ｐ（−に、Ｙ）　　・・・・・・・・・・・・■という
一般的な関係が得られる。

第２図は、紫外線強度、照射時間、液体食品液種類、液
体食品の厚さ等を種々に変えて行った殺菌基礎試験の結
果の一例を示している。この試験では、静置殺菌槽に約
１０６個／ｃｎ＋”の枯草菌を含むグレープジュースを
入れ、上方空間部に紫外線殺菌灯を設置し、液体表面で
の紫外線照度６．４ｍＷ／ｃｍ”で照射・殺菌した結果
である。菌の生残率は、殺菌槽内全液に対する平均値で
あり、液深が大きくなるに従って殺菌率が急速に下がっ
ていく。

例えば液深１０ｍｍの場合には、殺菌槽下部の液体が殆
ど殺菌されていないことが判る。日本酒やグレープジュ
ース以外のジュースについても、同様の結果を得ている
。

上記殺菌基礎試験の結果に基づいて液体の紫外線透過率
（λ）と菌の平均生残率（φａｖ）とを次式により求め
た。

λ＝ｅｘｐ（−Ｊｙ）　　・・・・・・・・・・・・■
１＝ｉｏ・λ＝ｔ、　ｅｘｐ（−ｋｅｙ）・・・・・・
・■φ−ｅｘｐ（−に２　τｉ）・・・・・・・・・・
・■ここでφａｖは液深Ｈ（ｍｍ）とする槽内の平均生
残率である。またｉは照射強度（ｍＷ／ｃｍ”）　＋　
ｔｏは液表面上での照射強度（ｍＷ／ｃｍ２）　、　　
τは照射時間（Ｓ）、τｉは照射線量（ｍＷ・ｓ／ｃｎ
＋２）　＋　ｙは液表面から液深さ方向の距離（ｍｍ）
　＋　ｋ　＋及びに２は殺菌基礎試験より求まる定数で
、液体食品液種類により異なる。上記関係式を用いて、
第３図中に示すような液体食品を静置状態（ａ）及び完
全混合流動状態（ｂ）下での殺菌処理特性を求めた。こ
の結果の一例を示したのが第４図で、φａｖ一定（φ、
ｖ＋＝　１０−６）のもとに液深を種々に変化させて、
単位処理量当たりの紫外線照射線量η（Ｊｏｕｌｅ／ｃ
ｍ３）を求めたものである。

第４図中の曲線（ａ）は、静置状態下、即ち、Ｗｔ膜膜
層液流よる液体殺菌特性を示し３曲線（ｂ）は。

完全混合流動状態での殺菌特性を示す。ηの値が小さい
程、同一処理量に要する紫外線量が少なくて済み、効果
的な殺菌法ということができる。そして従来好ましいと
されてきた薄膜型層状流の液体殺菌方法よりも完全混合
型殺菌混合方法の方が迩かに効果的な殺菌方法であるこ
とが判った。即ち、完全混合型液体殺菌方法は、槽上部
の液体と槽下部の液体とを入れ換える程度でよく、即ち
。

殺菌すべき液体、を紫外線殺菌灯からの紫外線に沿って
向流状態に１回乃至複数回繰り返し流すことと同等であ
る。これを第１図に示す本発明の第１実施例に基づいて
説明する。同第１図において。

（１）が紫外線、（２）が殺菌すべき液体、（３）が殺
菌槽。

（４）が同殺菌槽（３）の底部に設けた液体流入口。

（５）が同殺菌槽（４）の上部に設けた液体流出口。

（１１）が上記殺菌槽（３）の上方空間部に配設した複
数本の紫外線殺菌灯である。

殺菌すべき液体（２）を殺菌槽（４）の下部に設けた液
体流入口（４）から殺菌槽（３）内へ垂直方向上方に向
かい流れるように流入させる（紫外線殺菌灯（１１）か
らの紫外線に向かい流動するように流入させる）。そし
て殺菌槽（３）内を流速ｖ０で各紫外線殺菌灯（１１）
からの紫外線の照射線に対して向流状態に流動させて、
殺菌し、その後、殺菌槽（３）の上部に設けた液体流出
口（５）からオバーフローさせて、系外へ流出させる。

いま（ａ、ａ”、ｂ、ｂ’）で囲まれた部分に着目する
と、液体流入口（４）から殺菌槽（３）内へ垂直方向上
方に流入した液体の流速ｖ０はその全域で略均−になり
、流入した後の初期段階では、微小な照度の紫外線（１
）を受け、上昇するに従い（紫外線殺菌灯（１１）に近
づ（に従い）強い照度の紫外線（１）を受ける。このと
きの殺菌率は、第１図（Ｉｆ）中に示したように紫外線
０ 殺菌灯（１１）に近づくに従い徐々に上昇して、液面付
近では殺菌率が略１００％になって、殺菌槽（３）外へ
溢流する。後続の上昇する液体も同様に殺菌されて、殺
菌槽（３）外へ溢流する。

つまり、液体表面で（１０）の紫外線を受ける液体部分
は、深さ（Ｙ）に対応して前記■式で表される程度の紫
外線の照射を連続的に受けて来たものであり、液面に達
するまでの所要時間τの総照射量による液体部分内で平
均的な菌の生残率が前記■式により表されることを意味
する。■式を得るためには、φの型が知られている必要
があり、前記■式を実験により特定したところに意味が
あり。

流動する液体に対する紫外線の殺菌は積分的に作用して
いるといえる。また流れが紫外線殺菌灯（１１）からの
紫外線の照射線に沿って遠ざかる場合の効果も同等であ
る。また速度を上げて、繰り返し接近する流れ乃至遠ざ
かる流れにしてもよいことも上記積分効果により明らか
である。そして静置型液体殺菌方法では、液深が大きく
なる従って殺菌効果が急速に落ちるが１本発明の完全混
合型液体殺菌方法は、液深による殺菌効果の変化は殆ど
なく、寧ろ液深が大きくなればなる程、殺菌効果がよく
なることを第４図は示している。

第５図は本発明の液体殺菌方法の実施に適用する液体殺
菌装置の第２実施例を示している。この実施例では、殺
菌槽（３）を３分割し、殺菌すべき液体を第１槽（３４
）の底部に設けた液体流入口（４）から同第１槽（３−
１）内へ送り込んで上昇させ。

紫外線殺菌灯（１１）に近づけて、その間に紫外線殺菌
灯（１１）からの紫外線により殺菌し９次いで溢流部（
６）から第２槽（３−２）へ溢流させ、同第２槽（３−
２）を流動させて、その間に紫外線殺菌灯（１１）から
の紫外線により殺菌し５次いで第２槽（３−２）の底部
に設けた液体流入口（７）から第３槽（３−３）内へ送
り込んで上昇させ、紫外線殺菌灯（１１）に近づけて、
その間、紫外線殺菌灯（１１）からの紫外線により殺菌
し９次いで液体出口部（５゛）→液体出口管（５）を経
て系外へ流出させる。

第６図（Ｉ）は１本発明の液体殺菌方法の実施に適用す
る液体殺菌装置の第３実施例を示してい２ る。この実施例では、殺菌槽（３）の第１槽（３−１）
乃至第３槽（３−３）を独立させるとともに同各槽を直
列に連結した以外、前記第５図に示す実施例と略同様に
構成しており、殺菌すべき液体を第１槽（３−１）の底
部に設けた液体流入口（４）から同第１槽（３−１）内
へ送り込んで上昇させ、紫外線殺菌灯（１１）に近づけ
て、その間に紫外線殺菌灯（１１）からの紫外線により
殺菌し５次いで溢流部　（６）から第２槽（３−２）へ
溢流させ、同第２槽（３−２）を流動させて、その間に
紫外線殺菌灯（１１）からの紫外線により殺菌し３次い
で第２槽（３−２）の底部に設けた液体流入口（７）か
ら第３槽（３−３）内へ送り込んで上昇させ、紫外線殺
菌灯（１１）に近づけて１その間に紫外線殺菌灯（１１
）からの紫外線により殺菌し。

次いで液体出口部（５′）→液体出口管（５）を経て系
外へ流出させる。この第６図（Ｉ）の実施例でも上記第
５図でも、出入口の液体のヘッド差（ｈ）がドライビン
グホースになって、液体が各種間を流動するが、この作
用をポンプにより行ってもよい。

この例を第６図（ＩＩ）に示す。例えば第１槽９ （３−１）の溢流部（流出口）（６）を溢流した液体は
。

集液手段（１４）に集められ、ポンプ（１３）により次
の第２槽（３−２）の底部に設けた流入口へ送られ、紫
外線の照射線に沿って同第２槽（３−２）内の液中を上
昇しながら溢流部（６）の方向へ紫外線の照射線に対し
て向流状態に流動する一方、殺菌槽の上部に配設した紫
外線殺菌灯（１１）からの紫外線により殺菌され、殺菌
の終わった液体が第２槽（３−２）の上部に設けた溢流
部（６）から集液手段（１４）へ流出する。その後も集
液手段（１４）→ポンプ（１３）→第３槽（３−３）の
底部から同第３槽（３−３）内へ送られ。

上記と同様に第２槽（３−２）内の液中を紫外線の照射
線に沿って上昇しながら紫外線の照射線に対し向流状態
に流動して、その間、紫外線殺菌灯（１１）からの紫外
線により殺菌される。

（発明の効果） 本発明の液体殺菌方法及び装置は前記のように殺菌すべ
き液体を殺菌槽の流入口から殺菌槽内へ流入させた後、
紫外線の照射線に沿って流動させる。即ち、殺菌槽内の
液中を上昇させて、紫外線４ 殺菌灯に接近させるか、殺菌槽の液中を下降させて、紫
外線殺菌灯から遠ざかるようにさせ、この間、紫外線殺
菌灯からの紫外線により殺菌し、殺菌の終わった液体を
殺菌槽の流出口から殺菌槽外へ流出させるので、殺菌す
べき液体の単位処理量当たりの紫外線照射線量を少なく
できて、大処理能力を得られると同時に液体殺菌装置を
小型化できる。また液体中に含まれている有効成分を変
質させたり、無効化させたりすることがない高性能の紫
外線による液体殺菌方法及び装置を得られる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ｉ）は本発明に係わる紫外線による液体殺菌方
法の実施に適用する液体殺菌装置の第１実施例を示す縦
断側面図、第１図（ＩＩ）はその殺菌効果を示す説明図
、第２図乃至第４図は実験結果を示す説明図、第５図は
第２実施例を示す斜視図、第６図（１）は第３実施例を
示す縦断側面図。 第６図（ＩＩ）は第４実施例を示す縦断側面図、第７図
（１）は従来の紫外線による液体殺菌装置を５ 示す縦断側面図、第７図（ＩＩ）はその殺菌効果を示す
説明図である。 （１）・・・紫外線、（２）・・・殺菌すべき液体、（
３）・・・殺菌槽、（４）・・・液体流入口、（５）・
・・液体流出口、　（１１）　　・・・紫外線殺菌灯。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）殺菌すべき液体に紫外線を照射して液体を殺菌する
   液体殺菌方法において、殺菌すべき液体を紫外線の照射
   線に沿って流動させることを特徴とする紫外線による液
   体殺菌方法。 ２）殺菌すべき液体の流入口と流出口とを上下方向に間
   隔を置いて設けた殺菌槽と、同殺菌槽の上方に臨んで配
   設され同殺菌槽内を流動する液体に向かって紫外線を照
   射する紫外線殺菌灯とを具えていることを特徴とした紫
   外線による液体殺菌装置。