JPS6012057B2 - 包装材の減菌方法および包装材の減菌を実施する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はＬ無菌包装、より詳細には、食品の無菌包装
用の容器を作るために使用される包装材を滅菌する方法
および装置に関するものである。

そのような包装材は実例としてであるが、ボール紙「ア
ルミ箔、およびポリエチレンの各層から成る合わせ板紙
が多い。無菌包装処理として金属かんやガラス容器を滅
菌するため充てんに先立って熱処理することは一般に認
められている方法である。

しかし、プラスチックやプラスチックと紙の組合せなど
大部分の他の包装材は、高温では不安定でありもしたが
って、それに代る滅菌技術および方法を用いる必要があ
る。よく知られている代りの方法は、過酸化水素と加熱
の使用である。これについては、たとえば「米国特許第
３９０４３６１号を参照されたい。これまで使用されて
きた他の２つの滅菌方法は紫外放射と超音波である。超
音波は液を通して伝播させるものである。２５０−２７
伽ｍ（ナノメートル）の波長範囲の紫外放射（ＵＶ）の
殺菌作用はよく知られている。

市販され現在広く使用されているそのような光源は２種
ある。第１の形式は通常の殺菌用ランプであり〜第２の
形式は高放射強度ランプである。前者は数種類のものが
市販されている。その１つはゼネラル。エレクトリック
社のランプ「型式Ｇ３ｍ８である。最近〜 スイスのブ
ラウン。ボバリ・コーポレーション（ＢＢＣ）から市販
された高放射強度ランプは、紫外線スペクトルのＣ領域
で作用する紫外線ランプであって「主として２５４ｎｍ
の領域においてェネルギを放射する。紫外線スペクトル
は「便宜上３つの領域、Ａ，Ｂ、およびＣ領域に分けら
れ、Ｃ領域はきわ立って生物学的に作用を及ぼす領域で
ある。紫外線の測定はマイクロワット／嫌（１ムＷ／の
＝１戊ｒｇｓ／ｓｅｃノの）で表わされる放射強度によ
る。

放射線量は放射強度と露出時間（分または砂）の積で表
わされ、マイクロワット・秒（又は分）／鮒（１山Ｗ／
ｓｅｃ／地＝１企ｒｇｓ／の）である。線量は一般に感
光紙を使って測定される。生物学的効果は、生物検定を
使って測定され、照射後生き残っている微生物が教えら
れる。滅菌手段として紫外照射を利用することは新しい
ことではない。

たとえば〜米国特許第３０９１９０１号および第４１７
５１４ぴ号を参照されたい。そのような放射は、空気「
表面「そして最近では食品や液体の包装材を滅菌するた
めに商業上使用されている。また、紫外線は手術室や微
生物実験室などを直接照射し、表面や空中の細菌および
菌汚梁を制御するために使われてきた。前記のＢＢＣの
紫外線ｍＣ領域ランプは、たとえば「食品の無菌包装に
おいて各種の入れ物やカップを滅菌するため「ヨーロッ
パで現在使用されている。最近の２位宅間にわたり病院
や歯科の分野においては「殺菌剤の殺菌能力を改善する
手段として「超音波の使用は広まってきている。

診断技術「外科用器具の消毒〜 および歯の歯石除去に
おける使用を含めも広範な用途がある。ガラス容器の洗
浄のため超音波を使用する例が米国特許第３３０２６５
５号に記載されている。また、人の手をきれいにするた
めの超音波の使用は、たとえば「米国特許第３４８１路
？号に記載されている。また〜帯状体形式の包装材を滅
菌する方法の一部として（さらに「過酸化水素を用いて
いる）「超音波を使用することは知られており、たとえ
ば米国特許第３９２９４０９号に託致されている。紫外
線照射および超音波照射は個々にはト固体表面上の活動
的な微生物をかなり減少させることが可能であるが「各
々の実施上の制約は、その個有の殺菌能力と所定の効果
を生じるために要する時間の長さである。

しかしながら「現在わかったことは〜板紙積層材を超音
波処理した直後に紫外線照射を行なうと、殺菌の所要時
間が非常に短かくなり、効率のよい滅菌技術が得られる
ことである。この滅菌処理のその他の利点は「化学的殺
菌剤に合わない材料を滅菌するのに使えること、すなわ
ち、化学的殺菌剤は望ましくない性質をもつことがあり
「そのような化学的殺菌剤を使わずに材料を滅菌するの
に使えることである。次に「第１図について説明する。

使用した微生物は、バチルス・ズブチリス・ブィブィ・
ニガー舷ｃｊｌｌｕｓｓ地ｔｉｌｉｓｗ、ｎｉ鞍ｒであ
って、１．５％の土壌抽出液を含有する細菌培養基（Ｎ
ｕｔｒｉｅｎｔＡｇａｒ）（Ｄｉｆｌｏ）の斜面で培養
した。斜面では胞子形成が最大になるまで３５℃で４〜
５日間培養した。胞子形成は、バルソロミューおよびミ
チェル（舷「仇ｏｌｏｍｅｗａｎｄＭｊｔｔｉｗｅｒ）
の冷間胞子染色法を使って判定した。実験の超音波処理
部分については熱方式超音波処理機、型式Ｗ−３７５を
使用した。

この装置は、最大出力３７５ワットで２０ＫＨｚの超音
波処理周波数で動作する。使用したチップ（ｔｉｐ）は
１．２７肌（１ノ２インチ）のデイスラプタ’ホーン（
ｄｉｓｒｕｐｔｏｒｈｏｍ）である。

高放射強度紫外線ランプは、スイスのブラウン・ボバリ
・コーポレーション（ＢＢＣ）から市販されているもの
を使用した。

使用した型式はブラウン・ボバリ照射装置紫外線−ＣＩ
３−５０である。それは、反射器と水冷却装置が入って
いる水密性ハウジング内にランプ型式×１２２一５０を
取り付けたものである。水晶ガラス窓は〜紫外放射を１
方向にのみ透過させ、２５４ｎｍでは９９．９％の効率
を有する。過酸化水素および加熱を使用する実験につい
てはト３０％の過酸化水素の安定化溶液（ターゲット「
エレクトロニック・グレード）を使用した。

試験板亀０の片面に２０ムその胞子懸濁液を綾種して、
１ぴ個の接種物１ １を与え、３０分間乾燥させた。乾
燥後、超音波処理機１２で板１Ｍこ超音波処理を行なっ
た。超音波処理は、特に述べない限り「出力レベルが６
．５一７ワットで持続時間が１９秒であった。超音波処
理はｔ超音波処理媒体として無菌蒸留水１６を使って無
菌べトリ皿１４中で実験した。超音波処理の後、余分の
水分を除去し、試験板Ｉ Ｑを前述したＢＢＣ型式１３
一５０の紫外線ランプ１韓の下「光面から１５．２４伽
（６インチ）の距離にある台上に置き、所定の時間（通
常は１９砂間）紫外線を照射した。生き残っている微生
物の数を調べるために「板１０１こ２回目の超音波処理
を行なった。

生存微生物の細胞を計数するため、その超音波処理液を
適当な培養基プレート２０‘こ拡げた。そのプレートを
３９０で４錨時間培養した。細胞の計数は２独特間後お
よび４錨時間後に行なった。日２０２および高温空気処
理の場合にはｔｌぴ個の胞子濃度を与えるように２０仏
どの胞子懸濁液を試験板１川こ懐種した。

その試験板１０を３０％比０２の中に１の妙間含浸させ
、余分の過酸化水素液を除去した。

次に、試験板１０を高温空気吹付器の下に８秒間保持し
た。温度は１５０午０から１５５ｑｏまで変動した。高
温空気にさらした後、試験板を無菌蒸留水ですすぎ、次
に無菌蒸留水に入れ出力７ワットで１９砂間超音波処理
を行なって残っているすべての細胞を除去した。そのす
すぎ液と超音波処理液とをプレート・カウント培養基（
Ｐｌａｐ Ｃｏｕｎｔ Ａｇａｒ）（Ｄｉｆｃｏ）を使
って拡げた。そのプレートを３５℃で合計４錨時間培養
した。細胞の計数は、２独時間後および４斑時間後に行
なった。微生物の処理 すべての試験に使用した材料は〜金属箔を引き、ポリエ
チレン被膜を付けた板紙積層材であって、ジュースやジ
ュース飲料の包装に広く使われているものである。

層構造は〜次の通りである。すなわち、（低密度）ポリ
エチレン（外層）／板紙／サーリン（Ｓｕｒｌｙｎ）ノ
アルミニウム簿ノサーリン（Ｓｕｒｌｙｎ）／（低密度
）ポリエチレン（内層）である。（サーリン（Ｓｍｌ叩
）は「エチレン・メタクリル酸共重合体から導いたイオ
ン橋かけ結合の熱可塑性樹脂についてのデュポン（Ｄｕ
ｐｏｎｔ）の商標である）。試験板は「４．５肌５。０
流に裁断したものである。

接種場所は試験板の中央の１．５地の領域である。接種
場所ごとに１ぴ個の接種物を与えるため２０ムクの１び
ｏ個の細胞懸濁液を使った。ゴム製ポリスマンで懸濁液
を接種場所の上にできるだけ均一に分布させ〜試験前約
３０分間乾燥させた。各試験後「生存微生物の数を調べ
るため細胞計数を行なった。計数は、超音波処理液また
は処理した試験板をすすぐために使った無菌水の双方に
ついて行なった。最初に、滅菌における紫外線照射と超
音波照射の順序と、その貢献度を調べるために「連続し
てそれらを作用させた時の効果を研究した。

表１の結果により、包装材に１ぴ個の腕子を接種し、超
音波振動のみを作用させた場合、微生物の対数減少率は
０．５であり、これに比べて紫外線を作用させた場合の
対数減少率は２．９であることがわかる。表１：紫外線
照射および超音波処理の殺菌性に対する順序の効果試験
板の超音波振動に１９砂間さらし、続いて紫外線照射に
１現砂間作用させたとき、活動的微生物の対数減少率が
５．４になり〜かなり大きな減少が観察された。

逆の順序で処理したとき、その結果は紫外放射処理のみ
の場合と同じであった。滅菌方法の再現性を調べるため
に、接種した試験板を超音波振動に１９砂・間作用させ
、続いて紫外照射に１９砂間作用させる処理を異なる５
印こついて行なった。紫外照射のみを実験の対照として
使った。表２の結果は、一貫してどの日も接種した胞子
は１ぴ個の微生物レベルまで減少しており、その対数減
少率は５．１で、これは紫外照射のみの効果の約２倍で
あることを示している。（これにより、紫外照射のみを
受けた胞子より対数減少率が２。５大きし、ことがわか
つた） 表２三バチルス、ズブチリス、ブィブィ、ニガ−胞子の
生存に対する紫外線照射＋超音波処埋の効果：５日につ
いての研究 次に、過酸化水素（日２０２）、過酸化水素十加熱、紫
外線、および超音波処理十紫外線の殺菌作用の比較を行
なった。

過酸化水素を滅菌に使用する共通の殺菌剤とし、バチル
ス・ズブチリス・ブィブィ・ニガー胞子を過酸化水素に
作用させ、次に１００ｑｏ以下で（ポリエチレン層が溶
けるのを防ぐため）９秒間加熱した。この結果、活動的
な細胞の対数減少率は５．乳こなった（表３）。表３：
週酸化水素（日２０２）、紫外線照射、おょひ紫外線照
射＋超音波処理の殺菌作用の比較 過酸化水素のみ、あるいは加熱のみの場合は〜いずれも
試験微生物に対し大きな効果を有しなかった。

再び「超音波処理と紫外線の組合せは紫外照射のみに比
べて活動的細胞を大きく減少させることを示した。１頂
砂間の紫外照射に絹合せて、強度および作用時間がさま
ざまの超音波ェネルギを細菌胞子に加えたとき、さらし
時間はこの方法の殺菌効率に何の影響も与えないことが
わかった（表４）。

表４；さまざまな強度おょび作用時間（２た超音波振動
を作用させたときのバチルス、ズブチリス、ブイブイ、
ニガ→１）胞子の対数減少率 さらし時間 （１）当初の接種物コ３．６×１ （２ 紫外照射時間＝１０秒 強度は殺菌効率に影響を与えなかった。

０．７ワットと１１０ワットとでは対数減少率にかなり
の増加があったが、より高い強度を使用しても明白な差
は生じなかった。

紫外線照射時間の長さの影響は、かなりさまざまである
ことがわかった。

表５：超音波処理（２）とともにさまざまを照射時間で
紫外照射を作用させたときのパチルス、ズブチリス、ブ
イブイ、ニガ ー（１）胞子の対数減少率 （１）当初の接種物（平均）＝３．４×１０８（２）超
音波振動を作用させた時間は６．５−７．０ワットで１
５秒間であった。

紫外線と超音波処理の殺菌作用は、ｉ硯砂までは作用時
間を増すに従って漸増した。

表１−５に要約した各試験では、前述のＢＢＣ紫外照射
ユニット１３一５０を使用した。

本発明による包装材の滅菌を実施する装置は「液の皿と
、前記血から包装材を出し入れして連続的に移動させる
ための装置とｔ前記液に超音波ェネルギを伝えるために
前記液パッド内の超音波処理装置と「前記包装材の一部
の少くとも１つの表面が超音波ェネルギに「 さらされ
るように、前記包装材の一部の少くとも１つの表面と前
記液との接触を維持するための装置と、前記包装材が前
記バットから外へ移動した後に前記包装材を乾燥させる
ための装置と、無菌包装のために使用される滅菌包装材
をつくるように少なくとも前記乾燥包装材の超音波処理
表面を紫外放射装置に、さらすための装置と、よりなる
ものである。

第２図は、この発明が〜食品等を包装する材料の帯状体
を滅菌する連続処理にどのように応用することができる
かを図示したものであって「包装材は「成形充てん装置
の中でｔすべてが無菌処理で「個々の容器に成形されも
充てんされもそして密封される。

第２図において、参照番号蜜飢ま、鰭状体３２のロール
もたとえば〜前に述べた形式の積層材のロールを示す。

供給ロール３鰹から引き出された後「帯状体重歌ま移動
してロ〜うのまわりを通って裕液３舵こ入れ世てくる。
そこで超音波処理機３８事こよってもまたは皿軍館内に
含まれている超音波処理浴装置（図示せず）によって溶
液を通して超音波ヱネルギが放射される。帯状鉢全体を
超音波ヱネルギに作用させることを可能であるが〜少な
くとも「食品に接触する内面を形成する帯状体の面を超
音波ヱネルギにさらすことが好ましい。超音波処理され
た帯状体は〜荻に「たとえばト空気ナイフ亀肌こよって
乾燥されるＱ空気ナイフ以外の乾燥手段をこの段階の操
作に用いることができることは明らかであろう。また〜
超音波処理機藷鰍ま第電図の超音波処理機電導をと対応
することも明らかであろう。超音波処理磯藷穣蔓こよる
超音波処理を受けて格液＄塁から出た帯状体は空気ナイ
フによって乾燥さあた後も参照番号亀２で示した紫外線
の光源の近くを通過する。第２図の要素亀乳ぶ第電図の
要素富麗鼻こ対応する。その後、帯状体は成形充てん装
置亀恥ご入る。成形充てん装置は、一般に、帯状体から
チュ−プを成形し「その中に無菌食品を充てんし、それ
を切断しマ密封して〜個々の無菌包装製品＆６を製造す
る９そのような成形充てん装置は、米国特許第３７０９
５６ｙ獣こ記載されている。一般的に述べると、この発
明は、包装材を滅菌する方法を目指しており、包装材は
その滅菌処理に続いて「食品の無菌包装に使用される。

この方法は、■最初に、液媒体を通して包装材を超音波
振動を作用させること〜■次に包装材を紫外放射にさら
すことのステップから成っており記載した順序の連続工
程として組合わせた工程■と■の殺菌効果は、逆の順序
で実施した場合よりも大きいことが特徴である。図面の
簡単な説覇 第亀図は「 この発明の滅菌処理の基礎的工程を示す図
〜および第２図は、次々に個々の食品容器に成形される
包装材の帯状体を滅菌するための連続処理に、この発明
の処理がどのように応用されるかを示す図である。

図中「主要な要素の参照番号は下記の通りである。

寵Ｑ−Ｍ試験板も軍２…超音波処理機「 富４…熱菌べ
トリ皿も竃鰭側無菌蒸留水「 裏偽Ｗ紫外線ランプも３
８１・９供給ロールも８２…包装材の帯状体も登４…浴
液「 富蟻…血も登沙…超音波処理機も亀覇…空気ナイ
フ「 母孝…紫外線光源、４４…成形充てん装置も４げ
坤無菌包装製品。ＲＧ・登 ＦＩＧ，２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 食品の無菌包装における包装材を滅菌する方法にお
   いて、（１）最初に前記包装材を液媒体に通して超音波
   振動を作用させる工程と、（２）次に前記包装材に紫外
   放射線を作用させ、続いて前記包装材をチユーブに形成
   し、次に前記チユーブに食品を充てんし、かつ前記チユ
   ーブを密封し、食品が充てんされた個々の無菌包装品を
   つくる工程と、よりなることを特徴とする滅菌方法。 ２ 前記工程（１）、２０ＫＨｚの超音波処理周波数で
   実施されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の滅菌方法。 ３ 前記工程（１）は、０．７−１４５ワツトの範囲の
   出力レベルで実施されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の滅菌方法。 ４ 前記工程は、１−６０秒の範囲の持続時間の間、実
   施されることを特徴とする特許請求の範囲第１項，第２
   項または第３項のいずれか１つの項に記載の滅菌方法。 ５ 前記工程（２）は、２５０−２７０ナノメートルの
   波長範囲の紫外放射線で２−１５秒の持続時間の間、実
   施されることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   滅菌方法。６ 前記包装材は、少なくとも１層の板紙を
   有する積層材であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の滅菌方法。 ７ 前記積層材は、第１の熱可塑性材料層、板紙層、第
   ２の熱可塑性材料層、金属箔層、第３の熱可塑性材料層
   、および第４の熱可塑性材料層から成っていることを特
   徴とする特許請求の範囲第６項記載の滅菌方法。 ８ 前記第１および第４の熱可塑性材料層は、ポリエチ
   レンから成っていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ７項記載の滅菌方法。 ９ 前記第２および第３の熱可塑性材料層は、イオン橋
   かけ構造の熱可塑性樹脂から成っていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第８項記載の滅菌方法。 １０ 前記工程（１）の液媒体は、水であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の滅菌方法。 １１ 前記包装材が、無限長の帯状体であって、その帯
   状体は滅菌後、次々に充てんされ、密封される前記包装
   品を製造するために使用される場合において、（１）最
   初に、液媒体に通して超音波振動を作用させることによ
   り前記帯状体の少なくとも片面に超音波処理を行なう工
   程と、（２）次に紫外放射を作用させることにより前記
   帯状体の超音波処理された面に紫外線照射を行なう工程
   とよりなり、少なくとも前記帯状体の表面が超音波処理
   され、次に紫外線照射され、前記帯状体の前記片面が、
   密封された前記包装品の内側の食品接触面を形成する無
   菌包装食品をつくり、前記順序の連続工程として組合わ
   された工程（１）と（２）の殺菌効果が、逆の順序にし
   た場合よりも大きいことを特徴とする、連続的に実施さ
   れる特許請求の範囲第１項記載の滅菌方法。 １２ 前記包装材が積層材であって、前記積層材で、密
   封された前記包装品の内層を形成する第１の熱可塑性材
   料層、板紙層、第２の熱可塑性材料層、金属箔層、第３
   の熱可塑性材料層、密封された前記包装品の外層を形成
   する第４の熱可塑性材料層から構成されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１１項記載の滅菌方法。 １３ 食品の無菌包装における包装材の滅菌を実施する
   装置において、 液の皿と、 前記液の皿から前記包装材を出し入れして連続的に移
   動させるための装置と、 前記液の超音波エネルギを伝
   えるために前記液皿内にある超音波処理装置と、 前記
   包装材の少くとも１つの表面が超音波エネルギの作用を
   受けるように、前記包装材の一部の少くとも１つの表面
   と前記液との接触を維持するための装置と、 前記包装
   材が前記皿から外へ移動した後に前記包装材を乾燥させ
   るための装置と、 無菌包装のために使用される滅菌包
   装材をつくるように、少なくとも前記乾燥包装材の超音
   波処理表面を紫外放射装置の作用を受けるための装置と
   、よりなることを特徴とする滅菌装置。 １４ 前記包装材から容器を形成するための装置を包含
   し、前記容器の内面は、超音波処理および紫外放射線の
   作用を受けた表面を有していることを特徴とする特許請
   求の範囲第１３項記載の滅菌装置。 １５ 滅菌食品の容器に充てんするための装置を包含す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１４項記載の滅菌
   装置。 １６ 前記紫外放射装置は、２５０−２７０ナノメート
   ルの波長範囲の紫外放射線を発生するものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の滅菌装置。 １７ 前記液の皿は、化学的殺菌剤を含んでいない液を
   入れた皿であることを特徴とする特許請求の範囲第１３
   項記載の滅菌装置。 １８ 前記液の皿は、水を入れた皿であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１３項記載の滅菌装置。 １９ 前記超音波処理装置は、０．７ないし１４５ワツ
   トの電力範囲において超音波振動を発生するものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の滅菌装
   置。 ２０ 前記超音波処理装置の周波数は、約２０ＫＨｚで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の滅
   菌装置。 ２１ 前記包装材の両表面は、前記皿内の液に浸されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の滅
   菌装置。