WO2017183586A1 - 超音波処理装置、及び超音波処理方法 - Google Patents

超音波処理装置、及び超音波処理方法 Download PDF

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WO2017183586A1
WO2017183586A1 PCT/JP2017/015329 JP2017015329W WO2017183586A1 WO 2017183586 A1 WO2017183586 A1 WO 2017183586A1 JP 2017015329 W JP2017015329 W JP 2017015329W WO 2017183586 A1 WO2017183586 A1 WO 2017183586A1
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ultrasonic
processing apparatus
treatment
khz
jet
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PCT/JP2017/015329
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Inventor
正明 坂口
正二 尾田
Original Assignee
正明 坂口
国立大学法人東京大学
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A22—BUTCHERING; MEAT TREATMENT; PROCESSING POULTRY OR FISH
    • A22C—PROCESSING MEAT, POULTRY, OR FISH
    • A22C17/00—Other devices for processing meat or bones
    • A22C17/08—Cleaning, e.g. washing, meat or sausages
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A22—BUTCHERING; MEAT TREATMENT; PROCESSING POULTRY OR FISH
    • A22C—PROCESSING MEAT, POULTRY, OR FISH
    • A22C21/00—Processing poultry
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A22—BUTCHERING; MEAT TREATMENT; PROCESSING POULTRY OR FISH
    • A22C—PROCESSING MEAT, POULTRY, OR FISH
    • A22C25/00—Processing fish ; Curing of fish; Stunning of fish by electric current; Investigating fish by optical means
    • A22C25/02—Washing or descaling fish
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A22—BUTCHERING; MEAT TREATMENT; PROCESSING POULTRY OR FISH
    • A22C—PROCESSING MEAT, POULTRY, OR FISH
    • A22C29/00—Processing shellfish or bivalves, e.g. oysters, lobsters; Devices therefor, e.g. claw locks, claw crushers, grading devices; Processing lines
    • A22C29/04—Processing bivalves, e.g. oysters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L5/00—Preparation or treatment of foods or foodstuffs, in general; Food or foodstuffs obtained thereby; Materials therefor
    • A23L5/30—Physical treatment, e.g. electrical or magnetic means, wave energy or irradiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/10—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing sonic or ultrasonic vibrations

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic cleaning method and an ultrasonic processing method for performing ultrasonic processing such as cleaning on fresh food or the like with a jet and weak ultrasonic waves.
  • Patent Documents 1 and 2 propose a technique for cleaning fresh food with an ultrasonic cleaning device.
  • the ultrasonic cleaning apparatuses of Patent Documents 1 and 2 clean fresh food with an ultrasonic vibrator provided at the bottom of the cleaning tank and a water flow flowing through the cleaning tank.
  • the ultrasonic cleaning apparatus of patent document 3 wash
  • Patent Documents 1 to 3 process fresh food or tableware using ultrasonic waves and water flow, but because of the strong ultrasonic output during processing, fresh fruits and vegetables, seafood, meat, etc. Further, when a food sample is processed, these cell structures are damaged or crushed, and there is a possibility that the food characteristics such as taste cannot be maintained.
  • an object of the present invention is to provide an ultrasonic processing apparatus and an ultrasonic processing method that prevent a fresh food or a biological sample from being damaged or crushed when the fresh food or the biological sample is ultrasonically processed.
  • Each aspect of the ultrasonic processing apparatus and the ultrasonic processing method of the present invention is configured as follows.
  • (Aspect 1) An ultrasonic processing apparatus for processing an object to be processed with a jet of treated water and ultrasonic waves, a processing tank for storing the object to be processed, and guiding the jet to the inside of the processing tank
  • a treated water supply port a treated water outlet for discharging treated water from the inside of the treatment tank
  • a plurality of ultrasonic vibrators for irradiating the inside with ultrasonic waves, and a portion facing the ultrasonic vibrator in the inside
  • a cleaning basket having a punching metal for attenuating ultrasonic waves, and the ultrasonic transducer generates ultrasonic waves between 20 kHz and 170 kHz.
  • Aspect 2 The ultrasonic processing apparatus according to Aspect 1, wherein the ultrasonic transducer gives an ultrasonic intensity greater than 12 psi to less than 50% of the processing region via the punching metal. .
  • Aspect 3 The ultrasonic processing apparatus according to Aspect 2, wherein the ultrasonic transducer generates ultrasonic waves between 40 kHz and 100 kHz.
  • the ultrasonic transducer includes a plurality of measurement points in which ultrasonic intensity greater than 12 psi is set at equal intervals in the processing tank.
  • a sonicator having less than 50% of (Aspect 5)
  • the jet is hot water, and the ultrasonic processing apparatus irradiates ultrasonic waves while supplying the hot water to the inside.
  • An ultrasonic processing method for processing a fresh food or biological sample containing meat or seafood with a jet of treated water and ultrasonic waves the step of accommodating the fresh food or biological sample in a processing tank, While guiding the jet from the treated water supply port of the treatment tank to the inside of the treatment tank, the plurality of ultrasonic vibrators provided in the treatment tank are arranged in a portion facing the ultrasonic vibrator in the inside,
  • An ultrasonic processing method comprising: a processing step of irradiating the fresh food or biological sample with ultrasonic waves through a punching metal that attenuates ultrasonic waves.
  • the ultrasonic transducer In the ultrasonic processing method according to aspect 11, during the processing step, the ultrasonic transducer generates an ultrasonic wave between 20 kHz and 170 kHz, and is less than 50% in the processing region, and is less than 12 psi. A sonication method that provides greater ultrasonic intensity.
  • a sonication method that provides greater ultrasonic intensity.
  • Aspect 13 The ultrasonic processing method according to Aspect 11 or 12, wherein the processing step removes oxides on the surface of the fresh food or biological sample by the jet and the ultrasonic waves.
  • the ultrasonic processing apparatus and the ultrasonic processing method of the present invention it is possible to perform ultrasonic processing on a fresh food or a biological sample without damaging or crushing the fresh food or the biological sample.
  • FIG. 3 is a lower perspective view of the ultrasonic processing apparatus of FIG. 2. It is a top view of the ultrasonic processing apparatus of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the ultrasonic processing apparatus of FIG. 4 along the line AA.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB of the ultrasonic processing apparatus of FIG. 4. It is a bottom view of the ultrasonic processing apparatus of FIG. It is an upper perspective view of the processing tank used for the ultrasonic processing apparatus of FIG.
  • FIG. 3 is a vertical sectional view of a treatment rod used in the ultrasonic processing apparatus of FIG. 2.
  • FIG. 3 is an upper perspective view of a processing lid used in the ultrasonic processing apparatus of FIG. 2.
  • It is an upper perspective view of the system kitchen which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.
  • It is a block diagram of the ultrasonic processing apparatus provided with the constant temperature unit which concerns on 3rd Embodiment.
  • the object to be treated preferably includes a fresh food or a biological sample containing live cells or dead cells.
  • the ultrasonic processing apparatus 1 includes a processing unit 50 (processing tank 53) for processing an object to be processed in processing water, and a plurality of ultrasonic transducers 60 provided at the bottom of the processing unit 50.
  • the treatment unit 50 is configured such that a jet of treated water is ejected upward from the center of the bottom, and the treated water flows out (overflows) from the upper part of the treatment unit 50.
  • the water stream can be non-circulating or circulating.
  • the ultrasonic processing apparatus 1 When processing an object to be processed, the ultrasonic processing apparatus 1 has an ultrasonic wave having a relatively weak output and a relatively low frequency with respect to the object to be processed in a state where the object to be processed is immersed in the processing water in the processing tank 53.
  • the object to be treated is cleaned or the like by adding a jet of treated water while irradiating with water.
  • the ultrasonic processing apparatus 1 includes a housing (main body) 20 that accommodates the processing unit 50, a power cord connecting portion 21 provided at the lower side of the housing 20, Covers the waterproof cover 23 for preventing water from entering the cord connecting portion 21, the drainage knob 25 provided on the side surface of the housing 20, the operation panel 40 provided on the front surface of the housing 20, and the opening of the processing unit 50.
  • a treatment tank lid 51, a water supply port 30 a for supplying treated water to the treatment unit 50, and a discharge port 30 b for discharging treated water from the treatment unit 50 are provided.
  • the operation panel 40 includes a power switch for turning on / off the power, a frequency setting switch for setting a frequency, and a processing time setting button for setting a processing time.
  • the processing time can be switched between 5, 10, and 15 minutes, or can be set to any time between 1 and 15 minutes.
  • the jet is supplied while the ultrasonic transducer is operating.
  • the drainage knob 25 is connected to the drainage valve 33 (FIG. 7). In the state where the water supply valve 35 (FIG. 7) is closed and the water supply is stopped, when the drainage knob 25 is set to the horizontal (drainage) position, the treated water in the treatment tank 53 is discharged. When the drainage knob 25 is set to the vertical (water storage) position, the connection pipe 31 c is closed, so that the water supply valve 35 can be opened to store or supply water to the treatment tank 53.
  • the processing unit 50 of the ultrasonic processing apparatus 1 includes a bottomed cylindrical processing tank 53, a processing bowl 55 accommodated in the processing tank 53, a handle 57 attached to the processing bowl 55, and an upper part of the processing bowl 55.
  • a treatment rod lid 59 that covers the opening and a plurality of ultrasonic transducers 60 arranged outside the bottom of the treatment tank 50 are provided.
  • the treatment tank 53 includes a water inflow port (injection port) 53a formed at the center of the bottom and a water outflow port 53b formed at the upper side of the side surface.
  • the water outlet 53b flows out the processing tank 53 from the processing tank 53 due to overflow.
  • the ultrasonic processing apparatus 1 includes a control board 70 that controls the ultrasonic transducer 60 according to the operation of the operation panel 40.
  • one end of the water supply pipe 31a is connected to the treated water inflow port 53a, and the other end of the water supply pipe 31a is connected to the water supply port 30a.
  • the water supply port 30a is connected to a water supply pipe such as a water supply
  • the water supply port 30a or the water supply pipe 31a can include a water supply valve 35 that is a normally closed electromagnetic valve.
  • the water supply valve 35 is preferably controlled by the control board 70 and can be opened during the processing operation.
  • One end of the drain pipe 31b is connected to the treated water outlet 53b, and the other end of the drain pipe 31b is connected to the drain port 30b.
  • the outer end of the drain port 30b is connected to a drain pipe such as a sewer pipe.
  • the outer ends of the water supply port 31a or the water discharge port 31b are connected to a water supply tube or a water discharge tube, respectively, and a one-touch joint that can be attached and detached with one touch can be used for connection between them.
  • the plurality of ultrasonic transducers 60 are annularly arranged at the bottom of the treatment tank 53 so as to surround the periphery of the treatment water inlet 53a.
  • the processing tank 53 is formed in a bottomed cylindrical shape, includes a flange portion 53 c at the upper end, and includes a plurality of positioning protrusions 53 d that protrude downward from the flange portion.
  • the treatment tank 53 is preferably made of a metal material such as stainless steel.
  • the treatment rod 55 is accommodated in the treatment tank 53 during the ultrasonic treatment.
  • the bottom surface (portion facing the water supply port 53a) of the processing rod 55 is formed of a punching metal 55a or a wire mesh.
  • the punching metal 55a is integrated with the bottom opening of the processing rod 55 by welding or the like.
  • the punching metal 55a is a metal plate having a large number of holes, and water can be ejected into the treatment rod 55 through the punching metal 55a.
  • the processing rod lid (inner lid) 59 closes the upper opening of the processing rod 55 and holds the object to be processed in the processing rod 55 during the processing.
  • the treatment lid 59 can prevent a relatively light object such as rice or vegetables from flowing out due to the jet.
  • the processing lid 59 includes a disc-shaped punching metal 59a or a metal net provided on the center plane thereof, a flange portion 59b provided around the punching metal 59a, and a knob provided in the center of the punching metal 59a. Composed. Through the punching metal 59a, the treated water can flow out from the bottom to the top of the treatment tank 55.
  • the frequency generated by the ultrasonic transducer 60 is preferably a low frequency between 20 kHz and 170 kHz, more preferably between 28 kH and 120 kHz, and even more preferably between 40 kH and 100 kHz.
  • the frequency switch on the operation panel 40 the frequency can be switched to a plurality of stages. For example, the frequency can be switched between 28 kHz, 40 kHz, 100 kHz, and 120 kHz according to the object to be processed.
  • the ultrasonic transducer 60 preferably applies an ultrasonic intensity (pressure) of 3 to 20 psi (20.7 to 138 kPa) to the processing region when measured in a state where the processing tank 53 is filled with water and the jet is stopped. Can do.
  • This ultrasonic intensity is about one-tenth to about one-tenth of a commercially available ultrasonic processing apparatus.
  • the ultrasonic processing apparatus 1 preferably three ultrasonic transducers 60 can be arranged on the bottom surface of the cylindrical processing tank 53 at equal intervals. Thereby, the ultrasonic intensity of the ultrasonic transducer 60 on the bottom surface side of the processing bath 53 can be equalized.
  • the flow rate of the treatment water supplied from the treatment water supply port 53a to the treatment tank 53 can be preferably between 0.5 L / min and 2.0 L / min.
  • FIG. 12 shows a state where the processing tank lid 51 ′ is closed
  • FIG. 12B shows a state where the washing tank lid 51 ′ is opened.
  • An operation panel (ultrasonic operation panel) 40 of the ultrasonic processing apparatus 1 is provided on the side surface of the system kitchen 1000.
  • the water purifier 100 connected to the water supply and the water heater 200 connected to the water supply or the water purifier 100 are connected to the system kitchen 1000.
  • a water supply pipe, a water purifier 100, or a water heater 200 can be connected to the water supply pipe 30a of the ultrasonic treatment apparatus 1.
  • the system kitchen 1000 can also include a dishwasher 300.
  • a thermostat unit 80 is connected to the ultrasonic processing apparatus 1 as shown in FIG.
  • the constant temperature unit 80 includes a constant temperature water tank 81, a constant temperature device 83 that maintains the constant temperature treated water in the constant temperature water tank 81 at a predetermined temperature, and a submersible pump for supplying the constant temperature water in the constant temperature water tank 81 to the ultrasonic processing apparatus 1.
  • the third embodiment by treating the treated water from the constant temperature water tank 81 to the ultrasonic treatment apparatus 1, the temperature of the treated water heated by the irradiation of ultrasonic waves is cooled and the ultrasonic treatment is performed at a constant temperature. be able to.
  • the drain pipe 31b ′ can be preferably provided with a filter for filtering the treatment waste.
  • the ultrasonic treatment apparatus 1 and the constant temperature unit 80 are connected and subjected to ultrasonic treatment with warm water having an arbitrary water temperature, thereby solving the contamination of the treatment tank and the piping due to fat. it can.
  • it is also possible to supply hot water by connecting the water supply port of the ultrasonic processing apparatus 1 with the kitchen water heater 200 (FIG. 12), without providing a constant temperature unit.
  • the frequency of the ultrasonic transducer 60 can be 20 kHz or more and 170 kHz or less.
  • the frequency used for processing is preferably 40 kHz or more in consideration of noise and generation of a mosquito sound described later, and the frequency is preferably 100 kHz or less in consideration of processing efficiency.
  • the ultrasonic transducer generates sound waves with a frequency half that of the operating frequency. Therefore, when processing at 40 kHz using the ultrasonic processing apparatus 1, a sound wave of 20 kHz is generated but is not detected because it is outside the human audible range. However, when processing at 28 kHz using the ultrasonic processing apparatus 1, a 14 kHz sound wave (mosquito sound) is generated and is detected by a person in their 40s who can detect the mosquito sound. In order to implement this device in various aspects of society including homes, it is necessary to isolate the mosquito sound. Mosquito noise can be dealt with by providing a sound insulating material in the housing 20. As the sound insulating material, for example, a polystyrene foam plate or the like can be used.
  • the output of the ultrasonic transducer 60 should be an output (vibration strength) that can treat mud dirt on the clam shell engraving, preferably within 20 seconds. Also, the strength that the clam shell hinges are not crushed is sufficient.
  • the frequency modulation function of the ultrasonic transducer 60 can be omitted. As a timer function of the processing time, a maximum of 15 minutes can be set in increments of 1 minute up to 10 minutes and in increments of 5 minutes.
  • hot water up to 50 ° C.
  • the processing tank 53 has a circular cross section. As a result, the processing object 55 can be manually turned during processing to uniformly process the workpiece.
  • the ultrasonic vibrator 60 is regularly (every 2-3 months) because the incoming water system and the drainage system share a part of the pipe (connection pipe 31c). It is necessary to clean the pipes. Therefore, if the incoming water system and the drainage system of the treated water are configured as separate pipes, the frequency of cleaning measures in the pipes can be reduced.
  • the present invention relates to vegetable fruits and mushrooms having complicated shapes such as strawberries, which could not be processed conventionally, by using ultrasonic waves with a specific frequency and weak output in combination with a jet for processing. It enables processing such as pesticides adhering to the surface of leafy vegetables such as lettuce, spinach, cabbage, additives such as preservatives, radioactivity contained in mud soil, washing of bacteria, and the like.
  • the present invention further removes biomolecules such as fish and shellfish that have been oxidized and aged by circulation, lipid peroxide on the surface layer of meat, and denatured and deteriorated proteins, and improves the taste and suppresses health damage due to intake of lipid oxide Ingredients can be provided. By weak sonication, the intracellular structure water of vegetables and fruits can be increased and activated from the cellular level to improve the taste and texture, and the shelf life can be extended.
  • the present invention makes it possible to perform ultrasonic treatment while jetting clean treated water from the bottom center of a cylindrical ultrasonic treatment tank. Thereby, a more effective cleaning effect is realized as compared with a condition where there is no jet.
  • the cleaning effect was improved by 16.8% compared to the ultrasonic cleaning without jet.
  • the cleaning effect was improved by 74% when there was no jet, and by 103% when there was a jet, compared to normal water washing.
  • it is considered that almost all of the radioactivity cultivated by the vegetables grown in the open ground is such that cesium 137 and cesium 134 contained in the soil adhere to the vegetable surface as dirt. It is also possible to remove the radioactivity on the vegetable surface at the same time as washing and removing dirt by ultrasonic cleaning with this apparatus.
  • the sonication device of the present invention disrupts cells and tissue structures of a biological sample.
  • various food materials that are soft materials can be effectively used without damaging the physical properties of the food and without killing living organisms. It became possible to perform processing such as washing.
  • the ultrasonic processing apparatus of the present invention having these features, it is possible to effectively wash an object that is easily crushed, such as strawberries, which could not be physically washed in the past.
  • target biological samples having complicated shapes such as leafy vegetables such as Chinese cabbage, broccoli, cauliflower, and mushrooms.
  • the ultrasonic processing apparatus of the present invention In the process of development of the ultrasonic processing apparatus of the present invention, by sonicating vegetables, the fresh and crispy texture is restored and its state is long (several days by keeping it moisturized in a refrigerator) Above) was found to be maintained. Combined with the removal effect of surface germs by ultrasonic treatment, it has been realized that the shelf life of fresh vegetables and fruits is greatly extended.
  • the sugar content of grape juice was improved by ultrasonic washing.
  • the ultrasonic washing treatment attenuated Brownian motion of small onion cells.
  • the results of MRI analysis of palm trees suggest that the free water in the cells has decreased and the bound water has increased, and the water that has become free water in the cells by the ultrasonic washing treatment is again bound water. Thus, it is considered that the Brownian motion is attenuated by decreasing the amount of water as a solvent in the cell, increasing the sugar content, and decreasing the free water that collides with the intracellular small particles.
  • the ultrasonic processing apparatus of the present invention can also process (wash) shellfish such as clams and swordfish.
  • Raw foods such as clams produce excretion during the distribution process due to their life activities, and biofilm on the body rots and causes odor.
  • ultrasonic treatment By applying ultrasonic treatment using this apparatus before cooking the ingredients, it is possible to efficiently remove these unnecessary materials and restore the original taste and flavor of the ingredients.
  • the food that has been frozen in the raw state is unsuitable because the meat quality is crushed and destroyed even by low-power ultrasonic treatment using this apparatus. Application to heat-treated frozen products is possible.
  • the clams landed in the production area are sonicated using the sonication apparatus of the present invention and then frozen and stored, so that the clams can be supplied to the table without deterioration in flavor.
  • Rice washing (rice sharpening) is also possible using the ultrasonic processing apparatus of the present invention. After 10 minutes of jet ultrasonic treatment, it is possible to cook in a rice cooker immediately without soaking time, greatly reducing the labor of cooking, and the rice cooked in that way is delicious. It is.
  • the ultrasonic processing apparatus of the present invention can treat a food material effectively without damaging and degrading the cellular tissue structure of the biological sample such as the food by simultaneously treating the jet and the weak ultrasonic wave.
  • the amount of bound water in the plant cells increased and the cells were activated.
  • the oxidized lipids on the surface layer were removed by ultrasonic treatment of meat and fish meat, and the effect of improving the taste and improving the health of those who eat was improved.
  • the ultrasonic processing apparatus according to the present invention is expected to be used in agricultural product producers and distributors, seafood producers, distributors and processing industries.
  • the greatest feature of the ultrasonic processing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention is that the output of ultrasonic waves to be used is low.
  • the ultrasonic processing apparatus 1 according to the first embodiment having a low output was compared with the conventional ultrasonic processing apparatus having a high output.
  • a conventional ultrasonic processing apparatus a desktop ultrasonic cleaning apparatus UT-205S manufactured by Sharp Corporation was used.
  • Comparative Experiment 1 when the chicken was sonicated at the same frequency (40 kHz) for the same time (3 minutes), the sonication device 1 had a good texture, but the conventional sonication device The texture has deteriorated.
  • the aluminum foil was sandwiched between goldfish scooping poi (a pair of annular frames), and the poi was placed directly under the water surface in the center of each treatment tank, and the same frequency (40 kHz) and the same time (1 minute) )
  • the aluminum foil was sonicated.
  • the conventional ultrasonic processing apparatus has a variable output in the range of 50 to 100% with respect to the maximum output of 200 W.
  • FIG. 14 shows the result of Comparative Experiment 2 using the present invention and a conventional ultrasonic processing apparatus.
  • FIG. 14A shows an aluminum foil sonicated by the sonication apparatus 1 of the present invention.
  • the aluminum foil in FIG. 14 (a) is not crushed.
  • FIG. 14B shows an aluminum foil sonicated with an output (50%) by a conventional sonicator.
  • FIG. 14C shows an aluminum foil that has been sonicated with an output (100%) by the conventional sonicator 1.
  • the conventional ultrasonic processing apparatus the aluminum foil is crushed and an opening is generated even at the lowest output (50%).
  • the conventional ultrasonic treatment machine has a high output and may destroy the cellular tissue structure of the food material, which is a biological sample.
  • the ultrasonic processing apparatus 1 of the present invention has a low risk of destroying the cell tissue structure.
  • FIG. 15 shows a comparison diagram of temperature change by ultrasonic treatment with and without jet flow.
  • a white circle is a case where ultrasonic treatment is performed without adding a jet. In this case, the water temperature of the treatment tank rises according to the treatment time (an increase of 8 ° C. in 30 minutes).
  • the black circle is a case where a jet is added, and it has been demonstrated that the temperature does not change.
  • the ultrasonic intensity of the ultrasonic processing apparatus 1 of the first embodiment and the conventional ultrasonic processing apparatus is almost the same.
  • the ultrasonic intensity was greatly reduced. Therefore, although the ultrasonic treatment apparatus 1 itself exhibits an output equivalent to that of a normal ultrasonic treatment apparatus, it can be interpreted that the treatment basket 55 disposed in the washing tub 53 has lowered the ultrasonic intensity. Therefore, since the treatment rod 55 has the punching metal 55a at the bottom, it functions as a jet-permeable ultrasonic attenuator.
  • the ultrasonic intensity increases when measured while flowing a jet, but it is considered to be an artifact (noise, etc.) due to the jet.
  • the ultrasonic meter used in the output measurement experiment could not accurately measure the ultrasonic intensity when there was a jet. Therefore, in the following discussion, the experiment was conducted under the condition of a treatment rod and no jet.
  • FIG. 16 shows a plan view of the processing tank 53 of the ultrasonic processing apparatus 1 of the first embodiment as viewed from above.
  • the circled numbers shown in FIG. 16 indicate measurement points.
  • the ultrasonic intensity at each measurement point was measured on a plane parallel to the bottom surface of the treatment tank 53 having a water depth of 2 cm, 7 cm, and 11 cm.
  • the frequency of ultrasonic waves generated by the ultrasonic transducer 60 was 54 kHz.
  • FIG. 17 is a plan view of the processing tank 53 of the conventional ultrasonic processing apparatus as viewed from above.
  • the circled numbers shown in FIG. 17 indicate measurement points.
  • the ultrasonic intensity at each measurement point was measured on a plane parallel to the bottom surface of a water depth of 2 cm and 8 cm in the treatment tank 53 of the conventional ultrasonic treatment apparatus.
  • the frequency of ultrasonic waves generated by the ultrasonic transducer 60 was 40 kHz.
  • FIG. 18 shows the average and standard deviation of the measured values in each treatment tank.
  • the ultrasonic intensity of the ultrasonic processing apparatus 1 of the first embodiment is 3 to 12 psi, which is about one third of that of the conventional ultrasonic processing apparatus.
  • the measurement point in the ultrasonic treatment apparatus 1 of 1st Embodiment was 75 places (25 places for each water depth), and the measurement point in the conventional ultrasonic treatment apparatus was 50 places (25 places for each water depth). .
  • FIG. 19 shows a histogram of measured values in each treatment tank.
  • the minimum ultrasonic intensity required for the treatment of clams and salt mackerel is 5 to 8 psi.
  • the jet type ultrasonic processing of the first embodiment As shown in the output 50% of FIG. 19B and the output 100% of FIG. 19C, the jet type ultrasonic processing of the first embodiment.
  • the ultrasonic intensity component of 5 to 8 psi is small, and the higher intensity component is large.
  • an appropriate ultrasonic intensity range is preferably about 5 psi or more and about 20 psi or less. However, even if the ultrasonic intensity of 5 psi or less is included to some extent (several tens of percent), it is expected that the object to be processed is agitated by the jet, so that it is appropriate when the component mainly contains 5 psi to 20 psi. Can be processed.
  • the case mainly containing a component of 5 psi to 20 psi means that the component of 5 psi to 20 psi is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, even more preferably when measured at a plurality of points at equal intervals at a water depth of 2 cm to 11 cm.
  • an appropriate ultrasonic intensity range may provide an ultrasonic intensity greater than 12 psi in less than 50% of the treatment area.
  • FIG. 20 is the same as FIG. 19, but shows a more appropriate ultrasonic intensity section I 1 and a slightly more appropriate ultrasonic intensity section I 2 .
  • Intensity interval I 1 is 5 ⁇ 12 psi
  • the strength of the section I 2 is 12 ⁇ 20 psi.
  • the number of components in the section I 1 is 63.3%
  • the number of components in the section I 1 and the section I 2 The total number of components is 84.0%.
  • the conventional ultrasonic processing apparatus as shown in the output 50% of FIG.
  • the number of components in section I 1 is 26.0%, and the number of components in section I 1 and section I next total 2 number components 72.0%, compared to the nozzle-type ultrasonic treatment device 1 of the first embodiment, it can be seen that including increasing the number of components of the section I 2.
  • the number of components in the section I 1 is 10.0%, the number of components in the section I 1 and the components in the section I 2
  • the total number is 40.0%, which includes a larger number of components in the section I 2 than the jet-type ultrasonic processing apparatus 1 of the first embodiment, and further includes the number of components in the section I 1 and the section I 2 . It can be seen that the total number of components is less than half.
  • FIG. 21 shows an appropriate ultrasonic intensity obtained from an experiment using the jet-type ultrasonic processing apparatus 1 of the first embodiment for each object to be processed.
  • An ultrasonic intensity of 5-20 psi was appropriate for the clam treatment, and an ultrasonic intensity of 5-20 psi was appropriate for the salt mackerel treatment (lipid oxide removal). Note that in ultrasonic treatment of live medaka embryos and live oyster oysters, an ultrasonic intensity of 5-20 psi can be used, but 5 psi or less is more appropriate, 5-10 psi is somewhat appropriate, and more than 10 psi The damage effect on the living body was induced by the intensity of sound waves. For activation of lettuce, ultrasonic intensities of 5-20 psi can be used, but it was somewhat appropriate at 10 psi and above, and was more appropriate at closer to 20 psi.
  • the ultrasonic treatment apparatus 1 of the present invention can perform ultrasonic treatment without deteriorating the quality of food by using weak output ultrasonic waves to remove agricultural chemicals, mud stains, and radioactivity attached to the surface. it can. Specifically, the following effects were obtained.
  • the plasticizer dissolved in the fat is removed, reducing the health burden of the human being eating and improving health.
  • Ultrasonic treatment at 40 kHz frequency (or 28 kHz) and jet flow at the same time for 10 minutes eliminates mud stains on the surface without deteriorating the quality of cauliflower, broccoli, asparagus, rosemary, sprout, and sprout did it.
  • Carrots were cut into strips and subjected to ultrasonic treatment at a frequency of 40 kHz and jets simultaneously for 10 minutes, so that they could be refrigerated and stored in a tapper for one month.
  • the onion core protruded within about 1 hour. It is normal for the core portion to protrude with the passage of several hours or more, but it can be interpreted that the volume inside the leek has rapidly increased due to ultrasonic treatment.
  • 3-3 Grape (Fukuoka) was sonicated by simultaneously carrying out ultrasonic treatment with a frequency of 40 kHz and a jet for 10 minutes, and the sugar content of the fruit juice was measured with a saccharimeter. At that time, the sugar content increased and the dispersion of the sugar content distribution decreased.
  • diisooctyl phthalate (trade name: Corflex 880) could be removed from chicken meat.
  • Salted mackerel (dried fish, frozen, Norwegian) was sonicated at a frequency of 40 kHz (or 28 kHz) for 3 minutes, then baked and eaten. It was characterized by no unpleasant odor or heartburn even if it was eaten after meals.
  • Salt mackerel (dried, frozen, Norwegian) was sonicated at a frequency of 28 kHz for 2-3 minutes, and the plasticizer was removed.
  • Each aspect of the ultrasonic processing apparatus and the ultrasonic processing method of the present invention is configured as follows.
  • (Aspect 1) An ultrasonic treatment apparatus for treating an object to be treated with a jet of treated water and ultrasonic waves, a treatment tank containing the object to be treated, and a jet of the treatment tank inside the treatment tank
  • a treatment water supply port for guiding the treatment water, a treatment water outlet for discharging the treatment water from the inside of the treatment tank, and a plurality of ultrasonic vibrators for irradiating the inside with ultrasonic waves from the bottom, and the ultrasonic vibration
  • Aspect 2 The ultrasonic processing apparatus according to Aspect 1, wherein the ultrasonic transducer generates ultrasonic waves between 40 kHz and 100 kHz.
  • the ultrasonic transducer In the ultrasonic processing apparatus according to Aspect 1 or 2, the ultrasonic transducer is 50% or more of a plurality of measurement points in which an ultrasonic intensity of 3 to 12 psi is set at equal intervals in the processing tank. A sonication device.
  • Aspect 4 The ultrasonic processing apparatus according to any one of Aspects 1 to 4, wherein a jet-permeable ultrasonic attenuating material is provided in the processing tank.
  • Aspect 5 The ultrasonic processing apparatus according to Aspect 4, wherein the ultrasonic attenuating material has a punching metal or a wire net in a portion facing the treated water supply port.
  • Aspect 6 The ultrasonic processing apparatus according to any one of aspects 1 to 5, wherein the jet has a flow rate between 0.5 L / min and 2.0 L / min.
  • Aspect 7) The ultrasonic treatment apparatus according to any one of aspects 1 to 6, further comprising a thermostatic unit that maintains the temperature of the treated water in a predetermined range.
  • the ultrasonic treatment apparatus irradiates the ultrasonic wave into the treatment tank, and supplies the treated water to the treatment tank.
  • Ultrasonic treatment device that injects into (Aspect 9)
  • a system kitchen comprising the ultrasonic processing apparatus according to any one of aspects 1 to 8.
  • An ultrasonic treatment method for treating an object to be treated with a jet of treated water and ultrasonic waves the step of accommodating the object to be treated in a treatment tank, and the treatment from a treated water supply port of the treatment tank
  • the ultrasonic processing method wherein the child generates ultrasonic waves between 20 kHz and 170 kHz and gives an ultrasonic intensity of 3 to 20 psi in the processing region.
  • the object to be processed is a food
  • the treatment step is an ultrasonic treatment in which an oxide on a surface layer of the food is removed by the jet and the ultrasonic wave.

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Abstract

本発明の超音波処理装置１は、被処理物を収容する処理槽５３と、処理槽５３の底部から処理槽５３の内部に噴流を導く洗浄水供給口５３ａと、処理槽５３の上部から洗浄水を流出する洗浄水流出口５３ｂと、処理槽５３の底部から内部に超音波を照射する複数の超音波振動子６０と、超音波振動子６０と対向する部分に配置され、超音波を減衰するパンチングメタルを備えた洗浄カゴ５５とを備える。超音波振動子６０は、２０ｋＨｚから１７０ｋＨｚの間の超音波を発生する。

Description

超音波処理装置、及び超音波処理方法
　本発明は、噴流と弱超音波により生鮮食品等に洗浄等の超音波処理を実施する、超音波洗浄処理及び超音波処理方法に関する。
　超音波洗浄装置により生鮮食品を洗浄する技術が、特許文献１や２に提案されている。特許文献１及び２の超音波洗浄装置は、洗浄槽の底部に設けられた超音波振動子と洗浄槽を流れる水流とにより生鮮食品を洗浄する。また、特許文献３の超音波洗浄装置は、超音波洗浄作用と噴流洗浄作用とを併用して、食器を洗浄する。
特開２０１３－２３３５０２号公報 実用新案登録第３１８７８５８号 特開昭５０－１１７２６４号公報
　特許文献１～３等の従来の超音波洗浄装置は、超音波及び水流により生鮮食品または食器を処理するものの、処理時の超音波出力が強いために、野菜果物・魚介類・肉類等の生鮮食品はまた生体試料を処理するとこれらの細胞構造が損傷又は破砕されてしまい、食味などの食品としての特性を保持できない虞が生じていた。
　そこで、本発明は、生鮮食品または生体試料を超音波処理する際、生鮮食品または生体試料が損傷または破砕されないような超音波処理装置、及び超音波処理方法の提供を目的とする。
　本発明の超音波処理装置、及び超音波処理方法の各態様は、下記の通り構成される。
　（態様１）処理水の噴流と超音波により被処理物に処理を施すための超音波処理装置であって、前記被処理物を収容する処理槽と、前記処理槽の内部に前記噴流を導く処理水供給口と、前記処理槽の内部から処理水を流出する処理水流出口と、前記内部に超音波を照射する複数の超音波振動子と、前記内部で前記超音波振動子と対向する部分に配置され、超音波を減衰するパンチングメタルを備えた洗浄カゴとを備え、前記超音波振動子は、２０ｋＨｚから１７０ｋＨｚの間の超音波を発生する、超音波処理装置。
（態様２）態様１に記載の超音波処理装置において、前記超音波振動子は、前記パンチングメタルを介して、処理領域中の５０％未満に１２ｐｓｉより大きい超音波強度を与える、超音波処理装置。
（態様３）態様２に記載の超音波処理装置において、前記超音波振動子は、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚの間の超音波を発生する、超音波処理装置。（態様４）態様１～３のいずれか一項に記載の超音波処理装置において、前記超音波振動子は、１２ｐｓｉより大きい超音波強度を前記処理槽内に等間隔に設定した複数の測定点の５０％未満で有する、超音波処理装置。（態様５）態様１～４のいずれか一項に記載の超音波処理装置において、
　前記噴流は温水であり、前記超音波処理装置は、前記内部に前記温水を供給しつつ超音波を照射する、超音波処理装置。（態様６）態様１～５のいずれか一項に記載の超音波処理装置において、モスキート音を遮音する遮音材を備える、超音波処理装置。（態様７）態様１～６のいずれか一項に記載の超音波処理装置において、前記噴流は、０．５Ｌ／ｍｉｎから２．０Ｌ／ｍｉｎの間の流量を有する、超音波処理装置。（態様８）態様１～７のいずれか一項に記載の超音波処理装置において、処理水の温度を所定範囲に維持する恒温ユニットを備える、超音波処理装置。（態様９）態様１～８のいずれか一項に記載の超音波処理装置において、前記超音波処理装置は、前記超音波を前記処理槽内に照射しつつ、前記処理水を前記処理槽内に噴射する、超音波処理装置。（態様１０）態様１～９のいずれか一項に記載の超音波処理装置を備えるシステムキッチン。
　（態様１１）処理水の噴流と超音波により肉類または魚介類を含む生鮮食品または生体試料を処理する超音波処理方法であって、前記生鮮食品または生体試料を処理槽に収容する工程と、前記処理槽の処理水供給口から前記処理槽の内部に前記噴流を導きつつ、前記処理槽に設けた複数の超音波振動子から、前記内部で前記超音波振動子と対向する部分に配置され、超音波を減衰するパンチングメタルを介して、前記生鮮食品または生体試料に超音波を照射する、処理工程とを備える、超音波処理方法。
　（態様１２）態様１１に記載の超音波処理方法において、前記処理工程中に、前記超音波振動子は、２０ｋＨｚから１７０ｋＨｚの間の超音波を発生し、かつ処理領域中の５０％未満に１２ｐｓｉより大きい超音波強度を与える、超音波処理方法。（態様１３）態様１１または１２に記載の超音波処理方法において、前記処理工程は、前記噴流及び前記超音波により前記生鮮食品または生体試料の表面の酸化物を除去する、超音波処理方法。
　本発明の超音波処理装置、及び超音波処理方法によれば、生鮮食品または生体試料を損傷または破砕することなく、生鮮食品または生体試料に超音波処理を実施することができる。
[規則91に基づく訂正 25.04.2017]　
本発明の超音波処理装置の概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る超音波処理装置の上方斜視図である。 図２の超音波処理装置の下方斜視図である。 図２の超音波処理装置の上面図である。 図４の超音波処理装置のＡ－Ａ線に沿った断面図である。 図４の超音波処理装置のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。 図２の超音波処理装置の下面図である。 図２の超音波処理装置に用いる処理槽の上方斜視図である。 図８の処理槽の下方斜視図である。 図２の超音波処理装置に用いる処理籠の垂直断面図である。 図２の超音波処理装置に用いる処理籠蓋の上方斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るシステムキッチンの上方斜視図である。 第３の実施形態に係る恒温ユニットを備えた超音波処理装置の構成図である。 （ａ）図２の超音波処理装置で超音波処理されたアルミ箔、（ｂ）従来の超音波処理装置で超音波処理（出力５０％）されたアルミ箔、（c）従来の超音波処理装置で超音波処理（出力１００％）されたアルミ箔を示す写真である。 図２の超音波処理装置を用いた噴流の有無による水温変化を示すグラフである。 第１の実施形態の超音波処理装置における測定点を示す平面図である。 従来の超音波処理装置における測定点を示す平面図である。 各処理槽における測定値の平均と標準偏差を示すグラフである。 各処理槽における測定値を示すヒストグラムである。 各処理槽における適切な超音波強度の区間を示すヒストグラムである。 第１の実施形態の超音波処理装置による適切な超音波強度を示す図である。
　本発明の超音波処理装置、及び超音波処理方法の各実施形態を図面を参照しつつ説明する。各図において、同じ機能の部分には同一符号を付し説明は適宜省略する。なお、本発明において、被処理物とは、好ましくは生細胞または死細胞を含む生鮮食品または生体試料を含む。
〔概要〕
　本発明の超音波処理装置の概要を述べる。超音波処理装置１は、図１に示すように、処理水中で被処理物を処理する処理ユニット５０（処理槽５３）と、処理ユニット５０の底部に設けられた複数の超音波振動子６０とから構成される。さらに、処理ユニット５０には、その底部中央から処理水の噴流を上方に噴出し、処理ユニット５０の上部から処理水が流出（オーバーフロー）するように構成されている。水流は、非循環式または循環式とすることができる。被処理物を処理する際、超音波処理装置１は、被処理物を処理槽５３内の処理水に浸けた状態で、被処理物に対して比較的弱い出力及び比較的低い周波数の超音波を照射しつつ処理水の噴流を加えることにより被処理物を洗浄等処理する。
〔第１の実施形態〕
　本発明の第１の実施形態に係る超音波処理装置１を説明する。超音波処理装置１は、図２～図４の外観図に示すように、処理ユニット５０を収容する筺体（本体）２０と、筺体２０の側面下部に設けられた電源コード接続部２１と、電源コード接続部２１への水の侵入を防止する防水カバー２３と、筺体２０の側面に設けられた排水摘み２５と、筺体２０の正面に設けられた操作パネル４０と、処理ユニット５０の開口を覆う処理槽蓋５１と、処理ユニット５０へ処理水を供給するための給水口３０ａと、処理ユニット５０から処理水を排出するための排出口３０ｂとを備える。操作パネル４０には、電源のオンオフを行う電源スイッチと、周波数の設定を行う周波数設定スイッチと、処理時間の設定を行う処理時間設定ボタンとを備える。処理時間は、５，１０，１５分で切り替えたり、１分から１５分の間で任意の時間に設定することができる。設定された処理時間の間、超音波振動子が動作しつつ噴流が供給される。排水摘み２５は、排水弁３３（図７）に接続される。給水弁３５（図７）を閉じて給水を停止した状態で、排水摘み２５を水平（排水）位置にすると処理槽５３内の処理水を排出する。排水摘み２５を垂直（貯水）位置にすると、接続管３１ｃは閉鎖されるので、給水弁３５を開いて処理槽５３に貯水または給水することができる。
　超音波処理装置１の内部構造を図５及び図６の断面図を用いて説明する。図５は図４のＡＡ線に沿う垂直方向の断面図であり、図６は図４のＢ－Ｂ線に沿う垂直方向の断面図である。超音波処理装置１の処理ユニット５０は、有底円筒形の処理槽５３と、処理槽５３内に収容される処理籠５５と、処理籠５５に取り付けられた取っ手５７と、処理籠５５の上部開口を覆う処理籠蓋５９と、処理槽５０の底部外側に配置された複数の超音波振動子６０とを備える。処理槽５３は、その底部中央に形成された水流入口（噴射口）５３ａと、その側面上部に形成された水流出口５３ｂとを備える。水流出口５３ｂは、被処理物を処理した水をオーバーフローにより処理槽５３の外部に流出する。さらに、超音波処理装置１は、操作パネル４０の操作に応じて超音波振動子６０を制御する制御基板７０とを備える。
　図７の底面図に示すように、給水管３１ａの一端は処理水流入口５３ａに接続され、給水管３１ａの他端は給水口３０ａに接続される。給水口３０ａの外側端は、上水道等の給水管に接続されるため、給水口３０ａまたは給水管３１ａは、常閉型電磁弁である給水弁３５を備えることができる。この給水弁３５は、好ましくは制御基板７０により制御され処理動作時に開放することができる。排水管３１ｂの一端は処理水流出口５３ｂに接続され、排水管３１ｂの他端は排水口３０ｂに接続される。排水口３０ｂの外側端は、下水管等の排水管に接続される。給水口３１ａまたは排水口３１ｂの外側端は、それぞれ給水管または排水管と接続され、これらの間の接続には、ワンタッチで着脱可能なワンタッチ継手を用いることができる。複数の超音波振動子６０は、処理槽５３の底部において、処理水流入口５３ａの周囲を取り囲むように環状に配置される。
　処理槽５３は、図８及び図９に示すように、有底筒状に形成され、上端のフランジ部５３ｃを備え、フランジ部から下方に突出する複数の位置決め突起部５３ｄを備える。処理槽５３は好ましくはステンレススチール等の金属材料から構成される。処理籠５５は、超音波処理時に処理槽５３内に収容される。処理籠５５は、図１０の断面図に示すように底面（水供給口５３ａと対向する部分）がパンチングメタル５５ａまたは金網等で構成される。パンチングメタル５５ａは、処理籠５５の底面開口に溶接等で一体化されている。パンチングメタル５５ａは、多数の孔を有する金属板であり、パンチングメタル５５ａを通して処理籠５５内に水が噴出可能となる。処理籠蓋（内蓋）５９は、処理籠５５の上部開口を閉鎖して、処理中に処理籠５５内に被処理物を保持する。処理籠蓋５９によって、米や野菜等の比較的軽い被処理物が噴流によって流出することを防止できる。処理籠蓋５９は、その中央平面に設けられた円盤状のパンチングメタル５９ａまたは金網と、パンチングメタル５９ａの周囲に設けられたフランジ部５９ｂと、パンチングメタル５９ａの中央に設けられた摘み部とから構成される。パンチングメタル５９ａを通して処理籠５５の下方から上方に処理水が流出可能となる。
　第１の実施形態の超音波処理装置１の処理に適用される各種条件を説明する。超音波振動子６０が発生する周波数は、好ましくは２０ｋＨｚから１７０ｋＨｚまでの間、より好ましくは２８ｋＨから１２０ｋＨｚまで間、さらに好ましくは４０ｋＨから１００ｋＨｚまで間、の低周波を用いることができる。操作パネル４０の周波数切換スイッチを操作することにより、周波数は、複数の段階に切換え可能である。周波数は、例えば２８ｋＨと、４０ｋＨｚと、１００ｋＨｚと、１２０ｋＨｚとを被処理物に応じて切換えることができる。
　超音波振動子６０は、好ましくは、処理槽５３に水を満たし噴流を停止した状態で測定すると、３～２０ｐｓｉ（２０．７～１３８ｋＰａ）の超音波強度(圧力)を処理領域中に与えることができる。この超音波強度は、市販の超音波処理装置の数分の１から約１０分の１程度である。超音波処理装置１において、好ましくは３個の超音波振動子６０を、円筒型の処理槽５３の底面に等間隔で配置することができる。これによって、処理槽５３の底面側における超音波振動子６０の超音波強度を均等化することができる。処理水供給口５３ａから処理槽５３に供給される処理水の流量は、好ましくは０．５Ｌ／ｍｉｎから２．０Ｌ／ｍｉｎの間とすることができる。
〔第２の実施形態〕
　本発明の超音波処理装置に係る第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、図１２に示すように、システムキッチン１０００に第１の実施形態の超音波処理装置１を内蔵したものである。超音波処理装置１の処理槽蓋５１は、システムキッチン１０００の上面にヒンジを介して開閉自在に設けられる。図１２（ａ）は処理槽蓋５１’を閉じた状態、図１２（ｂ）は洗濯槽蓋５１’を開いた状態である。超音波処理装置１の操作パネル（超音波操作盤）４０は、システムキッチン１０００の側面に設けられる。また、システムキッチン１０００には、上水道に接続された浄水器１００と、上水道または浄水器１００に接続された給湯機２００とが接続される。超音波処理装置１の給水管３０ａには、上水道、浄水器１００、または給湯機２００を接続可能である。システムキッチン１０００は、食器洗浄機３００を備えることもできる。
〔第３の実施形態〕
　本発明の超音波処理装置に係る第３の実施形態を説明する。第３の実施形態は、図１３に示すように、超音波処理装置１に恒温ユニット８０を接続したものである。恒温ユニット８０は、恒温水槽８１と、恒温水槽８１内の恒温処理水を所定の温度に維持する恒温装置８３と、恒温水槽８１内の恒温水を超音波処理装置１に供給するための水中ポンプ８５と、水中ポンプ８５から超音波処理装置１の処理ユニット５０の底部に導く給水管３１ａ’と、処理ユニット５０の上部からオーバーフローした処理水を恒温槽８１に導く排水管３１ｂ’とを備える。第３の実施形態において、恒温水槽８１から処理水を超音波処理装置１に循環させる方式により、超音波の照射により加熱される処理水の温度を冷却して一定の温度で超音波処理を行うことができる。なお、排水管３１ｂ’には、好ましくは処理滓を濾過するフィルターを設けることができる。
　処理水として用いる水道の水温が、冬季に低温（２０℃以下）となる場合には、肉類や魚肉類の超音波処理により脂肪分が溶出する。溶出した脂肪分が処理槽５３や排水管に付着してこれらを汚染し、その洗浄が使用者の大きな手間となる。第３の実施形態のように、超音波処理装置１と恒温ユニット８０とを接続して任意の水温の温水をもって超音波処理することにより、脂肪分による処理槽と配管の汚染を解決することができる。なお、恒温ユニットを設けずに、超音波処理装置１の給水口を台所の給湯器２００（図１２）と接続することにより、温水を供給することも可能である。
　本発明の実施形態に係る超音波処理装置１の開発・検証の過程において、生体試料である食材を、品質の劣化なく超音波処理するための採用可能な仕様として以下をあげる。超音波振動子６０の周波数は、２０ｋＨｚ以上、１７０ｋＨｚ以下が使用可能である。超音波処理装置１において、処理に使用する周波数は、騒音、後述のモスキート音発生を考慮すると、４０ｋＨｚ以上が望ましく、処理効率を考慮すると周波数は１００ｋＨｚ以下が望ましい。
　超音波振動子は使用周波数の１／２の周波数の音波を発生する。したがって、超音波処理装置１を用いて、４０ｋＨｚで処理した場合は２０ｋＨｚの音波が発生するが人間の可聴域外であるために感知されない。しかし、超音波処理装置１を用いて、２８ｋＨｚで処理した場合は１４ｋＨｚの音波（モスキート音）を発生し、モスキート音を感知できる４０歳代以下の人間には感知される。本装置を家庭をはじめとする社会の様々な面において実装するためには、モスキート音の遮音が必要である。モスキート音は、筺体２０内に遮音材を設けることにより対応が可能ではある。遮音材としては、例えば発泡スチロール板等を用いることができる。
　超音波振動子６０の出力は、アサリの殻の彫刻の泥汚れが好ましくは２０秒以内に処理できる出力（振動強度）が必要である。また、アサリの殻の蝶番が破砕されない強度で十分である。超音波振動子６０の周波数の変調機能は省略することも可能である。処理時間のタイマー機能として、１０分までは１分刻み、１０分以上は５分刻みで最長１５分のセットを可能とすることができる。家庭用温水器の配管に給水口３０ａを接続することにより、温水（５０℃まで）を処理水として使用することができる。処理槽５３の断面は円形であることが大変望ましい。これによって、処理中に手動で処理籠５５を回して、被処理物を均一に処理可能となる。
　超音波振動子６０は、図７に示したように、処理水の入水系と排水系が配管の一部（接続管３１ｃ）を共通しているために、定期的（２－３ヵ月ごと）に配管内の洗浄措置が必要となる。そこで、処理水の入水系と排水系とを別々の配管となるよう構成すれば、配管内の洗浄措置の頻度を低下することができる。
　本発明は、特定の周波数と出力の弱い超音波を噴流と併用して処理処理に使用することによって、従来処理が不可能であったイチゴ等の複雑な形状をした野菜果物類および、キノコ類、レタス、ホウレンソウ、キャベツ等の葉物野菜の表面に付着する農薬類、防腐剤等の添加材、泥汚れに含まれる放射能、細菌類の洗浄等の処理を可能とする。本発明は、さらに流通によって酸化し古くなった魚介類、肉類の表層の過酸化脂質、変性劣化したタンパク質等の生体分子を除去し食味を改善するとともに、酸化脂質の摂取による健康被害を抑制する食材を提供することができる。弱超音波処理によって野菜果物類の細胞内構造水を増加させ、細胞レベルから活性化して食味・食感を改善するとともに、日持ちを延伸させることもできる。
　本発明は、円筒形の超音波処理槽の底部中央より清浄な処理水を噴流させながら超音波処理を施すことを可能とする。これにより、噴流がない条件に比較してより効果的な洗浄効果が実現する。ホウレンソウの農薬を洗浄除去した場合、噴流がない超音波洗浄に比較して１６．８％の洗浄効果の向上がみられた。本装置を使用した場合、通常の水洗いに比較して、噴流がない場合で７４％、噴流がある場合で１０３％の洗浄効果の向上が得られた。また、露地栽培される野菜が帯びる放射能のほとんど全ては土壌に含まれるセシウム１３７およびセシウム１３４が土埃として野菜表面に付着したものと考えられる。本装置による超音波洗浄によって土埃を洗浄除去すると同時に野菜表面の放射能を除去することも可能である。
　通常の超音波処理装置の数分の１から１０分の１程度の弱い出力での超音波処理を行うことにより、本発明の超音波処理装置は、生体試料の細胞、組織構造を破砕することなく超音波洗浄を実現することが最大の特色である。これにより、ソフトマテリアルである様々な食品材料（野菜類、果物類、肉類、魚介類）を、その食材としての物性を損なうことなく、また生きている状態の生物体を殺すことなく効果的に洗浄等の処理をすることが可能となった。これらの特色を有する本発明の超音波処理装置を使用することによって、従来は物理的な洗浄が不可能であったイチゴのような破砕されやすい対象物の効果的洗浄が可能となっている。また、白菜などの葉物野菜、ブロッコリー、カリフラワー、キノコ類などの複雑な形状を有する対象生体試料の効果的洗浄が可能となっている。
　本発明の超音波処理装置の開発の過程において、野菜類を超音波処理することにより、みずみずしさとシャキシャキした食感が回復してその状態が長く（冷蔵庫中に保湿して保管することにより数日間以上）維持されることが見出された。超音波処理による表面の雑菌類の除去効果とあわせて、生鮮野菜類・果物類の日持ちが大幅に延伸されることが実現している。
　超音波洗処理により、ブドウの果汁の糖度が向上した。また、超音波洗処理により、タマネギの細胞中小粒子のブラウン運動が減弱した。モヤシのＭＲＩ解析の結果からは、細胞内の自由水が減少し、結合水が増加していることが示唆されており、超音波洗処理によって細胞内で自由水となった水が再び結合水となって細胞内の溶媒としての水が減少し、糖度が上昇するとともに、細胞内小粒子に衝突する自由水が減少することによってブラウン運動が減弱するものと考えられる。
　本発明の超音波処理装置を用いて、肉類、魚介類を処理（洗浄）することも可能である。豚肉、鶏肉を超音波処理することにより、肉質を破壊することなく肉表面に存在する細菌類、汚れを除去することができる。さらに、超音波処理の脱脂効果により、肉表層の脂質類を除去することが可能である。食肉加工された後に流通する肉類は、その表層の脂質が空気酸化されて酸化脂質に変化し、風味の劣化と品質劣化の要因となっている。本装置は、肉類の細胞組織構造を破砕することなく食味と品質を維持した上で表層の酸化脂質を選択的に除去し、酸化によって劣化した風味を酸化する前の新鮮な風味に改善するとともに、健康に悪影響を与える酸化脂質を除去し品質を改善する効果を有する。酸化脂質が除去された肉類はあたかも鮮度が回復した食味となって「おいしく」なり食事の楽しみを増大させるばかりでなく、酸化した肉類を摂取することによる人体健康への負荷を減ずることとなり、健康増進に寄与するものと期待される。実際、本装置を試験的に家庭において試用したモニター家族からは、「食事がおいしくなった」、「体調が改善した」との評価が得られている。さらに、鶏肉の超音波処理では、内分泌かく乱物質（環境ホルモン）としての作用が懸念される可塑剤が鶏肉から見出され、超音波処理によって除去されることが確認された。市販のプラスティックパックからの混入であるものと想像される。
　超音波処理による酸化脂質の除去の効果は、酸化しやすい魚油を多く含む魚肉類においてより顕著に観察された。冷凍された塩サバ、シャケ、サンマの開き、赤魚の切り身などを超音波処理すると長期保存によって生じる臭みが消失し食味が大きく改善される上、食後の胸やけが起こらない。学校給食では品質のそろった魚肉を大量にそろえるために酸化脂質を比較的多く含む「冷凍焼け」した冷凍品が多く使用されている現状がある。本発明の超音波処理装置を学校給食に応用することによって、冷凍魚肉類より酸化した脂質類を除去すれば学校給食をよりおいしく、かつより健康に資するものに変ずることが可能である。
　本発明の超音波処理装置は、アサリ、シジミ等の貝類の処理（洗浄）も可能である。アサリ等の生食材はその生命活動により流通の過程で排泄物を生じたり体表面のバイオフィルムが腐敗し悪臭の原因となる。食材の調理の前に本装置を用いて超音波処理することにより、これらの不要物を効率的に除去し、その食材本来の食味・風味を回復させることが可能である。ただし、生の状態を冷凍した食材は本装置を用いた低出力の超音波処理によっても肉質が破砕崩壊することから、適用は不適である。加熱処理した冷凍品への適用は可能である。産地において水揚げしたアサリなどを本発明の超音波処理装置を用いて超音波処理した上で冷凍保存することにより、風味が劣化することなくアサリを食卓へ供給することが可能である。本発明の超音波処理装置を用いて洗米（米研ぎ）も可能である。１０分間の噴流超音波処理の後、浸漬する時間なくすぐに炊飯器にて炊飯することが可能であり、炊飯の手間を大きく削減することができ、またそのようにして炊飯されたご飯は美味である。
　本発明の超音波処理装置は、噴流と弱い超音波を同時に処置することによって、食材等の生体試料をその細胞組織構造を破砕し劣化せしめることなく食材を効果的に処理できるとともに、超音波処理により植物の細胞内の結合水が増加し、細胞が活性化することが明らかとなった。また、肉類、魚肉類の超音波処理により表層の酸化脂質類が除去され、食味の改善と食する者の健康を増進させる効果が向上することが明らかとなった。
　さらに、本発明に係る超音波処理装置は、農産物生産者、流通業者における利用、水産物生産者、流通業者、加工産業においての利用が見込まれる。
〔比較実験〕
　本発明の実施形態に係る超音波処理装置１の最大の特徴は、使用する超音波の出力が低いことである。超音波処理装置１の出力を、市販されている従来型の超音波処理装置の数分の１から１０分の１の出力とすることにより、生体試料である食材の細胞組織構造を破壊することなく、超音波洗浄・処理を実施することが可能となった。低出力である第１の実施形態の超音波処理装置１と、高出力である従来の超音波処理装置とを比較した。従来の超音波処理装置として、シャープ株式会社の卓上型超音波洗浄装置ＵＴ－２０５Ｓを用いた。比較実験１は、同じ周波数（４０ｋＨｚ）で同じ時間（３分）、鶏肉を超音波処理した場合には、超音波処理装置１では食感が良好であったが、従来の超音波処理装置では食感が劣化した。
　さらに比較実験２では、アルミ箔を金魚すくいのポイ（一対の環状枠）にはさんで、それぞれの処理槽の中央の水面直下にポイを配置し、同じ周波数（４０ｋＨｚ）で同じ時間（１分）、アルミ箔を超音波処理した。従来の超音波処理装置は、最大出力２００Ｗに対して、５０～１００％の範囲で出力が可変である。
　図１４に、本発明及び従来の超音波処理装置による比較実験２の結果を示す。図１４（ａ）には、本発明の超音波処理装置１により超音波処理されたアルミ箔を示している。図１４（ａ）のアルミ箔は、破砕が生じていない。図１４（ｂ）は、従来の超音波処理装置により出力（５０％）で超音波処理されたアルミ箔を示している。図１４（ｃ）は、従来の超音波処理装置１により出力（１００％）で超音波処理されたアルミ箔を示している。従来の超音波処理装置は、最低出力（５０％）においてもアルミ箔が破砕され開口部が生じている。このように従来の超音波処理機は、出力が高いため生体試料である食材の細胞組織構造を破壊する恐れがあることが分かる。従来の超音波処理機に比べて、本発明の超音波処理装置１は、細胞組織構造を破壊するおそれが低い。
　超音波処理により、処理水は加熱されその水温が上昇することから、温度上昇により品質の劣化が予想される食材の超音波処理の業務利用は不可能と考えられてきた。そこで、本発明の実施形態に係る超音波処理装置１において、清浄で低温の水道水を継続的に供給しながら超音波処理を実施する動作原理により、食材の温度上昇を防止しつつ超音波処理することが可能である。図１５に噴流の有無での超音波処理による温度変化の比較図を示す。白丸は、噴流を加えずに超音波処理した場合である。この場合は、処理槽の水温が処理時間に応じて上昇する（３０分で８℃の上昇）。これに対して、黒丸は、噴流を加えた場合であり、温度は変化しないことが実証された。
〔出力測定実験〕
　第１の実施形態の噴流式の超音波処理装置１、及び従来の超音波処理装置ＵＴ－２０５Ｓについて、それぞれ超音波出力を測定した。超音波出力の測定には、新科産業有限会社製の超音波メーターＳＭ１０００を用いた。結論として、第１の実施形態の噴流式の超音波処理装置１の適切な超音波強度は、３～１２ｐｓｉであり、従来の超音波処理装置の約１／３であった。
　処理籠がない状態では、第１の実施形態の超音波処理装置１と、従来の超音波処理装置の超音波強度はほぼ同じであった。超音波処理装置１に処理籠５５をセットした場合、超音波強度が大きく減弱した。したがって、超音波処理装置１自体は通常の超音波処理装置と同等の出力を発揮しているが、洗濯槽５３内に配置された処理籠５５が超音波強度を下げていたと解釈できる。したがって、処理籠５５は、底部にパンチングメタル５５ａを有するため噴流透過性超音波減衰体として作用している。なお、超音波処理装置１において、噴流を流しながら測定した場合に超音波強度が増大したるが、噴流によるアーティファクト（ノイズ等）であるものと考えられる。出力測定実験で使用した超音波メーターは、噴流がある場合に超音波強度を正確に測定できなかった。そこで、以後の議論では、処理籠あり、かつ噴流なしの条件で実験を行った。
　図１６に、第１の実施形態の超音波処理装置１の処理槽５３を上方から見た平面図を示す。図１６に示される丸数字は測定点を示している。処理槽５３の水深２ｃｍ、７ｃｍ、１１ｃｍの底面に平行な平面において、各測定点の超音波強度を測定した。超音波振動子６０の発生する超音波の周波数は５４ｋＨｚとした。
　図１７に、従来の超音波処理装置の処理槽５３を上方から見た平面図を示す。図１７に示される丸数字は測定点を示している。従来の超音波処理装置の処理槽５３の水深２ｃｍ、８ｃｍの底面に平行な平面において、各測定点の超音波強度を測定した。超音波振動子６０の発生する超音波の周波数は４０ｋＨｚとした。
　図１８に、各処理槽における測定値の平均と標準偏差を示す。第１の実施形態の超音波処理装置１の超音波強度は３~１２ｐｓｉであり、従来の超音波処理装置の約３分の１であった。なお、第１の実施形態の超音波処理装置１における測定点は７５箇所（各水深毎に２５ヶ所）、従来の超音波処理装置における測定点は５０箇所（各水深毎に２５ヶ所）とした。
　図１９に、各処理槽における測定値のヒストグラムを示す。第１の実施形態の噴流式の超音波処理装置１においては、図１９（ａ）に示すように、アサリ、塩サバの処理処理のために必要最小限の超音波強度である５~８ｐｓｉが主であり、細胞毒性を有するより強い超音波強度成分（２０ｐｓｉより大きい値）が少ない。これに対して、従来の超音波処理装置においては、図１９（ｂ）の出力５０％、図１９（ｃ）の出力１００％に示すように、第１の実施形態の噴流式の超音波処理装置１に比較して、５～８ｐｓｉの超音波強度の成分が少なく、より大きい強度の成分が多くなっている。
　表１に、アサリＡ、アサリＢ、及び塩サバについて、第１の実施形態の超音波処理装置１を用いて、各超音波強度毎に洗浄効果を評価した。アサリＡとアサリＢは異なる日に購入した。
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　表１から明らかなようにアサリの洗浄効果が発揮されるためには、好ましくは約５ｐｓｉ（４．８ｐｓｉ）以上の超音波強度が必要であることが分かる。塩サバの脱酸化脂質効果が発揮されるためには、好ましくは約４ｐｓｉ（３．６４ｐｓｉ）以上の超音波強度が必要なことが分かる。第１の実施形態の超音波処理装置１では、アサリ、塩サバの洗浄処理のために必要最小限の強度である５～８ｐｓｉが主であり、細胞毒性を有するより高い強度成分（２０ｐｓｉより大きい値）が少ないことが判明した。
　これらを総合すると、適切な超音波強度の範囲は、約５ｐｓｉ以上、約２０ｐｓｉ以下が好ましい。ただし、５ｐｓｉ以下の超音波強度をある程度（数十％程度）含んでいても、被処理物が噴流により撹拌されることが予想されるため、５ｐｓｉ～２０ｐｓｉの成分を主に含む場合に適切に処理することができる。５ｐｓｉ～２０ｐｓｉの成分を主に含む場合とは、水深２ｃｍ～１１ｃｍにおいて等間隔に複数の点で測定した場合、５ｐｓｉ～２０ｐｓｉの成分を好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは８０％以上とすることができる。水深２ｃｍ～１１ｃｍの範囲は、噴流及び超音波が被処理物に適切に作用する処理領域である。さらに、５ｐｓｉ～２０ｐｓｉの成分を主に含む場合の裏返しとして、適切な超音波強度の範囲は、処理領域の５０％未満に１２ｐｓｉより大きい超音波強度を与えるものとしてもよい。
　図２０は、図１９と同じものであるが、より適切な超音波強度の区間Ｉ１と、やや適切な超音波強度の区間Ｉ２とを示す。区間Ｉ１の強度は、５～１２ｐｓｉであり、区間Ｉ２の強度は、１２～２０ｐｓｉである。第１の実施形態の噴流式の超音波処理装置１においては、図２０（ａ）に示すように、区間Ｉ１の成分数が６３．３％あり、区間Ｉ１の成分数及び区間Ｉ２の成分数の合計が８４．０％となる。これに対して、従来の超音波処理装置においては、図２０（ｂ）の出力５０％に示すように、区間Ｉ１の成分数が２６．０％あり、区間Ｉ１の成分数及び区間Ｉ２の成分数の合計が７２．０％となり、第１の実施形態の噴流式の超音波処理装置１に比べて、区間Ｉ２の成分数を多く含むことが分かる。また、従来の超音波処理装置においては、図２０（ｃ）の出力１００％に示すように、区間Ｉ１の成分数が１０．０％あり、区間Ｉ１の成分数及び区間Ｉ２の成分数の合計が４０．０％となり、第１の実施形態の噴流式の超音波処理装置１に比べて、区間Ｉ２の成分数を多く含み、さらに区間Ｉ１の成分数及び区間Ｉ２の成分数の合計が半分以下であるが分かる。
　図２１に、各被処理物毎に、第１の実施形態の噴流式の超音波処理装置１を用いた実験から得られた適切な超音波強度を示す。アサリの処理には、５～２０ｐｓｉの超音波強度が適切であり、塩サバの処理（酸化脂質除去）には、５～２０ｐｓｉの超音波強度が適切であった。なお生きたメダカ胚及び生きたヒラマキガイの超音波処理では、５～２０ｐｓｉの超音波強度を用いることができるが、５ｐｓｉ以下がより適切であり、５～１０ｐｓｉがやや適切であり、１０ｐｓｉ以上の超音波強度によって生体への傷害効果が誘起された。レタスの活性化には、５～２０ｐｓｉの超音波強度を用いることができるが、１０ｐｓｉ以上でやや適切となり、２０ｐｓｉに近いほど適切となった。
　従来の超音波処理装置では、噴流式に比較して５～８ｐｓｉの超音波強度の成分が少なく、超音波強度の分布が高い方に偏っている。今回の測定により、食品用の超音波処理装置として５～１５ｐｓｉの超音波強度を主として出力する超音波処理装置を作製すればよいことが判明した。
　本発明の超音波処理装置１は、弱い出力の超音波を用いることにより、食材の品質を劣化させることなく超音波処理を行い、表面に付着する農薬、泥汚れ、放射能を除去することができる。具体的には次の通り効果が得られた。豚肉、鶏肉、魚肉（干物類含む）の表層に所在する脂肪を除去することにより、酸化脂質を選択的に除去して味見を改善するとともに、食する人間の健康負荷を低減し、健康増進の効果がある。豚肉、鶏肉、魚肉（干物類含む）の表層に所在する脂肪を除去することにより、脂肪分に溶解した可塑剤を除去して食する人間の健康負荷を低減し、健康増進の効果がある。生きている植物（野菜、果物）を超音波処理することにより、細胞内の自由水が結合水化して水分活性が低下し、新鮮な状態の食味としゃきしゃきした食感が復活するとともに、日持ちが改善される。巨視的にはしおれていた葉が再び伸展してみずみずしく活性化した見た目に変容する。洗米（米研ぎ）の時間を短縮（３０分→１０分)し、かつ炊きあがりがおいしくなる。超音波処理して炊飯したご飯は冷蔵保存しても食味が劣化しない。超音波処理した食材を用いて調理した食事は、自然と箸が進むようになった。
〔洗浄実験〕
　本発明の第１の実施形態に係る超音波処理装置１を用いて、各種生鮮食品または生体試料を洗浄した実験例を以下説明する。
１．野菜・果物の洗浄
１－１　周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、サツマイモ、里芋、ジャガイモ、牛蒡、大根、ニンジン、コカブ、レンコン、タマネギ、ニンニク、ショウガの品質を劣化させることなく表面の泥汚れを除去できた。
１－２　周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、小松菜、チンゲン菜、ホウレンソウ、春菊、白菜、キャベツ、レタス、サラダ菜、サンチェ、水菜、山東菜、大葉（青しそ）、パセリ、バジル、ルッコラ、ネギ、モロヘイヤ、アシタバ、クレソン、バジルの品質を劣化させることなく表面の泥汚れを除去できた。
１－３　周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、カリフラワー、ブロッコリー、アスパラガス、ローズマリー、モヤシ、スプラウトの品質を劣化させることなく表面の泥汚れを除去できた。
１－４　周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、ワカメ、アカモクの品質を劣化させることなく表面の泥汚れを除去できた。
１－５　周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、大根のせん切り（刺身のつま）、キャベツのせん切りの品質を劣化させることなく表面の泥汚れを除去できた。
１－６　周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、イチゴの品質を劣化させることなく表面の泥汚れを除去できた。
１－７　周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、トマト、ミニトマト、プチトマト、ピーマン、キュウリ、ナスビ、カボチャ、ゴーヤ、インゲン豆、ソラマメ、エンドウ豆、枝豆の品質を劣化させることなく表面の泥汚れを除去できた。
１－８　周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、リンゴ、ナシ、ミカン、レモン、ブドウ、キウイ、グレープフルーツ、バナナ、メロン、桃、ブルーベリー、アボガド、柿の品質を劣化させることなく表面の泥汚れを除去できた。
１－９　周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、シイタケ、エノキダケ、エリンギ、マイタケ、シメジ、ナメタケの品質を劣化させることなく表面の泥汚れを除去できた。
１－１０　周波数２８ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、ホウレンソウに散布した農薬（フェントエート）を、水洗いの１０３％増しの効率で洗浄できた。
１－１１　周波数２８ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、チンゲン菜に散布した農薬（フェントエート）を、水洗いの２倍の効率で洗浄できた。
１－１２　周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、シイタケ、エノキダケ、モヤシの匂いが嫌みのないすがすがしい香りに変容した。
１－１３　周波数２８ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、レタスの表面の雑菌を除去できた。
２．野菜・果物類の味、日保ちへの効果
２－１　周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に１０分間タマネギに実施することによって、超音波処理なしで食した直後に感じられていた辛味がなくなり、しばらくして辛味が感じられるようになった。裁断しタッパーに入れて冷蔵保存したところ、７日間以上味、食感が維持された。
２－２　ニンジンを短冊状にカットして周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、一ヵ月間タッパーに入れて冷蔵保存することができた。
２－３　キャベツを４分割し、芯をカットして重なり合った葉の隙間に水が行きわたるように、周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に１０分間実施した後、サランラップにくるんで冷蔵保存したところ、一ヵ月後にもみずみずしさは維持されていて、生でも問題なく食することができた。
２－４　小松菜、チンゲン菜、ホウレンソウ、春菊、白菜、キャベツ、レタス、サラダ菜、サンチェ、水菜、山東菜、大葉（青しそ）、パセリ、バジル、ルッコラ、ネギ、モロヘイヤ、アシタバ、クレソン、バジルを周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に１０分間実施したところ、葉のしおれた感がなくなり、しおれていた葉が大きく広がり、新鮮であった時の状態が復元され、新鮮であった時のようなしゃきしゃきした食感が感じられるようになった。
２－５　小松菜、チンゲン菜、ホウレンソウ、小カブ、白菜、キャベツ、レタス、サラダ菜、サンチェ、水菜、山東菜、大葉（青しそ）、パセリを周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に１０分間実施して葉のしなしな感がなくなり、新鮮であった時のようなしゃきしゃきした食感が感じられるようになったものを、暖房を利かせた室内にて保湿をしない状態で静置しても４時間以上その状態が維持された。
２－６　小松菜、チンゲン菜、ホウレンソウ、春菊、白菜、キャベツ、レタス、水菜、山東菜を周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に１０分間実施して葉のしなしな感がなくなり、新鮮であった時のようなしゃきしゃきした食感が感じられるようになったものを、乾燥しないようにタッパー等に入れて冷蔵庫の野菜庫にて保管すると、翌日もみずみずしさ、シャキシャキした食感が維持された。
２－７　周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、モヤシが新鮮であった時のようなシャキシャキした食感が感じられるようになった。また、低価格のものによくみられる嫌味な匂いが消え、冷蔵庫内で一週間後でも問題なく食用に供することが可能なくらい日保ちがよくなった。
２－８　周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、アスパラガスの先端の芽の部分が開いた。洗浄直後に、生で１本ずつ食したところ、超音波洗浄した方がより甘みが強く、風味が強い印象を持った。茹でて食したところ、超音波処理した方がより黄緑色で、よりきれいで、青臭さがなく、しなびた感じがなくなって、美味であった。
２－９　周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、国内産のブロッコリーを超音波処理した後に茹でたところ、甘みが増したように感じられ、美味であった。中国産のブロッコリーの味に変化は生じなかった。
２－１０　周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、シイタケ、エリンギ、マイタケ、エノキダケのかさがふっくらとふくらみ、しなびた感じがなくなり、食感もみずみずしく、新鮮な感じであり、美味となった。また、シイタケのかさの下面の襞が真っ白にきれいになった。すえたような独特の香りがなくなりすっきりした香りになった。潤いを取り戻して、ふっくらした見た目になり、焼いて、および鍋物にして食したところ、美味であった。
２－１１　大根、牛蒡、蓮根、蒟蒻、人参、里芋、シイタケ、鶏肉を裁断した後に周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に１０分間実施した後に煮物にしたところ、美味となった。超音波処理した具材を用いた煮物では、灰汁が少なく、すっきりした味わいとなった。また、大根、蒟蒻への味の浸透が早くなり、調理時間を短縮できた。
２－１２　周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、矢車草の日持ちが改善した。
３．　野菜を活性化する効果
３－１　周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、噴流式超音波処理して８日間静置したところ、超音波処理していないモヤシ群は全て腐敗したのに対して、超音波処理したモヤシ群では発芽するものがあった。
３－２　周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、１時間程度のうちにネギの芯部が突出した。数時間以上の時間経過によって芯部が突出することは通常であるが、超音波処理によりネギ内部の体積が急速に増加したものと解釈できる。
３－３　周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に１０分間実施することによって、ブドウ（福岡産）を超音波処理し、糖度計にて果汁の糖度を測定したところ、超音波処理後3時間の時点で糖度が上昇し、また糖度分布の分散が小さくなった。
４．　洗米（米研ぎ）への効果
４－１　周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に５～１０分間実施すると、浸漬の時間がゼロであっても通常の炊飯器を用いて炊飯でき、美味になった。
４－２　周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理と噴流を同時に５～１０分間実施して炊飯する場合、もち米と白米の割合が５：５以下であれば、浸漬の時間がゼロであっても通常の炊飯器を用いて炊飯でき、美味になった。
４－３　余ったご飯を冷ご飯として食した場合も、すっきりした食感は維持され、美味であった。電子レンジを用いて加熱すると、嫌な匂いがなく炊きたてと同様の食味になった。
５．肉類の超音波処理
５－１　豚肉（ロース、もも、バラ）、国産牛肉を周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に３分間実施して、肉野菜炒め、および鉄板焼きにして食したところ、冷凍肉の嫌な風味（臭み）が消失し、美味であった。食感には悪影響はなく、むしろやわらかくなって食感が向上したように思われた。通常は調理後時間が経つと肉の食感が堅くなるが、超音波処理した肉では調理後も肉が堅くなることがなかった。豚肉（トンカツ用、国産）を超音波処理（５分）したところ、小さな白色の懸濁物が大量に脂身より噴出した。処理後、豚肉の表面が水膨れした印象であった。また、肉が３割ほど大きくなった。トンカツにして食したところ、普通のトンカツよりもすっきりしたおいしさであり、調理の翌日も脂分が固くなることなくおいしく食することができた。超音波処理をした牛肉、豚肉では、調理後料理が冷めて煮汁表面に出現する白い油状のラード、あるいは調理した翌日に生じる白いラードの塊が発生せず、冷めてもすっきりした美味のままであった。
５－２　オーストラリア産の冷凍牛肉スライスを周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に１０分間実施して調理すると、風味がほぼ完全に失われ、嫌な不快な風味となって極めて不味となり、成形肉や牛脂注入肉などの加工肉を識別することができた。
５－３　鶏肉（ムネ肉、モモ肉、骨付きモモ）周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に５分間実施して調理したところ、あっさりした食感と風味であって美味であった。チキンカツにして食したところ、通常のチキンカツよりもあっさりした食感と風味であり、強いて言えばすこし風味が物足りない心象であった。肉野菜炒め、鉄板焼き、煮物、焼き鳥に調理し食したところ、皮も大変やわらかくてやさしい食感となっており、大変美味であった。牛肉、豚肉と同様、調理後料理が冷めて煮汁表面に出現する白い油状のラード、あるいは調理した翌日に生じる白いラードの塊が発生せず、冷めてもすっきりした美味のままであり、臭みも発生しなかった。皮を塩味で焼き鳥にしたところ、通常の鳥皮のねちょねちょした食感と鳥の脂独特の臭みが消失し、すっきりした味と風味であり、美味となった。
５－４　周波数２８ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に５分間実施して調理したところ、フタル酸ジイソオクチル（商標名：Ｃｏｒｆｌｅｘ８８０）という可塑剤を鶏肉より除去することができた。
６．　魚肉の超音波処理
６－１　冷凍赤魚を周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に５分間実施した後に煮魚としたところ、発生した灰汁の量が明らかに少なく、煮汁が透明であり、煮ている際の湯気の香りに臭みがなかった。煮魚は冷凍とは思えないような美味であった。また、煮汁を分注して冷蔵庫に一晩静置したところ、大変驚くべきことに「煮こごり」が生じた。
６－２　冷凍カレイ、冷凍銀タラを周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に５分間実施した後に煮魚としたところ、冷凍焼けのいやな風味が消失し、美味ではないものの普通に食することができた。
６－３　冷凍ではないウマヅラハギを周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に５分間実施した後に煮魚としたところ美味であった。
６－４　アユを周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に５分間実施した後に焼き魚として食したところ、生臭さが消失して美味であった。
６－５　超音波処理によって、新鮮でない魚が有する嫌味な風味が消失するために、味付けが薄くて十分となり、味付けに用いる醤油、出し汁、みりん、砂糖、塩等の調味料の使用量が少なくなった。調味料の使用量を減らす節約効果に加えて、過剰な醤油の使用に起因する過剰な塩分摂取を防ぐことができた。
６－６　三陸産のサバを周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に３分間実施した後に煮たところ、美味であった。煮汁は透明であり、「煮こごり」が生じた。
６－７　冷凍イカ、解凍イカ（スルメイカ、ヤリイカ、ケンサキイカ、ヒイカ）を周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に３分間実施した後に煮物に調理したところ、生臭さが消失し、美味となった。イカの風味は失われなかった。煮汁が不透明化しないことが特徴であった。
６－８　国産マダコ（刺身用）を周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に３分間実施した後に刺身および煮物としたところ、臭みがなくなり美味となった。モーリタニア産マダコ（刺身用）を周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に３分間実施した後に刺身および煮物としたところ、味と風味がほぼ完全に消失し無味となった。国産と海外産解凍品を判別する手法として用いることができた。
６－９　チリ産冷凍シャケを周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に１分間実施した後に、焼いて食したところ、美味であった。超音波洗浄開始直後に、皮下の脂身の部分より白い懸濁物が大量に噴出した。超音波処理を５分間行ったところ、ほぼ完全に風味が失われて、不味であった。
６－１０　１％食塩水を満たしてハマチの刺身に周波数４０ｋＨｚの超音波処理を３分間実施したところ、少々塩辛くなったが、臭みが消失し美味となった。また、ハマチの刺身を周波数４０ｋＨｚの超音波処理と水道水の噴流を同時に３分間実施したところ、ハマチの臭みが消失したが、水っぽさが強くなり美味ではなかった。ハマチの刺身を１％塩水の中で噴流がない状態で周波数４０ｋＨｚの超音波処理を３分間実施したところ、ハマチの臭みが消失したが、塩辛くなりそのままでは不味であった。
６－１１　鯛のアラ（頭部、腹壁、背骨、尾ひれほか）の鱗を除去した後に周波数４０ｋＨｚの超音波処理と噴流を同時に５分間実施した後にアラ煮としたところ、美味であった。煮汁は透明であり、「煮こごり」が生じた。
７　魚の干物のの超音波処理
７－１　サンマの開き、アジの開き、本ホッケの開き、縞ホッケの開き、カマスの開き、赤魚の干物、ヒメタラの干物、コマイの干物、シシャモの干物、カレイの干物を周波数４０ｋＨｚの超音波処理を３分間実施して食したたところ、臭みが消失して風味は残り、美味であった。
７－２　サンマの開きを周波数２８ｋＨｚの超音波処理を３分間実施したところ、サンマの開きの表面に存在する雑菌類が約１０分の１に減少した。
７－３　塩サバ（干物、冷凍、ノルウェー産）を周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理を３分間実施した後に、焼いて食したところ、美味であった。食後にゲップをしても嫌な臭いがしない、胸焼けがしないのが特徴であった。
７－４　塩サバ（干物、冷凍、ノルウェー産）を周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理を２～３分間実施したところ、黄色く着色した脂分、臭みのある匂い、冷凍焼けの匂いが消失し、爽やかなサバ本来の風味に変化した。
７－５　塩サバ（干物、冷凍、ノルウェー産）を周波数２８ｋＨｚの超音波処理を２～３分間実施したところ、可塑剤が除去された。
８．　２枚貝の超音波洗浄
８－１　活きたアサリを周波数周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理を１０分間実施した後に、アサリの殻表面の微細な汚れ（バイオフィルムが死滅腐敗したもの）が除去され、洗浄後のアサリの肉質に悪影響はなく、すっきりとした味わいとなって美味となった。洗浄後のアサリを家庭用冷凍庫にて冷凍保存することも可能であった。
８－２　活きたシジミを周波数４０ｋＨｚ（もしくは２８ｋＨｚ）の超音波処理を１０分間実施した後に、シジミの殻表面の微細な汚れ（バイオフィルムが死滅腐敗したもの）が除去され、洗浄後のシジミの肉質に悪影響はなく、すっきりとした味わいとなって美味となった。洗浄後のアサリを家庭用冷凍庫にて冷凍保存することも可能であった。
８－３　活きたホッキ貝を周波数４０ｋＨｚの超音波処理を１０分間実施した後に、シジミの殻表面の微細な汚れ（バイオフィルムが死滅腐敗したもの）が除去され、洗浄後のホッキ貝の肉質に悪影響はなく、すっきりとした味わいとなって美味となった。
８－４　ホタテの冷凍むき身を周波数４０ｋＨｚの超音波処理を１０分間実施したところ、生臭い嫌な匂いが消失し、鉄板焼きにて食すと臭くなくすっきりしたホタテの香りと風味が感じられ、美味となった。
　本発明の超音波処理装置、及び超音波処理方法の各態様は、下記の通り構成される。
　（態様１）処理水の噴流と超音波により被処理物に処理を施すための超音波処理装置であって、前記被処理物を収容する処理槽と、処理槽前記処理槽の内部に前記噴流を導く処理水供給口と、前記処理槽の前記内部から処理水を流出する処理水流出口と、前記底部から前記内部に超音波を照射する複数の超音波振動子とを備え、前記超音波振動子は、２０ｋＨｚから１７０ｋＨｚの間の超音波を発生し、かつ３～２０ｐｓｉの超音波強度を処理領域中に与える、超音波処理装置。
　（態様２）態様１に記載の超音波処理装置において、前記超音波振動子は、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚの間の超音波を発生する、超音波処理装置。（態様３）態様１または２に記載の超音波処理装置において、前記超音波振動子は、３～１２ｐｓｉの超音波強度を前記処理槽内に等間隔に設定した複数の測定点の５０％以上で有する、超音波処理装置。（態様４）態様１～４のいずれか一項に記載の超音波処理装置において、噴流透過性の超音波減衰材を前記処理槽内に備える、超音波処理装置。（態様５）態様４に記載の超音波処理装置において、前記超音波減衰材は、前記処理水供給口と対向する部分にパンチングメタルまたは金網を有する、超音波処理装置。（態様６）態様１～５のいずれか一項に記載の超音波処理装置において、前記噴流は、０．５Ｌ／ｍｉｎから２．０Ｌ／ｍｉｎの間の流量を有する、超音波処理装置。（態様７）態様１～６のいずれか一項に記載の超音波処理装置において、処理水の温度を所定範囲に維持する恒温ユニットを備える、超音波処理装置。（態様８）態様１～７のいずれか一項に記載の超音波処理装置において、前記超音波処理装置は、前記超音波を前記処理槽内に照射しつつ、前記処理水を前記処理槽内に噴射する、超音波処理装置。
　（態様９）態様１～８のいずれか一項に記載の超音波処理装置を備えるシステムキッチン。（態様１０）処理水の噴流と超音波により被処理物を処理する超音波処理方法であって、前記被処理物を処理槽に収容する工程と、前記処理槽の処理水供給口から前記処理槽の内部に前記噴流を導きつつ、前記処理槽に設けた複数の超音波振動子から前記被処理物に超音波を照射する、処理工程とを備え、前記処理工程中に、前記超音波振動子は、２０ｋＨｚから１７０ｋＨｚの間の超音波を発生し、かつ３～２０ｐｓｉの超音波強度を処理領域中に与える、超音波処理方法。（態様１１）態様１０に記載の超音波処理方法において、前記被処理物は食品であり、前記処理工程は、前記噴流及び前記超音波により前記食品の表層の酸化物を除去する、超音波処理方法。
　１　　超音波処理装置
２０　　筺体
３０ａ　処理水供給部
３０ｂ　処理水流出部
３１ａ　処理水供給管
３１ｂ　排水管
４０　　コントロールパネル
５０　　処理ユニット
５１　　処理槽蓋（外蓋）
５３　　処理槽
５３ａ　処理水供給口
５３ｂ　処理水流出口
５５　　処理籠
５９　　処理籠蓋（内蓋）
６０　　超音波振動子
７０　　制御基板
８０　　恒温ユニット
１０００　システムキッチン

Claims (13)

  1. 　処理水の噴流と超音波により被処理物に処理を施すための超音波処理装置であって、
    　前記被処理物を収容する処理槽と、
    　前記処理槽の内部に前記噴流を導く処理水供給口と、
    　前記処理槽の内部から処理水を流出する処理水流出口と、
    　前記内部に超音波を照射する複数の超音波振動子と、
    　前記内部で前記超音波振動子と対向する部分に配置され、超音波を減衰するパンチングメタルを備えた洗浄カゴとを備え、
    　前記超音波振動子は、２０ｋＨｚから１７０ｋＨｚの間の超音波を発生する、超音波処理装置。
  2. 　請求項１に記載の超音波処理装置において、
    　前記超音波振動子は、前記パンチングメタルを介して、処理領域中の５０％未満に１２ｐｓｉより大きい超音波強度を与える、超音波処理装置。
  3. 　請求項２に記載の超音波処理装置において、
    　前記超音波振動子は、４０ｋＨｚから１００ｋＨｚの間の超音波を発生する、超音波処理装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の超音波処理装置において、
    　前記超音波振動子は、１２ｐｓｉより大きい超音波強度を前記処理槽内に等間隔に設定した複数の測定点の５０％未満で有する、超音波処理装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか一項に記載の超音波処理装置において、
    　前記噴流は温水であり、前記超音波処理装置は、前記内部に前記温水を供給しつつ超音波を照射する、超音波処理装置。
  6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の超音波処理装置において、
    　モスキート音を遮音する遮音材を備える、超音波処理装置。
  7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の超音波処理装置において、
    　前記噴流は、０．５Ｌ／ｍｉｎから２．０Ｌ／ｍｉｎの間の流量を有する、超音波処理装置。
  8. 　請求項１～７のいずれか一項に記載の超音波処理装置において、
    　処理水の温度を所定範囲に維持する恒温ユニットを備える、超音波処理装置。
  9. 　請求項１～８のいずれか一項に記載の超音波処理装置において、
    　前記超音波処理装置は、前記超音波を前記処理槽内に照射しつつ、前記処理水を前記処理槽内に噴射する、超音波処理装置。
  10. 　請求項１～９のいずれか一項に記載の超音波処理装置を備えるシステムキッチン。
  11. 　処理水の噴流と超音波により肉類または魚介類を含む生鮮食品または生体試料を処理する超音波処理方法であって、
    　前記生鮮食品または生体試料を処理槽に収容する工程と、
    　前記処理槽の処理水供給口から前記処理槽の内部に前記噴流を導きつつ、前記処理槽に設けた複数の超音波振動子から、前記内部で前記超音波振動子と対向する部分に配置され、超音波を減衰するパンチングメタルを介して、前記生鮮食品または生体試料に超音波を照射する、処理工程とを備え、
    　前記処理工程中に、前記超音波振動子は、２０ｋＨｚから１７０ｋＨｚの間の超音波を発生する、超音波処理方法。
  12. 　請求項１１に記載の超音波処理方法において、
    　前記処理工程中に、前記超音波振動子は、前記パンチングメタルを介して、処理領域中の５０％未満に１２ｐｓｉより大きい超音波強度を与える、超音波処理方法。
  13. 　請求項１１または１２に記載の超音波処理方法において、
    　前記処理工程は、前記噴流及び前記超音波により前記生鮮食品または生体試料の表面の酸化物を除去する、超音波処理方法。
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