液体食品の殺菌装置及び殺菌方法
【課題】 本発明は、液状食品中で問題となる微生物（主に耐熱性芽胞菌）を殺菌し、食品の安全性及び保存性を向上させることを課題とする。
【解決手段】 １対以上の金属製の電極に挟まれた通電ユニットを用いて電気伝導性を有する液体食品を殺菌する方法であって、通電ユニットは密閉系とし、電圧を印加した通電ユニットに液体食品を連続的に通液することによって微生物を殺菌すること、を特徴とする液体食品の殺菌方法。本法によれば、通電ユニット内は液体食品自体の液圧によって加圧されるため、通電ユニットを加圧容器内に収容することなく、効率的に加圧交流高電界殺菌処理が可能となる。
【解決手段】 １対以上の金属製の電極に挟まれた通電ユニットを用いて電気伝導性を有する液体食品を殺菌する方法であって、通電ユニットは密閉系とし、電圧を印加した通電ユニットに液体食品を連続的に通液することによって微生物を殺菌すること、を特徴とする液体食品の殺菌方法。本法によれば、通電ユニット内は液体食品自体の液圧によって加圧されるため、通電ユニットを加圧容器内に収容することなく、効率的に加圧交流高電界殺菌処理が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、果汁、コーヒー飲料、茶飲料、乳含有飲料等の清涼飲料水、スープ類、アルコール飲料、ダシ類その他各種液体食品中で問題となる微生物を殺菌する技術に関するものであり、本発明によれば、従来簡単には殺菌することができなかった耐熱性芽胞菌も容易に殺菌することが可能となったので、本発明は液体食品の安全性及び保存性を更に高めるのに特に有用である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、当業界においては、微生物の殺菌を行うには、被処理物を加熱し殺菌を行うのが一般的である。また、微生物制御という観点から抗菌剤・静菌剤などを使用したり、又はｐＨを調整することにより微生物制御を行っている。また、食品添加物の使用が好まれない昨今にあっては、物理的ないし電気的殺菌方法への関心も高まり、例えば高電圧のパルスを用いる方法が提案されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
たしかにこの高電圧パルス法はすぐれた方法であるが、殺菌対象物を一旦槽内に貯留する必要があるためバッチ式処理であって、連続処理ができないし、殺菌時間も長く、そのため殺菌対象物の風味や品質の劣化は避けられず、充分に満足できるものとはいい難い。
【非特許文献１】日本食品工学会誌、Ｖｏｌ．４， Ｎｏ．２， ｐ４７〜５１ （２００３年６月１５日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、食品中で腐敗や変敗などの問題となる微生物（耐熱性芽胞菌を含む）を効果的に殺菌して、食品の保存性を向上させ、微生物制御のために使用する添加物量の削減や加熱殺菌に伴う加熱劣化の防止や抑制、例えば有効成分やアロマの分解などの防止や抑制を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであって、各方面から検討の結果、化学的方法ではなく電気的方法に着目するに至り、食品の加熱に伴う有効成分の変化の防止や制御、香気成分の変化の防止や制御、微生物制御の為の各種添加物の削減を目指し、交流電源を用いて電圧を印加する事により電界を発生させたところ上記有効成分の変化や香気成分の変化を制御し、更に効果的に微生物を連続的に殺菌することができ、しかも通常の方法では簡単に殺菌することのできない耐熱性芽胞菌も短時間に効率的に連続殺菌できることをはじめて見出し、更に研究の結果、遂に本発明を完成するに至ったものである。
【０００６】
すなわち本発明は、１対以上の金属製の電極に挟まれた通電ユニットを用いて電気伝導性を有する液体食品を殺菌する方法であって、通電ユニットの電極には交流電源を接続し、電圧を印加した通電ユニットに液体食品を連続的に通液することによって微生物を殺菌すること、を特徴とした液体食品の殺菌方法を提供するものである。
【０００７】
更に好適には、本発明においては、少なくとも通電ユニットは密閉系となし、その内部はこれを加圧しながら液体食品の殺菌処理を行うことが実施態様のひとつとして包含され、また、密閉系通電ユニット内部の加圧はその中を通液する液体食品自体によるものであってことも実施態様のひとつとして包含される。
【０００８】
上記方法を実施するには、液体の供給口と取り出し口を設けた容器に通電ユニットを食品製造ラインに備え、当該通電ユニットは金属の電極を有し、且つ通電ユニット内を加圧することが望ましい。このような電圧を印加した通電ユニットに液体食品を通液させることにより電極間で電界が発生し、微生物を殺菌することができる。
【０００９】
本発明は、上記方法を実施するための装置も提供するものであって、その実施態様のひとつとして次のような装置があげられる。
（態様１）
液体の供給口と取り出し口を通電ユニットに接続し、通電ユニットには１対以上の金属製の電極を配し、且つ、これらの電極には交流電源を接続して電極間で電界を発生するようにしてなり、しかも、通電ユニット内は加圧可能としてなること、を特徴とする液体食品の連続殺菌装置。
【００１０】
（態様２）
送液手段、通電ユニット、冷却装置、保圧弁を備え、通電ユニットには１対以上の金属製の電極を配し、且つ、これらの電極には交流電源を接続し、好適には、少なくとも送液手段、通電ユニット、冷却装置、保圧弁は接続して内部を密閉系としてなること、を特徴とする液体食品の連続殺菌装置。
【００１１】
（態様３）
通電ユニットの前に予備加熱装置を設置し、予備加熱装置が加熱用熱交換プレート及び／又は通電ユニットであること、を特徴とする態様２に記載の装置。
【００１２】
（態様４）
冷却装置が冷却用熱交換プレート又はチューブであること、を特徴とする態様２又は３に記載の装置。
【００１３】
（態様５）
通電ユニットは加圧容器内に収容することなく、その内部を送液される液体等によって加圧してなること、を特徴とする態様１〜４のいずれか1項に記載の装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、通電ユニット内の電界中に液体食品を通過させることにより、液体食品を連続的に殺菌することができる。しかもその際、少なくとも通電ユニットの内部を加圧することによって、通常の微生物はもとより耐熱性微生物、特に耐熱性芽胞菌等も１秒以内というきわめて短い時間で殺菌でき、そのため、液体食品の風味、品質の劣化や有効成分の減少や変質も防止でき、液体食品の殺菌システムとして特に好適である。
【００１５】
また、装置の面からは、通電ユニットのほか各装置や手段はパイプで連結し且つ密閉系となすことにより、これらの内部はポンプによって送液される液体食品自体の圧力によって加圧されるため、装置全体を圧力容器内に収容する必要がなく、装置はコンパクトとなり、操作は格段に簡素化され、きわめて効率的に殺菌処理を達成することができる。
【００１６】
液体食品、特に缶ジュースや缶コーヒー飲料といった容器入り液体食品は、自動販売機で販売されることが多く、その際は製造から一定期間経過後に消費されることになるが、殺菌処理しても、耐熱性芽胞菌が残っていると、その間にこれが繁殖して腐敗や品質の劣化を生じる。しかしながら、このような微生物を完全に殺菌するには、高温、且つ高圧でしかも長時間処理せざると得ず、コストアップや液体食品の風味、品質の劣化は避けられない。
【００１７】
本発明はこれらの点を一挙に解決するのにはじめて成功したものであって、特に飲食品の技術分野に適合した殺菌方法である。しかも、大型で複雑な加圧装置を使用する必要がないので、コスト面、操作面及び作業安全性の面からもすぐれており、小さな装置で非常に高い殺菌効果が得られる点においても、飲食品の殺菌システムとして特に卓越している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、電圧を印加した通電ユニットに液体食品を通液させることによって電極間で電界が発生し、微生物を連続的に殺菌するものであるが、その際、通電ユニットを密閉系とし、所望に応じて通電ユニット内を更に加圧することにより、液体殺菌するのが困難であった耐熱性芽胞菌もごく短時間で殺菌することができ、大幅な効率化が達成される。
【００１９】
本発明に係る連続殺菌方法は、以下に例示されるような装置で実施することができる。
液体の供給口と取り出し口を通電ユニットに接続し、通電ユニットには１対以上の金属製の電極を配し、且つ、これらの電極には交流電源を接続して電極間で電界を発生するようにしてなり、しかも通電ユニット内は加圧可能としてなること、を特徴とする液体食品の連続殺菌装置。
【００２０】
通電ユニット内は、開放系としてもよいが、密閉系とすることにより、通電ユニット内を加圧可能とすることができる。通電ユニット内は、それ自体を密閉系とすることにより、通電ユニットを加圧容器に収容することなく加圧することができる。例えば、通電ユニットは密閉されているため、その中に加圧ガスを供給してもよいし、通電ユニット内をポンプで通液する液体の圧力だけでも加圧状態とすることができる。
【００２１】
以下に本発明を添付図面を参照しながら更に具体的に説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る液体食品殺菌装置の実施例を図示したものであり、上段が第１実施例、下段が第２実施例である。
【００２３】
図１に図示したように、本発明に係る液体食品の連続殺菌装置は、送液手段、（予備加熱装置）、通電ユニット、冷却装置、保圧弁を備え、通電ユニットには１対以上の金属製の電極を配し、且つ、これらの電極には交流電源を接続し、少なくとも予備加熱装置、通電ユニット、冷却装置、保圧弁は接続して内部を密閉系としてなるものである。殺菌するために予め加熱が必要な場合は、予備加熱装置を使用すればよい。
【００２４】
更に具体的には、例えば、送液手段としてはポンプが使用され、通常使用されるプランジャーポンプ、シリンダーポンプ、ロータリーポンプなどから適宜選択して使用し、予備加熱装置としては熱交換プレート（加熱用）が使用されるほか、第２実施例（下段）のように、通電ユニットを設けてそのジュール熱を利用してもよい。
【００２５】
通電ユニット（図面においては、高電界電極と表示）には、液体の供給口から供給される液体が流れる流路が形成され、この流路には交流電源（高周波交流電源）に接続される少なくとも一対の電極が臨んだ構成となっている。具体的には、この通電ユニットの電極には交流電源が接続され、接続される電極は、絶縁体に覆われた金属の電極を最低１対以上臨んだ構成にする事により殺菌できる。更に、電極を覆う絶縁体は、加圧出来る様に密閉状態である。
【００２６】
電極の種類としては、電気伝導性を有する金属であれば問題無いが、電極の腐食など劣化防止の為には、チタン製、白金製もしくはステンレス製が望ましい。また、通電ユニットの電極は絶縁体を複数枚重ねる事により、電極を何枚も積層させる事が出来る。
【００２７】
通電ユニットにおいて通電処理することによって、ジュール熱により液体食品が加熱されるため、風味や品質劣化が生じるのでそれを希望しない場合には、冷却手段を設ければよく、例えば、熱交換プレート（冷却用）を使用することができる。
【００２８】
このようにして殺菌処理された液体食品は、保圧弁（調圧弁）を介して系外に取り出される。圧力調整は送液手段と保圧弁とで調節し、通電ユニット内を適切な状態を維持する。
【００２９】
本発明に係る連続殺菌装置は、このようにポンプ〜保圧弁に至るまで配管（パイプ：図中、黒い矢印で示す）で接続されて、それ自体密閉系を構成している。したがって、予備加熱手段〜保圧弁、少なくとも通電ユニットは、加圧容器内に配設することなく、それ自体でその内部は加圧可能とすることができるので、本装置はオープンスペース内に設置しておいても、加圧交流高電界殺菌処理が可能となる点で、きわめて特徴的であり、効率的である。すなわち、通電ユニットを加圧容器に収容して通電ユニットを外部から加圧する場合とは根本的に相違するのである。
【００３０】
本装置は、このような構成を新規に採用したことにより、加圧容器内に収容した場合とは異なり、各装置、手段はパイプで接続しているため、圧力のコントロールが容易であって、微調整も可能となる。なお、加圧手段としては、加圧ガスを使用してもよいし、液体食品自体の水圧（液圧）も利用可能であるので、ポンプ（及び必要あれば保圧弁）をコントロールすることによって格別な加圧手段を別途設けることなく、液体食品の水圧を利用することによって加圧状態とすることができ、本装置は自己完結型の装置ということができる。加圧手段として好ましくは水圧（液圧）であり、加圧ガスを利用する場合には、処理時の圧力を一定に保持できるようにする。
【００３１】
液体食品を殺菌するには、まず、液体食品（未殺菌物）をポンプを介して通液し、予備加熱した後、通電ユニットにて処理した後に冷却し、保圧弁を介して殺菌物として系外に取り出せばよいが、以下において、内部を加圧した場合を例にとって本発明を詳しく説明する。
【００３２】
液体食品は（予備加熱処理した後）、通電ユニットにて加圧下において通電処理するが、その際、通電ユニット内の圧力が、液体食品へ電圧を印加したときの品温に４０℃加算したときの飽和水蒸気圧以上の圧力であるのが望ましい。その理由として、通液する液体食品が電極に接触したときに起こりやすいスパーク（一時的に放電が発生する現象）を抑制し効率的に微生物殺菌を達成させること及び微小スパークを防止することにより電極の劣化を防止するためである。圧力としては、１２０℃で、０．６ＭＰａ以上、好ましくは０．８ＭＰａ以上、更に好ましくは０．９ＭＰａ以上であるので、これにしたがって加算値をきめればよい。
【００３３】
過電ユニット内の電極の電圧印加時間は、きわめて短かく、１秒以内とするのがよい。電圧の印加時間が長すぎると十分な印加電圧を確保することができないからである。このように、印加時間は、１秒以内、好ましくは０．５秒以内であり、実施例においては、０．００６〜０．０４４秒のように０．０５秒以内も例示されている。このように、本発明においては、電圧印加時間が１秒以内、例えば０．１秒以内であって、きわめて短かい点でも非常に特徴的である。
【００３４】
また、電極間の距離と印加電圧と電圧印加時間との関係については、電極間距離１ｃｍあたりの電極への印加電圧（Ｖ／ｃｍ）と液体食品への電圧印加時間（液体食品の通過時間）（秒）の積算係数が５０以上となるのが望ましい。この関係は係数が５０以上となると通常の加熱のみの殺菌（ＵＨＴ殺菌やレトルト殺菌など）以上に微生物の殺菌を達成できるからである。この係数は、５０以上であればよく、格別の限界はないが、通常、６０〜２００までが例示される。これらの関係を数式で表わすと、次のとおりである。
【００３５】
電極間距離あたりの印加電圧（Ｖ／ｃｍ）×印加時間（秒）≧５０
（式中、Ｖは電圧、ｃｍは電極間の距離を表わす。）
【００３６】
また、本発明においては、更に、通電ユニットを２回以上通液したり、予め熱交換プレート等を用い予備加熱を行ったものを通電ユニットに通液しても問題無い。なお、図１には本発明装置は横型のものを図示したが、堅型のものも使用可能である。
【００３７】
電源の周波数としては、エネルギー効率の面と電極に対する耐腐食性の面から、５０ｋＨｚ以下、好ましくは２０ｋＨｚ以下がよく、１０〜２０ｋＨｚの範囲が好適であり、５ｋＨｚあるいはそれ以下も使用可能である。
【００３８】
本発明で殺菌できる微生物としては、加熱殺菌を必要とする微生物であり、特に変敗や腐敗を引き起こすような微生物に好適である。更に、通常加熱殺菌でも十分な殺菌を要するような耐熱性微生物や芽胞形成する微生物には当該発明の方法による殺菌が効果的である。たとえば、グラム陽性菌を中心とするＢａｃｉｌｌｕｓ属、Ｇｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ａｌｉｃｙｃｌｏｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｍｏｒｅｌｌａ属、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ属、Ｔｈｅｒｍｏａｎａｅｒｏｂａｃｔｅｒ属などが例示される。
【００３９】
更に、通電することで抵抗加熱（ジュール熱）が発生することにより液体食品が加熱される為、必要以上の熱が加わらないように、通電ユニットに液体食品を通液させた後、直ちに液体食品が冷却されるような構造であることが望ましい。
【００４０】
通液できる食品としては、果汁、野菜汁、牛乳、豆乳、スープ、各種清涼飲料やコーヒー飲料、茶類飲料及びアルコール、ダシ、ツユなど例示する事が出来る。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００４２】
（実施例１）
微生物調整
耐熱性微生物胞子Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ ＪＣＭ２４７７を用い栄研器材社製 普通ブイヨン培地にて芽胞形成を行い、形成した芽胞を１０％グリセロールを含む０．８５％生理食塩水中に保存し、−８５℃にて凍結保存した物を微生物として用いた。
【００４３】
圧力の影響
図１の装置を用いて上記微生物を用い通電ユニット内を０．４、０．６、０．８、０．９５ＭＰａに加圧し、電気伝導性を付与する為に０．０１％食塩水中に微生物をケン濁した物を通液した。使用した電極は６ｍｍ（幅）×３２ｍｍ（高さ）×電極間間隔１ｍｍ及び６ｍｍ（幅）×１６ｍｍ（高さ）×電極間間隔１ｍｍを用い、ポンプを使用して、流速１Ｌ／分で通液した。それぞれの電極の交流電界印加時間は、０．０１１秒及び０．００６秒で印加電界は８０００Ｖ／ｃｍ及び８５００Ｖ／ｃｍで処理（周波数２０ｋＨｚ）を行った。そのときの品温は、１１５℃であった。処理後１秒以内に常温まで冷却を行い、生残菌数（対数）−初期芽胞菌数（対数）にて示す（図２）。この数値の正数値が死滅菌数を示す。
【００４４】
残存した微生物芽胞数の測定には、栄研器材製の標準寒天培地にてコロニー数をカウントする事により行った。上記結果から、１１５℃（蒸気圧０．７ＭＰａ）に対して４０℃を加算した蒸気圧０．４５ＭＰａ以上に加圧する事によりＢ．ｓｕｂｔｉｌｉｓの胞子を効率的に殺菌できる事が明らかになった。
【００４５】
（実施例２）
印加電界時間及び印加電圧の影響
実施例１で用いた微生物を用い通電ユニット内を０．９ＭＰａに加圧し、使用した電極は６ｍｍ（幅）×３２ｍｍ（高さ）×電極間間隔１ｍｍ、２ｍｍ及び４ｍｍび及び６ｍｍ（幅）×２４ｍｍ（高さ）×電極間間隔２ｍｍ及び４ｍｍを用い、周波数２０ｋＨｚ、流速１Ｌ／分にて通液した。それぞれの電極の交流電界印加時間を下記表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
※ 印加電圧 （ ）外の数値は１ｍｍ当たりの印加電圧（Ｖ／ｍｍ）、
（ ）内の数値実際のテスト時の印加電圧（Ｖ）
【００４８】
また、印加電界強度を変更するために通液するときの食塩水濃度を０．０１〜０．２％に変化させながら処理を行った。そのときの品温は、１１５℃であった。処理後１秒以内に常温まで冷却を行い、生残菌数から初期芽胞菌数を差し引いた数値にて示す（図３）。表１と図３において丸数字はそれぞれ対応している。
【００４９】
残存した微生物芽胞数の測定には、栄研器材製の標準寒天培地にてコロニー数をカウントする事により行った。また、用いたＢ．ｓｕｂｔｉｌｉｓの温浴中でのＤ１１５℃＝０．０２９（すなわち、１１５℃でのＤｅａｔｈ Ｖａｌｕｅ（Ｄ値）が０．０２９分）である事から一秒での殺菌できる菌数（対数）が０．５７である事から係数５０以上にすることによりＢ．ｓｕｂｔｉｌｉｓの胞子を効果的に殺菌できる事が明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る連続殺菌装置を示す。
【図２】処理圧力と殺菌菌数との関係を示す。
【図３】使用電極と殺菌菌数との関係を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、果汁、コーヒー飲料、茶飲料、乳含有飲料等の清涼飲料水、スープ類、アルコール飲料、ダシ類その他各種液体食品中で問題となる微生物を殺菌する技術に関するものであり、本発明によれば、従来簡単には殺菌することができなかった耐熱性芽胞菌も容易に殺菌することが可能となったので、本発明は液体食品の安全性及び保存性を更に高めるのに特に有用である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、当業界においては、微生物の殺菌を行うには、被処理物を加熱し殺菌を行うのが一般的である。また、微生物制御という観点から抗菌剤・静菌剤などを使用したり、又はｐＨを調整することにより微生物制御を行っている。また、食品添加物の使用が好まれない昨今にあっては、物理的ないし電気的殺菌方法への関心も高まり、例えば高電圧のパルスを用いる方法が提案されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
たしかにこの高電圧パルス法はすぐれた方法であるが、殺菌対象物を一旦槽内に貯留する必要があるためバッチ式処理であって、連続処理ができないし、殺菌時間も長く、そのため殺菌対象物の風味や品質の劣化は避けられず、充分に満足できるものとはいい難い。
【非特許文献１】日本食品工学会誌、Ｖｏｌ．４， Ｎｏ．２， ｐ４７〜５１ （２００３年６月１５日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、食品中で腐敗や変敗などの問題となる微生物（耐熱性芽胞菌を含む）を効果的に殺菌して、食品の保存性を向上させ、微生物制御のために使用する添加物量の削減や加熱殺菌に伴う加熱劣化の防止や抑制、例えば有効成分やアロマの分解などの防止や抑制を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであって、各方面から検討の結果、化学的方法ではなく電気的方法に着目するに至り、食品の加熱に伴う有効成分の変化の防止や制御、香気成分の変化の防止や制御、微生物制御の為の各種添加物の削減を目指し、交流電源を用いて電圧を印加する事により電界を発生させたところ上記有効成分の変化や香気成分の変化を制御し、更に効果的に微生物を連続的に殺菌することができ、しかも通常の方法では簡単に殺菌することのできない耐熱性芽胞菌も短時間に効率的に連続殺菌できることをはじめて見出し、更に研究の結果、遂に本発明を完成するに至ったものである。
【０００６】
すなわち本発明は、１対以上の金属製の電極に挟まれた通電ユニットを用いて電気伝導性を有する液体食品を殺菌する方法であって、通電ユニットの電極には交流電源を接続し、電圧を印加した通電ユニットに液体食品を連続的に通液することによって微生物を殺菌すること、を特徴とした液体食品の殺菌方法を提供するものである。
【０００７】
更に好適には、本発明においては、少なくとも通電ユニットは密閉系となし、その内部はこれを加圧しながら液体食品の殺菌処理を行うことが実施態様のひとつとして包含され、また、密閉系通電ユニット内部の加圧はその中を通液する液体食品自体によるものであってことも実施態様のひとつとして包含される。
【０００８】
上記方法を実施するには、液体の供給口と取り出し口を設けた容器に通電ユニットを食品製造ラインに備え、当該通電ユニットは金属の電極を有し、且つ通電ユニット内を加圧することが望ましい。このような電圧を印加した通電ユニットに液体食品を通液させることにより電極間で電界が発生し、微生物を殺菌することができる。
【０００９】
本発明は、上記方法を実施するための装置も提供するものであって、その実施態様のひとつとして次のような装置があげられる。
（態様１）
液体の供給口と取り出し口を通電ユニットに接続し、通電ユニットには１対以上の金属製の電極を配し、且つ、これらの電極には交流電源を接続して電極間で電界を発生するようにしてなり、しかも、通電ユニット内は加圧可能としてなること、を特徴とする液体食品の連続殺菌装置。
【００１０】
（態様２）
送液手段、通電ユニット、冷却装置、保圧弁を備え、通電ユニットには１対以上の金属製の電極を配し、且つ、これらの電極には交流電源を接続し、好適には、少なくとも送液手段、通電ユニット、冷却装置、保圧弁は接続して内部を密閉系としてなること、を特徴とする液体食品の連続殺菌装置。
【００１１】
（態様３）
通電ユニットの前に予備加熱装置を設置し、予備加熱装置が加熱用熱交換プレート及び／又は通電ユニットであること、を特徴とする態様２に記載の装置。
【００１２】
（態様４）
冷却装置が冷却用熱交換プレート又はチューブであること、を特徴とする態様２又は３に記載の装置。
【００１３】
（態様５）
通電ユニットは加圧容器内に収容することなく、その内部を送液される液体等によって加圧してなること、を特徴とする態様１〜４のいずれか1項に記載の装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、通電ユニット内の電界中に液体食品を通過させることにより、液体食品を連続的に殺菌することができる。しかもその際、少なくとも通電ユニットの内部を加圧することによって、通常の微生物はもとより耐熱性微生物、特に耐熱性芽胞菌等も１秒以内というきわめて短い時間で殺菌でき、そのため、液体食品の風味、品質の劣化や有効成分の減少や変質も防止でき、液体食品の殺菌システムとして特に好適である。
【００１５】
また、装置の面からは、通電ユニットのほか各装置や手段はパイプで連結し且つ密閉系となすことにより、これらの内部はポンプによって送液される液体食品自体の圧力によって加圧されるため、装置全体を圧力容器内に収容する必要がなく、装置はコンパクトとなり、操作は格段に簡素化され、きわめて効率的に殺菌処理を達成することができる。
【００１６】
液体食品、特に缶ジュースや缶コーヒー飲料といった容器入り液体食品は、自動販売機で販売されることが多く、その際は製造から一定期間経過後に消費されることになるが、殺菌処理しても、耐熱性芽胞菌が残っていると、その間にこれが繁殖して腐敗や品質の劣化を生じる。しかしながら、このような微生物を完全に殺菌するには、高温、且つ高圧でしかも長時間処理せざると得ず、コストアップや液体食品の風味、品質の劣化は避けられない。
【００１７】
本発明はこれらの点を一挙に解決するのにはじめて成功したものであって、特に飲食品の技術分野に適合した殺菌方法である。しかも、大型で複雑な加圧装置を使用する必要がないので、コスト面、操作面及び作業安全性の面からもすぐれており、小さな装置で非常に高い殺菌効果が得られる点においても、飲食品の殺菌システムとして特に卓越している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、電圧を印加した通電ユニットに液体食品を通液させることによって電極間で電界が発生し、微生物を連続的に殺菌するものであるが、その際、通電ユニットを密閉系とし、所望に応じて通電ユニット内を更に加圧することにより、液体殺菌するのが困難であった耐熱性芽胞菌もごく短時間で殺菌することができ、大幅な効率化が達成される。
【００１９】
本発明に係る連続殺菌方法は、以下に例示されるような装置で実施することができる。
液体の供給口と取り出し口を通電ユニットに接続し、通電ユニットには１対以上の金属製の電極を配し、且つ、これらの電極には交流電源を接続して電極間で電界を発生するようにしてなり、しかも通電ユニット内は加圧可能としてなること、を特徴とする液体食品の連続殺菌装置。
【００２０】
通電ユニット内は、開放系としてもよいが、密閉系とすることにより、通電ユニット内を加圧可能とすることができる。通電ユニット内は、それ自体を密閉系とすることにより、通電ユニットを加圧容器に収容することなく加圧することができる。例えば、通電ユニットは密閉されているため、その中に加圧ガスを供給してもよいし、通電ユニット内をポンプで通液する液体の圧力だけでも加圧状態とすることができる。
【００２１】
以下に本発明を添付図面を参照しながら更に具体的に説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る液体食品殺菌装置の実施例を図示したものであり、上段が第１実施例、下段が第２実施例である。
【００２３】
図１に図示したように、本発明に係る液体食品の連続殺菌装置は、送液手段、（予備加熱装置）、通電ユニット、冷却装置、保圧弁を備え、通電ユニットには１対以上の金属製の電極を配し、且つ、これらの電極には交流電源を接続し、少なくとも予備加熱装置、通電ユニット、冷却装置、保圧弁は接続して内部を密閉系としてなるものである。殺菌するために予め加熱が必要な場合は、予備加熱装置を使用すればよい。
【００２４】
更に具体的には、例えば、送液手段としてはポンプが使用され、通常使用されるプランジャーポンプ、シリンダーポンプ、ロータリーポンプなどから適宜選択して使用し、予備加熱装置としては熱交換プレート（加熱用）が使用されるほか、第２実施例（下段）のように、通電ユニットを設けてそのジュール熱を利用してもよい。
【００２５】
通電ユニット（図面においては、高電界電極と表示）には、液体の供給口から供給される液体が流れる流路が形成され、この流路には交流電源（高周波交流電源）に接続される少なくとも一対の電極が臨んだ構成となっている。具体的には、この通電ユニットの電極には交流電源が接続され、接続される電極は、絶縁体に覆われた金属の電極を最低１対以上臨んだ構成にする事により殺菌できる。更に、電極を覆う絶縁体は、加圧出来る様に密閉状態である。
【００２６】
電極の種類としては、電気伝導性を有する金属であれば問題無いが、電極の腐食など劣化防止の為には、チタン製、白金製もしくはステンレス製が望ましい。また、通電ユニットの電極は絶縁体を複数枚重ねる事により、電極を何枚も積層させる事が出来る。
【００２７】
通電ユニットにおいて通電処理することによって、ジュール熱により液体食品が加熱されるため、風味や品質劣化が生じるのでそれを希望しない場合には、冷却手段を設ければよく、例えば、熱交換プレート（冷却用）を使用することができる。
【００２８】
このようにして殺菌処理された液体食品は、保圧弁（調圧弁）を介して系外に取り出される。圧力調整は送液手段と保圧弁とで調節し、通電ユニット内を適切な状態を維持する。
【００２９】
本発明に係る連続殺菌装置は、このようにポンプ〜保圧弁に至るまで配管（パイプ：図中、黒い矢印で示す）で接続されて、それ自体密閉系を構成している。したがって、予備加熱手段〜保圧弁、少なくとも通電ユニットは、加圧容器内に配設することなく、それ自体でその内部は加圧可能とすることができるので、本装置はオープンスペース内に設置しておいても、加圧交流高電界殺菌処理が可能となる点で、きわめて特徴的であり、効率的である。すなわち、通電ユニットを加圧容器に収容して通電ユニットを外部から加圧する場合とは根本的に相違するのである。
【００３０】
本装置は、このような構成を新規に採用したことにより、加圧容器内に収容した場合とは異なり、各装置、手段はパイプで接続しているため、圧力のコントロールが容易であって、微調整も可能となる。なお、加圧手段としては、加圧ガスを使用してもよいし、液体食品自体の水圧（液圧）も利用可能であるので、ポンプ（及び必要あれば保圧弁）をコントロールすることによって格別な加圧手段を別途設けることなく、液体食品の水圧を利用することによって加圧状態とすることができ、本装置は自己完結型の装置ということができる。加圧手段として好ましくは水圧（液圧）であり、加圧ガスを利用する場合には、処理時の圧力を一定に保持できるようにする。
【００３１】
液体食品を殺菌するには、まず、液体食品（未殺菌物）をポンプを介して通液し、予備加熱した後、通電ユニットにて処理した後に冷却し、保圧弁を介して殺菌物として系外に取り出せばよいが、以下において、内部を加圧した場合を例にとって本発明を詳しく説明する。
【００３２】
液体食品は（予備加熱処理した後）、通電ユニットにて加圧下において通電処理するが、その際、通電ユニット内の圧力が、液体食品へ電圧を印加したときの品温に４０℃加算したときの飽和水蒸気圧以上の圧力であるのが望ましい。その理由として、通液する液体食品が電極に接触したときに起こりやすいスパーク（一時的に放電が発生する現象）を抑制し効率的に微生物殺菌を達成させること及び微小スパークを防止することにより電極の劣化を防止するためである。圧力としては、１２０℃で、０．６ＭＰａ以上、好ましくは０．８ＭＰａ以上、更に好ましくは０．９ＭＰａ以上であるので、これにしたがって加算値をきめればよい。
【００３３】
過電ユニット内の電極の電圧印加時間は、きわめて短かく、１秒以内とするのがよい。電圧の印加時間が長すぎると十分な印加電圧を確保することができないからである。このように、印加時間は、１秒以内、好ましくは０．５秒以内であり、実施例においては、０．００６〜０．０４４秒のように０．０５秒以内も例示されている。このように、本発明においては、電圧印加時間が１秒以内、例えば０．１秒以内であって、きわめて短かい点でも非常に特徴的である。
【００３４】
また、電極間の距離と印加電圧と電圧印加時間との関係については、電極間距離１ｃｍあたりの電極への印加電圧（Ｖ／ｃｍ）と液体食品への電圧印加時間（液体食品の通過時間）（秒）の積算係数が５０以上となるのが望ましい。この関係は係数が５０以上となると通常の加熱のみの殺菌（ＵＨＴ殺菌やレトルト殺菌など）以上に微生物の殺菌を達成できるからである。この係数は、５０以上であればよく、格別の限界はないが、通常、６０〜２００までが例示される。これらの関係を数式で表わすと、次のとおりである。
【００３５】
電極間距離あたりの印加電圧（Ｖ／ｃｍ）×印加時間（秒）≧５０
（式中、Ｖは電圧、ｃｍは電極間の距離を表わす。）
【００３６】
また、本発明においては、更に、通電ユニットを２回以上通液したり、予め熱交換プレート等を用い予備加熱を行ったものを通電ユニットに通液しても問題無い。なお、図１には本発明装置は横型のものを図示したが、堅型のものも使用可能である。
【００３７】
電源の周波数としては、エネルギー効率の面と電極に対する耐腐食性の面から、５０ｋＨｚ以下、好ましくは２０ｋＨｚ以下がよく、１０〜２０ｋＨｚの範囲が好適であり、５ｋＨｚあるいはそれ以下も使用可能である。
【００３８】
本発明で殺菌できる微生物としては、加熱殺菌を必要とする微生物であり、特に変敗や腐敗を引き起こすような微生物に好適である。更に、通常加熱殺菌でも十分な殺菌を要するような耐熱性微生物や芽胞形成する微生物には当該発明の方法による殺菌が効果的である。たとえば、グラム陽性菌を中心とするＢａｃｉｌｌｕｓ属、Ｇｅｏｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ａｌｉｃｙｃｌｏｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｍｏｒｅｌｌａ属、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ属、Ｔｈｅｒｍｏａｎａｅｒｏｂａｃｔｅｒ属などが例示される。
【００３９】
更に、通電することで抵抗加熱（ジュール熱）が発生することにより液体食品が加熱される為、必要以上の熱が加わらないように、通電ユニットに液体食品を通液させた後、直ちに液体食品が冷却されるような構造であることが望ましい。
【００４０】
通液できる食品としては、果汁、野菜汁、牛乳、豆乳、スープ、各種清涼飲料やコーヒー飲料、茶類飲料及びアルコール、ダシ、ツユなど例示する事が出来る。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００４２】
（実施例１）
微生物調整
耐熱性微生物胞子Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ ＪＣＭ２４７７を用い栄研器材社製 普通ブイヨン培地にて芽胞形成を行い、形成した芽胞を１０％グリセロールを含む０．８５％生理食塩水中に保存し、−８５℃にて凍結保存した物を微生物として用いた。
【００４３】
圧力の影響
図１の装置を用いて上記微生物を用い通電ユニット内を０．４、０．６、０．８、０．９５ＭＰａに加圧し、電気伝導性を付与する為に０．０１％食塩水中に微生物をケン濁した物を通液した。使用した電極は６ｍｍ（幅）×３２ｍｍ（高さ）×電極間間隔１ｍｍ及び６ｍｍ（幅）×１６ｍｍ（高さ）×電極間間隔１ｍｍを用い、ポンプを使用して、流速１Ｌ／分で通液した。それぞれの電極の交流電界印加時間は、０．０１１秒及び０．００６秒で印加電界は８０００Ｖ／ｃｍ及び８５００Ｖ／ｃｍで処理（周波数２０ｋＨｚ）を行った。そのときの品温は、１１５℃であった。処理後１秒以内に常温まで冷却を行い、生残菌数（対数）−初期芽胞菌数（対数）にて示す（図２）。この数値の正数値が死滅菌数を示す。
【００４４】
残存した微生物芽胞数の測定には、栄研器材製の標準寒天培地にてコロニー数をカウントする事により行った。上記結果から、１１５℃（蒸気圧０．７ＭＰａ）に対して４０℃を加算した蒸気圧０．４５ＭＰａ以上に加圧する事によりＢ．ｓｕｂｔｉｌｉｓの胞子を効率的に殺菌できる事が明らかになった。
【００４５】
（実施例２）
印加電界時間及び印加電圧の影響
実施例１で用いた微生物を用い通電ユニット内を０．９ＭＰａに加圧し、使用した電極は６ｍｍ（幅）×３２ｍｍ（高さ）×電極間間隔１ｍｍ、２ｍｍ及び４ｍｍび及び６ｍｍ（幅）×２４ｍｍ（高さ）×電極間間隔２ｍｍ及び４ｍｍを用い、周波数２０ｋＨｚ、流速１Ｌ／分にて通液した。それぞれの電極の交流電界印加時間を下記表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
※ 印加電圧 （ ）外の数値は１ｍｍ当たりの印加電圧（Ｖ／ｍｍ）、
（ ）内の数値実際のテスト時の印加電圧（Ｖ）
【００４８】
また、印加電界強度を変更するために通液するときの食塩水濃度を０．０１〜０．２％に変化させながら処理を行った。そのときの品温は、１１５℃であった。処理後１秒以内に常温まで冷却を行い、生残菌数から初期芽胞菌数を差し引いた数値にて示す（図３）。表１と図３において丸数字はそれぞれ対応している。
【００４９】
残存した微生物芽胞数の測定には、栄研器材製の標準寒天培地にてコロニー数をカウントする事により行った。また、用いたＢ．ｓｕｂｔｉｌｉｓの温浴中でのＤ１１５℃＝０．０２９（すなわち、１１５℃でのＤｅａｔｈ Ｖａｌｕｅ（Ｄ値）が０．０２９分）である事から一秒での殺菌できる菌数（対数）が０．５７である事から係数５０以上にすることによりＢ．ｓｕｂｔｉｌｉｓの胞子を効果的に殺菌できる事が明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る連続殺菌装置を示す。
【図２】処理圧力と殺菌菌数との関係を示す。
【図３】使用電極と殺菌菌数との関係を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対以上の金属製の電極に挟まれた通電ユニットを用いて電気伝導性を有する液体食品を殺菌する方法であって、通電ユニットは密閉系とし、電圧を印加した通電ユニットに液体食品を連続的に通液することによって微生物を殺菌すること、を特徴とする液体食品の殺菌方法。
【請求項２】
通電ユニットの電極には交流電源を接続し、更に通電ユニットの内部はこれを加圧しながら液体食品の殺菌処理を行なうこと、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
密閉系通電ユニット内部の加圧はその中を通液する液体食品自体によるものであること、を特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
通電ユニット内の圧力が、液体食品へ電圧を印加したときの品温に４０℃加算したときの飽和水蒸気圧以上の圧力であること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の方法。
【請求項５】
通電ユニット内の電極の電界印加時間が１秒以内であること、を特徴とする請求項１〜４のいずれか1項に記載の方法。
【請求項６】
電極間距離１ｃｍあたりの電極への印加電圧（Ｖ／ｃｍ）と液体食品への電界印加時間（液体食品の電極通過時間）（秒）の積算数が５０以上となること、を特徴とする請求項１〜５のいずれか1項に記載の方法。
電極間距離あたりの印加電圧（Ｖ／ｃｍ）×印加時間（秒）≧５０
（式中、Ｖは電圧、ｃｍは電極間の距離を表わす。）
【請求項７】
液体の供給口と取り出し口を通電ユニットに接続し、通電ユニットには１対以上の金属製の電極を配し、且つ、これらの電極には交流電源を接続して電極間で電界を発生するようにしてなり、しかも、通電ユニット内は加圧可能としてなること、を特徴とする液体食品の連続殺菌装置。
【請求項８】
送液手段、通電ユニット、冷却装置、保圧弁（調圧弁）を備え、通電ユニットには１対以上の金属製の電極を配し、且つ、これらの電極には交流電源を接続し、少なくとも送液手段、通電ユニット、冷却装置、保圧弁は接続して内部を密閉系としてなること、を特徴とする液体食品の連続殺菌装置。
【請求項９】
通電ユニットの前に予備加熱装置を設置し、予備加熱装置が加熱用熱交換プレート及び／又は通電ユニットであること、を特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
冷却装置が冷却用熱交換プレート又はチューブであること、を特徴とする請求項８又は９に記載の装置。
【請求項１１】
通電ユニットは加圧容器内に収容することなく、その内部を送液される液体等によって加圧してなること、を特徴とする請求項７〜１０のいずれか1項に記載の装置。
【請求項１】
１対以上の金属製の電極に挟まれた通電ユニットを用いて電気伝導性を有する液体食品を殺菌する方法であって、通電ユニットは密閉系とし、電圧を印加した通電ユニットに液体食品を連続的に通液することによって微生物を殺菌すること、を特徴とする液体食品の殺菌方法。
【請求項２】
通電ユニットの電極には交流電源を接続し、更に通電ユニットの内部はこれを加圧しながら液体食品の殺菌処理を行なうこと、を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
密閉系通電ユニット内部の加圧はその中を通液する液体食品自体によるものであること、を特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
通電ユニット内の圧力が、液体食品へ電圧を印加したときの品温に４０℃加算したときの飽和水蒸気圧以上の圧力であること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の方法。
【請求項５】
通電ユニット内の電極の電界印加時間が１秒以内であること、を特徴とする請求項１〜４のいずれか1項に記載の方法。
【請求項６】
電極間距離１ｃｍあたりの電極への印加電圧（Ｖ／ｃｍ）と液体食品への電界印加時間（液体食品の電極通過時間）（秒）の積算数が５０以上となること、を特徴とする請求項１〜５のいずれか1項に記載の方法。
電極間距離あたりの印加電圧（Ｖ／ｃｍ）×印加時間（秒）≧５０
（式中、Ｖは電圧、ｃｍは電極間の距離を表わす。）
【請求項７】
液体の供給口と取り出し口を通電ユニットに接続し、通電ユニットには１対以上の金属製の電極を配し、且つ、これらの電極には交流電源を接続して電極間で電界を発生するようにしてなり、しかも、通電ユニット内は加圧可能としてなること、を特徴とする液体食品の連続殺菌装置。
【請求項８】
送液手段、通電ユニット、冷却装置、保圧弁（調圧弁）を備え、通電ユニットには１対以上の金属製の電極を配し、且つ、これらの電極には交流電源を接続し、少なくとも送液手段、通電ユニット、冷却装置、保圧弁は接続して内部を密閉系としてなること、を特徴とする液体食品の連続殺菌装置。
【請求項９】
通電ユニットの前に予備加熱装置を設置し、予備加熱装置が加熱用熱交換プレート及び／又は通電ユニットであること、を特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
冷却装置が冷却用熱交換プレート又はチューブであること、を特徴とする請求項８又は９に記載の装置。
【請求項１１】
通電ユニットは加圧容器内に収容することなく、その内部を送液される液体等によって加圧してなること、を特徴とする請求項７〜１０のいずれか1項に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２３８８２７（Ｐ２００６−２３８８２７Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６１１３９（Ｐ２００５−６１１３９）
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（５９１１３４１９９）株式会社ポッカコーポレーション (31)
【出願人】（５０１１４５２９５）独立行政法人食品総合研究所 (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（５９１１３４１９９）株式会社ポッカコーポレーション (31)
【出願人】（５０１１４５２９５）独立行政法人食品総合研究所 (27)
【Ｆターム（参考）】
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