(57)【要約】【課題】生菌の増殖や食品の品質劣化を抑制可能な低温下での食品の殺菌処理を高濃度の殺菌剤を用いずに有効かつ効率的に行う殺菌方法を提案する。【解決手段】一実施形態に係る食品の殺菌方法は、殺菌剤を含む１０℃以下の水溶液に微細気泡を混入させる予備工程と、前記微細気泡を含む前記水溶液を用いて食品を殺菌する殺菌工程と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
殺菌剤を含む１０℃以下の水溶液に微細気泡を混入させる予備工程と、
前記微細気泡を含む前記水溶液を用いて食品を殺菌する殺菌工程と、
を含むことを特徴とする食品の殺菌方法。
【請求項２】
前記予備工程において、前記水溶液に微細気泡を混入させることで、殺菌速度定数を増加させ、活性化エネルギを減少させることを特徴とする請求項１に記載の食品の殺菌方法。
【請求項３】
前記殺菌工程において、水槽に貯留した前記水溶液中に前記食品を浸漬させることを特徴とする請求項１又は２に記載の食品の殺菌方法。
【請求項４】
前記殺菌剤は前記食品に付着する生菌を酸化可能な物質を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の食品の殺菌方法。
【請求項５】
前記殺菌剤は前記水溶液中で次亜塩素酸を生成可能な物質を含むことを特徴とする請求項４に記載の食品の殺菌方法。
【請求項６】
前記微細気泡は１００μｍ以下の直径を有するように形成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の食品の殺菌方法。
【請求項７】
前記微細気泡は、不活性ガスを用いて形成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の食品の殺菌方法。
【請求項８】
前記微細気泡は、前記食品に付着する生菌を酸化可能なガスを用いて形成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の食品の殺菌方法。
【請求項９】
殺菌剤を含む水溶液を貯留するための容器と、
前記容器に貯留された前記水溶液を１０℃以下の温度に保持する温度調節部と、
前記水溶液中の前記殺菌剤の濃度を調節する殺菌剤濃度調節部と、
前記水溶液に微細気泡を混入させる微細気泡発生部と、
を備えることを特徴とする食品の殺菌装置。
【請求項１０】
前記容器に貯留された前記水溶液を食品に吹き付けるノズルを備えることを特徴とする請求項９に記載の食品の殺菌装置。
【請求項１１】
前記温度調節部は、
冷媒生成部と、
前記冷媒生成部から前記水溶液中に導設された冷媒循環路と、
を備え、
前記冷媒生成部で生成された冷媒を前記冷媒循環路に循環させ、前記水溶液と前記冷媒とを熱交換させるように構成されたことを特徴とする請求項９又は１０に記載の食品の殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、食品の殺菌方法及び殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱殺菌しない食品製造工程の衛生管理の動向として、ボツリヌス菌やサルモネラ菌等の病原細菌による食中毒の発生を防ぐため、食品の低温管理と殺菌の徹底による微生物対策が行われている。非加熱食品（例えば、野菜類や果実類等）の殺菌プロセスには、次亜塩素酸ナトリウムに代表される塩素系殺菌剤が幅広く使用されている。次亜塩素酸ナトリウムの使用方法として、生鮮野菜類においては、所定濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を作製し、所定時間対象となる食材を該水溶液に浸漬させ、食品に付着する生菌に対する次亜塩素酸ナトリウムの酸化作用により食材を殺菌している。
しかし、次亜塩素酸ナトリウムに代表される塩素系殺菌剤は、酸化反応による殺菌作用であるため、低温の冷却水中では酸化反応の停滞により、殺菌能（殺菌率、殺菌速度）が著しく弱まると言われている。
【０００３】
非特許文献１には、次亜塩素酸ナトリウムの酸化作用に起因する洗浄（汚れの除去）や殺菌（菌の死滅）の速度は、温度の増加と共に増加し、アレニウス（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ）の式から求められるアレニウス型の温度依存性を示すことが記載されている。
特許文献１〜４には、次亜塩素酸を含む水溶液に微細気泡を混入させて、食品の殺菌効果を高めることが開示されている。これらの特許文献には、微細気泡として炭酸ガスを用い、水溶液を微酸性として殺菌効果を高めたり、あるいは微細気泡の破裂による攪拌効果で食品の素地肌に殺菌剤を接触させることで殺菌効果を高めることができると記載されている。そして、殺菌工程は、いずれも常温で行われており、さらに、殺菌処理後の経過を見る過程で低温保管を行うことが記載されている。これは、殺菌速度が温度の低下と共に低下する温度依存性を考慮したためと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０７１９９５号
【特許文献２】国際公開第２０１３／１２５０５１号
【特許文献３】特開２０１３−２４０７４２号公報
【特許文献４】特開２００９−２６８３９４号公報
【０００５】
【非特許文献１】福崎智司・浦野博水・高橋和宏・山田貞子・高木明彦（岡山県立大学）著「次亜塩素酸ナトリウムの洗浄・殺菌効果に及ぼす温度の影響」（岡山県工業技術センタ  平成２２年度センタ報告（Ｎｏ．３７））
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、食品の洗浄及び殺菌は、微生物の増殖を防ぎ、かつ食品の品質劣化を防ぐため、低温の冷却水に浸漬して行われる。しかし、前述のように、低温の冷却水中では殺菌剤の殺菌能が低下すると言われているため、高濃度の殺菌剤を使用する必要があると考えられる。しかし、高濃度の殺菌剤を使用すると、臭気による食品品質への影響や作業環境の悪化、トリハロメタンの発生等の問題が生じる。従って、低温下で高濃度の殺菌剤を用いずに有効かつ効率的に殺菌できる技術が求められている。
【０００７】
一実施形態は、生菌の増殖や食品の品質劣化を抑制可能な低温下での食品の殺菌処理を高濃度の殺菌剤を用いずに有効かつ効率的に行う殺菌方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）一実施形態に係る食品の殺菌方法は、
殺菌剤を含む１０℃以下の水溶液に微細気泡を混入させる予備工程と、
前記微細気泡を含む前記水溶液を用いて食品を殺菌する殺菌工程と、
を含む。
【０００９】
生菌の殺菌反応を律速する要素は、温度と殺菌剤の濃度とである。材料が微生物に酸化等の化学反応を起こすとき、化学反応の速度を予測するアレニウスの式が提唱されている。アレニウスの式では、反応する前に活性化エネルギ以上のエネルギ（運動エネルギ）をもつ分子だけがエネルギ障壁を越えて反応が進むと解釈されている。この解釈では、反応速度は温度が高く、活性化エネルギが低いと大きくなるとされている。
前述のように、従来、次亜塩素酸ナトリウムなどの殺菌剤を用いた殺菌は、アレニウスの式から求められるアレニウス型の温度依存性を示し、常温域では殺菌速度が大きく作用効果が高いが、低温域では殺菌速度が小さくなり殺菌効果が大きく低下すると言われている。従って、今まで、殺菌工程の前後工程では、微生物の増殖や食品の品質劣化を抑えるため、低温の冷却水を用いて洗浄などを行うが、殺菌工程は常温下で行われ、そのため、低温域で殺菌を行う実験データなどは示されていない。
【００１０】
これに対し、本発明者等は、殺菌剤を含む１０℃以下の水溶液に微細気泡を混入すると、殺菌反応が弱まらずに進行することを実験的に見い出した。これによって、衛生管理上及び食品品質上好ましい低温域での殺菌処理を高濃度の殺菌剤を用いずに有効かつ効率的に行うことができる。従って、生菌の増殖を抑制し、食品の品質劣化等を抑制しながら、トリハロメタンの発生等の問題を解消するとともに、さらに作業環境の改善に寄与できる。
【００１１】
（２）一実施形態では、前記（１）の構成において、
前記予備工程において、前記水溶液に微細気泡を混入させることで、殺菌速度定数を増加させ、活性化エネルギを減少させる。
本発明者等は、殺菌剤を含む１０℃以下の水溶液に微細気泡を混入することで、該水溶液の温度が低い条件でも、後述するＣｈｉｃｋ−Ｗａｔｓｏｎ式で用いられる殺菌速度定数が増加し、活性化エネルギが減少することを実験的に見出した。これによって、低温域で低エネルギでエネルギ障壁を乗り越えて生菌に対する酸化反応を進めることができ、食品の殺菌工程を効率化できる。
【００１２】
（３）一実施形態では、前記（１）又は（２）の方法において、
前記殺菌工程において、水槽に貯留した前記水溶液中に前記食品を浸漬させる。
上記（３）の方法によれば、水槽に貯留した水溶液中に食品を浸漬させることで、食品の全表面積で食品に付着する生菌に対する酸化作用が起るので、殺菌速度を速めることができる。
【００１３】
（４）一実施形態では、前記（１）〜（３）の何れかの構成において、
前記殺菌剤は前記食品に付着する生菌に対する酸化作用を有する物質を含む。
上記（４）の方法によれば、殺菌剤は生菌に対する酸化作用を有する物質を含むため、食品に付着した生菌の細胞壁、形質膜、核酸などの必須組織を酸化して死滅できる。
【００１４】
（５）一実施形態では、前記（４）の方法において、
前記殺菌剤は前記水溶液中で次亜塩素酸を生成可能な物質を含む。
上記（５）の方法によれば、殺菌剤が水溶液中で生菌に対する強力な酸化作用を有する次亜塩素酸を生成できるため、殺菌効果を向上でき、殺菌工程を効率化できる。
【００１５】
（６）一実施形態では、前記（１）〜（５）の何れかの方法において、
前記微細気泡は１００μｍ以下の直径を有するように形成される。
上記（６）の方法によれば、微細気泡が１００μｍ以下の直径を有するため、容積に対する表面積の比（比表面積）を大きくすることができる。これによって、微細気泡が水溶液中で長期間均一に分散できる。また、１００μｍ以下の直径を有する微細気泡は表面がマイナス（−）の帯電性を有するため、水溶液中で高密度に凝集した状態で存在できる。これらの特性は活性化エネルギの減少に寄与すると考えられる。
【００１６】
（７）一実施形態では、前記（１）〜（６）の何れかの方法において、
前記微細気泡は、不活性ガスを用いて形成される。
上記（７）の方法によれば、微細気泡が不活性ガスで形成されるため、水溶液との反応が抑制され、水溶液中で微細気泡として長く存在できる。
【００１７】
（８）一実施形態では、前記（１）〜（６）の何れかの方法において、
前記微細気泡は、前記食品に付着する生菌を酸化可能なガスを用いて形成される。
上記（８）の方法によれば、微細気泡が食品に付着する生菌を酸化可能なガスを用いて形成されるため、殺菌剤による殺菌効果に加えて、微細気泡の酸化作用による生菌の殺菌効果を発揮でき、これによって、相乗的に殺菌効果が高められ、殺菌工程を効率化できる。
【００１８】
（９）一実施形態に係る食品の殺菌装置は、
殺菌剤を含む水溶液を貯留するための容器と、
前記容器に貯留された前記水溶液を１０℃以下の温度に保持する温度調節部と、
前記水溶液中の前記殺菌剤の濃度を調節する殺菌剤濃度調節部と、
前記水溶液に微細気泡を混入させる微細気泡発生部と、
を備える。
上記（９）の構成によれば、殺菌剤を含み微細気泡が混入した１０℃以下の水溶液で食品を殺菌することで、食品に付着する生菌に対する殺菌剤による酸化反応を起すのに必要な活性化エネルギを減少できる。これによって、殺菌速度を速めることができ、殺菌工程を有効かつ効率化できる。また、殺菌剤が投入される容器内の水溶液に対して、殺菌剤濃度調節部とは別個に独立して微細気泡発生部が設けられるため、水溶液の殺菌剤濃度の調整と独立して微細気泡の混入量の調整を行うことができる。これによって、殺菌剤濃度の調整及び微細気泡混入量の調整が容易になる。
【００１９】
（１０）一実施形態では、前記（９）の構成において、
前記容器に貯留された前記水溶液を食品に吹き付けるノズルを備える。
上記（１０）の構成によれば、上記ノズルから微細気泡と殺菌剤を含む水溶液を食品に吹き付けて食品を殺菌できる。これによって、容器内の水溶液中に浸漬された食品の殺菌と、該ノズルによる食品の殺菌とを同時かつ別個に行うことができ、殺菌工程をさらに効率化できる。
【００２０】
（１１）一実施形態では、前記（９）又は（１０）の構成において、
前記温度調節部は、
冷媒生成部と、
前記冷媒生成部から前記水溶液中に導設された冷媒循環路と、
を備え、
前記冷媒生成部で生成された冷媒を前記冷媒循環路に循環させ、前記水溶液と前記冷媒とを熱交換させるように構成される。
上記（１１）の構成によれば、上記構成の温度調節部によって、殺菌剤及び微細気泡を含む水溶液を１０℃以下の温度に調節できる。
【発明の効果】
【００２１】
幾つかの実施形態によれば、殺菌剤を含み微細気泡が混入した１０℃以下の水溶液で食品を殺菌することで、食品の殺菌速度を速めることができ、殺菌工程を効率化できる。これによって、低温域で生菌の増殖を抑制し、かつ食品の品質劣化等を抑制しながら、高濃度の殺菌剤を用いずに有効かつ効率的に殺菌処理でき、トリハロメタンの発生等の問題を解消すると共に、さらに作業環境の改善に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施形態に係る食品の殺菌方法の工程図である。
【図２】殺菌反応における活性化エネルギの低下を説明する説明図である。
【図３】殺菌剤による殺菌能の温度依存性を示すグラフである。
【図４】殺菌剤による殺菌能の温度依存性を殺菌速度定数で示すグラフである。
【図５Ａ】微細気泡なしのときの殺菌率の推移を示すグラフである。
【図５Ｂ】微細気泡ありのときの殺菌率の推移を示すグラフである。
【図６Ａ】水溶液の温度が２５℃のときの殺菌率の推移を示すグラフである。
【図６Ｂ】水溶液の温度が５℃のときの殺菌率の推移を示すグラフである。
【図７Ａ】水溶液の温度が２５℃のときの殺菌速度定数を示すグラフである。
【図７Ｂ】水溶液の温度が５℃のときの殺菌速度定数を示すグラフである。
【図８】一実施形態に係る活性化エネルギを示すグラフである。
【図９】一実施形態に係る食品の殺菌装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００２４】
図１は、一実施形態に係る食品の殺菌方法の工程図である。この殺菌方法は、基本工程として、予備工程Ｓ１０と殺菌工程Ｓ１２とを含む。予備工程Ｓ１０では、殺菌剤を含む１０℃以下の水溶液に微細気泡を混入させる。殺菌工程Ｓ１２では、微細気泡を含む水溶液を用いて食品を殺菌する。
本発明者等は、殺菌剤を含む１０℃以下の水溶液に微細気泡を混入すると、殺菌反応が弱まらずに進行することを実験的に見い出した。これによって、衛生管理上及び食品品質上好ましい低温域での殺菌処理を高濃度の殺菌剤を用いずに有効かつ効率化に行うことができる。従って、生菌の増殖を抑制し、食品の品質劣化等を抑制しながら、トリハロメタンの発生等の問題を解消できる。
【００２５】
一実施形態では、予備工程Ｓ１０において、殺菌剤を含む水溶液に微細気泡を混入させることで、殺菌速度定数を増加させ、活性化エネルギを減少させる。
本発明者等は、殺菌剤を含む１０℃以下の水溶液に微細気泡を混入することで、該水溶液の温度が低い条件で、後述するＣｈｉｃｋ−Ｗａｔｓｏｎ式で用いられる殺菌速度定数が増加し、活性化エネルギが減少することを実験的に見出した。これによって、低温域で低エネルギでエネルギ障壁を乗り越えて生菌に対する酸化反応を進めることができ、食品の殺菌工程を効率化すると共に、さらに作業環境の改善に寄与できる。
【００２６】
一実施形態では、殺菌工程Ｓ１２において、水槽に貯留した水溶液中に食品を浸漬させる。この実施形態によれば、水槽に貯留した水溶液中に食品を浸漬させることで、食品の全表面積で食品に付着した生菌に対する酸化作用が起るので、殺菌速度を速め、殺菌効率を向上できる。
【００２７】
一実施形態では、殺菌剤として食品に付着する生菌に対して酸化作用を有する物質を含む。これによって、食品に付着した生菌の細胞壁、形質膜、核酸などの必須組織を酸化して死滅できる。食品を酸化可能な物質として、例えば、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、オゾンが溶解したオゾン水、塩水を電気分解してできた電解水、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）などの次亜塩素酸塩等が挙げられる。
【００２８】
一実施形態では、殺菌剤は水溶液中で次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）を生成可能な物質を含む。これらの物質は水溶液中で強力な酸化作用を有する次亜塩素酸を生成することで、殺菌効果を向上でき、これによって、殺菌工程を効率化できる。水溶液中で次亜塩素酸を生成可能な物質は、例えば、次亜塩素酸ナトリウムによって代表される次亜塩素酸塩である。
【００２９】
図２に示すように、アレニウスの式では、殺菌反応（酸化反応）の進行は、（１）食品に付着した生菌ｂと殺菌剤ｈとの接触、（２）生菌ｂと殺菌剤ｈ間の酸化反応で活性化エネルギＥａの山を越え、（３）生菌ｂの殺菌に至ると解釈される。活性化エネルギＥａは環境温度からも与えられる。従って、殺菌反応の進行は、生菌ｂへの殺菌剤ｈの接触機会の大小、即ち殺菌剤ｈの濃度と環境温度とによって律速される。
本発明者等は、殺菌剤が添加される水溶液が１０℃以下のとき、殺菌剤ｈを含む水溶液に微細気泡を含ませることで、活性化エネルギＥａを低下できる（Ｅａ→Ｅａ’）ことを実験的に見出した。以下、この知見に至った過程を説明する。
【００３０】
図３は、水槽に生菌を含む水溶液を満たし、該水溶液に次亜塩素酸ナトリウム１４ｍｇ／Ｌを添加し、水温を種々変えて殺菌率の推移を観察した結果を示す。なお、縦軸において、殺菌率０．２とは生菌を２０％殺菌できたことを示し、殺菌率１．０とは生菌を１００％殺菌できたことを示す。図３から、水溶液の温度が低いほど、殺菌率は低下し、かつ水溶液の１０℃付近の水溶液の温度を境にして殺菌率が大きく変化していることがわかる。
【００３１】
非特許文献１にも記載されているように、殺菌剤の殺菌作用による生菌数の変化を示す殺菌曲線の解析に、次のＣｈｉｃｋ−Ｗａｔｓｏｎ式が用いられる。
ｌｏｇ（Ｎ／Ｎ０）＝−ｋＣＴ              （１）
ここで、Ｎ０；初発生菌数、Ｎ；生菌数、Ｃ；殺菌剤濃度、Ｔ；殺菌時間、ｋ；殺菌速度定数（ｌ（リットル）／ｍｍｏｌ・ｍｉｎ）。
図４は、図３に示す実験結果を（１）式に当てはめてグラフに示したものである。同図中の各ラインの数値は殺菌速度定数ｋを表している。図４からも、水溶液の温度が低くなるほど、殺菌速度定数ｋは小さくなり、かつ１０℃付近の水溶液の温度を境にして殺菌速度定数ｋが大きく変化しているのがわかる。
【００３２】
図５Ａ及び図５Ｂは、水槽に生菌を含む水溶液を満たし、水溶液の温度が５℃であって、次亜塩素酸ナトリウムの濃度を種々変えたときの殺菌率の推移を示すグラフである。図５Ａは水溶液中に微細気泡を混入させない場合であり、図５Ｂは、直径１００μｍ以下の微細気泡を混入させた場合である。図５Ａでは、殺菌剤の濃度を１４ｍｇ／Ｌから１０倍の濃度の１４０ｍｇ／Ｌまで変えても殺菌率は０．５に留まり、あまり変化が見られない。一方、図５Ｂの微細気泡ありのときは、２０ｍｉｎ経過後で７０ｍｇ／Ｌや１４０ｍｇ／Ｌでは殺菌率１．０であり、１４ｍｇ／Ｌでも殺菌率０．８が得られた。これらの図から、微細気泡を混入させると、殺菌率が大きく向上することがわかる。また、微細気泡なしのとき次亜塩素酸ナトリウムの濃度に応じて殺菌率があまり変化しないのに対して、微細気泡を混入させたときは、微細気泡を混入しないときと比べて殺菌率が向上し、かつ次亜塩素酸ナトリウムの濃度によって殺菌率が変化していることがわかる。即ち、濃度が高いほど殺菌率が向上している。この実験結果から、次の事が推測される。即ち、図５Ａに示すように、微細気泡が混入されない場合は、次亜塩素酸ナトリウムの濃度に関係なくいずれも活性化エネルギＥａを越えていないため、濃度を変えても殺菌率は向上しない。また、濃度差による殺菌率の差ははっきり表れてこない。図５Ｂに示すように、微細気泡が混入された場合は、次亜塩素酸ナトリウムの濃度に関係なくいずれも活性化エネルギＥａを越えているため、殺菌率は向上し、かつ濃度差による殺菌率の差がはっきり表れる。以上の考察から、微細気泡を混入した場合は、微細気泡を混入しない場合と比べて活性化エネルギＥａが低下していることが窺われる。
【００３３】
次に、水槽に次亜塩素酸ナトリウムの濃度が１００ｍｇ／Ｌの水溶液を満たし、この水溶液に食品としてモヤシ試料を浸漬し、直径１００μｍ以下の微細気泡を混入した場合と混入しない場合とで、モヤシ試料に付着した生菌の殺菌率の推移を観察した。図６Ａ及び図６Ｂはこれらの結果を示す。図６Ａでは水溶液の温度を２５℃に保持し、図６Ｂでは水溶液の温度を５℃に保持している。図６Ａに示すように、水溶液の温度が２５℃のとき、微細気泡の有無に関係なくほぼ同じ高い殺菌率を示している。これは、水溶液の温度が高いため、水溶液がもつエネルギにより両者とも活性化エネルギＥａを越えるポテンシャルを有する酸化反応が起っていると考えられる。この状態のときは、殺菌剤の能力が十分発揮され、両者とも高い殺菌率を示しているため、微細気泡の有無によって殺菌効果に顕著な差が表れないのではないかと考えられる。
【００３４】
一方、図６Ｂに示すように、水溶液の温度が５℃のときは、殺菌工程の前半の段階で両者の殺菌効果に大きな差が見受けられる。この理由として、微細気泡を混入した場合は活性化エネルギＥａの減少があり、活性化エネルギＥａを越えて酸化反応が早期に始まっているのに対して、微細気泡を加えない場合は活性化エネルギＥａの減少が起らないため、酸化反応が始まっていないためと考えられる。従って、図６Ｂに示すように、微細気泡を加えることで、殺菌速度定数ｋを増加でき、活性化エネルギＥａが減少するため、殺菌効率を向上できることがわかる。
【００３５】
（１）式で得られた殺菌速度定数ｋの値を用い、アレニウスの式に従い整理すると、次の（２）式が成り立つ。
Ｉｎ（ｋ）＝−Ｅａ／ＲＴ＋Ｉｎ（Ａ）          （２）
ここで、Ｅａ；活性化エネルギＥａ；活性化エネルギ（Ｊ／ｍｏｌ）、Ｒ；気体定数（８．３１４／Ｋ・ｍｏｌ）、Ｔ；殺菌温度（Ｋ）、Ａ；頻度因子（ｌ（リットル）／ｍｍｏｌ・ｍｉｎ）。
さらに、非特許文献１には、「Ｉｎ（ｋ）と１０３／Ｔとの間に直線関係があり、この傾きからＥａが算出される」と記載されているので、（２）式は、次の（２）’式に変換できる。
Ｉｎ（ｋ）＝（−Ｅａ／１０３Ｒ）・（１０３／Ｔ）＋Ｉｎ（Ａ）      （２）’
【００３６】
図８の縦軸Ｉｎ（ｋ）と横軸１０３／Ｔのグラフにおいて、Ｉｎ（ｋ）＝−Ｐ・（１０３／Ｔ）＋Ｃをプロットし、求める傾きを「−Ｐ」とすると、
−Ｐ＝−Ｅａ／１０３Ｒ
Ｅａ＝１０３Ｒ・Ｐ（Ｊ／ｍｏｌ）
＝Ｒ・Ｐ（ｋＪ／ｍｏｌ）
＝８．３１４Ｐ（ｋＪ／ｍｏｌ）
以上から、図８のグラフにプロットされた直線の傾きから、活性化エネルギＥａ（Ｊ／ｍｏｌ）を求めることができる。
【００３７】
図７Ａ、図７Ｂは、図６Ａ及び図６Ｂに示す実験結果に関し、（２）式により活性化エネルギＥａを算出した過程を示す。同図中の数値は殺菌速度定数ｋを示す。図７Ａに示すように、水溶液の温度が２５℃の場合は、殺菌速度定数ｋの値は、微細気泡の有無に関係なくいずれも増加しており、両者間にほとんど差が出ていない。一方、図７Ｂに示すように、水溶液の温度が５℃の場合は、微細気泡の有無で殺菌速度定数ｋの値は大きな差が出ていて、微細気泡ありの殺菌速度定数ｋの値が大幅に上回っている。これは、微細気泡を加えた場合は、活性化エネルギＥａの減少が起り、活性化エネルギＥａを乗り越えて酸化反応が起っているのに対し、微細気泡を加えない場合は、活性化エネルギＥａが減少しないため、活性化エネルギＥａを乗り越えられず、酸化反応が起っていないからであると考えられる。
【００３８】
図８は、図７Ｂに示す実験結果に基づいて、活性化エネルギＥａを算出した結果を示す。微細気泡なしの場合はＥａ＝３５．８（ｋＪ／ｍｏｌ）、微細気泡ありの場合はＥａ＝２．７（ｋＪ／ｍｏｌ）となる。図８に示すように、微細気泡を加えた場合は、微細気泡を加えない場合と比べて、活性化エネルギＥａが大幅に低下していることがわかる。
【００３９】
一実施形態では、微細気泡は水溶液中で１００μｍ以下の直径を有するように形成される。この実施形態によれば、微細気泡が１００μｍ以下の直径を有するため、容積に対する表面積の比（比表面積）を大きくすることができる。これによって、水溶液中で長期間均一に分散できる。また、１００μｍ以下の直径を有する微細気泡は表面がマイナス（−）の帯電性を有するため、水溶液中で高密度に凝集した状態で存在できる。これらの特性は活性化エネルギの減少に寄与すると考えられる。
【００４０】
１００μｍ以下の直径を有する微細気泡は、直径が１〜１００μｍのものと直径が１μｍ以下のものとに分類され、両者は特性が異なる。前者は水溶液中で白濁し目視可能であるが、後者は水溶液中で無色透明となり目視不可能である。また、前者は水溶液中で自己加圧効果により溶解消滅することが知られており、その過程において局所的に高温高圧となることが数値シミュレーションから示唆されている。この効果により低温下においても酸化反応により殺菌が促進されることが推察される。後者は水溶液中での分散時間を長く維持できる。
【００４１】
一実施形態では、微細気泡は、不活性ガスを用いて形成される。微細気泡が不活性ガスで形成されるため、水溶液との反応が抑制され、微細気泡として水溶液中に長く存在できる。不活性ガスとして、例えば、窒素ガス、アルゴンガス等を用いることができる。
【００４２】
一実施形態では、微細気泡は食品を酸化可能なガスを用いて形成される。微細気泡が食品を酸化可能なガスを用いて形成されるため、殺菌剤による殺菌効果に加えて、微細気泡の酸化作用による生菌の殺菌効果を発揮できる。これによって、相乗的に殺菌効果が高められ、殺菌工程を効率化できる。酸化可能なガスとして、例えば、オゾンガスを用いることができる。
【００４３】
一実施形態に係る食品の殺菌装置１０は、図９に示すように、殺菌剤を含む水溶液を貯留するための容器１２と、容器１２に貯留された水溶液を１０℃以下の温度に保持する温度調節部１４と、水溶液中の殺菌剤の濃度を調節する殺菌剤濃度調節部１５と、水溶液に微細気泡ｇを混入させる微細気泡発生部１６と、を備える。容器１２に貯留された水溶液には、次亜塩素酸ナトリウムなどの殺菌剤が添加され、かつ微細気泡発生部１６から微細気泡が送られる。この水溶液に被殺菌対象の食品ｆとが投入され、食品ｆに付着した生菌を酸化して殺菌する。なお、殺菌剤濃度調節部１５は、水溶液の殺菌剤の濃度をモニタリングして、必要濃度を維持するように殺菌剤を添加するように構成してもよい。
【００４４】
上記構成によれば、殺菌剤を含み微細気泡ｇが混入した１０℃以下の水溶液で食品を殺菌することで、殺菌剤による酸化反応に必要な活性化エネルギを減少でき、これによって、殺菌速度を速めることができ、殺菌工程を効率化できる。また、殺菌剤が投入される容器１２内の水溶液に対して、殺菌剤濃度調節部１５とは別個に独立して微細気泡発生部１６が設けられるため、水溶液の殺菌剤濃度の調整と独立して微細気泡の混入量の調整を行うことができる。これによって、殺菌剤濃度の調整及び微細気泡混入量の調整が容易になる。
【００４５】
一実施形態では、容器１２に貯留された微細気泡ｇを含む水溶液を食品ｆに吹き付けるノズル１８を備える。この実施形態によれば、容器１２内の微細気泡ｇと殺菌剤を含む水溶液は管路２０を経てノズル１８に送られ、ノズル１８から該水溶液を食品ｆに吹き付けて食品を殺菌できる。ノズル１８による殺菌と、容器１２内の水溶液に浸漬された食品ｆの殺菌とを併用することで、食品ｆの殺菌工程をさらに効率化できる。
【００４６】
一実施形態では、温度調節部１４は、冷媒生成部２２と、冷媒生成部２２から容器１２内の水溶液中に導設された冷媒循環路２４と、を備える。冷媒生成部２２で冷却された冷媒が生成され、この冷媒を冷媒循環路２４に循環させる。冷媒循環路２４を流れる冷媒は、容器１２内の水溶液を冷却する。
この実施形態によれば、上記構成の温度調節部１４によって、容器１２内に貯留された殺菌剤を含む水溶液を１０℃以下の温度に調節できる。
【００４７】
一実施形態では、容器１２と微細気泡発生部１６との間に、管路２６及び管路２８が接続される。微細気泡発生部１６から管路２６を介して微細気泡含有水が容器１２に供給される。容器１２内の微細気泡含有量が少なくなった水溶液は、管路２８を介して微細気泡発生部１６に送られ、微細気泡発生部１６で微細気泡を混入された後、管路２６を介して容器１２に戻される。微細気泡発生部１６には微細気泡を形成するための空気を取り入れる空気取入管３０を備える。
【００４８】
一実施形態では、殺菌装置１０は、次の手順で運転される。
（１）容器１２の内部に貯留された水溶液に微細気泡発生部１６から微細気泡を導入する。
（２）温度調節部１４から冷媒循環路２４に冷媒を循環して容器１２内の水溶液を１０℃以下の低温に調節する。
（３）殺菌剤、例えば、次亜塩素酸ナトリウムを水溶液に添加し、水溶液中の次亜塩素酸ナトリウムが所定の濃度になるように調整する。
（４）水溶液中に被殺菌対象となる食品を浸漬して殺菌する。
この実施形態によれば、温度調節部１４によって殺菌剤及び微細気泡を含む水溶液を１０℃以下の温度に調節できる。
【００４９】
一実施形態では、上記バッチ式の殺菌装置に代えて、殺菌対象となる食品を搬送するコンベアと、殺菌剤及び微細気泡を含む水溶液を貯留する水槽と、を備え、食品を該コンベアで搬送しながら水槽に貯留された水溶液に浸漬しかつ殺菌処理する連続処理式の殺菌装置としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
幾つかの実施形態によれば、生菌の増殖を抑制可能であって、かつ食品の品質劣化を抑制可能な低温下での食品の殺菌処理を有効かつ効率化することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０    殺菌装置
１２    容器
１４    温度調節部
１５    殺菌剤濃度調節部
１６    微細気泡発生部
１８    ノズル
２０、２６、２８    管路
２２    冷媒生成部
２４    冷媒循環路
３０    空気取入管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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