(57)【要約】      （修正有）【課題】照射対象の形状に起因する照射ムラを軽減し、照射対象の殺菌処理速度を維持し、更にランプ出力を上げることなく、高い殺菌効果が得られる、容器に対する閃光パルス殺菌処理システムを提供する。【解決手段】殺菌処理対象である容器を一方向（Ｘ方向）に搬送するコンベア１２と、コンベアの上方（Ｚ方向）で、各々紫外線をパルス照射する１本のランプ２を備えた複数台の照射器６ａとを備え、ランプは、ランプ軸線の方向（Ｙ方向）が容器の走行方向（Ｘ方向）と直交関係になるように配置され、複数台の照射器からの発光は、夫々相異なる焦点距離を有し、容器が各照射器に備えられたランプの真下に搬送された時、コンベアは停止して、ランプは紫外線パルス照射され、照射器毎に順次紫外線パルス照射を繰り返す。【選択図】図２Ａ
2019085142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に対する閃光パルス殺菌処理システムにおいて、
殺菌処理対象である容器を一方向（Ｘ方向）に搬送するコンベアと、
前記コンベアの上方（Ｚ方向）で、各々紫外線をパルス照射する１本のランプを備えた複数台の照射器とを備え、
前記ランプは、ランプ軸線の方向（Ｙ方向）が前記容器の走行方向（Ｘ方向）と直交関係になるように配置され、
前記複数台の照射器からの発光は、夫々相異なる焦点距離を有し、
前記容器が各照射器に備えられたランプの真下に搬送された時、前記コンベアは停止して、前記ランプは紫外線パルス照射され、照射器毎に順次紫外線パルス照射を繰り返す、閃光パルス殺菌処理システム。
【請求項２】
容器に対する閃光パルス殺菌処理システムにおいて、
殺菌処理対象である容器を一方向（Ｘ方向）に搬送するコンベアと、
前記コンベアの上方（Ｚ方向）で、紫外線をパルス照射する複数本のランプを備えた１台の照射器とを備え、
前記ランプは、ランプ軸線の方向（Ｙ方向）が前記容器の走行方向（Ｘ方向）と直交関係になるように配置され、
前記複数本のランプからの発光は、夫々相異なる焦点距離を有し、
前記容器が前記照射器に備えられた各ランプの真下に搬送された時、前記コンベアは停止して、前記ランプは紫外線パルス照射され、ランプ毎に順次紫外線パルス照射を繰り返す、閃光パルス殺菌処理システム。
【請求項３】
請求項２記載に記載の閃光パルス殺菌処理システムにおいて、
前記複数本のランプを比較的少ない本数のU字形ランプ又は矩形状ランプに置き換えた、閃光パルス殺菌処理システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の閃光パルス殺菌処理システムにおいて、
隣接するランプ間の距離又は隣接するランプの各Ｙ方向に延在する部分の距離を、隣接する容器のＸ方向の間隔Ｌに関連付けて決められている、閃光パルス殺菌処理システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の閃光パルス殺菌処理システムにおいて、
前記ランプは、パルスドキセノンランプである、閃光パルス殺菌処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器に対する閃光パルス殺菌処理システムに関する。更に具体的には、本発明は、例えば、キセノンフラッシュランプを利用した食品容器等に対する殺菌処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
食品の製造・加工メーカーでは、食品容器を確実に殺菌処理することが重要である。消費者ニーズの多様化により、食品の低塩化、保存料の廃止、賞味期限の延長等により、食品容器に対する確実な殺菌処理が求められている。
【０００３】
現在、加熱処理、薬剤による殺菌に代わり、非加熱・非接触で殺菌が可能な殺菌技術の開発が進められている。このような、非加熱・非接触の殺菌技術として、閃光パルス殺菌が注目されている。
【０００４】
閃光パルス殺菌処理システムには、代表的にはキセノンフラッシュランプが使用されている。キセノンフラッシュランプの発光には、殺菌に有効な波長200〜300ｎｍの紫外線を豊富に含んでいる。
【０００５】
閃光パルスを利用した殺菌処理システムは、殺菌効果が強力であり、発光のパルス制御が容易であり、非接触のため残留物が発生せず、極めて短時間のパルス照射のため殺菌処理対象への影響が少ない等の利点・特徴を有している。
【０００６】
先行技術文献として、食品容器に対するキセノンフラッシュランプを利用した殺菌処理システムに関して次の文献が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2015-134311「照射器」（公開日:2015.7.27）出願人：岩崎電気株式会社
【特許文献２】特開2015-157646「容器に対する殺菌処理システム」（公開日:2015.9.3）出願人：岩崎電気株式会社
【特許文献３】特開2015-182792「容器に対する殺菌処理システム」（公開日:2015.10.22）出願人：岩崎電気株式会社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
閃光パルス殺菌処理システムは、上記の利点・特徴を有する反面、殺菌処理対象の光が照射された部分しか殺菌されないという問題がある。殺菌処理対象である食品容器にはカップ容器など縦長の立体形状が多く、高さが高いほどフラッシュランプの発光を均一に当てることが難しくなる。照射されない部分、照射が弱い部分等が有って照射ムラが多くなると、十分な殺菌効果が得られなくなる。
【０００９】
また、むやみに照射回数を増加したり、発光強度を高くすると、消費電力が増加し、キセノンフラッシュランプの寿命も短くなる。反対に、食品容器に対する照射時間を長くすると、殺菌処理に要する時間が長くなり、作業性に欠ける。
【００１０】
そこで、本発明は、照射対象の形状に起因する照射ムラを軽減し、照射対象の殺菌処理速度を維持し、更にランプ出力を上げることなく、高い殺菌効果が得られる、容器に対する閃光パルス殺菌処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る食品容器に対する殺菌処理システムは、容器に対する閃光パルス殺菌処理システムであって、殺菌処理対象である容器を一方向（Ｘ方向）に搬送するコンベアと、前記コンベアの上方（Ｚ方向）で、各々紫外線をパルス照射する１本のランプを備えた複数台の照射器とを備え、前記ランプは、ランプ軸線の方向（Ｙ方向）が前記容器の走行方向（Ｘ方向）と直交関係になるように配置され、前記複数台の照射器からの発光は、夫々相異なる焦点距離を有し、前記容器が各照射器に備えられたランプの真下に搬送された時、前記コンベアは停止して、前記ランプは紫外線パルス照射され、照射器毎に順次紫外線パルス照射を繰り返す。
【００１２】
更に、本発明に係る食品容器に対する殺菌処理システムは、容器に対する閃光パルス殺菌処理システムであって、殺菌処理対象である容器を一方向（Ｘ方向）に搬送するコンベアと、前記コンベアの上方（Ｚ方向）で、紫外線をパルス照射する複数本のランプを備えた１台の照射器とを備え、前記ランプは、ランプ軸線の方向（Ｙ方向）が前記容器の走行方向（Ｘ方向）と直交関係になるように配置され、前記複数本のランプからの発光は、夫々相異なる焦点距離を有し、前記容器が前記照射器に備えられた各ランプの真下に搬送された時、前記コンベアは停止して、前記ランプは紫外線パルス照射され、ランプ毎に順次紫外線パルス照射を繰り返す。
【００１３】
更に、上記殺菌処理システムでは、前記複数本のランプを比較的少ない本数のU字形ランプ又は矩形状ランプに置き換えてもよい。
【００１４】
更に、上記食品容器に対する殺菌処理システムでは、隣接するランプ間の距離又は隣接するランプの各Ｙ方向に延在する部分の距離を、隣接する容器のＸ方向の間隔Ｌに関連付けて決められていてもよい。
【００１５】
更に、上記食品容器に対する殺菌処理システムでは、前記ランプは、パルスドキセノンランプであってよい。
【００１６】
更に、上記食品容器に対する殺菌処理システムでは、前記コンベアの幅方向（Ｙ方向）には、前記容器が複数個並置され、同時に殺菌処理されてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、照射対象の形状に起因する照射ムラを軽減し、照射対象の殺菌処理速度を維持し、更にランプ出力を上げることなく、高い殺菌効果が得られる、容器に対する閃光パルス殺菌処理システムを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】図１Ａは、従来の食品容器の殺菌処理システムの全体の概要を説明する図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示す殺菌処理システムのランプ軸線を通るＹ−Ｚ平面の断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａに示す殺菌処理システムの殺菌処理工程を説明する図である。
【図２Ａ】図２Ａは、第１実施形態に係る食品容器の殺菌処理システムの全体の概要を説明する図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示す殺菌処理システムのランプ軸線を通るＹ−Ｚ平面の断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ａに示す殺菌処理システムの各照射器により容器が照射されている状況を説明する図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第２実施形態に係る食品容器の殺菌処理システムの全体の概要を説明する図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに示す殺菌処理システムのランプ軸線を通るＹ−Ｚ平面の断面図である。
【図４】図４は、第３実施形態に係る殺菌処理システムに使用されるランプを図示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る容器に対する閃光パルス殺菌処理システムの実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、容器に対する閃光パルス殺菌処理システムとして、食品容器に対するキセノンフラッシュランプを利用した殺菌処理システムを例にとって説明する。なお、図面において、同じ要素に対しては同じ参照符号を付して重複した説明を省略する。
【００２０】
［従来の殺菌処理システム］
本実施形態に係る殺菌処理システムの理解を容易にするため、最初に、従来の殺菌処理システムに関して説明する。図１Ａは、従来の食品容器の殺菌処理システム１００の全体の概要を説明する図である。搬送コンベア１２の上に、殺菌処理対象物である容器８が整列して乗せられ、矢印方向に搬送される。容器８は、搬送コンベア１２の幅方向に複数個整列し、搬送コンベア１２の走行方向に間隔Ｌごとに位置決めされ、乗せられている。
【００２１】
搬送コンベア１２の上方に、内部にランプ２を備えた照射器６ａが備えられている。更に、照射器６の内部には反射鏡４が備えられ、ランプ２から容器とは反対に向かう発光を反射して容器に向け、発光の有効利用を図っている。ランプ２は、搬送コンベア１２の表面に対し平行な面内にあり、ランプ軸線が移動方向に垂直方向に延在するよう位置決めされ、移動する容器全体をムラなく照射している。ここで、各要素の位置関係を分かり易くするため、コンベア１２の走行方向（容器の搬送方向）をＸ方向、ランプ２の軸線方向をＹ方向、Ｘ-Ｙ平面に垂直方向（容器８がランプ２の真下に来たときの容器から見たランプの方向）をＺ方向と規定し、これ以降の各図に表示する。
【００２２】
各要素に関して説明する。容器８は、代表的には、食品容器である。食品容器の蓋も含まれる。その他、人体に取り込まれる薬品等の殺菌処理を必要とする任意の容器が含まれる。
【００２３】
ランプ２は、代表的には、直管タイプのキセノンフラッシュランプである。キセノンフラッシュランプを使用した閃光パルス殺菌処理は、パルスドキセノン殺菌処理とも称される。
【００２４】
照射器６ａには、両端に冷却用ダクト７が設けられ、照射器６ａの内部に冷却流を流通させて、ランプ２を冷却している。
【００２５】
反射鏡４の鏡面は、容器内を効果的に照射する観点より、好ましくは、楕円形状の一部を形成している。この鏡面の形状により、反射光の（従って、照射器からの発光の）焦点距離ｆが決定される。
【００２６】
このような殺菌処理システムの一例として、ヨーグルト充填機がある。ヨーグルト充填機の殺菌処理システムは、停止、搬送を繰り返すタクト搬送で、停止０．７５秒、移動１．０５秒、移動距離１７８ｍｍである。従って、搬送速度は、１７０ｍｍ／ｓｅｃとなる。
【００２７】
（殺菌処理工程）
図１Ｃは、従来の食品容器の殺菌処理システム１００の殺菌処理工程を説明する図である。従来の食品容器の殺菌処理システム１００では、搬送コンベア１２に乗せられた容器８がランプ２の真下に来ると（時間ｔ＝ａの停止時点）、搬送コンベア１２が一旦停止し、ランプ２からの紫外線発光により殺菌処理される。その後、再始動して矢印方向に間隔Ｌだけ移動し、再停止して殺菌処理する。即ち、搬送コンベア１２は、間隔Ｌだけ進むごとに停止し、殺菌処理を行っている。パルス発光回数は、典型的には６パルスである。殺菌処理が終了した容器８は、次工程の食品充填工程に進む。
【００２８】
容器８の内面（被照射面）の照射強度分布を測定したところ、照射強度に強弱があることが判明した。即ち、図１Ｃの容器断面図で見て、容器内面の右側側面、左側側面及び底面に、照射強度が比較的弱い箇所（照度分布のムラ）があることが判明した。
【００２９】
殺菌処理システム１００では、照射光の当たり難い側面下端部で照度が高くなるように、反射鏡からの紫外線発光の焦点が容器内で結ぶように調整されている。その結果、容器８内面の下端部以外の側面では照度が低くなることが判明した。なお、照度の高低は、発光の密集度により判定している。
【００３０】
更に、左右の側面に関しては、紫外線発光の入射角度が大きいことから照度の低下が考えられる。底面に関しては、ランプ２からの直射発光は直接入射するが、反射鏡４からの反射発光はランプ２が邪魔して十分に利用出来ないことが考えられる。
【００３１】
このような従来の殺菌処理システム１００でも、生菌数はゼロと見なせるレベルにあり食品容器の衛生上問題は無い。しかし、食品容器の衛生管理は、念には念を入れて行う必要がある。
【００３２】
この従来の殺菌処理システム１００の特徴は、次のようになる。
(1)１本のランプを備えた１台の照射器で照射する。ランプは直管タイプである。
(2)容器（従って、コンベア）の走行方向（Ｘ方向）は、Ｚ方向に見て、ランプ軸線（Ｙ方向）と直交関係にある。
(3)コンベアの幅方向（Ｙ方向）には、容器が複数個並置され、同時に殺菌処理される。
(4)１個の容器に対して、６パルスのパルス照射を１回行う。
【００３３】
本実施形態に係る殺菌処理システムは、この照射強度の強弱（照度分布のムラ）の問題を解決して、一層確実な殺菌処理を可能にしたものである。
【００３４】
［第１実施形態に係る殺菌処理システム］
図２Ａ〜２Ｃを参照しながら、第１実施形態に係る殺菌処理システム１０を、従来の殺菌処理システム１００と比較して、相違点を中心に説明する。
【００３５】
図２Ａは、第１実施形態に係る食品容器の殺菌処理システム１０の全体の概要を説明する図である。殺菌処理システム１０は、殺菌処理システム１００と比較すると、３台の照射器６ａ−１，６ａ−２，６ａ−３が備えられている点で相違する。更に、各照射器に備えられた反射鏡４−１，４−２，４−３からの反射光の焦点距離ｆ１，ｆ２，ｆ３が相異なっている点で相違する。
【００３６】
図２Ｂは、殺菌処理システム１０のランプ軸線を通るＹ−Ｚ平面の断面図である。３台の照射器の各断面をまとめて描いた図であるため、照射器の参照符号が６ａ−１，６ａ−２，６ａ−３であり、反射鏡の参照符号が４−１，４−２，４−３となっている点に留意されたい。
【００３７】
図２Ｃは、各照射器により容器が照射されている状況を説明する図である。ここで、例えば、反射鏡からの反射光の焦点距離が、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３とする。
【００３８】
図２Ｃ（Ａ）は、照射器６ａ−１の発光により容器が殺菌処理されている状況であり、反射鏡４−１の焦点距離ｆ１が相対的に短いため、容器内面の側面上部を中心に強く殺菌処理される。図２Ｃ（Ｂ）は、照射器６ａ−２の発光により容器が殺菌処理されている状況であり、反射鏡４−２の焦点距離ｆ２が中間値であるため、容器内面の側面中間部分を中心に強く殺菌処理される。図２Ｃ（Ｃ）は、照射器６ａ−３の発光により容器が殺菌処理されている状況であり、反射鏡４−３の焦点距離ｆ３が相対的に長いため、容器内面の側面下部及び底面を中心に強く殺菌処理される。
【００３９】
このように３段階の殺菌処理により、照射強度の強弱（照度分布のムラ）の問題が解決され、一層確実な殺菌処理が出来る。なお、照射器の台数３台は例示であって、２台以上であれば、所望の台数を設けることが出来る。
【００４０】
殺菌処理工程では、停止、搬送を繰り返すタクト搬送を行っている。一例では、停止1.2秒、搬送0.8秒となる。また、パルス照射は6パルスであり、容器の移動距離は、最短約200ｍｍ、容器の搬送速度200ｍｍ/secである。
【００４１】
隣接するランプ間の距離を、隣接する容器のＸ方向の間隔Ｌに一致させたり、整数倍等のように関連付けることにより、複数本のランプから同時照射が可能となり、作業性を向上することが出来る。
【００４２】
第１実施形態に係る殺菌処理システム１０では、1照射器当たりの照射回数を従来の６パルスから２パルスに減らせることで、短い停止時間でも殺菌処理が可能となる。実際、従来の6パルス照射に必要な停止時間は1.2秒だが、第１実施形態では2パルスで済むため、停止期間は0.4秒にすることも可能であり、殺菌処理のラインを高速化することが可能となる。
【００４３】
この殺菌処理システム１０の特徴は、次のようになる。
(1)各々１本のランプを備えた複数台の照射器で照射する。ランプは直管タイプである。各照射器からの発光の焦点距離が相違している。
(2)容器（従って、コンベア）の走行方向（Ｘ方向）は、Ｚ方向に見て、ランプ軸線（Ｙ方向）と直交関係にある。
(3)コンベアの幅方向（Ｙ方向）には、容器が複数個並置され、同時に殺菌処理される。
(4)１個の容器に対して、複数回の照射を行うので、１回当たりの照射は相対的に少ないパルス（例えば、２パルス）の照射を行っている。
【００４４】
［第２実施形態に係る殺菌処理システム］
図３Ａ〜３Ｂを参照しながら、第２実施形態に係る殺菌処理システム２０を、第１実施形態に係る殺菌処理システム１０と比較して、相違点を中心に説明する。
【００４５】
図３Ａは、第２実施形態に係る食品容器の殺菌処理システム２０の全体の概要を説明する図である。殺菌処理システム２０は、殺菌処理システム１０と比較すると、３台の照射器６ａ−１，６ａ−２，６ａ−３が、１台の照射器６ｂに一体化されている点で相違する。図３Ｂは、殺菌処理システム２０のランプ軸線を通るＹ−Ｚ平面の断面図である。
【００４６】
３台の照射器６ａ−１，６ａ−２，６ａ−３を１台の照射器６ａに一体化することにより、設備投資にかかる費用を低減することが出来る。
【００４７】
この殺菌処理システム２０の特徴は、上記殺菌処理システム１０の特徴と比較して、次の点で相違する。
(1)複数本のランプを備えた１台の照射器で照射する。ランプは直管タイプである。各照射器からの発光の焦点距離が相違している。
【００４８】
［第３実施形態に係る殺菌処理システム］
図４を参照しながら、第３実施形態に係る殺菌処理システム３０を、第２実施形態に係る殺菌処理システム２０と比較して、相違点を中心に説明する。
【００４９】
図４は、殺菌処理システム３０に使用されるランプ２を図示したものである。図４（Ａ）はU字形ランプを示し、図４（Ｂ）は矩形状ランプを示している。これらのランプは、一部がＹ方向に延在する（又はＹ方向成分を有する）ランプ管を有している。その形状によって、第２実施形態に係る殺菌処理システム２０の複数本のランプ２を比較的少ない本数のランプに置き換えることが出来る。
【００５０】
この殺菌処理システム３０の特徴は、上記殺菌処理システム１０の特徴と比較して、次の点で相違する。
(1)１又は２本のランプを備えた１台の照射器で照射する。ランプは直管タイプでなく、一部がＹ方向に延在する（又はＹ方向成分を有する）ランプ管であり、例えば、U字形ランプ又は矩形状ランプである。各Ｙ方向に延在する部分からの発光の焦点距離が相違している。
(4)１個の容器に対して、各Ｙ方向に延在する（又はＹ方向成分を有する）部分から照射を行うので、１回当たりの照射は相対的に少ないパルス（例えば、２パルス）の照射を行っている。
【００５１】
［実施形態の評価試験］
本実施形態の効果を確認するため食品細菌検査を行った。なお、この実験は、殺菌効果の差異を求めるため、人為的に未処理の菌を大量に容器内面に付着・繁殖させて行ったことを承知されたい。実際の食品の製造・加工メーカーにおける殺菌処理工程の食品容器では、従来技術でも、処理後の生菌数はゼロと見なせるレベルにある。
【００５２】
実験に使用した殺菌処理システム１００，１０の装置構成は、次の通りである。
装置の大きさ：1200×200ｍｍ
実装ランプ：アーク長  850ｍｍ  有効長  700ｍｍ
この実験では、枯れ草菌（芽胞）を内表面に塗布し、パルス照射前後での生菌数を確認することで、不活性化効果（殺菌能力）の確認を行った。
【００５３】
表１は、図１Ａに示す従来の殺菌処理システム１００（従来例）と、図２Ａに示す第１実施形態に係る殺菌処理システム１０（実施例１及び２）との枯れ草菌（芽胞）に対する殺菌効果の実験データである。
従来例のパルス照射方法は、600J のパルスを連続６パルス照射している。本実施例１では、600J のパルスを、図２Ｃの（Ａ）の位置で連続２パルス照射し、（Ｂ）の位置で連続２パルス照射し、（Ｃ）の位置で連続２パルス照射している。本実施例２では、パルスの出力エネルギーを400J に下げて、同様の照射を行っている。
【００５４】
【表１】
2019085142.tif 000003
【００５５】
表１の本実施例１の結果より、従来例の不活化効果-LOG(N/N0)＝２が、-LOG(N/N0)＝２.５に向上したことが確認できた。これにより、照射対象の形状に起因する照射ムラを軽減し、照射対象の殺菌処理速度を維持し、更にランプ出力を上げることなく、高い殺菌効果が得られることが確認できた。
【００５６】
本実施例２の結果より、パルスの出力エネルギーを600J から400Jに下げても、従来例の不活化効果-LOG(N/N0)＝２と同じ殺菌効果を得ることが出来ることが確認できた。これにより、照射対象の形状に起因する照射ムラを軽減し、照射対象の殺菌処理速度を維持し、更にランプ出力を下げても従来と同等の殺菌効果が得られることが確認できた。更に、ランプの寿命を延ばし、殺菌装置のランニングコストを低減することが確認できた。
【００５７】
［その他］
以上、本発明に係る容器に対する閃光パルス殺菌処理システムの実施形態に関して説明したが、これらは例示であって、本発明を何等限定するものでは無い。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められる。
【符号の説明】
【００５８】
２：ランプ、  ４，４−１，４−２，４−３：反射鏡、  ６ａ，６ａ−１，６ａ−２，６ａ−３，６ｂ：照射器、  ７：冷却用ダクト、  ８：容器，食品容器、  １０：殺菌処理システム、  １２：コンベア，搬送コンベア、  １６：発光、  ２０：殺菌処理システム、  ３０：殺菌処理システム、  １００：殺菌処理システム、
【図１Ａ】
2019085142.tif 000004
【図１Ｂ】
2019085142.tif 000005
【図１Ｃ】
2019085142.tif 000006
【図２Ａ】
2019085142.tif 000007
【図２Ｂ】
2019085142.tif 000008
【図２Ｃ】
2019085142.tif 000009
【図３Ａ】
2019085142.tif 000010
【図３Ｂ】
2019085142.tif 000011
【図４】
2019085142.tif 000012