(57)【要約】   【課題】食品や医薬品の品質を劣化させることなく、混入する害虫や害虫の卵あるいは細菌を、常温、状圧下で迅速に死滅させる装置を提供する。  【解決手段】周波数が１ＭＨｚ〜３００MHｚである高周波電力を供給する高周波発振機と、被処理物を挟まずに高圧側電極とアース側電極が間隔を空けて1対以上配置されるか、あるいは被処理物を挟んでも互いに向き合わない構造をもつことによって非処理物に対して強い電界強度の高周波電力を印加できる電極を使用することにより、食品あるいは医薬品に混入する害虫や害虫の卵あるいは細菌を極めて短時間で死滅させる。  【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
品質を保持する目的で食品、医薬品に高周波電力を印加して害虫や害虫の卵あるいは細菌を死滅させる装置であって、周波数が１ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの範囲の高周波電力を発生する高周波発振機と、高周波電力を食品、医薬品などの被処理物に印加する電極を備え、その電極構造が、通過する被処理物の近傍に、被処理物を挟まず片側のみに高圧側電極とアース側電極とが交互に間隔を空けて１対以上配置されていることを特徴とする食品、医薬品の品質保持装置。
【請求項２】
品質を保持する目的で食品、医薬品に高周波電力を印加して害虫や害虫の卵あるいは細菌を死滅させる装置であって、周波数が１ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの範囲の高周波電力を発生する高周波発振機と、高周波電力を食品、医薬品などの被処理物に印加する電極を備え、その構造が、通過する被処理物の近傍に、被処理物の片側に高圧側電極が、反対側にアース側電極がそれぞれ間隔を空けて１対以上配置され、且つ互いに向き合っていないことを特徴とする食品、医薬品の品質保持装置。
【請求項３】
食品や医薬品に混入する害虫や害虫の卵あるいは細菌を死滅させるために行う加熱処理方法において、１〜３００ＭＨｚの範囲の高周波電力を発生する発振機と、被処理物が通過する近傍に１対以上配置される電極を用いて電極近傍を通過する被処理物に間欠的に高周波電力を加えることにより、食品、医薬品などの被処理物に生じる熱変性を抑制しながら、迅速に害虫や害虫の卵あるいは細菌を死滅させること特徴とする食品、医薬品の品質保持方法。
【請求項４】
請求項３の品質保持方法において、高周波を印加するための電極が請求項１記載の構造であることを特徴とする食品、医薬品の品質保持方法。
【請求項５】
請求項３の品質保持方法において、高周波を印加するための電極が請求項２記載の構造であることを特徴とする食品、医薬品の品質保持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波電力により食品、医薬品の中に混入する虫や虫の卵あるいは細菌を短時間で死滅させるための食品、医薬品の品質保持方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品や香辛料等の農産物、漢方などの医薬品の中で生育、繁殖する害虫あるいは細菌は、保存温度等の環境条件が満たされれば大量に発生し、製品価値を下げあるいは不良品の原因となる。これらの害虫は、農産物や医薬品原料などの収穫時、或いは流通時に混入し、生育または繁殖する。これらの害虫や細菌を死滅させることが不可欠であるが、対象が食品・医薬品の中に存在するため、手段は限られたものとなる。食品・医薬品中の殺虫、殺菌方法としては、加熱による方法、薬剤による方法、光線や放射線による方法、低温によるなどが知られている。
【０００３】
従来の方法によると、それぞれに以下のような問題があった。
【０００４】
加熱による方法では、目的とする害虫や卵の温度を上げるために害虫等が混入している被処理物全体の温度を少なくとも70℃以上に保持する必要がある。死滅効果を高めるために長時間加熱した場合、食品・医薬品において栄養価の減少、薬効の変化、色の変化、風味の劣化等が生じてしまうことが知られている。
【０００５】
薬剤による方法では、臭化メチルなどの化学薬剤による燻蒸処理が一般に行なわれている。またエチレンオキサイドなどのガスによる殺菌、殺虫も行なわれている。しかし薬剤の飛散や残留による危険性、人体への影響などの問題が指摘され、今後使用が難しくなることが予想される。
【０００６】
殺菌力を持つ紫外線も殺虫法として有効であるが、光線では影となる部分の殺虫、殺菌効果は得られず、被処理物の中心に存在する卵を死滅させることはできない。また放射線による駆除方法では取り扱いの危険性や、副生成物の危険性があり、日本国内での使用は限定されている。
【０００７】
冷凍・凍結処理を行なう方法も提案されているが、処理時間が長く、必要エネルギーも大きい。また害虫の卵には耐寒性を持つものがあり、効果が無い場合もある。また細菌に対する効果はほとんど無い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
加熱による食品、医薬品の殺虫、殺菌方法として高周波加熱を利用する方法が提案されている。高周波による加熱は、被加熱物の単位体積あたりの発熱量をP、角速度をω、誘電率をε’、誘電損率をε”、誘電正接をtanδ、電界強度をＥとすると
Ｐ＝ωε’tanδＥ２
＝ωε”Ｅ２
で表すことができる。一方、食品、医薬品の殺虫、殺菌時に発生する熱変性を防止するためには被加熱物の温度を速やかに上げ、処理後には速やかに温度を下げる必要がある。被処理物を高周波の電界中に置く場合、発熱量を大きくするためには誘電損率や電界強度が大きいことが必要である。また周波数が高いことも有効であるが、特に１０ＭＨｚから７０ＭＨｚの周波数範囲では、害虫の誘電損率が穀物より大きいため、害虫を選択的に加熱できることが報告されている。
【非特許文献１】農業機械学会誌  ４９（５）：４４３〜４５０,  １９８７
【０００９】
従来の高周波加熱装置に使用される電極の構造として、被処理物を上下の電極で挟む構造をもつ装置が提案されている。電極と被処理物が直接接触しない場合には前述した発熱に関する式が成立する。対向する電極板で被処理物を挟み込む構造の場合、高圧側電極とアース側電極が広い面積で対向するため高周波に対する電極間インピーダンスは低い。高周波発振機から供給する電力を一定とすると、負荷である電極間のインピーダンスが低いと電極間には高周波電流が多く流れるものの、電極間電圧は相対的に低くなる。発熱量は被加熱物が存在する場所における電界強度の２乗に比例するため、電極間電圧が低いと効率よく加熱することができない。供給する電力を一定として電極間距離を大きくすると、電極間インピーダンスは高くなり電極間電圧も高くなるが、電極と被加熱物の距離が大きくなる結果、被処理物が存在する場所での電界強度が小さくなって発熱量の増加は得られない。対向する電極間に被処理物を密に充填した場合には、被処理物が誘電体であるためインピーダンスが低くなり、電極間電圧を高くすることはできない。これらの理由から従来使用されている電極を用いて短時間で食品、医薬品を加熱することは難しく、十分な死滅効果を得るためには加熱時間を長くする必要があり、この加熱時間中に食品は熱変性により劣化したり、また装置の処理速度を大きくできないことなどから実用化が困難であった。
【特許文献１】特開２００３−２５９７２７号公報
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、高周波電力を食品・医薬品に印加する装置であり、高周波電力を発生させる高周波発振機と、電極近傍に存在するかまたは通過する被処理物中の害虫や害虫の卵あるいは細菌に対して電界強度の大きい高周波電力を印加するための電極を有することを特徴としている。請求項１記載の発明では、電極の構造が、通過する被処理物の近傍に、被処理物を挟まず片側のみに高圧側電極とアース側電極とが交互に間隔を空けて１対以上配置される。また、請求項２記載の発明では、高周波電力を印加する電極の構造が、通過する被処理物の近傍に、被処理物の片側に高圧側電極が、反対側にアース側電極がそれぞれ間隔を空けて１対以上配置され、且つ互いに向き合っていないことを特徴としている。本発明のいずれの電極も、高圧側電極とアース側電極が相対する面の電極面積が従来の対向する電極よりはるかに小さいため電極間の高周波に対するインピーダンスは高く、加熱に寄与しない高周波電流は小さい。従って、同じ発振機の出力でも電極間電圧を高くすることができる。高周波側電極とアース側電極は放電が発生しない限界まで近接させ、また、それぞれの電極と被処理物は接触しない限界まで近接させることにより、被処理物に大きな電界強度を与えることができる。電界強度が大きい場所は隣り合う高圧側電極とアース側電極の間と、そこに近接する被処理物が存在する部分である。特に急速に加熱される被処理物の厚みは数ミリメートル程度であり、数秒で害虫やその卵を死滅させる温度に達する。被加熱物は薄く広がっているため、電極から遠ざかると放射と熱伝導により効率よく放熱し、急速に温度が下がる。したがって食品、医薬品は熱変性を受けることが少なく、害虫や細菌は短時間で死滅する。
【００１１】
加熱殺菌あるいは加熱殺虫処理する装置において、一定以上の温度で一定時間保持することは必須である。本発明による方法および装置を使用した場合、電界強度が大きい場所は隣り合う高圧側電極とアース側電極の間と、そこに近接する被処理物が存在する部分に限定されるため、通過する被加熱物には経時的に一様な高周波電力は加わらない。すなわち、被加熱物が電極近傍を移動するにしたがって、電極の数−１回だけ間欠的に強い高周波電力が加わる。電極近傍を移動する被処理物の温度は、高周波電力が加わる場所では一気に上昇し、加わらない場所では放熱により下がることを繰り返す。したがって被処理物の温度は装置内部を通過中に過度に上昇し続けることはなく、被処理物の温度による品質劣化は抑制され、かつ殺菌あるいは殺虫に必要な温度以上に加熱することが可能となる。
【００１２】
請求項２記載の発明に係る電極は、高圧側電極とアース側電極が被処理物を挟んで反対側にあり、電界強度の大きい部分が被処理物を横断するため、被加熱物の層が厚い場合や粒径が大きい場合でも全体を加熱処理することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による方法および装置を使用して食品、医薬品を処理することにより、極めて短時間に被処理物中の害虫や害虫の卵あるいは細菌を加熱処理することが可能となり、食品や医薬品の物性や品質に与える温度の悪影響を抑えて、風味や安全性を保ちながら品質を長期間維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて本発明による食品、医薬品の品質保持方法および装置に係る一実施形態について説明する。図１〜図７は本発明に係る発明の実施の形態を示す。
【００１５】
図１は品質保持装置の構成図である。供給ホッパ４に供給された粉体あるいは細粒状の被処理物７はコンベア６上に供給され、厚み調整器３で一定の厚みまたは個数に制限された後、高周波電極２の近傍を通過する。高周波電極２には高周波発振機１で発生した高周波電力が同軸構造をもつ導体１０を通して供給されている。高周波発振機１は１ＭＨｚから３００ＭＨｚの間の殺虫、殺菌に適切な周波数を発振できるものである。被処理物は害虫あるいは害虫の卵が死滅し、あるいは有害細菌が死滅するのに必要十分な時間な時間をかけて高周波電極２近傍を移動し、処理が終了した後、回収ホッパ５内に回収される。コンベア７は水平であっても、また傾斜しても良い。また電極が配置される位置はコンベアの下側であっても良い。
【００１６】
図２は請求項１の装置に係る高周波電極の説明図であり、図６は被処理物とその内部の害虫を示す拡大図である。アース側電極７と高圧側電極８が同一平面上に間隔を空けて交互に並ぶ構造を持つ。アース側電極７と高圧側電極８の間隔を、被処理物９の大きさにかかわらず狭くでき、電力密度の高い部分が電極間近傍に集中することから電界強度を大きくすることができ、電極間近傍に存在する害虫１２や害虫の卵、あるいは細菌を効果的に死滅させることが可能となる。
【００１７】
図３および図４は請求項１の装置に係る高周波電極の構造図である。電極の材質は銅、アルミ、真鍮などの導電体であり、形状は平板状あるいは円筒状であり、類似する他の形状でも良い。
【００１８】
図５は請求項２の装置に係る高周波電極の説明図である。アース側電極７と高圧側電極８が被処理物９をはさんでチドリ状に配置される。被処理物の厚みが大きい場合に有効である。
【００１９】
本発明に使用する装置の搬送機構はコンベア６が必須ではなく、被処理物９を、傾斜をもつ電波透過性の板の上を重力により自由落下させ、この傾斜板の途中に図２あるいは図５で示す高周波電極を配置すれば、被処理物９は落下している間に高周波電力が印加され食品、医薬品などの被処理物は殺虫、殺菌される。
【００２０】
図７は、従来の加熱処理を行った場合と、本法による加熱処理を行った場合の被処理物の温度変化の違いを模式的に示すものである。従来法の例１では昇温速度が緩慢なため、殺虫あるいは殺菌に必要な温度域に達するまでに時間がかかる上、温度上昇が継続するため熱変性域に達してしまう。また、従来法の例２のように熱変性を避けて印加する電力を低下させた場合には、殺虫あるいは殺菌に必要な温度域での加熱時間が不足する。一方、本法では被加熱物が電極近傍を移動するにしたがって、間欠的に強い高周波電力が加わり、被処理物の温度は、高周波電力が加わる場所では一気に上昇し、加わらない場所では放熱により下がることを繰り返す。したがって被処理物は迅速に希望する温度に達し、かつ装置内部を通過中に過度に上昇し続けることはなく、被処理物の温度による品質劣化は抑制される。
【実施例１】
【００２１】
図１に示す品質保持装置で玄米を処理した結果を以下に示す。
被処理物として玄米を使用し、玄米中にあらかじめ飼育したコクゾウ虫の成虫を混入した。コンベア速度を、成虫を含む玄米が高周波電極近傍を通過する時間が１秒〜３秒になるように、また厚み調整器で被処理物の厚みが５ｍｍ程度になるようにした。発振機の周波数は４０．６８ＭＨｚ、電極間電圧を３ＫＶ〜４ＫＶに設定した。電極は直径４ｍｍの導電体である丸棒を１０ｍｍの間隔で図２および図３に示すように同一平面に並べたものである。この条件で玄米を処理したところ、処理後の玄米中のコクゾウ虫はすべて死滅していた。玄米自身も高周波電力により加熱されるが、表面温度は５０℃以下であり、また加熱時間も極めて短時間であるため、品質に対する影響は認められなかった。
【実施例２】
【００２２】
次に、一般に行われている加熱殺虫や冷凍殺虫に対する耐性が高いといわれている卵の処理を行った結果を示す。被処理物としてあらかじめコクゾウ虫の卵が産み付けられている玄米を使用した。コンベア速度を、被処理物が電極近傍を通過する時間が８秒〜１０秒になるように、また厚み調整器で被処理物の厚みが５ｍｍ程度になるようにした。発振機の周波数は４０．６８ＭＨｚ、電極間電圧を３ＫＶ〜４ＫＶに設定した。電極は図２および図４に示す形状で板厚２ｍｍ幅１０ｍｍの導電体である平板を１０ｍｍの間隔で同一平面に並べたものである。この条件で玄米を処理し、通常卵が成虫となるのに必要な1ヶ月間、生育に適した温度・湿度に保持した結果、成虫の発生は皆無であった。この結果から、卵は玄米中で死滅したか、あるいは成虫になることができない程度のダメージを受けたことが推測された。玄米自身も高周波電力により加熱されるが、表面温度は７０℃以下であり、また加熱時間も極めて短時間であるため、品質に対する影響は認められなかった
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本装置を使用して穀類や香辛料などの食品、漢方などの医薬品を処理することにより、それらの中に混在している害虫やその卵、あるいは細菌を短時間で死滅させることができるため、商品の品質を維持することができる。本装置は、例えば穀類や医薬品の異物検査装置あるいは選別器と併用することにより異物混入を防ぐと同時に害虫の発生を防止し、品質を良好に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る品質保持方法および装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る品質保持方法および装置の高周波電極の配置および高周波発振機との接続を説明する概念図である。
【図３】本発明の実施形態に係る品質保持装置の高周波電極において電極に導電性の丸棒を使用した場合の立体的概念図である。
【図４】本発明の実施形態に係る品質保持装置の高周波電極において電極に導電性の平板を使用した場合の立体的概念図である。
【図５】本発明の実施形態に係る品質保持装置の高周波電極の、別の配置例を説明する概念図である。
【図６】本発明の実施形態に係る品質保持方法および装置の高周波電極と被処理物および害虫を説明する拡大図である。
【図７】本発明の実施形態に係る品質保持方法を用いて処理した場合と、従来法を用いて処理した場合の被処理物の温度変化の違いを説明する模式図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    高周波発振機
２    高周波電極
３    厚み調整器
４    供給ホッパ
５    回収ホッパ  
６    コンベア
７    アース側電極
８    高圧側電極
９    被処理物
１０    導体
１１    電界
１２    害虫
【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５】
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【図６】
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【図７】
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