(57)【要約】【課題】低エネルギーの電子線や、マイクロ波、紫外線、可視光線、赤外線などの電磁波を照射することによって粒状食品を効率よく短時間で殺菌するために、容器に入れた粒状被処理物を下層から上層へと持ち上げ、上層にある粒状物を流動、回転させて被処理物の全面が放射線の方向を向くような機会を均等に与え、被処理物の全面に低エネルギーの電子線、電磁波を当てるようにする撹拌装置を与えること。【解決手段】粒状物を入れるための円形皿型の容器と、容器の中央に設けた中心軸と、中心軸に対して回転可能に設けた上から２または３つあるいは３以上の異なる上回転軸、中回転軸、下回転軸…と、上回転軸から放射状に突き出た適数の上撹拌棒と、中回転軸から放射状に突き出た適数の中撹拌棒と、下回転軸から放射状に突き出た下撹拌棒…と、下撹拌棒の先に固定された押しのけ羽根と、上回転軸、中回転軸、下回転軸…を回転させる回転機構よりなり、押しのけ羽根によって上下に粒状物を移動させ、上撹拌棒と突起によって粒状物をはね上げ舞上げ回転させる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状被処理物を入れるための円形皿型の容器と、容器の中央に設けた中心軸と、中心軸に対して回転可能に設けた上から２つ或いは２以上の異なる回転軸と、それらの回転軸から横方向に突き出た複数の撹拌棒と、粒状物の全体を還流させるため下撹拌棒の先に設けた押しのけ羽根と、下撹拌棒以外の撹拌棒に付けた突起と、それら回転軸を独立に回転させる回転機構よりなる事を特徴とする放射線表面照射殺菌装置用撹拌装置。
【請求項２】
粒状被処理物を入れるための円形皿型の容器と、容器の中央に設けた中心軸と、中心軸に対して回転可能に設けた上から３つの異なる上回転軸、中回転軸、下回転軸と、上回転軸から放射状に突き出た適数の上撹拌棒と、中回転軸から放射状に突き出た適数の中撹拌棒と、下回転軸から放射状に突き出た下撹拌棒と、粒状物の全体を還流させるため下撹拌棒の先に固定された押しのけ羽根と、上回転軸、中回転軸、下回転軸を回転させる回転機構よりなる事を特徴とする放射線表面照射殺菌装置用撹拌装置。
【請求項３】
容器の壁面に超音波振動子が設けられて容器に超音波振動を与えるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の放射線表面照射殺菌装置用撹拌装置。
【請求項４】
容器の外部に揺動可能なハンマーを設置しハンマーによって容器の壁面を叩くようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線表面照射殺菌装置用撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、穀物など粒状物の表面だけに均一に電子線、紫外線、可視光線、赤外線、マイクロ波、などの放射線を均一に当て殺菌するための粒状物の撹拌機構に関する。小麦、米、胡椒、生薬の原料、乾燥野菜などを外国から輸入することがある。加熱しないで利用するもの、加熱しないで食用に供することがあるものなどの場合は殺菌するのが望ましい。従来は、臭化メチル、エチレノキサイドなどのガス雰囲気で穀物、香辛料などを処理するという方法があった。これらは有毒なガスであり化学作用によって殺菌することができる。しかしこれらは有毒化学薬品だから残留するとそれがあらたな問題を引き起こす。
【０００２】
そこで電子線や、マイクロ波、紫外線、可視光線、赤外線などの電磁波を穀物、香辛料に当てて殺菌するということが試みられる。電子線や電磁波には殺菌の作用がある。電子線、電磁波が残留することはないし、化学反応でないから、より適切な殺菌方法であろうと思われる。マイクロ波、紫外線、赤外線などによる殺菌作用は加熱作用によるものである。これらは通常の物質では表面に吸収されやすい電磁波だから表面だけにしか当たらない。穀物や香辛料において汚染されているのは表面だけだからそれでよいのである。
【０００３】
電子線照射の場合は加速エネルギーを高くすることによって穀物の内部まで電子線を進入させることはできる。そうすれば内部まで隈無く殺菌できる。しかし粒状被処理物の内部まで電子線を浸透させ内部まで殺菌させるというのはかえって良くないということがある。それは内部まで電子線を入れるとタンパク質が変容し味がおち品質が低下するということがあるからである。
【０００４】
だから内部まで浸透可能な電子線の場合でも粒状物の表面だけに電子線を当てるようにするのがよい。電磁波殺菌でも電子線殺菌でも表面だけに薄く放射線が当たるようにするのがいちばん良いのである。電磁波の場合は材料が不透明の場合電磁波の到達範囲は表面に限られる。電子線の場合は材料の透明度にはよらず電子線エネルギーが高いと内部まで深く浸透する。それではいけないのでエネルギーの低い電子線を用い表面だけに照射するようにする。それは数十ｋｅＶ〜３００ｋｅＶの程度のごく低いエネルギーの電子線である。そのような低エネルギーの電子線をソフトエレクトロンと呼んでいる。それは電子自身が柔らかいうことでなくエネルギーが低いことをいっているのである。だから本発明において、放射線が電子線の場合はソフトエレクトロンに限られる。
【０００５】
ところが回転楕円体の形状をしている穀物などに表面に均一に電子線、電磁波を当てるというのは簡単なことではない。たくさんの光源、電子線源を設置して四方八方から電子線、電磁波を当てるというようなことはコストの点でできない。光源、電子線源は一つということになるから一方向から電子線、電磁波を照射するということになる。
【０００６】
電子線も電磁波も直進するので、粒状被処理物の表面のうちその方向を向いた面だけに電子線、電磁波が当たる。それでは裏になった部分は殺菌されない。殺菌方法として不完全なものといわなければならない。それでは困るので粒状被処理物を舞上げ、かき回し、はね上げてどの表面も電子線、電磁波の来る方向を向くチャンスがあるようにして万遍なく放射線を浴びせるような工夫が必要である。本発明はそのために粒状被処理物を力強く撹拌して全ての表面に放射線を均一に照射できるようにした装置を提案する。
【０００７】
【従来の技術】
▲１▼特開平１０−２１５７６５号「穀物の殺菌方法およびそれに用いる穀物回動装置」は、振動器と振盪器の２種類の振動発生器を用いて小麦、玄米などの穀物を電子線殺菌するものである。振動器は縦方向に上下動して粒状物をはね上げる。振盪器は横方向に振動して粒状物を転がす。そのようなダイナミカルな運動を小麦にあたえ弱いエネルギーの電子線を全表面に当てて殺菌する。
【０００８】
▲２▼特開平１−１９２３６２号「粉体の放射線処理装置」は、小麦粉、胡椒など粒状食品を気体で持ち上げ気体搬送し浮遊状態にあるところへ放射線をあてて殺菌する。気体で舞い上がっているから全ての面に放射線があたる。
【０００９】
▲３▼特開平１１−３３７７００号「電子線照射装置」は、水冷された振動コンベヤの上に小麦をとおして上から低エネルギーの電子線を当てて表面だけに電子線が当たるようにしている。
【００１０】
▲４▼特開２０００−１０６８５５「粒体の転動装置および殺菌方法」は、円形皿型の固定容器の中心に回転軸を設け回転軸に撓みやすい材料でつくった４本の腕木を取り付け回転軸をゆっくりを回転させるものである。皿型容器に麦を入れて回転軸を廻すと腕が麦の間をくぐって進んでゆくから麦が撹拌混合される。そのような状態で上から電子線を当てて殺菌処理する。４本の腕の回転速度は遅くて麦が跳ね上がって容器から飛び出るというようなことはない。円形を１２０度ずつ３等分して３つの領域に青色、白色、黒色に着色した小麦を３００ｇ〜４００ｇずつ入れ、撹拌腕を廻して混合の割合を確かめる実験を行っている。２分間腕木を廻し撹拌して３つの領域での麦を採取して混合の割合を調べたところ大体均一に混合していたと、述べている。
【００１１】
▲５▼特願２００１−２１５１０８「電子線照射装置に使用する粉粒体用撹拌装置」は▲４▼のように４本の腕木を水平に回転させる方式は混合する手段としてはいいかもしれないが、目的は混合にはなく、粒状物のどの面も電子線を浴びるように回転させるもので、それには向かないということに気づいた。腕木で麦を円周方向に押してゆくのであるから混ぜることはできるが必ずしも回転しておらず全面が上向きになるチャンスがあるとは限らないのである。より激しく転動させる必要がある。そこで麦を保持した板状の容器を左右に揺動させることによって全面が万遍なく電子線を浴びるようにしたものを提供している。容器を左右にゆするので麦粒子は左右に揺れて転がり２層、３層に重なっていても下１層の麦にも電子線が当たる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
小麦や大豆、胡椒など粒状食品の殺菌を放射線を当てておこなうためには、粒状物を舞上げはね上げこね回しなどして全ての表面が放射線を浴びるようにする必要がある。さまざまの提案がなされているがまだまだ満足のできるものはない。空中を搬送するものは搬送のために多大のパワーが必要になるし、流れ速度が速すぎるので粒状物の全面に放射線を充分に当てることができない。お椀型の容器に小麦を入れて腕木を回転させて麦の中を通すものは、麦を混ぜるという作用はあるが小麦を回転させる力は弱い。しかもある高さにあるものだけをこすってゆくのであるからそれより下にある小麦には力がかからずいつまでたっても回転しない。４本の細い腕木が回っているだけなので舞上げはね上げるようなパワーはない。
【００１３】
様々の実験をしたのであるが、電子線をかなりの分量のある粒状物の全面に当てるためには激しく転動し回転するようにしなければならないということが分かってきた。本発明の第１の目的は、粒状物をより激しくより盛んに回転転動させることができる撹拌機構を提供することである。。さらに一度に処理できる量を大きくしないとコストが嵩んでしまう。それで処理量を増やしてもその一粒一粒まで放射線が当たるような巧みな工夫が必要である。本発明の第２の目的は大量の粒状物があってもそれらの全部を勢い良く舞上げはね上げかき回すことができるような撹拌機構を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の撹拌機構は、粒状物を入れるための円形皿型の容器と、容器の中央に設けた中心軸と、中心軸に対して回転可能に設けた上から２つ或いは２以上の異なる回転軸とそれらの回転軸から横方向に突き出た複数の撹拌棒と、下撹拌棒の先に設けた押しのけ羽根と、下撹拌棒以外の撹拌棒に付けた突起と、それら回転軸を独立に回転させる回転機構よりなる。
【００１５】
回転軸が３つの場合は、粒状物を入れるための円形皿型の容器と、容器の中央に設けた中心軸と、中心軸に対して回転可能に設けた上から３つの異なる上回転軸、中回転軸、下回転軸と、上回転軸から放射状に突き出た適数の上撹拌棒と、中回転軸から放射状に突き出た適数の中撹拌棒と、下回転軸から放射状に突き出た下撹拌棒と、下撹拌棒の先に固定された押しのけ羽根と、上回転軸、中回転軸、下回転軸を回転させる回転機構よりなる。
【００１６】
上撹拌棒には撹拌効果を上げるための多数の突起がついている。中撹拌棒にも多数の突起があって撹拌の効果を高揚するようにしている。突起は単に棒状でも良いが、扇のような広がりを持つものであっても良い。
【００１７】
押しのけ羽根は容器の底にある粒状物をすくい上げ強く粒状物を掻き上げるような効果がある。断面積の大きい押しのけ羽根として粒状物の全体を還流させる作用がある。還流させると共に下にあるものを上へ持ち上げ上にあるものを下へ押しやるという作用がある。
【００１８】
中撹拌棒は容器の半ばにある被処理粒状物をさらに回転しかき混ぜる。
【００１９】
上撹拌棒は粒状被処理物を掻きまぜてどの面も上を向くような瞬間があるようにする。上方から放射線が照射されるので実際に放射線が当たるのは上方の一部の被処理物にすぎない。中部より下にある被処理物は放射線が当たらない。下撹拌棒の押しのけ羽根や、中撹拌棒の作用は下半分に存在する粒状物を押し上げて表面近くへ移動させるためのものである。
【００２０】
それだけでもよいのであるが、さらに容器のどこかに振動子を設けて容器を細かく振動させるようにしてもよい。湿気を含んだ粒状物は容器の壁面に付着することがある。その場合でも超音波振動によって付着したものをゆすり落とすことができる。また超音波振動自体によって被処理物の上下の輸送をさらに容易にできる。超音波振動は最上層にある被処理物を叩き上げ舞上げ電子線、電磁波が全面に当たるようにする作用もある。
【００２１】
さらに容器をハンマーで叩いて振幅の大きい衝撃を与えて粒状物の上下反転を促すことも有用である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明は上下２種類又は上中下の３種類あるいは３種類以上の撹拌棒を独立に回転させて粒状物を上から下へ、下から上へと移動輸送する。電子線、電磁波は上層のほんの浅い距離しか浸透できないが、粒状物が上下に交代するから全部の粒状物が上層へ現れるチャンスが必ずあるようになっている。単純な１本の撹拌棒をまわすだけ（例えば特開２０００−１０６８５５）だと粒状物を上から下へ、下から上へと動的に輸送することができず、一旦下層に沈むと浮かび上るのに時間がかかる。それでは困るので本発明は、上下２つまたは上中下３つあるいは３以上の独立の回転棒を用いて容器内で被処理物の旺盛な上下移動を実現している。３軸の場合を例にして述べる。
【００２３】
上撹拌棒、中撹拌棒、下撹拌棒…の回転速度は独立可変である。すべて右廻りとしてもよい。また全て左回りとしてもよい。あるいは、交互に上撹拌棒と下撹拌棒を右廻り、中撹拌棒、…を左廻りとしてもよい。
【００２４】
最下にある撹拌棒には断面積の大きい押しのけ羽根を設ける。押しのけ羽根の目的は粒状物の全体を軸廻りに廻して上向きの運動あるいは下向きの運動を与え、下層にあるものを押し上げ、中層にあるものを引き下げるというような作用がある。
【００２５】
最下層より上の回転軸、撹拌棒は長く延びているが、断面積は狭くて粒状物をかき回す作用がある。先端、中間部にたくさんの突起を付けておき、かき回し引き起こす作用を補強する。突起は撹拌棒に固定した突起であってもよい。また撹拌棒に対して回転するように取り付けた十文字型、星型の突起であってもよい。自由回転するような星型突起があるとそれが粒状物の中で回転するので粒状被処理物を掻き起こす作用がさらに増幅される。
【００２６】
【実施例】
図１は本発明の実施例に係る撹拌機構の断面図を示す。これは上中下の３段階回転軸の例である。４段階、５段階のものにも拡張できる。
【００２７】
金属製の皿型容器２は中央部で深く周辺部で浅い。皿型容器２の中心には固定されている中心軸３が法線方向に設けられる。中心軸３は同軸構造の３つの異なる回転軸が設けられる。それは独立に回転できる下回転軸４、中回転軸５、上回転軸６である。これらの回転軸は回転速度、回転方向を独立に変えることができる。下回転軸４には複数（２〜６、例えば４）本の下撹拌棒７が放射状に取り付けられている。中回転軸５にも複数（２〜８本）の中撹拌棒８が水平に設けられる。上回転軸６にも複数（２〜８本）の上撹拌棒９が水平に取り付けられる。
【００２８】
皿型容器２の形状に応じて、下撹拌棒７、中撹拌棒８、上撹拌棒９の長さが異なる。この例では皿型容器２は中心部が深くて周辺部が浅いので、下撹拌棒７が最も短く、上撹拌棒９が最も長い。容器２には粒状の被処理物２７を入れる。それに対して電子線、あるいは電磁波をあてて殺菌しょりする。容器２自体は回転しないが内部の回転軸や回転棒が回転するから粒状被処理物２７はひっくり返され転動し混ざり合う。ここでは被処理物の表面２８に電子線（ｅ−）２９が当たる様子を示す。流動状の被処理物の表面２８は水平でなく常に変化する。その表面２８での粒状物の運動を盛んにするのが本発明の工夫のあるところである。
【００２９】
単純な棒材が横方向に延長しているだけでは粒状物を混ぜ合わせひっくり返すような作用が弱い。そこで下撹拌棒７の先には翼のような膨らみをもつ押しのけ羽根２０を付けている。ここでは４本の下撹拌棒７があり４つの押しのけ羽根２０をその先端に固着している。この例では栗を半分に切断したような形状の押しのけ羽根を用いている。押しのけ羽根２０は下に沈んだ粒状被処理物を掻き起こす作用がある。それで尖った先端部と鈍い後端部をもつような押しのけ羽根２０としている。押しのけ羽根２０の断面積は広い。それは力強く下層に沈積した被処理物を掻き起こし持ち上げる必要があるからである。圧力が大きい下半部の被処理物を掻き立てるのだからそれは多大の力を要求する。下撹拌棒７の腕の長さは特に短くなっているから強力な力を発揮できる。
【００３０】
図１にみるように、押しのけ羽根２０の下面の傾きは容器底壁２５の中心付近の傾きと良く似ている。粒状被処理物を掻き取り掻き混ぜ掻き起こすによって容器２の底に被処理物が滞留しないようにする。それは粒状物を回転させて全面が必ず上を向くようにするというような効果はなくてよい。そのような深くまで電子線や電磁波が到達しないのでそのような目的はないのである。
【００３１】
そうではなくて、下まで沈んだ粒状物を上の方へを持ち上げる必要がある。そのためにすくい上げる作用の強い押しのけ羽根は有用である。上中下３種類の撹拌部材の中で押しのけ羽根２０が最も重要である。押しのけ羽根２０は２〜６程度設けることができる。
【００３２】
中撹拌棒８には、上向き突起２１、下向き突起２２が多数設けられる。その他に横向き突辺（図示しない）をいくつも設けても良い。中撹拌棒８と突起２１、２２は旋回することによって容器２の中層にある粒状物（被処理物）を上下に移動させる。つまり一部はより上へ持ち上げ、一部はより下へ押し下げる。中撹拌棒８、突起２１、２２のあたりまで電子線、電磁波が入らないから、それらは粒状物を転動回転させて全面が上向きになる瞬間を作るという積極的な目的をもっていない。
【００３３】
上撹拌棒９にも、上向き突起２３、下向き突起２４が多数設けられる。その他に横向き突起を付加してもよい。下撹拌棒９と突起２３、２４は旋回する。旋回することによって被処理物を巻き上げ引っかき、転動回転させて電子線、電磁波がそれら被処理物の表面の全周面に当たるようにする。これらは棒に固定された突起を示すが、放射状、星型の多重突起を回転自在に撹拌棒に取り付けてもよい。そうすると突起が自由回転しながら粒状物をより盛んに撹拌するようにできる。
【００３４】
エネルギーの低い電子線、電磁波は堆積した被処理物のごくごく表面近くしか浸透しない。しかも個々の粒状体が回転しなければ全面に電子線、電磁波が当たらない。上撹拌棒９、上向き突起２３、下向き突起２４、横向き突起（図示しない）などの旺盛な活動によって表面２８近くにある被処理物２７は強い摂動を受け盛り上がり跳ね上がり飛び跳ね落ちて弾み舞い上がる。そのようなところへ電子線、電磁波が当たると、粒状物の外面の全てが等しく殺菌処理される。
【００３５】
上撹拌棒９だけだと一旦底へ沈んだものはなかなか浮かび上がることができない。本発明はその点の配慮がなされている。最下層へ沈んだ粒状被処理物は押しのけ羽根２０ですくい上げられて中層へと上昇する。中層へ上がった粒状被処理物は、中撹拌棒８とその突起２１、２２の作用でさらに持ち上げられて上層へ至る。上層へ到達した粒状被処理物は上撹拌棒９、突起２３、２４の作用で弾き飛ばされ舞い上がり全面に電子線、電磁波を受けることができる。そのように容器の中で、粒状物が上下に移動できるから大量の粒状被処理物を一挙に殺菌処理することができるのである。
【００３６】
例えば容器２の直径は４０ｃｍ〜６０ｃｍ、中心軸の直径は５〜８ｃｍ、中心付近での容器の深さを８〜２０ｃｍ程度とする。電子線処理の場合は、電子線の加速エネルギーを３００ｋｅＶ〜１００ｋｅＶ程度とする。下撹拌棒７、中撹拌棒８、上撹拌棒９などを３０〜５００ＰＲＭ程度で回転させる。
【００３７】
図２はさらに超音波振動子３０を容器２の外側に設けた第２の実施例を示す。超音波振動子３０の振動によって容器壁面がこまかく振動するようにした。そうすると粒状物の流動性が一層高揚する。超音波振動子の微小振幅振動によって上撹拌棒、中撹拌棒、下撹拌棒の作用が一層盛んになって粒状物の上下の隆替を促進する効果がある。
【００３８】
図３はさらにハンマーによって容器２を叩くようにした第３の実施例を示す。容器２の側周を外部に設けたハンマー４０、４０によって叩くようにする。ハンマーの大きい振幅の強い衝撃によってさらに粒状物の上下移動が容易になる。また最上面では粒子を舞上げ叩き上げるので放射線が全面に当たるようになるという特別の効果もある。
【００３９】
【発明の効果】
上下二つ、上中下の３つあるいはそれ以上の回転軸を設け複数の回転部材を独立に回転させているから、本発明の撹拌装置は、下層にあった被処理物を上層へ持ち上げる事ができる。また上層にあって処理の終わった被処理物を下層へと送ることもできる。短い時間で上下層が交換されるからかなりの量の粒状被処理物を効率よく短時間で殺菌処理できる。例えば容器２の直径を４０ｃｍ〜６０ｃｍとする。中心軸の直径を例えば５〜８ｃｍとする。中心付近での容器の深さを８〜２０ｃｍ程度とする。電子線の加速エネルギーを３００ｋｅＶ〜１００ｋｅＶ程度とする。下撹拌棒７、中撹拌棒８、上撹拌棒９などを３０〜５００ＰＲＭ程度で回転させる。すると大体２分〜５分程度で容器２に充填した小麦の殺菌が可能になる。同じ分量の小麦を、同じ大きさの容器で前述の特開２０００−１０６８５５のような４本腕木のもので処理した場合、３０分〜６０分の時間がかかった。同じようなバッチ処理であるが本発明の方が短時間で殺菌処理できる。処理時間を短縮できるから殺菌のためのコストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】上中下の３つの回転軸、撹拌棒をもち、粒状物を撹拌して転動させ舞上げるようにした本発明の第１の実施例にかかる撹拌装置の断面図。
【図２】本発明の撹拌装置の容器の外側に超音波振動子を設置して容器に超音波振動をあたえることによって粒状物の流動性をさらに高揚するようにした本発明の第２の実施例にかかる撹拌装置の正面図。
【図３】本発明の撹拌装置の容器の外側に揺動可能な重いハンマーを設置して容器をハンマーでたたき容器内の粒状物の流動性をさらに高揚し、最上面にて粒子を舞い上げ放射線を全面に当たるようにした本発明の第３の実施例にかかる撹拌装置の正面図。
【符号の説明】
２容器
３中心軸
４下回転軸
５中回転軸
６上回転軸
７下撹拌棒
８中撹拌棒
９上撹拌棒
２０押しのけ羽根
２１突起
２２突起
２３突起
２４突起
２５容器底壁
２７粒状被処理物
２８粒状物の集合の表面
２９電子線（ｅ−）
３０超音波振動子
４０ハンマー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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