(57)【要約】【課題】加圧された二酸化炭素を用いて液状および固体状物質の殺菌処理を行う方法において、従来より低い温度でかつ短い時間でも高い殺菌効果が得られるようにする。【解決手段】被処理物が液状である場合には、液状被処理物にアルコールを添加し、加圧下で所定量の二酸化炭素をその液状被処理物混合液に吸収させる。そして、液状被処理物混合液を所定の温度で所定の時間保持することにより殺菌した後、液状被処理物混合液を急速に圧力低下させて二酸化炭素を放出して液状被処理物を回収する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状被処理物にアルコールを添加する工程、加圧下で所定量の二酸化炭素を該液状被処理物に吸収させる工程、該液状被処理物を所定の温度で所定の時間保持する工程および該液状被処理物を急速に圧力低下させる工程を有することを特徴とする被処理物の殺菌方法。
【請求項２】
保持槽内で固体状被処理物をアルコール溶液に浸漬する工程、加圧下で所定量の二酸化炭素を該アルコール溶液に吸収させる工程、所定の温度で所定の時間保持する工程および該アルコール溶液を急速に圧力低下させる工程を有することを特徴とする被処理物の殺菌方法。
【請求項３】
アルコール溶液のアルコール濃度が１０重量％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の被処理物の殺菌方法。
【請求項４】
アルコール溶液中に二酸化炭素を吸収させる工程において、アルコール溶液に供給する二酸化炭素量が、飽和量以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の被処理物の殺菌方法。
【請求項５】
被処理物供給部、アルコール供給部、二酸化炭素供給部、二酸化炭素溶解部、加熱部、回収部および制御部を備え、該制御部は、被処理物供給部から二酸化炭素溶解部に供給される液状被処理物にアルコール供給部から供給されるアルコールを所定量添加して該アルコール添加被処理物を加圧しつつ所定量の二酸化炭素を吸収させ、加熱部において所定の温度で所定の時間保持した後、回収部において被処理物の圧力を急速に低下させることにより被処理物の殺菌を行うことを特徴とする連続殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二酸化炭素の超臨界流体、亜臨界流体又は高圧ガスを用いて液状物質や固体状物質の殺菌処理を行う方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微生物を原因とする感染や中毒等を防止する目的で、食品、医薬品、医療器具、衛生資材などに対して、加熱やその他の方法による殺菌処理が行われている。その中で、加熱処理が最も一般的な殺菌方法であるが、食品や医薬品に対する加熱処理は風味の低下や有効成分の分解などを伴うという問題がある。
【０００３】
そこで、例えば液状食品については、超臨界状態又は亜臨界状態の二酸化炭素を用いた殺菌処理が提案されている（例えば、特許文献１）。この方法では、まず、液状被処理物中に液体二酸化炭素を微小泡化して放出することにより、その被処理物に二酸化炭素を溶解させる。次に、その被処理物を、それに溶解した二酸化炭素が超臨界状態又は亜臨界状態となるような温度および圧力条件下に置き、所定時間保持する。これにより、殺菌が行われる。その後、被処理物を急速に減圧することにより二酸化炭素を除去し、被処理物を製品として回収する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１３９４３３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の超臨界状態又は亜臨界状態の二酸化炭素を使用する殺菌方法においては、二酸化炭素を超臨界状態又は亜臨界状態とするために、被処理物を所定の温度以上にする必要がある。例えば、１０ＭＰａ程度の圧力を使用する場合、二酸化炭素を超臨界または亜臨界状態にするための温度は３１．１℃以上となる。しかし被処理物によっては、このような温度であっても風味が損なわれる等の品質劣化が生じる場合がある。また、十分な殺菌を行うためには、所定時間以上その状態を維持する必要があるが、このような保持プロセスの間も被処理物の品質劣化は生じる。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、加圧された二酸化炭素を用いて液状もしくは固体状物質の殺菌を行う方法において、従来よりも低い温度でかつ短い時間で高い殺菌効果が得られる方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために成された本発明に係る殺菌方法は、被処理物が液状である場合には、液状被処理物にアルコールを添加する工程、加圧下で所定量の二酸化炭素を該液状被処理物に吸収させる工程、該液状被処理物を所定の温度で所定の時間保持する工程および該液状被処理物を急速に圧力低下させる工程を有することを特徴としている。
【０００８】
更に、アルコールに溶解しない固体状被処理物については、保持槽内で固体状被処理物をアルコール溶液に浸漬する工程、加圧下で所定量の二酸化炭素を該アルコール溶液に吸収させる工程、それを所定の温度で所定の時間保持する工程および該アルコール溶液を急速に圧力低下させる工程を有することを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
一定量の液体に対する二酸化炭素の溶解量は、温度および圧力一定の条件の下ではあるレベルで飽和に達し、それ以上二酸化炭素を投入しても溶解量は増加しない。しかし、本発明者らは、液状物にアルコールを混入させた上で飽和量以上の二酸化炭素を導入することにより、アルコールを混入させない場合よりも殺菌効果が向上することを見いだした。
【００１０】
液状被処理物中に二酸化炭素を溶解させることによる殺菌作用は、二酸化炭素が細菌の内部に侵入することによるものである。従って、被処理物中により多くの二酸化炭素を溶解させるほど、殺菌能力は高まる。しかしある一定量で被処理物に溶解する二酸化炭素量は飽和に達し、それ以上の二酸化炭素を導入しても、殺菌力は向上しなかった。
しかし、本発明のように、液状の被処理物にアルコールを添加した上で、従来よりも多量の二酸化炭素を供給することにより、より短時間で完全な殺菌を行うことができるようになる。これは、アルコールの添加により菌の細胞中への二酸化炭素の浸透力が高まり、細胞中に従来より多量の二酸化炭素が導入されることとなるためと考えられる。また、従来は二酸化炭素を超臨界または亜臨界状態にすることにより殺菌効果を得ていたが、本発明に係る方法では大量の二酸化炭素による殺菌作用を利用するため、二酸化炭素をそのような状態に変化させることは必ずしも必要ではない。従って、処理温度を従来よりも低温とすることができ、例えば熱に弱い被処理物に好適な殺菌方法となる。
【００１１】
具体的には、被処理物がアルコールを添加しない液状物である場合、被処理物に飽和溶解量を超えて二酸化炭素を供給しても殺菌効果は上がらないが、アルコールを添加して１０％以上のアルコール溶液とした場合は、二酸化炭素の供給量が多くなるのに比例して、殺菌効果も高くなる。
【００１２】
なお、以上のような目的で被処理物にアルコールを添加するため、本発明における液状物としては、酒等のアルコール飲料は含まない。
【００１３】
これらの液状処理物を本発明に係る方法で殺菌処理する場合には連続処理を行うのが効率的であるが、アルコールに溶解しない固体状被処理物については、バッチ式の処理装置を用いて同様の二酸化炭素溶解工程、加熱および保持工程、減圧工程を行うことにより殺菌処理を行えばよい。
【００１４】
【発明の効果】
被処理物にアルコールを添加し、多量の二酸化炭素をアルコール添加溶液に導入することにより、従来よりも低温かつ短時間で高い殺菌効果が得られるようになった。このため、被処理物の品質劣化等を最小限に抑えることが可能となった。本発明に係る方法は、例えば低温加熱による殺菌処理では十分に殺菌されない、乳酸菌等のいわゆる火落菌に対しても、十分な殺菌効果を示す。また、本発明に係る方法は、液状食品のみならず、医薬品、医療器具、衛生資材等の固体状物質に対しても適用することが可能である。
【００１５】
【実施例】
以下に、液状物質に対して連続殺菌処理を行う装置を例に挙げて、本発明に係る方法を詳しく説明する。
図１に示す通り、本実施例の連続殺菌処理装置は、二酸化炭素供給部１０、被処理物供給部２０、二酸化炭素溶解部３０、加熱部４０、回収部５０、及び装置全体の動作を制御する制御部６０を備える。
【００１６】
二酸化炭素供給部１０は、液体二酸化炭素が封入された二酸化炭素ボンベ１１、ボンベ１１から放出される液体二酸化炭素を冷却するための冷却ユニット１２、二酸化炭素を二酸化炭素溶解部３０に送るためのポンプ１３、液体二酸化炭素を加温するための加温器１４、および各所に設けられたバルブ１５，１６，１８や圧力ゲージ１７等を備える。
【００１７】
被処理物供給部２０は、液状被処理物を貯留しておくタンク２１、被処理物を二酸化炭素溶解部３０の溶解槽３１に送液するためのポンプ２２、および流路の圧力を検出する圧力ゲージ２３等を備える。
【００１８】
二酸化炭素溶解部３０は、アルコールを添加した液状被処理物（これを「被処理物混合液」と呼ぶ）に二酸化炭素を溶解させるための溶解槽３１、二酸化炭素を微小泡化して溶解槽３１に導入するためのミクロフィルタ３２、溶解槽３１を出る被処理物の温度を検出する温度センサ３３等を備える。
【００１９】
加熱部４０は、二酸化炭素が溶解した被処理物混合液の温度を所定の処理温度に加熱するための加熱器４１、およびその温度に加熱された被処理物混合液を所定時間保持するための保持槽４２を備える。保持槽４２の前後には、それぞれの箇所における被処理物の温度を検出する温度センサ４３および４４が設けられている。
【００２０】
回収部５０は、被処理物混合液を大気圧に減圧するための圧力調整弁５１、被処理物混合液と二酸化炭素を分離する分離槽５２、および圧力調整弁の直前に設けられた圧力ゲージ５３等を備える。
【００２１】
制御部６０には、操作者が操業パラメータや指令を入力するための操作部６１（キーボード、マウス等）と、操作部６１からの指令信号や各温度センサ３３，４３，４４、圧力ゲージ１７，２３，５３からの出力信号に応じてポンプ１３，２２、加熱器４１、圧力調整弁５１等の動作を制御する制御装置６２が備えられている。
【００２２】
上記のように構成された装置による殺菌処理は以下の通りに行われる。
タンク２１内の被処理物には予めアルコールを所定濃度まで添加しておく。ここにおけるアルコールの添加量（被処理物混合液中のアルコール濃度）は、被処理物の種類、殺菌の目的等を考慮して適宜定めるが、一般的には１５％程度以上としておくことが望ましい。
【００２３】
操作者は、操作部６１を操作することにより、被処理物混合液の圧力、温度、処理時間等の操業パラメータを入力する。これに応じて制御装置６２は、予め定められたプログラムに従い、以下の制御を行う。
【００２４】
まず、ポンプ２２を駆動し、タンク２１に貯留されている被処理物混合液を所定の圧力で溶解槽３１に送り込む。一方、ポンプ１３を駆動することにより、ボンベ１１内の液体二酸化炭素を、所定の圧力で溶解槽３１に送出する。その間、ポンプ１３の作動効率を高めるために液体二酸化炭素はポンプ１３の前で冷却ユニット１２により一旦冷却され、溶解槽３１に入る前に加温器１４により溶解槽の温度まで加温される。溶解槽３１への導入口に設けられたミクロフィルタ３２により、加温された二酸化炭素は細かい泡状で溶解槽３１に投入される。これは、被処理物混合液中への二酸化炭素の溶解速度を高めるためである。
【００２５】
溶解槽３１内において、被処理物混合液および二酸化炭素は溶解槽３１の中を上向きに流れるが、その間に二酸化炭素は被処理物混合液に溶解する。本実施例では被処理混合液中にはアルコールが溶解し、溶解槽３１における二酸化炭素導入量は、被処理物混合液の１５％程度以上とする。
【００２６】
二酸化炭素を溶解した被処理物混合液は、加熱器４１において所定の処理温度まで加温される。加温された被処理物混合液は保持槽４２に導入され、ここで前記の時間保持される間に、被処理物中の細菌がほぼ完全に死滅する。
【００２７】
ポンプ２３から圧力調整弁５１までの間の被処理物混合液の圧力、加熱器４１における加熱温度、および保持槽４２における保持時間は、被処理物の種類や殺菌の目的等に応じて適宜設定する。例えば二酸化炭素を超臨界状態にして殺菌する場合には、圧力を２０ＭＰａ、温度を４０℃とする。一方、加熱温度や保持時間に関しては、被処理物の風味の低下や有効成分の分解等への影響を考慮しなければならない。それらを考慮すると、例えば一般的な被処理物混合液の場合は、処理温度は常温、処理時間は数分の範囲内で設定するのが妥当である。なお、前述のとおり、本発明に係る方法は、アルコール添加した上で多量の二酸化炭素を被処理物中に導入することによる殺菌効果を利用するものであるため、必ずしも二酸化炭素を超臨界・亜臨界状態にする必要はなく、高圧二酸化炭素でも十分な殺菌効果が得られる。従って、処理温度は３０℃以下の低温であってもよい。
【００２８】
以上のような工程で殺菌処理が行われた被処理物混合液は、圧力調整弁５１により大気圧に戻され、分離槽５２に導入される。常圧に戻った被処理物混合液はここで気液分離し、二酸化炭素が除去され、回収される。この減圧の際に、菌の細胞中に溶解している二酸化炭素が急激に放出され、細胞膜を破壊することによっても殺菌が行われる。また、殺菌処理の時間効率の点からも、速やかに減圧することが望ましい。従って、この減圧工程における減圧速度は大きい方が望ましい。例えば、圧力を２０ＭＰａとしていた場合、それを常圧に戻すのに１秒程度の時間内に行う速度とする。
【００２９】
上記装置および方法による殺菌効果を確認するため、乳酸菌を懸濁させた試料に、濃度１５％となるようにアルコールを添加して被処理物混合液とし、殺菌処理を行った。乳酸菌は加熱による殺菌処理を行った場合に十分に殺菌が行われない菌である。乳酸菌懸濁液をタンク２１に導入し、２０ＭＰａの圧力下で二酸化炭素を乳酸菌懸濁液に溶解槽３１において溶解させた。この後、加熱器４１で加熱し、保持槽４２に２５℃で１０分滞留させた。処理の際の被処理物流量に対する二酸化炭素流量はそれぞれ、０．２７ｇ／ｍＬ，０．５０ｇ／ｍＬ，０．７４ｇ／ｍＬ，１．０１ｇ／ｍＬ，１．１６ｇ／ｍＬ，１．６２ｇ／ｍＬとした。なお、０．２７ｇ／ｍＬとは、被処理物量１ｍＬに対して液体二酸化炭素を０．２７ｇ供給したことを意味する。
【００３０】
図３に処理結果を示す。被処理物流量に対する二酸化炭素流量が０．２７ｇ／ｍＬのとき、１桁以下の殺菌効果であるのに対し、被処理物流量に対する二酸化炭素流量が１．６２ｇ／ｍＬのときほぼ４桁の殺菌効果を示し、飛躍的に殺菌力が高まった。
【００３１】
乳酸菌以外の微生物に対しても、同様の殺菌作用を示すものと考えられる。
【００３２】
固体状被処理物の場合は、図２に示すようなバッチ処理装置を使用する。図２の処理装置は、二酸化炭素供給部７０、固体状被処理物を収容してアルコール溶液によりバッチで殺菌処理を行う処理部８０、および制御部９０等で構成される。
【００３３】
二酸化炭素供給部７０は、液体二酸化炭素が封入された二酸化炭素ボンベ７１、ボンベ７１から放出される液体二酸化炭素を冷却するための冷却ユニット７２、二酸化炭素を処理部８０に送るためのポンプ７３、液体二酸化炭素を溶解槽の温度まで加温するための加温器７４、および各所に設けられたバルブ７５，７６等を備える。
【００３４】
処理部８０は、被処理物およびアルコール溶液を収容する保持槽８１、二酸化炭素を微小泡化して保持槽８１のアルコール溶液に導入するためのミクロフィルタ８３、保持槽８１内の温度を検出する温度センサ８６、保持槽８１内の圧力を検出する圧力ゲージ８７、およびアルコール溶液を大気圧に減圧するための圧力調整弁８５等を備える。
【００３５】
制御部９０には、操作者が操業パラメータや指令を入力するための操作部９１（キーボード、マウス等）と、操作部９１からの指令信号や温度センサ８６、圧力ゲージ８７からの出力信号に応じてポンプ７３、加熱器８４、圧力調整弁８５等の動作を制御する制御装置９２が備えられている。
【００３６】
上記のように構成された装置による殺菌処理は以下の通りに行われる。なお、本装置による処理条件は、液状被処理物の場合と同様、被処理物の種類や殺菌の目的等に応じて適宜設定する。
【００３７】
保持槽８１には予め被処理物および所定の濃度のアルコール溶液を収容しておく。
【００３８】
操作者は、操作部９１を操作することにより、被処理物混合液の圧力、温度、処理時間等の操業パラメータを入力する。これに応じて制御部９０は、予め定められたプログラムに従い、以下の制御を行う。
【００３９】
まず、ポンプ７３を駆動することにより、ボンベ７１内の液体二酸化炭素を、所定の圧力で保持槽８１に送出する。その間、ポンプ７３の作動効率を高めるために液体二酸化炭素はポンプ７３の前で冷却ユニット７２により一旦冷却され、保持槽８１に入る前に加温器７４により加温される。保持槽８１への導入口に設けられたミクロフィルタ８３により、加温された二酸化炭素は細かい泡状で保持槽８１に投入される。
【００４０】
保持槽８１内において、二酸化炭素はアルコール溶液に溶解する。二酸化炭素を溶解したアルコール溶液は、加熱器８４により所定の処理温度まで加温され、所定の時間保持される。この間に被処理物中の微生物がほぼ完全に死滅する。
【００４１】
以上のような工程で殺菌処理が完了した後、制御装置９２は圧力調整弁８５を開放することにより保持槽８１の内部を大気圧に戻す。これによりアルコール溶液から二酸化炭素が放出される。放出された二酸化炭素は、再利用のために回収される。その後、保持槽８１の蓋８２を開けて、殺菌された被処理物を取り出す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る方法である殺菌処理を行うための連続処理装置の一例の概略構成図。
【図２】本発明に係る方法である殺菌処理を行うためのバッチ式処理装置の一例の概略構成図。
【図３】被処理物流量に対する二酸化炭素流量と乳酸菌生存率との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１０…二酸化炭素供給部
１１…二酸化炭素ボンベ
１２，７２…冷却ユニット
１３，２２，７３…ポンプ
１４，７４…加温器
２０…被処理物供給部
２１…タンク
３０…二酸化炭素溶解部
３１…溶解槽
３２，８３…ミクロフィルタ
４０…加熱部
４１，８４…加熱器
４２，８１…保持槽
５０…回収部
５１，８５…圧力調整弁
５２…分離槽
６０…制御部
６１，９１…操作部
６２，９２…制御装置
【図１】
2004313304.tif 000003
【図２】
2004313304.tif 000004
【図３】
2004313304.tif 000005