(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質液が注入される空洞部を有したチャンバと、
前記空洞部の内壁に沿って螺旋状に配設され、内部に殺菌対象となる粉体を収容するチューブと、
前記チャンバの上部に設けられ、前記チューブの一端に接続された粉体取入口と、
前記チャンバの下部に設けられ、前記チューブの他端に接続された粉体排出口と、
放電用の電極対を有し、前記電解質液中において、前記電極対間で放電させることにより衝撃波を発生させ、その衝撃波を前記チューブ内の粉体に与える衝撃波発生手段と
を備えたことを特徴とする粉体殺菌装置。
【請求項２】
さらに、前記チャンバ全体を振動させる振動部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の粉体殺菌装置。
【請求項３】
前記衝撃波発生手段は、断熱圧縮による温度上昇を前記粉体の表面に生じさせると共に、粉体粒子間の表面摩擦による摩擦熱を生じさせるような衝撃波を発生させる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粉体殺菌装置。
【請求項４】
空洞部を有するチャンバの内壁に沿って螺旋状に捲回されると共に上下に粉体取入口および粉体排出口を有するチューブを配設すると共に、前記空洞部の内部に放電用の電極対を配設し、かつ電解質液を注入したのち、
前記チューブ内に粉体取入口から粉体排出口に向けて殺菌対象となる粉体を流通させつつ、前記電極対間で放電させて前記チューブ内に衝撃波を与えることにより前記粉体の殺菌を行う
ことを特徴とする粉体殺菌方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、殺菌が必要とされる粉体（例えば、香辛料および抹茶などの粉末状の食品、ならびに粉末状の各種香料および薬品など）に対する殺菌処理を行うための粉体殺菌装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食品や医薬品などの物質は、その性質上、殺菌処理を行うことが必要とされる。従来より、このような物質に対して殺菌処理を施すための装置や方法の開発がなされている。
【０００３】
従来、このような殺菌処理に関しては、特に液状の物体についての殺菌処理を行うための装置または方法が良く知られている。例えば特開平７−１１５９４７号および特開平７−２８９２１８号公報などに記載されたものが知られている。
【０００４】
特開平７−１１５９４７号公報には、流動状または液状食品に対し、衝撃波を利用して殺菌を行うための装置の発明が記載されている。その装置の構成は、流動食品を収容した弾性容器と、衝撃波発生源と、それら弾性容器と衝撃波発生源との間に介在された衝撃波伝搬媒体とを備えたものである。この公報記載の発明によれば、衝撃波発生源によって発生させた衝撃波を衝撃波伝搬媒体を通じて弾性容器に伝搬させ、衝撃波を弾性容器内の流動食品に与えることで、各種ジュース類、清涼飲料水、牛乳、ヨーグルト等の流動状または液状食品に対し、それら食品中の蛋白質等を熱変性させることなく殺菌がなされる。
【０００５】
また、特開平７−２８９２１８号公報には、密閉容器内でＣＯ2ガスを充填し高圧に保ち、急減圧することで殺菌処理を行う技術が記載されている。この公報記載の技術では、耐圧容器と、ＣＯ2ガスと共に被処理物を密封した袋体と、加圧用の水を注入する加圧ポンプと、減圧弁と、で構成され、被処理物を高圧ガス下に置き、微生物の細胞内水分に多量のガスを溶解させた後、急減圧して微生物の細胞内ガスを急膨張させ、細胞膜を破砕することで殺菌処理がなされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来では、特に液状の食品を対象とした殺菌処理装置および方法に関して、多くの技術開発がなされている。しかしながら、特に粉体の食品を対象とした殺菌処理に関する技術に関しては、液状の食品に比べて、その開発が不十分である。その理由の１つとして、これまでは、乾燥粉末食品の菌については液状食品に比べ、あまり問題視されてなかったことが挙げられる。
【０００７】
乾燥粉末食品、特に香辛料については、加熱により風味や辛味が低下することや、香辛料単体中では香辛料自体が持っている抗菌効果のために、菌にとって繁殖環境にないことから完全な殺菌は行われていなかった。１グラム当たり数千個程度の菌数は容認されていたが、食品の再利用や他の食品との混合の過程において菌数の増殖を誘発する危険性も指摘されていた。香辛料においても、他の食品との混合によって胞子として生き延びた菌が、新たに繁殖する危険性は否めない。
【０００８】
従来、粉末状の食品に対する殺菌処理方法としては、外部加熱のほか、蒸気殺菌やマイクロ波殺菌、超音波殺菌あるいはガス殺菌、パルス電解法などがある。しかしこれらの殺菌方法は、一部の香辛料または抹茶あるいは香料などのように香りを消失しやすい食品あるいは薬品や、熱により分解しやすい栄養素を含む健康食品などには不向きである。
【０００９】
また、粉末の殺菌を完全に行うことの困難さは、主に、粉末の表面積が大きいため熱量の流入速度が大きく、変質させてしまいやすいので加熱調整が困難であるという点や、加熱の不均一、あるいは攪拌による風味の低下といった点にある。また、殺菌処理により、粉末の色が変化してしまうおそれもある。これらの問題点により、いまだ商品化されていない食品も存在する。
【００１０】
香料や香辛料などを香りを損なうことなく殺菌するためには、香りの素となる揮発成分を逃さず、菌に対してのみ熱を作用させる必要がある。一般的に菌は、粉体を構成する各粒子の表面に存在することが多く、表面温度のみを上げれば殺菌が達成される場合が多い。しかしながら、外部からの加熱殺菌においては、外側の粒子ほど熱を受けやすく、内側の粒子は熱を受けにくいといったような加熱の不均一が起こり、また、マイクロ波殺菌においては、加湿する手間が必要となったり、内側の粒子へのマイクロ波の進入が不確実であったりと、実用上の問題があった。
【００１１】
ところで、粉体の殺菌処理に関しては、衝撃波が利用した殺菌が有効であると考えられる。衝撃波を利用した殺菌は、上述の特開平７−１１５９４７号公報にも記載されている。しかしながら、この公報記載の技術では、流動状または液状のものを処理対象としており、流動性に劣る粉体の殺菌処理には直ちに応用できない。特に、粉体の供給および排出作業が円滑に行われないため、粉体の殺菌処理には不向きである。
【００１２】
また、上述の特開平７−２８９２１８号公報記載の技術においては、粉体にも適用可能とあるが、高圧保持時間が必要であり、また、連続処理できないなど、短時間での大量殺菌処理には不向きであるという実用上の問題がある。
【００１３】
以上説明したように、従来では液状のものに比べて粉体の殺菌処理に関しては、技術開発が不十分なところがあるため、粉体の殺菌処理に適した技術の開発が望まれる。
【００１４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、風味、香味などを損なうことなく良好に粉体の殺菌を行うことのできる粉体殺菌装置および方法を提供することにある。また、その第２の目的は、短時間で、連続的かつ繰り返し殺菌を行うことのできる粉体殺菌装置および方法を提供することにある。
【００１５】
請求項１記載の粉体殺菌装置は、電解質液が注入される空洞部を有したチャンバと、空洞部の内壁に沿って螺旋状に配設され、内部に殺菌対象となる粉体を収容するチューブと、チャンバの上部に設けられ、チューブの一端に接続された粉体取入口と、チャンバの下部に設けられ、チューブの他端に接続された粉体排出口と、放電用の電極対を有し、電解質液中において、電極対間で放電させることにより衝撃波を発生させその衝撃波をチューブ内の粉体に与える衝撃波発生手段とを備えたものである。
【００１６】
この請求項１記載の粉体殺菌装置では、チャンバの空洞部内に、衝撃波を伝搬可能な電解質液が注入されると共に、粉体が収容されたチューブが配設される。そして、電解質液が注入された状態で空洞部内に衝撃波が発生し、その衝撃波が電解質液を介してチューブ内の粉体に与えられ、その衝撃波によって粉体の殺菌が行われる。
この粉体殺菌装置では、空洞部の内壁に沿ってチューブを螺旋状に配設しているので、空洞部内の面積が有効利用され、大量の粉体の処理が可能とされる。
この粉体殺菌装置では、チャンバの上部に設けられた粉体取入口を介して、チューブの一端から粉体が殺菌処理に応じて連続的に送り込まれる。また、チャンバの下部に設けられた粉体排出口を介してチューブの他端から殺菌後の粉体が殺菌処理に応じて連続的に排出される。これにより、粉体の連続的な取り込みおよび排出を行うことができ、連続的な殺菌処理が可能とされる。
この殺菌装置では、一対の電極間の放電を利用して衝撃波を発生する。このため、衝撃波を連続的に発生させることにより、繰り返し殺菌処理を短時間で行うことが可能となる。
【００１７】
請求項４記載の粉体殺菌装置は、衝撃波発生手段が、断熱圧縮による温度上昇を粉体の表面に生じさせると共に、粉体粒子間の表面摩擦による摩擦熱を生じさせるような衝撃波を発生させるようにしたものである。
【００１８】
この請求項４記載の粉体殺菌装置では、衝撃波によって、粉体の表面に断熱圧縮による温度上昇が発生すると共に、粉体粒子間の表面摩擦による摩擦熱が発生し、これら断熱圧縮による温度上昇と粉体粒子間の表面摩擦とによって粉体の殺菌が行われる。
【００２５】
請求項２記載の粉体殺菌装置は、さらに、チャンバ全体を振動させる振動部を備えたものである。
【００２６】
この請求項２記載の粉体殺菌装置では、振動部によって、殺菌処理に応じてチャンバ全体が振動させられるので、チューブ内での粉体の流動性が増し、チューブを介した粉体の取り込みと排出処理とが円滑に行われる。
【００２９】
請求項４記載の粉体殺菌方法は、空洞部を有するチャンバの内壁に沿って螺旋状に捲回されると共に上下に粉体取入口および粉体排出口を有するチューブを配設すると共に、空洞部の内部に放電用の電極対を配設し、かつ衝撃波を伝搬可能な電解質液を注入したのち、チューブ内に粉体取入口から粉体排出口に向けて殺菌対象となる粉体を流通させつつ、電極対間で放電させてチューブ内に衝撃波を与えることにより粉体の殺菌を行うようにしたものである。  
【００３０】
この請求項４記載の粉体殺菌方法によれば、空洞部を有したチャンバにおいて、衝撃波を伝搬可能な電解質液が空洞部に注入されると共に、殺菌対象となる粉体が収容されたチューブが空洞部内に配設される。そして、電解質液が注入された状態で、空洞部内に衝撃波を発生し、その衝撃波が電解質液を介してチューブ内の粉体に与えられることにより、殺菌が行われる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る粉体殺菌装置の構成を表している。また、図２は、図１におけるチャンバ本体内部の詳細図である。本実施の形態に係る粉体殺菌装置は、例えば、香辛料や抹茶などの粉末状の食品、ならびに粉末状の香料や医薬品などに対する殺菌処理を行うためのものである。
【００３３】
この粉体殺菌装置１は、衝撃波を伝搬可能な媒体（以下、「衝撃波伝搬媒体」という。）が注入されると共に、殺菌対象となる粉体１５が収容される空洞部９を有したチャンバ２と、内部に殺菌対象となる粉体１５を収容するためのチューブ３とを備えている。この粉体殺菌装置１は、さらに、衝撃波伝搬媒体が注入された状態で空洞部９内に衝撃波を発生させ、その衝撃波を衝撃波伝搬媒体を介してチューブ３内の粉体１５に与える機能を有した衝撃波発生手段４と、チャンバ２全体を振動させるための振動部５とを備えている。
【００３４】
チャンバ２は、蓋２ａと、本体２ｂとを有して構成されている。チャンバ２の材質は、耐衝撃性樹脂、例えば超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ）である。蓋２ａには液入口６と粉体取入口７とが設けられている。さらに蓋２ａには、貫通孔８が複数設けられている。蓋２ａには、空洞部９内の内圧を調整するための内圧調整弁を設けても良い。一方、本体２ｂには、その中央部に、チューブ３を収容するための空洞部９が形成されている。空洞部９は、円筒形であることが望ましい。また、本体２ｂの上面部における空洞部９の周囲には、蓋２ａを固定するためのボルト１０が設けられている。ボルト１０は、蓋２ａに設けられた貫通孔８に対応する位置に配置され、貫通孔８と同数分設けられている。ボルト１０は、各々対応する位置の貫通孔８に通された状態で、図示しないナットもしくは蝶ネジ等によって固定される。これにより、殺菌時においては、蓋２ａと本体２ｂとが固定され、一体化される。本体２ｂの下方部には、粉体取出口１１が設けられている。
【００３５】
チューブ３は、粉体１５の流動性確保などの観点や空洞部９内の面積を有効利用するような目的から、図示したように、空洞部９の内壁に沿って螺旋状に配設されていることが望ましい。ただし、チューブ３は、必ずしも互いに隣接するように束ねられる必要はなく、例えば、蛇行するなどして配置されていても良い。このチューブ３の上端部は、チャンバ２の蓋２ａに設けられている粉体取入口７に接続されている。一方、チューブ３の下端部は、チャンバ２の本体２ｂの下方部にある粉体取出口１１に接続されている。なお、図示しないが、チューブ３の両端部には、それぞれバルブが設けられていることが望ましい。また、チューブ３は、シリコーン樹脂等の弾性体からなることが望ましい。
【００３６】
空洞部９内には、また、図２に示したように、支持枠２１が設けられている。チューブ３を互いに、もしくは円筒部９内壁に接着するなどして強固に固定してしまうと衝撃を受けた際に破れるおそれがあるため、チューブ３は支持枠２１によって、緩やかに固定されていることが望ましい。なお、図１では、図面の簡略化のため支持枠２１の図示を省略している。本体２ｂの上部には、また、図２に示したように、パッキン２２が設けられている。このパッキン２２によって、螺旋状に巻かれた状態が崩れない程度にチューブ３が抑えられている。
【００３７】
衝撃波発生手段４は、一対の棒状電極１２ａ，１２ｂと、電源供給部１３とを有して構成されている。棒状電極１２ａ，１２ｂは、導電性に優れる、例えば銅（Ｃｕ）などの材質で構成されている。棒状電極１２ａ，１２ｂは、両電極共に先端が円錐状に尖った形状を有していることが望ましい。棒状電極１２ａ，１２ｂは、本体２ｂの側面から水平方向に挿入され、チューブ３の間隙をぬって、先端が空洞部９に露出する位置で、互いの先端を対向させるように、かつ、互いに接触しないようにして配置されている。
【００３８】
空洞部９に注入される衝撃波伝搬媒体としては、一対の棒状電極１２ａ，１２ｂ間に放電を発生させるために、例えば水などの電解質液が適用される。
【００３９】
電源供給部１３は、コンデンサ１３ａと、コンデンサ１３ａに供給される電圧を制御するコントローラ１３ｂと、コントローラ１３ｂを介してコンデンサ１３ａに電流、電圧を供給する電源１３ｃとを有している。コンデンサ１３ａの両端は、図示したように導線１４によって棒状電極１２ａ，１２ｂに電気的に接続されている。
【００４０】
振動部５は、チャンバ２の底部に配置されている。振動部５は、チューブ３への粉体供給時、および排出時にチャンバ２全体を振動させることで、チューブ３内の粉体１５の流動性の向上を図る目的で設けられている。
【００４１】
本実施の形態において、チューブ３が、本発明における「粉体収容手段」の一具体例に対応する。
【００４２】
次に、以上のように構成された粉体殺菌装置１の作用、動作について説明する。
【００４３】
粉体殺菌装置１によって粉体１５の殺菌を行う場合、予め、蓋２ａに設けられた液入口６から、空洞部９内に水などの衝撃波伝搬媒体を注入しておく。この際、棒状電極１２ａ，１２ｂを、完全に浸漬させる。
【００４４】
次に、粉体取入口７から、殺菌対象となる粉体１５を供給する。この際、高所からの重力による自然な落下を利用するほか、空気等のガス圧を利用し、貯蔵タンクから圧送しても良い。また、スクリューを使用し加圧しても良い。さらに、粉体取出口１１から、吸引しても良い。
【００４５】
空洞部９に配設されているチューブ３の内部に、粉体１５を充填した後、充電したコンデンサ１３ａから大電流を発生させ、棒状電極１２ａ，１２ｂ間に放電させる。この放電により発生した衝撃波を、空洞部９に注入され棒状電極１２ａ，１２ｂを浸漬している水などの衝撃波伝搬媒体を介し、チューブ３に作用させる。チューブ３はシリコーン樹脂等の弾性体であるため、外力を受けると変形する。従ってチューブ３内部に充填された粉体１５にも衝撃波を与えることが可能になる。また、チューブ３は、接着等は施されず支持枠２１によって緩やかに固定されているため、変形の自由度が保たれており、衝撃による破損が避けられる。
【００４６】
コンデンサ１３ａは一度放電した後、自動的に再充電される。また、衝撃波の大きさは、コントローラ１３ｂにより電圧を制御したり、コンデンサ１３ａの容量を選択することで、任意に設定することが可能である。また、再充電が完了次第、再度、棒状電極１２ａ，１２ｂ間に放電をさせることができるため、衝撃波を与える回数も任意に設定可能である。以上のようにして粉体１５の殺菌が行われる。
【００４７】
殺菌が終了したチューブ３内部の粉体１５は、粉体取出口１１から排出される。排出時には、供給時と同様、粉体取入口７側から空気等で加圧しても良いし、粉体取出口１１側から吸引しても良い。また、粉体１５の供給および排出の際、粉体１５の流動性を向上させるため、振動部５によってチャンバ２全体を振動させても良い。また、チューブ３は弾性体であり、衝撃波という外力から開放された時点で、元の形状に復元することから、粉体１５の流動性を維持することができる。
【００４８】
粉体殺菌装置１による粉体殺菌処理の方法としては、以上説明したように、ある一定量毎に粉体１５を供給し、殺菌し、そして排出するというバッチ処理のほか、次のような連続処理も可能である。つまり、粉体１５の供給および排出を連続して同時に行い、これに連動して衝撃波を断続的に作用させ、殺菌をするという処理方法である。この場合、殺菌に必要な回数の衝撃波が与えられるように、粉体１５の移動速度と放電頻度を調整すれば良い。
【００４９】
次に、図３を参照して、本粉体殺菌装置１において、衝撃波によって粉体１５の殺菌が行われることの原理について説明する。
【００５０】
衝撃波とは圧縮波であり、その後方の温度は瞬間的に上昇する。しかし圧縮波の後方から追ってくる膨張波によって圧縮は緩和され、すぐに冷却される。なお、圧縮波が到達してから膨張波が到達するまでの時間、すなわち圧縮時間は数マイクロ秒程度で、非常に短時間である。
【００５１】
図３に示したように、粉体１５に衝撃波３２が与えられると、粉体１５を構成する粉体粒子３１および粉体粒子同士の隙間が圧縮される。図３において、衝撃波３２が到達した位置を衝撃波面３３として示す。衝撃波面３３の右側では、衝撃波が到達しておらず、粉体粒子３１間の隙間が大きい。一方、衝撃波面３３の左側では粉体粒子３１が押しつぶされ、粉体粒子間に隙間がほとんど無い。粉体１５に衝撃波３２が与えられると、特に粉体粒子３１の隙間に存在する空隙部分の圧縮（断熱圧縮）が顕著であり、温度上昇が生じる。また、圧縮される際、粉体粒子３１が高速で移動することにより互いに衝突し擦れ合うため、表面摩擦により発熱が起こる。これら２つのことにより、粉体粒子３１の周囲に高温部３４が生じ、表面の加熱がなされる。
【００５２】
ところで、高温部３４が生じ、粉体粒子３１の表面が加熱されると、各粉体粒子３１の表面から内部への熱伝導が起こるはずである。しかし、各粉体粒子３１の表面から内部への熱伝導に要する時間よりも、衝撃波の後方から来る膨張波が短時間で粉体１５に伝搬するため、各粉体粒子３１はすぐに冷却され、よって、粉体粒子３１内部の温度上昇は避けられる。
【００５３】
このように、衝撃波を粉体１５に与えると、断熱圧縮による瞬間加熱と、粉体粒子３１の高速移動による摩擦によって起こる摩擦熱とによって菌の存在する粉体粒子３１の表面のみが加熱され、粉体１５の殺菌が行われる。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態に係る粉体殺菌装置１によれば、衝撃波を粉体１５に与え、断熱圧縮による瞬間加熱と、粉体粒子３１の高速移動による摩擦によって起こる摩擦熱とによって、菌の存在する粉体粒子３１の表面のみを間接的に加熱するようにしたので、粉体１５の有する香気成分を揮発させず、粉体１５としての風味、香味を損なうことなく、瞬時に殺菌を行うことができる。また、色の変化が生じないようにして殺菌を行うことができる。
【００５５】
また、本実施の形態によれば、チューブ３の内部への粉体供給およびチューブ３の内部からの粉体排出を連続して行うことを可能にしたので、連続的に複数回、殺菌すべき粉体１５に衝撃波を与えることができ、その結果、繰り返し、かつ、連続的に殺菌を行うことができる。
【００５６】
また、チューブ３を螺旋状に配設することで、滞り無く粉体輸送ができることに加え、粉体１５が充填されたチューブ３をより長く空洞部９内に収めることができ、効率よく殺菌を行うことができる。
【００５７】
さらに、殺菌すべき粉体１５を、チューブ３内に隔離した状態で殺菌し、隔離した状態のまま排出可能にしたので、殺菌後の無菌状態を維持することができる。
【００５８】
このように、本実施の形態に係る粉体殺菌装置１によれば、粉体１５の風味、香味および色を損なうことなく、短時間で連続的かつ繰り返し殺菌を行うことができる。
【００５９】
［実施例］
次に、本実施の形態に係る粉体殺菌装置１の殺菌性能を実施例１として示す。さらに、本実施の形態に係る粉体殺菌装置１に類似した粉体殺菌装置において、殺菌処理による香り等への影響評価を実施例２として示す。
【００６０】
＜実施例１＞
図４は、粉体殺菌装置１による大豆粉の殺菌効果を示した説明図である。図４の縦軸は大豆粉中に含まれる１グラム当たりの菌数であり、一般性菌数、大腸菌群数および耐熱性菌数について、衝撃波を１回作用させた際の前後の菌数を比較したものである。
【００６１】
なお、本実施例においては、チャンバ２は、縦５００ｍｍ×横５００ｍｍ×高さ４００ｍｍの大きさの直方体である。また、円筒状の空洞部９の内径は３００ｍｍφであり、チャンバ２の空洞部９は約３Ｌの容量である。この空洞部９の内壁に沿って内径１５ｍｍφのチューブ３が１７回巻かれている。また、コンデンサ１３ａの容量は４０μＦで、２０ｋＶに荷電した。
【００６２】
図４に示したように、一般性菌数および耐熱性菌数については、約１０％の殺菌率が得られた。また、変質度合の指標となる水溶性窒素指数については、２ないし３％程度しか変化せず、蛋白質の変成も非常に小さいといえる。
【００６３】
また、粉体粒子の径が約１ｍｍ以下で、水分含有量が２０％未満である乾燥粉末食品に対して、粉体殺菌装置１による殺菌効果を調査したところ、１回の衝撃波を作用させることで５０％から９０％の殺菌率を得た。また、何回も衝撃波を繰り返し作用させることで、さらなる菌数削減が可能であった。
【００６４】
＜実施例２＞
図５（Ａ），（Ｂ）は、粉体殺菌装置１に類似した粉体殺菌装置を用いて殺菌を行った場合の、香りの主成分分析結果を示している。また、図６（Ａ），（Ｂ）は、本実施例において使用した粉体殺菌装置の構成を示している。本実施例では、爆薬を爆発させて衝撃波を発生させる銅管封入型衝撃波殺菌装置６０ａ（図６（Ａ））と、水中での放電を利用した水中放電型衝撃波殺菌装置６０ｂ（図６（Ｂ））との２種類の装置を使用した。まず、これらの装置の構成および作用について、それぞれ説明する。
【００６５】
銅管封入型衝撃波殺菌装置６０ａは、本体６１と、銅管６２と、コア（銅棒）６３と、電源供給部６４とを備えて構成されている。本体６１は、架台６１１、外円筒６１２、およびスペーサ６１３を有して構成されている。外円筒６１２は、架台６１１に固定されている。外円筒６１２の内側には、銅管６２が配設されている。外円筒６１２と銅管６２との隙間には、衝撃波のエネルギー源としての爆薬６５が充填され、両端部はスペーサ６１３で栓がなされるようになっている。銅管６２の中央部にコア６３が配設され、その隙間に殺菌対象である粉体６６が充填され、両端部はスペーサ６１１で栓がされる。また、図示しないコンデンサに接続された電極６４１が、爆薬６５に導線６４２で接続されている。
【００６６】
殺菌方法については、爆薬６５を、銅管６２の一方の端部より爆発させることで衝撃波を発生させ、粉体６６の充填された銅管６２を内側に潰す。この時、衝撃波が銅管６２の中心で反射し、さらに銅管６２の内壁で反射する。これらの反射は、何度か繰り返され、銅管６２内部に高い圧力を発生させるが、加熱時間は非常に短い。また、コア６３は温度が過度に上昇するのを防いでいる。このように、銅管６２の外側から内側に伝搬する衝撃波によって、瞬間的に加熱されることで粉体が殺菌処理される。
【００６７】
一方、図６（Ｂ）に示す水中放電型衝撃波殺菌装置６０ｂは、衝撃波のエネルギー源として放電エネルギーを利用した装置である。粉体６６は、架台６１１に固定された外円筒６１２と、その内側に配設されるビニルチューブ６７との間に充填される。ビニルチューブ６７の内側には、衝撃波伝搬媒体としての水６８が充填される。電極６９ａ，６９ｂの先端は水６８の中で対向している。水中放電型衝撃波殺菌装置６０ｂにおいては、電極６９ａ，６９ｂ間の放電により衝撃波を発生させ、水６８を介して粉体６６に衝撃波を伝搬させ、瞬間的に粉体６６を加熱することで殺菌処理がなされる。
【００６８】
次に、図５（Ａ），（Ｂ）に示した分析結果について説明する。本実施例においては、試料粉末として白胡椒（図５（Ａ））と抹茶（図５（Ｂ））とを用いて分析を行った。それらの試料粉末の処理条件は、銅管封入型衝撃波殺菌装置６０ａによって殺菌を行ったもの、水中放電型衝撃波殺菌装置６０ｂによって殺菌を行ったもの、および４００Ｗ電子レンジによって焦げる直前まで加熱（抹茶は１分間、白胡椒は３０秒間それぞれ加熱）したものの３条件とし、比較対象とするため無処理のもの（コントロール）を加えた。また、評価については、香りセンサーを用いて各処理を施した試料粉末の香り測定を行い、コントロールに対する変化の大きさを比較した。加えて、各処理前後の試料粉末における色の変化も観察した。
【００６９】
図５（Ａ），（Ｂ）は、１８個の香りセンサーを使用して香りの１８次元分析を行い、その標準化値を使用して主成分なる量を２つ定義し、その定義した２つの主成分を２次元平面的にプロットして示したものである。縦軸は、第１の主成分を示し、横軸は、第２の主成分を示す。図５（Ａ），（Ｂ）においては、値そのものの大きさにはあまり意味がなく、各分析結果間の相対的な距離の違いによって香りの比較を行うことができる。すなわち、各分析結果間での相対的な距離が近ければ、それらは似たような香りを有するものであると判断できる。
【００７０】
図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、銅管封入型衝撃波殺菌装置６０ａによって殺菌処理をしたものは爆薬の影響が大きく、白胡椒、抹茶共に香りの変化が顕著であった。さらに、香りだけでなく変色も目立った。また、電子レンジによって加熱処理したものは、白胡椒では処理時間が短かったこともあり、香りの変化は若干小さかったものの、色の変化は大きく、また、抹茶においては香り、色ともに変化は大きかった。
【００７１】
これらに対し、図１に示した粉体殺菌装置１と実質的に同様の殺菌原理を有する水中放電型衝撃波殺菌装置６０ｂによって殺菌を行ったものにおいては、上記他の処理条件に比べ、香り、色に対する影響が小さかった。胡椒、抹茶双方に対して、香りや色の変化については、嗅覚や色覚ではほとんど認識できない程度であり、良好な結果が得られた。
【００７２】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上記第１の実施の形態における構成要素と実質的に同一の部分については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７３】
上記第１の実施の形態では、チューブ３を用い、粉体を連続的に処理するようにした例について説明したが、本実施の形態では、チューブ３を用いずに殺菌処理を行う例について説明する。
【００７４】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る粉体殺菌装置の構成を示している。本実施の形態に係る粉体殺菌装置７０が、上記第１の実施の形態の粉体殺菌装置１（図１）と異なるのは、主として、チューブ３のかわりに、空洞部９の底部に置いた粉体もしくは粉体を収容した容器等を覆うシート７１を設けた部分である。粉体殺菌装置７０において処理される粉体は、例えば製品化段階でのパック済みされた状態であっても良い。本実施の形態においては、振動部５（図１）は必ずしも設けられている必要はない。
【００７５】
本実施の形態に係る粉体殺菌装置７０は、チャンバ２と、電極７２ａ，７２ｂとを備えて構成されている。電極７２ａ，７２ｂは、導線１４によって電流供給部１３に電気的に接続されている。電流供給部１３の構成は、図１と同様である。
【００７６】
チャンバ２は、上記第１の実施の形態と同様、蓋２ａと、本体２ｂとを有して構成されている。図７では、図示しないが、図１に示した粉体殺菌装置１と同様に、殺菌時には、ボルト１０およびナット等によって蓋２ａと本体２ｂとが互いに固定されるようになっている。蓋２ａには液入口６が設けられている。一方、本体２ｂには、その中央部に空洞部９が設けられている。
【００７７】
本実施の形態においては、空洞部９の底部に置いた粉体もしくは粉体を収容した容器等を覆い、衝撃波伝搬媒体との隔絶をする目的でシート７１が設けられている。シート７１は、例えば、シリコーン樹脂等の弾性体からなる。電極７２ａ，７２ｂはＬ字形状を有し、蓋２ａを貫通し、空洞部９内で互いの先端が対向するように配設されている。また、電極７２ａ，７２ｂの先端部分は、容易に放電が行われるよう、円錐状に尖った形状を有していることが望ましい。
【００７８】
次に、以上のように構成された粉体殺菌装置７０の作用、動作について説明する。
【００７９】
本実施の形態に係る粉体殺菌装置７０は、ある一定量の粉体を空洞部９に収容し、殺菌が完了する度に蓋２ａを開放して粉体を取り出し、次の粉体を収容する、という作業を繰り返すバッチ処理を行うものである。
【００８０】
バッチ処理の手順としては、次のとおりである。まず最初に蓋２ａを開放し、殺菌対象となる粉体を空洞部９の底部に置き、それを覆うようにシート７１を被せる。次いで、蓋２ａと本体２ｂとを固定し、液入口６から水などの電解質の衝撃波伝搬媒体を注入する。この際、シート７１によって、粉体１５と衝撃波伝搬媒体とを隔絶させておく。電極７２ａ，７２ｂの先端が十分に浸漬した後、電流供給部１３から電流を供給し、電極７２ａ，７２ｂ間に放電を発生させる。
【００８１】
この放電により発生した衝撃波は、衝撃波伝搬媒体を介して、シート７１に伝搬し、さらにシート７１によって隔絶されている粉体１５に伝搬する。シート７１は弾性体であるため、外力を受けると変形するので、粉体１５に衝撃波を作用させることができる。衝撃波によって粉体１５が殺菌される原理は、上記第１の実施の形態と同様である。これによって粉体は殺菌される。
【００８２】
以上説明したように、本実施の形態に係る粉体殺菌装置７０によれば、粉体殺菌装置１に比べて簡便な構成で粉体１５の殺菌処理が可能である。
【００８３】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、粉体殺菌装置７０（図７）においては、殺菌対象となる粉体１５を、予めシリコーン樹脂等の弾性体からなる容器に密封しておき、この密封容器を直に空洞部９に投入し、電解質液に浸漬させ、殺菌を行っても良い。
【００８４】
このようにすれば、電解質液を空洞部９に溜めておいたまま、密封容器のみを取り出し、次いで、未殺菌の粉体を収容した別の密封容器を投入し、バッチ処理を連続して円滑に行うことが可能である。また、容器に密封したまま粉体１５を殺菌できるので、殺菌後に菌が混入する要因が避けられ、容易に無菌状態を維持することができる。さらに、粉体１５を密封した容器の出し入れを、自動化することにより、バッチ処理の連続化を図ることが可能である。
【００８５】
ところで、本発明は、衝撃波を発生するための一つの手段として放電を用いているにすぎず、直接粉体に通電するものではない。この点で通電パルス電解法とは異なる。また、本発明は、超音波による殺菌とも異なる。すなわち、超音波による殺菌は、衝撃波に比べ圧縮波の振幅が小さく、伝搬にともなう減衰が大きいことから、その作用は粉体表面のみしか効かない。このことから、超音波は、粉末食品の殺菌には不向きであると考えられる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の粉体殺菌装置または請求項４記載の粉体殺菌方法によれば、衝撃波を伝搬可能な電解質液をチャンバの空洞部に注入すると共に、粉体を収容するためのチューブを空洞部内に配設し、電解質液が注入された状態で、空洞部内に衝撃波を発生させ、その衝撃波を電解質液を介してチューブ内の粉体に与えるようにしたので、風味、香味などを損なうことなく良好に粉体の殺菌を行うことができる。
【００８７】
特に、空洞部の内壁に沿ってチューブを螺旋状に配設するようにしたので、空洞部内の面積が有効利用され、大量の粉体の処理を容易に行うことができる。
【００８８】
また、チャンバの上部に設けられた粉体取入口を介して、チューブの一端から粉体を殺菌処理に応じて連続的に送り込むと共に、チャンバの下部に設けられた粉体排出口を介してチューブの他端から殺菌後の粉体を殺菌処理に応じて連続的に排出することで粉体の連続的な取り込みと排出とを容易に行うことができ、連続的かつ大量な殺菌処理が可能なる。
【００８９】
さらに、請求項２記載の粉体殺菌装置によれば、振動部によって、殺菌処理に応じてチャンバ全体を振動させるようにしたので、例えば粉体をチューブ内に連続的に送り込むようにした場合にはチューブ内での粉体の流動性が増すので、チューブを介した粉体の取り込みと排出処理とを円滑に行うことができる。これにより、さらに良好に連続的な殺菌処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る粉体殺菌装置の構成を一部破断して示す斜視図である。
【図２】図１に示した粉体殺菌装置におけるチャンバ本体を上部から見た斜視図である。
【図３】衝撃波によって粉体の殺菌が行われることの原理について示す説明図である。
【図４】本発明の実施例１に係る粉体殺菌装置による大豆粉の殺菌性能を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例２に係る香りの主成分分析結果を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例２に係る粉体殺菌装置の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る粉体殺菌装置の構成を一部破断して示す斜視図である。
【符号の説明】
１，７０…粉体殺菌装置、２…チャンバ、２ａ…蓋、２ｂ…本体、３…チューブ、４…衝撃波発生手段、５…振動部、６…液入口、７…粉体取入口、８…貫通孔、９…空洞部、１０…ボルト、１１…粉体取出口、１２ａ，１２ｂ…棒状電極、１３…電源供給部、１３ａ…コンデンサ、１３ｂ…コントローラ、１３ｃ…電源、１４…導線、１５…粉体、２１…支持枠、２２…パッキン、３１…粉体粒子、３２…衝撃波、３３…衝撃波面、３４…高温部、７１…シート、７２ａ，７２ｂ…電極。
【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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