【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、種子や穀物食品その他漢方薬、医薬品、コンタクトレンズや注射針・カテーテル等の医療用具等包装材に内包された固体、粉体、ゲル状物品に適した簡便な交流高電圧殺菌方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食品、薬材等を非加熱で殺菌するために、高電圧を用いた殺菌方法が既に提案されている。例えば、被処理物を導入すると共に酸素含有気体を流通させたケーシング内で電極を対峙させ、パルス・ストリーマ・コロナ放電により発生するオゾン、活性種、紫外線及び電気衝撃の相乗作用による殺菌方法が開示されている。しかしながら、電極が針−平板、線−円筒の場合、放電が針先端、線近傍に局部的に集中して発生するため全体を均一に殺菌できず、また流通させた酸素を放電により活性化させ、活性化された気体によって殺菌を行うことを特徴とするため気体の流通が不可欠であり、容器内被処理物に対しては殺菌できない。（特許文献１参照）
【０００３】
全体を均一に殺菌するためには、放電が局部的に集中するのを防ぐ必要があり、電極を平行平板あるいは同軸とし、少なくとも一方を誘電体で覆うことによりアークに移行するのを抑制した無声放電による殺菌方法が提案されている。（特許文献２参照）
【０００４】
気体を流通させることのできない容器内被処理物を殺菌するために、急峻な立ち上がりと高い波高値を特徴とするパルス状高電圧から発生する高エネルギーコロナ放電によって、電極間のみならず容器内気体雰囲気も含めて活性化状態とし殺菌する方法が提案されている。（特許文献３参照）
【０００５】
また、全体を均一に殺菌するために針−平板電極を、千鳥状に多数配設された針−合成樹脂等のベルトコンベアを介した平板電極として殺菌むらをなくした連続殺菌処理装置とし、さらに処理装置をトンネル状の被覆体で覆ってクローズドタイプとすることにより、パルスストリーマ放電によりプラズマ化された空気の逸散が無くなり、電極間距離を大きくできる装置を提案している。（特許文献４参照）
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６３−３１８９４７号
【特許文献２】
特開平１０−３０９３０８号
【特許文献３】
特開平１１−１８７８７２号
【特許文献４】
特開２００２−２６３１６９号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献２、特許文献４のように、全体を均一に殺菌するためには針−平板電極のような極端な不平等電場では困難で、多針又は平板−平板電極のように不平等電場を緩和し、アーク移行抑制のため少なくとも一方を被覆した方がよく、さらにプラズマ化された空気の逸散をなくすためクローズドタイプとしたほうが好ましい。このようなクローズドタイプでは、プラズマ化された空気、殺菌要因の一つであるオゾンが処理装置外に漏洩する心配が無く、人的作業環境にも適している。
【０００８】
しかしながらベルトコンベア上に被処理物を配置し連続的に処理する場合、垂れ幕では完全なクローズドタイプは困難で漏洩オゾンが発生し作業員の安全性に問題があり、エアーカーテン方式ではオゾン漏洩は無いが、プラズマ化された空気の吸引が発生する。ベルトコンベア停止の完全密閉バッチ方式ではパルスストリーマ放電が行われない箇所が発生し、殺菌むらが生じる。
【０００９】
また、せっかく殺菌された被処理物が、処理装置外に搬出された時点で雰囲気中の微生物に汚染される問題があり、包装されるまでクリーンブース等の無菌状態を保つ設備が必要となる。さらに被処理物の包装容器は、別に殺菌処理する必要が生じる。
【００１０】
包装済み被処理物の殺菌については特許文献３で提案されているが、この方法では殺菌処理の必要ない容器外空間を含めた電極間全域を殺菌しており、被処理物に対する殺菌効率が低い。また、不平等電場でのコロナ放電の場合、放電側電極先端の電界強度が極端に大きく、その為先端近傍が電離し放電が集中するが、放電集中部は容器外であり、接地側電極上に配置された容器内空間を活性化させる寄与率は低く、容器外で発生したオゾンの漏洩といった問題がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、誘電体よりなる包装材で密閉された被処理物を電極間に挿入し、電極と包装材を密着させて交流高電圧を印加することにより、包装内空間のみで無声放電を発生させ、被処理物表面及び包装内空間を殺菌する方法に関する。
【００１２】
放電による殺菌要因は、電極間空間で発生したオゾン、紫外線、ラジカル、電子・イオン衝撃の複合作用であるが、上記方法によれば電極と包装材を密着させているため、電極間に存在する空間は包装内に限られ、効率的に被処理物表面、包装内空間を殺菌することができる。発生したオゾンは密封された包装内に限られるので、包装外、処理装置外に漏洩することはない。
【００１３】
また、被処理物は包装された状態で殺菌されるため、処理装置外に搬出された後も環境中の微生物に汚染されることはなく、人手に触れることなく貯蔵できる。
【００１４】
包装材の一部を被処理物と接する導電体とし、該導電体に放電側電極あるいは接地側電極を接触させることにより、接触させた電極側を包装材と密着させずとも良い（請求項２）。
【００１５】
包装内空間気体が空気の場合は無声放電でオゾンが発生し、被処理物の脱臭、脱色及び包装材変質が懸念される場合は、包装内空間気体に窒素、アルゴン等を混合させ抑制することができる（請求項３）。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図２は請求項１に対応する交流高電圧印加方法の一例である。交流高電圧電源１からの出力線が、アース接続された接地側電極２と高電圧を印加する放電側電極３にそれぞれ接続されている。両電極間に包装材４で密閉された被処理物６を挿入し密着させ、交流高電圧を印加する。印加された交流高電圧により放電空間５で無声放電が発生し、オゾン、ラジカル、紫外線、電子・イオン衝撃等の複合作用で被処理物６表面及び放電空間５が殺菌される。
【００１７】
電源１はネオントランス等の高電圧トランスとスライダックにより構成され、商用周波数で最大２０ｋＶまで出力調整可能である。接地側電極２と放電側電極３はステンレス等の金属以外に、食塩水など導電性のある液体、ゾル、ゲル状物質を用いて包装材と密着可能なものであれば良い。
【００１８】
包装材４は電極間が短絡しないよう誘電体が使用され、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニール等が好ましく、アルミをラミネートしたものでも被処理物が電界遮蔽されないよう一部であればかまわない。放電空間５は通常は空気である。殺菌要因の一つであるオゾンの発生効率を高めるためには酸素濃度が高い方が好ましいが、オゾンによる被処理物の脱臭、脱色及び包装材の劣化が懸念される場合は、窒素を混合し酸素濃度を低下しても良い。またアルゴンで置換すれば印加電圧が低くても放電が発生するため消費電力を抑えることができる。被処理物６は香辛料、種子や穀物食品その他漢方薬、医薬品や注射針・カテーテル等の医療用具等包装材に内包された固体、粉粒体、ゲル状物品である。
【００１９】
本発明方法による上記装置において交流高電圧が印加されると、電極２、３は包装材４によって覆われているため短絡することはなく、無声放電が発生する。発生する場所は電極間空間であり、空間は包装材内のみに存在する放電空間５である。放電空間５は包装材によって密封されているため、無声放電によって発生したオゾン、ラジカルは包装外に漏洩することはなく、紫外線、電子・イオン衝撃も含めた複合作用により効率的に殺菌できる。
【００２０】
包装材４の材質、厚みにより耐電圧が保持できない場合は、適切な誘電体シートを電極２、３と包装材に挿入し、密着することによりそれぞれの静電容量に相関して印加された高電圧が分圧されるため緩和することができる。
【００２１】
図２は請求項２に対応する交流高電圧印加方法の一例である。包装材４の一部をアルミ等の導電体７とし放電側電極３を接触させれば、放電側電極３と被処理物６間の包装材４に分圧されず、より低い電圧、短時間で殺菌が可能となる。被処理物６の導電性が低い場合は、導電体７面積を被処理物６とほぼ同じにした方が、平等電場に近づき放電集中を抑制でき好ましい。導電性が高い場合は、あたかも被処理物６自体が電極となるため、その限りではない。
【００２２】
なお、上記実施形態は本発明の一例であり、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００２３】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、菌種、包装材等これらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）樹脂シャーレに寒天培地を敷き、その上に大腸菌を約３００個塗布し、ポリスチレンシートで密封した。図１に示すように交流高電圧処理した後、２４時間培養後のコロニー数を測定し、初発菌数における生存率を求めた。印加電圧を７ｋＶ、放電空間ギャップを３．５ｍｍ、処理時間を１０〜１２０秒とした場合の結果を図３に示した。
【００２４】
（実施例２）実施例１と同様に密封し、図２に示すようシャーレ底の一部をアルミとし交流高電圧処理した後、生存率を求めた。印加電圧を７ｋＶ、放電空間ギャップを３．５ｍｍ、処理時間を０．５〜４秒とした場合の結果を図４に示した。
【００２５】
実施例１及び実施例２ともに包装内で無声放電させているため、周囲にオゾンが漏洩することなく殺菌可能であった。また、同じ電圧を印加した場合、実施例２に示すよう一部を導電体とした方がより短時間で殺菌可能であった。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の交流高電圧を利用した殺菌方法は、被処理物が密封された包装物を電極と密着することにより包装内で無声放電を効率的に発生させ、均一に常温、常圧で短時間に殺菌できるという顕著な効果を奏でる。さらに密封されているがゆえ、処理後の無菌包装処理が必要なく貯蔵でき、漏洩オゾンがなく、人的作業環境にも適している。
【００２７】
本発明の請求項２記載の殺菌方法は、請求項１記載の包装材の一部に導電体を挿入することにより、さらに短時間で殺菌可能であり、大量生産等に適している。
【００２８】
本発明の請求項３記載の殺菌方法は、請求項１及び請求項２記載の殺菌方法において、包装内空間に窒素、アルゴン等を混合させることにより、オゾンによる被処理物、包装材の変質を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の殺菌方法における処理状況を説明する模式図。
【図２】図１に示した本発明の殺菌方法における包装材の一部を導電体とした場合の模式図。
【図３】本発明の殺菌方法における実施例１記載の殺菌効果を示した図。
【図４】本発明の殺菌方法における実施例２記載の殺菌効果を示した図。
【符号の説明】
１ 電源
２ 接地側電極
３ 放電側電極
４ 包装材
５ 放電空間
６ 被処理物
７ 導電体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a simple AC high-voltage sterilization method suitable for solid, powder, and gel-like articles contained in packaging materials such as seeds and cereal foods, other herbal medicines, pharmaceuticals, medical devices such as contact lenses and injection needles and catheters. .
[0002]
[Prior art]
In order to sterilize foods, medicines and the like without heating, a sterilization method using a high voltage has already been proposed. For example, a sterilization method is disclosed in which electrodes are opposed to each other in a casing in which an object to be treated is introduced and an oxygen-containing gas flows, and ozone generated by pulse streamer corona discharge, active species, ultraviolet light, and electric shock act synergistically. Have been. However, when the electrode is a needle-flat plate or a wire-cylinder, the discharge is locally concentrated near the tip of the needle and near the wire, so that the whole cannot be sterilized uniformly, and the circulated oxygen is activated by the discharge. Since the sterilization is performed by the activated gas, the gas flow is indispensable, and the object to be treated in the container cannot be sterilized. (See Patent Document 1)
[0003]
In order to uniformly sterilize the whole, it is necessary to prevent the discharge from being concentrated locally.Since the electrodes are parallel plates or coaxial, at least one of them is covered with a dielectric material to suppress the transition to an arc. A sterilization method by electric discharge has been proposed. (See Patent Document 2)
[0004]
In order to sterilize objects to be treated in containers that cannot allow gas to flow, high-energy corona discharge generated from pulsed high voltage, which is characterized by a steep rise and a high peak value, not only between the electrodes but also in the container. There has been proposed a method of disinfection in an activated state including an atmosphere. (See Patent Document 3)
[0005]
Further, in order to uniformly sterilize the whole, the needle-plate electrode is a continuous sterilization treatment device which eliminates sterilization unevenness as a plate electrode via a belt conveyor of a large number of staggered needles-synthetic resin, and the like. By covering the processing apparatus with a tunnel-shaped covering to be a closed type, there is proposed an apparatus that eliminates the escape of air converted into plasma by pulse streamer discharge and increases the distance between electrodes. (See Patent Document 4)
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-63-318947 [Patent Document 2]
JP-A-10-309308 [Patent Document 3]
JP-A-11-187872 [Patent Document 4]
JP-A-2002-263169
[Problems to be solved by the invention]
As disclosed in Patent Documents 2 and 4, it is difficult to uniformly sterilize the whole by an extremely uneven electric field such as a needle-plate electrode, and an uneven electric field such as a multi-needle or a plate-plate electrode is difficult. It is better to coat at least one of them for relaxation and to suppress the arc transfer, and it is more preferable to use a closed type in order to eliminate the escape of the plasma air. In such a closed type, there is no fear that air which is turned into plasma and ozone which is one of sterilization factors leak out of the processing apparatus, and is suitable for a human work environment.
[0008]
However, when the objects to be processed are arranged and continuously processed on a belt conveyor, it is difficult for the curtain to be completely closed and a leaked ozone is generated, which poses a problem for the safety of workers, and there is no ozone leakage in the air curtain system. However, suction of air that has been turned into plasma occurs. In the completely closed batch system in which the belt conveyor is stopped, a portion where the pulse streamer discharge is not performed occurs, and sterilization unevenness occurs.
[0009]
In addition, there is a problem that microorganisms in the atmosphere are contaminated when the object to be treated, which has been sterilized, is carried out of the processing apparatus, and equipment for maintaining an aseptic condition such as a clean booth is required until the object is packed. Further, it is necessary to separately sterilize the packaging container of the object to be processed.
[0010]
Although the sterilization of the packaged object is proposed in Patent Document 3, this method sterilizes the entire area between the electrodes including the space outside the container that does not require sterilization, and has a low sterilization efficiency for the object. . Also, in the case of corona discharge in an uneven electric field, the electric field strength at the tip of the discharge electrode is extremely large, so that the vicinity of the tip is ionized and the discharge concentrates. The contribution rate of activating the space inside the container arranged in the container is low, and there is a problem such as leakage of ozone generated outside the container.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, an object to be processed sealed with a packaging material made of a dielectric is inserted between the electrodes, and the electrodes and the packaging material are brought into close contact with each other and an AC high voltage is applied, so that only the space inside the packaging is used. The present invention relates to a method for generating a silent discharge to sterilize a surface of an object to be processed and a space in a package.
[0012]
The germicidal factor due to the discharge is a combined effect of ozone, ultraviolet rays, radicals, and electron / ion impact generated in the space between the electrodes. The space is limited within the package, and the surface of the object to be treated and the space inside the package can be efficiently sterilized. Since the generated ozone is limited to the inside of the sealed package, it does not leak out of the package or the processing device.
[0013]
Further, since the article to be treated is sterilized in a packaged state, it is not contaminated by microorganisms in the environment even after being carried out of the processing apparatus, and can be stored without touching human hands.
[0014]
A part of the packaging material is made of a conductor in contact with the object to be processed, and the discharge side electrode or the ground side electrode is brought into contact with the conductor so that the contacted electrode side does not have to be in close contact with the packaging material. ).
[0015]
If the space gas in the package is air, ozone is generated by silent discharge, and if there is a concern about deodorization, decolorization, or deterioration of the packaging material, mix nitrogen, argon, etc. into the package space gas and suppress it. (Claim 3).
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 2 shows an example of an AC high voltage applying method according to the present invention. An output line from the AC high-voltage power supply 1 is connected to a ground-side electrode 2 connected to the ground and a discharge-side electrode 3 for applying a high voltage. An object 6 sealed with a packaging material 4 is inserted between the two electrodes and brought into close contact with each other, and an AC high voltage is applied. A silent discharge is generated in the discharge space 5 by the applied AC high voltage, and the surface of the workpiece 6 and the discharge space 5 are sterilized by a combined action of ozone, radicals, ultraviolet rays, electron / ion impact, and the like.
[0017]
The power supply 1 is composed of a high voltage transformer such as a neon transformer and a slider, and its output can be adjusted up to a maximum of 20 kV at a commercial frequency. The ground-side electrode 2 and the discharge-side electrode 3 may be made of a conductive liquid such as a saline solution, a sol, or a gel-like substance, in addition to a metal such as stainless steel, as long as they can be in close contact with the packaging material.
[0018]
The packaging material 4 is made of a dielectric material so as not to short-circuit between the electrodes, and is preferably made of polyethylene, polypropylene, vinyl chloride or the like. The discharge space 5 is usually air. A high oxygen concentration is preferred to increase the generation efficiency of ozone, which is one of the sterilization factors.However, if there is a concern about deodorization, decolorization, and deterioration of packaging materials due to ozone, mix nitrogen. The oxygen concentration may be reduced. In addition, when replacing with argon, even if the applied voltage is low, a discharge occurs, so that power consumption can be suppressed. The article 6 to be treated is a solid, powder, or gel-like article encapsulated in a packaging material such as spices, seeds and cereal foods, other Chinese medicines, medicines, medical tools such as injection needles and catheters, and the like.
[0019]
When an AC high voltage is applied in the above-described apparatus according to the method of the present invention, the electrodes 2 and 3 are covered with the packaging material 4 and do not short-circuit, and a silent discharge occurs. The place where this occurs is the space between the electrodes, and the space is the discharge space 5 existing only in the packaging material. Since the discharge space 5 is sealed by the packaging material, ozone and radicals generated by the silent discharge do not leak out of the packaging, and can be efficiently sterilized by a combined action including ultraviolet rays, electron and ion impact.
[0020]
If the withstand voltage cannot be maintained due to the material and thickness of the packaging material 4, an appropriate dielectric sheet is inserted into the electrodes 2 and 3 and the packaging material and brought into close contact with each other, so that a high voltage applied in correlation with each capacitance is applied. Since the voltage is divided, the voltage can be reduced.
[0021]
FIG. 2 shows an example of an AC high voltage applying method according to the second aspect. If a part of the wrapping material 4 is made of a conductor 7 such as aluminum and the discharge electrode 3 is brought into contact with the wrapping material 4, the voltage is not divided into the wrapping material 4 between the discharge electrode 3 and the workpiece 6, and a lower voltage and a shorter time Can be sterilized. When the electric conductivity of the object 6 is low, it is preferable to make the area of the conductor 7 substantially the same as that of the object 6 because the electric field approaches the equal electric field and discharge concentration can be suppressed. When the conductivity is high, the object to be processed 6 itself becomes an electrode, and thus the present invention is not limited thereto.
[0022]
The above embodiment is an example of the present invention, and various modifications can be made without departing from the scope of the claims.
[0023]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples such as bacterial species and packaging materials.
(Example 1) An agar medium was spread on a resin petri dish, and about 300 Escherichia coli were spread thereon, and sealed with a polystyrene sheet. As shown in FIG. 1, after the high voltage treatment with alternating current, the number of colonies after culturing for 24 hours was measured, and the survival rate in the number of initial bacteria was determined. FIG. 3 shows the results when the applied voltage was 7 kV, the discharge space gap was 3.5 mm, and the processing time was 10 to 120 seconds.
[0024]
(Example 2) Sealing was performed in the same manner as in Example 1, and a part of the petri dish was made of aluminum as shown in FIG. FIG. 4 shows the results when the applied voltage was 7 kV, the discharge space gap was 3.5 mm, and the processing time was 0.5 to 4 seconds.
[0025]
Since both Examples 1 and 2 discharge silently in the package, sterilization was possible without leakage of ozone to the surroundings. Further, when the same voltage was applied, as shown in Example 2, it was possible to sterilize in a shorter time by using a part of the conductor.
[0026]
【The invention's effect】
The sterilization method using an AC high voltage according to claim 1 of the present invention efficiently generates a silent discharge in a package by tightly contacting a package in which a processing object is sealed with an electrode, uniformly at normal temperature, It has a remarkable effect that it can be sterilized in a short time at normal pressure. Furthermore, since it is hermetically sealed, it can be stored without the necessity of aseptic packaging after treatment, has no leakage ozone, and is suitable for a human working environment.
[0027]
The sterilization method according to the second aspect of the present invention can be sterilized in a shorter time by inserting a conductor into a part of the packaging material according to the first aspect, and is suitable for mass production and the like.
[0028]
According to the sterilization method of claim 3 of the present invention, in the sterilization method of claim 1 or 2, nitrogen, argon or the like is mixed in the inner space of the package to prevent deterioration of the object to be treated and the packaging material due to ozone. Can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a processing state in a sterilization method of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram when a part of the packaging material in the sterilization method of the present invention shown in FIG. 1 is made of a conductor.
FIG. 3 is a view showing the sterilizing effect described in Example 1 in the sterilizing method of the present invention.
FIG. 4 is a view showing the sterilizing effect described in Example 2 in the sterilizing method of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply 2 Ground electrode 3 Discharge electrode 4 Packaging material 5 Discharge space 6 Workpiece 7 Conductor