JPS58502183A - 殺菌方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 殺菌方法および装置 発明の背景 この発明は、被寄生体内のバクテリアおよびとれて類する生物を死滅させること による殺菌方法および装置に関する。

マシイーの米国特許第２，０８１，２４３号は、「緩やかで強い交流電流インパ ルス」によって、牛乳のような液体だけを低温殺菌する装置を開示している。彼 は断続器によって１秒間に６．６回の「文字通りバクテリアを破裂させる遮断」 をつくっている。また、牛乳の温度も、この方法によって幾分上昇される。この 装置は、多数の部品をもった同軸貫流型である。

ゴールデンの米国特許第１，９３４，７０３号は、内部中心電極と１対の外部電 束集中電極とを備えた水槽状の電気殺菌装置を開示している。

スミスの米国特許第１，９７５，８０５号は、殺菌しようとする物質を運搬する コンベアの反対側に同軸的に設けられた１対の回転電極の高電圧がその物質に作 用するようＫした乾式殺菌装置を開示している。

発明の概要 死滅すべき生物を含有する１つ又は複数個の被寄生体が、複数の電極の作用下に ある弱い電解液に囲繞されている。

それぞれマイクロ秒の領域の持続時間をもつ交番極性の連続的な高密度電流パル スが、１秒間に約１２０回発生するようにされている。

生物は、被寄生体およびこれに付随的に生物を通して流れる電流の通過によって 電気死滅する。バクテリアは「破裂」されるのではない。従来の技術のような破 裂的な形式の破壊は、被寄生体の細胞構造を破壊し、その質を低下させる。

電流パルスは、位相制御されたシリコン制御整流器（ＳＣＲ８）のような電流を 急速に立上らせるのに適した電子スイッチ匠よって形成されている。

図面の簡単な説明 第１図は本発明による方法を実施するだめの単相交流電力装置の概略的な電気回 路図である。

第２図は第１図の回路の動作を示す電流と時間との関係を示す波形図である。時 間目盛は、判り易くするため目盛られていない。

第６図は複電源電力装置の概略的な電気回路図である。

第４図は第３図の回路の電流と時間との関係を示す波形図であり、時間目盛（４ ない。

第５図は第１図と同様て゛あろか１対のコンデンサを備えた概略的な回路図であ る。

第６図は第５図の回路の波形図であり、時間目盛はない。

第７図は第６図および第５図の回路を組合わせた回路図である。

第８図は第７図の回路の波形図であり、時間目盛はない。

第９図は本発明による方法を実施する単相装置の斜視図である。

第１０図はろ相装置の斜視図である。

第１１図は３相の概略的な回路図である。

好適な実施例の詳細な説明 第１図において、数字１は交流電流の電源を示している。これは、おもに１２０ 実効ボルト、２３０実効ボルトまたはそれ以上の通常の電力電源である。本発明 の方法を行うのは電流の流れである。所望の電流を得るのに必要な電圧は、処理 槽内の電極の間隔、電解液の導電率、および処理される物質の性質に依存してい る。

代表的な電流密度は、処理される物質の１ぼ２当り１．２５Ｊ効アンペアである 。この唾は後で説明するように変更することかできる。

処理槽２は、典形的１ては平行に置かれた電極３および４を備えている。これら は、逆極性の位相制御整流器まだはサイリスタ５および６を介して電源１に接続 されている。

第２図において、点線の正弦波８は、電源１の電圧サイクルを示している。実線 のスパイク９は電流を示している。電流は、例えば各半サイクルの１０係の短い 期間に限定され乙。この電流は、位相制御整流器の最も近いトリが、例えは跳躍 振動形の単接合回路１３によって開始される。このような回路はよく知られてお り、「トランジスタ便覧Ｊ　Ｇ、Ｅ、、第７版、１９６４年、第３１２−１６ペ ージに図解されている。

第２図は判り易くするため真の時間目盛ではない。

電流「オン」サイクルの期間は著しく短い。整流器の形式は、電流を数マイクロ 秒で極めて迅速にターンオンできるよう選択することが好ましい。急峻なターン オン波頭は、被寄生体内の好ましくない生物を死滅させるのに最も効果的である 。

第６図において、構成要素２，３，４．５および６は第１図のものと同じである 。しかしながら１、電源１は比較的に高い電圧の電源１０およ０・１１に置き換 えられている。これらの電源は直流両流を供給し、抵抗１５および１６を介して コンデンサ１２および１４を充電する。これらの抵抗−コンデンサ組合せの時定 数は等しく、１秒間に５０回またはそれ以−ヒ、コンデンサを全充電することが できる。コンデンサは同じキャパシタンスである。コンデンサの放電（同時１（ １回）によって得られろ電流スパイクの上昇時間か極めて迅速であることが望捷 しい。従って、コンデンサ、整流器および処理槽のインダクタンスは最小である ことか必要である。これは低インダクタンスコンデンサヲ使用することによって 向上される。各コンデンサは１００マイクロフアラド（μＦ）のキャパシタンス が適当である。

電流の増加の割合ｄＩ／ｄｔを増大するため、処理槽２と直列にパルス形成回路 網３３を付加的に設けることができ、これによって向上された結果が得られる。

回路網３３は気泡または絶縁物質が被寄生体にある場合に特に有効である。容量 性の領域がある。ｄ■／ｄｔを増大させることによって、一般に周波数が高くな れはエネルギーが高くなることを波頭のフーリエ解析は示している。これは、容 量性の領域を通して流れる電流の導電性か良くなる結果となる。

１００ロボルトまたはそれ以上の動作電圧か電源１０および１１Ｖｃよって発生 される。これらは逆極性でコンデンサに接続されることに注意する必要かある。

第４図は時間の関数としての電流波形を示している。

電流スパイクが極めて鋭く短期間であるととに注意する必要がある。衝撃係数は 、大抵の場合１係の何分の１かの１直である。

交流電流は、本発明により、槽２内における分極作用およびフ０レートアウト作 用を防止するために使用されろ。従って、双方の正味の正および負の電流は同じ である。

第５図は第１図を改良修正した回路を示している。

構成要素１ないし６は、鉋、１図における同じ番号の構成要素と同じか類似のも のである。構成要素１２′および１４′は、第ろ図の構成要素１２および１４と 同じか類似のものである。

新しい構成要素１８は、第６図におけろ重圧波形８の最高１直で導通しなくなる 代表的には固体のダイオードである。このようにして尖頭電圧電荷はコンデンサ １２′に保持され、放電時の電流スパイク２１ば、波形８の尖頭電圧に比例する 。電流は、第１図および第２図におけろと同様に、減衰した振幅て引き読いて流 れる。

ダイオード１９はコンデンサ１４′と連繋して同様に動作するが、極性は反対で 、電流スパイク２１′を形成する。

第７図は、第６図および第５図の回路を組合せたものである。これらの回路と同 様乙で、第８図Ｇで見られるように、逆極性の高振幅電流スパイク２２および２ ２′か形成されろ。

第７図において、共通の帰路結線２０が設けられている。

前の場合と同様（ＩＣ，電源１０′および１１′の使用（でよって、比較的大き な振幅の電流スパイクを発生させることかできろ。本発明方法の実＠ｔでおける 大小の電流振幅の理由は後ＶＣ説明する。前述と同じく、パルス形成回路網３３ は、ｄＩ／ｄｔの暗を増大するため、処理槽と直列に設けられろ。この回路網は 誘導子およびコンデンサを使用しており、レーサゞフラッシュチューブ電源の技 術においてよく知られている。

第９図は、基本的な単相処理槽２を斜視図で示している。この形状は、中空の面 平行六面体の形状である。

この図において、内部を判り易くするため、２つの端面ば省かれている。

・電極３および４は前記概略回路図において概略的に示された電極と同じである 。通常、一極は平行六面体の側面の隣接する内面に簡単に貼り付けられている。

しかしながら、槽の内部型゛気抵抗が高い場合には、互に接近させて移動するこ とができる。

電解液２４が槽２に満されている。貝２５のような固体の被寄生体に対しては、 電解液は海水のような塩分を含む液体とするこ゛とができる。通常、処理用の多 くの品が同時に入れられるが、第９図では判り易くするだめ、１個だけが示され そ・いる。

電極（寸、電解液に不活性であり被寄生体か処理されるような材料からなってい る。１つのそのような材料は炭素であり、これは、接続線が接触する不銹鋼の「 Ｕ」形チャネルエツジ接点を備えている。その他の好適な電極材料には不銹鋼、 タンタルおよびチタンかある。

処理しようとする被寄生体は方形のバスケットの中でグループ毎に処理されろ。

最良の結果を得るため、そのようなバスケットは、導電性であることが必要な処 理槽電極と平行な２つの側面を除いて、非導電性であることが必要である。

あるいは、まだ被寄生体が槽の一方の端部から入り他方の端部から出てゆくよう にした緩やかＣで流れる水圧装置が使用される。

６相装置用処理槽の好適な実施例が第１０図に示されている。内部構造を明らか にするため、外部の容器被覆体２７は切除されており、同じ目的により前面端部 （ｄ断面にされている。

ろ和種における目的は、電極間の電界チャージが作用区域に亘り略均−になるよ う６つの電極を対称な形状にすることである。

第１０図において、分割された電ｆｆ１２８．２９およ０・３０が外部容器２７ の多くの容積を占めている。これは、１つの電極から他の一極へ平行な電極面が できるようにされている。これは、主に流動式の実施ψ１（である。電解液およ び処理される材料は、容器の切欠部によって露わされた流路に矢印で示されてい るように、夫々のろつの流路を通って流れろ。

電極は、前記単相装置において使用された材料と同じか又は類似の材料からなっ ている。

中央の円筒面３１は塑性材料まだは上塗りされた耐火材料のような電気絶縁材料 からなっている。これは、電界チャージが、そのようにしなけれは所望値より高 ぐなる電極間の中心領域に、電解液が流れるのを防止している。

第１１図は３相の概略電気回路を示している。

こ＼で、本体３５は通常の６相または多相電力を受電し、これを、処理槽２７の 有効な電力を得るために必要な、より高い又はより低い電圧に変換する。△形お よびＹ形に接続された巻線が、変圧器の一般的な衣示で本体３５に示されている 。どちらかの巻線接続形式が使用される。寸た、変圧器は、安全性の理由から、 本発明の装置を電力幹線から絶縁している。

本体３５の出力は６つの導線により制御回路３６に接続されている。これは、第 １図、第６図、第５図筐たは第７図に示されているような３つの独立した単相制 御回路からなっている。これらの独立した回路は、６相の夫々の相が同じように 調整されろよう連繋して制御される。

制御回路３６の出力は、電気的に付勢するため、６相処理槽２７の電極２８．２ ９および３０に個々に接続されている。

本発明の回路、装置および動作パラメータか、好１しくない生物を電気死滅させ る。バクテリアは、従来の技術と異なり、「破裂」されるのではない。重要な事 項として、被寄生体の細胞構造は、本発明による処理によって変化されない。こ れは光学顕微鏡匠よって確められている。

細胞構造における重大な変化が、食料品としての被寄生体の価値に好ましく序い ことけ理解されよう。

多くの品を処理することができ、これらには、貝、魚、果物、野菜、鶏肉および 獣肉がある。

処理の王な利点は、扱寄生体内のバクテリア又は他の生物を減少させ、これによ って用に供しなくなるまでの時間、およびそれまでの風味が維持される時間を延 長させることにある。この処理によるバクテリアの極めて著しい減少が認められ ている。

処理の好適な形式が、次に概略的に示すように開発された。

第１としては位相制御であった。電解液の導電性を増加させ、これによって通電 の必要な期間を短くすることによって殺菌効果が著しく向上でれることが明らか てなり、次の段階が開発された。

これはパルス放電であった。２つのコンテゝンサの充分なキャパシタンスによっ て、バクテリアに対して極めて大きな殺菌効果があった。

第６段階において、第８図の２２および９′のような導通角度によるパルス放電 か得られた。これは、物質の最低加熱における最大の殺菌効果を与えている。

第１図の実施例を使用し、小えびＣて対する結果は次の通りであつ丁・乞。

制御試料　１，６０Ｄ、Ｏ口Ｄ　バクテリア／グラム処理された試料の平均　２ ０１．２５０　バクテリア／グラム独立した実験室によるバクテリア試験。

第６図の実施例を使用し、小えびに対する結果は下記の通りであった。

制御試料　２，０００，０００　バクテリア／グラム処理された試料の平均　１ ５０，０００　バクテリア／グラム第５図または第７図の実施例を使用し、小え びに対する結果は下記の通りであった。

制御試料　３５０，０００，０００　バクテリア／グラム処理された試料の平均 　３２０．［］　ＯＯバクテリア／グラム上記と同じ実施例を使用し、帆立貝に 対する結果は下記の通りであった。

制御試料　４０，０００　バクテリア／グラム処理された試料の平均　ゼロオ ＊（実験室試験分析の最低値まだはそれ以下）処理しようとする夫々の物質に対 して処理方法を確立することができる。これは、処理される物質、その初期状態 、所望の殺菌度および使用されろ装置のパラメータに基糸が置かれる。このパラ メータは、使用されろ回路および処理槽の形状を包含している。与えられた被寄 生体を処理中に、処理方法を変更する必要が生じることはない。

上記試験結果を与えるパラメータのいくつかの例を挙けることかできる。

第５図の回路および第９図の槽の実施例を使用し、電流は、実効匝で平方センナ メートル当り１．５７ンペア（ａｍｐ／鑞２）、尖頭圃で６０ａｍｌ’）７ｃｍ ２であった。処理時間は約６秒であった。電解液は海水であり、電極間隔は７ｃ ｍであった。

パラメータは帆立貝の処理と同じであった。

生きているえびを電気死滅さイろことかでき、同時にバクテリアが減少すること が判った。これは、沸騰水を使用するより迅速で効果的かつ人情味のある処理方 法である。

本発明は、病原となる多細胞生物を含む物体を処理するの（で有効である。

例えは生の魚（では、人が食べたとき極めて有害な生物が存在することがある。

その１つは、白色魚の中で発見された虫、デイボスリオセファルス　ラタス（ｄ ｉｂｏｔｈｒｉｏｃｅｐｈａｌｕｓ　１ａｔｕｓ）である。

そのほかには、人の旋毛止痛の原因となるトリンニイ（ｔｒｉｃｉｎｉ）がはび こった豚がある。

前述のように、迅速な立上り時間をもった交流電流は、被寄生体内の気泡および 貝の殻を通して流すことができる。これらは、電気的な感覚でいえは、交流電流 が容易に流れるコンデンサである。

通常の水道水が海水の代りに電解液として使用される。水道水の導電率は、必要 であれは、いくらかの量のイオンｆヒ可能な化学塩、または酸性もしくは塩基性 の薬剤を加えることによって増加させることができろ。

効率を最大にするため、電解液は、処理される被寄生体より僅かに少い導電率を もっている。これによって、電流は被寄生体に多少集中する。

本発明の適用において、電流の尖頭振幅が大きい程、処理時間は短くなる。殺菌 の程度を少くしたい場合には、処理時間を短くするか、又は電流の振幅を減少す ることによって達成される。

電圧に関しては、電極の間隔が大きい程、および／または電解液の導電率が低い 程、所望の電流を得るのに高い電圧を必要とする。

「生物」ということばは、いままで使用したように一般的である。これ（ｄ、バ クテリア、酵母、ビリ（ｖｌｒｉ）、寄生虫、昆虫の幼虫および卯、およびバク テリアの胞子を含んでいる。全般的（（、被寄生体内のどの生きている生物も電 流パルスを受けて電気死滅する。これらの生物に　から　までの範囲を包含し ている。

本発明に固有のものは、位相制御の概念であり、即ちこれは、流入する交流電流 の各半サイクルの極めて短い期間たけ被寄生体を通して電流パルスを流すことで ある。これは第２図に示す通りである。

第３図の１２および１４で示すようなコンデンサからのパルス放電を加えること によって、望ましくない生物して対する処理の死滅効果が向上され、一方電力消 費量か減少きれる。第４図参照。

２つの電流波形の組合せが、いずれか一方だけの場合より優れた死滅効果を与え ろことが、発見された。

これは第５図の装置によって実施され、部分２１および９′をもつ第６図の波形 で図示されている。一層大きな死滅効果が必要な場合には、第７図の装置および 第８図の波形が使用されろ。電流スフぐイク２２ば、第６図の場合より振幅が大 きい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　（ａ）　被寄生体を導電液中に浸す段階と、（ｂ）　逆電気概性の連、続 した強いパルスの形式で被寄生体と液との双方を通じて電流を流し、その場合に それぞれの前記パルスは毎秒約５０パルス以上の繰返数をもったマイクロ秒の範 囲の持続時間をもつようにする段階と、 （Ｃ）　数秒までの期間に亘って電流を流し続ける段階 とを包含する被寄生体内に棲息する生物を死滅させる方法。 ２、（ａ）　被寄生体を収容するだめの非導電性容器（２または２７）と、 （ｂ）　前記容器内に入れられ被寄生体を囲繞する導電液（２４）と、 （Ｃ）　前記容器内に対称的に設けられ前記液と接触する電極（３，４捷だは２ ８，２９．３０）と、（ｄ）　連続した逆極性の短パルスの形式で電流を被寄生 体および付随的に生物を通して流すために前記電極に接続されたパルス電源（１ ，５，６゜１３など） とからなる被寄生体内に棲息する生物を死滅させる装置。 ろ（ａ）　導電液は水道水である請求の範囲第２項記載の装置。 ４（ａ）導電液は海水である請求の範囲第２項記載の装置。 ５、（ａ）　＠記電極は互に等間隔に置かれる請求の範囲第２項記載の装置。 ６、　前記パルス電源は、 （ａ）　交流電源（１）と、 （ｂ）　逆の極性にされ前記交流Ｎ諒に接続された１対のサイリスク（５，６） と、 （Ｃ）　双方の前記サイリスクから１つの前記電極（３）への電気結線と、 （ａ）　他方の前記電極（４）から前記交流電源への電気結線 とを包含する請求の範囲第２項記載の装置。 ７（ａ）　前記交流電源（１）からの電流の各半サイクルの終端部の近くで各サ イリスクを導通させるために夫々の前記サイリスク（５，６）Ｋ接続された振動 形トリが装置（１３）’ を付加的に包含する請求の範囲第６項記載の装置。 ８、　前記振動形トリガ装置は、 （ａ）単接合跳躍発振器 を包含する請求の範囲第７項記載の装置。 ９　＠記パルス電流電源は、 （ａ）　交流電源（１）と、 （ｂ）　同じ極性のダイオード（１８，１９）を介して前記交流電源に接続され た逆極性の１対のサイリスタ（，５，６）と、 （Ｃ）　逆極性の電荷を蓄積するため前記サイリスクに接続され、また、前記被 寄生体および前記生物を通して前記電流パルスを流すため前記サイリスクを介し て前記電極（３，４）に接続された１対のコンデンサ（１２’、１４’） とを包含する請求の範囲第２項記載の装置。 １０、前記パルス電源は、 （ａ）１対の逆極性直流電源（１０，１１）と、（ｂ）　夫々の前記直流電源と 並列に個別に接続されたコンデンサ（１２，，１４）と、 ＦＣ）　前記コンデンサおよび１つの前記電極に接続された逆極性のサイリスタ （５，６）と、（ｄ）　他方の前記電極（４）から前記直流電源への帰路結線（ ２０） とを包含する請求の範囲第２項記載の装置。 １１、　（ａ）前記サイリスクと同じ極性で夫々の前記逆極性サイリスクに接続 されたダイオード（１８゜１９）と、 （ｂ）　双方の前記ダイオードおよび前記帰路接続に接続された交流電源（１） とを付加的に包含する請求の範囲第１０項記載の装置。 １２、＠記パルス電源は、 （ａ）　前記電源のパルスの時間に関する電流変化の割合（ｄ■／ａｔ　）を高 めるため電源（５，６など）と前記電極（３，４）との間に接続されたパルス形 成回路網（３３） を包含する請求の範囲第２項記載の装置。 １ろ　前記容器は、 （ａ）　外部円筒形被覆体（２７）と、（ｂｌ　前記容器の同じ内部に同じ大き さで同じ間隔を置いて設けられた複数個の電極（２８，２９゜３０）と、 （Ｃ１夫々の前記複数個の電極から複数の相をもつパルス電源（３５，３６）の １相への結線とを包含する請求の範囲第２項記載の装置。 １４、前記パルス電源（は、 （ａ）　交流電力の複数相電源（３５）と、（ｂ）　前記複数相電源の１相に個 別に接続された複制御回路（３６）と、 ＦＣ＋　夫々の前記複制御回路から複数個のＮ極（２８゜２９．３０）をもつ容 器（２７）の１つの分離した電極への結線 とを包含する請求の範囲第２項記載の装置。