阅读说明：本技术 杀菌方法、杀菌装置 (Sterilization method and sterilization apparatus ) 是由 内藤敬祐 于 2018-05-23 设计创作，主要内容包括：在针对液状物的杀菌方法中,提供在确保杀菌作用的同时进一步抑制了味道的恶化的杀菌方法以及装置。本发明的杀菌方法是如下方法：针对作为水以外的饮品的被处理溶液,实质上不照射发光波长为260nm以下的紫外光,而是照射发光波长为280nm以上320nm以下的紫外光。(Provided are a method and a device for sterilizing a liquid material, which can ensure a sterilizing effect and can further suppress deterioration of taste. The sterilization method of the invention is as follows: a solution to be treated, which is a beverage other than water, is irradiated with ultraviolet light having an emission wavelength of 280nm to 320nm, substantially without being irradiated with ultraviolet light having an emission wavelength of 260nm or less.)

杀菌方法、杀菌装置

技术领域

本发明涉及针对水以外的饮品的杀菌方法以及杀菌装置。

背景技术

以往，作为使用了光的杀菌处理，有使从紫外区到可见区的光进行脉冲照射的杀菌处理。另外，近年来，正期待使用紫外光的杀菌处理方法。

特别是，在食品的杀菌用途中，认为使用了紫外光的杀菌(UV杀菌)是与热杀菌相比不易使味道恶化的方法。而且，出于发光效率的观点，已知有通过使用汞灯(主要的发光波长为254nm)，对于对象物照射从该灯放射的紫外光，从而在抑制味道的恶化的同时进行杀菌处理(参照下述专利文献1、2)

另外，在下述专利文献3中，作为饮食物即果汁饮料、果冻、慕斯等的杀菌处理，记载有照射紫外光的装置。在该文献中，记载有作为波长区域使用200～300nm、特别是220nm～280nm(UV－C)的紫外光，从而进行杀菌处理。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2004－201535号公报

专利文献2:日本专利第5924394号公报

专利文献3:国际公开第2016/186068号

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于在针对液状物的杀菌方法中，提供一种在确保杀菌作用的同时进一步抑制了味道的恶化的杀菌方法以及装置。

用于解决课题的手段

以往，通过感官检查来进行包含饮品的食品等的味道恶化的分析。与此相对，随着近年的化学分析技术的进步，能够利用分析装置进行定量的分析。本发明人通过该分析装置进行了定量的分析后，新发现了如下课题：在通过紫外光照射对液状物进行杀菌的情况下，若使用以往优选的汞灯所发出的光(波长254nm)，则会产生处理前不存在的新的物质，或特定物质的量大幅变化，会导致味道、气味(香味)变化。

本发明的杀菌方法的特征在于，针对作为水以外的饮品的被处理溶液，实质上不照射发光波长为260nm以下的紫外光，而是照射发光波长为280nm以上320nm以下的紫外光。

确认到通过对被处理溶液照射上述波段(UV－B)的光，能够抑制照射波长254nm的光时产生的苦味、杂味成分、恶臭成分的根源物质的产生，并在防止妨碍味道的同时进行杀菌。

本发明的杀菌装置的特征在于，沿作为水以外的饮品的被处理溶液所流通的流路设有紫外光照射装置，该紫外光照射装置照射主要的发光波长为280nm以上320nm以下、并且实质上不包含发光波长为260nm以下的成分的紫外光。

发明效果

根据本发明，可实现在确保杀菌作用的同时进一步抑制了味道的恶化的杀菌方法以及装置。

附图说明

图1是概略地表示本发明的杀菌装置的一个例子中的主要部分的构成的沿着流路的剖面图。

图2是图1中的A－A线剖面图。

图3是实施例1、实施例2、以及比较例1的各光源的发射光谱。

图4A是针对咖啡饮料的嗅辨仪GC/GCMS系统的分析结果。

图4B是变更图4A的图表的描绘方式而图示的图表。

图5A是针对苹果果汁的嗅辨仪GC/GCMS系统的分析结果。

图5B是变更图5A的图表的描绘方式而图示的图表。

图6A是针对柠檬果汁的嗅辨仪GC/GCMS系统的分析结果。

图6B是变更图6A的图表的描绘方式而图示的图表。

图7A是针对葡萄酒的嗅辨仪GC/GCMS系统的分析结果。

图7B是变更图7A的图表的描绘方式而图示的图表。

图8是针对咖啡饮料的味觉传感器的分析结果。

图9是表示使用实施例1的光源进行紫外光照射处理时的杀菌效果的照片。

图10是表示不同波长的杀菌力的相对值的图表。

具体实施方式

本发明的杀菌装置以及杀菌方法中的处理对象是水以外的饮品的被处理溶液。作为这种被处理溶液的例子，包含葡萄酒、日本酒、啤酒等酒类、咖啡、果汁以及液状香料自身。

图1是概略地表示本发明的杀菌装置的一个例子中的主要部分的构成的沿着流路的剖面图。图2是图1中的A－A线剖面图。另外，在各附图中，附图上的尺寸比与实际的尺寸比不一定一致。

该杀菌装置具备反应器10。反应器10具备供被处理溶液2流通的流路3和沿该流路3设置的紫外光照射装置20。紫外光照射装置20为发出主要的发光波长为280nm以上320nm以下、且实质上不包含发光波长为260nm以下的成分的紫外光的构成。

在本说明书中，主要的发光波长为280nm以上320nm以下的光是指表示发射光谱的半值的波段在280nm以上320nm以下的范围内的光。另外，实质上不包含发光波长为260nm以下的成分的光是指表示发射光谱的半值的波段中不包含260nm以下的成分的光。

反应器10具有相互配置在同轴上的圆筒状的外管11以及圆筒状的内管12。被处理溶液2的流路3由被外管11的内周面与内管12的外周面夹住的区域构成。

作为构成反应器10中的外管11的材料，不被特别限定，例如能够使用不锈钢等金属材料。作为构成反应器10中的内管12的材料，只要是使来自紫外光照射装置20的紫外光透过即可，例如能够使用石英玻璃等。

紫外光照射装置20在反应器10中的内管12的内部沿反应器10的中心轴5配置。如上述那样，紫外光照射装置20具备放射主要的发光波长为280nm以上320nm以下、且实质上不包含发光波长为260nm以下的成分的紫外光的光源。若发光波长中包含260nm以下的成分的光(例如来自低压汞灯(254nm的亮线)的光)放射到被处理溶液2，则被处理溶液2的味道将会恶化。这一点将在后面参照实施例而叙述。

作为被用作紫外光照射装置20的光源，例如能够使用作为放电用气体封入有Xe与Br的混合气体的XeBr准分子灯(峰值波长为283nm)、作为放电用气体封入有Br₂的准分子灯(峰值波长为289nm)、作为放电用气体封入有Xe与Cl的混合气体的XeCl准分子灯(峰值波长为308nm)等。

另外，作为被用作紫外光照射装置20的光源，例如也能够使用紫外光放射荧光灯。紫外光放射荧光灯将从通过电介质阻挡放电生成的准分子释放的光作为激发光照射到荧光体，将该荧光体激发而得的特定的波长范围的紫外光作为放射光而放射。作为荧光体，例如能够使用通过激发而放射峰值波长为290nm的紫外光的铋激活钇铝硼酸盐等。另外，作为荧光体，也能够使用通过激发而峰值波长在320nm附近具有半值宽的较宽的发光峰值的铈激活磷酸镧等。

而且，作为被用作紫外光照射装置20的光源，也能够使用构成为发光波长为280nm以上320nm以下、且实质上不包含发光波长为260nm以下的成分的LED元件。

紫外光照射装置20对被处理溶液2的紫外光照射量例如优选的是170mJ/cm²以上，更优选的是170～500mJ/cm²。通过使紫外光照射量为170mJ/cm²以上，能够在抑制被处理溶液2自身的味道、气味的变化的同时进行杀菌处理。

另外，反应器10中的流路3的直径、即外管11的内周面与内管12的外周面之间的距离例如优选的是0.05～1mm。通过这种构成，假设在被处理溶液2由来自紫外光照射装置20的紫外光的透过率低的材料构成的情况下(例如在向被处理溶液2照射的紫外光的光量的99％为不透过的情况下)，也能够对被处理溶液2均匀地杀菌。

在流路3内流通的被处理溶液2的流量、流路3中的紫外光照射区域的大小(即，紫外光照射装置20所含的光源的流路3的方向的长度)以及其他条件能够适当设定，以使紫外光照射量成为上述特定范围内的大小。

在上述的杀菌装置中，在应处理的被处理溶液2被导入到流路3内而在该流路3内流通的过程中，通过向被处理溶液2照射从紫外光照射装置20放射的上述波段的紫外光，进行被处理溶液2的杀菌处理。由此，如后述的实施例的结果所示，能够在抑制作为饮品的被处理溶液2的味道的恶化的同时显示出杀菌效果。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述的实施方式，能够加入各种变更。例如，反应器10只要是沿被处理溶液2所流通的流路设置紫外光照射装置20的构造即可，并不限定于上述那样的构造。

实施例

以下，参照实施例，对本发明的效果进行说明。

按照图1所示的构成，制作了下述规格的反应器10。

外管11由不锈钢构成，内径为φ27mm。内管12由石英玻璃构成，外径为φ26.5mm，壁厚为1.0mm。被来自紫外光照射装置20的紫外光照射的区域的长度为80mm。外管11的内周面与内管12的外周面之间的距离即流路3的径向的宽度为0.5mm。

(实施例1)

作为紫外光照射装置20所含的光源，使用了放射峰值波长为283nm(半值为280nm～286nm)的紫外光的XeBr准分子灯。该XeBr准分子灯的发光长度为80mm。

(实施例2)

作为紫外光照射装置20所含的光源，使用了放射峰值波长为320nm(半值为310nm～360nm)的紫外光的紫外线准分子荧光灯(USHIO电机株式会社制UV－XEFL320BB)。该紫外线准分子荧光灯的发光长度为80mm。

(实施例3)

作为紫外光照射装置20所含的光源，使用了放射峰值波长为290nm(半值为270nm～320nm)的紫外光的紫外线准分子荧光灯(USHIO电机株式会社制UV－XEFL290BB)。该紫外线准分子荧光灯的发光长度为80mm。

(比较例1)

作为紫外光照射装置20所含的光源，使用了放射峰值波长为254nm(半值为251～257nm)的紫外光的低压汞灯。该低压汞灯的发光长度为80mm。

(比较例2)

作为紫外光照射装置20所含的光源，使用了放射峰值波长为222nm(半值为215～229nm)的紫外光的KrCl准分子灯。该KrCl准分子灯的发光长度为80mm。

图3示出实施例1～实施例3、比较例1～2的各光源的发射光谱。

＜验证1＞

作为被处理溶液2，准备几种材料，对各个被处理溶液2照射实施例1以及比较例1的紫外光并进行了香气分析。作为被处理溶液2而准备的材料是咖啡饮料、苹果果汁、柠檬果汁、葡萄酒这4种。

紫外光的照射条件如以下所述。

被处理溶液流路内的试验溶液的流量：0.72毫升/小时

被处理溶液流路中的紫外光强度：3.6mW/cm²

处理时间：139秒

紫外光照射量：500mJ/cm²

处理中的被处理溶液温度：20℃

香气分析试验通过以下的方法进行。

关于紫外光照射处理后的各被处理溶液2，使用嗅辨仪GC/GCMS系统(株式会社岛津制作所制的气相色谱仪质量分析装置QP－2010Plus)，进行了气味成分的分析试验。更详细地说，对使用实施例1的光源以及比较例1的光源照射紫外光之后的各被处理溶液2进行了分析试验。将其结果表示在图4A、图4B、图5A、图5B、图6A、图6B、图7A、以及图7B中。另外，在所述图4A～图7B的各图表中，横轴为保持时间，纵轴为强度。

(咖啡饮料)

图4A以及图4B是被处理溶液2为咖啡饮料的情况下的结果。图4B是出于容易观察图4A的观点而使未处理、实施例1、以及比较例1的各图表沿纵轴方向平行移动而重新描绘的图。根据图4A以及图4B的结果，在比较例1中，检测出了在未处理时以及实施例1中不存在的3－甲基－1－丁醇。3－甲基－1－丁醇是具有令人不快的恶臭的物质，确认到由于利用比较例1的光源进行处理，所以从处理前的状态气味发生变化。

另外，根据图4A以及图4B的分析结果，在实施例1的光源所进行的光照射后，除了来自咖啡的气味成分外，未确认到产生新的气味成分。另外，在实施例1以及比较例1这两方中，虽然与未处理时相比可见，所含有的物质的量有一些变化，但不认为这些变化是会使咖啡原有的气味变化的程度。

(苹果果汁)

图5A以及图5B是被处理溶液2为苹果果汁的情况下的结果。图5B是出于容易观察图5A的观点而使未处理、实施例1、以及比较例1的各图表沿纵轴方向平行移动而重新描绘的图。根据图5A以及图5B的结果，在比较例1中，检测出了在未处理时以及实施例1中不存在的环庚酮。环庚酮是具有薄荷气味的物质，确认到由于利用比较例1的光源进行处理，该气味成分增加，变化成与苹果果汁原有的气味不同的气味。

另外，根据图5A以及图5B的分析结果，在实施例1的光源所进行的光照射后，除了来自苹果果汁的气味成分外，未确认到产生新的气味成分。另外，在实施例1以及比较例1这两方中，虽然与未处理时相比，可见所含有的物质的量有一些变化，但不认为这些变化是会使苹果果汁原有的气味变化的程度。

(柠檬果汁)

图6A以及图6B是被处理溶液2为柠檬果汁的情况下的结果。图6B是出于容易观察图6A的观点而使未处理、实施例1、以及比较例1的各图表沿纵轴方向平行移动而重新描绘的图。根据图6A以及图6B的结果，在比较例1中，确认到乙醇的强度大幅上升。乙醇是具有酒精气味的物质，确认到由于利用比较例1的光源进行处理，该气味成分增加，变化成与柠檬果汁原本具有的气味不同的气味。

另外，根据图6A以及图6B的结果，在比较例1中，检测出了在未处理时以及实施例1中不存在的柠檬烯异构体。鉴于该结果，认为是来自比较例1的光源的紫外光照射到柠檬果汁导致作为具有柑橘臭的物质的柠檬烯的一部分被破坏，新生成了柠檬烯异构体。由此，认为与未处理时以及实施例1的情况相比，柠檬果汁原本的柑橘系的气味发生了变化。

(葡萄酒)

图7A以及图7B是被处理溶液2为葡萄酒的情况下的结果。图7B是出于容易观察图6A的观点而使未处理、实施例1、以及比较例1的各图表沿纵轴方向平行移动而重新描绘的图。根据图7A以及图7B的结果，在比较例1中，确认到3－甲基－1－丁醇的强度大幅上升。3－甲基－1－丁醇是具有不适的恶臭的物质，确认到由于利用比较例1的光源进行处理，该气味成分增加，变化成与葡萄酒原本具有的气味不同的气味。

另外，根据图7A以及图7B的分析结果，在实施例1以及比较例1这两方中，虽然与未处理时相比，可见所含有的物质的量有一些变化，但不认为这些变化是会使葡萄酒的气味变化的程度。

＜验证2＞

作为被处理溶液2，准备咖啡饮料，照射实施例1、实施例2以及比较例1的紫外光而进行了味觉分析。紫外光的照射条件与验证1相同。

味觉分析试验通过以下的方法进行。

对各被处理溶液2进行了基于上述的反应器10的紫外光照射处理(杀菌处理)。然后，对于紫外光照射处理后的各被处理溶液2，使用味觉传感器(株式会社IntelligentSensorTechnology制的味道辨识装置“TS－5000Z”)进行了味道的分析试验。将其结果表示在图5中。

图8所示的图表以使通过不进行紫外光照射处理的情况下的被处理溶液2的原本味道的分析而得的各项目的数值为0.0时的相对值进行表示。在该味道辨识装置所进行的味觉分析试验中，敏感的人能够检测出味道不同的阈值为±0.8左右。另外，显示于图8的图表的8个分析项目分别如下。

[分析项目

(1)酸味(前味)：柠檬酸、酒石酸所呈现的的酸味

(2)苦味杂味(前味)：源自苦味的物质，低浓度时相当于浓郁、少量佐料等

(3)涩味刺激(前味)：涩味物质所带来的刺激味

(4)美味(前味)：氨基酸、核酸等的美味

(5)咸味(前味)：食盐等无机盐的咸味

(6)苦味(后味)：一般食品中常见的味道的苦味

(7)涩味(后味)：源自涩味物质的后味的涩味

(8)美味浓郁(后味)：美味物质所呈现的具有持续性的浓郁味

根据图8，确认到在使用比较例1的光源进行了处理的情况下，与未处理时相比，变化成能够识别到苦味杂味的程度。另一方面，在使用实施例1以及实施例2的光源进行了处理的情况下，与未处理时相比，没有变化成能够识别出味道不同的程度。

另外，使被处理溶液2为苹果果汁、柠檬果汁、葡萄酒而进行了相同的验证，确认到虽然比较例2与实施例1以及实施例2相比显示出味道的变化，但变化量停留在±0.8以内。

根据该验证结果，确认到在对咖啡饮料照射紫外光的情况下，若使用比较例1的光源，则不仅气味发生变化，味道也发生变化。

<验证3>

作为被处理溶液2，准备了咖啡香料、葡萄香料以及橙子香料，照射实施例1～实施例3、比较例1～比较例2的紫外光，进行了味觉分析的感官评价。具体而言，将收容于φ71mm的透明的花艺容器(日文：フラワ一容器)(70g)内的各样品分别准备三个，让10个人对照射紫外光之前与之后是否能够确认到味道的变化进行了确认。将该感官评价的结果表示在表1中。在表1中，评价A表示确认到味道的变化的人的比例小于3％，评价B表示确认到味道的变化的人的比例为3％以上且小于40％，评价C表示确认到味道的变化的人的比例为40％以上。

[表1]

被处理溶液	实施例1(283nm)	实施例2(320nm)	实施例3(290nm)	比较例1(254nm)	比较例2(222nm)
						咖啡香料	A	A	A	C	C
葡萄香料	A	A	A	B	C
						橙子香料	A	A	A	B	C

关于咖啡香料，确认到在照射了来自比较例1的光源的光之后，与光照射前相比，味道变差。另外，确认到在照射了来自比较例2的光源的光之后，与光照射前相比，味道变差并且杂味增加。另一方面，在照射了来自实施例1～3的各光源的光之后，与光照射前相比，几乎没有确认到味道的恶化。

关于葡萄香料，确认到在照射了来自比较例1的光源的光之后，与光照射前相比，味道以及后味变差。另外，确认到在照射了来自比较例2的光源的光之后，与光照射前相比味道变淡。另一方面，在照射了来自实施例1～3的各光源的光之后，与光照射前相比，几乎没有确认到味道的恶化。

关于橙子香料，确认到在照射了来自比较例1的光源的光之后，与光照射前相比味道变差。另外，确认到在照射了来自比较例2的光源的光之后，与光照射前相比味道变淡。另一方面，在照射了来自实施例1～3的各光源的光之后，与光照射前相比，几乎没有确认到味道的恶化。

＜验证4＞

将使蜡状芽胞杆菌(JCM2152)为芽胞状态者用作供试菌，以使起始菌数达到10⁵CFU/mL的方式，使规定量的供试菌悬浮于被处理溶液2而调制出了试验溶液。这里，作为被处理溶液2采用了咖啡凝胶香料。

将进行紫外光照射处理(杀菌处理)前的试验溶液、以及使用实施例1的光源以与上述验证1相同的条件进行了紫外光照射处理(杀菌处理)之后的试验溶液分别涂沫在琼脂培养基上，以30℃培养48小时之后，调查了琼脂培养基所产生的菌落的数量。将其结果表示在图9中。根据图9，确认了即使在使用实施例1的光源的情况下也能够确保杀菌效果。另外，确认了通过适当地设定处理时间，即使在使用实施例2以及实施例3的光源的情况下，也能够确保杀菌效果。

作为一个例子，使用实施例1的光源的情况下的处理时间为55秒以上84秒以下，使用实施例2的光源的情况下的处理时间为100秒以上300秒以下。另外，该处理时间是与肉、鱼等食品领域中使用了闪光灯的杀菌处理的时间(msec级别)相比充分长的时间。肉、鱼含有很多油，该油吸收光会导致变质。因此，在食品领域中，有时使用通过只在极短的时间内照射光而瞬间高温化来进行杀菌处理的方法。

根据上述的验证结果，可以考察到饮品所含的成分(例如糖质、脂质、蛋白质、碳水化合物等化合物)的一部分在光的作用下变化，改变了味道。特别是，可知咖啡饮料、苹果果汁柠檬果汁等包含果汁的果汁饮料、葡萄酒等酒类饮料所含的成分中包含因光的作用且变化而改变味道的成分。本发明在于，在饮品的领域中新发现了照射规定的波段的紫外光会使气味、味道产生变化的基础上，涉及通过照射除了所述规定的波段以外的特定波段的紫外光而能够在确保杀菌效果的同时抑制气味、味道的变化·恶化。

然而，波长越短，光的能量越高。根据上述分析，可以推测，由于在使用峰值波长为254nm(半值为251～257nm)的比较例1的光源进行了处理的情况下，被处理溶液2原本具有的物质的结合被破坏等，所以导致产生新的物质、或已经含有的物质的量大幅变化。鉴于此，认为在使用与比较例1的光源波长更短的光源的光的情况下，气味、味道将会进一步变化。这一点也体现在验证3中向各样品照射来自比较例2的光源的光时的结果中。

另一方面，在使用实施例1的光源进行了处理的情况下，与未处理时相比，关于气味以及味道未确认到较大的变化。鉴于此，认为在使用与实施例1的光源波长更长的光源的光的情况下，关于气味、味道的变化的程度与实施例1同等或比其更受到抑制。这一点也体现在验证3中向各样品照射来自实施例2以及实施例3的光源的光时的结果中。

而且，如验证4所示，在使用实施例2以及实施例3的光源的情况下也确认到了杀菌效果，因此可知在实质上不照射发光波长为260nm以下的紫外光，而是照射发光波长为280nm以上320nm以下的紫外光，从而能够在抑制味道、气味的变化的同时进行杀菌处理。

图10是表示照射相同的光量时的不同波长的杀菌力的相对值的图表。在图10中，横轴表示波长，纵轴表示使254nm中的杀菌力为100％时的不同波长的杀菌力的相对值。波长280nm的光的杀菌力相对于波长254nm约为60％。另外，比波长320nm长的波长的光的杀菌力相对于波长254nm为0.001％以下。

杀菌的能力通过提高照射光量来提高。即，通过调整光源的输出、照射时间，能够实质上将杀菌能力确保为实用的等级。但是，对于波长为比320nm长的波长范围内的光，如果不极其提高光源的输出且确保极长的照射时间，就不能充分地确保杀菌的效果。特别是，如图1所示，在设想在流路3内流过被处理溶液2、同时从光源照射光而进行杀菌的情况下，在采用发出比320nm长的波长的光的光源的情况下，为了确保极长的照射时间，需要极其减慢被处理溶液2的流速并且极其加长光源的流路方向的长度，并不实用。

鉴于以上几点，可知，通过在实质上不照射发光波长为260nm以下的紫外光，而是照射发光波长为280nm以上320nm以下的紫外光，从而能够在现实的装置设计之下，在抑制味道、气味的变化的同时进行杀菌处理分。

附图标记说明

2：被处理溶液

3：流路

5：反应器的中心轴

10：反应器

11：外管

12：内管

20：紫外光照射装置