JP3776358B2

JP3776358B2 - プラスチック容器の殺菌方法

Info

Publication number: JP3776358B2
Application number: JP2002015261A
Authority: JP
Inventors: 下忍木; 田三一町; 井大祐堀; 暮勝之小; 林実米
Original assignee: Kirin Beverage Corp; Iwasaki Denki KK
Current assignee: Kirin Beverage Corp; Iwasaki Denki KK
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2002-01-24
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2022-01-24
Also published as: JP2003210555A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＥＴボトル等のプラスチック容器の内部から該容器の内面に紫外放射してその内面を殺菌する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック容器は、その耐熱温度以下で内容液を充填する必要がある。例えば飲料用ＰＥＴボトルの充填方式は、ホットパックと呼ばれる加温充填と、アセプティック充填と呼ばれる常温充填の二つに大別される。
【０００３】
加温充填の場合は、充填温度に対応した耐熱仕様のボトル容器が必要であるため、容器コストが嵩むという問題がある。また、常温充填の場合は、ボトル内殺菌のために薬液を使用するので、その殺菌処理後にボトル内の薬液を排出して無菌水で洗浄する必要がある。したがって、洗浄するためのスペースと時間、無菌水を用意する設備や薬剤が混ざっている排水を処理する設備等が必要であり、設備費が嵩むと同時に設備の設置スペースが大きくなるという問題があった。
【０００４】
しかし、薬液によらない殺菌手段としては、放射線殺菌や電子線殺菌、紫外線殺菌等が考えられるが、放射線殺菌は、設備が大掛かりなものになるうえ、線量率（単位時間当たりに得られるエネルギー）が低いので、ＰＥＴボトルに飲料を充填するインラインでの殺菌処理ができない。
【０００５】
また、電子線殺菌は、ＰＥＴボトルに変色や着色を生じたり、そのボトル内にオゾン臭が発生して異臭の原因となるおそれがある。
【０００６】
また、通常一般の殺菌灯に用いられている低圧水銀ランプによる紫外線殺菌では、ＰＥＴボトルの内面を滅菌レベル（９９．９９９９％以上の殺菌）にまで到達させることが困難である。
【０００７】
つまり、表面抵抗が高くて静電気を帯びやすいＰＥＴボトルの内部に侵入した空中浮遊菌は、静電気の作用でボトルの内面に吸着されるが、菌同士が互いに重なり合って吸着されると、上の菌は紫外放射を浴びて死滅するが、その菌の陰に隠れて紫外放射を免れた下の菌は容易に死滅せず、特に、黒カビのように光を良く吸収する菌の下に隠れた菌は死滅し難いので、滅菌レベルの殺菌を行うことは困難である。
【０００８】
このような事情に鑑み、低圧水銀ランプよりも紫外放射エネルギーが大きい閃光放電灯によって、食品用容器等の内面に互いに重なり合って付着した菌を殺菌する方法が提案されており（特公昭６０−５８８７４号公報、同６０−５８９７７号公報、同６０−５８９７９号公報）、この殺菌方法は、キセノンガスを発光成分とする閃光放電灯を容器の内部に差し入れてその内部から容器の内面に紫外放射するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らが、１秒間に数回の割合で高照度のパルス光を照射するパルスドキセノンランプをＰＥＴボトルの内部に差し入れて紫外放射する実験を行ったところ、その紫外放射によって滅菌レベルに到達させるまでには多くの時間と照射回数を要することが分かった。
【００１０】
そして、滅菌レベルに到達させにくい原因を究明したところ、その主たる原因は二つあり、一つは、ＰＥＴボトルの内面に照射されるパルス光の照度がそのボトルの部位によって異なることにある。つまり、紫外線による殺菌効果は、紫外線の照度（Ｗ／ｃｍ^２）と照射時間との積で求まる線量（Ｊ／ｃｍ^２）に依存するので、ＰＥＴボトルの内面の一部に他より照度が低い部位が存在するときは、その部位の照度に応じた照射時間が必要となって、滅菌レベルに到達させるまでの殺菌時間が長くなる。
【００１１】
滅菌レベルに到達させにくいもう一つの原因は、やはり菌の重なり合いであって、例えばＰＥＴボトルの内面に菌が局所的に１０の６乗オーダー付着すると、それらの菌が互いに重なり合ってパルスドキセノンランプから発せられたパルス光の照度を減衰させるため、下に重なった菌を死滅させるにはパルス光の照射回数を多くせざるを得ず、殺菌時間が長くなる。
【００１２】
また、ＰＥＴボトルの内面に厚くて丈夫な被膜を持つ芽胞菌が多数付着している場合は、上記の方法によって滅菌レベルの殺菌を行うことはできない。つまり、紫外線殺菌のメカニズムは、紫外放射によって生成される活性酸素が、菌の細胞膜や遺伝子に化学的な損傷を与えてその機能を滅失させ、菌を死に至らしめるものであるが、厚くて丈夫な被膜を持つ芽胞菌は、例えばその被膜が乾燥して休眠状態にあるときは紫外放射に対する抵抗性が非常に強く、これを死滅させることが困難な場合がある。
【００１３】
そこで本発明は、プラスチック容器の内面に重なり合って付着した菌や、紫外放射の照度が低い部位に付着した菌を短時間の紫外放射で確実に死滅させることができ、また、厚くて丈夫な被膜を持つ芽胞菌も紫外放射で死滅させることができるようにすることを技術的課題としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、プラスチック容器の内部から該容器の内面に紫外放射してその内面を殺菌するプラスチック容器の殺菌方法において、前記プラスチック容器の内部に、光透過性の良い液体を注入すると共に、閃光放電灯の灯体を差し入れて、その液体中で紫外放射した後、前記灯体を前記プラスチック容器内から抜き出すと共に、該容器内から前記液体を排出させることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、プラスチック容器の内面に重なり合って付着していた菌が、該容器の内部に注入する液体に移行して互いの重なり合いが解かれ、その液体中に分散した状態で紫外放射され、また、紫外放射の照度が低い部位に付着していた菌も、液体に移行して照度が低い部位から離れ、照度が高い所へと移動して紫外放射されることとなるので、短時間で良好な殺菌効果が得られる。
【００１６】
また、厚くて丈夫な被膜で覆われた芽胞菌は、その被膜が乾燥した休眠状態の場合では紫外線等の被照射耐性が高い。しかし、被膜は水との親和力が強く、これが水などで濡らされた場合には、その膜および菌体内へ紫外線照射により生成される活性酸素が作用して死滅する。
【００１７】
したがって、本発明の如くプラスチック容器の内部に液体を注入すれば、該容器の内面に付着した芽胞菌は、液体に濡れてウエットな状態となり、その菌体内に紫外放射により生成される活性酸素が作用して死滅することとなるので、滅菌レベルの殺菌効果を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面によって具体的に説明する。
図１は本発明に係る殺菌方法の一例を模式的に示す工程図である。
【００１９】
図示したプラスチック容器１は、例えば飲料用のＰＥＴボトルであって、該ボトルの口２から進入した空中浮遊菌３が、静電気によって図１（１）の如くボトルの内面４に吸着されている。
【００２０】
この状態で、図１（２）の如く、プラスチック容器１の内部に、その内面４に付着した菌３を移行させる媒体となる液体５を注入する。すなわち、ボトルの口２からその内部に水などの光透過性の良い液体５を注入して、ボトルの内面４に付着した菌３をその内面４から離脱させて液体５に移行させる。
【００２１】
これにより、ボトルの内面４に重なり合って付着していた菌３は、液体５に移行して互いの重なり合いが解かれ、その液体５中に分散した状態となって浮遊する。
【００２２】
次いで、図１（３）の如く、ボトルの口２からその内部に、希ガスを発光成分とする閃光放電灯６の灯体７を差し入れて紫外放射する。すなわち、閃光放電灯６を液体５中に浸漬して、その液体５中で紫外放射する。
【００２３】
これにより、液体５中に分散して浮遊する菌３は、他の菌によって閃光放電灯６の灯体７からの紫外放射が遮られずに、その紫外放射の直射を受けることとなり、また、菌３の多くは、ボトルの内面４に付着していた図１（１）の状態よりも閃光放電灯６の灯体７に接近して照度の高い紫外放射を浴び得ることとなるので、液体５を注入せずに紫外放射する場合に比べて殺菌効果が著しく向上する。
【００２４】
特に、プラスチック容器１の内部に注入した液体５が該容器（ボトル）１内で流動している注入直後に、そのボトルの口２から、図１（３）の如く閃光放電灯６の灯体７を差し入れて紫外放射すれば、液体５中に移行した菌３もボトル内で流動するため、いずれの菌３に対しても照度の高い紫外放射を確実に浴びることができるので、殺菌効果が更に向上する。つまり、液体５をプラスチック容器１内で流動させて紫外放射すれば、殺菌効果がより向上する。なお、液体５を容器１内で震動させて紫外放射する場合も同様の効果が得られる。また、容器１又はその内部に差し入れた灯体７のいずれか、あるいはその双方を回転もしくは揺動させて、容器１内の液体５を回転もしくは揺動させてもよい。
【００２５】
また、キセノンガスを発光成分とするパルスドキセノンランプのように紫外放射エネルギーの大きい閃光放電灯６を使用すれば、短時間で滅菌レベルの殺菌効果が得られる。なお、パルスドキセノンランプのパルス光は、２００ｎｍ〜３００ｎｍの波長域が殺菌効果を有しているので、プラスチック容器１に注入する液体５は、例えば水のように、波長３００ｎｍ以下、特に波長２００〜３００ｎｍの紫外線を良く透過する液体が好ましい。
【００２６】
表１は、空のボトルと、水が注入されたボトルとの二種類の５００ｍｌ型ＰＥＴボトルに、夫々ランプエネルギー２００Ｊのパルスドキセノンランプを差し入れて紫外放射したときの殺菌効果を比較するグラフであって、空のボトル内でパルスドキセノンランプのパルス光を照射する気中照射の場合は、他の菌の下に重なってボトルの内面に付着した菌が死滅し難いため、閃光パルス数を増やしても菌の生存率低下が鈍化する。
【００２７】
【表１】

【００２８】
これに対し、水が注入されたボトル内でパルス光を照射する水中照射の場合は、閃光パルス数の増加に略正比例して菌の生存率が低下し、１２パルスでは、気中照射の約１０００分の１にまで生存率が低下する。したがって、短時間で滅菌レベルの殺菌を行うことができる。
【００２９】
また、万一、ボトルの内面４に付着した菌３に、厚くて丈夫な被膜を持つ芽胞菌が多数含まれていたとしても、その芽胞菌を液体５で濡らしてウエットな状態にすることにより、紫外放射による殺菌が可能となる。
【００３０】
また、紫外放射エネルギーの大きい閃光放電灯は、水冷機構が必要不可欠であるが、閃光放電灯６を液体５中に浸漬して紫外放射すれば、その都度液体５によって冷却されるので、閃光放電灯６に水冷機構を装備させる必要がないという利点がある。
【００３１】
更に、閃光放電灯６を液体５中に浸漬して紫外放射すれば、ガラス管で成る灯体７が万一破裂しても、その破片がボトル外に飛び散るおそれがないと同時に、希ガスを発光成分とする閃光放電灯６は、灯体７の内容物に有害物質が含まれていないので、その灯体７が破損しても、低圧水銀ランプのように内容物の水銀が周囲を汚染するおそれもないという利点がある。また、閃光放電灯６の表面を撥水性に優れたフッ素樹脂で被覆すれば、破片の飛散をより確実に防止することができる。
【００３２】
なお、ボトルの口２からその内部に差し入れる閃光放電灯６の灯体７は、細長い形状にせざるを得ないので、その細い灯体７の先端部からの紫外照射しか受けないボトルの底部８における紫外放射の照度が他の部分より低くならない位置まで、その灯体７の先端部を底部８に近づけるのが望ましく、本発明者の実験では、閃光放電灯６の灯体７をその先端部がボトルの底部８から約１０ｍｍの距離に達する位置まで差し入れて紫外放射すると、その底部８における紫外放射の照度が他の部分と略同等になることが確認された。
【００３３】
上記の如くして、ボトルの内面４に付着した菌３の殺菌処理が終了すると、そのボトル内から閃光放電灯６の灯体７を抜き出して、図１（４）の如くボトルを逆さにしてその口２から内部の液体５を排出させる。これにより、もし、ボトル内に紫外放射によるオゾン臭が発生したとしても、その臭気は、液体５に吸収されて該液体５と一緒にボトルの外部に排出されるので、異臭の問題を生ずるおそれはない。また、紫外放射によってプラスチック容器（ボトル）に着色や変色を生ずるおそれも勿論ない。
【００３４】
そして、排出した液体は、紫外放射により無菌化されているので、これを図１（２）の如くボトルの内部に注入する液体５として再利用することも可能である。また、液体５として無害な水を使用することによって、面倒な廃水処理が不要となる。したがって、省資源と環境保全に資することができると同時に、設備費や設備の設置スペースを低減できる。なお、液体５は、上記紫外放射以外の手段によって予め滅菌処理された水であっても良い。
【００３５】
また、プラスチック容器１内に注入する液体５として、オゾン水を用いれば、殺菌効果が飛躍的に向上する。しかも、オゾン水は、そのオゾンが直ぐに酸素に戻って、使用後は普通の水になるので、残留の危険性がなく、使用後に再び水で洗浄する必要もないという数々の利点を有している。
【００３６】
更に、オゾンによる殺菌は、菌の細胞膜を破壊し、細胞内物質を漏出させることによってその細胞を死滅させるため、耐性菌の出現を確実に阻止することができるので、飲料用ＰＥＴボトルの殺菌に最適である。
【００３７】
表２は、オゾン水（オゾン水濃度１．５ｍｇ／ｌ）と、オゾン無しの滅菌水を入れた二種類の５００ｍｌ型ＰＥＴボトルに、芽胞を有する枯草菌の菌液（菌数：１．２×１０^７個／ｍｌ）を各々２００μｌ注入し、それら各ボトルにパルスドキセノンランプを差し入れて３００Ｊの照射エネルギーでパルス照射したときのそのパルス回数に対する生菌数の変化を示すグラフである。
【００３８】
【表２】

【００３９】
このグラフから明らかなように、水中にオゾンが有る場合と無い場合とでは、殺菌効果に各段の差異があり、オゾンが有る場合は、僅か１回のパルス照射でも殺菌率が約９９．９４％に達し、２回のパルス照射で早くも滅菌レベルに程近い９９．９９７％の殺菌率に達することが確認された。
【００４０】
したがって、プラスチック容器１内に注入する液体５としてオゾン水を使用すれば、ごく短時間で殺菌処理を終了することができるので、ＰＥＴボトル入り飲料の生産性も著しく向上する。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、飲料用ＰＥＴボトル等のプラスチック容器の内面に重なり合って付着した菌や、その容器の紫外放射の照度が低い部位に付着した菌を短時間の紫外放射で確実に死滅させることができると同時に、厚くて丈夫な被膜を持つ芽胞菌等も紫外放射によって死滅させることができるという大変優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る殺菌方法の一例を模式的に示す工程図
【符号の説明】
１………………プラスチック容器
２………………液体
３………………菌
６………………閃光放電灯

Claims

プラスチック容器の内部から該容器の内面に紫外放射してその内面を殺菌するプラスチック容器の殺菌方法において、前記プラスチック容器の内部に、光透過性の良い液体を注入すると共に、閃光放電灯の灯体を差し入れて、その液体中で紫外放射した後、前記灯体を前記プラスチック容器内から抜き出すと共に、該容器内から前記液体を排出させることを特徴とするプラスチック容器の殺菌方法。
前記閃光放電灯が、キセノンガスを発光成分とするパルスドキセノンランプである請求項１記載の殺菌方法。
前記閃光放電灯の表面がフッ素樹脂で被覆されている請求項１又は２記載の殺菌方法。
前記液体が、波長２００〜３００ｎｍの紫外線を良く透過する液体である請求項１、２又は３記載の殺菌方法。
前記液体が、予め滅菌処理した水である請求項１、２、３又は４記載の殺菌方法。
前記液体が、オゾン水である請求項１、２、３又は４記載の殺菌方法。
前記液体を前記プラスチック容器内で流動もしくは震動させて紫外放射する請求項１、２、３、４、５又は６記載の殺菌方法。
前記プラスチック容器が飲料用のボトルである請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の殺菌方法。
前記閃光放電灯の灯体をその先端部が前記ボトルの底部から約１０ｍｍの距離に達する位置まで差し入れて紫外放射する請求項８記載の殺菌方法。