JP2013063032A - 過熱水蒸気を用いた無薬剤燻蒸方法および過熱水蒸気を用いた無薬剤燻蒸装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無薬剤燻蒸においてコストを低減しつつ、変質を抑えること。
【解決手段】飽和水蒸気を熱源（４）で加熱して発生される過熱水蒸気（２１）と、空気、炭酸ガスおよび窒素ガスの少なくとも１つからなる非薬剤性の気体とが混合され且つ混合比が制御された混合気体であって、燻蒸対象の植物（２２）に対して予め設定された燻蒸温度に基づいた露点温度の前記混合気体を使用して、前記燻蒸対象の植物（２２）の燻蒸処理を行うことを特徴とする過熱水蒸気を用いた無薬剤燻蒸方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、植物の燻蒸を行う際に薬剤を使用しない無薬剤燻蒸方法および無薬剤燻蒸装置に関し、特に、飽和水蒸気を熱源（ヒータ）で加熱した過熱水蒸気を用いた無薬剤燻蒸方法および無薬剤燻蒸装置に関する。

我が国における青果物輸入時の植物検疫処理においては、臭化メチルや青酸ガス等の有毒薬剤を使用した燻蒸による検疫処理が一般的に行われている。しかし、これらの薬剤使用は環境上の影響、残留農薬の懸念、処理作業の安全性や老朽化による対応処理施設の欠如など多くの課題を抱えている。
この課題に対応するために、薬剤を使用せずに燻蒸を行う無薬剤燻蒸処理として、ＣＡＴＴ：Controlled Atmosphere and Temperature Treatmentや洗浄などの処理が研究されているが、研究段階であり、実機に投入された例は現在の所存在しない。この他に、飽和水蒸気や過熱水蒸気を使用した処理技術に関して、下記の文献が従来公知である。

特許文献１（特開２００１−３１４１５８号公報）には、稲藁に寄生する各種の検疫有害動植物を殺菌、消毒する際に、稲藁が収容された処理室内を、５３３３Ｐａ程度に真空ポンプ（８）で減圧しながら、摂氏８６度以上の飽和水蒸気の雰囲気として、稲藁を４分間さらすことで、殺菌、消毒を行う技術が記載されている。
特許文献２（特開２００３−１８１８０５号公報）には、木材（１）を殺菌消毒する際に、高温高圧の飽和水蒸気を使用して、木材（１）の中心部温度を５６℃以上で３０分保持するオートクレーブに関する技術が記載されている。

非特許文献１には、食品・食材としてのミニトマトやイチゴ、アメリカンチェリー、キュウリ、スルメ、チリメンに対して、１００℃以上の過熱水蒸気を直接供給して、殺菌試験を行う技術が記載されている。
非特許文献２には、水産乾製品の一例としてのサケの乾製品を、１２０℃または１８０℃の過熱水蒸気雰囲気を通過させたり、８０℃または１２０℃の高温空気（乾燥空気）にさらすことで、水産乾製品の表面殺菌を行う技術が記載されている。

特開２００１−３１４１５８号公報（「００１２」、「００１５」、「００２０」〜「００２１」） 特開２００３−１８１８０５号公報（「００３５」、「００３７」〜「００３８」）

青山康司、他４名、「過熱水蒸気による食材・食品の殺菌」、広島食工技研報、２００９年、Ｎｏ．２５ 阿部茂、他１名、「過熱水蒸気および高温空気による水産乾製品の表面殺菌」、日本食品科学工学会誌、社団法人日本食品科学工学会、２００９年７月、第５３巻、第７号、Ｐ．３７３−３７９

（従来技術の問題点）
特許文献１，２記載の飽和水蒸気を使用する技術では、飽和水蒸気が対象物に接触する際の蒸熱により対象物を昇温させるため、対象物を設定した温度まで上昇させる時間が長時間になったり、減圧をするための真空ポンプが必要になったりして、コストが増大する問題がある。
非特許文献１，２記載の技術では、過熱水蒸気が食品に直接接触するため、食品が高温になりすぎて、変質する問題がある。特に、非特許文献１に、ミニトマトやイチゴ、葉野菜のような組織の柔らかい食品は変質し、アメリカンチェリーも生の状態を維持することが困難であることが示されているように、適用可能な食材が限定されてしまう問題がある。

本発明は、無薬剤燻蒸においてコストを低減しつつ、変質を抑えることを技術的課題とする。

前記技術的課題を解決するために、請求項１に記載の発明の過熱水蒸気を用いた無薬剤燻蒸方法は、
飽和水蒸気を熱源で加熱して発生される過熱水蒸気と、空気、炭酸ガスおよび窒素ガスの少なくとも１つからなる非薬剤性の気体と、が混合され且つ混合比が制御された混合気体であって、燻蒸対象の植物に対して予め設定された燻蒸温度に基づいた露点温度の前記混合気体を使用して、前記燻蒸対象の植物の燻蒸処理を行うことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の過熱水蒸気を用いた無薬剤燻蒸方法において、
前記燻蒸対象の植物としてのバナナに応じて、前記混合気体の温度が、４７．５℃以上５２．５℃以下に設定されたことを特徴とする。

前記技術的課題を解決するために、請求項３に記載の発明の過熱水蒸気を用いた無薬剤燻蒸装置は、
飽和水蒸気を熱源で加熱して過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生装置と、
空気、炭酸ガスおよび窒素ガスの少なくとも１つからなる非薬剤性の気体を移送する気体移送装置と、
前記加熱蒸気発生装置から送られた過熱水蒸気と、前記気体移送装置から送られた非薬剤性の気体と、が混合された混合気体が作成される混合容器と、
前記混合容器に送られる過熱水蒸気の流量と前記非薬剤性の気体の流量とを制御する流量制御手段であって、燻蒸対象の植物に対して予め設定された燻蒸温度に応じた前記混合気体の露点温度に基づいて、前記過熱水蒸気の流量および前記非薬剤性の気体の流量の少なくとも一方を制御する前記流量制御手段と、
燻蒸対象の植物が収容され、前記混合容器で混合された前記混合気体が供給されて、前記燻蒸対象の植物の燻蒸処理が行われる処理装置と、
を備えたことを特徴とする。

請求項１、３記載の発明によれば、過熱水蒸気に空気を混合した混合気体を使用しない構成に比べて、無薬剤燻蒸においてコストを低減しつつ、変質を抑えることができる。
請求項２記載の発明によれば、バナナに付着した害虫を駆虫しつつ、果皮の変色を抑えることができる。

図１は本発明の実施例１の過熱水蒸気を用いた無薬剤燻蒸装置の説明図である。 図２は実施例１の作用説明図である。 図３は実験例の実験結果の説明図である。 図４は実験における処理時間が１０分のバナナの処理後の日数と、色相角度の推移との関係を示すグラフである。 図５は５０℃、２０分の実験における処理時間と温度との関係を示す説明図であり、横軸に処理時間を取り、縦軸に温度を取ったグラフである。

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（以下、実施例と記載する）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。

図１は本発明の実施例１の過熱水蒸気を用いた無薬剤燻蒸装置の説明図である。
図１において、実施例１の無薬剤燻蒸装置１は、過熱水蒸気発生装置２を有する。過熱水蒸気発生装置２は、飽和水蒸気を発生させるボイラー３と、ボイラー３で生成された飽和水蒸気を過熱して過熱水蒸気を発生させる熱源の一例としてのヒータ４と、を有する。なお、実施例１のボイラー３は、水を加熱して飽和水蒸気を発生させる従来公知の装置であり、発生した常圧で１００℃の飽和水蒸気をヒータ４に移送する。実施例１のヒータ４では、ボイラー３で生成された１００℃の飽和水蒸気をヒータで１３０℃に過熱して過熱水蒸気を発生させる。なお、実施例１では、１３０℃に加熱する構成を例示したが、温度は、これに限定されず、燻蒸対象物の量や、後述する混合用バッファタンクの構造や処理装置の構造等に応じて、適宜変更可能である。

前記ヒータ４で生成された過熱水蒸気は、下流側の混合容器の一例としての混合用バッファタンク６に移送される。前記混合用バッファタンク６には、空気を移送する気体移送装置の一例としてのコンプレッサー７が接続されており、コンプレッサー７から常温の圧縮空気が混合用バッファタンク６に移送される。したがって、前記混合用バッファタンク６には、過熱水蒸気発生装置２からの過熱水蒸気と、コンプレッサー７からの圧縮空気とが供給され、混合された混合空気が生成される。
前記混合用バッファタンク６の下流側には、燻蒸対象の植物が収容される処理装置８が接続されており、混合用バッファタンク６から供給された混合空気により植物の燻蒸（殺菌、消毒）が行われる。

前記ボイラー３およびコンプレッサー７には、制御装置の一例としてのコントローラ１１が接続されている。実施例１のコントローラ１１のコンピュータ本体１２は、外部との信号の入出力等を行う入出力インターフェースＩ／Ｏ、必要な処理を行うためのプログラムおよび情報等が記憶されたＲＯＭ：リードオンリーメモリ、必要なデータを一時的に記憶するためのＲＡＭ：ランダムアクセスメモリ、前記ＲＯＭに記憶されたプログラムに応じた処理を行うＣＰＵ：中央演算処理装置、ならびに発振器等を有するし、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。また、実施例１のコントローラ１１には、入力ボタン１３が設けられており、燻蒸対象の植物の燻蒸温度の入力を行うことが可能になっている。

前記コンピュータ本体１２には、以下の制御手段（プログラムモジュール）１６〜１８が設けられており、以下の機能を実現する。
温度記憶手段１６は、入力ボタン１３から入力された燻蒸温度を記憶する。
流量設定手段１７は、温度記憶手段１６に記憶された燻蒸温度に基づいて、混合用バッファタンク６で混合される混合気体の温度に応じた過熱水蒸気の流量および空気の流量の少なくとも一方の流量の設定をする。実施例１の流量設定手段１７は、混合気体の温度が燻蒸温度となるように、過熱水蒸気発生装置２から供給される過熱水蒸気の流量を一定の流量に固定し、コンプレッサー７から供給される圧縮空気の流量を設定する。
流量制御手段１８は、過熱水蒸気の流量および空気の流量の少なくとも一方の流量を制御する。実施例１の流量制御手段１８は、ボイラー３およびコンプレッサー７の流量をそれぞれのバルブで過熱水蒸気と空気の混合比を露点温度が燻蒸温度になるよう流量設定するように制御する。

図２は実施例１の作用説明図である。
（実施例１の作用）
前記構成を備えた実施例１の無薬剤燻蒸装置１では、混合用バッファタンク６に供給された過熱水蒸気と圧縮空気とが混合された混合空気が、処理装置８に供給されて、対象物の燻蒸が行われる。
実施例１の混合空気による燻蒸のメカニズムは以下のように推定される。図２において、燻蒸温度に設定された混合空気中では、１３０℃の過熱水蒸気２１が、常温の圧縮空気中に分散した形態で存在し、この過熱水蒸気２１が燻蒸対象の植物２２に接触すると、凝縮が発生する。このとき、凝縮潜熱により植物２２が急速に加熱される。

したがって、過熱水蒸気を用いた実施例１の無薬剤燻蒸装置１では、飽和水蒸気の蒸熱を利用して加熱する特許文献１，２記載の技術に比べて、短時間で急速に燻蒸対象の植物２２を昇温することが可能である。したがって、植物２２の燻蒸を行う時間を短縮でき、短時間に燻蒸処理できる量が増加し、コストを低減することが期待できる。さらに、実施例１では、薬剤を使用せず、水蒸気と空気しか排気されないため、薬剤の後処理が必要な構成に比べてコストを低減できる。
また、実施例１の無薬剤燻蒸装置１では、混合空気自体の温度は燻蒸温度になるように設定されており、植物２２が過熱水蒸気の温度で直接燻蒸されないため、過熱水蒸気に直接接触させる従来技術に比べて、植物２２の変質を低減することができる。

さらに、実施例１の無薬剤燻蒸装置１では、流量を制御することで、混合気体における過熱水蒸気と圧縮空気との混合比を変更することができ、混合気体の温度を容易に制御することができる。すなわち、実施例１では、空気と過熱水蒸気との混合比を制御することにより、露点温度を制御し、燻蒸温度を正確に制御することができる。したがって、燻蒸対象の植物２２に応じて、混合気体の温度を簡便に変更、制御することができる。
また、実施例１の無薬剤燻蒸装置１では、過熱水蒸気を使用すること、すなわち、混合する水蒸気を過熱状態にすることにより、装置内での無用な水蒸気の凝縮を防ぎ、効果的に燻蒸を行うことができる。

（実験例）
実施例の効果を確認するための実験を行った。
実験では、燻蒸対象の植物として、検疫処理済みの緑熟バナナを使用し、供試害虫として栽培地の害虫に類似したクワコナカイガラムシの成虫と卵嚢を使用した。また、実験では、ボイラー３から流量７〜８［ｋｇ／ｈ］、圧力２［ＭＰａ］の飽和水蒸気を供給し、ヒータで１３０℃に過熱した。さらに、コンプレッサー７から流量２［ｍ^３／ｈ］、圧力５［ＭＰａ］に設定し、混合空気の温度が５０℃、５５℃、６０℃の場合で実験を行った。また、処理時間は、１０分、１５分、２０分で実験を行った。なお、６０℃、２０分は、処理条件がバナナには厳しすぎるため、実験を省略した。
実験により、バナナに付着したカイガラムシの駆虫と、バナナの果皮の変色の発生状況を確認した。なお、果皮の変色については、変色を視認で確認して、変色なしの場合は「０」と評価し、全体が黒変した場合を「５」と評価し、変色した部分の面積や変色の程度を５段階で評価（官能評価）した。
実験結果を図３に示す。

図３は実験例の実験結果の説明図である。
なお、図３において、湿球、乾球温度は処理開始５分後以降の温度飽和時点から処理終了時における温度で、バナナ果実が曝されていた実質温度範囲を示す。
図３において、温度センサの関係で、設定温度（５０℃、５５℃、６０℃）と実際の温度との間に差が出たが、全ての温度、処理時間でクワコナカイガラムシの殺虫ができた。図３の実験結果から、５０℃の処理に比べて、５５℃、６０℃の処理では、果皮の一部に黒変が見られ、処理温度が高くなるほど黒変が顕著になることが確認された。また、処理時間が長くなる程、黒変が顕著になることも確認された。

図４は実験における処理時間が１０分のバナナの処理後の日数と、色相角度の推移との関係を示すグラフである。
図４において、５０℃、５５℃、６０℃で１０分の処理を行ったバナナと、比較対象として燻蒸処理なし（コントロール）のバナナとを、温度１４℃の恒温槽で保管した状態での処理後の日数（０日、５日、８日、１１日、１５日、２５日）と、色相角度の推移（果実の劣化）との関係を観察した。なお、６０℃における処理後１１日目以降は、果皮軟化のため測定を省略した。
図４において、処理時間１０分における処理温度別のバナナ果皮の色相角度の変化から、５５℃以上の燻蒸処理は、バナナ果実にとって過酷な条件であることが示唆された。

図５は５０℃、２０分の実験における処理時間と温度との関係を示す説明図であり、横軸に処理時間を取り、縦軸に温度を取ったグラフである。
図５において、処理中の果実の温度の推移は、加熱初期に湿球温度、乾球温度および果皮直下（深さ０．５ｍｍ）のバナナ果肉温度の間で差があったが、処理後半ではほとんど差が無くなったことが確認された。
したがって、前記実験を踏まえて、燻蒸対象の植物としてのバナナに対しては、燻蒸温度を５０℃±２．５℃（４７．５℃〜５２．５℃）で、１０分〜２０分間の過熱水蒸気による燻蒸処理が最適であり、実験からバナナ果皮の黒変の閾値は、５２．５℃付近にあるものと推定されるため、４７．５℃〜５０℃、２０分以下に設定されることがさらに好ましいと考えられる。なお、図５の結果から、処理温度は、果皮を傷つける恐れのある果肉の温度ではなく、湿球温度（混合気体の温度）を使用することが現実的であるものと推定される。

（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲で、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、実験で例示した具体的な数値は、燻蒸処理対象の植物（果実や野菜、木材等）に応じて、適宜変更可能である。すなわち、実験では、バナナを例示したが、これに限定されず、従来技術で列記された野菜や果物、木材等や、検疫が行われる熱帯果実であるマンゴーやマンゴスチン等にも適用可能である。
また、前記実施例では、混合気体の温度を制御する際に、流量を制御する構成を例示したが、これに限定されず、ヒータ４の温度を制御することで、混合気体の温度を制御することも可能であり、流量制御とヒータ４の温度制御を組み合わせることも可能である。

さらに、混合される空気として、コンプレッサー７により送られた圧縮空気を例示したが、これに限定されず、常温常圧の空気を使用することも可能である。また、空気は、常温の空気を使用する場合は、加熱や冷却のコストが不要となり望ましいが、混合気体の温度に応じて、熱源や冷媒等を介して、高温または低温の空気を混合させることも可能である。
さらに、実施例では、燻蒸温度と混合気体の温度とを一致させる構成としたが、混合気体の温度を燻蒸温度よりも高くして、処理時間が極めて短時間で行うことも妨げるものではない。

また、前記実施例では、混合する気体として、空気を例示したが、これに限定されず、炭酸ガスや窒素ガス等の空気の組成成分により構成された非薬剤性の気体、またはこれらの混合ガスを使用することも可能である。特に、炭酸ガスを使用する場合には、濃度５０％以上の高濃度の炭酸ガスを使用することで、害虫等を窒息させて駆虫することが期待できる。

１…無薬剤燻蒸装置、
２…過熱水蒸気発生装置、
４…熱源、
６…混合容器、
７…気体移送装置、
９…処理装置、
１８…流量制御手段、
２１…過熱水蒸気、
２２…燻蒸対象の植物。

Claims (3)

1. 飽和水蒸気を熱源で加熱して発生される過熱水蒸気と、空気、炭酸ガスおよび窒素ガスの少なくとも１つからなる非薬剤性の気体と、が混合され且つ混合比が制御された混合気体であって、燻蒸対象の植物に対して予め設定された燻蒸温度に基づいた露点温度の前記混合気体を使用して、前記燻蒸対象の植物の燻蒸処理を行うことを特徴とする過熱水蒸気を用いた無薬剤燻蒸方法。
2. 前記燻蒸対象の植物としてのバナナに応じて、前記混合気体の温度が、４７．５℃以上５２．５℃以下に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の過熱水蒸気を用いた無薬剤燻蒸方法。
3. 飽和水蒸気を熱源で加熱して過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生装置と、
   空気、炭酸ガスおよび窒素ガスの少なくとも１つからなる非薬剤性の気体を移送する気体移送装置と、
   前記加熱蒸気発生装置から送られた過熱水蒸気と、前記気体移送装置から送られた非薬剤性の気体と、が混合された混合気体が作成される混合容器と、
   前記混合容器に送られる過熱水蒸気の流量と前記非薬剤性の気体の流量とを制御する流量制御手段であって、燻蒸対象の植物に対して予め設定された燻蒸温度に応じた前記混合気体の露点温度に基づいて、前記過熱水蒸気の流量および前記非薬剤性の気体の流量の少なくとも一方を制御する前記流量制御手段と、
   燻蒸対象の植物が収容され、前記混合容器で混合された前記混合気体が供給されて、前記燻蒸対象の植物の燻蒸処理が行われる処理装置と、
   を備えたことを特徴とする過熱水蒸気を用いた無薬剤燻蒸装置。

Images