JPH02501348A - 流動食品の保存寿命を延長するための方法および装置 - Google Patents

流動食品の保存寿命を延長するための方法および装置

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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】 本発明は流動食品を保存するための方法および装置に関する。より詳細には本発 明は腐敗しやすい流動食品、たとえば微生物の増殖培地となる酪Ik製品、果汁 および液状卵製品の保存寿命を延長するための方法および装置に関する。本発明 は延長された保存寿命をもつ保存処理済み液状食品にも関する。
発明の背景 腐敗しやすい流動食品、たとえば普通は多種多様な微生物を含み、微生物にとっ て車越した培地である乳製品、天然果汁および液状卵製品を保存するために多大 な技術的努力が向けられている。
商業的に広く利用されている実際の保存法は、主として熱処理、たとえば低温殺 菌法を採用して、微生゛物集団を不活化または減少させる。たとえば乳製品は通 常、最低温度少なくとも約72℃において15秒間(または同等な時間/温度の 関係)低温殺菌されて、病原性細菌および大部分の非病原性生物が破壊され、そ の際分解簿素系も一部または全部が不活化される。しかしこの方法で処理された 製品はなお一般的に無菌でな(、冷蔵温度ですら貯蔵寿命が限られている。液状 食品の保存寿命はより高い熱処理法、たとえば”超高温殺菌″または5超高熱処 理”(“UHT”)、 たとえば約94℃で3秒間から約150℃で1秒間の処 理を無菌包装と組合わせ、すべての細菌および胞子の完全な破壊を達成すること により、実質的に延長される。しかしこの種の熱処理は一般に食品の芳香に不都 合な影響を与え、その蛋白質含量を少な(とも一部は変性させ、または他の形で 流動食品の目的特性に不都合な影響を与える。液状食品保存のための他の方法− これも一定の欠点をもつ−には添加化学薬品の使用または電離線照射法が含まれ る。
電流の殺菌作用も19世紀末以来研究されており、電流を食品処理に利用するた めに種々の努力がなされてきた。これらは特に米国特許第1,900,509. 2,428゜328.2,428,329および4,457,221号、ならび にドイツ特許第1,946,267および2,907.887号明細書に記載さ れている。低い電場強度における低周波数交流の致死作用は、直接接触電極から の電流の付与、および電気抵抗性媒質を通した電流により生じる抵抗加熱による 電解化学製品の主成に大@に寄与した。米国特許第3,594,115号明細書 に記載されるように、高圧アーク放電の致死作用も電圧衝撃波に関与している。
しかしこの種の電解化学物質は流動食品には望ましくなく、微生物学的致死性衝 撃波を生じるための爆発性アーク放電の利用は貯蔵寿命の延長された食用液状食 品の提供には必ずしも広範に採用されていない。
より最近になって、食品保存技術とは別個に、非栄養媒質中での微生物に対する 強い電場が、微生物および各細胞の細胞膜の透過性を可逆的または不可逆的に高 める機構として研究されてきた〔セール(Salg)ら、”高電場が微生物に及 ぼす影響■、赤血球およびプロトプラストの溶解″Biochmita et  BiophysiccLActa、 163、pp、37−43(1968): バルジニガー(HsLlshmg−εr)ら、“高電場強度の電気パルスによる 殺菌”RcLdiat、 E%viron Biophya、 20. pp、  53−65(1981) ; バルジニガー(Bulshgggr )ら、1 高圧パルスが大腸1i (E、 coLi )f 12に及ぼす致死作用”、R adicLt 、E%viron、Biophya 、18、 pp、281− 288(1980);ツイムメルマン(Zimmarmans )ら、1外部電 場が細胞膜に及ぼす作用″Biomltctrocha=miatry a%d  Eioanergmtics、3、 pp、5B−63(1976);ツイム メルマン(Zimyrhg rma*n )ら、1電場により誘発された細胞一 対一細胞融合”、J。
Membrane BtoL、、 67、pj、165−182(1982); バルジニガー(Hulsha(Hr)ら;″細慕および募母細胞に対する電場の 作用″RadicLt 、 Environ、 BiopんνS;22、pp、 149−162(1983):ツイムメルマン(v、 Zimmmrrnann  )ら、′ドラッグキャリヤーシステムの発展:細胞膜における[4誘導効果″ Biochetnis tryand Bioa%ar(Htica、7、 p p、553−574(1980);ヤコブ(Jαcob )ら、”電場効果の微 生物学的意味■。
酵母細胞の不活化およびそれらの細胞エンベロープの修復″Zgitachri ft fur Allgernaine MikrobioLog、ic。
21.31.p、225−233(1981);キノシタス・ジュニア(Kin oaita宿、Jr、)”ヒト赤血球膜における制御されたサイズの細孔の形成 および再封鎖”Nature。
268.4、P2.438−440(1977年8月);ニーマン(A’g a thann )ら、′高電場におけるエレクトロポレーションによるマウスリン パ屋細胞への遺伝子のトランスファー”、IRIブレス社、英国オックスフォー ド、841−845頁〕。高電場を付与して細胞の透過性を可逆的に高めること は、生細胞の細胞融合を行うために、また普通は排除される成分を生細胞内へ導 入するために利用されている。非栄養媒質中にkける電場は微生物一対して直接 的致死作用を及ぼし、その致死率は臨界電場水準以上では電場の強さ、および付 与される高圧パルスの継続時間に依存する。
これらの研究は細胞膜を臨界的作用、細胞とその環境の間の半透過性バリヤーと してのI!!lj機能の可逆的または不可逆的損失の部位と仮定している。短い 継続時間の外部電場は膜内外電位差の発生を誘発すると推定され、これが膜の透 過性を電場臨界値より著しく高める。細胞の透過性の増大によって細胞内容物と 周囲の媒質との浸透圧モル濃度の差の相殺が阻止されるので、細胞が自身を修復 する能力を制限し、媒質と細胞内部との浸透圧の差によって透過性細胞に不都合 な影響を与える非栄養媒質中においては、二次的機構として細胞内容物の交換ま たは損失、細胞溶解、および不可逆的破壊が起こる可能性がある。
しかしこの種の研究は、延長された貯蔵寿命を有する流動食品を提供する方法に 関しては実際に利用されていない。従って不発明の目的は腐敗しやすい食品、た とえば酪農製品、天然果汁および流動性卵製品の貯蔵寿命を延長するだめの方法 および装置を提供することである。
これらおよび他の本発明の目的は以下の詳細な説明および添付の図面から明らか になるであろう。
第1図は本発明により、腐敗しやすい液状食品の貯蔵寿命を延長するための処理 システムの一形態を模式的に示すものである。
第2図は第1図のシステムに使用できるパルス電場処理槽ユニットの一形態の横 断側面図である。
第3図は第2図のパルス電場処理槽ユニットの、一部を取り去った上面図である 。
第4図は第1図の処理システムに使用できる連続電流高電場処理槽アセンブリー の一形態の横断側面図である。
第5図は第4図の電場処理槽アセンブリーの一部を部分的に省略した上面図であ る。
第6図はパルス電場処理が腐敗しやすい食品((及ぼす作用を試験するためのパ ルス静電場処理槽の一形態の、一部を取り去った透視図を、この装置に用いる高 圧パルス発生回路部品の電気的模式図と共に示したものである。
第7図は第6図の装置のパルス放電に際しての液状食品を通した電圧および電流 応答のオシロスコープトレースをグラフで示したものである。
蕗8図は天然の高果肉オレンジジュースのパルス電場処理により与えられる貯蔵 寿命延長をグラフで示したものである。
第9図はサルモネラ・デュブリン(Sa1mo?LgllαdubHn)を接種 した液状ミルクの経時的な微生物含量に対するパルス電場処理の作用を、未処理 の対照試料と比較してグラフで示したものである。
第10図は低水準の酵母を接種したヨーグル) −一定期間後に酵母を再接種し たもの−に第6図の装置を用いたパルス電場処理により与えられる貯蔵寿命延長 をグラフで示したものである。
第11図は低水準の酵母を接種したヨーグルトに第6図の装置を用いるパルス電 場処理により与えられる貯蔵寿命延長をグラフで示したものである。
第12図は第6図の装置を用いたパルス電場処理による温度パラメーター〇mJ Hによって与えられるヨーグルトの貯蔵寿命延長をグラフで示したものである。
第13図は化学保存料を含有する低温殺M済み流動性卵製品の微生物数!、パル ス電場処理後の時間の関数として、対照試料と比較してグラフで示したものであ る。
第14図は化学保存料を含有する低温殺菌されていない、および低温殺菌済み流 動性卵製品の微生物数を、パルス電場処理後の時間の関数としてグラフで示した ものである。
第15図は化学保存料を含有しない低温殺菌されていない、および低温殺菌済み 流動性卵製品の貯蔵温度4℃における微生物数をパルス電場処理後の時間の関数 としてグラフで示したものである。
第16図は化学保存料を含有する低温殺菌されていない、および低温殺菌済み流 動性卵製品の貯蔵温度10℃における微生物数をパルス電場処理後の時間の関数 としてグラフで示したものである。
第17図は化学保存料を含有する低温殺菌済み流動性卵製品の、約60℃に高め られた温度におけるパルス電場処理後の時間の関数としての微生物数を対照試料 と比較して示したものである。
発明の説明 一般に本発明によれば、普通は卓越した細菌増殖培地である流動食品を保存する ための方法および装置が提供される。“流動食品”とは、0℃を越える温度にお いて約1000センチボイズ以下、好ましくは約150センチボイズ以下の粘度 を有し、流動食品の全重量に対し約50〜約95重量%の水、ならびに約4〜約 50重量%の、蛋白質、炭水化物および脂肪、ならびにそれらの混合物よりなる 群から選ばれる固体からなる、食用のポンプ送り可能な食品を意味する。食品の 粘度は一般に周囲温度(たとえば約23℃)または高められた処理温度(タトエ ば65℃)において測定するのが最良である。
1細菌増殖培地”とは、10〜約30℃の温度で貯蔵した際に、その常圧細菌群 を含むか、または被験生物を接種された流動食品が時間の関数として、直接鏡検 針数、適宜な二次培地上におけるコロニー形成単位、代謝最終生成物分析、生物 学的乾燥もしくは湿潤重量、または生物活性もしくは内容物の増大を監視するた めの他の定性分析法または定量分析法により検出できる生物学的内容物または活 性の増大を示すことを意味する。たとえばこの条件下では、細菌増殖培地である 液状食品の微生物数は2日間にわたって少な(とも2倍にはなるであろう。
流動食品は少な(とも約、001 mha・cIc′の導電率を示すであろうが 、これより低い導電率を備え、流動食品の全重量に対し少なくとも約、10重量 %のナトリウムおよびカリウム総合重量を有する脱イオン処理食品も処理できる 。生物増殖培地である代我的な流動食品の組成−゛常用単位による米国食品の栄 養価”、米国農務省、農業ハンドブック456(1975)より−は下記のとお りである。
流動食品 ヨーグルト” 89.0 3.4Q 1.68 522 .050 .142ジ ユース 82.9 .001 痕跡量 、166 .0019 .115トマト スープ” 81.0 1.60 2.10 12.69 .79 .187費費  部分スキムミルクから 本発明方法によれば、流動食品すべてが複数の逐次高電場パルスで処理され−こ れはそれぞれ少なくとも約5.000 V 7cm、好ましくは少なくとも約1 2,000V/cmの最小電場強度をもち、それぞれ少なくとも約1マイクロ秒 の継続時間、好ましくは約5〜約100?イクロ秒の継続時間をもつ一電場応力 処理された流動食品が得られる。流動食品すべてが少なくとも2回、より好まし くは少なくとも約5回の高電場パルスで逐次処理されなければならない。パルス 間の処理間隔は約1分以下、好ましくは約1秒以下であることが望ましい。電場 パルスの”継続時間(dstrαtion)″とは、電場が最小電4強度を上回 る時間の長さを意味する。前記のように、電気的応力下にある流動食品すべてに 複数回のパルス処理を施すべきである。
流動食品に、高圧電場パルスと同時に、流動食品すべてを通る少なくとも約1マ イクロ秒、好ましくは約5〜約100マイクロ秒の高電流密度のパルスを施すこ とも望ましい。一般に約1〜約1000オーム−αの抵抗率をもつ流動食品につ いては、電流パルスの電流密度は少なくとも約5アンペア/cm”、きわめて好 ましくは少な(とも約12アンペア/cm ”とすべきである。
電気的応力処理された流動食品は実質的に無菌の条件下に保持され、延長された 貯蔵寿命をもつ包装食品を与える。電気的応力処理された流動食品は、パルス電 場処理を施されたのち無菌的条件下に保持および包装されることが望ましい。
本発明の各種の好ましい観点によれば、流動食品を処理する温度は処理食品の貯 蔵寿命を実質的((増すべ(制御される。これに関して食品すべてに少なくとも 約45℃、より好ましくは少な(とも約55℃の温度で、少なくとも1回の上記 電場パルスが施される。流動食品を低温殺菌温度、たとえば約63〜約75℃に おいてパルス電場処理することにより、低温殺菌のみにより得られるものより実 質的に改良された貯蔵寿命延長が達成され、高温でのUHT処理により生じる流 動食品に対する不都合な作用を生じることはない。さらに、電場処理された℃の 冷蔵温度に冷却することにより、さらに実質的な貯蔵寿命の改善が得られる。望 ましくは食品は電場処理の30分以内、好ましくは3分以内に冷蔵温度に冷却す べきである。高圧を湯処理された流動食品は、包装またはバルク貯蔵の前に連続 流型熱交換ユニットによって速やかに冷却しうる。この方法により、電気処理さ れ、細胞壁損傷を伴う生物が細胞壁修復を行う前に不活性代謝条件にまで冷却さ れ、これにより生成物の貯蔵寿命が増大すると考えられる。
加熱および/または冷却ならびに電場を慎重に制御された様式で用いることによ る、電場処理と処理中および処理後の温度との間のこの相剰的関係によって、電 場または加熱もしくは冷却のみによつ連成されるものより処理効果が犬@に高め られる。温度制御は、処理された液状食品がそれぞれ生物活性Ki適な温度範囲 を上回るか、または下回るべ(なされる。電場処理期間中は、電気パルス処理プ ロセスが非連続的であり、処理される液状食品全体にわたってそれぞれ実質的に 均一な電場強度である逐次パルス電場を食品すべてに施すことにより、流動食品 の別個の部分を一単位として処理する。処理が連続的であって、処理される食品 が定常流として処理システムに流入し、そして排出されてもよい。処理中の温度 制御のための液状食品の加熱は、電場エネルギー蓄積(抵抗加熱)により、また は他の手段、たとえば−それらに限定されないが一熱交換、水蒸気注入、−次電 場駆動装置に対し二次的な抵抗源による抵抗加熱、またはマイクロ波加熱により 行うことができる。
このシステムの一般的次作条件には電場強度約5〜25に〆/慕、一般的継続時 間1−100マイクロ秒および反復速度0.1〜100ヘルツのフラン))ツブ 形または指数減衰形の電気パルスを付与することが含まれる。
これより高い、たとえば約30KV/c!rLまでの電場を、特にと(短い継続 時間のパルスにつき、かつ処理される流動食品の特性に応じて施すこともできる 。しかし高い電場強度では、流動食品を通る電場および電流密度の均一性が時間 の関数として低下し、アークまたは電流フィラメントを生じる傾向がある。従っ てこれより高い強度の電場パルスはこの種のフィラメントマたはアークの発生を 防止するために電場の均一性およびパルスの長さを高度に厳密に制御する必要が ある。電場による加熱が有益である場合には、指数減衰型のパルス形状が用いら れる。
電場処理による加熱を最小IC保つべき場合は、比較的フラン))ツブ形の電場 パルスを用いる。
電場処理は約12〜約25KV/cmの電場強度をもつパルスを用いて行うのが 最良である。用途、すなわち特定の生物の選択的死滅であるか、混合MJM集団 の広域スペクトル死滅であるかIc応じて、パルス継続時間は約1〜100マイ クロ秒、好ましい値10〜40マイクロ秒とすべきである。処理される液状食品 内の加熱を制御するために、パルス継続時間を変化させることができる。たとえ ば試料の温度を電気的作用と相剰的な温度にまで高めるために長いパルス時間を 用いることができ;次いで処理を児結させるために、複数の短い方形波パルスを 急速に付与することができる。
逐次電場(および同時電流)パルスは同一極性のもの、または逐次交番極性のも のである。パルス電場は好ましくは大地電位に対してそれぞれ正および負の極性 をもつ電極間、または一方が一般に大地電位に保持され、他方が大地電位に対し 正もしくは負の電位においてパルスする電極間で形成される点も留意される。し かし高圧電気パルスは、双方が大地電位に対し正または負の電位にある電極間で も得られる。
前記のように、本発明の種々の好ましい観点は、高められた制御された温度にお ける電場処理の作用と、処理後インキュベーションまたは貯蔵温度の制御との相 剰的オU用に関する。このような熱的に制御された処理は、処理直後に見られる ように微生物致死率に影響を与えるだけでなく、長期的な微生物生存率、すなわ ち貯蔵寿命にも影fi1を与える口 を湯処理の前または途中で与える熱によp、電場または熱処理のみによシ得られ るものよp大きな微生物致死率を与えることができる。処理中の熱を微生物にと ってストレスであるが必ずしも致死的ではない温度にまで、採用される期間高め ることは、処理中に受ける膜の損傷を増大させると考えられる。これは膜の流動 性または多孔性の増大によって起こり、処理用童画たpの損失を増大させ、この 種のストレスを与える温度上昇が細胞代謝に与える破壊的作用のため、損傷を受 けた微生物が処理中および処理後に修復を行う能力を低下させ、および/讐たは 電場による膜の損傷に対し二次的な何らかの浸透圧効果乞高めると思われる。電 気処理された流動食品を速やかに冷蔵温度に冷却することにより、電場により誘 発された細胞膜透過性の修復または低下のための正常な細胞機構が遅延され、こ れにより細胞の易損性が高fり、電場処理に際し生存した残存細菌丁たは胞子の 増殖能が低下すると考えられる。
微生物に十分に長期間、高を場を施すと、細胞透過性が確立し、細胞内外のイオ ンおよび浸透圧流れが起こるであろう。生物の腹は著しくレジリエントであシ、 誘発された経膜細孔は細胞が生存するのに間に合うように再閉鎖されるので、こ の流れは妨害されるであろう。電場処理によシ破壊されていない透過性細胞はそ れが生存するためには、その膜を再閉鎖し、能動輸送を再確立し、内部イオンお よび流体含量な再!j!整しなげればならない。
栄養培地、たとえばミルク、天然果汁および天然液状卵製品においては、処理時 に活発に増殖している細胞は適宜な東件下で回復する可能性がある。しかし本発 明によれば、栄養培地中で温度の制御によって効果的な処理が行われる。処理後 に冷蔵温度でインキュベートすることによシミ気処理微先物の代謝水準を低下さ せることができ、従って回復および修復が低下する傾向にある。同様に処理中の 試料温度を上昇させることによって致死率を高めることができ;冷却と同様に熱 は、その高められた温度が直接的畢露により死滅させるよフ低いものであっても 、細菌の増殖温度より高い温度においては細胞の代謝に影響を与える。
処理温度がそれ自体有意の貯蔵寿命延長を生じるのにスを与える高められた温度 は、その処理により与えられる致死および貯蔵寿命延長を大幅に高めることがで きる。
さらに処理後のインキュベーション条件は貯蔵寿命にさらに著しい影響を与える 。処理後に室温でインキュベートされた電気処理済み液状食品は直ちに再往し始 めるのに対し、冷蔵温度(4〜9℃)でインキュベートされた試料は処理の数日 後まで数が増加し始めない。これらの所見は試料の処理中および処理後に起こる 修復の程度に関連すると考えられる。
前記のように本発明によれば流動食品に複数回の高圧電気パルスを施す。流動食 品に多様な方法でこの種の複数回のパルスを施すことができる。この種の処理法 の1つにおいては、それらの間に実質的に均一な電場を生じるべ(調整された形 状をもつ2個の電極間の処理帯域内へ流動食品を導入する。パルスを揚装置、た とえば集中伝送線回路、プルムライン伝送回路および/またはコンデンサー放電 回路により高圧パルスを電極に与えて、液状食品に複数回のパルス処理を施すこ とができる。液状食品を高圧パルスが周期的に与えられる処理帯域内へ連続的に 導入し、流動食品を同時に処理帯域から取出す場合は、液状食品が処理歪域内乞 通過する速度は液状食品に処理室内で少なくとも2回のパルスが施されるべ(パ ルス処理速度と調和させるのが最良である。のち(で詳述するように、液状食品 を順次複数個のこの種の処理帯域内で処理することができる。
同様に本発明の他の種々の観点によれば、液状食品すべてに一連の逐次高電場お よび電流パルスを効果的に施す方法は、制限された長さおよび断面積のオリスイ ス帯域を通して流動食品を連続的に第1電極帯域から第2電極帯域へ強制的に導 入し、制限オリフィス帯域に少なくとも約5,0OOV/cmの電場が維持され るべ(第1電極と第2電極の間に流動食品を通って電流を連続的に導通すること によっても英施することかできる。液状食品が制限された高電場オリスイス帯域 を通過する速度は、その帯域を強制的に食品が導通されるのに伴って食品に対し 少な(とも約1マイクロ秒の有効パルス処理時間が得られるものにすべぎである 。
本発明の装置の観点によれば、処理室内に第1電極手段に近接して配置される流 動食品との電気的接触をなすための第1電極手段、処理室内に第1’!極手段と 第2に極手段の間に配置される流動食品との電気的接触をなすための、第1電極 手段から間隔を置いた第2電極手段、処理される流動食品を電場処理室内へ導入 するための導入管手段、処理室内を通過した流動食品を排出するための排出管手 段、第1および第2電極手段に少な(とも約0.01回/秒、好プしくは少なく とも約1回/秒の割合の高圧電気パルスン付与して電極間に配置される流動食品 を通る少な(とも約5,0OOF/σの電場ビ電極間に与えるための手段、なら びに流動食品が処理室から排出管手段を通して導かれる前に該高圧処理帯域を通 過する際に流動食品すべてに少な(とも2回のパルスが施される速度で導入管手 段を通して流動食品をポンプ送夕するための手段からなる電場処理室よりなる、 流動食品保存処理のためのパルス電場処理装置が提供される。この種の装置はさ らに、流動食品を処理室へ導入する前に少な(とも約45℃、より好ましくは少 なくとも約55℃のあらかじめ定められた温度に加熱するための手段を含むこと ができ、さらに1または2以上の処理帯域を通過した流動食品を約0〜約10℃ の冷蔵温度に冷却するための手段を含むことができる。
望ましくは第1および第2電極手段は、パルス電場が与えられた際に流動食品の M接電群が防止されるように調整される。これに関してこれらの電極は導電性電 解電極、イオン透過膜、および中間電解質からなり、従って電子伝導性電極との 直接接触ではな(、イオン透過膜を通して流動食品とのイオン電気接触が行われ る。
同様に本発明に包含されるものは、第1電極溜め帯域を定める手段、第2を極溜 め帯域を定める手段、第1溜め帯域と第2溜め帯域の間に制限オリフィスを定め る手段、第1溜め帯域と第2溜め帯域の間にある、少なくとも1個の制限オリフ ィスを通る流動食品に連続的に電流を導通して、制限オリフィスに少な(とも約 5.0OOV/cmのt場勾配を与えるための手段、および流動食品を第1電極 溜め帯域から制限オリフィスを通って第2溜め帯域内へ、制限オリスイスにおけ る有効パルス電場処理時間約1マイクロ秒、好2 シ(は約5〜約50マイクロ 秒を与える速度で強制的に移動させるための手段からなる電場処理装置である。
比較的短い流路長さ、たとえば約、1cm以下、好ましくは約、05〜約、00 5cmの制限オリフィスを設けることにより、そしてオリスイスを通して、オリ フィスをはさんで少なくとも約3.5tcy/cm” (s c)psi)の高 い差圧で流動食品を強制的に移動させることにより、短い処理時間および高い電 場電流勾配が連続処理方式で得られる。
本発明の種々の観点につき一般的に記述したが、流動食品の電場処理を第1図に 模式的に示した処理システムに関連してより詳細に説明する。第1図に示すよう に、電場食品処理システムは処理すべき液状食品の貯蔵用溜め100、インライ ン加熱ユニット102、適切な減圧システム106が付随する脱泡装置104、 および液状食品の電場処理が行われる電場処理槽108かうなる。
処理槽には槽内の温度および電圧東件を監視する適宜なセンサー計器を備えた槽 モニター110が付随する。檜への高圧パルスは高圧パルサー112により与え られ、これは処理槽に適正にインピーダンス整合された高圧集中送電線回路、処 理槽108に適正にインピーダンス整合されたプルムライン(B15m1g1% )送電線回路、またはコンデンサー放電回路であろう。槽モニター110からの 温度および電圧の情報は、高圧パルサー112の操作を制御するシステム制御お よび分析用マイクロプロセッサ−114へのデータ入力流として供給される。シ ステム制御および分析用マイクロプロセンサー114は、コンピューター制御シ ステムを含む自動生産ライン装置と結合すべ(調整された生産ラインインターフ ェイス116を備えている。図示された電場処理システムはさらに、熱交換器1 18からの処理済みプロセス流を冷却して、無菌包装装置122に冷蔵された電 場処理済み食品流を供給するための冷蔵装置120を含む。包装装置122は処 理済みプロセス流を包装して個々の消費者向は殺菌パッケージ124となすか、 またはバルク輸送用殺菌容器に入れられ、これらは消費者に配達されるまで冷蔵 貯蔵装置126内に貯蔵される。操作に際しては処理すべき液状食品−図示され た形態の場合、これは流動性ミルク、天然果汁、たとえばオレンジジュース、ま たは液状の天然卵製品である−を貯蔵用溜め100から熱交換ユニット118へ ポンプ送りする。これにより熱エネルギーは処理システム内に保持される。これ に関して槽108を通過した処理済み液状食品は処理槽108へ導入すべき液状 食品と、熱交換器118によって熱交換関係に導かれる。処理すべき液状食品は 熱交換ユニット118から排出されたのち、加熱ユニット102によりあらかじ め定められた温度に加熱しうる。加熱する場合、その加熱の程度は電気パルス処 理槽108内の目的とする処理温度により決定される。電気槽処理によっても液 状食品の温度は上昇する可能性があるので、加熱ユニット102によシ施される 加熱の程度は、ある程度熱交換ユニット118の効率に依存する。一般に加熱ユ ニッ、) 102から排出される流動食品の温度は少なくとも約40℃であり、 場合により少な(とも約50℃、またはそれ以上であろう。
加熱ユニット102かもの加熱済み液状食品流は脱泡ユニット104へ導かれる 。ユニット104にお℃・て、液体は溶存ガスおよび/または製品内気泡を除去 するために少な(とも約508NHタ (20インチ水銀)の減圧条件下に置か れる。これらは処理槽108内での実質的に均一な磁場の発生に不利な影響を与 えるであろう。
脱泡済み液状食品は電気パルス処理槽108を連続的に通過し、図示された形態 の場合はここで電場の強さ少なくとも約12,000V/σ、継続時間約5〜約 50マイクロ秒の複数の高圧電気パルスな議される。少な(とも1回のパルスが 約50〜約70℃の温民で施される。
処理済み液状食品は熱交換ユニット118へ返送され、ここで進入する液状食品 により冷却さnたのち、冷却ユニット120へ導かれ、ここで約10℃以下、好 1しくは約5℃以下の温度に、そのパルス電場処理後約1分以内に冷却される。
図示された形態の場合、冷却ユニットは実質的に直ちに製品を冷却すべく用いら れて℃・るが、エネルギー効率の良い方法では製品を包装したのち冷却し5る点 も留意される。冷却された電気処理済み液状食品流は次いで無菌包装装置122 へ供給流として導入される。これは製品を無菌条件下に殺菌容器124中に包装 する。包装製品容器124は消費者に配達されるまで、適宜な冷蔵貯蔵装置12 6により冷蔵条件下に保持される。この種の貯蔵装置には、包装プラントの冷蔵 貯蔵ユニット、配送システムの冷蔵輸送ユニット、および配送倉庫、食料品店ま たは他の消費者向は配送センターの冷蔵貯蔵ユニットが含まれる。電気パルス処 理により与えられる延長された貯蔵寿命特性のため、このような冷蔵貯蔵が長期 間にわたって、処理済み食品の鮮度を維持し、品質を保持した状態で行われる。
第2および3図には第1図の装置に使用できる連続流電気パルス処理槽ユニット の一形態200を示す。図示された槽ユニット200は、槽ユニット200の周 縁に連続的に伸びた誘電スペーサーユニット209によって平行関係に保たれた 平面金属導電板2.04.2060間に定められる電場処理帯域202からなる 。平面金属板は処理すべぎ流動食品と直接に接触した電極を形成していてもよい 。しかし図示さnた櫂ユニット200の場合、電解生成物を流動食品から遮断す るために、金属電極204.206は電場処理される液体食品と直接に接触して いない。これに関して内部電場処理帯域202がさらにイオン伝導膜208.2 10によシ定められ、これらは誘電スペーサー絶縁体209と共に、電極204 .206から物理的に遮断された閉鎖帯域202を形成する。膜208.210 は適切なイオン透過性材料の膜であり、これはこれを通るイオン電流に対して実 質的に不活性であることが望ましい。イオン膜材料は、処理帯域202内で処理 される液状食品の導電率と少な(とも等しい導電率をもつことが最良である。適 切な食品用イオン透過膜材料にはカチオン透過膜材料、たとえばスルホン化ポリ スチレン、アクリル酸コポリマー、およびペンダントイオン基を含むフッ素化炭 化水素ポリマー、たとえばペンダントスルホン酸基を含むナフィオン(A’af ion)ポリフルオロエチレンポリマーが含まれる。これらのポリマーは膜の内 外に電位を与えた際に膜のカチオン輸送は許容するが、膜のアニオン輸送は排除 すべく調整される。他のイオン伝導膜、たとえば市販の高導電率食品用アニオン およびカチオン電気泳動膜も使用できる。膜は処理される食品を通る電場発生の 均一性に実質的に影響を与えない適宜な様式で支持される。
金属電極204.206とイオンM2O3,210の間に電気を導通するために 、各電極204.206とイオン輸送M2O3,210の間に電解液帯域212 ゜214を設ける。イオン伝導帯域212.214に供給される電解液は帯域2 02内で処理される液状食品の導電率に対し比較的高い導電率をもつべきである 。さらに電解液は望ましくない電解生成物を生じる可能性のあるクロリドイオン などの成分な実質的に含まないことが最良である。いずれにしろこの種の生成物 がイオン選択性ji208.210によって、処理される食品から遮断されてい ることは認識すべきである。適切な電解液には炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウ ム、炭酸カリウムおよび水酸化カリウムの溶液、ならびにそれらの混合物が含ま れる。電解液のカチオン含量は1.処理される食品のカチオン含量に正味の変化 がないよ5にy!整される。電解液は電解生成物を除去するために、および/ま たは処理楕円の温度平衡を維持するために、帯域212,214に連続循環する ことができ、その際各電解液循環システムを電気的に絶縁すべ(適切な注意を払 5゜電解液帯域212.214へ、筐たはここから各膜を通してイオンが輸送さ れた結果、イオン成分が望ましくない濃度となシ、または枯渇するのを防ぐため に、各帯域の循環電解液を目的組成の新鮮な電解液と時々交換することができる 。一方の電解液帯域の電解液を足期的に他方の帯域の電解液と交換してもよい。
さらに各電解液帯域212,214に与えられる電気パルスの相対極性を各パル ス後に、またはあらかじめ足められた回数のパルス後に変更し、これにより経時 平均して各帯域へのおよび各帯域からのイオン成分の正味輸送を最小限に抑え、 または避けることができる。
槽処理帯域202の電場方向に沿った厚さは望ましくは少な(とも約、25cm 、好ましくは約0,5〜約3cmであろ5゜処理ユニット200は長方形の形で あり、複数のこの種の槽の配列として”積重ね”て処理装置108を形成すべ( 調整されている。槽ユニットから排出される液状食品を処理装置内の後続の槽ユ ニットへ導入する前に脱泡することが望ましい。従ってたとえば排出管218同 心の電極間に形成された処理槽ユニットも使用できる。
操作する際には、処理される流動食品、たとえば液状ミルクまたは天然の液状果 汁を、導入管216から導入する。その際、高圧電気パルスが金属電極204, 206に、帯域202を貫流する食品の速度と調和させて、帯域202に導通さ れる食品のうち最も速やかに移動する成分の移動期間中に少な(とも2回の複数 のパルスが与えられる速度で反復付与される。電気パルスの極性を交番パルスに おいて、または他の間隔で逆転させることができ、これによp各帯域212,2 14においてイオン成分が枯渇または濃縮することがない。しかし第3図に示す ように、処理帯域における流動食品の最小滞留時間を延長するために内部にそら せ坂を設けてくねり通路を形成することもできる。
処理済み液体は処理帯域202かも排出される際に導管218により帯域から導 かる。これは他の処理ユニット200への導入管を形成してもよい。検量の電気 伝導を制限するために、処理導管218中の液体の長さは処理槽の厚さと比べて 比較的長い。
槽200間で冷却がなされない場合、後続の槽は処理される液状食品の抵抗加熱 からみてより高い温度で操作されることは分かるであろう。食品の導電率は温度 の上昇と共に高まる傾向にあるので、一定のパルス電位については後続櫂の方が 高い電流が与えられ、これは処理済み食品の貯蔵寿命を有益に高めるであろう。
第1図の処理二二ツ)108のような電気パルス処理ユニットな形成するために は少な(とも2侶の複数の処理槽ユニット200、好ましくは約3〜約10個の この種のユニットが用いられるであろう。
前記のように実質的に均一な電場が液状食品処理帯域全体に施されることが重要 である。均一な電場が維持されない場合、特に1!場勾配水準が比較的高い場合 、または高圧電源(たとえばプルムライン電源)と処理室の間のインピーダンス 不整合条件下では、処理帯域内で電流フィラメントまたは1ストリーマ−”アー クの形成が生じ5る可能性がある。電場が上限値−たとえばミルクについては約 25 KV/>−を越えた場合、処理室内の電場の分布が7アイヤリングに際し て急激KK化し、゛ストリーマーアーク”を生じる。それらが試料を貫通する領 域が小さいため、その結果殺M軍はと(低(なる。
重圧限界値を越えると放電電極間の液状食品中に大規模なアークが生じ、これが 処理室?破損し、電極上にピットを残す可能性があるだけでな(、多数の小規模 なストリーマ−アークをも生じ、これは目に見える処理室破損を生じないが、液 状食品を適正に処理しない。
前記のように2電極間の処理帯域に、実質的に均一な電場を電極間に与えるパル ス電場を施すことによりパルス電場処理を行うことができる。連続的な急勾配電 場を比較的小さな処理帯域内IC確宜し、処理すべき液状食品をこの連続的な急 勾配電場帯域に高速で導通することによっても、処理すべき液状食品をパルス電 場処理することができる。
液状食品ビ確立された1色勾配電場処理帯域内を連続的II?:通過させるパル ス電場処理装量400は第4図に示されている。装置400は複数の電極溜め帯 域404.406.408.414.416.418からなり、これらは介在す る誘電分離素子420.422.424.430によって相互に電気絶縁されて おp、従って電流および流拗食品自体が溜め帯域間を通る唯一の手段は電極溜め 帯域間にあるlまたは2以上の狭い通路432.434.440,442である 。それぞれの溜め帯域はイオン透過膜454.456.458.464.466 .468、たとえば食品用カチオン透ii、および付随する金属電極455.4 57.459,465,467.469とそれぞ2″L!気的に妥触しプる。適 切な導電性の488、たとえば水底化、リン酸または炭酸す) +Jウムまたは カリウム溶液が、各電極溜めのそれぞれのイオン透過膜と金属電極の間にイオン 伝導ンもたらす。それぞれの溜め帯域内の液状食品との電気的宗触をなす池の適 宜な型の電極または手段も採用できる。
操作する際には、逼切な電源〔図示されていない〕からケーブル490,492 : 494.496.498.500により各電極へ連続電位が与えられ、これ により少な(とも約5000 V/anf)N場が各N%溜め帯域404.40 6.408.414.416.418間のスロット禄開口432.434.44 0.442を通して確立される。開口432.434.440.442の電極溜 め帯域間の流体移動方向の長さは比較的小さく、これによりオリフィス内に比較 的急な電場勾配が生じる。
高圧下で処理すべき液状食品を導入管402によシ導入することにより、液状食 品は高速で各開口432.434.440.442を通過させらnる。排出管4 03から排出される液状食品はすべて各オリフィス432.434.440.4 42を通過したのであるから、すべての液状食品が装置400を通過した際に効 果的(C複数回の高電場パルス処理を施されたことは認められるであろう。
それぞれの溜め404.406,408,414゜416.418における液状 食品の平均滞留時間は約1分以下でtVjればならず、好ましくは約5秒以下で あろう。オリフィスを通る食品の速度は電圧急勾配電場内での目的処理時間?与 えるべく調整される。
たとえば流動食品を約100m7分の速度で原圧下に、流体移動方向に約0.1  cmの長さをもクスロット様オリアイスを通して強制導入することにより、約 10マイクロ秒の処理時間が得られる。谷電極溜め帯域間に与えられる電圧(・ ;約1000〜約2000Vであろう。
第1〜5図の方法、装置および処理システムを一般的に説明したが、第6図の実 験室規模パルス電場処理装置を用いた個々の液状食品の高圧パルスを揚処理の種 々の観点につきここで説明する。第6図に示されるのは、円筒形のナイロン製ス ペーサー606と共に試験室608を形成する2個の実質的に平行なステンレス 鋼電極602゜604を備えたパルス′を揚処理用静電試験装置である。
処理室608はいずれの端面tも電極でふたをした状態で、2αの高さおよび1 0cInの直径をもつ。
処理すべき液状食品を電極602,604のうち一方にある小孔610から装入 して、処理室610を完全に満たす。
図示された電気パルサー612は高圧電源622.2個の400キロオ一ム抵抗 体624,626.2(1iの50メガオ一ム抵抗体628.630.6個の並 列結合した0、4マイクロフアラドのコンデンサーのパンクロ32、火花ギャッ プスイッチ634、およびダンプリレー636からなる。電気パルサー612は 処理室の一方の電極に軟質ケーブル614,616によって、他方の電極にケー ブル618,620によって接続されている。
操作する際には、処理室608の装填用開口610を温度測定のために用いる。
これに関して、約5回のパルス毎に温度計を室内へ挿入し、温度!読取り、次い で温匿計の挿入により取出された液体を補給するために最後に処理室に無菌溶液 を装入する。一般に置換される液体は処理される全容量の1%以下である。
パルサー612の放電に際し、室内電圧波形は処理室抵抗と電源キャパシタンス の積により与えられる波形時間定数をもつ減衰指数形を示す。液状ミルクの処理 に関する一般的な電圧および電流波形を、固有指数減衰時間約20マイクロ秒に ついて第7図に示す。対応する“処理時間”はエネルギー送達時間に関連し、従 ってRC減衰の半分である。この方法で定められた処理時間は第7図の例につい ては約10マイクロ秒である。
第6図の装置600により液状食品に与えられる処理時間は、−足のキャパシタ ンスおよび初期電圧ICついては処理される液状食品の抵抗の関数である。食品 の抵抗率はきわめて広範に変動する(たとえば約50オーム−は一般に温度の上 昇に伴って低下し、従って液状食品の温度が抵抗加熱のため上昇する処理期間に わたって、ピークKvILも増大し、処理時間は短縮されるであろう。増大した 電流は不活化も高める可能性がある。
不発明は原料果実fたはその処理て由来する汚染微生果実製品の保存、汚染除去 fた(工貯順寿命延長に関して特に有用である。
これに関して高圧パルスi#8処理が新たに製造された貯蔵寿命の短い高果肉天 然オレンジジュー7に与える影響に関する研究を、電極面積78cm”および高 さ2c!!Lの第6図の装置600を用いて行った。パルサー612に2.4マ イクロ77ラドのキャパシタンスを用いた。
食料品店から直接購入した、自然の汚染微崖物混合物を含むオレンジジュースの 試料155mJに合計35回の高圧パルスを施した。購入時のオレンジジュース の微住物果団は酵母、糸状菌および細菌の混合物であり、平板培養において生長 の緩徐なコロニーが多数観察された。
処理経過を第1表に示す。電圧は35回のパルス区過にわたって33.6〜35 .7 KVに及び、電流は第5パルスノ56007ンペアM32パルスの900 0アンペアにまで増大した。従ってオレンジジュースに関する処理室のインピー ダンス範囲は4〜6オームであった。
この処理のaSはきわめて顕著であシ、処理後1日目に対数(底10)で5倍の 不活化が観察された。第8図から認められるように、普通の貯蔵寿命3日間を上 回り、1週間以上の貯蔵寿命延長が観察された。オレンジジュースを5日後にサ ンプリングして、味および香りの点で許容できることが認められた。未処理試料 は4日後に許容できないことが認められた。
第 1 辰 6 33600 5600 6.07 23411 34000 6400 5 ゜31 20718 35700 8000 4.46 17622 3570 0 8000 4.46 17629 35700 8600 4.15 16 430 35700 9000 3.97 157 65上記のピーク電圧tと り、2αで徐することにより、一定のパルスについてのピーク電場(単位KV/ cm)を判定する。処理室の面積は78cm”である。ノ寸ルス継続時間(”R C時間″)はインピーダンス(2,4マイクロ77ラド)と抵抗の積により与え られる。
処理後に9℃(±2℃)でインキュベートした処理済みおよび未処理(対照)試 料を用いて得た微生物学的結果を第2表に示す。コロニー計数は、希釈剤として 無菌食塩液(,87重量%NaC1)を用いて行った系列(不)希釈により、無 菌食塩液に系列希釈し、標準平板計数用寒天培地上で平板培養した試料について 行われた。各希釈液の25μlの液滴5滴を分割した標準平板計数用寒天平板に 乗せ(平板当たI)28iの希釈液)、36℃で風乾したのち平板をインキュベ ーションのため逆転した。
平板培養の24〜48時間後に液滴コロニー計数を行った。5滴それぞれの個数 を平均した。得られた平均値にを用いると、計数可能な最小個数は約400/m lである。
この感度限界があるため、残留生物数および開始または再増殖を観察するために 、場合により未希釈試料Inおよび兄希釈試料0.5μを平板培養することによ り拡散平板培地を調製した。
第 2 表 処理後の時間 未処理 処理済み 0 1.3X10’ 5 142.5 107 5 241.5(10日) 1.8X10’本発明はミルクのバックグラウンドから 汚染微生物を含有する可能性のあるミルク、乳製品、およびミルクまたは乳製品 から得られる流動食品の保存、脱汚染または貯麗寿命逗長にも特に有用である。
既卸量の特定の微生物乞含むミルクに対するパルス電場処理の影響を判定するた めに、ホモジナイズされた低温殺Mミルクを商業的供給源から購入し、放電処理 の前VC大wkTMA T CC株10536を8.lX10’個/1の細胞濃 度で添放した。この試料を第6図の装置600の155m容円筒形処理室内で、 並列に接続した0、4μFのコンデンサー6個を用いて処理した。これらを充電 し、次いでミルク試料を通して地面へ火花ギャップスイッチを介して接伏した。
放電間に試料が冷製するのに十分なほど低い処理速度を用いた。スパイクしたミ ルク試料の温度は処理の開始時に13℃であった。処理履歴を第3表に示す。
第 3 表 2” 21 37128 4900 3” 23 39984 5600 5 27 42g40 6300 23 43 42840 B2O2 寧 これらのパルスは最大電圧パルス20@の前に櫂を試験するために用いられ た。
ピーク電圧およびピーク電流条件下での抵抗(オーム)は電圧値を電流値で割る ことにより各パルスにつき計算された。対応する抵抗値(オーム−傭)はこのそ れぞれの抵抗値に第6図の装置に関する係数39を掛けることにより算出できる 。
処理済みおよび未処理(対照)試料を用いて得た微生物学的結果を第4表に示す 。コロニー計数は前記のように無菌食塩液中に希釈し、標準平板計数用寒天培地 (ディフコ)上で平板培養した試料につき行われた。処理直後の致死率は99. 91%でありだ。
第4表 処理後の時間 未処理 処理済み 0 8、lX1O’ 7.4X10” 19 7.6XIO’ 5.8X10’4 s 9.IXl o63.6X1  os95(4日) 4.7xlO’ 3.txlo”140(5,8B) 6. 2X10’ ”1.4X1O’畳 この個数は大腸菌およびミルクバクテリアの 混合集団を表わし、従って上欄の数値と直接に比較することはできない。ただし これは笑顔に上限を表わす。
処理前にカリフォルニア州立ヘルス・ラボラトリ−から得たサルモネラ・デュブ リンを接種したミルクを用いて同様な試験操作を行う。
この操作では、サルモネラ・デュブリン3800個/ゴを接種したホモジナイズ された低温殺菌ミルクを第6図の試験装置により、第5表に示す処理パラメータ ーを用いて、25分間にわたって40回の高圧放電処理した。
1 36.7 6.2 79 5.9 230 −5 36.7 7.0 90  5.3 207 −10 37.6 8.4107 4.4 172 −20  36.7 9.0115 4.1 160 −30 36.7 10.0 1 28 3.7 144 −40 36.7 11.0 141 3.3 129  63処理済み食品を処理俊速やかに7〜9℃に冷却し、この温度で貯蔵する。
これを前記のように微生物含量につき定期的に試験する。処理結果を第9図にグ ラフで、および第6表に示す。
処理直後に対照個数はサルモネラ・デュブリン3800個であったのに対し、処 理済み試料はサルモネラ・デュブリンを示さず、ミルクバクテリア20個以下を 示した。
貯蔵寿命試験においては、試料を8日間追跡した。1日後に、対照はミルクバク テリアおよびサルモネラ・デュブリンの混合物、合計4.600個/dを示した のに対し、処理済み試料にはサルモネラ・デュブリンは見られなかった。192 時間(8日)後には、対照試料は1O’個/d以上の数の実質的な細菌増殖を示 した。これに対し処理済み試料は8日後に細菌数約400個/dを示し、サルモ ネラ・デュブリンは全試験期間中全く見られなかった。これらの結果はパルス電 場処理法による不活化が選択的でちり、サルモネラ・デュブリンの方がミルクバ クテリアより優先的に不活化されることを示唆するであろう。
対照(未処理試料)の場合、ミルクバクテリアはサルモネラ・デュブリンより著 しく速やかに成長したので、対照中のサルモネラ・デュブリンの存在は3日後に は観察できなくなった。
0 3.80 OS” 20 B” S 24 4.60O3+B 6B 72 1.2X10”S+B 100B144 2.7×107B 100B 192 10’B 400B 3S=サル七ネラ・デュブリン B =ミルクバクテリア S +B=サルモネラ・デュブリンおよびミルクパクテリアの混合果団 本発明による処理法は一般に混合乳酸菌培養物、たとえばサーモンイルス菌(S 、thgデmophiLus)およびブルガリア乳酸桿菌(L、btLgari cus )の混合物により発簿させた酪農製品であるヨーグルトの貯蔵寿命を高 めるのに特に有効である。これに関して、ビール酵母菌(Saccharomy egscergvisiag)を接種したヨーグルトを用いて試験操作を行った 。この試験操作は準選択的殺Mン得るためにt揚処理を採用し5ることを示した 。ヨーグルト中の比較的大型の卵形酵母については生存率の対数的低下が得られ 、一方同時処理した乳酸桿菌(比較的小型で円筒形である〕が示す生存率損失は 有意に低い(この致死率の差においては代謝因子も重要な役割7もつと思われる )。
第7衣は酵母を接種したヨーグルト試料を第6図の放を装置で処理した処理経路 を示す。
第 7 表 5 28 35700 10.000 20 38 36414 11.800ピーク電圧およびピーク電流条件下での 抵抗(オーム)は各パルスにつき、電圧値を電流値で割ることにより算出できる 。対応する抵抗恒(オーム−cm)はこの各折抗値に第6図の装置の係数39を 掛けることにより算出できる。
処理済み食品を速やかに冷却し、7〜9℃の温度に保存した。処理済み試料の酵 母および乳酸桿菌数について得られた結果を第8弐の床処理試料の結果と比較す る。
第8表 0 4 47 0.165023 48 4 77 0.1650 5 92 (3,9日) 4 68 0.1 650 6143(6日) 4 82  0.1 − −191(8日) 202 39,000” 40” −−費  室温保存は6日後に生存酵母の存在を示した。
第8表に示すように酵母の生存率においては劇的な低下が達成されたのに対し、 処理済み試料内の乳酸桿菌に対する影響はより低かった。室温におけるインキュ ベーションは、処理済み試料中の生存酵母の存在を証明するために6日後に酵母 の増殖速度を高め始めた。
中程度の水準の酵母を接種したヨーグルトについての貯蔵寿命延長実験も第6図 の試験装置600を用いて、第9および10表に示した処理経過に従って行われ た。
第9表 1 35260 8.600 4.1 1602 37100 10.000  3.71 1454 33558 9.200 3.65 1428 3355 8 10.400 3.23 12617 33558 11.400 2.9 4 11540 33558 11.400 2.94 115 63第9表に 従って処理した食品の貯蔵寿命試験の結果を第10図にグラフで示す。
1 31416 7.800 4.03. 1572 31416 8.000  3.9 1523 31416 8.200 3.83 14910 299 88 9.400 3.19 12415 29988 9.400 3.19  12420 29988 10.400 2.88 112 55第10表に 従って処理した食品の貯蔵寿命試験の結果を第11図にグラフで示す。
前記のように、電場処理パラメーターと合わせて処理温度を制御すると、本発明 によって実質的な貯蔵寿命を延長しうる。
この相別効果は低い反復速度を用いる電場処理実験中に証明された。たとえばサ ルモネラ・デュプリンを接種したミルクを、放電1回/分の反復速度で同様な電 場条件下に種々の温度で処理した。処理中に40℃以下に保持された試料は処理 直後にきわめて低い水準の致死率(生存率10%)を示したのに対し、処理中に 50℃に保持された試料は数オーダー高い致死率(生存率0.01%)を示す。
パルス電場処理に際して用いた時間、50℃に保持された対照試料は、実質的に 微生物生存率の低下を示さない。従って熱および電場の組合わせ処理に際して得 られた致死率を高める相別効果は、いずれかの処理を単独で用いたものを上回る ことが示される。
また処理後のインキュベーション温度も微生物の長期的応答に影響を与える。た とえば、サルモネラ・デュプリンを含有し、処理直後に中程度の致死率を与える 条件下で処理されたミルクは、第11表に示すように処理後のインキュベーショ ン温度に応じて異なる応答を示した。
サルモネラ・デュブリンを含有するミルクをピーク温度約40℃の中程度の水準 の電場で処理した。次いで等しい部分の処理済みミルクを室温(19〜22℃) または冷蔵庫温度(4℃)でインキュベートし、電場処理しなかった同じミルク の部分についても同様に行った。標準平板計数用寒天上におけるコロニー形成能 を処理後数回にわたり第11表に示す。
第 11 表 0 41 1.4 5.2 1.4 3・ 5.4 1.4 18 2.7 22 46 1.0 98,000120,00046 260 0.96 T NTC” TNTC”畳 多すぎて計数できない 扉母を接種したヨーグルトについても、処理温度制御の効果は劇的である。ピー ク温度45°および55°対貯蔵寿命の結果な第12図に示す。貯蔵寿命延長は ピーク45e′については10日間、55°については1か月以上であった。
以上の演す定は、短期および長期双方の微生物生存率(”貯蔵寿命′″)の低下 に対して熱および電場の相別作用が有効であることを示す。特にこれらのデータ は、組合わせ効果が熱または電場単独の効果より実質的に大きいことを証明する 。
本発明方法は流動性卵製品の保存にも%に有用である。
これらは未処理の形では!#に貯蔵寿命が限られ、自然にサルモネラ・デュプリ ンにより汚染されている可能性がある。流動性卵製品につき、第6図の試験装置 600を用いて、高圧パルス電場処理による一連の食品保存試験を行った。試験 は卵黄の一部を取出した流動性の全卵製品につき行われ、低温殺菌、化学保存料 または“添加物1(ソルビン酸カリウムおよびクエン酸)の添加、ならびに低温 殺菌されていない液状卵製品、低温殺菌済み液状卵製品、および化学保存料を含 有する低温殺菌済み卵製品の電場処理の相対的な保存効果を判定する。電場処理 温度も調べる。
1回目の試験はパルス電気処理中の流動性卵試料の温度を50℃以下に保って行 われる。流動性卵試料は低温殺菌されておらず、化学保存料を含有しない。ピー ク電圧およびピーク電流の値を含めた処理パラメーターを下記の第12表に示す 。
13 34176 10800 3.16 12318 34888 1160 0 3.01 11723 34888 10400 3.35 131この試 験操作では温度制御を維持するために、20回目のパルスののち5分間の待ち時 間を置いた。
あらかじめ低温殺菌の熱処理条件を施した液状卵製品試料もパルス電場処理する 。処理パラメーターを下記の第13表に示す。
第13表 低温殺菌済み流動性卵製品 6 36312 9200 3.95 15410 36312 9600 3 .78 14715 36312 10400 3.45 135 4526  36312 10800 3.36 131第13表に記載した処理に際しても 20回目のパルスののち5分間の休止期間を置いた。
保存量のソルビン酸カリウムおよびクエン酸(1添加物″)を含有する低温殺菌 されていない液状卵製品もパルス電場処理する。処理パラメーターを第14表に 示す。
第14表 1356008400 4.24 165 2453560010000 3. 56 139103560011200 3.18 124153560012 000 2.97 116 50203560012000 2.97 116 253560012400 2.87 112 5015回および20回のパル スののち、温度制御を維持するために5分間の休止期間を置いた。
ソルビン酸およびクエン酸(”添加物”)を含有する低温殺菌済み液状卵製品試 料もパルス電場処理する。処理パラメーターを第15表に示す。
第15表 添加物を含有する低温殺菌済み流動性卵製品1 34888 8000 4.3 6 170 216 35600 9600 3.71 14510 3560 0 10400 3.42 13315 35600 11600 3.07  120 4720 34888 1200 2.91 11315回および20 回のパルスののち、温度制御を維持するために5分間の休止期間を置いた。
添加物を含有する低温殺菌済み流動性卵製品の試料をパルス電場処理し、ただし 温度がほぼ60℃にまで上昇するのに任せた。試験パラメーターを第16表に示 す。
第16表 1384489600 4.01 15653773610400 3.63  142103702412200 3.03 118153702413600  2.72 106203702414200 2.61 102213702 413000 2.85 111253702413800 2.68 105 303631214000 2.60 101 58電気処理済み試料の一部を 、次いで直ちにそれぞれ約4℃および約10℃で貯蔵し、製品の貯蔵寿命を調べ るために前記のように定期的に微生物含量を試験した。この貯蔵寿命試験の結果 を第13〜17図にグラフで示す。
最初の6種のグラフ(第13〜16図)は化学添加物を含有する、および含有し ない、低温殺菌済み、および低温殺菌されていない流動性卵製品の試料につき、 細菌数のlog値(底10)を示す。4℃および10℃での貯蔵についてのデー タも示す。
第13図において線1300は10℃で貯蔵した低温殺菌済み対照製品に関する log細菌数のデータを示し、線1302は4℃で貯蔵した低温殺菌済み対照製 品に関するデータを示す。線1304は化学保存剤を含有する電場処理した低温 殺菌済み流動性卵製品に関するデータを示し、これはパルス電場処理後に約10 ℃で貯蔵された。線1306も同様に化学添加物を含有する電場処理した低温殺 菌済み流動性卵製品に関するデータを示し、これはパルス電場処理後に約4℃で 貯蔵された。
第14図は添加物を含有する低温殺菌されていない、および低温殺菌済み流動性 卵製品に関する4℃での貯蔵寿命試験データを示す。線1400は添加物を含有 するがパルス電場処理されていない低温殺菌されていない対照試料に関する貯蔵 データを示し、一方、線1402も添加物を含有し、パルス電場処理されていな い低温殺菌済み対照試料に関する貯蔵データを示す。線1404は添加物を含有 するパルス電場処理された低温殺菌されていない製品に関するデータを示し、一 方、線1406は添加物を含有するパルス電場処理された低温殺菌済み製品に関 する貯蔵データを示す。これらのデータもパルス電場処理により与えられる実質 的な貯蔵寿命延長を証明する。
同様に第15図は低温殺菌されていない、および低温殺菌済みの流動性卵製品を 貯蔵温度4℃において比較したデータを示す。線1500および1502はそれ ぞれ低温殺菌されていない、および低温殺菌済み対照試料に関する貯蔵データを 示す。線1504および1506はそれぞれパルス電場処理された低温殺菌され ていない卵製品および低温殺菌済み卵製品に与えられた微生物学的貯蔵寿命延長 を示す。
第16図も添加物を含有する低温殺菌されていないおよび低温殺菌済み流動性卵 製品に関する、貯蔵温度約10℃における微生物学的貯蔵データを示す。線16 00および1602はそれぞれ添加物を含有する低温殺菌されていない、および 低温殺菌済み対照試料に関するデータを示す。線1604および1606はそれ ぞれパルス電場処理された、添加物を含有する低温殺菌されていない卵製品およ び添加物を含有する低温殺菌済み卵製品に関する対応するデータを示す。
第17図は試料の温度が処理中に約60℃にまで上昇した場合の28日間にわた る菌数な示す(第16表)。
線1700および1702はそれぞれ、添加物を含有する低温殺菌済み流動性卵 製品対照試料に関する、各貯蔵温度10℃および4℃におけるデータを示す。[ 1704は上昇した処理温度におけるパルス電場処理によって、添加物を含有す る低温殺菌済み流動性卵製品に与えられた改良を示し、一方、$1706は上昇 した処理温度においてパルス電場処理されたのち約4℃の温度に貯蔵された、添 加物を含有する低温殺菌済み流動性卵製品に関するデータを示す。線1706に 証明された貯蔵寿命延長は著しい貯蔵寿命延長を示す。事実、標準平板計数法に よって全(計数されず、これは400個/cm ”以下であることを示す。最終 的に、より感度の高い拡散平板測定法によって個数が検知された。
これらの結果はパルス電場処理により与えられる著しい貯蔵寿命延長を証明する 。第16表の試料の試験データはさらに、上昇した温度におけるパルス電場処理 を施すことによる著しい貯蔵寿命延長を証明する。この処理は4℃での貯蔵にお いて28日を越える貯蔵寿命延長を与える。好冷菌および中温菌の数は28日間 にわたって約400個/cm”の平板計数検出閾値未満であった。拡散平板を用 いた場合、18日目に100個/工8の中温菌が検出され、28日目に200個 /cm”lc達した。好冷菌数は中温菌のオーダーまたはそれ以下であり、28 日目に400個/cI!Ls以下であると考えられる。25日目に試料を2部分 に分け、一方の部分の貯蔵温度を12℃に高めると、計数は3日で200個から 10’個になり、これはその媒質が残存する数個の中温菌にとって生存可能な栄 養であることを証明する。これらの結果はヨーグルトのパルス電場tfi処理に 関して先に述べた長い貯蔵寿命延長と同様である。パルス電場処理された流動性 卵製品の試料いずれにおいてもサルモネラ・デュプリンは観察されなかったが、 低温殺菌されていない試料(化学添加物を含有するものおよび含有しないもの) には観察された。これらの結果は前記のようにサルモネラ・デュプリンを接種し た生乳のパルス電場処理と一致する。
従って、本発明により流動食品、たとえば酪農製品、果汁および液体卵製品を保 存するための改良された方法および゛装置が提供されたことは認められるであろ う。
本発明を特に特定の形態に関して詳述したが、本明細書の説明から各種の変更お よび適用が明らかになることは認められるであろう。これらも以下の請求の範囲 に含まれるものとする。
浄書(内容に変更なし) FIG、/2 ”φζ師−グルト、」1〜勺−1平成 2年 2月lt日 特許庁長官 吉 1)文 毅 殿 1、事件の表示 PCT/US86102555 2、発明の名称 流動食品の保存寿命を延長するための方法および装置3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 名 称 マツフラニル・ラボラトリーズ・住 所 東京都千代田区大手町二丁目 2番1号新大手町ビル 206区 5、補正命令の日付 平成 2年 1月30日 溌送日)6、補正の対象 国際調査報告 m+−114M5−^*@++taI□**m、PCズ:70S8610255 5Attachment To Form PC”/In/210 Pa匹vx 。
?!!LEPRON’E APPROVAL!5140 payment ap proved by James J、Myrick onrebruary  1987 for Group XX: charge to Deposit  AccountNo、 06−1135.0rder No、 450゜Re asons For Ho1dina Lack Of 二車■Of !nve ntion+丁ha 1nventions 1ack ++n1ty und er PCT Ru1e 131xcausa the apparatus  could ba used to destroymicroorginis ms in、 for example owaicinals、 sewag e anaτIITII! Li:+ut For FLILne A pro testApplicant is hereby given 15 dav * !rom themlling data of this 5earch  Rap島t in which to fil。8protest cf セ h@ holding of 1ack of unity of 1nven tion。
In accordanc@with PCT F<*L* 40.2 app lieant may protestth@ holding of 1ac k of unity onlv with respect to theg roup(sl paid for。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.流動食品に、それぞれ少なくとも約5,000V/cmの最小電場強さを有 し、かつそれぞれ少なくとも約1マイクロ秒の継続時間を有する複数の逐次高電 場パルスを施して、パルス電場処理済み流動食品となし、パルス電場処理済み流 動食品を実質的に無菌の条件下に保持し、パルス電場処理済み流動食品を包装し て、延長された貯蔵寿命を備えた包装食品を得る工程からなる、徴生物学的栄養 培地である流動食品の保存法。
  2. 2.流動全品全体に少なくとも約45℃の温度で少なくとも1回の電場パルスを 施す、請求の範囲第1項に記載の方法。
  3. 3.流動食品を直ちに約10℃以下の冷蔵温度に冷却する、請求の範囲第2項に 記載の方法。
  4. 4.液状食品を複数の処理帯域に逐次導入し、該処理帯域のうち少なくとも1個 を通過したのち液状食品に少なくとも1個の脱泡帯域内で減圧条件を施すことに より液状食品を脱泡する、請求の範囲第1項に記載の方法。
  5. 5.それらの間に実質的に均一な電場を生じる2電極間の処理帯域に液状食品を 導入し、これらの電極に高電圧電気パルスを与えて液状食品に複数のパルス処理 を施す、請求の範囲第1項に記載の方法。
  6. 6.液状食品が少なくとも1個の処理帯域内で少なくとも2個のパルスを施され る速度で、液状食品を処理帯域のうち少なくとも1個を通つて連続的に移動させ る、請求の範囲第4項に記載の方法。
  7. 7.複数の逐次パルスが同一の電場極性を有する、請求の範囲第1項に記載の方 法。
  8. 8.複数の逐次パ々スが交流電場極性を有する、請求の範囲第1項に記載の方法 。
  9. 9.制限された長さおよび断面積のオリフィス帯域を通して流動食品を連続的に 第1電極帯域から第2電極帯域へ強制的に導入し、制限オリフィス帯域に少なく とも約5000V/cmの電場が維持されるべく、第1電極と第2電極の間に流 動食品を通つて電流を連続的に導通する、請求の範囲第1項に記載の方法。
  10. 10.高電場制オリフィス帯域を通過する液状食品の速度が、食品にこれが制限 帯域を強制的に導通されるのに伴つて少なくとも約1マイクロ秒の有効パルス処 理時間を与えるものである、請求の範囲第9項に記載の方法。
  11. 11.処理室内に第1電極手段に近接して配置される液状食品との電気的接触を なすための第1電極手段、処理室内に第1電極手段と第2電極手段の間に配置さ れる液状食品との電気的接触をなすための、第1電極手段から間隔を置いた第2 電極手段、処理される流動食品を電場処理室内へ導入するための導入手段、処理 室内を通過した流動食品を排出するための排出管手ま、第1および第2電極手段 に少なくとも約1回/秒の割合の高圧電気パルスを付与して電極間に配量される 流動食品を通る少なくとも約5,000V/cmの電場を電極間に与えるための 手段、ならびに流動食品が処理室から排出管手段を通して導かれる前に該高圧処 理帯域を通過する際に流動食品すべに少なくとも2回のパルスが施される速度で 導入管手段を通して流動食品をポンプ送りするための手段からなる電場処理室よ りたる、液状食品保存のためのパルス電場処理装置。
  12. 12.高圧電気パルス付与手段が第1および第2電極手段に少なくとも約1回/ 秒の割合の高圧電気パルスを付与し、装置がさらに流動全品を処理室に導入する 前に少なくとも約45℃のあらかじめ定められた温度に加熱するための手段、お よび1個または2個以上の処理帯域内を通適した流動食品を約0〜約10℃の冷 蔵温度に冷却するための手段を含む、請求の範囲第11項に記載の装置。
  13. 13.パルス電流を付与するための導電性電解電極、および流動食品と接触する イオン透過膜からなる、流動食品がこれにパルス電場を付与された際に直後電解 されるのを防止すべく第1および第2電極手段が調整された、請求の範囲第11 項に記載の装置。
  14. 14.第1電極溜め帯域を定める手段、第2電極溜め帯域を定める手段、第1溜 め帯域と第2溜め帯域の間に制限オリフィスを定める手段、第1溜め帯域と第2 溜め帯域の間にある、少なくとも1個の制限オリフイスを通る流動食品に電流を 連続的に導通して、制限オリフイスに少なくとも5000V/cmの電場勾配を 与えるための手段、および流動食品を第1電極溜め帯域から制限オリフイスを通 つて第2溜め帝域内へ、制限オリフイスにおける有効パルス電場処理時間少たく とも約1マイクロ秒を与える速度で強制的に移動させるための手段からなる、流 動食品を保存するための電場処理装置。
  15. 15.流動食品を第1電極溜め帯域から制限オリフイスを通つて第2溜め帯域内 へ強制的に移動させるための手段が、制限オリフイスにおける有効パルス電気処 理時間約5〜約100マイクロ秒を与える、請求の範囲第14項に記載の装置。
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