2022 Fiscal Year Research-status Report
Study on application of HHO gas in food sterilization using plasma-based ion implantation
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22K05504
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| Research Institution | Hiroshima Institute of Technology |
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Principal Investigator |
角川 幸治 広島工業大学, 生命学部, 教授 (60441507)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 武 広島工業大学, 工学部, 教授 (10197444)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | プラズマベース注入法 / 殺菌 / HHOガス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プラズマベースイオン注入(PBII)法にHHOガスを用いた食品殺菌技術の開発に向けて、HHOガス特有のプラズマ種が安定的に存在でき、より効率的な殺菌条件が維持できるHHOガスの供給方法、制御パラメーター等の最適化を行い、HHOガス由来のプラズマの長寿命化が出来る条件の特定を行うべく研究を行った。具体的には、耐熱性芽胞菌であるGeobacillus stearothermophilusに対してHHOガスを用いてPBII処理を行い、可能な限り温和な条件で殺菌が可能な条件の探索を行った。具体的にはガス圧、印加電圧、パルス幅、ディレイ時間等の運転パラメーターを変更し、酸素ガスを用いて実現した6Dを超える殺菌効果が得られるよう、殺菌条件の最適化を試みた。研究成果については、公表準備中であるため詳細なデータの記載は行わないが、HHOガスを用いることで、酸素ガスを用いた時のようなRV出力240VAといったような過激な条件を用いることなく7D以上の殺菌効果を得ることが出来る条件を見いだすことが出来た。また、ガス圧の違いによって、発生するプラズマ種が異なる可能性を見いだすことも出来た。現在は、この現象が殺菌効果にどのような違いを発生させるか検討を行っている。また、実際の食品素材を用いた評価も行っており、より安定的に食品素材の表面処理が行える条件について調査を継続しており、植物性素材、動物性素材に関わらず表面処理が行えている。その一方で、現在は、装置運用上の問題からRF出力付きの装置を用いた調査が行えないため、食品素材を使用した場合には、一般生菌数測定試験を行った場合、2D以上の殺菌効果を得ることは出来ていない。この点については、更なる条件の最適化を行っていき、表面加工と共に殺菌効果の向上に向けて研究を継続していく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和4年度については、PBII処理装置を用いたプラズマ制御法をより詳細に行うためのデータ取りが出来た。その結果、耐熱性芽胞菌であるGeobacillus stearothermophilusに対しても、以前よりも印加電圧やRF出力を下げた状態で殺菌出来る条件についての情報が得られつつある。また、Escherichia coliやStaphylococcus aureusに対する殺菌効果についても、データの収集が順調に出来ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度は、これまでの研究で明らかになりつつあるPBII法の殺菌メカニズムについて、より明確にするべく研究を実施していく。具体的には、サンプルに対してイオンを衝突させる事で殺菌が可能となっているが、そのチャンバー内にHHOガスを導入することでなぜ殺菌効果が上がるのか、殺菌効果を上昇させる事が分かってきたパラメーターについて、なぜそのパラメーターの変更が殺菌に有効なのかについて、明らかにしていきたい。
その際に、シミュレーションの結果も適宜用いながら、必要に応じて、より殺菌効果が上がるよう装置の改良にも着手をしていきたい。
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| Causes of Carryover |
令和4年度は、PBII処理装置の精細な運転条件をつかむ事を目的として、様々なパラメーターを変更した場合に、電流値、電圧値、チャンバー内温度などがどう変化するかといった基礎的データの収集を行った。そのデータ取りに予想よりも多くの時間が必要であった。そのデータ取りには消耗品がほとんど必要無いため、当初予定していた消耗品・物品の購入が抑えられ、予算の繰越が発生した。
令和5年度も同様のデータ取りは行っていくが、徐々に実際の微生物や食品を用いた実験にシフトしていくため、予算執行は順調に行えるものと考えている。
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] Feasibility of food processing treatment using plasma-based ion implantation method2023
Author(s)
Kakugawa, K., Noda, T., Umemoto, S., Nosaki, K., Tanaka, T., Vutova, K.
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Journal Title
Innovations
Volume: 11
Pages: 22-25
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Feasibility of food processing treatment using plasma-based ion implantation method2023
Author(s)
Kakugawa, K., Noda, T., Umemoto, S., Nosaki, K., Tanaka, T., Vutova K.
Organizer
VIII INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE HIGH TECHNOLOGIES BUSINESS. SOCIETY 2023
Int'l Joint Research
