超音波滅菌・不活化技術

超音波滅菌・不活化技術

超音波滅菌は、超音波補助滅菌とも呼ばれ、高周波音波 (通常 > 20 kHz) を使用して微生物 (細菌、ウイルス、真菌など) を破壊または不活化する技術です。超音波滅菌は、超音波のキャビテーション効果を利用して液体中に極端な温度と圧力を発生させ、それによって微生物の細胞壁を破壊して滅菌を実現します。超音波滅菌は、単独で使用することも、他の滅菌方法と組み合わせて使用​​することもでき、有効性を高めたり、要件を軽減したり、プロセスの時間を短縮したりできます。

キャビテーションプロセス:

生成と成長: 強力な超音波が液体媒体中を伝播すると、圧縮ゾーンと希薄ゾーンが交互に生成されます。希薄化ゾーンでは、液体が引き伸ばされ、その中に小さな泡や空洞が形成されます。

激しい崩壊: これらの気泡は後続の圧縮波によって急速に圧縮され、非常に短い時間 (マイクロ秒程度) 以内に激しく崩壊し、局所的な極端な温度 (約 5000 K)、圧力 (約 1000 気圧)、および激しい衝撃波を生成します。

破壊的な効果:

機械的せん断: 衝撃波とマイクロフルイディクスは、近くの微生物の細胞壁/膜に多大なせん断力を及ぼし、細胞壁/膜を破壊して内容物を漏洩させ、細胞死を引き起こします。化学フリーラジカル: 高温高圧により水分子が分解され、大量のヒドロキシル ラジカル (・OH) と水素ラジカル (・H) が生成されます。これらの反応性の高いフリーラジカルは、微生物の細胞膜、酵素、DNA を攻撃し、それらを不活化する可能性があります。

簡単に言えば、超音波は液体中で「微細な爆発」のように作用し、物理的な断片化と化学的な酸化の両方を通じて微生物を破壊します。

主な用途:

超音波滅菌は、高温耐性、化学残留物がない、複雑な表面を処理できるなどの利点により、さまざまな分野で大きな可能性を示しています。

1. 食品産業

これは、超音波滅菌で最も広く使用されている領域の 1 つです。

液体食品: ジュース、牛乳、醤油、飲料などの殺菌に使用されます。従来の低温殺菌と比較して、食品の風味、色、栄養成分をよりよく保存します。

表面殺菌：果物、野菜、肉、水産物の表面に付着した病原菌（大腸菌、サルモネラ菌など）を洗浄、殺菌するために使用されます。

包装材料: 缶やテトラパックの紙パックなどの食品包装容器の内部を滅菌します。相乗的滅菌: 穏やかな加熱 (熱超音波処理)、中程度の圧力 (超音波処理)、または少量の化学消毒剤と組み合わせると、滅菌に必要な温度、圧力、または化学薬品の投与量を大幅に削減でき、「グリーン」プロセスを実現できます。

2. 医療とバイオテクノロジー

医療機器の洗浄と滅菌：超音波洗浄機は病院や歯科医院に標準装備されています。器具の隙間や隅からバイオフィルム、血液、病原体を効果的に除去し、その後の高圧蒸気滅菌に備えます。

医薬品およびワクチンの製造: 熱に弱い医薬品、ワクチン、培地の処理に使用され、有効成分を破壊することなく無菌性を確保します。

創傷面切除術: 低強度の超音波を使用して、創傷から壊死組織や細菌を除去し、治癒を促進します。

3. 水処理: 飲料水、プールの水、産業排水の処理に使用されます。これらは水中の藻類、細菌、ウイルスを効果的に殺し、有機汚染物質を分解します。紫外線やオゾンと併用するとさらに効果的です。

4. 医薬品・化粧品

熱に弱い薬液、点眼薬、スキンケア製品、化粧品の無菌生産を保証します。

利点：

非熱処理：熱に弱い物質の処理に特に適しており、製品本来の品質を最大限に保ちます。

化学残留物なし: 化学消毒剤に伴う残留問題を回避し、より安全で環境に優しいものにします。

高い浸透力: 液体内や凹凸のある表面上の微生物を処理し、デッドスポットを除去します。

強力な相乗効果: 他のテクノロジーと組み合わせることで、効率が大幅に向上し、全体的なコストが削減され、製品の損傷が軽減されます。