熊本大学、岩井機械工業株式会社、キユーピー株式会社、熊本県酪農業協同組合連合会の産学共同研究テーマ「食品品質を劣化させない高電界パルス殺菌技術の社会実装」が、国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）の研究成果最適展開支援プログラム（A-STEP）令和8年度産学共同ステージⅡ（本格フェーズ）のICT、電子デバイス、ものづくり分野に採択されました。本研究開発では、熱で劣化しやすい液卵や牛乳を対象に、食品の品質や栄養を保つ高電界パルス（PEF）殺菌技術の実用化を目指します。令和8年10月から令和11年3月までの2.5年間で、流量100L/時で処理可能な実用PEF殺菌装置の開発が進められます。

高電界パルス（PEF）技術による非加熱殺菌の仕組み

食品製造における加熱殺菌では熱変性による品質劣化が避けられないため、加熱を伴わない物理殺菌技術が求められています。高電界パルス殺菌は青果汁などの一部食品向けに欧米で実用化されていますが、牛乳や液卵といった高タンパク食品では、実用に求められる100L/時を超える流量の処理に成功した例は報告されていませんでした。

PEF殺菌は、液体中の細菌に100万分の1秒だけ強い電界をかけることで、液中の正・負イオンを細胞膜の表裏に蓄積させ、膜を押しつぶす力によって膜を破壊し死滅させる技術です。菌のみに作用し、細胞膜を持たない食品成分には作用しない特徴を持っています。

大流量処理の課題を克服する2つの独自技術

牛乳や液卵のような粘性液体を大流量で処理する際、流路の壁近傍をゆっくり流れる箇所にエネルギーが過剰に投入されて「ホットスポット」と呼ばれる過熱箇所が生じます。これが食品成分の変性や電極への焦付きを招き、流路の詰まりや故障につながるスパーク放電を引き起こす課題がありました。

本研究開発では、これらを解決するために2つの技術シーズを導入しています。1つ目は、中央に孔を持つ絶縁板の両側に複数の孔を持つ平板電極を配置したPEF処理槽の構造です。電極部と高電界となる処理部を空間的に分離し、電極表面の電界強度を低く抑えることで、電極への成分付着や損耗を抑制します。2つ目は、処理槽の絶縁体材料に熱伝導性に優れたアルミナ（酸化アルミニウム）を採用し、水冷機構を組み合わせた点です。流路壁近傍のホットスポットを抑え、食品成分の熱変性を抑制するとともに、より強いPEF処理を可能にしています。

開発目標と産学連携の実施体制

研究開発では、液卵および牛乳に対して十分な殺菌性能と原料同等の品質保持を実現し、流量100L/時（現在の10倍）で安定稼働する装置の開発を目指します。さらに、故障なく8時間連続稼働（現在の8倍）できることを実証する計画です。

実施体制は以下の通りです。

• 統括：熊本大学
• 食品機械メーカー：岩井機械工業株式会社
• 食品メーカー：キユーピー株式会社
• 協力機関：熊本県酪農業協同組合連合会

期待される効果と今後の展開

本技術の実装により、原料に近い風味や物性、栄養成分を保った高品質な食品の提供や、殺菌プロセスの省エネルギー化・省資源化・省力化によるSDGsへの貢献が期待されています。また、賞味期限の延長を通じた食品ロス削減や流通・販売エリアの拡大も見込まれます。

研究終了後は、開発した100L/時処理装置のユーザーインターフェースなどの完成度を高め、小ロット食品向けの製造装置として岩井機械工業株式会社から市場展開する計画です。さらに、装置を新製品開発のための試験設備として開放して新規ユーザー開拓を進めるとともに、中・大規模食品製造に向けた1,000L/時処理装置の開発にも着手する予定です。

本記事は熊本大学、岩井機械工業株式会社、キユーピー株式会社、熊本県酪農業協同組合連合会の発表をもとに作成されています。