Development of environmentally-friendly drying method of agricultural products by vacuum microwave: aiming to optimize quality and environmental load
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22K05901
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
折笠 貴寛 岩手大学, 農学部, 准教授 (30466007)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 乾燥 / ブランチング / 減圧マイクロ波 / X線CT / ライフサイクルアセスメント / 抗酸化活性 / 食品ロス / 環境負荷 / 過熱水蒸気 / 電気インピーダンス / 品質評価モデル / 品質 / 農産物 |
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| Outline of Research at the Start |
減圧マイクロ波乾燥（VMD）は低環境負荷な高付加価値乾燥技術としての潜在的価値を有していると考えられる。この仮説を実証するため、VMD製品の品質変化について、反応速度論・拡散理論・平衡論などの手法を用いて解析し、構築した数理モデルに基づき品質を最適化するVMD条件を明らかにする。これら知見をライフサイクルアセスメント（LCA）手法による環境負荷定量法により解析すれば、既存の方法と比較したVMD導入系における環境負荷の優位性が明らかになるとともに、品質と環境負荷を考慮した新たな最適化理論の構築が可能となる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
減圧マイクロ波乾燥（VMW）ショウガのジンゲロール・ショウガオール含有量、DPPHラジカル消去活性および食味に与える影響について検討し、ショウガに対する減圧マイクロ波乾燥処理の適用可能性について考察した。その結果、VMWショウガはHAショウガと比べて辛味が抑制され、香りが増す可能性が示された。今後は、香りに着目したVMWの条件の検討と香気成分の同定を行うことで、VMW乾燥ショウガの特徴を生かした加工食品の製造が期待される。
シイタケのVMW乾燥をターゲットとして、乾燥速度と試料構造の関係について調査したところ、3 kPaと20 kPaの条件下では、特に低圧と高マイクロ波出力がシイタケの水分を変化させる主要因であることを明らかにした。X線CT画像の観察によると、3 kPaで乾燥させた試料はより小さな孔を持つ多孔質構造が多かったが、20 kPaで乾燥させた試料では細胞の塊の形成に伴い、より大きな孔を形成したと推察された。
日本から台湾に輸出される生鮮リンゴ、および日本国内で流通しているモモを対象にライフサイクルアセスメント（LCA）を実施し、サプライチェーン上のホットスポットを特定した。さらに、ポストハーベスト工程に着目し、ライフサイクル環境影響を最小化する方法を探った。その結果、緩衝包装導入に伴うロス削減、日本の国内輸送へのモーダルシフトの導入、船舶輸送において農地に近い港の利用など、環境負荷を削減する具体的方法を示した。
低環境負荷の観点からキャベツの遠赤外線乾燥における最適な乾燥トレイ材質を評価した。その結果，ポリプロピレン製トレイの代わりにスチール製トレイを用いることでCO2排出量が約30 %削減されることを示した。また，低環境負荷条件で乾燥キャベツを製造するには，トレイ輸送および試料乾燥工程におけるCO2排出量の削減が必要であると考えられた。
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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
2023年度は、減圧マイクロ波乾燥における乾燥速度増加のメカニズムの解明に必要なX線CTによる構造解析を行うとともに、ショウガの官能評価結果に基づく減圧マイクロ波処理適用の可能性について、詳細に検討した。さらに、ライフサイクルアセスメントをいくつか農産物流通プロセスに適用し、食品ロス低減が環境負荷を減少させる要因となり得る可能性を示唆するとともに、シナリオ分析に基づき、農産加工プロセスにおいて環境負荷を削減する要因についても検討した。減圧マイクロ波処理の品質評価に関しては、X線CTによる画像解析に基づき、乾燥速度と試料構造の関係について明らかにするなど、一部で当初予定を超える成果が得られており、全体的には順調に進捗していると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、2023年度に取りまとめに着手した重みづけを考慮した複数の評価項目に関する品質評価モデルの構築について検討を進める。さらに、減圧マイクロ波処理における環境負荷を評価し、品質と環境負荷の最適条件について明らかにする予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(21 results)
