Development of environmentally-friendly drying method of agricultural products by vacuum microwave: aiming to optimize quality and environmental load
Project/Area Number |
22K05901
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
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Research Institution | Iwate University |
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 2022)
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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 | ブランチング / 過熱水蒸気 / 減圧マイクロ波 / 電気インピーダンス / 品質評価モデル / X線CT / ライフサイクルアセスメント / 品質 / 環境負荷 / 農産物 |
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 |
電気インピーダンスの測定により得られるLTO(Length of a coordinate at the top of the circular arc from the origin of the relevant Cole-Cole plot)を指標として、青果物のブランチング処理における新たな品質評価モデルを構築した。ニンジンの過熱水蒸気ブランチングにおける食物繊維、Brix糖度、β-カロテン、総ポリフェノールおよび色彩変化の測定値を無次元化し、ブランチング処理後試料の複数品質保持効果(MQR)を算出した。ブランチング処理効果を考慮した品質保持効果(QB)を新たに定義し、LTO比との関係を検討したところ、LTO比が低くなるに伴いQBは増加した。これらの知見は、ブランチング処理効果を考慮した品質評価法の確立に資すると考えられた。 高付加価値化が期待される減圧マイクロ波(VMW)処理を乾燥シイタケの製造に適用し、グアニル酸抽出の最適化について検討した。VMW 乾燥シイタケは20 kPa 処理でグアニル酸抽出量が多くなることが示された。これは、20 kPa 処理においてグアニル酸生成に関与する酵素の至適温度に滞在する時間が長い傾向にあることが影響していると考えられた。X線CTによる組織構造解析の結果、20 kPaでは組織の凝集が生じているのに対し、3 kPaでは組織の凝集が抑制され、小さな空隙が観察された。これは圧力を低下させたときに生じるパッフィング特性により組織の凝集が抑制されたためと考えられた。 モモについて5種類の包装形態における環境負荷を解析し、損傷率と環境負荷の関係についてモデル化を行った。その結果、直線と非直線の2パターンのモデル式を構築するとともに、栽培工程と包装資材製造の環境負荷の影響度の違いが適合するモデル式を決定する要因となることを示した。
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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
2022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、グアニル酸生成酵素の至摘温度に滞在する時間がグアニル酸抽出量の増加に寄与する可能性を見出した。さらに、電気インピーダンス測定により得られるLTOを指標とした新たな品質評価モデルの構築について検討し、ブランチング処理効果を考慮した品質評価法の確立に資する知見を得た。加えて、環境負荷の解析に必要なプロトコルを構築し、既存のモモの流通プロセスを対象としてライフサイクルアセスメントによる環境負荷の解析とモデル化による最適化について検討した。環境負荷の解析値のモデル化など、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、2022年度に構築したライフサイクルアセスメントによる環境負荷解析のプロトコルを様々な事例に適用し、その妥当性を評価する。また、減圧マイクロ波の理化学的特性の解析について検討を進める予定である。可能であれば、複数品質保持効果について、各品質評価項目の重みづけを考慮した品質評価モデルの構築についても検討を進める。
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Report
(1 results)
Research Products
(9 results)