2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of an Innovative Mixing Device by Incorperating Human Tacit Knowledge and Chaotic Mixing Theory
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15K14205
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
大村 直人 神戸大学, 工学研究科, 教授 (50223954)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本多 佐知子 神戸山手短期大学, その他部局等, 准教授 (60514916)
白杉 直子 神戸大学, 人間発達環境学研究科, 教授 (80243294)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 暗黙知 / 撹拌 / 動作解析 / カオス解析 / 調理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、革新的な撹拌装置の開発のためには、これまでの撹拌翼を出発点とするのではなく、理想の混合状態を出発点としてデチューニング的なアプローチも必要ではないかという考えのもと、日常生活でも撹拌動作を伴うことが多い「調理」に着目した。人間が長年積み重ねてきた撹拌動作における暗黙知を抽出するために、熟練した製菓衛生士が生クリームを撹拌する動作と、一般大学生が生クリームを撹拌する動作を解析し、カオス理論などを用いて撹拌動作および、混合メカニズムを数理科学的に明らかにすることで、まったく新しいタイプの撹拌装置の開発に繋げようとするものである。
本年度は、昨年度は1名のみの熟練者の動作解析であり、有効な撹拌動作の普遍性を論ずるには不十分であった。そこで、新たに5名の熟練者の生クリームの撹拌動作を解析し、生クリーム撹拌に有効な動作の普遍的構造を抽出することを試みた。その結果、すべての熟練者において、3～4分で評価指標であるオーバーランは最大値に達し、その最大値は100％を超え、良好な混合状態に到達しており、いずれの熟練者も同等の高い撹拌能力を持っているということがわかった。熟練者の撹拌動作では、泡立て器の先は垂直方向に楕円運動をし、１周期の間に一定期間泡立て器が液面から離れているものと、水平方向に往復運動し、泡立て器の先は液に触れたままの2つに大別されることがわかった。楕円運動では泡立て器を引き上げるときの気液界面の乱れが、水平方向の往復運動では、泡立て器が往復運動することによる液面での衝突流が空気の巻き込みを促進することで、良好なホイップクリームが得られることがわかった。
本年度はさらに、人間のすりこぎ動作を模倣した揺動型撹拌翼を用いた撹拌槽を用いて、麹菌の培養も行った。その結果、通常培養操作に用いているディスク翼に比べ、菌体生産量や酵素活性が大幅に改善することを明らかにした。
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