2021 Fiscal Year Research-status Report
| Project/Area Number |
20K03915
|
|---|
| Research Institution | Gunma University |
|---|
Principal Investigator |
松井 雅義 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (50415791)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大嶋 孝之 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (30251119)
谷野 孝徳 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (50467669)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 放電プラズマ / 食品加工 / 焙煎 / 火入れ / 機能性表示食品 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
放電装置によるコーヒー豆の焙煎は2～3分程度の短時間で深煎りの焙煎度合いのものが得られ、従来法と比較して焙煎時間の短縮化に成功している。省エネ効果の観点から本方法の優位性を評価するため、コーヒー豆1 g当たりの焙煎に必要なエネルギー（kJ）を消費電力から算出したところ、家庭用焙煎機でほぼ同じ焙煎度合い（深煎り）が得られる220℃処理では9.0 kJ、240℃処理では6.6 kJであったのに対し、本方法による焙煎では8.7 kJとほぼ同等の数値であった。現状では、本方法は従来法と比較して省エネ効果が認められなかった。
本方法で焙煎したコーヒー豆を粉砕し、市販のコーヒーメーカーで抽出して得られたコーヒーの色、香り、味を評価したところ、家庭用焙煎機で焙煎したものよりも色は薄く、香り、味共に、劣っていることがわかった。これはコーヒー豆の部分的な煎りムラや焦げが要因であると考えられ、焙煎を均一化するための放電装置の改良により改善を図った。
石英管でカバーしたステンレス棒を等間隔に固定したベアリングを対向させ、一方を高電圧電極として、もう片方をアース電極として用いる放電装置を新たに作製した。アクリル板を介して2つのベアリングを固定し、ブロワで送風することで放電装置を回転させることが可能である。この状態で高電圧を印加すると誘電体バリア放電（Dielectric Barrier Discharge: DBD）の発生が確認できた。加熱により排出される水分（水蒸気）は送風により速やかに除去されるため、従来型の放電装置で問題になっていた電極へのコーヒー豆の付着が抑制される。また、コーヒー豆は回転により常に撹拌された状態が維持されるため、焙煎の均一性を向上させることができると考えられる。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請時の計画の目標をほぼ達成できた。
「各種飲料原料の焙煎・火入れ装置の開発」について、コーヒー豆1 g当たりの焙煎に必要なエネルギー（kJ）を消費電力から算出することで従来法に対する本方法の省エネ効果を評価した。さらに、コーヒー豆を回転させながら焙煎することが可能な構造を持つ放電装置を新たに作製した。ブロワの送風で回転させた状態で高電圧印加によるDBDの発生が確認できた。
「高品質な飲料原料を得るための焙煎・火入れ条件の検討」については、従来型の放電装置を用いて電極間距離、電圧の印加条件、処理時間、撹拌速度について検討したが、電極へのコーヒー豆の付着が避けられず、均一な焙煎が達成できなかったため、上述の通り装置の構造を根本的に見直し、問題の解決を図った。
「放電プラズマにより焙煎・火入れした飲料原料の成分分析、物性評価と官能試験」については、コーヒー豆・茶葉の色素および機能性成分、香味成分の抽出条件と、定量法について文献調査を進めた。さらに、本方法で焙煎したコーヒー豆から抽出したコーヒーの官能試験を実施した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
申請時の計画に従って研究を実施する。
「各種飲料原料の焙煎・火入れ装置の開発」について、前述の通りコーヒー豆の焙煎の均一性がより向上するように放電装置の構造を改良した。回転数をコントロールできるようにブロワの送風からモーターによる駆動形式に変更する予定である。本装置による茶葉の火入れについても検討を進める。
「高品質な飲料原料を得るための焙煎・火入れ条件の検討」については、引き続き焙煎・火入れしたコーヒー豆・茶葉の抽出液であるコーヒー・お茶の色、香り、味について官能試験を実施し、市販品と同等以上の品質が得られる処理条件を明らかにする。
「放電プラズマにより焙煎・火入れした飲料原料の成分分析、物性評価と官能試験」については、放電プラズマにより焙煎・火入れしたコーヒー豆・茶葉の色素および機能性成分について、それぞれ分光分析とHPLCで定量する。香味成分についてはヘッドスペースガスクロマトグラフィーで評価する。本方法により得られた焙煎・火入れ済みコーヒー豆・茶葉の成分分析値を市販品の値と比較することで品質の特性を把握する。各種飲料原料の形態の変化について、走査型電子顕微鏡（SEM）により表面や断面を観察し、窒素吸脱着法および水銀圧入法により比表面積と細孔分布を評価する。さらに、フーリエ変換赤外分光（FT-IR）法により、各種飲料原料に導入された表面官能基を分析する。水温と時間のパラメーターを変化させた抽出実験を実施し、これらの物性評価の結果と比較することで、各種飲料原料の構造や表面官能基が抽出効率に及ぼす影響を明らかにする。
|
| Causes of Carryover |
放電装置の改良を優先して進めたため、飲料原料の成分分析および物性評価に必要な物品および試薬類を購入しなかったことが要因である。次年度に速やかに購入する予定である。
|
