2022 Fiscal Year Annual Research Report
Challenge of Establishing a New Theory of Stirring and Mixing Operations by Introducing Human Motion Imitation
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20K21110
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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) |
白杉 直子 神戸大学, 工学研究科, 非常勤講師 (80243294)
本多 佐知子 神戸大学, 工学研究科, 非常勤講師 (60514916)
増田 勇人 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 講師 (90781815)
祇園 景子 神戸大学, バリュースクール, 准教授 (70533404)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 撹拌・混合操作 / 人間動作模倣 / 動作解析 / 撹拌動作 / 調理プロセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、茶道における抹茶の撹拌動作による抹茶の泡立ち評価、人間の撹拌操作に近い旋回型撹拌装置の流動・混合特性、フリージンク中のアイスクリームに及ぼす撹拌の影響について調査を行った。最終年度では、旋回型撹拌について、混合性能を評価するために、非ニュートン流体であるCMC溶液を用いた着脱色実験を行い、混合を律速する領域について検討を行った。その結果、CMC 水溶液において混合律速となっている領域は液面付近の流動が悪い領域であることがわかった。これは CMC 水溶液の擬塑性流体の特性によるものであり、液面付近のせん断が小さい領域では粘度は大きくなり流動性が悪くなるが、翼付近の領域ではせん断が大きいため粘度は小さくなり、槽上部と下部に循環流を形成していることがわかった。昨年度、主に実施した抹茶の撹拌動作による抹茶の泡立ち評価においても、液面の泡立ちには茶筅の液面でのせん断の強さが大きく関わっていることから、茶筅や撹拌翼の液面での運動が生産物の特性に大きく影響を与えることがわかった。
さらに、アイスクリームの凍結撹拌（フリージング）中における撹拌操作に着目し，回分式フリーザを用いて，撹拌速度とアイスクリーム内部構造の関係を検討した。その結果，高撹拌速度では脂肪球の凝集が促進され，内部のネットワーク構造が強固になり，構造安定性の優れたアイスクリームが製造できることがわかった。一方で，高撹拌速度では凝集体の破壊も誘発されるため，撹拌速度や凍結時間の最適化も検討する必要があることが示された。
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