| 研究課題/領域番号 |
12450091
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
熱工学
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
長坂 雄次 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40129573)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
9,900千円 (直接経費: 9,900千円)
2001年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
2000年度: 5,700千円 (直接経費: 5,700千円)
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| キーワード | 熱物性 / レーザー計測技術 / 食品 / 粘性率 / 表面張力 |
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| 研究概要 |
食品工業において熱物性値の重要性が高まる中、特に食品の粘性率は工程の設計・制御・品質の評価に必要とされる。しかし食品の粘性は製造プロセス内で大きく変化する場合が多く、従来の計測技術ではその要求を満足できないのが現状である。
そこで本研究の目的は、食品の粘性率を非接触で高速に、かつ幅広い粘性率の変化に適用可能なレーザーを用いた光学的計測技術を、新たに測定原理から開発することである。
本研究の成果は以下のようにまとめられる。
(1)レーザー加熱により強制的に液体表面に微細な表面波を発生させるレーザー誘起表面波法の原理に基づいた実験装置を開発した。短時間(50ns)で加熱可能なパルスCO_2レーザーを加熱源に導入することで、低粘性、高粘性試料ともに安定して信号を検知できる実験方法を確立した。
(2)低粘性試料として水、トルエンを高粘性試料としてグリセリン等を用いることで、0.5〜1000mPa・sにわたる試料で信号を検知した.原理的に粘性率によって得られる信号波形は大きく異なり,その原理から予測される信号と同様の傾向を示す信号を検知した。以上の事より本測定法が広範な粘性率変化に適用できる可能性を示した。
(3)表面張力の温度依存性の影響を考慮した理論を適用した。その理論が,特にトルエンをはじめとする低粘性試料から実験的に得られる信号波形を十分に記述できる事を明らかにした。
(4)レーザー誘起表面波の発生メカニズムにおいて、レーザーエネルギーの吸収による熱膨張と表面張力の温度依存性の2つの寄与が支配的であることを明らかにした。マイクロスケールでの温度勾配による表面張力差が起こす波の物理的イメージを、本研究で初めて明確にした。
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