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1.水の状態と凍結現象 DSCにより氷結率の温度依存性を求めた。また食品中の水が凍結する際、凍結界面から伝熱方向に向けての継続的なデンドライトの成長が起こり、その界面での物質移動現象に対する考察から結晶成長によって形成される凍結界面の荒さに関して、
(凍結界面進行速度)=(凍結界面での水の物質移動速度)×(凍結果面面積)
の関係を予想した。ここで、凍結界面面積が大きいことは、緻密な界面構造、従って緻密な氷結晶構造が形成されることを意味する。
2.凍結挙動の予測モデル 氷結率に温度依存性があったり、過冷却現象を伴う凍結現象にも適用可能な三段階凍結モデルを用いた結果、このモデルによって、凍結挙動が精度良く予測できることがわかった。
3.凍結挙動と生成氷結晶径の関係 氷結晶の大きさと凍結条件との関係を調べるため、各種ゲルについて水銀ポロシメ-タ-法および写真撮影法により氷結晶径分布を測定した結果、氷結晶平均径は、凍結界面進行速度の逆数に比例する傾向を示した。氷結晶径に対する添加物の影響を測定した結果、氷結晶の大きさは、水溶液構造よりも、むしろ凍結界面近傍の構造によって強く影響されることが示唆された。
4.氷晶分散構造と食品物性および食品加工操作 異なる凍結条件によって形成される氷晶分散構造が、試料の凍結乾燥速度、懸濁液および溶液の凍結濃縮、さらに凍結組織化(Freeze texturization)に与える影響を調べた結果、凍結乾燥においては乾燥速度が、凍結濃縮においては凍結濃縮度が、凍結組織化においては凍結・解凍前後の試料の弾性率変化が、いずれも凍結時の凍結界面進行速度に強く影響されることがわかり、またこれらの現象がいずれも前述のデンドライト成長モデルにより定性的に説明できることが明かとなった。
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