| 研究概要 |
コールドチェーンの発達に伴って食品を安全かつ美味しく凍結保存する技術の確立が求められている.凍結保存は原理的には,低温化と活性水分の低減により生化学反応の抑制を図るものであるが,凍結の過程で細胞レベルのミクロ現象が生じ,これが各種の凍結損傷に繋がる.したがって,食品の品質を劣化させない効果的な凍結技術の開発が課題となる.
本研究では,超音波照射を利用した凍結過程における氷晶形成の能動的制御を追究する.すなわち,超音波の付与によるミクロな振動および超音波キャビテーションを利用して,細胞内外の氷結晶の微細化と氷核生成数の増進を図り,それによる高品質な凍結を実現する冷却技術の開発を目標とする.
本年度は,(1)超音波照射が組織体の過冷却度および氷晶形成に及ぼす影響の実験的・理論的検討,および(2)超音波照射が水の過冷却に及ぼす影響の実験的検討を目的に,研究を実施した.主な成果は以下のように要約される.1.模擬食品として寒天ゲルを供試した凍結実験の結果,28kHzの周波数の超音波を高出力で超音波照射した場合には過冷却の解除効果が,また,低出力で照射した場合には過冷却の促進効果が見られた.また,過冷却状態から凍結が開始する場合,超音波照射による氷晶の微細化の効果が生じることが確認された.2.FDTD法を用いた音場と温度場の数値解析の結果,高周波超音波を利用すると,音波吸収に伴う発熱効果により過冷却域が拡大する可能性が見出された.3.水を供試した過冷却実験の結果,1MHzの高周波超音波を連続照射しても過冷却の促進効果は認められず,過冷却の解除効果が顕在化する.しかし,弱い超音波出力の条件で音圧振幅に周期的な変動を加えた場合,微弱ではあるが変動周波数によっては過冷却が促進される条件が見られた.しかし,実験データが少ないため,さらなる実験によりその効果を検証する必要があると考えられる.
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