2022 年度実施状況報告書

高周波誘電加熱を併用した真空凍結乾燥過程における殺菌操作の構築

研究課題

研究課題/領域番号	22K05906
研究機関	三重大学
研究代表者	橋本篤三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (40242937)
研究分担者	末原憲一郎三重大学, 地域イノベーション学研究科, 教授 (70291614)
研究期間 (年度)	2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード	殺菌効果 / 真空凍結乾燥 / 高周波誘電加熱 / 食品
研究実績の概要	本研究では，食品の高周波加熱併用真空乾燥過程における乾燥・殺菌同時操作の最適操作条件の探索を研究目的としている。以下に，研究1年目の2022年度の研究実績の概要を示す。既往の研究で，真空凍結乾燥過程において高周波誘電加熱を併用することにより，乾燥時間の著しい短縮が図れることを実験的に示された。また，高周波を発生させる電極間に乾燥試料から昇華した水分子に由来するプラズマの発生が観察され，真空凍結乾燥過程における乾燥・殺菌の同時操作の可能性が示唆された。そこで，乾燥速度と殺菌効果との関係を把握することを目的とし，高周波誘電加熱併用真空凍結乾燥特性に及ぼす高周波を発生させる電極サイズの影響，および乾燥試料成分の影響について検討した。また，高周波誘電加熱併用真空凍結乾燥過程における殺菌効果について検討した。その結果，乾燥試料の成分により高周波誘電加熱併用による乾燥時間の短縮効果に差異が認められ，乾燥過程における殺菌効果も乾燥試料の特性により異なることが示唆された。以上のように，研究1年目の2022年度においては，2年目以降に研究を推進するための基盤が構築された。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 2: おおむね順調に進展している理由乾燥速度と殺菌効果との関係を把握することを目的とし，高周波誘電加熱併用真空凍結乾燥特性に及ぼす高周波を発生させる電極サイズの影響，および乾燥試料成分の影響について検討した。また，高周波誘電加熱併用真空凍結乾燥過程における殺菌効果について実験的に検討した。乾燥特性に及ぼす電極サイズの影響を無視できることが実験的に確認された。また，食品モデルとして凍結寒天を用い，その凍結寒天中に添加物を加え乾燥特性に及ぼす影響を検討したところ，添加物の種類や濃度により乾燥速度に差異が生じることがわかった。さらに，実際の食品に関しても高周波誘電加熱により乾燥時間の短縮が可能であったが，食品の種類によりその効果に差異が認められた。乾燥の促進が確認された実験条件下において，高周波誘電加熱を併用することにより食品モデル中の殺菌が可能であることが確認された。また，その殺菌効果は，乾燥試料の特性により異なることが示唆された。以上のように，研究1年目の2022年度においてはほぼ予定通りの成果が得られ，2年目以降の研究基盤が構築された。
今後の研究の推進方策	本研究は，食品の高周波誘電加熱併用真空凍結乾燥過程における乾燥・殺菌同時操作の最適条件の提示を目的としている。研究２年目の2023年度においては，2022年度の研究成果を基礎として，試料特性に適した高周波誘電加熱併用真空凍結乾条件を見いだすとともに，その乾燥条件を参考として殺菌実験を行い，飼料成分や供試細菌の位置などの殺菌試料特性と乾燥特性との関係を考察する。最終年となる研究3年目の2024年度は，高周波誘電加熱式真空凍結乾燥過程における殺菌の実際の食品加工プロセスへの適用性に関して，品質変化およびエネルギー消費量の側面から評価し，高周波誘電加熱式真空凍結乾燥における殺菌操作の構築を試みる。
次年度使用額が生じた理由	理由：　新型コロナ感染症の感染拡大の影響を受け，情報収集のための出張が少なくなったため，旅費の使用が予定よりも少額となった。また，温度測定用の光ファイバーが想定していたよりも長持ちしたため，消耗品費が予定よりも少額となった。使用計画：　2022年度にできなかった出張を2023年度に予定している。また，2022年度に光ファイバーが長持ちしたため，2023年度はその消費が多くなるものと考えられる。