2007 Fiscal Year Annual Research Report
気液相変化理論に基づくナノ・ミクロスケール乾燥モデルの構築と新規乾燥技術開発
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17360099
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鶴田 隆治 Kyushu Institute of Technology, 工学部, 教授 (30172068)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長山 暁子 九州工業大学, 工学部, 准教授 (60370029)
谷川 洋文 九州工業大学, 工学部, 助教 (80197524)
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| Keywords | 乾燥 / ナノ・ミクロスケール / 分子動力学シミュレーション / マイクロ波減圧乾燥 / 多孔質体 / 気液相変化 / 熱工学 / 流体工学 |
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| Research Abstract |
温風乾燥や凍結乾燥が主流である現在の乾燥技術は、蒸発・昇華潜熱を加える以外に、常温からの昇温や冷却のための余分なエネルギーが必要である。本研究では、そのエネルギーを一切供給することなく、常温で蒸発潜熱のみを供給し、加熱による変質や変性、および凍結による損傷とは無関係に、高品位で高効率な乾燥を実現する新規技術を開発している。これに関連して、乾燥に係わる固体面上の三相界面におけるナノスケールの輸送現象を解明し、これまでに構築した気液相変化理論に基づく乾燥モデルを固相による気液界面構造の特徴を考慮できるように発展させ、被乾燥体に適した乾燥プロトゴルを明確に示すことを検討した。具体的には、親水性面上における液膜蒸発実験を実施し、親水処理したシリコンウェーハの表面に薄膜熱電対を製作して表面温度を直接測定し、レーザー干渉膜による液膜の計測を行い、その蒸発特性に及ぼす固体面の影響を把握した。次に、非平衡分子動力学シミュレーションによる三相界面の構造と輸送機構の解析を行い、固体面上には、加熱しても蒸発しない吸着層や、気液界面の抵抗が律則となって蒸発速度が低下するミクロ液膜が存在することを確認し、固体壁の影響であるdisjoining pressureを評価し、界面における分子の蒸発と凝縮、反射特性を把握した。さらには、マイクロ波減圧乾燥実験を実施し、食品の乾燥特性の把握と乾燥試料の組織観察を行い、圧力、外気流量とマイクロ波照射に関する詳細な情報を得るとともに、MRIによる内部水分分布の計測を行い、その特徴を示した。
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