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多田, 幸生 ; Tada, Yukio
概要:
金沢大学理工研究域機械工学系<br />超音波振動と変動磁場を利用した食品の高品質冷凍技術の開発を目的に，超音波振動と交番電場が水および細胞の過冷却に及ぼす影響を実験的に追究した．1MHzの高周波超音波振動を5W以上の出力で付与すると，過冷
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却度の分散が小さくなり、また低過冷却度における核生成が抑制される傾向が見出された．また，交番電場の効果について検討し，微少電流印加により玉ねぎの表皮組織細胞の過冷却度が最大2K程度促進されたが，さらなる電流印加による過冷却促進は得られなかった．さらに，魚肉を対象に凍結・解凍による損傷度を数値計算により予測する手法が構築された．以上により，外部力を利用した食品の高品質冷凍技術の開発の基礎が得られた．<br />A method to actively controlling crystallization is one of promising technique for cryopreservation of food. The object of this project is to study the effects of ultrasonic vibration and alternating electric field on supercooling of water and biological tissue. By applying ultrasonic vibration at frequency of 1MHz to a water, a weak enhancement of supercooling was found at ultrasonic power larger than 5W. On the other hand, as for alternating electric field, it was found that the load effects of low electric current on onion cell enhanced supercooling degree, but also those of high electric current reduced supercooling degree. Furthermore, a muscle tissue of tuna fish was cooled by air-blast method. By linking the numerical model and experimentally determined correlation equations, the drip loss of tuna fish after freezing and thawing was quantitatively estimated. Summarizing these results, basic of knowledge for development of high-quality cryopreservation was obtained.<br />研究課題/領域番号:26420141, 研究期間(年度):2014-04-01 - 2017-03-31
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多田, 幸生 ; Tada, Yukio
概要:
金沢大学理工研究域機械工学系<br />超音波振動と交番磁場を利用した過冷却の促進とそれを利用した食品の高品質冷凍技術の開発を目的に，超音波振動と交番電場が水および組織体の過冷却に及ぼす影響を実験的に追究した．1MHzの高周波超音波振動を水
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に付与すると，低過冷却度での核生成の抑制および過冷却度の分散を小さくする傾向が見られたが，平均的には有意な過冷却促進効果は得られなかった．一方，模擬食品としての寒天ゲルに対しては超音波の吸収に伴う発熱作用が顕著に現れ，この効果を利用した温度制御により組織全域を過冷却状態へ移行させ，それを解除することで組織体全域を急速凍結できることが示された．<br />A method to actively controlling crystallization is one of promising technique for cryopreservation of food. The object of this project is to study the effects of ultrasonic vibration and alternating electric field on supercooling of water and biological tissue. Firstly, water in a test tube was cooled at constant cooling rate with ultrasonic vibration at frequency of 1 MHz. As the results, release of supercooling at higher temperature was suppressed by applying ultrasonic vibration, although the average supercooling degree was not enhanced. Next, we focus on the thermal effect of ultrasound as changing temperature distribution in tissue, directional freezing experiments of cylindrical agar gel immersed in low temperature solution were carried out. It was found that ultrasound at high frequency is effective to enlarge supercooled region in the tissue. The lengths of supercooled region were clarified in relation to ultrasonic power and cooling condition.<br />研究課題/領域番号:17K06192, 研究期間(年度):2017-04-01 - 2020-03-31<br />出典：「高周波超音波振動と交番磁場を併用した過冷却の促進による食品の高品質冷凍技術の開発」研究成果報告書 課題番号17K06192（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/report/KAKENHI-PROJECT-17K06192/17K06192seika/)を加工して作成
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多田, 幸生 ; Tada, Yukio
概要:
金沢大学機械工学系<br />超音波振動を利用した食品の高品質冷凍技術の開発を目的に，超音波振動が水の過冷却と氷晶形成に及ぼす影響を実験的・理論的に追究した．超音波振動を高出力で付与した場合には過冷却の解除効果が顕在化するが，低出力で照射し
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た場合には弱い過冷却の促進効果が見出された．また，超音波振動の振幅に20～25kHzの周期的な変動を付与することで過冷却促進効果が若干向上する結果を得た．さらに変動磁場の併用による促進効果が示された．また，分子動力学計算を行い，水分子に交番電場による攪乱を付与することで，氷晶成長の遅れを誘起できる可能性が示された．以上により，外部力を利用した食品の高品質冷凍技術の開発の基礎が得られた.<br />A method to actively controlling crystallization is one of promising technique for cryopreservation of food. The object of this project is to study the effects of ultrasonic vibration on supercooling of water. Two types of ultrasonic vibration; (a)amplitude-regulated vibration at frequency of 1MHz and (b)amplitude-modulated vibration, were tested. Regarding the case of amplitude-regulated vibration, the supercooling degree decreased with increasing ultrasonic power. On the other hand, as for amplitude-modulated vibration, a weak enhancement of supercooling was found at amplitude-modulated frequency of 20-25kHz. Furthermore, it was indicated that there is optimum value of ultrasonic power for enhancing supercooling degree, since the action of ultrasonic vibration would have two aspects as to promote and reduce nucleation. Summarizing these results, the mechanism of sonocrystalization in biological tissue was discussed in relation to method of ultrasonic irradiation.<br />研究課題/領域番号:23560221, 研究期間(年度):2011-2013
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