均一乾燥モデルに基づく乾燥速度式に関する研究

各種の食品乾燥装置を設計し,制御化などを行なっていくためには,簡単な乾燥モデルに基づいた乾燥速度式を設定し,それに含まれる速度パラメータを求めていくことが必要である。 既報7)において,殻状乾燥モデルに基づく乾燥速度式の設定について報告してきた。本報は,均一乾燥モデルに基づく乾燥速度式を設定する研究を行ない,寒天,にんじんならびに炊飯米を例として速度パラメータを算出して,両乾燥モデルの適用性について検討したものである。 均一乾燥モデルに基づく乾燥速度式として,乾燥表面積を簡単な近似式で仮定して表わした場合と,それが未消失含水量のべき乗で関係づけられるとした場合とを仮定した。両者の計算結果はよく似た結果になり,乾燥装置の設計などに対しては簡単なだけ後者が有用と考えられた。乾燥速度は,寒天とにんじんでは,未消失含水量のほぼ0.5乗に,炊飯米ではほぼ1.0乗に比例する結果が得られ,乾燥速度式におけ未消失含水量のべき乗値は試料により著しく異なる結果になることが分った。 既報の殻状乾燥モデルと本報に示した均一乾燥モデルによる計算結果を比較した結果,寒天およびにんじんでは大変よく似た結果が得られた。乾燥機構が明確でなく,よく似た結果が得られる場合には,取り扱いが簡単となる後者が有用と考えられる。In order to design and automatically control various drying apparatuses, it is required to determine the simple approximated drying-rate equations and to obtain the rate parameters for the equations. In a previous paper, we studied the drying-rate equations based on the drying-shell models. In the present paper, we postulated the drying-rate equations based on the uniform drying models, and calculated the rate parameters in the drying-rate equations of agar gel, carrot and cooked rice. We studied the drying-rate equations which are postulated by the consideration of the drying-surface area S and by assuming that S may be correlated to the exponent of undisappeared water content (w-we). From the comparison of the calculated results, we concluded that S might be correlated to the exponent of (w-we), and that the order of the drying-rate equations which are postulated by assuming that S might be correlated to (w-we), is 0.5-1.0 for the used samples. The calculated results of agar gel and carrot for the uniform drying model were similar to those for the drying-shell model described in a previous paper. For much results, former model is better than the latter one as the former is less intricated

殻状吸水モデルに基づくクッキング速度式に関する研究

大量連続の炊飯装置など各種食品のクッキング装置を設計し,制御化などを行なっていくためには,クッキング速度式を設定し,それに含まれている速度パラメータを求めていくことが必要である。 一般に食品のクッキング現象は複雑で,厳密な意味でのクッキング速度式を得ることは困難である。しかし,例えば炊飯などのように,クッキング現象を殻状吸水現象などによって近似的に置きかえができるような場合には,概括的にはなるがクッキング速度式を設定することが可能である。 本研究は,当面する炊飯装置設計などに対応するために,殻状吸水モデルに基づいたクッキング速度式を設定する研究を行ない,米飯などの実験データを例として,シミュレーションを行なった結果を示した。 (1) クッキング速度が,水の吸水殻状部拡散律速と水と固体食品との反応律速とによって支配されるものと考えて,クッキング速度式を球,長い円柱および薄い平板形について設定した。 (2) クッキング速度式に含まれる速度パラメータを求めるための非線形最小二乗法を使用した電子計算機プログラムを作成した。また,この計算のパラメータ初期値を求めるために,何れか一つの律速を仮定して,速度パラメータを陽関数的に求める積分式を誘導した。 (3) 米,うどんおよびきしめんを,近似的に殻状吸水モデルが適用できる球,長い円柱および薄い平板形の食品例として考えて,速度パラメータの算出例を示した。理論的により意味のある速度パラメータを得て検討していくためには,未吸水核の消失現象を仔細に研究する実験などを行なっていくことが必要である。 本研究で示したクッキング速度式は,吸水殻と未吸水核が現われる食品に適用できる。速度パラメータの意味が究明されない限り半理論式的なものであるが,当面する各種のクッキング装置の設計などに対しては簡単な取り扱いをしており有用なものである。In order to design and to control automatically various cooking apparatuses, it is necessary to determine the cooking-rate equations and to obtain the rate parameters for the equations. In this study, we postulated the cooking-rate equations based on the water-soaking-shell models, and reported on the calculation methods of the rate parameters using a non-linear least square method. The rate parameters in the cooking-rate equations of rice, udon and kishimen (round and flat noodles of wheat flour, respectively) were determined at 92.5 °C, assuming the sphere, the long-cylinder and the infinite-slab. The lengths of udon and kishimen increased by the cooking, then the calculated values of these rate parameters did not give the exact theoretical values. The rate parameters in this paper are semi-theoretical or merely experimental ones, but may be adopted with satisfaction for the design of various cooking apparatuses