凍結乾燥を利用した多孔質固体の力学物性制御に関する研究

冷冻干燥控制多孔固体力学性能的研究

• 批准号: 22KJ2328
• 负责人: 曽我部 知史
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2328/
• 关键词: テクスチャー; 凍結乾燥

本研究は、多孔質構造が固体食品の食感に及ぼす影響を明らかにし、凍結乾燥により調製される固体の食感制御指標を確立することを目的とした。初年度は、マルトデキストリンからなるモデル多孔質固体に対する検討を行った。多孔質固体の食感はレオメーターを用いた圧縮破断試験により評価した。一定密度（クリティカル密度）以上の固体は脆性破壊を示し、その多孔質度（見かけ密度）低下に伴い破断荷重や圧縮エネルギーは低下、サクサク感に相当する破断ピーク数は増加した。見かけ密度と破断荷重との関係は、両対数プロットにおける一次式において予測できることが示唆された。一方、クリティカル密度以下の固体は明確な破断挙動を示さず、ふわふわとした弾性的な性質を示すことが確認された。破断を示さない固体の食感を繰返し圧縮試験における復元率により評価した。ふわふわとした性質と脆性とを併せ持つ、ある特定領域（密度０とクリティカル密度との中間付近）を除き、多孔質構造は復元率に影響を与えなかった。凍結乾燥において、乾燥条件によってはコラプス（多孔質構造の崩壊）が発生することがある。甘味料等として用いられる少糖はマルトデキストリンと比べコラプスしやすい。今後検討予定である少糖等を含む多成分モデルにおける凍結乾燥条件最適化のため検討も行った。この結果、溶液をゲル化してから凍結乾燥することで、材料の凍結濃縮ガラス転移温度にかかわらず、コラプス防止と乾燥効率改善とを両立できることが分かった。以上の研究成果の一部は、国内シンポジウムおよび国際学会にて発表した（ポスター発表）。

这项研究旨在阐明多孔结构对固体食物质地的影响，并建立通过冷冻干燥制备的固体纹理控制指数。在第一年，我们研究了一种由麦芽糊精制成的多孔固体。通过使用流变仪通过压缩破裂测试评估多孔固体的质地。具有恒定密度（临界密度）或更高的固体表现出脆性断裂，并且随着其孔隙率（明显密度）的降低，断裂负荷和压缩能的减少，而断裂峰的数量与脆皮感觉相对应，增加。有人提出，可以在两个对数图中的线性方程中预测明显密度和断裂载荷之间的关系。另一方面，临界密度以下的固体没有显示出明显的破裂行为，并表现出蓬松的弹性特性。在重复压缩测试中，通过恢复速率评估了未显示破裂的实体的质地。除了某些区域（密度0和临界密度之间的中间）外，结合了蓬松的特性和脆性，多孔结构对恢复速率没有影响。在冷冻干燥期间，可能会根据干燥条件发生崩溃（多孔结构瓦解）。用作甜味剂的寡糖比麦芽糊精更容易崩溃。还进行了调查以优化包含寡糖等的多组分模型中的冻干条件，这些模型将来会考虑。结果，发现通过凝固溶液然后冻干，无论材料的玻璃过渡温度如何，都可以预防塌陷和改善干燥效率。上述一些研究结果是在国内研讨会和国际会议上提出的（海报介绍）。

项目成果

Effect of gelation on the structural deformation of freeze-dried food products

凝胶化对冻干食品结构变形的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomochika Sogabe;Sukritta Anantawittayanon;Kiyoshi Kawai
• 通讯作者: Kiyoshi Kawai

Effect of gelation on the physical properties of freeze-dried soup products

凝胶化对冻干汤品物理性质的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomochika Sogabe;Kiyoshi Kawai
• 通讯作者: Kiyoshi Kawai