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rfu G
-
72-。二O.2749x 10-6 [cal/g・OC3 J ，b二一0.3510xl0-4 [cal/g・OC2J c=O. 7257xl0-2 [cal/g・OC J ，dニ 0.2453xl0-5 [cal/g・OC3 J e=O. 1215xl0-2 [cal/g・OC2 J ，J二 0.2423 [cal/g・OC J
さて， ここまでの操作によって， 温度 シミュレーションに必要な 物性値が明らになるわけであるが， (4.23)， (4.25)， (4.27)式を(4.21) 式に代入して得ら れる穀物温度により， (4.15)式の拡散係数の算出 が可能となる。
(4.15)式と(4.21)式を連立させ， 本研究では， Runge-Kutta-Gill 法により逐次計算を行った。 計算 での時聞きざみ幅は10秒として 行っている。 なお， 物質移動係数κはシミュレーションによる あて はめによって決定した。 また ， 平衡含水率me は Chen-Clayton 式 83，84)により決定した。
4.4結果および考察
図4・4...図4・6に， それぞれマイクロ波照射電力25，50，75Wの乾燥 試験結果と シミュレーション結果を示した。 口印は含水率， ・印は 穀物温度の測定結果， 実線及び波線はそれぞれ含水率 ・ 穀物温度の
シミュレーション結果を示している。
穀物温度 の実測値については， 25W の結果では， 実験開始 20分ま で急速に温度が500Cまで上昇し， その後ほぼ一定 で推移した(図4・
4)。 一方， 50Wの結果においては25W同様， 実験開始20分までに おいて， 750Cまで急速に上昇し50分後まで その付近で 推移したが，
その後は減少傾向を示した(図4・5)0 75Wの結果においては， 実 験中終始して上昇傾向を示し， 実験終了時には850Cまで上昇した
つリ門i
(図4・6)。 実験初期の急速な温度上昇はマイクロ波による発熱 のた め と考えられるが，25W (図4・4) で の温度一定の傾向は， マイク ロ波による発熱効果と ， 乾燥に伴う蒸発潜熱の奪取および熱伝達に よる熱移動による影響が平衡したものと考えられる。 50W (図4・5)
における実験後期の温度降下は， 乾燥に伴い穀粒内の水分が減少す ることによって，穀物全体の誘電損失係数( E rctan Ù Jが小さくなる，
すなわち， 籾層に作用する実効マイクロ波出力が減少するために起 こった現象であると考えられる。
シミュレーション結果はそれぞれ， 温度の絶対値としては若干の ずれが認められるものの， マイクロ波加熱による昇温特性をよく捉
えている。
含水率の経時変化については， シミュレーション値は実測値とよ
く一致した。 マイクロ波出力が大きくなるほど乾燥 が速く進むが，
仕上げ水分である14.5% (湿量基準)に達するまでに25W， 50W，
75Wではそれぞれ130分， 70分， 35分であった。
-74-口
• 1∞ (υ。)悩唄
150
• 50
. 、口
・口
--
-E・
-i・7…-・0・ipso… -目
-一…4
.e
… J' …・ 一…' '・…
含水準の実測値
一一一含水率の計算値
温度の実測値 ーーー温度の計算値 25
20 15 40 35 30
(.2.℃ま)凶町長側
10 。
1∞ 150 50
。
時間(min)
物質移動係数κ=0.562x， 0・3 (m2/s)
籾のマイクロ波乾燥シミュレーション 図4・4
2450MHz) (マイクロ波出力25W，
Microwave drying simulation for rough rice (at microwave power of 25W， 2450MHz)
Fig.4・4
-75-口
• l∞
ρ 世話 唄
150
50 含水率の実測値
一一一含水率の計算値
温度の実測値 ーーー温度の計算値
20 15 30 25 40
35
(.2.℃ま)MWv-hMW
。 150 1∞
時間(min)
50
。 10
(m2/s) 物質移動係数κ=0.528x 1 0-3
籾のマイクロ波乾燥シミュレーショ ン
図4-5
2450MHz) (マイクロ波出力50W，
Microwave drying simulation for rough rice Fig.4・5
(at microwave power of 50W， 2450MHz)
-76-150
(ハド)悩唄∞
含水準の実測値 一一一含水準の計算値 温度の実測値 ーーー温度の計算値
口
•
50 40
35 30 25 (.D.℃ま)凶附V{hMW
20 15
10 。
150 1∞
50
。
、，fcd f/ フ』m ，，E1
時間(min) 物質移動係数κ=1 .572 x 1 0-3
籾のマイクロ波乾燥シミュレーション 図4-6
2450MHz) (マイクロ波出力75W，
Microwave drying simulation for rough rice Fig.4・6
(at microwave power of 75W， 2450MHz)
-77-図4・7は発芽率と乾燥時の最高温度との関係である。 ・印は加藤 ら85)による測定値， ・印は本研究で得られた測定値である。 ここで の発芽率は絶対値ではなく， マイクロ波照射を施していない籾の発 芽率(文献値92% ・ 本研究91%)を100 とした時の相対値で示した。
一般に発芽 率は乾燥温度によって左右される86)と言われているので，
ここではマイクロ波出力ではなく，最高到達温度との関係を示した。
本研究における25Wおよび50W時の実測値は， 文献値とほぼ一 致している。 文献値では最高到達温度550C以下 においては発芽率 1000/0を維持できるが， それ以上となると到達温度の上昇に伴い，
発芽率が低下することが示されている。 すなわち， マイクロ波乾燥 未処理時の発芽率と同等の発芽率を維持するためには， 最高穀温を 550C以下に保ち得るマイクロ波出力で乾燥しなければなら ないこ とが分かる。 本研究でのシミュレーションを用いると， 最高穀温が 550Cとなるマイクロ波出力は0.23W/g (初期水分24.5%w.b.時)であ ることが推定された。 すなわち， このマイクロ波出力が籾の発芽力 を維持し得る， 限界出力であることが示唆された。
図4・8はマイクロ波乾燥を施した籾の脂肪酸度の経時変化を示し たものである。 脂肪酸度は， ベンゼン等の有機溶剤によって抽出し た遊離脂肪酸を中和するのに要する水酸化カリウムの量で表示され るが， 従来から代表的な古米化の指標とされ， 食味の構成要因とも
考えられている86)。
乾燥後30日では乾燥直後に比べ， 若干の脂肪酸度の増加が認め られるが， それぞれの実験条件でほぼ同じ値をとっており， マイク ロ波出力に対する顕著な傾向は認められなかった。 また， 変質の兆 候を示すといわれる87)25KOHmg/ 100gを下回り， 安全に乾燥貯蔵
-78-されたことが示されている。 一般に， 脂肪酸度は， 時間の経過と共 に増加していくものであるが， 乾燥後60日では逆に減少している。
これは同じサンプルを用いて測定を行っていないことに起因するも のと考えられる。 マイクロ波乾燥処理を行ったものと未処理のもの とでは脂肪酸度に顕著な差異が認められなかった が， 疋田ら86)は，
加熱操作が貯蔵中における遊離脂肪酸の生成に及ぼす影響を検討し，
高温度， 長時間の加熱を行ったものほど脂肪酸度の増加が抑制され たとしている。 その理由として， ぬか層における脂質の分解に関与 する酵素が加熱操作により一部失活することを挙げているが， マイ クロ波乾燥では， ある程度まで高温となるが， それに対し加熱時間 は短い。 そのため， 未処理の籾とマイクロ波乾燥を施したものとで は脂肪酸度の顕著な差が認められなかったものと考えられる。
-79-25W
"
5OW:
1∞
80
60
40
20
(ま)MW株保
。
90 70 80
最高到達温度CC)
50 60 40
発芽率と乾燥時の最高温度との関係 図4-7
The relationships between germination rate and maximum drying temperature
-80-Fig.4・7
10 5 40 35 30 25 20 15 300F\。ε工OX)悩鐙掻題
、.，---。
。 30 40 50 60
時間(d)
20 10
脂肪酸度の経時変化
Change in fatty acid content 図4-8
Fig.4・8
-81