八戸工業大学食 品工学研究所紀要 第 8巻 (1997年 2月
)ガ ラス温室 を用 いた太陽乾燥法 による 鮮魚 の乾燥特性 と品質変化
青 木 秀 敏
*Drying Characteristic and Change in the Quahty
for Ra覇
/Fishes under Solar]Drying Conditionsby using Glass House
Hidetoshi AoKI Abstract
This article describes the su■
lmary of drying characteristic of ra郡ァishes and the changes in the qualty for Fish under solar drying conditions by using glass house
Experilnental data shoMIs that solar drying method is rapid of drying and that dehydrated ishes has a high level in both lipid oxidation and decomposition of aesh
Furthermore,the concentration Of glutanlic acid of broth is io、 、 ア er in comparison、 、
ith thecase of natural sun drying The reason is considered that internal temperature of glass house becomes higher than the apprOpriate temperature during the day because solar radiation penetrates into the glass
Keywordsi solar drying,ashes,drying characteristic,natural sun drying,glass house
1.
は じ め に
東北地方 において
,全
産業高の中で農水産業 の占め る割合 は大 き く,青
森 県で は60%を
越 え,今後 の地域振興 を図 る上で,農
水産業の高 度化,省
力化が必要 とされ る。八戸市の水産加 工業 において,イ
カの素子 し,イ
ワシの素干 し 等の干物 の生産 は,大
部分がボイラーによる温 風乾燥法で行われている①温風乾燥法 はコス ト が高 く,天
日乾燥法 に比べて味が落 ちる等の問 題がある。一方,天
日乾燥法 は天候 に左右 され,乾燥期間が長 い
,ハ
エがたか り不衛生等の問題 が多 く,現
在 は余 り行われていない。著者 は
,こ
れ まで温風乾燥法 における6種
類 の鮮魚の乾燥特性 を求 め,魚
の種類 による乾燥*エ
ネルギーエ学科 食 品工学研究所
(併任
)特性 の違 いを検討 したユち さらに
,天
日乾燥 に代 わ る乾燥法 として用い られている遠赤外線加熱 を鮮魚の乾燥 に適用す ることを目的に,遠
赤外 真空乾燥器 を試作 し,鮮
魚の乾燥特性 とその際 の魚肉の品質変化 を検討 したり。その結果,遠
赤 外線真空乾燥法 は遠赤外乾燥法 に くらべ乾燥速 度が大 き く,脂
質の酸化程度 も小 さな値 を示 し た。 しか し,遠
赤外乾燥法 は電気代 な どのラン エ ングコス トが高 く,一
般的ではない。本報では
,農
水産物の新 しい乾燥法 として,温
室のガラス越 しに入 って くる太陽熱 を利用 して 農水産物 を乾燥 させ る太陽乾燥法 を検討 した。この太陽乾燥法 は温室 を利用することにより外 気温 より高い温度で乾燥がで き
,し
か も天候の影響 を受 けに くい特徴があ り
,施
設園芸の盛 ん なヨーロッパで最近開発が始 まっている。太陽乾燥法 の対象 となる農水産物 としては,
3 mm透明単板 ガラス 奥行 さ 450m
幅 8 0 0mm
高 さ 1 5 0 0nm
ガラス面 東西南北・屋根
熱通過率
55 kca/ざ h℃
外気温度
ガラス温室温度
ガラス温室温度
図
1太陽乾燥法実験装置概略図
ベンレコーダ①
ベンレコーダ② 湿 度
青森県津軽地方および県南地方の三戸で栽培 さ れ るブ ドウ ,県 南の南郷で栽培 されるブルーベ リー等の果樹類 ,岩 手県北部 の軽米で生産 され る椎茸
,まいた け等のキノコ類 ,八 戸 に水揚 げ され るイカ
,イワシ等の鮮魚 ,三 陸沿岸で産出 されるワカメ ,昆 布等の海草類が考 えられ る。
本稿では ,天 日乾燥法の味の良 さを生か した 太陽乾燥法 を開発す ることを目的に ,ガ ラス温 室 を用い ,ガ ラスを透過 した太陽光 と太陽熱 に
よる鮮魚の乾燥特性 とその際の品質変化 を測定 し
,それが太陽光が直接当た る天 日乾燥法 とど のように異なるのかを検討 した。
2,実 験装置および実験方法
2.1 実験装置
本 実験 で用 いた太 陽乾燥装置 の概 要 を図
1に
示 す。太陽乾燥法 で使 用す る温室 には市販 のガラス温室 を用 いた。ガ ラス温室 は幅800 mm,奥
行 き450 mm,高 さ1,500 mm,使用 ガ ラス は
3
mm厚
透 明単板 ガ ラスで ある。 この温室 を本学 エ ネル ギーエ学科専門棟 の屋上 に真南 向 きに設 置 した。温室 は外気 の侵入 を防 ぐため,ガ ムテー プで密閉 に した。 また,床
か らの熱損失 を防 ぐ た め,温 室 をコンク リー トブロ ックの上 にのせ,600 mrn 図2 天 日乾燥法実験装置概略図
床 か ら離 す とともに ,温 室下部 に
30 mm厚断 熱材
(スタイロエース
)を敷いた。一方 ,天 日 乾燥装置の概要 を図
2に示す。天 日乾燥装置 と して
,太陽光線があたるように天丼板 を
30度の 傾斜 に傾 け ,通 風 を良 くするように周囲を開放 にした専用の乾燥棚 を試作 した。両乾燥法 とも 太陽光線があた る位置 に鮮魚 をぶ ら下 げた。
電 ︼ 卜 ︻ 〇 〇 〇 引
貸 当 卜 ︻ 〇 〇 Φ
‑ 12 ‑
2.2 実験方法
外 気温 ,温 室 内温度 は φ 03mm Cu― Co熱 電 対 に よ り ,湿 度 は湿度 セ ンサ ー に よ りそれ ぞれ
24時 間測定 した。 日射量 はネオ 日射計 (英 弘精 機 製 ,MS 42)を 用 い ,水 平面全 天 日射 量 とし て求 めた。乾燥物 の質量 は ,一 定 時 間毎 に乾 燥 装 置 よ りす ばや く取 り出 し ,電 子天秤 に よ りの せ た直後 の値 を使用 した。 また分析用 のサ ンプ ル も一定時間毎 に採取 した。
乾 燥過程 にお け る魚 肉の品質 を表 わす指標 と して ,本 実験 で は脂 質 の酸化程度 を示す過酸化 物価 (POV),味 ・ 旨味 の程度 を示 す グル タ ミン 酸 濃度 お よび肉質 の変質指標 とな る揮発性塩基 態窒素
(VBN)の3項 目を測 定 した。
POVはFolish法
に よ り魚肉 よ り脂質 のみ を抽 出後 ,チ
オ硫酸 ナ トリウム標準液 で滴定 す る ことに よ り 求 めた。グル タ ミン酸濃度 は魚肉 を約
70°Cの 蒸 留水 で 30分 加 熱 して抽 出 し ,脂 肪 を分離後 ,分
光 光 度計 の可視部 吸光度測定法 (波 長
492 nm)で求 めた。
VBNは微量 拡散・緩衝 法 で求 めた。
実験 に使 用 した鮮 魚 は ,表 面積 が正確 に求 め や す い ように角切 りにで き ,し か も乾燥過程 中 に魚肉が収縮 して水分が表面 に浮 き出て垂 れ落 ち ない魚 として ,マ グ ロ (脂 身 )を 選 んだ。 マ グ ロ は八 戸市営魚菜市場 か ら購入 した解凍直後 の もの を使 用 した。
3.実験結果 および考察
3.1
ガラス温室の熱環境特性温室内熱環境特性の一例 として
,図 3に
晴天 日(12月
8日)に
おけるガラス温室内温度,湿
度お よび外気温度の経時変化 を水平面全天 日射 量 と対応 させて示す① この 日は雲がな く快晴の 日で最高気温 は81°
Cで
ある。温室内温度 は太 陽の上昇 に ともない,ガ
ラスを透過 して温室内 へ流入 す る 日射量 が増大す るため徐々に上昇 し,正
年 にピークに達 した。温室 を構成 してい る透明単板ガラスの熱通過率が大 きいため,温
室内温度が上昇す るにつれて
,ガ
ラス温室 よ り 対流で外界へ流出す る熱損失量が増大す る。 そ︹ 沢 樫 ︺ 噂
０ ０ ０ ０
︵も ハ０ ４ ９
︐ ４０
３０
２０
１０
︹ ① 翌 し 埋
００ ００
００ ハ６ ４´ ９ 留
Ｆ ︹︻
壁 層 激＼
留 ︻ ω ︺ ① 咽 蕉 Ш Ｋ 制
8 10 12 14 時刻 〔
hr〕図 3 温室 の熱環境特性
(快晴 日
)(12月8日
)‑13‑
■ 外 気 温
● 温 室 内 温 度
▲ 温 室 内 西
,度
16
■ 外 気 温
● 温 室 内 温 度
▲ 温 室 内 湿 度 ︹沢
︺褪
︺
８０
６０
４０
２０ ４０
３０
２０
１０
①︹ し 翌 理
０ ０ ０ ０ ０ ０
６ ４ ２
Ｆ︹︼
単遺
＼出ωＯ 留︺ 咽 蕉 ШＫ 制
のた め正午以 降,日射量 の下 降 も加 わ り温室 内 温度 は急激 に減 少 してい る。
一 方温室 内相対湿度 は 日の出 とともに温室 内 温度 が上昇 す るた め急激 に減 少 し,9〜15時ま
で の間10%以下 を保 ち
,日
没 前 に再 び上昇 して い る。比較 のた め, 日射量 の少 ない曇天 の 日 (12月
9日
)の経 時変化 を図4に示 す。 この 日は,正午 前 後 に1時間 程 日が さ し た 以 外 は最 高 気 温8 10 12 14 口寺咳ば〔hr〕
図4 温室の熱環境特′性 (曇天 日
)(12月
9日)2345
日 数 [日]
図
5乾燥過程 にお ける重量変化
16
11,6°Cの
曇天の 日である。温室内温度 は外気温
より
5〜10°C高いだけで
,最高温度 は
19.4°Cにとどまった。それ に伴い ,相 対湿度 も高 く ,最
低 は 26%で あった。
普通板 ガラスは太陽の 日射の
78%を透過 し
,ガラスで吸収 して再放熱 される 6%を 合わせ る
と
84%の日射量 を室 内に取 り込 む と言われて いる
3屹そのため
,図 3に示す ような日射量の多 い快晴の 日は
,太陽の 日射量 を多 く取 り込んで
,︹∞
︺ 咽 糊
８
６
４
２
０
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＼
ヽ 彙
0人,,乾蝶 法
△ ′、日乾蝶 法
6
︹ 沢
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８０
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∞
∞
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留 ①
︺ 咽 蕉 Ш Ｋ 制
10 12 時刻 〔 hr〕
14 16
図 6 温室の熱環境特性
(実験開始当 日
)(11月16日
)100
40
o太
陽乾 〉巣法△ 天 日乾操 法
＼
Ｉ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ ｌ
︲
＼
小
2o
0
03
自由含水率
[一]図 7 乾燥過程 中の過酸化物価 (POV)の 変化
自由含水率
E―]図 8 乾燥過程中のグルタ ミン酸濃度の変化
﹇聟
＼ ｇ 二 枢 葛 ＞ ｏ 偕 ﹇ Ｎ ＼ ∞ ﹈ 娯 増 裔 へ ″ ヘ ミ く
‑15‑
外
気
温 温 室 内 温 度 温 室 内 湿 度
△ 天 日乾燥 o太 陽
ゝ ＼＼
u
温室 内温度 が外気温 よ り27°C高い34.6°Cまで 上 昇 す る。 しか し
,図
4に示 す よ うな 日射量 の 少 な い曇天 の 日は,外
気 温 よ り最 高9。 3°C高
い だ けで,温
室 内温度 はあ ま り上昇 しない。ガ ラス温室 内 に流入 す る 日射量
On,ガ
ラ ス温室 か ら外界 へ放 出す る熱損 失量 Qut,か ら計 算
4)さ
れ る 温 室 の 一 日 の 平 均 集 熱 効 率η
((=On― Cut)/On×100)は,図
3に示 した快 晴の 日で 23%,図
4に示 した曇天 の 日で 48%
であった。曇天の 日の集熱効率が高いのは ,流
入す る日射量 は少ないが ,温 室内温度が上昇 し ないため熱損失量がそれ以上 に少 な くなるため と考 えられ る。
3。
2
鮮 魚 の乾 燥特性 と品質変化図5に太 陽乾 燥 法 お よび天 日乾 燥 法 にお け る 鮮 魚 の重量 変化 を示 す。 両乾 燥法 とも重量 が平 衡 に達 す るの に8日か か ったが
,実
験 開始一 日 目で乾 燥 され る水 分 の約60%が
除 去 され て い る。天 日乾燥法 に比 べ,温
室 を利 用す る太 陽乾 文果法 の場 合 の方が乾 燥 が速 い こ とが わ か る。 図 6に実験 開始 当 日 (m月16日
)の温 室 内温度,湿 度 お よび外気温 の経時変化 を示 す。 この 日は
＼＼
沌
送 ° ＼
Ｌ マ
＼
≦
0太
陽 乾蝶 法 天 日乾蝶 法ヽ
自由含水率
[―]図
9乾燥過程 中の揮発性塩基態窒素
(VBN)の変化
晴天 の 日で あ るが雲 が発生 し,日射量 は激 し く 変動 してい る。外気温 は最高9.3°C,温室 内温度
は最高28.4°
Cで
湿 度 は最低9%で
あ る。その後実験 中の一週 間 は降雨
,降
雪 の よ うな気 象状 況 の急変 もな く,多少 の変動 はあ るが ほぼ同様 な 変化 を して いた。外気 の風速,湿
度 も影響 す る と考 え られ るが,温
室 内温度 と天 日乾燥 の温度 に相 当す る外気温 との温度差 が乾 燥速度 の差 に な って表 われてい る と考 え られ る。図7に乾 燥過 程 中の過酸 化物価 (POV)の値 の変化 を比較 して示 す。
POVと
は脂質が酸化す る際初期 に生ず る過酸化物 の量 を示 し,数
値 が 大 きい程酸化 が進行 してい る こ とを示 す。両乾 燥 法 とも,POV濃
度 は乾燥 が進行 す るにつれて 高 くな ってお り,自由含水率0.5を境 に著 し く 上 昇 してい る。 この こ とは乾燥過程 の後半 に脂 質 の酸化 が急激 に進 む こ とを示 して い る。 また 太 陽乾燥 法 の場 合 の方が乾 燥過程 中のPOV濃
度 が常 に高 く
,脂
質 の酸化 が大 きい こ とを示 し て い る。 これ はガ ラス温室 内温度 が外気温 よ り 昼 間 。夜 間 ともに高 いた め,太
陽乾燥法 の場合 の方が高度不飽和脂肪酸 が酸素 と反応 しやすい 状 態 で あ った こ とが原 因 と考 え られ る。図8に乾 燥過 程 中の水溶性 グル タ ミン酸濃度 の変化 を,ヒ較 して示 す。 グル タ ミン酸濃度 につ いて は
,水
分 の濃縮 に よる濃度上昇 を補正 した 実 質 の濃 度 の値 を示 した。天 日乾燥法 の場合,グ ル タ ミン酸濃度 は生(含
水 率2.5)か ら含水率1.0(期
間 に して1日
)ま で上昇後,含
水 率0。25 か ら再 び急上昇 してい る。一方太陽乾燥法 の場 合,生
か ら含水率0.5(期
間 に して2日
)ま で は あ ま り変化 しないが,そ の後急上昇 してい る。両 者 に変化 の違 い はあ るが,
グル タ ミン酸濃度 は 天 日乾 燥 法 の場 合 の方 が大 きな値 を示 して い る。天 日乾燥 の場合,外気温 が約12°C以下 の条 件 下 で あ り,一
方太 陽乾燥法 の場合 は,温
室 内 温 度 が最高38°Cの条件 下 で あ る こ とか ら,低 温 度 の場 合 の方が グル タ ミン酸 濃度 の増加 が大 き ヤゝこ とが考 え られ る5)。 この こ とは温風乾 燥器 の器 内温度 を20°C,30° C,40°Cと変 えて,乾
燥 過﹇ ﹈ ｏヨ ＼ ∞温 Ｚ ｍ ＞
‑16‑
程 中のグルタ ミン酸濃度 を測定 した ところ
,20°
Cの
場合がグルタ ミン酸濃度が一番増加 した結 果0に
も表われている。図
9に
乾 燥 過 程 中 の 揮 発 性 塩 基 態 窒 素(VBN)の
変化 を上ヒ較 して示す。VBNは肉質の 変質指標 とされているもので,VBNの
値が30
を越 える と初期腐敗 と言われてい る。VBNは
太陽
,天
日両乾燥法 とも乾燥の進行 に ともない 上昇 しているが,太
陽乾燥法の場合 の方が若干 大 きい。これは前述 と同様,太
陽乾燥法の場合,温室 を利用す る関係上
,乾
燥温度が高いため揮 発性塩基態窒素(VBN)発
生の化学反応速度が 速 くなるため と考 えられ る。3)天
日乾 燥 法 の方 が 魚 肉 の脂 質 酸 化 が 少 な く
,味。旨味 の程度 も大 き く ,し か も鮮度低 下 も少 ない。
本研究 は
,八
戸市の平成6年
度「21は
ちのへ 研究奨励金」の助金 を受 けました。関係各位 の皆様 に感謝の意 を表 します。本研究 を遂行 す るにあた り御指導頂 いた青森県水産物加工 研究所化学試験部長の中谷肇氏,同
所主管研 究員の石川哲氏 に心 よ り感謝 いた します。 ま た本研究 に際 し,実
験指導 を行 った本学エネ ルギーエ学科技術職員中谷勝美氏,実
験 に協 力 された平成6年
度卒業生の浅利和典(東
北 電気製造 い),一
井幹久(丸
片機水l抑),長
島 重明(本
学大学院)の
各氏 に感謝致 します。引 用 文 献
1)青 木秀敏 :八 戸工大食品工学研究所紀要
,2,p41(1991)
2)青 木秀敏 :八 戸工大食 品工学研究所紀要
,6,p21(1995)
3)原 田 剛 :空 気 調 和 。衛 生 工 学 ,69,p̲63
(1995)
4)空 気調和 。衛生工学便 覧 第 12版
(1995)5)青 木秀敏 :平 成 6年 度「
211まちのへ研究」概要
(八戸市 ),p33(1995)
6)浅 利和典 ,一 井幹久 :平 成 6年 度八戸工業大学 エネルギーエ学科卒業論文 ,p60(1995)
4
ま
と
め
天 日乾燥法 の味 の良 さを生 か した太 陽乾燥法 を開発 す る ことを目的 に,ガ ラス温室 を用 い,ガ ラス を透過 した太 陽光 と太 陽熱 に よる鮮 魚 の乾 燥特性 とその際 の品質 変化 を測定 し ,天 日乾燥 とどの よ うに異 な るのか を検 討 し ,下 記 の こ と が明 らか になった。
1)ガ
ラス温室 内温度 は ,午 前 中流入 日射量 が 増 大 す るた め上昇 し,正 午 に ピー ク に達 す る。
その後 ,外 界 へ流 出す る熱損 失量 が増 大 す る た め ,温 室 内温度 は急激 に低下 す る。
2)乾
燥 速 度 は太 陽 乾 燥 法 の場 合 の 方 が 大 き
ヤゝ。
