JP2006242892A - 茹麺の膨潤非崩壊領域の判定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】茹麺を破断試験に供して、茹麺の荷重−変位曲線を求め、得られた荷重−変位曲線を二次微分し、得られた二次微分曲線の最小点に最も近接する極大点を含む部分を二次関数で近似し、得られた二次関数曲線の極大値を与える点から茹麺の膨潤非崩壊領域を求めることにより、上記課題を解決する。
【選択図】図1
Description
なお、図14において、D1は、茹麺12の中心部の膨潤非崩壊領域12bの半径、D2は、茹麺12の半径、PDは、茹麺12の直径(PD=2×D2)を表し、値Mは、(D1+D2)を表す。
このため、茹麺の膨潤非崩壊領域を高い精度で判定できれば、言い換えれば、膨潤非崩壊領域と膨潤崩壊領域の境界を高い精度で特定することができれば、茹麺製造における過不足がない茹で時間についての知見を得ることができる。すなわち、茹麺製造において、茹麺の種類に応じて、適度なこしの強さや歯ごたえ良さなどの食感を与える膨潤非崩壊領域を茹麺に残すことができる茹で時間を得ることができる。
そこで、MRI(核磁気共鳴イメージング装置)を用いて、茹麺内部の水分勾配の変化の解析を行うことにより、膨潤非崩壊領域と膨潤崩壊領域の境界を特定して、茹麺内部の膨潤非崩壊領域判定する方法が提案されている(非特許文献1参照)。
しかしながら、その一方で、MRIは非常に高価であり、かつ操作も複雑なことから、MRIを使用して茹麺の膨潤非崩壊領域を判定するのは、実用に適さないという問題点があった。
Journal of Food Engineering 49 pp1-6 (2001)
日本そばなどの種々の麺に適用可能である。
同図に示す茹麺の膨潤非崩壊領域の判定システム(以下、単に、判定システムともいう)10は、茹麺12の圧縮破断試験を行う破断試験機14と、破断試験機14で得られた結果を用いて茹麺の膨潤非崩壊領域を算出し判定する演算処理系16とを有する。
本発明に用いられる破断試験機14としては、図示例の破断試験機に限定されず、茹麺12の圧縮破断試験を行うことができるものであればどのようなものでも良く、例えば、レオメータとも呼ばれるものや、静的試験機など、公知の破断試験機を用いることができる。
本発明の茹麺の膨潤非崩壊領域の判定方法を実施する判定システムは、基本的に以上のように構成される。
本発明の判定方法においては、まず、図1に示す破断試験機14を用いて、茹麺の圧縮試験を以下のようにして行う。
次に、演算処理系16の曲線作成手段26は、こうして、破断試験機14の測定結果として送られてきた変位と荷重をプロットし、荷重−変位曲線を求める。
こうして得られた荷重−変位曲線の一例を、図2に示す。
次に、さらに、変位が増加すると、荷重はついに極大点に達し、変位の増加に伴って荷重が減少する部分が生じるが、直ぐに荷重が極小点に達し、その後は、変位の増加に伴って荷重が急上昇する。
変位が茹麺12の直径PDに達すると、プランジャ先端部20aは、試料台18に当接し、変位が止まる。
次に、二次微分手段28は、こうして送られてきた荷重−変位曲線のデータを用いて、まず、荷重−変位曲線を微分(一次微分)する。
こうして得られた、図2の荷重−変位曲線を微分した一次微分結果を図3に示す。
続いて、二次微分手段28は、こうして得られた一次微分曲線をさらにもう一度微分(二次微分)する。
ここで、図4は、二次微分手段28で図3の一次微分曲線を微分した結果、すなわち、図2の荷重−変位曲線を二次微分した二次微分結果(曲線)である。図4において、点Aは、二次微分曲線の最小点Bに最も近接した極大点である。
次に、関数近似手段30は、こうして送られてきた図4に示す二次微分曲線の極大点A近傍のデータを用いて、図4における極大点Aの近辺の曲線を二次関数で近似し、得られた二次関数曲線の極大点を求める。
ここで、図5は、図4の二次微分曲線における極大点A付近の3点のデータをピックアップして直線で結んだものであり、図6は、図5の3点を結ぶ直線を二次関数曲線で近似した結果である。
y = ax2 + bx + c …(式1)
上記式1を微分すると下記式2になる。
dy/dx = 2ax + b …(式2)
ここで、dy/dx = 0のときのyが極大値であるので、このときのxの値Mは、以下の式3で求められる。
M = −b / 2a …(式3)
従って、領域判定手段32は、関数近似手段30で得られた図6の近似二次関数曲線の係数aおよびbから、値Mを求めることができる。
従って、領域判定手段32は、マイクロメータで測定した茹麺12の直径に1/2を乗じて得られる茹麺12の半径をD2とすると、茹麺12の膨潤非崩壊領域の半径D1を、以下の式4で求めることができる。
D1 = M − D2 …(式4)
なお、D1およびD2から、膨潤非崩壊領域の麺の断面積に対する比率(R1(%))を、以下の式5で求めることができる。
R1(%) = πD12/πD22×100
= D12/D22×100 …(式5)
本発明の茹麺の膨潤非崩壊領域の判定方法は、基本的に以上のように構成される。
従って、図15に示す矩形状の茹麺13では、茹麺13の右辺13cおよび左辺13d間の距離が、図1に示すプランジャ20の先端部20aが茹麺13において破断する箇所の上端と下端の距離となり、図14に示す円形状の茹麺12の直径PDに対応するものとなるので、この破断箇所の上下端の距離をPDで定義することができる。なお、破断箇所の上下端の距離PDは、茹麺13の矩形断面の対角線の交点(中心)を通り、破断方向aに平行な中心線13e上において、破断方向aに垂直な2辺13cおよび13d間の距離として定義することもできる。
なお、図14に示す円形状の茹麺12の半径D2に対応して、図15に示す矩形状の茹麺13では、破断箇所の上下端の距離PDの半分、すなわち、中心線13e上における茹麺13の破断方向aに垂直な2辺13cおよび13d間の距離PDの半分を、D2として定義することができる。また、図14に示す円形状の茹麺12の場合と同様に、図15に示す矩形状の茹麺13でも、値Mは、破断方向aに平行な中心線上において定義される。
なお、図15に示す矩形状の茹麺13においては、その断面形状が正方形の場合を除いて、その断面形状に異方性があるので、破断方向aと垂直な破断方向bに対しても、破断試験を行い、距離PD、距離D2、値Mおよび距離D1にそれぞれ対応する距離PD’、距離D2’、値M’および距離D1’を求める。
こうして得られた距離D1および距離D2と距離D1’および距離D2’とを用いて、上記式5の代わりに、下記式9を定義することにより、膨潤非崩壊領域の麺の断面積に対する比率(R1(%))を求めることができる。
R1(%) = D1×D1’/(D2×D2’)×100
= 100×D1×D1’/(D2×D2’) …(式9)
なお、本発明の茹麺の膨潤非崩壊領域の判定方法は、上述した断面形状が円形状や矩形状の茹麺のみならず、楕円形状や多角形状などの任意の断面形状の茹麺にも適用可能である。このように、任意の断面形状の茹麺の場合において、その断面形状が上述した円形状や矩形状に近似できる場合には、上述した方法をそのまま適用すればよいが、近似できない場合には、茹麺およびその膨潤非崩壊領域の断面積を求めるのに必要な長さ(距離)の方向の全てを破断方向として、本発明法を適用し、すなわち、上述した破断試験を行い、各破断方向における距離D1およびD2を全て求め、それらを用いて、膨潤非崩壊領域の麺の断面積に対する比率(R1(%))を求めるようにすれば良い。
直径1.7mmのパスタ乾麺(日清フーズ株式会社製「セレクト」)を、沸騰水中で8分間茹でて得られたパスタ茹麺について、図1に示す判定システム10において、以下の条件で圧縮破断試験を実施した。なお、このパスタ茹麺は、その断面形状が、図14に示す茹麺12の断面形状で近似できるものである。
破断試験機14:小型卓上試験機EZ Test-20N(島津製作所株式会社製)
プランジャ20:三角(V)型プランジャ:先端部20aの幅1mm
プランジャ20の移動速度:30mm/分
曲線作成手段26のプロットソフトウェア:SHIKIBUレオメータ(島津製作所株式会社
製)
二次微分手段28の微分計算ソフトウェア:unscrambler(CAMO社製)
測定回数:15回
また、図7は、表1の結果をプロットして得られた荷重−変位曲線である。
また、図8は、表2の結果をプロットして得られた荷重−変位曲線の一次微分曲線である。
図9の点m近辺を、以下のようにして二次関数で近似した。
図10は、図9における点m付近の3点のデータをピックアップして直線で結んだものであり、図11は、図10の3点を結ぶ直線を近似した二次関数曲線である。
y = −150.19x2 + 492.27x + 402.26 …(式6)
ここで、上記式6を微分すると下記式7になる。
dy/dx = −300.38x + 492.27 …(式7)
そこで、dy/dx = 0のときのyが極大点を与えるので、そのときのxの値を求めると、
M = 1.64(mm)となった。
上記値Mおよび半径D2から、茹麺の膨潤非崩壊領域の半径D1(mm)を求めると、
D1 = 0.44(mm)となった。
R1(%) = D12/D22×100
= 13.35(%)となった。
実施例1で用いた直径1.7mmのパスタ乾麺の茹で時間を、下記表4に示す時間に変更したほかは、実施例1と同様の条件で、圧縮破断試験を実施した。
それぞれの測定結果から、実施例1と同様にして半径D1、半径D2、値M、比率R1を求め、実施例1の結果を含めて表すと、下記の表5に示す通りである。
なお、茹で時間が長くなるにつれて、茹麺の膨潤非崩壊領域の麺の断面積に対する比率が縮小していくことも確認された。
上記非特許文献1に示されるMRIを用いる膨潤非崩壊領域の判定方法を用いて、茹麺の膨潤非崩壊領域を判定した。
ここで、MRIを用いた茹麺の膨潤非崩壊領域の判定方法について簡単に説明する。
MRIを用いると、茹麺の中心からの距離とその位置での水分含量を測定することができる。茹麺中心からの距離を横軸に、水分含量を縦軸にプロットすると、ある距離で、単位距離あたりの水分の変化量(水分勾配)が減少する。この水分勾配が減少した点は、膨潤非崩壊領域/膨潤崩壊領域の境界である。図12に、MRIを用いた水分含量測定結果の一例を示す。
半径D3およびD4から、膨潤非崩壊領域判定の指標となる、膨潤非崩壊領域の麺の断面積に対する比率(R2(%))を、以下の式8で求めることができる。
R2(%) = πD32/πD42×100
= D32/D42×100 …(式8)
実施例1〜4と同条件で茹でた同じパスタ茹麺について、以下のとおりMRI解析を行った。
MRI:DRX300WB(Bruker社製)
解析ソフトウェア:ParaVision(Bruker社製)
測定回数:4回
測定結果から求められた半径D3、半径D4、比率R2の平均値を表6に示す。
実施例1〜4の膨潤非崩壊領域の茹麺の断面積に対する比率(R1(%))および参考例1〜4の膨潤非崩壊領域の茹麺の断面積に対する比率(R2(%))を、一次回帰分析したところ、相関係数(R2)は、0.9991という非常に高い値を示した。
ここで、実施例1〜4の比率R1と参考例1〜4の比率R2を、図13に示す。図13は、実施例1〜4の比率R1と参考例1〜4の比率R2の相関を示すグラフである。
この結果、破断試験機を用いて荷重−変位曲線から茹麺の膨潤非崩壊領域を判定する方法で得られた結果は、MRIを用いて解析する方法で得られた結果と比較して、同程度の精度であることが確認された。
12,13 茹麺
12a,13a 膨潤崩壊領域
12b,13b 膨潤非崩壊領域
14 破断試験機
16 演算処理系
18 水平な試料台
20 プランジャ20
20a 先端部
22 荷重計
24 駆動系
26 曲線作成手段
28 二次微分手段
30 関数近似手段
32 領域判定手段
a,b 破断方向
Claims (1)
- 茹麺を破断試験に供して、茹麺の荷重−変位曲線を求め、
得られた荷重−変位曲線を二次微分し、
得られた二次微分曲線の最小点に最も近接する極大点を含む部分を二次関数で近似し、
得られた二次関数曲線の極大値を与える点から茹麺の膨潤非崩壊領域を求めることを特徴とする茹麺の膨潤非崩壊領域の判定方法。
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