JP2023074164A

JP2023074164A - 粘弾性を有する対象物の物性を測定する物性測定方法および物性測定装置

Info

Publication number: JP2023074164A
Application number: JP2021186974A
Authority: JP
Inventors: 誠細野; Makoto Hosono; 愛実磯部; Manami Isobe; 尚子長澤; Naoko Nagasawa; 麻衣酒巻; Mai Sakamaki; 翔太川▲崎▼; Shota KAWASAKI
Original assignee: QP Corp
Current assignee: Kewpie Corp
Priority date: 2021-11-17
Filing date: 2021-11-17
Publication date: 2023-05-29
Anticipated expiration: 2041-11-17
Also published as: JP7089104B1

Abstract

【課題】粘弾性を有する対象物のすくい上げやすさを評価することができる物性測定方法および物性測定装置を提供する。【解決手段】粘弾性を有する対象物の物性を測定する物性測定方法および物性測定装置であって、対象物内に設置されたプランジャの先端部を引っ張る際の対象物にかかる荷重を、プランジャの先端部の移動距離と対応付けて取得する荷重取得ステップと、荷重取得ステップにより取得された荷重に基づいて、対象物のすくい上げやすさに係る指標値を算出する指標値算出ステップと、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、粘弾性を有する対象物の物性を測定する物性測定方法および物性測定装置に関する。

＜背景技術の説明＞
特許文献１には、ゼリーの強度および表面張力を測定する方法が開示されている。

実開昭６１－２６１５２号公報

＜背景技術の課題＞
例えば、粘弾性を有するゼリー状の食品をスプーン等ですくい上げる際に、食品の物性に応じてすくい上げやすさが変化する。したがって、例えば、食品の開発にあたっては、食品のすくい上げやすさを評価することも必要となる。しかし、従来のゼリーの強度および表面張力を測定する方法に基づいて、粘弾性を有する対象物のすくい上げやすさを評価することは困難である。

＜本発明の解決課題＞
そこで、１つの側面では、本発明は、粘弾性を有する対象物のすくい上げやすさを評価することができる対象物の物性の測定方法および測定装置を提供することを目的とする。

＜請求項１の内容＞
１つの側面では、
粘弾性を有する対象物の物性を測定する物性測定方法であって、
前記対象物内に設置されたプランジャの先端部を引き上げる際の前記対象物にかかる荷重を、前記プランジャの先端部の移動距離と対応付けて取得する荷重取得ステップと、
前記荷重取得ステップにより取得された前記荷重に基づいて、前記対象物のすくい上げやすさに係る指標値を算出する指標値算出ステップと、
を備える、物性測定方法が提供される。

１つの側面では、本発明によれば、粘弾性を有する対象物のすくい上げやすさを評価することができる物性測定方法を提供できる。

一実施形態の物性測定方法を実行するための物性測定装置を示す図である。物性測定方法が適用される対象物の状態等を示す図である。物性測定方法が適用される対象物の状態等を示す図である。物性測定方法が適用される対象物の状態等を示す図である。物性測定方法が適用される対象物の状態等を示す図である。対象物の物性の測定結果を示す図である。対象物の物性の測定結果を示す図である。プランジャの他の形態を示す図である。円板状のプランジャの直径が異なる場合における指標値を算出した結果を示すグラフを示す図である。

＜実施形態の説明＞
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と称する）について詳細に説明する。実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ符号を付している。

＜物性測定装置の構成－１＞
図１は、一実施形態の物性測定方法を実行するための物性測定装置を示す図である。なお、図１において、後述する対象物１０、容器１１およびプランジャ２０については、模式的に垂直面における断面を示している。

＜物性測定装置の構成－２＞
物性測定装置は、粘弾性を有する対象物１０を含む試料を載置する試料台３１と、粘弾性を有する対象物１０の内部に下端部が挿入されたプランジャ２０と、プランジャ２０を上下方向に駆動する駆動機構３２と、駆動機構３２によって駆動されるプランジャ２０に印加される下方向の荷重、すなわち、対象物１０に印加される上方向の荷重を計測するセンサ３３と、駆動機構３２を制御するとともに、センサ３３により計測される荷重の計測値を取得する制御部３５と、制御部３５による制御に必要なデータや、センサ３３により計測される荷重の計測値を記憶する記憶部３６と、を備える。記憶部３６には、センサ３３により計測される荷重の計測値が、プランジャ２０（後述するプランジャ２０の先端部２１）の移動距離と対応付けられて記憶される。

＜対象物の載置方法＞
図１では、容器１１に入れられた対象物１０の物性を測定する例を示しているが、対象物１０が自立可能な場合には、試料台３１の上に、直接対象物１０を載置し、または皿などを介して対象物１０を載置してもよい。容器１１として任意の容器を使用できるが、例えば、実際の商品に用いられる容器でもよい。

＜物性測定装置の構成－３＞
図１に示すように、プランジャ２０は、プランジャ２０の下端部に設けられ、水平方向に延びる円板状の先端部２１と、先端部２１の中心に下端が取り付けられ、垂直に上方向に延びる円柱状の軸部２２とを有する。先端部２１の直径は、対象物１０に応じて選択でき、例えば２５ｍｍとされる。先端部２１の直径は、任意であるが、例えば、対象物１０がゼリー状の食品である場合、対象物１０をすくい上げるスプーン等の大きさに合わせて設定することができる。軸部２２は駆動機構３２により支持され、駆動機構３２が軸部２２を上下方向に駆動することにより、先端部２１を含めたプランジャ２０全体が上下方向に移動する。なお、プランジャ２０またはプランジャ２０を含む構成要素が、駆動機構３２または物性測定装置本体に対して着脱可能とされていてもよい。

＜物性測定の方法－１＞
図２～図２Ｃは、物性測定方法が適用される対象物の状態等を示す図である。ここでは、対象物１０がゼリー状の食品である場合を例示する。図２～図２Ｃでは、対象物１０およびプランジャ２０の状態を垂直面における模式的な断面について示している。容器１１は図示されていないが、対象物１０を容器１１に入れた状態で、対象物１０の物性を測定してもよい。

＜物性測定の方法－２＞
図２に示すように、円板状の先端部２１が対象物１０の内部に挿入された状態で、プランジャ２０がセットされる。図２Ａに示すように、先端部２１を対象物１０の内部に挿入する際に、先端部２１の平面２１ａに沿った方向に先端部２１を差し込むことにより、ゼリー状の対象物１０の構造が過度に壊されることなく、図２の状態を得ることができる。また、このような方法で対象物１０に先端部２１を差し込むことにより、対象物１０をスプーン等を用いてすくい上げる場合に近似した対象物１０の状態を作り出すことができる。このため、スプーン等を用いて対象物１０をすくい上げる場合の対象物１０の状態をうまく模擬できる。すなわち、対象物１０を実際にすくい上げる際のすくい上げやすさを適切に評価することが可能となる。

＜物性測定の方法－３＞
次に、駆動機構３２によってプランジャ２０を上方向に一定速度で駆動する。これにより、対象物１０の内部に挿入された先端部２１が上向きに引っ張られ、上方に移動する。また、プランジャ２０が駆動されている間、センサ３３により対象物１０に印加される上方向の荷重が計測され、記憶部３６には、センサ３３による計測値が、プランジャ２０（プランジャ２０の先端部２１）の移動距離と対応付けられて記憶される（荷重取得ステップ）。プランジャ２０の駆動速度は、とくに限定されないが、１mm／sec以上、２０mm／sec以下であれば、対象物の物性を示すグラフ（後述する図３および図３Ａのグラフ）の波形が得られるので、この範囲とすることが望ましい。プランジャ２０の駆動速度が極端に遅すぎたり速すぎたりすると、当該波形が得られなくなる。また、当該波形が得られる限り、プランジャ２０の駆動速度は、一定でなくてもよい。さらに、プランジャ２０の駆動方向、すなわち引っ張られる方向は、垂直上方向でなくてもよい。対象物１０の物性が計測できるのであれば、プランジャ２０の駆動方向は、例えば、斜め上方向や水平方向でもよい。プランジャ２０の駆動方向が、垂直上方向でない場合、プランジャ２０の駆動方向に一致するようにプランジャ２０の軸部２２の軸方向を設定することができる。ただし、プランジャ２０の駆動方向が斜めになった場合は、プランジャ２０が容器１１にぶつかる等、測定を行うのに不具合が発生するおそれがあるため、プランジャ２０の駆動方向を垂直方向とすることが好ましい。

＜対象物の状態＞
図２に示す状態から、駆動機構３２（図１）を介してプランジャ２０を所定幅だけ上方に駆動すると、図２Ｂに示すように、対象物１０に先端部２１の位置から対象物１０の上面まで連なるような亀裂（図２Ｂの亀裂１２ａおよび亀裂１２ｂなど）が入り、対象物１０における先端部２１の上方の部分が先端部２１によって持ち上げられる。ここで、図２Ｂは、比較的、対象物１０がすくい上げやすい場合を模式的に示している。一方、図２Ｃは、比較的、対象物１０がすくい上げにくい場合を示しており、この場合、図２Ｂと同様に、プランジャ２０を所定幅だけ上方に駆動しても、対象物１０に対象物１０の上面まで連なるような亀裂が生ずることなく、あるいは僅かしか亀裂が生じない。

＜すくい上げやすさの評価方法－１＞
図３および図３Ａは、対象物の物性の測定結果を示す図である。測定結果は、記憶部３６に記憶される。図３および図３Ａに示すグラフにおいて、縦軸は対象物に印加される上方向の荷重を、横軸はプランジャ２０の駆動が開始されてからの時間、または先端部２１の上方への移動距離を示している。また、図３および図３Ａに示すグラフの原点は、プランジャ２０が図２に示す位置にある状態に対応している。図３および図３Ａは、制御部３５による制御に従って、駆動機構３２によりプランジャ２０が図２に示す状態から一定速度、例えば、５ｍｍ／秒で上方向に駆動された場合を示している。したがって、先端部２１の移動距離は、図３および図３Ａにおける横軸の時間に対応している。

＜すくい上げやすさの評価方法－２＞
駆動機構３２によるプランジャ２０の駆動速度は、対象物１０に応じて設定できる。対象物１０がゼリー状の食品であって、スプーン等によるすくい上げやすさを評価したい場合には、スプーン等を持ち上げる速度に合致するように、プランジャ２０の駆動速度を５ｍｍ／秒程度とすることが望ましい。

＜すくい上げやすさの評価方法－３＞
図３および図３Ａにおいて、曲線５１は、例えば、図２Ｂに示すような、比較的すくいやすい対象物１０の場合を例示している。一方、曲線５２は、図２Ｃに示すような、比較的すくいにくい対象物１０の場合を例示している。

＜すくい上げやすさの評価方法－４＞
次に、指標値算出ステップについて例示する。図３において、曲線５１は時間ｔ１において上向きの荷重の最大ピーク値Ｌ１をとる。この場合、図３のグラフの原点と最大ピーク値Ｌ１をとる点を結ぶ線５１Ａの傾きを、対象物１０のすくい上げやすさを示す１つの指標値として算出することができる。この指標値は、対象物１０にかかる上向きの荷重の最大ピーク値Ｌ１と、当該荷重が最大ピーク値Ｌ１をとるときのプランジャ２０の先端部２１の移動距離（Ｄ１）と、の比（Ｌ１／Ｄ１）に対応する。この場合、指標値が高い方が、対象物１０がよりすくい上げやすい物性を有すると評価することができる。他方、図３において、曲線５２は時間ｔ２（移動距離Ｄ２）において上向きの荷重のピーク値Ｌ２をとる。この場合、図３のグラフの原点とピーク値Ｌ２をとる点を結ぶ線５２Ａの傾き（Ｌ２／Ｄ２）は、同様に、対象物１０のすくい上げやすさを示す１つの指標値となるが、線５１Ａの傾きよりも小さい。すなわち、曲線５１が示す指標値（Ｌ１／Ｄ１）は、曲線５２が示す指標値（Ｌ２／Ｄ２）よりも大きくなる。したがって、曲線５１に示される対象物１０は、曲線５２に示される対象物１０と比較して、すくいやすい物性を有すると評価できる。

＜すくい上げやすさの評価方法－５＞
例えば、スプーン等により曲線５１に示される対象物１０をすくった場合には、スプーン等を持ち上げた際に対象物１０に素早く亀裂１２ａ、１２ｂ（図２Ｂ）のような亀裂が入り、対象物１０がスプーンに対応した大きさに分割されるように切れやすい。このため、対象物１０は、スプーン等ですくい上げやすいものとなる。これに対し、例えば、スプーン等により曲線５２に示される対象物１０をすくった場合には、図２Ｃに示すように、スプーン等を持ち上げた際に対象物１０が切れずに、スプーン等の上に覆いかぶさった状態が維持される。このため、対象物１０は、スプーン等ですくい上げにくいものであると評価できる。

＜すくい上げやすさの評価方法－６＞
一方、図３Ａにおいて、曲線５１は、時間ｔ１において上向きの荷重のピーク値Ｌ１をとった後、時間ｔ３において、対象物１０に印加される上方向の荷重が急激に低下している。また、曲線５２は、時間ｔ２において上向きの荷重のピーク値Ｌ２をとった後、時間ｔ４において、対象物１０に印加される上方向の荷重が低下している。このような、ピーク値をとった荷重が減少するまでに要する時間ｔ３、ｔ４、または時間ｔ３、ｔ４に対応する先端部２１の移動距離Ｄ３、Ｄ４を、対象物１０のすくい上げやすさを示す１つの指標値として算出することができる。この場合、指標値が小さいほど、対象物１０はすくい上げやすい物性を有すると評価できる。図３Ａに示すように、時間ｔ３は時間ｔ４よりも短時間となっており、時間ｔ３に対応する先端部２１の移動距離Ｄ３は、時間ｔ４に対応する先端部２１の移動距離Ｄ４よりも小さい。したがって、曲線５１に示される対象物１０は、曲線５２に示される対象物１０と比較して、すくい上げやすい物性を有すると評価できる。

＜すくい上げやすさの評価方法－７＞
この場合、例えば、スプーン等により曲線５１に示される対象物１０をすくったときに、図２Ｂに示すように、スプーンを持ち上げた際に対象物１０が切れてスプーン等に対応した大きさに分割されるため、荷重が減少する状態となる。このため、対象物１０は、スプーン等ですくい上げやすいものと評価できる。これに対し、例えば、スプーン等により曲線５２に示される対象物１０をすくい上げた場合には、図２Ｃに示すように、スプーン等を持ち上げた際に対象物１０がなかなか切れずに、スプーン等の上に覆いかぶさって荷重が減少しない状態となる。このため、対象物１０は、スプーン等ですくい上げにくいものと評価できる。

＜プランジャの形態－１＞
上記実施例では、プランジャ２０の先端部２１の形状として、図１における下方から視たときに円形のもの、すなわち、円板状のものを例示したが、その形状は任意である。例えば、図１における下方からプランジャ２０の先端部２１を視たときの形状が楕円や矩形であってもよい。また、例えば、スプーンでのすくい上げやすさを評価した場合には、実際のスプーンと同様の形状としてもよい。また、先端部２１を支持する軸部２２の取付位置も任意である。図１の例では、円板状の先端部２１の中心に軸部２２の下端が取り付けられる例を示しているが、先端部２１の中心から外れた周辺部に軸部２２の下端が取り付けられてもよい。

＜プランジャの形態－２＞
図４は、プランジャの他の形態を示す図である。図４の例では、円板状の先端部２１Ａの周辺部に軸部２２の下端が取り付けられたプランジャ２０Ａの断面が示されている。図２Ａに示す手順に代えて、図４に示すように、軸部２２の下端が取り付けられた反対側から先端部２１Ａを対象物１０に差し込むことが可能となる。この場合には、先端部２１Ａを対象物１０に差し込んだときに、軸部２２によって切断される領域が先端部２１Ａの中心軸付近（先端部２１Ａの平面２１ｂが水平になったときにおける先端部２１Ａの中心軸付近）に及ぶことがなくなり、軸部２２による対象物１０の構造の破壊を抑制できる。また、実際のスプーンの先端を対象物１０に差し込んだ場合と近似した状態を作り出すことができる。

＜プランジャの形態－３＞
上記実施例のように、プランジャ２０の先端部２１の形状として円板状のものを選択した場合、円板の直径は任意である。本発明者の実験によれば、少なくとも、直径２５ｍｍ～４５ｍｍの範囲において、対象物１０のすくい上げやすさを評価することが可能である。図４Ａは、円板の直径が２５ｍｍ、３５ｍｍおよび４５ｍｍの場合について、指標値を算出した結果を示すグラフを示している。このグラフの縦軸は、すくい上げやすさの指標値を示している。この指標値は、図３におけるグラフの原点と最大ピーク値Ｌ１をとる点を結ぶ線５１Ａの傾きに相当している。また、図４Ａに示すグラフでは、対象物１０として、寒天ゼリーを選択しており、それぞれの円板の直径において、対象物１０の寒天の濃度を０．２５％、０．３８％および０．５０％とした３種類の濃度に対する指標値を算出している。すなわち、図４Ａにおいて、左方の３つの棒グラフの値が、円板の直径が２５ｍｍである場合の３種類の寒天の濃度における指標値を示している。同様に、中央の３つの棒グラフの値が、円板の直径が３５ｍｍである場合の３種類の寒天の濃度における指標値を示し、右方の３つの棒グラフの値が、円板の直径が４５ｍｍである場合の３種類の寒天の濃度における指標値を示している。なお、図４Ａのグラフに示すエラーバーは、濃度０、３８％および０．２５％ではＮ＝５であり、濃度０．５％ではＮ＝２である。図４Ａのグラフによれば、円板状のプランジャ２０の先端部２１の直径が２５ｍｍ、３５ｍｍおよび４５ｍｍのいずれの場合でも、異なる濃度の寒天ゼリーに対するすくい上げやすさの指標値の順序は一定であり、濃度が０．５％＞０．３８％＞０．２５％の順となっている。したがって、少なくとも、当該直径が２５ｍｍ～４５ｍｍの範囲では、対象物１０のすくい上げやすさを適切に評価できることが示唆される。

＜対象物＞
対象物１０として、例えば、増粘多糖類および水分を含有するゼリー状の食品が想定されるが、粘弾性を有する対象物はこれに限定されない。例えば、対象物１０は、プリンや茶わん蒸しなどの他の食品であってもよい。また、対象物１０として、食品以外の粘弾性を有するものを物性の評価対象とすることができる。

＜本実施例の効果＞
以上説明したように、本実施例によれば、対象物内に設置されたプランジャ２０の先端部２１を引き上げる際の対象物にかかる荷重を、プランジャ２０の先端部２１の移動距離と対応付けて取得し、取得された荷重に基づいて、対象物のすくい上げやすさに係る指標値を算出するので、対象物のすくい上げやすさを適切に評価することができる。また、荷重の最大ピーク値と、荷重が最大ピーク値をとるときのプランジャ２０の先端部２１の移動距離との比を指標値として算出することにより、素早く亀裂が入って所定の大きさに分割されうるような物性を対象物１０が有しているか否かが判断できるため、対象物１０のすくい上げやすさを適切に評価することができる。また、荷重が最大ピーク値をとった後、減少するまでのプランジャ２０の先端部２１の移動距離を指標値として算出することにより、対象物１０が切れて適当な大きさに分割される物性を有するか否かが判断できるため、対象物１０のすくい上げやすさを適切に評価することができる。

１０対象物
２０プランジャ
２１先端部
３２駆動機構
３３センサ
３６記憶部

＜請求項１の内容＞
１つの側面では、
粘弾性を有する対象物の物性を測定する物性測定方法であって、
前記対象物内に設置されたプランジャの先端部を引き上げる際の前記対象物にかかる荷
重を、前記プランジャの先端部の移動距離と対応付けて取得する荷重取得ステップと、
前記荷重取得ステップにより取得された前記荷重に基づいて、前記対象物のすくい上げ
やすさに係る指標値を算出する指標値算出ステップを備え、
前記指標値算出ステップでは、前記荷重取得ステップにおいて取得される前記荷重の最大ピーク値と、前記荷重が前記最大ピーク値をとるときの前記プランジャの先端部の移動距離と、の比を前記指標値として算出する、物性測定方法が提供される。

Claims

粘弾性を有する対象物の物性を測定する物性測定方法であって、
前記対象物内に設置されたプランジャの先端部を引っ張る際の前記対象物にかかる荷重を、前記プランジャの先端部の移動距離と対応付けて取得する荷重取得ステップと、
前記荷重取得ステップにより取得された前記荷重に基づいて、前記対象物のすくい上げやすさに係る指標値を算出する指標値算出ステップと、
を備える、物性測定方法。
前記指標値算出ステップでは、前記荷重取得ステップにおいて取得される前記荷重の最大ピーク値と、前記荷重が前記最大ピーク値をとるときの前記プランジャの先端部の移動距離と、の比を前記指標値として算出する、請求項１に記載の物性測定方法。
前記指標値算出ステップでは、前記荷重取得ステップにおいて取得される、前記荷重が最大ピーク値をとった後、減少するまでの前記プランジャの先端部の移動距離を前記指標値として算出する、請求項１に記載の物性測定方法。
前記指標値算出ステップでは、前記プランジャの前記先端部を一定速度で引き上げる、請求項１～３のいずれか１項に記載の物性測定方法。
粘弾性を有する対象物の物性を測定する物性測定装置であって、
前記対象物内に設置されたプランジャの先端部を引っ張る方向に駆動する駆動機構と、
前記駆動機構を介して前記プランジャの先端部が駆動されている際の前記対象物にかかる荷重を計測するセンサと、
前記センサにより計測された前記荷重を前記プランジャの先端部の移動距離と対応付けて記憶する記憶部と、
を備える、物性測定装置。