農産物の超音波伝播特性に及ぼす雰囲気圧の影響に関する基礎的研究

大气压对农产品超声波传播特性影响的基础研究

基本信息

批准号：
06760222
负责人：
西津貴久
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

農産物は水分と主に細胞間隙中に存在する若干のガスが分散した系と考えられるが、その音速は空気の音速約340m/sと水の音速約1500m/sの中間の値をとるとは限らず、気泡率約20%のリンゴの音速などは150〜200m/sと空気中の音速よりも小さな値をとる。これは農産物の細胞間隙中や細胞質内に存在するガスの影響であると考え、農産物を均質な粘弾性媒質中に十分小さな気泡が分散した系として音速と気泡率の関係を理論化し、実測結果と一致するか否かを検討した。その結果、農産物の気泡率が増加すると音速は減少し、その関係は理論式にほぼ一致した。また細胞実質自体の個体差の影響を排する目的で、農産物の雰囲気圧を高めて同一試料中のガスの体積分率を減小させながら音速の計測を行った。これはガスの圧縮率は細胞実質の大部分を構成する液体の圧縮率よりもはるかに大きいことを利用したものである。この結果、農産物の気泡率が増加するほど音速は減小し、その関係も理論式とほぼ一致した。以上の結果はどの高水分農産物にも共通してあてはまることから、音速は種の違いによる影響はほとんどなく、気泡率という要素を考慮することで高水分農産物の音速、即ち弾性的な情報を統一的に表現できることがわかった。またこのことは農産物の非破壊評価時には組織内ガスの存在に留意する必要があることを示唆するものである。そこで検査時に農産物の雰囲気圧を高めることで、従来の超音波検査では得られなかったガスを除いた細胞実質部の情報を得ることができる。一時的な雰囲気圧変化が農産物のその後の貯蔵性や品質にどのような影響をもたらすのか現在実験中である。同時に自作の耐圧セルに農産物を封入し、加圧しながら実体顕微鏡で観察し、雰囲気圧を高めることで農産物組織中のガスの体積が確かに減小している様子もあわせて確認した。

农产品被认为是水和一些气体的分散系统，主要存在于细胞间隙中，但声速介于空气声速（约 340 m/s）和水声速（约 340 m/s）之间。约1500m/s，而气泡率20%左右的苹果中的声速为150～200m/s，比空气中的声速还要小。我们认为这是由于存在于农产品细胞间隙和细胞质中的气体的影响所致，并通过假设农产品是均匀的粘弹性介质，其中分散有足够小的气泡，对声速和气泡率之间的关系进行了理论分析。我们检查了它们是否匹配。结果表明，随着农产品气泡率的增加，声速降低，该关系与理论公式基本一致。此外，为了消除细胞实质个体差异的影响，在同一样品中增加农产品的大气压并降低气体的体积分数的同时测量声速。这是利用了气体的可压缩性远大于液体的可压缩性这一事实，而液体构成了细胞的大部分薄壁组织。结果表明，随着农产品气泡率的增加，声速减小，该关系与理论公式基本一致。由于上述结果普遍适用于所有高水分农产品，因此声速几乎不受品种差异的影响，考虑气泡率的因素，声速即高水分的弹性信息农产品，我发现可以统一表达。这也表明，在对农产品进行无损评价时，有必要关注组织中气体的存在。因此，通过在检验时增加农产品的大气压，可以获得排除气体的细胞薄壁组织的信息，这是传统超声波检验无法获得的。目前正在进行实验以确定大气压力的暂时变化如何影响农产品的储存稳定性和质量。同时，他们将农产品密封在自制的耐压单元中，并在施加压力的情况下在立体显微镜下观察。他们还证实，增加大气压确实减少了农产品组织中的气体体积。