あいち産業科学技術総合センターニュース

あいち産業科学技術総合センター
ニ ュ ー ス2020 年 11 月号

２０２０

Ｎｏ．２２４ （２０２０年１１月２０日発行）（編集・発行）
あいち産業科学技術総合センター〒470-0356
豊田市八草町秋合 1267-1
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11月号●トピックス＆お知らせ
・農林水産物や食品を効率的に加熱、乾燥する低温用遠赤外線セラミックヒーターを開発しました～産学行政連携によりナノカーボン材料の新技術を実用化～☆今月の内容●技術紹介
・ライ麦パン製造における乳酸菌と香気成分
・摩擦撹拌接合による新しい積層造形技術
・ゴム紐の動的シミュレーション≪トピックス＆お知らせ≫◆ 農林水産物や食品を効率的に加熱、乾燥する低温用遠赤外線セラミックヒーターを開発しました～産学行政連携によりナノカーボン材料の新技術を実用化～
産業技術センター瀬戸窯業試験場（瀬戸市）は、ヤマキ電器株式会社（瀬戸市）、国立大学法人東京大学大学院工学系研究科、愛知県農業総合試験場東三河農業研究所（豊橋市）との産学行政の連携による共同研
究により、ナノカーボン材料を用いた低温用遠赤外線ヒーターを開発しました。
本開発品は、従来のセラミックヒーターと比較して、赤外線の波長域において広い範囲で高い放射率を持ちます。特に、ナノカーボン材料の特性により水が吸収する波長域の放射率が大幅に高くなったため、水分を多く含む対象物を素早く加熱することができます。これにより、農林水産物や食品を効率的に乾燥することが可能であり、乾燥対象物の劣化抑制、品質向上が期待されます。さらに、開発品は引っかき硬度や撥水性にも優れるため、使用時のヒーター自身の損傷や劣化が抑えられ、乾燥対象物の付着等の問題も生じ難くなっています。なお、本研究は農研機構 生研支援センター「「知」の集積と活用の場による革新的技術創造促進事業（異分野融合発展研究）」の支援を受けて行っています。センターでは、本開発技術に関心のある方々からの相談や問合せに随時対応しています。お気軽に御連絡ください。

（表面）

（裏面）
碾茶の乾燥(表面温度)

低温用遠赤外線セラミックヒーター●詳しくは https://www.pref.aichi.jp/soshiki/acist/r021022-seto-heater.html●問合せ先 産業技術センター瀬戸窯業試験場 セラミックス技術室
電話：0561-21-2116 FAX：0561-21-2128-1-

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ライ麦パン製造における乳酸菌と香気成分
１．はじめにり菌種を同定するため、データベースに未登録の菌種については、16S rRNA 遺伝子の塩基配

一般的な小麦粉を原料とした製パンでは酵母が生産する二酸化炭素により生地が膨張します。 列による同定を併用する必要があります。
日本の工業的な製パンでは酵母（イースト）を３．サワー種の香気成分分析添加する製法が主流ですが、海外の伝統的な製サワー種の発酵過程で生成する香気成分や呈パンには自然発酵により調製した発酵種を利用味成分が、パンの風味向上に寄与することが期する製法があります。発酵種には多様な酵母や待されます。そこで、選抜した乳酸菌を活用し酵母以外の微生物も存在することから、発酵過て製造したライ麦サワー種やライ麦パンの香気程で様々な香気成分や呈味成分が生成し、パン成分分析を行いました。の風味向上の手段としても活用されます。

近年、パン由来の香気成分は、固相マイクロ

ライ麦パン（図１）は、発酵種を利用する方抽出-GC/MS 法による分析が主流です 2)3)。サ法の一種であるサワー種法により製造され、乳ワー種やライ麦パン由来の香気成分のうち主要酸菌が組織形成だけでなく、豊かな風味にも関な成分については、簡便なヘッドスペース（HS）与しています。ここでは、ライ麦パン製造にお-GC 分析によっても分析可能でした。ライ麦サけるサワー種中の乳酸菌と香気成分について紹ワー種からは、香気成分として、ヘキサナール、介します。

フェネチルアルコール、複数のエステル類等が検出されました（図２）。なお、これらはライ麦パンからも検出されました。

ヘキサナールフェネチルアルコール

図１：サワー種法により製造したライ麦パン
２．サワー種中の乳酸菌の解析
サワー種法によるライ麦パン製造は、発酵種

図２：ライ麦サワー種の HS-GC クロマトグラムの製造や管理が煩雑で品質も不安定であるため、一部の専門店での製造に限られていました。そ４．おわりにこで、より簡便に製造を行うために、サワー種

食品工業技術センターでは、食品に関するを分離源として製パンに適したスターター用乳様々な研究を行っています。成分分析や品質管1)。原材料のライ麦粉理等に関するご相談にも応じておりますのでお酸菌の選抜を行いましたから調製したサワー種には多様な乳酸菌が存在します2)。そこで、分離した乳酸菌について、

MALDI-TOF MS 微生物同定システムによる解気軽にご相談ください。
参考文献
1) 日渡美世，内藤科学技術振興財団第 29 回研究成果論文集 (2019).

析を行いました。その結果、サワー種由来の複数の乳酸菌（Lactobacillus curvatus、Lb. brevis、 2) Rehman, S., Trends Food Sci. Technol., 17,

Lb. sakei、Pediococcus pentosaceus）が検出されました。本手法により、原材料の種類や発酵

557-566 (2006).
3) Petel. C., Trends Food Sci. Technol., 59,
105-123 (2017).

温度による菌種の存在比の違いも推定可能でした。なお、本手法はデータベースとの照合によ

食品工業技術センター 分析加工技術室 日渡美世 (052-325-8093)
研究テーマ：サワー種を活用した新規製パン方法の開発
担当分野 ：微生物全般、菓子、パン、清涼飲料-2-

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摩擦撹拌接合による新しい積層造形技術
１．はじめに度上昇した材料を塑性流動させることにより上近年、航空宇宙分野を中心に金属積層造形に下の材料を接合します。図３のように接合部のより製造された部品の実用化が進んでいます。

金属組織は元の材料とは異なります。このため、積層造形は、従来の加工法ではできない形状や造形物を利用する上で積層された材料の特性をラティス構造による軽量化などが実現できるの知ることは非常に重要となります。図４に積層で、今後様々な分野での利用が期待されていま造形したアルミ合金（A5052）の引張試験結果す。造形法は、粉末床溶融結合法（Powder Bedを示します。積層造形材の引張強さは母材に対Fusion, PBF ） や 指 向 性 エ ネ ル ギ ー 堆 積 法

して一割程度の強度低下が見られました。

（Directed Energy Deposition, DED）などの 7つに分類 1) され、それぞれの特徴を利用した様々な開発が行われています。
一方、名古屋大学では摩擦撹拌接合（Friction
Stir Welding, 以下 FSW）を利用した新しい積ショルダ

層造形技術 2)を開発しました。現在、「知の拠点プローブ

あいち重点研究プロジェクトⅢ期」において大図２ FSW 用工具

学・企業・産業技術センターと共同で実用化に向けた研究開発を進めています。

上板

２．FSW による積層造形
図１に概略図を示します。本方法では、重ね撹拌部1mmた板材を FSW で接合した後、目的の形状を切図３削により仕上げます。これを繰り返すことで、300三次元造形を行います。2～3mm 程度の板材を250

N/mm2重ね合わせていくため、造形時間は PBF などと比較して短くなります。さらに、一般的な板材を利用できること、レーザ焼結が難しいアルミ

下板

接合後の組織写真

A5052

200
150
10050

合金や銅合金などの造形が可能なこと、既存の0マシニングセンタを利用して行うので比較的安積層-1積層-2

母材

図４ 引張試験結果

価に造形できることなどが特徴です。
４．おわりに
主軸
切削工具

工具
交換

当センターでは、今後他のアルミ合金材料にZ軸

FSW 等溶接ユニット

板材供給ついても同様に試験をする予定です。FSWによる金属積層造形技術についてご興味のある方は是非ご相談ください。
参考文献

XY 軸

1) JIS B 9441:2020, 付加製造（ＡＭ）－用語及び基本的概念

図１

FSW による積層造形 3)2) 特許第 6587028 号
3) 知の拠点あいち重点研究プロジェクト資料,
http://www.astf-kha.jp/project/project3/files

３．積層造形した材料の評価
FSW では図２のような回転工具を用いて温/astf_PM_09_1011ol.pdf

産業技術センター 自動車・機械技術室 河田圭一 (0566-24-1841)
研 究 テ ー マ ： FSW による金属積層造形
担当分野 ： 切削加工、精密測定-3-あいち産業科学技術総合センターニュース

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ゴム紐の動的シミュレーション
１．はじめに子の速度と位置を求め、これを全粒子に対してコンピュータシミュレーションは格子法と粒計算します。この計算を繰り返すことによって、子法が使われます。格子を用いる差分法、有限ゴム紐の動的シミュレーションが可能となりま体積法、有限要素法がシミュレーションの主流す。になっています。

３．実験

粒子法は物質を粒子の繋がりとみなしたシミ

実験ではシミュレーションするゴム紐は両端ュレーションです。ここでは粒子法によるゴムが固定されている均質なものとしました。100

紐の動的シミュレーションを行いました。

個の粒子でできたゴム紐として、動的シミュレ

粒子法によるシミュレーションは本来コンピーションを行いました。

ュータグラフィックスで用いられる手法で、流４．結果体、固体の複雑な動きを扱える物理ベースのシ

図３にゴム紐の重力に対する伸縮をシミュレミュレーションです。

ーションした結果を示します。n を計算の繰返

２．ゴム紐の粒子モデルし回数とし、n = 0 を紐の初期位置としました。

ゴム紐の挙動を 2 次元としてシミュレーショ

図に示すように、リアルタイムで弾力性のあるンをするために、図１に示すように、ゴム紐をゴム紐の動きをシミュレーションすることがで一列の粒子の集合体として表します。

きました。両端が固定されている均質なゴム紐のため、動きが左右対象となりました。n が大きくなるとカテナリー曲線（懸垂線）に収束していきます。

図１ ゴム紐の粒子モデル
図２に示すように、隣り合う粒子と粒子の間に、質量のないバネとダンパーを並列に接続したものを入れます。中央の粒子に着目して、この粒子にかかる力を考えます。粒子 mi は左からFL,i、右から FR,i の力で引っ張られます。また、粒子には重力により、Fg の力で地面の方向に力が働きます。

図３

ゴム紐の動的シミュレーション結果

５．おわりに
本実験では、ゴム紐の動的シミュレーション

図２ １粒子に働く力を行いました。布の粒子モデルを作成し、このこの粒子に働く力の合力から粒子の運動方程動的シミュレーションを応用すれば、伸縮する式を求めます。運動方程式から微小時間後の粒柔らかい布を解析できるようになります。

尾張繊維技術センター 機能加工室 堀場隆広 (0586-45-7871)
研 究 テ ー マ ： e-テキスタイルのセンシング技術の開発
担当分野 ：電子素材-4-