食品の超音波切断における切断抵抗の低減を目的とした切断装置の試作開発

同社は音波の技術を応用し、洗浄、溶着、研磨、切断などの製品を製作している。食品用超音波カッターは約10年前から手がけてきたが、音波カッターを取り付けた装置は、ノミ形の刃物を落下させるギロチン式か、刃物を斜めに固定してベルト搬送しながら切るものが主流だった。一般的な刃物による切断は、振り下ろして衝撃で切るギロチン式と、ナイフを前後に動かして切る方式があり、人が食材を見極めて両者を組み合わせて切断しているのが実状だった。

従来の超音波切断装置に、刃物を左右に動かす揺動機構を付加し、刃物と食材の間の接触抵抗を大きく減らす装置の開発に着手した。超音波ユニットは、上下の落下式機構に左右の揺動機構を加え、刃物に上下、左右、小刻み、大幅、Z方向の動きを与えられるようにした。例えば周波数20キロヘルツ、振動振幅30マイクロメートルの刃の場合、1秒間に2万回の揺動を与える。切断面の歪みを防ぐため角度振り機構と食材を押さえるワークストッパーを配置し、まな板の送入と排出はローラーコンベア式とした。切断面にかかる圧力を測定する圧力測定器付きのまな板と高速度カメラを導入し、データの数値化に成功した。ロールケーキ、乾麺、冷凍食品、肉や魚などでテストを行った。

試作装置での各種テストの結果、柔らかい食材も硬い食材も切断面が綺麗でなめらかになり、食材によっては艶も確認できた。超音波に揺動を加えると、ぶどうパンなど固形物が混ざった食材や生ハムなど筋のある食材で変形が少なくなり、その差を数値で示せた。揺動により刃物に汚れが付きにくくなったことも確認された。装置は社内に展示・実験室を設け、展示会で実演も可能になり、実際に食材が潰れる状況を数値化したデータが得られたことは大きい。

少子化で少人数の家庭が増え、カット済み食品の需要が増えていることから、肉や魚など切断可能な食材の幅が広がった本装置は、多様な食品への活用が見込まれる。