JPS60152943A - 液体または半固体状物質の物性変化の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、種々の液体物質゛及び半固体状物質の経時的
物性変化を、これら物質の本来の状態を破壊することな
く、連続的に測定する方法に関する。

従来、液体もしくは半固体状物質の物性値、例えば、粘
性率の測定法として、円筒や球体等を被測定試料中で回
転させる方法や該試料中に球体を自由落下させる方法等
が行われている。

しかし、これらの方法では試料が半固体状である場合に
は、測定に際して試料自体が破壊されるという本質的な
欠点がある。例えば、加工処理の過程で粘性が変化する
加工食品では液体もしくは半固体のいずれの場合でもそ
の粘性挙動の制御に細心の注意を払う必要があるが、上
記制御のための粘性率の測定に際して加工食品自体の内
部構造が破壊されることが多い。したがって、このよう
な内部構造を破壊しながら測定した結果を解析して得ら
れた物性値（例えば粘性率）は、上記破壊を全く伴わな
いか、もしくは破壊速度の全く異なる加工食品の粘性の
変化の予測には役立たないことになる。

また、物性測定の対象が生物組織などのようにその性状
が経時的に変化する物質では、上述したような破壊を伴
なう測定法では該物質の成る時点での物性状態を察知し
得るにすぎず、その経時的変化を予測することは到底不
可能である。すなわち、これらの物質の物性変化は実時
間でかつ連続的に測定しなければならないからである。

本発明は、上述したような現状に鑑みてなされたもので
あって、液体もしくは半固体状物質の物性変化を、これ
ら物質本来の状態を破壊することなく、実時間でかつ連
続的に測定し得る方法を提供することを目的とする。

本発明の構成上の特徴は、液体物質もしくは半固体状物
質中に金属細線を装入し、上記各物質の温度と金属細線
の温度との差を一定値に保持するように、該金属細線に
連続的もしくは断続的に電流を通じながら該電流値を測
定し、該測定値に乱づいて上記金属細線の表面における
熱伝達率を解析的に算出することによって上記液体物質
もしくは半固体状物質の物性変化を測定することにある
。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明は、物性変化の被測定物質である液体もしくは半
固体状物質中に固定した金属に、■線周囲における自由
対流熱伝達挙動、すなわち金属細線表面における熱伝達
率（α、ｗ／　、ｆ　、　ｙ　）を直接測定することに
よって、例えば粘性率（η、　Ｐａ、ｓ）と密度（ρ、
ｋｇ／ｎ？）の比で定義される動粘性率（ν、ｎ（／ｓ
）のような物性値がめられるという原理に基づいている
。

一般に、物理量は密度で除することによって温度の影響
が小さくなるので温度依存性が大きい粘性率に比べて動
粘性率の温度依存性は相対的に小さくなるので、物性変
化を−そう的確かつ正当に把握し得るようになる。

因に、従来動粘性率の測定は毛細骨動粘度計を用いる方
法により行なわれているが、この方法はいわば静的な方
法であるため動粘性率が経時的に変化する系では測定で
きず、又、測定可能な値の範囲も精々１桁程度であり、
加うるに、被測定物質の予想される動粘性率の値に応じ
て多数の毛細管粘度針を用意する必要がある。

本発明では被測定物質である液体もしくは半固体状物質
とこれら物質中に装入した金属細線との温度差から該金
属細線表面における熱伝達率及び上記物質の動粘性率を
下記のようにして算出される。なお、ここで用いる金属
細線は、０．０３〜２ｍｍの径を有するものであって、
特に白金細線が好ましい。また、操作上絶縁状態にする
ことが必要なときは、細線の径の１／１０以下の極めて
薄い絶縁性被膜を施したものを用いる。

まず、金属細線表面における熱伝達率αば、時フーリエ
の熱伝動方程式 の円柱座標系における解析前から下記式（２）によって
与えられる。

α＝Ｗ−ｒ／４Δθ　（２） 〔上記各式中θは温度（’ｃ）、ａは温度伝導率（ｏｆ
／ｓ）、Ｗは金属細線における発熱ｆｆｌ（ｗ／＋１’
？）、ｒは金属細線の直径（ｍ＞をそれぞれ示す〕 したがって、上記式（２）からＷ及びｒが既知であれば
上記温度差Δθから熱伝達率がｔ１出できる。

一方、金属細線、例えば白金イ■線を該物性値について
信頼し得る値が知られている蒸溜水中に固定して装入し
、該白金細線に種々の値の定電流、例えば直流定電流を
通じて蒸溜水と白金細線（加熱される）との温度差Δθ
を測定すると、熱伝達率の無次元ｋｌであるヌツヒル）
　（Ｎｕｓｓｅｌｔ　）数Ｎｕと動粘性率の無次元量で
あるグラスホップ（Ｇｒａｓｈｏｆ　）数Ｇｒとの関係
式、すなわち、上記白金細線周囲における自由対流熱伝
達現象を一般的に表示する方程式 ％式％（３） がめられる。（式中０１　とＣ２は定数を示す）なお、
Ｎｕ及びＧｒは下記の関係式で表わされる。

Ｎｕ＝αｒ／λ　（４） Ｇｒ＝　ｒヨｇ　βΔθ／ν２（５） （式中λは熱伝導率（ｗ／＋ｎｋ）　、ｇは重力加速度
（ｍ／ｓ２）　、βは体積膨張率（１／ｋ）　、νは動
粘性率＜ａｒ／ｓ＞をそれぞれ示す〕したがって、被測
定物質の動粘性率νは上記式（２）〜（５）より下記式
で表わされる。

（６） 〔式中Ｒ０はセンサーとして用いた例えば白金細線の０
℃における電気抵抗（Ω）、θ騨は該細線の温度（’Ｃ
）、αＷは同細線の電気抵抗の温度係数（１／ｋ）　、
ｉは同９１１１１線におけ電流値（Ａ）、ｌは同細線の
長さくｍ）をそれぞれ示す〕。

ところで、」−記式（０）においてｒ＋ｇ＋　Ｒｏ、α
１１及びβは定数であり、更に食品などでばβとλの変
化は非常に小さいので、結局、ｑリノ枯性率νはｉとΔ
θのみの関数として表わされる。すなわち、２　１　ｊ
− Ｖ２＃Ｃ１ｉ”Ａθ”＝ｆ　（ｉ、　Δ０）　１７）（
式中ＣヨＧＪ゛定数を示す）。

上述した関係から、センサーとしての金属細線と測定対
象物質である液体もしくば半固体状試料との温度差Δθ
が一定値に保持されていれば、上記試料のβとλを常法
により予め測定しておくことにより、金属細線に通した
電流の埴ｉをδ１１１定ずなお、金属細線の温度θＷは
該細線の両端にかかる電圧■を測定し、次式により算出
し得、０ｗ　＝　（Ｖ／ｉＲ，−１＞　／　αｗ　（８
１また、Ｃヨの値、すなわち、βやλの値が未知であっ
ても上記式（７）から ｉ　−八 ν　＝　（７）　＋９） （ただし、Δθは一定、１０は金属細線における電流の
初期値（＾）を示す）と表わされるので、動粘性率の相
対変化ν（−）をめることができる。

以上述べたように、液体や半固体状物質中に装入した金
属細線に電流を通じて加熱し、その電流値を測定するこ
とにより、これら物質の物性変化を該金属細線表面の熱
伝達率の変化として直接的に検知し得るようになる。す
なわち、上記物質の内部構造を何ら破壊することなく、
実時間でかつ連続的にその物性変化を経時的に観測し得
るので、本発明による方法は、上記金属細線をセンサー
とすることにより自動化工程へ組込むことが可能となる
。

次に、本発明による測定方法の応用について説明する。

本発明によると、広範囲な種類の液体及び半固体技物質
、例えばＭ造工程での動粘性率の変化が品質上重要であ
る、チーズ、ヨーグルト、豆腐、ゼリー、プリン等のゲ
ル状食品について液体形態から半固体形態への変化の状
態を経時的に的確に把握し得るようになる。因に、従来
、これらのゲル状食品の製造においては経駒的に適当な
ゲル化条件を設定し、それを！ｌＩ！ｌ進上の指標とし
ていたが、本発明では、前述したように、自由対流熱伝
達の相偵則を適用することにより、いわば状態量である
熱伝達率から物理量である動粘性率が箕出し得るので、
科学的に裏付けられた最適のケル化条件を設定できる。

更に、本発ツ農こ従って、上記熱伝達率の値の変化自体
を血液のような生体液の物性変化を検知することも可能
である。例えば、第４図及び第５図に示すように、人工
血管１内壁表面もしくは管内に白金細線のごとき金属細
線２を固定し、本発明により該金属細線に通した電流値
ｉの変化を測定することによって、血管内壁の“よごれ
”、すなわち、血栓の形成を直接的に観測できる。図中
３は血液、４は血栓をそれぞれ示す。すなわち、血管内
壁に血栓が形成されるとその表面状態が変化し、その結
果熱伝達率が変化するからである。

なお、この場合、測定はｉｎ　ｖｉｔｒｏのみでなくｉ
ｎ　ｖｉｖｏでも被測定物質を非破壊的に実時間でかつ
連続的に行ない得るので、従来のように対象生物固体を
死亡後もしくは屠殺後、剖検することなく、血管内壁に
おける血栓の形成状態を観測し得るようになる。

従って、本発明による測定方法は、人工血管、人工心臓
及びその材料の研究開発上有用であるといえる。

因に、従来、血栓の形成は剖検によるほかに、電磁流量
計を生体内に外科的に埋め込んで血流量の変化から間接
的に検出する試みもなされていたが、血栓形成の初期段
階を感知することは検出感度が不充分なため実際上困難
であった。これに対し、本発明の測定法によると、血栓
形成のごく初期にみられる血小板細胞の付着の発生とい
う肉眼的に確認し得ない程度のよごれでも充分に検出で
きるようになる。

叙上のように、本発明によると、種々の液体及び半固体
状物質の経時的物性変化を簡単な操作で的確に、しかも
連続的に測定し得るので、各種食品の製造過程における
物性変化、例えばチーズカードやヨーグルトの凝固速度
、油脂やノ＼ターの融点による分別、脂肪球の状！点等
の判別、更には生体液も含めた各種液体及び半固体状物
質の内部構造の変化を観ヨリすることが可ｆｉｂとなる
利点がある。

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。

実施例１ 直径０．１ｍｍ、４１にさ１０６ｍｍの白金細線（ｌ１
０＝１．３６９６５Ω、αｗ　＝３．８１６６×１０−
’　ｌ／ｋ　）を内ｆＭ５０ｍｍのステンレス製円筒形
容器中に第１図に示すように、固定したセンサーを、４
．４〜５１．９℃の温度の蒸溜水中に浸せきし、０．５
〜１．ＯＡの直流定電流を流して、ヌツセルト数及びグ
ラスホツフ数を測定した結果、高度に有意な下記の回帰
式、Ｎ　１１　”　１．２１　Ｇ　ｒ　０２”　（１０
１を得、これより前記式（３）の定数自＝　１．２１　
及びＣ，＝０．２２１を得た。次に全固形分１０％の還
元脱脂乳（３０℃、ｐ＋＋　６．５９　）中に、該セン
サーを固定して０．７Ａの直流定電流を流したところ、
白金細線の温度は通電開始後、直ちに平衡値３６．９４
℃を示し、温度差Δθ−６，９４Ｋを得た。さらに、常
法によって測定した該脱脂乳の体積膨張率β−４，３２
×１０−◆１／ｋ及び熱伝導率λ−０．５９６智／ｍｋ
　から前記式（７）の係数Ｃヨー９．５４　Ｘ　１０−
１９をめ、式（７）にΔθ−６．９４ｋ　、、ｉ　＝０
，７八、Ｃ２＝０．２２１を代入して該脱脂乳の動粘性
率νの計算値 （１，’０４±０．３１）　Ｘｌ０−６ｎｆ／ｓを得た
。コ（７）　値ハ、別途毛細管同粘度計を用いてめた実
測値、１．３６８ｘｌＯｒＩ′ｒ／ｓ　と良く一致した
。

また、該脱脂乳試料に４０　ｕｎｉｔｓ　／ｋｇ−乳及
び２００ｕｎ　ｉ　ｔｓ　／　ｋｇ−乳の凝乳酵素キモ
シン（ＥＣ３，４゜２３．４、純度的９５％）を添加し
、３０．０°Ｃで２時間それぞれ凝固処理し、温度差Δ
θ−６，９４Ｋ（ｉ。−〇、７Ａ）に保持するのに要し
た電流値ｉを連続的に測定した結果、前記式（９）から
Ｕ図中の該脱脂乳の動粘性率の変化が連続的に観測され
、かつ、動粘性率の値は第２図にみられるように、それ
ぞれ約５．５倍及び６．５倍に増加すること等が確認さ
た。

すなわち、凝固乳は夕１カを加えて変形もしくは破壊す
ると直ちに離水が生ずるため、従来の方法では乳の凝固
中の粘性挙動の連続測定は不可能であったが、本発明の
方法によって同測定が、はじめて、可能となった。

なお、第３図は、上記測定に用いた装置を例示したもの
であって、図中７は試料としての脱脂乳、８は該試料を
収容した恒温槽、９は試料中に装入したセンサー、１０
は電圧測定装置、１１は制御装置、１２は電流源、１３
は表示装置及び１４は自動制御系をそれぞれ示す。因に
、本例で用いたキモシン１ｕｎｉｔ（約１７／ｊｇ）は
１０ｍ１の牛乳（３０℃）を１分間で凝固させる。

実施例２ 全固形分１２．０±０．４％、脂肪率３．５±０．１％
の牛乳に、乳酸菌スタータ（酸度０．８７．　ｐ旧、５
３）　０．５ｗｔ％、レンネット０．００３５ｗｔ％（
約５ｕｎｉｔｓ／ｋｇ−乳）を添加して、３１°Ｃの温
度で凝固させながら、熟練技術者が官能的に判定した凝
固乳の最適な切断時機と、実施例１で用いたセンサーに
よって測定した沈動粘性率ν　の関係を４回にわたって
繰り返し測定した結果、官能的に最適と判定さたカード
の切断時機（レンネット添加後、約６０分）におけるν
　Φ値は再現性良く約９．２を示した。

すなわち、レンネット添加後、本発明の方法を用いて乳
のν　値を連続的に測定し、初期値１から、次第に増加
して、９．２に達した時点で、凝固乳を切断することに
よって、官能的に判定することなく、機器測定値のみを
用いて最適時機における凝固乳の切断を実施することが
可能となった。

また、該切断を最適の時機以外で実施したところグリー
ンチーズの水分は有意に変化した。

因に、　ｌＩ”ｉに、グリーンチーズ中の水分が多過ぎ
ると、熟成中に雑菌が成長したり、熟成速度が速くなり
過ぎ、また、反対に水分量が少な過ぎると、熟成の進行
が阻害され、いづれも、チーズの最終品質が劣化する。

従って、本発明の方法を用いて、凝固乳の最適な切断時
機を検出することによって、常に一定かつ高品質のチー
ズを製造できる。さらに、本発明の方法によれば、上部
が開放された従来のチーズハラＩ・だけでなく、密閉さ
れた大型バットを用いるチーズメーキング工程の自動化
も可ｆｉヒとなり、チーズ！ｌＩ！Ｊ造の効率化に大い
に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いる金属細線を組込んだセンサーを
示し、第２図は本発明によりめられる脱脂乳の沈動粘性
率とレンネット処理時間との関係を示し、第３図は本発
明で用いた測定装置の概略図を示Ｌ２、第４図及び第５
図は本発明により人工血管内壁面における血栓形成の状
態を検知するための態様を示したものである。 第１図において５〜金属細線、６〜ステンレス盟円箭、
第３図において７〜試料、８〜恒温槽、９〜センサー、
第４図及び第５図において１〜人工血管、２〜白金細線
、３〜血液、４〜血栓。 出願人　雪印乳業株式会社 代理人　宮　１）　広　豊 第１図 レンネット　匁り！８削り（分２ 手続補正器 昭和５９年１０月２３日 ２、発明の名称　液体及び半固体状物質の物性変化の測
定方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　（６６９）雪印乳業株式会社 ４、代理人 住　所　東京都港区東新橋２丁目７番７号新橋国際ビル
５、補正命令の日付　自発 全文訂正明細書 １、発明の名称 液体及び半固体状物質の物性変化の測定方法２、特許請
求の範囲 １、液体物質もしくは半固体状物質中に金属細線を装入
し、該金属細線に、上記各物質の温度と値を測定し、該
電流測定値に基づいて上記金属細線の表面における熱伝
達率を算出することによって、液体物質もしくは半固体
状物質の物性変化を測定する方法。 ２　半固体状物質がゲル形態の食品であって、その物性
変化として動粘性率の変化を測定する特許請求の範囲第
１項記載の方法。 １　液体物質が血液であって、その物性変化として血管
内における血栓形成状態の変化を測定する特許請求の範
囲第１項記載の方法０ ４、金属細線がＰＲ性の薄膜で被覆されている特許請求
の範囲第１項記載の方法。 ５、金属細線が白金細線である特許請求の範囲第１項又
は第４項記載の方法。 ６、電流が直流である特許請求の範囲第１項記載の方法
。 ＆　発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は、種々の液体物質及び半固体状物質の経時的物
性変化を、これら物質の本来の状態を破壊することなく
、連続的に測定する方法に関する。 従来の技術 従来、液体もしくは半固体状物質の物性値、例えば、粘
性率の測定法として、円筒や球体等を被測定試料中で回
転させる方法や該試料中に球体を自由落下させる方法等
が行われている。 しかし、これらの方法では試料が半固体状である場合に
は、測定に際して試料自体が破壊されるという本質的な
欠点がある。例えば、加工処理の過程で粘性が変化する
加工食品では液体もしくは半固体のいずれの場合でもそ
の粘性挙動の制御に細心の注意を払う必要があるが、上
記制御のための粘性率の測定に際して加工食品自体の内
部構造が破壊されることが多い。したがって、このよう
な内部構造を破壊しながら測定した結果を解析して得ら
れた物性値（例えば粘性率）は、上記破壊を全く伴わな
いか、もしくは破壊速度の全く異なる加工食品の粘性の
変化の予測には役立たないことになる。 また、物性測定の対象が生物組織などのようにその性状
が経時的に変化する物質では、上述したような破壊を伴
なう測定法では該物質の成る時点での物性状態を察知し
得るにすぎず、その経時的変化を予測することは到底不
可能である。すなわち、これらの物質の物性変化は実時
間でかつ連続的に測定しなければならないからである。 本発明者は、さきにチーズ並びにヨーグルト等の製造工
程において原料乳の凝固状態を、凝固乳を外力により変
形させたり又は切断破壊することなく測定する方法とし
て、乳の凝固工程において乳中に金属細線を装入し、該
金属細線に電流を断続的もしくは連続的に通電しながら
、金属ａ線の温度上昇中全経時的に測定することにより
、乳の凝固状態の変化を判定する方法を開発した（％願
昭５８−９２０７９号）。 しかし、この方法では乳の凝固状態を測定し得るけれど
も、物性変化が非常に大きな系もしくは温度変化に非常
に敏感な系、例えば生体系の物性変化の測定に上記方法
を適用する場合上記金属細線への通電による温度上昇に
伴なう熱的破壊を生ずるという欠点があるため、上述し
た生体系の物性変化を測定するには実用的でない。なお
、上記方法で乳の凝固を測定する場合でも、通電による
金属細線の過度の加熱による凝固乳の離水現象がみられ
ることがある。 発明が解決しようとする問題点 本発明は、上述したような現状に鑑みてなされたもので
あって、乳のみならず、上記生体系も包含する広範囲な
種類の液体もしくは半固体状物質の物性変化を、これら
物質本来の状態を力学的および熱的にも破壊することな
く、実時間でかつ連続的に測定し得る方法を提供するこ
とを目的とする。 以下に本発明を詳しく説明する。 発明の構成 本発明の構成上の特徴は、液体物質もしくは半固体状物
質中に金属細線全装入し、該金属細線に、上記各物質の
温度と金属細線の温度との差が一定値を保つように、連
続的もしくは断続的に電流を通じてその際の電流値全測
定し、該電流測定値に基ついて上記金属細線の表面にお
ける熱伝達率を算出することによって、液体物質もしく
は半固体状物質の物性変化を測定することにある。 問題点を解決するための手段 本発明において物性変化を測定する対象物としては、チ
ーズ、ヨーグルト、豆腐、ゼリー、プリン等のようなグ
ル状食品および血液のような生体液等を例示し得、更に
、外部から観測できない場合に注入した接着性樹脂（例
えばエポキシ樹脂）の固化状態、クリームのホイップ状
態、アイスミックスのホイップおよび同化状態およびク
リームの搬送パイプ中におけるクリームの同化状態等の
判定にも本発明全適用し得る。 本発明は、上述したような液体もしくは半固体状物質中
に装入して固定した金属ＩＨｉ線周囲における自由対流
熱伝達挙動、すなわち金属細線表面における熱伝達率（
α、Ｗ／ゴ・Ｋ）を直接測定することによって、例えば
粘性率（ｙ＋、Ｐａ、ｓ）と密度（ρ、Ｋ９／７７Ｉ′
）の比で定義される動粘性率（ν、ゴ／、）のような物
性値がめられるという原理に基づいている。 一般に、物理量は留度で除することによって温度の影響
が小さくなるので温度依存性が大きい粘性率に比べて動
粘性率の温度依存性は相対的に小さくなるので、物性変
化を−そう的確かつ正当に把握し得るようになる。 因に、従来動粘性率の測定は毛細骨動粘度計を用いる方
法により行なわれているが、この方法はいわば静的な方
法であるため動粘性率が経時的に変化する系では測定で
きず、又、測定可能な値の範囲も精々１桁程度であり、
加うるに、被測定物質の予想される動粘性率の値に応じ
て多数の毛細管粘度計全用意する必侠がある。 本発明では被測定物質である液体もしくは半固体状物質
とこれら物質中に装入した金属細線との温度差から該金
Ｊ！１ｇ細線表面における熱伝達率及び上記物質の動粘
性率を下記のようにして算出される。なお、ここで用い
る金楠細線は、０．０３〜２幻の径を有するものであっ
て、特に白金細線が好ましい。また、操作上絶縁状態に
することが必要なときは、細線の径の１／１０以下の極
めて薄い絶縁性被膜ｔ−施したものを用いる。 まず、金属細線表面における熱伝達率αは、時間に対す
る温度の変化率Ｃ←りがゼロの場合、７−リエの熱伝動
方程式 の円柱座標系における解析解から下記式（２）によって
与えられる。 α＝Ｗ＠ｄ／４Δθ　（２） 〔上記各式中θは温度（℃）、ａは温度伝導率（ｔｒｔ
／８）、Ｗは金属ａ線における発熱−Ｉｔ（ｗ＃）、ｄ
は金属Ｍｆｉ線の直径（−をそれぞれ示す〕したがって
、上記式（２）からＷ及びｄが既知であれば上記温度差
Δθから熱伝達率が算出できる。 一方、金属細線、例えば白金細線を該物性値について信
頼し得る値が知られている蒸溜水中鯉固定して装入し、
該白金細線に種々の値の定電流、例えば直流定電流を通
じて蒸溜水と白金＃１線（加熱される）との温度差Δθ
を測定すると、熱伝達率の無次元量であるヌツセル）　
（Ｎｕｓｓｅｌｔ　）　数Ｎ　ｕと動粘性率の無次元量
であるグラスホラ７　（Ｇｒａｓｈｏｆ　）数Ｇｒとの
関係式、すなわち、上記白金細線周囲における自由対流
熱伝達現象を一般的に表示する方程式 ％式％（３） がめられる。（式中Ｃ５とＣ，は定数を示す）なお、Ｎ
ｕ及びＧｒは下記の関係式で表わされる。 Ｎｕ＝αｄ／λ　（４） Ｇｒ＝ｄ”ｇβΔθ／ν２（５） 〔式中λは熱伝導率（ｗ／ｍｋ　）　、ｇは重力加速度
（ｍ／、”）、βは体積膨張率（１／ｋ　）、νは動粘
性率（ゴ／８）をそれぞれ示す〕 したがって、被測定物質の動粘性率νは上記式（２）〜
（５）より下記式で表わされる。 〔式中Ｒ６はセンサーとして用いた例えば白金細線の０
℃における電気抵抗（Ω）、θＷは該細線の温度（℃）
、α７は同細線の電気抵抗の温度係数（１／ｋ）、ｌは
同細線における電流値（Ａ）、ｔは同細線の長さくｍ）
をそれぞれ示す〕。 上記式（６）において、ｄ、ｇ、ＲｏαＷ及びｔは常数
であシ、更にβとλについては前述したゲル状食品等で
はその変化が非常に小さいので、結局、動粘性率νは１
とΔθのみの関数として次式（７）で表わされる。 ν２キ（４ｉ”Δθ　リ＝ｆ（１，Δθ）（７）（式中
Ｃ３は定数を示す）０ 次に、上記式（７）で与えられるν値の正確さ全確認す
るために行なった実験結果を以下に示す。 実験の手順： 直径０．１　ｍｍ　＋長さ１０６卸の白金細線（ＲＱ＝
１、３６９６５Ω、αｗ＝３．８１６６Ｘ　１０　１　
／ｋ）′ｆ：内径５０朔のステンレス製円筒形容器中に
第１図に示すように、固定したセンサーを、４４〜５１
．９℃の温度の蒸溜水中に浸せきし、０．５〜１、ＯＡ
の血流定電流合流して、ヌツセルト数及びグラスホソフ
数を測定した。その結果高度に有意な下記の回帰式（８
）が得られた。 Ｎｕ　＝　１．２１　Ｇｒ　０２”　＋８１したがって
、上記式（８）より前記式（３）における定数Ｃ，＝　
１．２１及びＣ，＝　０．２２１が得られる。 次に全固形分１０％の還元脱脂乳（３０℃、ｐＨ６，５
９）中に、該センサーを固定して０．７Ａの直流定電流
を流したところ、白金ａ線の温度は通電開始後、直ちに
平衡値３６．９４℃を示し、温度差Δθ＝６．９４Ｋを
得た。さらに、常法によって測定した該脱脂乳の体積膨
張率β＝　４．３２　Ｘ　１０−４１／ｋ及び熱伝導率
λ＝　０．５９６　ｗ／ｍｋから前記式（７）の係数Ｃ
，＝９．５４Ｘ１０　をめ、式（７）にΔθ＝６．９４
ｋＸ　ｉ＝ｏ、７Ａ、Ｃ２＝０．２２１を代入して該脱
脂乳の動粘性率νの計算値（１，０４士０．３１）ＸＩ
Ｏゴ／Ｓを得た。この値は、別途毛細管粘度計を用いて
めた実測値、１．３６８Ｘ１０　ゴ／Ｂと良く一致した
。 上述した関係から、センサーとしての金属細線と測定対
象物質である液体もしくは半固体状試料との温度差Δθ
が一定値に保持されていれば、上記試料のβとλを常法
により予め測定しておくことによシ、金属細線に通じた
電流の値ｉを測定するのみで前記式（７）から試料の動
粘性率を直ちにめることができる。 なお、金属細線の温度θＷは該細線の両端にかかる電圧
Ｖを測定し、次式により算出し得、θＷ＝＝（ｖ／ｌａ
、　１　）／αｗ（９）また、Ｃｊの値、すなわち、β
やスの値が未知であっても上記式（７）から １ ν１＝の）　”　ａｌ （ただし、Δθは一定、ｉｏは金属細線における電流の
初期値（Ａ）を示す）と表わされるので、動粘性率の相
対変化ν（−）ヲ求めることができる。 発明の作用および効果 以上述べたように、液体や半固体状物質中に装入した金
属細線に、上記各物質の温度と金Ｒ細線の温度との差Δ
θが一定値を保つように、電流を通じて加熱し、その電
流値を測定することにより、これら物質の物性変化を該
金属細線表面の熱伝達率の変化として直接的に検知し得
るようになる。 すなわち、上記各物質の内部構造を力学的にも又熱的に
も実質的に何ら破壊することなく、実時間でかつ連続的
にその物性変化を経時的に測定できる。 したがって、本発明の測定方法を、上記金属細線をセン
サーとすることによシ、例えば製造工程で動粘性の変化
が品質上重要であるチーズ、ヨーグルト、豆腐、ゼリー
、プリン等のゲル状食品の自動化製造工程に組込むこと
により、これら食品についての液体形態から半固体形態
への変化の状態（例えば凝固速度）を経時的に的確に把
握し得るようになる。 因みに、従来、これらのゲル状食品の製造においては、
経験的に適当なゲル化条件を設定し、それを製造上の指
標としていた。これに対し、自由対流熱伝達の相似則を
本発明による手順に従って適用することによシ、いわば
状態量である熱伝達率から物理量である動粘性率が算出
し得るので、科学的に裏付けられた最適のゲル化条件を
設定できるようになる。 更に、本発明に従って、上記熱伝達率の値の変化自体を
血液のような生体液の物性変化を検知することも可能で
ある。例えば、添付の第４図及び第５図に示すように、
人工血管夏向壁表面もしくは管内に白金細線のごとき金
属細線２を固定し、本発明により該金属細線に通じた電
流値ｌの変化を測定することによって、血管内壁の６よ
ごれ”、すなわち、血栓の形成を直接的に観測できる。 図中３は血液、４は血栓をそれぞれ示す。すなわち、血
管内壁に血栓が形成されるとその表面状態が変化し、そ
の結果熱伝達率が変化するからである。 なお、この場合、測定はｉｎ　ｖｉｔｒｏのみでなくｉ
ｎ　ｖｉｖｏ　でも被測定物質を非破壊的に実時間でか
つ連続的に行ない得るので、従来のように対象生物固体
を死亡後もしくは屠殺後、剖検することなく、血管内壁
における血栓の形成状態を観測し得るようになる。 従って、本発明による測定方法は、人工血管、人工心臓
及びその材料の研究開発上有用であるといえる。 因に、従来、血栓の形成は剖検によるほかに、電磁流量
計を生体内に外科的に埋め込んで血流量の変化から間接
的に検出する試みもなされていたが、血栓形成の初期段
階を感知することは検出感度が不充分なため実際上困難
であった。これに対し、本発明の測定法によると、血栓
形成のどく初期にみられる血小板細胞の付着の発生とい
う肉眼的に確認し得ない程度のよごれでも充分に検出で
きるようになる。 また、本発明は、上述したもののほかに、油脂やバター
の融点による分別、脂肪球の状態等の判別、更には生体
液も包含する各種液体及び半固体状物質の内部構造の変
化等も簡易な操作で連続的にしかも的確に測定すること
が可能である。 以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。 実施例１ 本例は脱脂乳の凝固工程における粘性上の変化を測定し
た結果を示したものである。 直径０．１　ｒｔｍ　、長さ１０６朔の白金ｆａ　（Ｒ
Ｏ＝１．３６９６５Ω、αｗ＝　１８１６６　Ｘ　１０
　１　／　ｋ　）を内径５０圃のステンレス製円筒容器
中に添付の第１図に示すように固定したものをセンサー
とし、これを全固形分１０％の還元脱脂乳中に装入して
固定し、該脱脂乳試料に４０　ｕｎｉｔｓ／Ｋｐ及び２
００ｕｎｉｔｓ／Ｋｆの凝乳酵キモシフ　（ＥＣ３，４
，２３，４，純度約９５ＣＸであって１ｕｎｉｔ（約１
７μり）は１０−〇生乳（３０℃）を１分間で凝固させ
る活性を有する）をそれぞれ添加し、３０℃で２時間そ
れぞれ凝固処理し、上記白金線と脱脂乳試料の温度差Δ
θ４６．９４Ｋ（ｉｏ＝０．７Ａ）に保持するのに要し
た゛屯流値ｌを測定し、この測定値を用いて前記式〇〇
から凝固中の脱脂乳の動粘性率を算出してその変化全連
続的に判定した。その結果、動粘性率の値は添付の化２
図に示すように、それぞれ約５．５倍及び６．５倍に増
加したことが確認された。 すなわち、本実施例から理解されるように、本発明によ
ると、凝固乳に外力を加えて変形させたシ又は凝固乳を
切断破壊することが必要でなく、更には白金線の通電に
よる過度の加熱に伴なう凝固乳の離水現象もみられない
ので、乳の凝固中の粘性挙動を正確かつ連続的に測定す
ることが可能となる。 なお、第３図は、上記測定に用いた装置を例示したもの
であって、図中７は試料としての脱脂乳、８は該試料を
収容した恒温オ・ハ、９は試料中に装入した白金線のセ
ンサー、ｌＯは電圧測定装置、１１は制御装置、１２は
電流源、１３は表示装置及び１４は自動制御系をそれぞ
れ示す。また、上記温度差Δθは、別に白金抵抗温度計
を用いて連続測定した脱脂乳試料の温度と、前記式（９
）より算出した白金線（センサー）の温度からめた。因
みに、該温度着Δθの測定は上記手法に限定されるもの
でなく、他の手法によってめてもよい。 実施例２ 全固形分ｌ５ＬＯ±０．４　ＣＸ、脂肪率３．５±０．
１％の生乳に、乳酸菌スターター（酸度０．８７．…４
．５３’）　０．５ｗ　ｔ％、レンネットＯ，ＯＯ３５
ｗ　ｔ％（約５　ｕｎｉｔ＋＋／Ｋｐ−乳）を添加して
、３１℃の温朋で訣向させながら、実施例１におけると
同一のセンサーを用いて実施例１に記載した同様な手順
に従って、凝固乳の沈動粘性率νを測定し、その際熟練
者の官能的な判定に基づく凝固乳の最適な切断時期（す
なわち、凝固乳の最適な粘性状態）と上記測定に基つく
沈動粘性率との関係を４回にわたって繰返し調べた。 その結果、上記官能的に最適と判定されたカード（凝固
乳）の切断時期（レンネット添加後、約６０分）におけ
るνの値は再現性良く約９．２を示した。 したがって、乳にレンネット添加して凝固させろ過程に
おいて本発明の方法に従って、乳の−値を連続的に測定
し、その初期値１から次第に増加して９．２に達した時
点で凝固乳を切断することによシ、熟練者による官能的
判定に依存することなく、最適時期における凝固乳の切
断を実施し得るようになった。 因みに、凝固乳の切断時期によりその水分含量は有意に
変化するものであって、例えばグリーンチーズではその
切断時期によりその水分含量は下記表に示すように変化
する。 表 ところが、一般に、グリーンチーズ中の水分が多過き′
ると、熟成中に雑菌が成長したり、熟成速度が速くなり
過ぎ、また、反対に水分量が少な過ぎると、熟成の進行
が阻害され、いずれも、チーズの最終品質が劣化するも
のであるから、凝固乳の最適な切断時期を検出すること
は、常に一定かつ高い品質のチーズを製造するうえで極
めて重要なことである。 したがって、本発明の方法を適用することにょジ窩品質
なチーズを安定に製造するこ七が可能となジ、更に本発
明の方法をチーズの製造工程に組込むことによ広従来用
いられている上部が開放されているチーズバットに変え
て、蜜閉された大型バラ）ｋ用いて工程を自動化するこ
とも可能となる。 実施例３ 本例は、本発明の方法の血管系における血栓形成状態の
検知への適用可能性を示したものであって、人工血管系
における血栓形成過程のシミュレーション実験に除して
血液に代替えし得ることが経験的に明らかになっている
乳を用い、人工血管としてシリコン製チューブを用いて
該チューブ内における凝乳の付着形成の変化を測定した
。 添付の第４図および第５図に示すように、シリコン製チ
ューブから成る内径１０　ｔｒｍ　、厚さ２朔の人工血
管１の内壁表面から深さ０．３調のところに、直径０．
１　ｔｈｅｍ　＋長さ１３０ｍの白金線２を埋め込み、
上記人工血管」内に、全固形分１０％の還元脱脂乳（３
６℃）にレンネットＯ−２ｖｉ　ｔ　Ｘ（約ａｏ。 ｕｎｉｔｓ／Ｋｙ−乳）を添加した直後の凝固しつつあ
る乳を流速約１０ｃｍ／秒で流しながら、上記白金線に
電流を通したところ、上記孔と該白金線の温度差Δθを
３℃に保つのに必要な電流量（ｔｏ＝　０．６Ａ）は１
６１％減少した。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明で用いる金属ｉ線を組込んだセンサーを
示し、第２図は本発明によりめられる脱脂乳の沈動粘性
率とレンネット処理時間との関係全示し、第３図は本発
明で用いた測定装置の概略図を示し、第４図及び第５図
は本発明によジ人工血管内壁面における血栓形成の状態
を検知するための態様金示したものである。 第１図において５〜金属細線、６〜ステンレス製円筒、
第３図において７〜試料、８〜恒温槽、９〜センサー、
第４図及び第５図において１〜人工崩管、２〜白金細線
、３〜血液、４〜血栓。 １！・第八　雪印乳業株式会社 代理人　宮　１）　広　豊

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １゜液体物質もしくは半固体状物質中に金属細線を装入
   し、上記各物質の温度と金属細線の温度との差を一定値
   に保持するように、該金属細線に連続的もしくは断続的
   に電流を通じながら該電流値を測定し、該測定値に基づ
   いて上記金属細線の表面における熱伝達率を算出するこ
   とによって液体物質もしくは半固体状物質の物性変化を
   測定する方法。 ２、半固体状物質がゲル形態の食品であって、その物性
   変化として動粘性率の変化を測定する特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ３、液体物質が血液であって、その物性変化として血管
   内における血栓形成状態の変化を測定する特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ４、金属細線が絶縁性の薄膜で被覆されている特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ５、金属細線が白金細線である特許請求の範囲第１項又
   は第４項記載の方法。 ６、電流が直流である特許請求の範囲第１項記載の方法
   。