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メータージャパン株式会社

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水分吸脱着測定装置 AquaLab VSA

一定の温度での水分活性と含水率の関係は水分収着等温線と呼ばれます。METER社(旧社名:Decagon Devices) 水分吸脱着測定装置 AquaLab VSAは、これまで長い時間と煩雑な操作を必要とした水分収着等温線測定を独自技術のDDI(動的露点等温線法)で迅速、そして正確、簡単に測定することを可能にしました。また、1つの装置でDDIと湿度を制御して重量の時間変化を追跡するDVS(動的水蒸気収着法)での測定も可能です。

AquaLab VSAの特徴

  • DDIとDVSの2つの測定方法で水分吸脱着測定ができ、製品の様々な特性を知ることができる。
  • 高解像度のDDIは24~48時間で100ポイント以上の測定ができ、小さな変化も見逃すことなく測定が可能です。
  • 測定範囲0.03~0.95aw(3~95%RH)、特許を持つ高精度露点センサーは±0.005aw (0.5%RH)の精度で正確に水分活性(湿度)を測定、制御します。
  • 温度制御15~60℃、温度精度±0.2℃
  • 500~5000mgまでの試料の測定が可能です。
  • 試料の乾燥など測定前の前処理を必要としません。
  • コンパクトなシステムは設置場所を選ばす、窒素ガスなどの圧縮ガスを必要としません。
  • 水分活性の測定も可能

AquaLab VSAの測定原理

AquaLab VSAは、水分活性と重量分析法をもちいたDDI(動的露点等温線法)とDVS(動的水蒸気収着法)の2つの測定方法で水分吸着・脱着等温線を作成します。DDIでは重量変化を追跡することで水分活性を直接測定します。水分量も水分活性も制御しませんが、試料を乾燥、又は加湿して、その過程で水分活性と水分量を測定します。水分量は高精度電子天秤により試料の重量測定で判定します。水分活性はデカゴン社が特許を持つチルドミラー露点センサーにより判定します。試料を乾燥させる場合は、試料全体に乾燥チューブを通した乾燥空気で乾燥させ、加湿する場合は、水槽を通した加湿した空気をチャンバー内に行き渡らせます。AquaLab VSAには測定に必要なエアポンプ、電子天秤、温度制御、水槽、乾燥装置などがすべて内蔵されています。試料を既知の水分レベルと平衡させる必要がないため、他の等温線法よりもはるかに短時間で数百のデータポイントから正確な等温線を作成します。DDIは同一の試料を水分活性の範囲全体で連続して加湿と乾燥を行うため、等温線全体での試料の吸湿特性を追跡する方法としては最良な方法です。DVSではチャンバー内の湿度を制御して重量の時間変化を追跡する時間変化測定も可能です。終点の判定は含水率、又は時間で行います。同一試料をDDIとDVSで測定し、2つのデータを比較することで様々な特性を知ることができ、製品開発や品質管理に役立つ情報を知ることができます。

DDIとDVS

AquaLab VSは、同一の試料が継続した全ての水分活性領域において複数の吸脱着現象の対象となるため完全な等温線によって試料の吸着特性を追跡するための最良の方法です。この方法の解像度は推定の必要性を除外し、吸着現象の詳細な見解を与えます。DDI法の制限は異なった水分活性度での吸着の動力学を判定できないことです。AquaLab VSAではDDIの欠点を補うためにDVSでの測定も可能です。以下は粉ミルクの等温線です。DDIではガラス転移点の判定ができますが、結晶化のポイントは判りません。しかしDVSではガラス転移点のポイントは判断できませんが、結晶化のポイントを判断できます。

DDIとDVS

DDIとDVS

水分収着等温線

一定温度での水分活性と含水率の間の関係は水分収着等温線と呼ばれます。この関係は異なった含水率での水分と固形成分の間の相互作用(束一性、毛管作用、表面効果)による複雑でそれぞれの製品固有のものです。awの増加はほぼ常に含水率の増加を伴いますが、非線形状となります。大量の砂糖、又は少量の可溶性分子を含む食品の場合はJ形の等温線曲線となりますが、大半の食品の場合、水分収着等温線はS型となります。等温線は製品の品質や安全性についての情報を提供します。等温線の用途の一部として下記が上げられます。

  • 単分子含水率判定
  • パリパリした食感、堅さ、流動性のための水分活性、又は含水率限度を判定
  • 賞味期限および製品の保存性を判定
  • 製品の収着性に基づき包装要件を予測
  • 乾燥成分混合物の平衡水分活性を判定
  • 粉末の結晶化度を判定
  • 製品中の非晶質度を判定
  • 水分活性の相転移(phase transition)を判定
  • 水分活性とガラス転移温度の間の関係を判定
  • 水分活性と結晶化の間の関係を判定
  • 製品のヒステリシスレベルを判定
  • 製品の水分感受性を判定
  • 一定水分活性での平衡含水率を判定
  • 等温線曲線を水分活性分析することで迅速に含水率を知ることができる
技術仕様
水分活性(相対湿度)範囲 温度設定:15~50℃:0.03~0.95aw(3~95%RH)
温度設定:50~60℃:0.03~0.90aw(3~90%RH)
水分活性(相対湿度)精度 露点センサー:±0.005aw(±0.5%RH)
揮発物センサー:±0.02aw(±2%RH)
水分活性(相対湿度)再現性 露点センサー:±0.003aw(±0.3%RH)
揮発物センサー:±0.02aw(±2%RH)
試料量 500~5000mg
温度制御範囲 15~60℃(STP標準状態において)
天秤精度 ±0.1mg
動作環境温度範囲 0~60℃
動作環境湿度範囲 10~90%RH
寸法/重量 38.1×26.7×30.5cm/12.7kg
電源 110~220V 50-60Hz