有効質拡散係数は乾燥における物質移動研究の重要な基礎データの一つである。従来の有効拡散係数の研究は、大部分が温度を考慮し、水分含有率や乾燥収縮変形の影響を無視している。本論文では、水分含有率データのシミュレーション値と実験値の差を最小化することを最適化目標とし、ナマコの乾燥有限要素モデルと有効拡散係数計算モデルを構築した。乾燥収縮および乾燥温度、水分含有率の要因がナマコの有効拡散係数に及ぼす影響を比較分析した。研究の結果、収縮変形、温度および水分含有率の各要因は有効拡散係数に大きな影響を与えることが示された。これら3つの影響因子を同時に考慮した場合、有効拡散係数は温度および水分含有率のみを考慮した場合と比較して3.9%～14.6%小さくなり、収縮変形と温度の影響のみを考慮した有効拡散係数は温度のみを考慮した場合と比較して8.7%～14.5%小さくなった。さらに、ナマコの有効質拡散係数は乾燥温度および水分含有率の上昇に伴い増加した。収縮、温度および水分含有率の影響を考慮した後、ナマコ乾燥モデルでシミュレーションされた水分含有率は実験値と最もよく一致し、相関係数は0.994を超えた。シミュレーションされたナマコ内部の有効拡散係数は内側から外側へ徐々に減少する分布を示した。乾燥は1時間から15時間にかけて行われ、内外拡散係数の差は6.4×10-10 m2/sから0.9×10-10 m2/sへ減少し、中心部の質拡散係数は14.6×10-10 m2/sから8.9×10-10 m2/sへ減少した。

ヒートポンプ;物質移動;拡散係数;乾燥;ナマコ