スイカの割れを切らずに判定する方法 ○ 秋元秀美１・櫻井直樹２・中務浩昭３（１（有）生物振動研究所，２広大院生物圏，３（株）ファーマインド） Non-destructive evaluation method of internal cracks in watermelon fruit Akimoto, H., N. Sakurai and H. Nakatsukasa 【目的】スイカ内部の割れは，硬さと同様，品質を決める重要な要素である．切らずに内部の割れが分かれば，加工や販売においてより高い価値を付加することができる．振動法を用いた内部欠陥の非破壊評価法は，日本ナシの芯腐れについて 2012 年春季大会で報告したが，他の果実の内部欠陥の判別ができるかどうかについて検討した．今回は，スイカの割れを振動法によって判定する方法について，スイカのモデルを有限要素法で作成し割れを判別できるかどうか検証した．【材料および方法】有限要素法（ANSYS）を用い，直径 26cm，果皮の厚さ 1cm のスイカのモデルを作成した．果肉と果皮のヤング率は物性測定装置（50N，㈱イマダ）で実測し，それぞれ 3MPa，10MPa の値を用いた．モデルの要素の形は三角錐（高さ 3.4cm）とし，割れの入っていない正常モデルの構成要素数は 2944 個，割れの入ったスイカの構成要素数は 4665 個であった．振動は赤道面で与え，重力の影響も考慮した．割れの空間は，6.5cm×13cm，厚み 5mm の直方体とした．割れの容積はスイカの体積の 0.5％である．スイカの振動測定は，スイカのつるが上になるように置き，聴振器型測定装置（㈲生物振動研究所）でスイカの赤道面上 180°対称となるように加振器と受振器をセットし，1 回目の測定をした．2 回目は加振器と受振器をそれぞれ 90°ずらして 2 回目の測定をした．振動は 10Hz から 500Hz まで 10 秒間加振し，フーリエ解析でスペクトルを得た．スイカの個体数は 10 個で，このうち測定後割れが判明したものが 5 個あった．【結果および考察】有限要素法で図 1 のようにスイカに割れが入ると第２共鳴ピークが割れるということがわかった．実際に割れの入ったスイカを測定すると（図 2），第 2 共鳴ピークが割れていることが確認された．割れの入った 5 個体とも第 2 共鳴ピークが割れており，残りの割れの入っていない正常な 5 個体の第 2 共鳴ピークは割れていなかった．以上の結果から，加振器と受振器の間に割れがあれば第 2 共鳴ピークが割れることが予想されるので，加振器と受振器の位置を 90 度ずらして 2 回測定することによってスイカの割れを非破壊で予測できることが示唆された． 1.0E-03 第２共鳴ピーク第２共鳴ピーク正常正常変位 [m] 変位[dB] 変位 [m] 変位[m] -6.0E+01 1.0E-04 割れ１個入加振割れ入 -1.0E+02 受振割れ１個入りモデル（赤道面）割れの果実（赤道面） -1.4E+02 1.0E-05 50 100 150 200 250 周波数[Hz] [Hz] 周波数図１割れ果実と正常果の振幅のシミュレーション結果 300 50 100 150 200 250 周波数 [Hz] 周波数 [Hz] 図２割れ果実と正常果の振幅測定 300