超音波支援凍結(UAF)がもたらす氷結晶の微細化とドリップ低減

更新日：2026年9月16日

トピック：超音波支援凍結技術(Ultrasound-Assisted Freezing) ／ 掲載日：2026年8月28日

食品の急速凍結では、氷結晶をいかに小さく均一に形成させるかが品質保持の鍵になります。近年、この課題に対する新しいアプローチとして注目されているのが「超音波支援凍結(UAF)」です。凍結槽や冷媒中に超音波を照射しながら食品を凍結させる技術で、キャビテーション(超音波による微小気泡の発生と崩壊)を利用して氷結晶の核形成と成長を制御します。

キャビテーションによる氷結晶制御のメカニズム

超音波が液体中に伝播すると、微小な気泡が発生と崩壊を繰り返すキャビテーション現象が生じます。この気泡が一次核形成の起点として働くほか、崩壊時に発生する微小な流れ(マイクロストリーミング)が既存の樹枝状の氷結晶を破砕し、二次核形成を促進します。結果として、核形成サイトの数が増え、個々の氷結晶が大きく成長する前に凍結が進むため、氷結晶径が小さく、サイズ分布も均一になります。

品質面での効果とドリップ抑制

研究報告によれば、UAFの適用によって凍結時間が従来比で約17%短縮された事例や、解凍後のドリップロス低減、組織硬さの改善が確認されています。ジャガイモを用いた検証では、UAFで凍結した試料は無処理凍結に比べて細胞組織の保持状態が良好であったと報告されており、色調やビタミンC含量など品質指標の改善も示されています。氷結晶が細胞膜を突き破る損傷が抑えられることが、こうしたドリップ低減の主要因と考えられます。

実装上の留意点

UAFは既存の浸漬式・空気式フリーザーに超音波振動子を追加する形での導入が検討されており、単一周波数よりも多周波数照射のほうが氷結晶微細化効果が高いとする報告もあります。ただし食品の形状・組成によって最適な周波数や出力は異なるため、実機導入にあたっては対象食材ごとの条件設定と、既存のCASや高圧凍結などの技術との比較検証が必要です。高付加価値な水産物や医薬品原料など、品質劣化を極力避けたい製品への適用可能性が特に期待されています。

参考文献

• Mechanism of ultrasound assisted nucleation during freezing and its application in food freezing process
• Influence of Multi-Frequency Ultrasound-Assisted Freezing on the Freezing Rate, Physicochemical Quality and Microstructure of Cultured Large Yellow Croaker (Larimichthys crocea)
• The principles of ultrasound and its application in freezing related processes of food materials: A review