今日のおじさん、なに食べました? (仮)

妻の料理と、おじさんの毎日の記録です。ほんのり工学テイスト。

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100円包丁と2000円包丁の違い~押し込み力を比較すると
【今日の料理】 2011/5/10 夕食
 今日は,久しぶりに娘(2.9ヶ月)を,風呂に入れました(いつもは妻が入れています).最近の娘は,風呂に入れていると,眠くなってしまうようです.いつも,風呂から出ると,少し泣いた後,ぐっすり寝てしまいます.眠りが深いようで,寝ているときにオムツ替えをしても,起きません.手がかからず,良いのですが,相手をする時間が減って,少し寂しい気もします.

★米飯

★みそ汁,とうふ・こまつな

★オーブンとんかつ
 以前に買って冷凍しておいた,100g=98円の,米国産豚ヒレ肉を使用.先にパン粉だけ焼いて,ヒレ肉につけた後,再度オーブンで焼きます.レシピは文献[1].
 前回作ったときは,パン粉に十分な焼き色が付かず,見た目が今ひとつでした.このときは,180℃のオーブンで10分焼いていました.そこで今回は,200℃のオーブンで5分焼いたのち,一度パン粉を混ぜてから,残りの5分を焼きました.この結果,上々の仕上がりになりました.
 衣をつけてヒレ肉を焼くときは,200℃×20分としました.しかし,肉が厚かったせいか,中まで火が通っていませんでした.このため,電子レンジで再加熱しました.が,水気が抜けてしまい,ややパサパサになってしまいました.なかなか,全てうまくは行かないものです.

[1]岡本正子;妊娠&授乳中のごはん150,日東書院,(2009)

★浅漬け,きゅうり・白菜・味付けのり

★トマト

★挽肉なす炒め
 昼食の残り.豆板醤と味噌で味付けしました.

【今日の料理工学】 100円包丁と2000円包丁の違い~押し込み力を比較すると
 前回は,簡単な断面形状の包丁について,押し込み力(切り進みに要する力)の計算式を導きました.この計算式を用いると,様々な断面形状の包丁で,押し込み力を計算し,比較できます.

 そこで今回は,2種類の実際の包丁の断面形状を用いて,押し込み力を計算,比較してみます.

 前回の結果から,図1のような断面形状の包丁では,式1で押し込み力Wを計算できます.
<図1>
z20110510z1.jpg

<式1>
z20110510s1.jpg

 ここで,
 μ:包丁と被切断材の間の動摩擦係数[null]
 k:被切断材の,単位面積あたりのばね係数[(N/mm)/mm^2]
 L:被切断材の,紙面垂直方向の長さ[mm]


 実際の包丁は,下図2のような断面形状をしています(前々回「100円の包丁はどうなのか?」参照).すなわち,以下の3つの部分から構成されます.
 ・部分Ⅰ:先端部分 …高さh1[mm]
 ・部分Ⅱ:傾斜部分 …高さh2[mm]
 ・部分Ⅲ:平坦部分(ないものもある) …高さh3[mm]
<図2>
z20110510z2.jpg

 図2のような断面形状の包丁の押し込み抵抗Wは,部分Ⅰ,Ⅱ,Ⅲそれぞれの押し込み抵抗W1,W2,W3を求めて,合算することで,求められます.W1~W3は,式1より,次式2のようになります.
<式2>
z20110510s2.jpg

 ここで,D1,D2,D3は,部分Ⅰ,Ⅱ,Ⅲの押し込み深さ[mm]で,下表1で与えられます.ここで,D:包丁の押し込み深さ[mm]です.
<表1>
z20110510t1.jpg
 
 式2を用いて,実際の包丁について,押し込み抵抗W=W1+W2+W3を求めてみます.

 包丁の断面形状としては,前々回「100円の包丁はどうなのか?」で調べたものを用います.以下の2種類の包丁です.各部の寸法は,表2の通りです.
 a)2000円包丁
 b)100円包丁
<表2>
z20110510t2.jpg

 その他,計算に用いる数値は,以下の通りとしました(前回と同じ).
 ・被切断材の,紙面垂直方向の長さ:L=100mm
 ・被切断材の,単位面積あたりのばね係数:k=0.2N/mm^3 …実験値,後述
 ・包丁と被切断材の間の動摩擦係数:μ=0.1 …一般値
 ・押し込み深さ:D=0~40mmの範囲

 計算結果を,図3,図4に示します.図3:2000円包丁,図4:100円包丁,です.押し込み深さDに対する,W1,W2,W3,および,W=W1+W2+W3,を示しています.
<図3>
z20110510z3.jpg

<図4>
z20110510z4.jpg

 2000円包丁では,部分Ⅱの勾配が緩いので,押し込み力はだんだんと増します.
 これに対して,100円包丁では,部分Ⅱの勾配が急なために,最初は押し込み力が急増します.しかし,部分Ⅱの高さ以上に切り込んだときは,部分Ⅱの押し込み力は一定になります.そして,部分Ⅲの押し込み力が加わります.部分Ⅲは垂直ですので,押し込み深さが増しても,押し込み力の増大は,あまり大きくありません.

 両包丁の押し込み力を同じ図に示すと,下図5のようになります.
<図5>
z20110510z5.jpg

 2000円包丁のほうが,部分Ⅱの勾配が緩いので,最初は,2000円包丁のほうが,押し込み力は小さくて済みます.しかし,押し込み深さが約10mmを超えると,100円包丁は,部分Ⅱが終わり部分Ⅲに差し掛かります.このため,押し込み力の増加が緩やかになります.そして,押し込み深さが約30mmとなると,100円包丁のほうが,押し込み力が小さくなります.

 実際に,2つの包丁を用いて,φ40mm程度の人参を切ってみました.僅かながら,2000円包丁のほうが,軽く切れるように感じました.2000円包丁では,切り始めの抵抗が小さいので,そのまま勢いに乗って軽く切ることができる,ということでしょうか.

 100円包丁では,おそらくコストの問題から,厚み一定の鋼板を用いています.勾配を付けるために,縁を緩く削り落としていますが,削り落としている部分の幅が10mm程度しかありません.このため,勾配は,必然的にきつくなってしまいます.
 一方,2000円包丁では,包丁の幅全域にわたって,厚みが緩やかに変化するような鋼板を用いています.このため,勾配は,100円包丁よりも緩くできています.2000円包丁では,鋼板の成形にコストをかけた分,性能のよい包丁を提供できている,と考えられます.


【今回の結論】
 今回調査した2000円包丁は,100円包丁に比べて,刃の傾き角(勾配)が小さくなっていました.このため,2000円包丁のほうが,100円包丁よりも,材料を軽く切ることができるようです.


【バックナンバー】
包丁編・前の記事:刃の勾配の重要性
包丁編・次の記事:切れ味低下の原因

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旧住所(biglobe)で頂いたコメントです.

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私も包丁の断面を撮影したりして確認していますが、100均の包丁って、刃先の角度は鈍角だけど、峰は2000円ぐらいの包丁より薄いんです。
国産の洋包丁は安いものでもブレード断面が峰から刃先にかけて楔形になってるものがほとんどだけど、100均なんかで売ってる安い包丁はそういう細工がないのです。
つまり、材料の鋼材がもともと薄いんでしょう。
このことは、切れ味よりも刃体の剛性に関係するのだと思います。まあ、必ずしも剛性が高ければ優れているというわけでもないかもしれませんが。

それから、鋼材の成分はわかりませんが、柔らかいステンレスなのに錆びやすいです。クロムの含有量が多いから炭素含有量が少ないというわけではなさそうです。

価格の安さに最大のプライオリティーを置いて鋼材を選択した結果なのでしょうけど。

ただ、欠点はポロポロ目に付くにしても、100円という価格でちゃんと包丁として成立している刃物を売ってるのは、すごいことだ思います。手を焼くのはカボチャぐらいですからね。
BRO
2011/05/18 14:39

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>BROさん
 確かに、これだけのものを100円で作れるのは、驚異的だと思います。
 私の買った100円包丁も、ところどころ錆が浮いてきました。錆には、材質だけでなく、熱処理の条件や、表面の粗さなども関係するようです。色々なところで、コストを削ったことが、効いているのだと思います。
 とはいえ、2000円包丁が100円包丁よりも20倍良く切れるわけではありません。やはり、100円包丁のコストパフォーマンスは、すごいと思います。
マツジョン
2011/05/18 21:37
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