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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ふっ素樹脂は熱伝導が悪い?~30ミクロンで10℃
【今日の料理】 2011/5/2 夕食
 今日は,何年ぶりかで,外をジョギングに行ってきました.暖かな陽気ですが,日差しが穏やかで風もあるため,暑くなく寒くなく,ジョギングに最適な陽気でした.
 これほど最適な陽気は,年に何回もないでしょう.そう考えてみると,ジョギングができる日というのは,果たして一生を通して何日ぐらいあるのかと,思います.

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★米飯

★みそ汁,卵・わかめ

★豚しゃぶ,蒸し野菜添え
 100g=98円の米国産豚バラでしたが,とても柔らかく,おいしかったです.

★さつまいもレモン煮
 レシピは文献[1].レシピよりも芋が少なかったためか,砂糖の量をけちったためか,レモンが利きすぎてしまい,とても酸っぱい仕上がりになってしまいました.
[1]牛尾理恵;圧力鍋でスグでき!人気おかず,学研,(2010)

★大根煮
 昨日の豚煮の,残り.

★こまつな煮びたし
 昼食の残り.

★鮭中骨とひじきの煮つけ
 おとといの鮭アラの残飯整理.圧力鍋で計1時間ほど煮て,ようやく食べられる固さになりました.しかし,塩気が強すぎたため,あまり多くは食べられません.

【今日の料理工学】 ふっ素樹脂は熱伝導が悪い?~30ミクロンで10℃
 前回に引き続き,ふっ素樹脂コーティングのフライパンについて.料理工学は,しつこさがウリです.

 ふっ素樹脂コーティングのフライパンは,樹脂をコーティングしているので,熱伝導率がよさそうにありません.
 熱伝導率が悪いと,調理面の温度が上がりにくく,調理しにくい場合があると思われます.

 では,ふっ素樹脂コーティングのフライパンは,どれくらい熱伝導率が悪いのでしょうか.

 まず,図1のように,コーティングなしのフライパン(鍋)を,下から直火で加熱する状態を考えます.
<図1>
z20110502z1.jpg
 そうすると,次式1が成り立ちます(フーリエの式).
<式1>
z20110502s1.jpg
 ここで,
 q:熱流束(単位面積,単位時間あたりの通過熱量)[W/m^2]
 λ:鍋底の熱伝導係数[W/m・K]
 h:鍋底の厚さ[m]
 Tu:鍋底の上面の温度[℃]
 Tb:鍋底の下面の温度[℃]

 次に,図2のように,コーティングされたフライパンを考えます.
<図2>
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 このときは,フーリエの式から,次式2が導かれます.
<式2>
z20110502s2.jpg
 ここで,
 λb:鍋底の母材の熱伝導係数[W/m・K]
 hb:鍋底の母材の厚さ[m]
 λc:コーティングの熱伝導係数[W/m・K]
 hc:コーティングの厚さ[m]
 Tm:コーティングと母材の境界の温度[℃]

 式1,2から,コーティングがないフライパンと,あるフライパンとで,鍋底の上下面の温度差を,計算してみます.
 物性値は,以下の通りとしました.
 ・鉄の熱伝導係数:λ=λb=50W/m・K
 ・コーティングの熱伝導係数:λc=0.25W/m・K …文献[2]
 ・鍋底の母材の厚さ:h=hb=2mm …当方所有鍋の実測値
 ・コーティングの厚さ:hc=30μm

[2]ダイキン;ふっ素樹脂カタログGFP-1ab,(2002),「ポリフロンPTFE」の値
 http://www.daikin.co.jp/chm/catalog/index.html#resin

 また,熱流束qは,次のように求めました.
)ガスコンロの出力Q[W]を,ガスコンロの仕様から調べる.
)フライパンの直径dから,受熱面積S=π×(d/2)^2を求める.
)q=Q/Sで,熱流束qを計算する.

 今回は,以下の値を用いました.
 ・ガスコンロの出力:Q=2950W …文献[3]
 ・フライパンの直径:d=200mm
  (受熱面積:S=0.031m^2)
[3]パロマ;パロマガステーブルIC-320SB-R 取扱説明書

 以上の値を用いると,鍋底の上下面の温度差Tb-Tuは,次のようになりました.
 ・ふっ素樹脂コーティングなし:Tb-Tu=3.8℃
 ・ふっ素樹脂コーティングあり:Tb-Tu=15℃

 たった30μmのコーティングであるにも関わらず,上下面の温度差に10℃以上の差が現れています.これは,ふっ素樹脂の熱伝導率が,鉄の熱伝導率に比べて,著しく低いためです.

 以上の結果から,以下が推察されます.
 ・高温での調理を求める場合には,ふっ素樹脂コーティングなしのフライパンが良さそう.
 ※ふっ素樹脂コーティングは,強火で使うとコーティングが破壊される,という欠点もある.
 ・低温でじっくり調理したいときは,ふっ素樹脂コーティングありのフライパンが良さそう.

 ただし,私のような,ヘボ料理人であれば,くっつかないフライパンのほうが,常に良さそうです.

(補足)
 今回の計算は,「定常状態」での解析です.
 実際には,強火のガスコンロに,定常状態になるまでフライパンを放置したら,火事になってしまいます.
 実用上は,過渡状態での解析のほうが,重要かもしれません.


【今回の結論】
 ふっ素樹脂コーティングありのフライパンでは,鍋底の上下面の温度差が大きくなる.


【バックナンバー】
ふっ素樹脂編・前の記事:液滴形状の実測
ふっ素樹脂編・次の記事:ケーキ型の熱伝導

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