【今日の料理】　2011/6/1　夕食
　今日は，妻が歯医者に行き，歯を詰めて帰ってきました．歯に違和感を感じるようで，固いものは，あまり食べたくないとのことです．そこで，妻のリクエストにより，今晩は，うどんにしました．いつもいつも思うのですが，私は，たいへんに妻思いな，善良な夫だと思います．
　娘（3.7ヶ月）は，風呂の後，ギャン泣きしていました．しかし，しばらくして入眠しました．寝る前のひと泣きが，すっかり定着してしまったようです．今は，ぐっすり寝ています．


★うどん
　具は，人参・まいたけ・ほうれんそうを，ダシ汁で煮たものです．汁は，ヤマサ昆布つゆを６倍にうすめ，加熱後かつお節を加えました．うどんは，１袋＝38円の，格安うどんです．格安なりの味でした．ゆでうどんなので，ゆでる前からコシが抜けた感じです．
　妻のコメント：「うどんのコシが，いまひとつでした．次回は，冷凍うどんを用いると，一層よくなると思います．」冷凍うどんには，タピオカ（キャッサバ）でんぷんが入っているため，独特のコシがあるそうです[1]．妻と私と，共働きだった頃は，冷凍うどんを常備していたのですが，最近は買っていません．
[1]木下製粉HP；製造方法の違いによるうどんの味の違い，新着情報#93
　https://www.flour.co.jp/01_update/ud_001_100.html

★なめこ大根おろし
　大根おろしと，ダシ汁で煮たなめこを混ぜました．うどんにかけて食べました．
　なめこが少し痛んでいるのか，僅かに，すえたにおいがしました．なめこは，何度も痛んだものを買ってしまった経験から，よく選んで買ってきているつもりなのですが，未だに目利きができません．

★かつお刺身
　「本日朝とれ」の品です．298円と，我が家にしては，ぜいたく品です．しかし，さすがに新鮮なだけあって，とても美味でした．しょうが・ねぎ・ポン酢しょうゆで，食しました．食感も，味も，たいへん良かったです．


【今日の料理工学】　煮物の「双子の物理現象」～温度の上昇と味の染み
　前回まで，煮物における「味の染み」について，考察してきました．

　今回は，少し視点を変えて，煮物の初期の段階である，材料の温度が上がる現象について，考えてみたいと思います．

　図１のように，十分厚い材料の片面が，温度Ｔ０[℃]（一定）のゆで汁に接している状態を考えます．
＜図１＞

　このとき，材料内部の温度Ｔ[℃]の分布および時間変化は，次式１の熱伝導方程式に支配されます．
＜式１＞

　ここで，
　ｘ：位置[m]
　ｔ：時間[s]
　D：温度伝導率[m^2/s]＝λ／ρ・ｃ
　　λ：熱伝導率[W/m・K]
　　ρ：密度[kg/m^3]
　　ｃ：比熱[J/kg・K]

　ところで，「味の染み」の基礎式である，拡散方程式は，次式２でした．
＜式２＞

　ここで，
　ｃ：濃度[kg/m^3]
　ｘ：位置[m]
　ｔ：時間[s]
　D：拡散係数[m^2/s]

　式１と式２を比較すると，全く同じ形をしていることが分かります．つまり，材料の「温度の上昇」と，「味の染み」は，類似した物理現象と考えられます．
　ところが，「温度の上昇」と，「味の染み」では，大きく異なる点があります．

　それは，係数Ｄのオーダー（桁数）です．係数Ｄは，例えば，次のような桁数になります．
　・温度の上昇：水の場合，温度伝導率Ｄ≒10^-7[m^2/s] … [2]
　・味の染み：温度25℃，濃度1Mの食塩水中を食塩が広がる場合，拡散係数Ｄ≒10^-9[m^2/s]　…[3]

[2]畑村編；続・実際の設計，日刊工業新聞社，(1992)
[3]小竹；調理と塩の科学，ソルトサイエンスシンポジウム講演資料，(2010)
　https://www.saltscience.or.jp/event/saltscience-simposium/simpo-index.htm

　つまり，温度の上昇の係数Ｄは，味の染みの係数Ｄよりも，約100倍大きいのです．先の検討から，ほぼ，伝達の速度∝√Ｄでした．したがって，温度の上昇は，味の染みよりも，約10倍速く進む，と推定されます．
　このように，両者の係数が大きく異なる理由は，以下のように説明できそうです．
　・温度とは，材料を構成する原子の熱運動（熱振動）と考えられる．そして，温度の伝達は，原子の熱振動が，隣から隣へと伝わっていくことと考えられる．したがって，原子が移動しなくても，エネルギーだけが次々に伝わっていくことが可能である．このため，温度の伝達（温度の上昇）の速度は，比較的速いと推察される．
　・味が染みるためには，調味料の分子が，材料内部の隙間をかきわけながら，奥へと進んでいかなければならない．分子は質量を持つから，移動するためには，時間を要する．また，材料との干渉もあり，スムーズには進めない．このために，味の染みの速度は，比較的遅いと推察される．

　実際に，温度の上昇と味の染みの速度が，どの程度違うか，比べてみます．

　下図２のようなモデルを考えます．厚さｈの材料の両面が，調味液に接しています．
＜図２＞

　以下を仮定します．
　・調味液の温度はＴ０＝100[℃]で一定．
　・調味液の濃度はｃ０[kg/m^3]で一定．
　・材料の初期温度は，Ｔ＝0.2×Ｔ０＝20[℃]とする．
　・材料の初期濃度は，ｃ＝０[kg/m^3]とする．
　また，物性値などは，以下を用います．
　・温度の上昇の係数：Ｄ＝1.4×10^-7[m^2/s]…以下から計算
　　・材料の熱伝導率：λ＝0.6[W/m・K]…水の値[2]
　　・材料の密度：ρ＝1000[kg/m^3]…水の値[2]
　　・材料の比熱：ｃ＝4200[J/kg・K]…水の値[2]
　・味の染みの係数：Ｄ＝1.5×10^-9[m^2/s]…温度25℃，濃度1Mの食塩水中の食塩の値[3]
　・材料の厚さ：ｈ＝15[mm]
　※味の染みの係数Dは，温度の上昇に伴って増大します．しかし，以前の検討より，その変化の幅は小さいことが分かっています．このため，ここでは，温度25℃での値を用いて，温度上昇の影響は無視することにしました．

　以上の値を用いて，式１および式２を，数値計算で解きました．数値計算の方法は，以前と同様の方法を用いました．


　さて，結果です．
　下図３は，温度の上昇の計算結果です．横軸に位置x[mm]，縦軸に温度T/T0を示しました．また，複数の時間tについて，線の色を変えて示してあります．
＜図３＞

　この結果を見ると，ｔ＝600[s]（＝10[min]）で，材料全域が，ほぼ温度Ｔ0になっていることが分かります．

　下図４は，味の染みの計算結果です．横軸に位置x[mm]，縦軸に濃度c/c0を示しました．また，複数の時間tについて，線の色を変えて示してあります．
＜図４＞

　この結果を見ると，ｔ＝600[s]（＝10[min]）でも，材料の表面から約１mmの地点で，やっと濃度c=0.5c0程度になったに過ぎません．味が染みるまで，まだまだ時間がかかりそうです．

　以上のように，「温度の上昇」と「味の染み」は，似た経過をたどる物理現象ですが，その進行のスピードは，大幅に異なっています．このため，煮物の調理では，まず温度が上がり，その後材料が煮え（柔らかくなり），最後に染みが進む，という順に，調理が進んでいくと考えられます．


（補足）　2011/6/3
　「温度の上昇」と「味の染み」の数値解析について，より正確と思われる記述が，文献[3]にありました．
[3]東京工業大学化学専攻・伊東研，化学工学資料のページ
　https://chemeng.in.coocan.jp/

【今回の結論】
　「温度の上昇」を支配する熱伝導方程式と，「味の染み」を支配する拡散方程式は，同じ形をしています．したがって，これらの物理現象は，同様の経過をたどると考えられます．
　しかし，「温度の上昇」は，「味の染み」よりも，大幅に速いスピード（約10倍）で進行します．


【バックナンバー】
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