【今日の料理】　2011/12/19　夕食
　妻が体調をくずしてしまいました．妻の体調が悪いのは，珍しいです．
　今日は，娘(10.2ヶ月)のやけどの経過を診てもらいに，病院に行く予定でした．いつもは，妻と私と娘で行くのですが，今日は私と娘だけです．育休をとって10ヶ月が経ちますが，私と娘だけで自動車に乗るのは，初めてです．（妻と娘の組み合わせは，何度もあります．）
　行きは，娘は途中から寝て，問題ありませんでした．しかし，帰りは，途中からギャン泣きしはじめてしまいました．お腹が空いたのかと思い，途中停車して，おやつをあげたのですが，泣き止みません（おやつは，きちんと全部食べました．）．結局，30分ほどの道中，おやつを食べている間以外は，ずっと泣いたままでした．
　どこか具合が悪いのかと，心配したのですが，家に帰ってみると，ニコニコとご機嫌です．チャイルドシートに固定されて，思うように動けなかったのが，気に入らなかったのかもしれません．

　今日は，妻の食欲がなく，料理は私の分だけです．このため，手抜きです．

★米飯，黒米入り

★すまし汁，大根・人参・豆腐

★サバ味噌煮
　２日前の，サバ味噌煮です．朝と昼に電子レンジで温めたのですが，結局食べず，３回目のレンジアップです．見た目が悪いですが，いつもこんな感じの品物を食べていますので，大丈夫です．味は，問題ありませんでした．（お腹も大丈夫でした．）

★ゆで野菜
　じゃがいも，人参，大根です．娘の離乳食に使ったものです．

★キムチ

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【今日の料理工学】　アルミとステンレスの良いとこ取り～５層構造鍋
　前回は，厚手鍋と薄手鍋，ステンレス鍋とアルミ鍋で，加熱時の温度ムラを比較してみました．その結果，アルミ鍋は，熱を伝えやすいため，温度ムラが生じにくいことが分かりました．
　

★アルミ鍋の弱点を克服する「多層鍋」
　温度ムラの生じにくいアルミ鍋ですが，ステンレス鍋に対して，弱点があります．例えば，
　・表面の硬さが，ステンレスに劣るため，キズがつきやすい．
　・強度が，ステンレスに劣るため，変形が生じやすい．
　これらの弱点を克服した鍋として，「多層鍋」があります．多層鍋は，ステンレスやアルミなどの異なる材料を，層状に重ねた板材を用いたものです．
　下図１は，多層鍋の例です．「ビタクラフト・ネオバ」のフライパンです．私が就職したばかりの15年ほど前，料理上手を夢見て，購入したものです．このシリーズは，フライパンのほか，両手鍋や片手鍋もあります．
＜図１＞
　
　このフライパンは，次のような５層で，構成されているそうです[1]．
　・ステンレス(SUS304)
　・アルミニウム(1145)
　・アルミニウム合金(3004)
　・アルミニウム(1145)
　・ステンレス(SUS304)
[1]サントリーショッピングクラブ；ビタクラフト ネオバ 取扱説明書＆料理ブック

　中央の３層のアルミが，温度ムラを軽減する役目をします．一方，外側のステンレス層は，キズがつくのを防ぎ，強度を高める役目をすると，考えられます．

　フライパンの縁を，ルーペ(20倍)で拡大してみました．５層には見えませんが，２本の横線が見えて，最低３層はあることが確認できます．この横線は，ステンレスとアルミの境界線だと推察されます．
＜図２＞



★多層鍋の温度ムラの計算モデル
　前回と同様に，加熱したときの温度ムラを，多層鍋について調べてみます．
　前回と同様，鍋底を平板に置き換えたモデルを用います（下図３）．
＜図３＞
　
　熱伝導の基本式は，次式１でした．
＜式１＞

　ここで，
　・Ｔ：温度[℃]
　・ｔ：時間[s]
　・ｋ：熱伝導率[W/m･K]
　・ｃ：比熱[J/kg･K]
　・ρ：密度[kg/m^3]
　※前回は，ｋ／(ｃ・ρ)＝Ｄ，と書きました．

　上の式１は，熱伝導率ｋが，場所によって変化するときには使えません．この場合は，次式２となります[2]．
[2]黒崎他；伝熱工学，コロナ社，(2009)
＜式２＞

　式２の右辺を離散化するために，下図４左のような「短冊による分割」を考えます．前回同様に，ｙ方向(鍋の厚み方向)に，短冊で分割しています．（この図では，ｘ方向の分割は省略しています．）　
＜図４＞

　次に，図４右のように，短冊の分割位置をずらしてみます．新しい短冊の中心点を，Ｐ，Ｑとします．そうすると，Ｐ，Ｑにおける温度Ｔのｙ方向の微分は，次式３のような離散式で表せます．
＜式３＞

　ここで，ｋｅ+y，ｋｅ-yは，ＰとＱの等価熱伝導率で，次式４で表せます．
＜式４＞

　ここで，
　・ｋ＋：＋ｙ側の隣接短冊の熱伝導率[W/m･K]
　・ｋ０：注目する短冊の熱伝導率[W/m･K]
　・ｋ－：－ｙ側の隣接短冊の熱伝導率[W/m･K]

　多層鍋では，ｘ方向（幅方向）には，材質は同一です．したがって，式２は，次式５のように離散化できます．（式２の左辺は，オイラー法によって離散化しました．）
＜式５＞

　この式を用いれば，時間ｔにおける，鍋の温度分布（温度ムラ）を計算できます．次の３種類の鍋で，温度ムラを比較しました．
ａ）厚手鍋，鍋底厚さ：４mm，ステンレス
ｂ）厚手鍋，鍋底厚さ：４mm，アルミ
ｃ）多層鍋，鍋底厚さ：４mm，ステンレス0.8mm＋アルミ0.8mm×３層＋ステンレス0.8mm

　計算に用いた次の数値は，前回と同じです．
　・鍋の初期温度（＝20℃）
　・物性値（熱伝導率，比熱，密度）
　・ガスコンロの出力
　・短冊の分割数，短冊の幅


★多層鍋の温度ムラは？
　計算結果を示します．
　まず，下図５は，加熱開始から10[s]後の温度分布です．横軸はｘ方向(幅方向)の位置，縦軸はｙ方向(厚さ方向)の位置です．色で温度を表しています（青：低温→赤：高温）．３種類の鍋について，示しています．
＜図５＞

　最初20℃だった鍋は，10[s]後の状態では，まだ100℃以下です．アルミはステンレスに比べて比熱が小さいので，ステンレス鍋よりも温度が上がりやすくなっています．

　次に，加熱開始から30[s]後の温度分布が，下図６です．
＜図６＞

　鍋の中央と縁の温度は，次の通りです．
ａ）ステンレス鍋：中央＝22℃，縁＝ 86℃
ｂ）アルミ鍋　　：中央＝68℃，縁＝106℃
ｃ）多層鍋　　　：中央＝50℃，縁＝ 98℃
　温度ムラが最も小さいのはアルミ鍋，最も大きいのはステンレス鍋です．多層鍋は，中間的な特性です．

　さらに，加熱開始から60[s]後の温度分布を，下図７に示します．
＜図７＞

　鍋の中央と縁の温度は，次の通りです．
ａ）ステンレス鍋：中央＝ 31℃，縁＝153℃
ｂ）アルミ鍋　　：中央＝136℃，縁＝177℃
ｃ）多層鍋　　　：中央＝102℃，縁＝162℃
　ステンレス鍋では，中央と縁では，100℃以上の温度差が付いています．これに対して多層鍋では，アルミ鍋ほどではないものの，温度ムラがかなり改善されていることが分かります．


　以上のように，多層鍋は，アルミ鍋ほどではないものの，「温度ムラが出にくい」特性を有しています．また，表面はステンレスなので，ステンレス鍋の「キズに強い」特性も，兼ねそろえることができます．


【今回の結論】
　中央にアルミ，表面にステンレスを配した「多層鍋」は，次の特徴を持ちます．
　・アルミ鍋ほどではないが，温度ムラが生じにくい．
　・ステンレス鍋と同様に，キズに強い．


ビタクラフトは，見た目がかっこいいのですが，焦げ付きやすいのが欠点です．最近は，ふっ素樹脂フライパンばかり使用しています．「宝の持ちぐされ」かもしれません．
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