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調理加熱と磁性鍋の効果

         2018年6月23日
                                    (株)精膳   河野武平
                                    
 従来、調理加熱では、最適な温度帯を示し、指導されていることが多い。
調理加熱では温度と輻射する波長の領域によって、味覚に変化があることは、これまでの経験により利用されている事例が多い。
 石焼き芋、炭火よるウナギやサンマおよび焼き鳥等の焼き料理、コーヒーのロースト、わら火による鰹のたたき、天ぷら用の銅鍋、中華料理の黒い酸化鉄鍋等がその例である。
遠赤外線調理が美味しくなるとして、備長炭を使用したり、遠赤外線ヒーターなどでの調理機器も販売されている。
しかし、これまで、これらの事例を科学的根拠としての説明は、ほとんど見られない。
美味しく調理することは科学的な要素が多い。
 食品素材の多くは、水分、タンパク質(アミノ酸類等)、脂質、炭水化物(糖質、繊維質)、灰分に分けられ、微量栄養差の無機質(ミネラル類)、ビタミン類、の成分で占められている、味覚を構成する主たる成分は、アミノ酸類である。これらのどのような素材にも赤外線領域の範囲のなかに、吸収波長を有しており、加熱時に吸収できない波長は、透過又は屈折又は反射する(可視光の色の判断できる関係と同じ)。
加熱時に吸収できない波長のエネルギーを多く加えることは、エネルギーの無駄であるとともに、味覚の低下や焦げる現象が生じる。
青果物などは、赤外線の波長を吸収し生育し、アミノ酸類は赤外線の波長を吸収し成熟し味覚を構成していき、吸収波長と整合する波長を集中的に輻射するとアミノ酸が増加する。
味覚と同時に青果物の香りも生育とともに成熟していく。
晴天が続くと果菜類の味覚や香りが充実する現象からも判断することができる。
香り成分の多くも、赤外線領域に吸収波長を有している。
調理で炭火によるうなぎの蒲焼き、コーヒーのローストに遠赤外線を用いると美味しく、素晴らしい香りになる。

 調理道具で多く使われている素材は、アルミ鍋、ステンレス鍋、ホーロー鍋、鉄鍋、土鍋などであるが、これらの素材にも吸収波長があり、鍋の素材から輻射する放射波長があり、調理の味覚にも影響する。しかし、多く調理道具は、熱伝導や軽さだけで選択されていることが多い。
料亭などで、土鍋のよる炊飯が多く見られるが、体験的に美味しく炊き上がることから選択されている。
以下は、食品素材の吸収波長と容器の吸収波長を次に示す。

主な食品の成分の吸収波長
 水          2μm~6.3μm
 タンパク質
 アミノ酸類       3.8μm~10μm
 炭水化物   2.8μm~4.0μm  6.6μm~10μm
 繊維質          2.5μm~10μm
    糖質        1.9μ~2.3μm
 脂質         3.3μm~3.5μm
 ビタミン類      1.0μm~7.1μm
 カルシウム     10μm~100μm
 マグネシウム     2.0μm~3.0μm
 芳香物質の吸収波長
 テルペン       3.3μm~6.2μm
食品加熱において、糖質の多い食品ほど早く焦げやすくなるのは、吸収波長の1.9μmにピークがあり、ビタミン類も多くは熱の弱いとされるのは、1.0μmから吸収波長を有していることにも原因がある。

容器の素材の吸収波長
                        波長   1μm        3.0~5.0μm        比率%
  酸化アルミニウム      40              30
    銅             85              85
  ステンレス         40              30
  鋳鉄              85              70
  セラミックス            40              95

アルミニウムやステンレス鍋は、錆びにくく、色調が美しいく、熱輻射では効果的であるが、美味しく仕上たいとする食品の加熱としては、吸収波長が整合していない。
料亭などで銅鍋での天ぷら料理や炊飯に土鍋を使うのは、吸収波長と食品素材と波長が整合していることがデータからも判断できる。
豆やごま、お茶などをセラミックの炮烙で煎るのも波長との整合があることがデータから解りやすい。

電子レンジのマイクロ波加熱
家庭で多く利用されているマイクロ波の加熱は、食材の分子摩擦によって加熱する構造になっている、そのために弊害も多く、味覚は低下する、食品の吸収波長からも、かけ離れており、美味しくならない理由がわかりやすい。

 磁性鍋は、この欠点を改良した科学的な調理道具である。
磁性鍋は、セラミックを主とした材料であり、その内部にフェライトを焼結した構造である。フェライトはの構造は、Fe,MnーZeの構造で、1250℃の高温で焼結して、始めて磁性スピン共鳴が可能な構造で焼結している。
フェライトのキューリー温度は、210℃に設定しており、マイクロ波を吸収したときの加熱時の輻射温度は210℃近傍で制御されており、マイクロ波を100%吸収し、磁性共鳴によって、電子スピンが励起し、赤外線波長に波長転換されて、輻射する。
磁性体の電子スピンが励起することによって、エネルギーは増幅する。
食材が有する吸収波長に集中し熱輻射することでエネルギーロスを最小限度に抑えることで、素材の味覚をより一層美味しく仕上げることができる。
フェライトのMn-Znは、Mn元素の酸化還元反応によって、輻射加熱する。
食品加熱の欠点、糖化、酸化を防ぎ調理することができる。

環境負荷を最低限度に抑える調理
人々は、日々3食の調理を行っている。美味しく、健康的に、そして環境への負荷を如何にして少なく、調理するかは、全ての人々の生活のテーマとして欠かせない課題である。
素材を美味しく調理することは、素材の栄養成分をより健全に調理することであり、生態への吸収効果も高めることである。
多くの調理の現場では、加熱によるエネルギーのロスが室温を高め、換気扇や空調に依存している。調理品だけを加熱するとするロスの少ない調理方法は極めて少ない。
磁性鍋はエネルギーのロスを最低限度に抑えた調理方法である。
参考資料
黒体輻射におけるエネルギー密度と波長の領域

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elecwaves.jpg
主な食品が構成する成分の吸収波長の文典内容
アミノ酸 3.8μm~10μm
参照文献
The infrared absorption of amino acid side chain
Andreas Barth
Institute fur Biophysik, Johann Wolfgang Goethe-Univeritat Theodor Stern-Kai 7.Haus 74
Germany
Progress in Biophysics and Molecular Bilology 74(2000) 141-173
題目 アミノ酸側鎖の赤外線吸収
著者 アントセレアス バース、ヨハン、ヴォルフギャン ゲーテ 大学 
生物物理及び分子生物学誌74(2000年) p141-p173
炭水化物 2.8μm~4.0μm  6.6μm~10μm
参照文献
The infrared Spectra of Some Carbohydrate
T.Urbanski, W. Hofman and M. Witanowski
Bulletin de Lacademie 
Polonaise des sci chim., geol.
et geogr-vol.    July 6,1959   Organic Chemistry
題目 炭水化物の赤外線スペクトラム
著者 T.ウルバンスキー W.ホフマン M.ウィタノウスキー
有機化学 誌 1959年
繊維質   2.5μm~10μm
参照文献
Effect of heat-treatment on the Content and Polysaccharide Composition of Dietry Fiber
Emiko Takeyama, Masako Fukuyama and Akio Tanimura
Fuculty of Life Science, Science for Living System, Graduate School, Showa Woman's University
Food Science Techonology, Res 8(2)
題目 繊維質の多糖体の熱処理の効果
脂質  3.3μm~3.5μm
参照文献
Application Note
Simplified analysis of lipid or detergent content in bilogical samples using the IR-bases Direct
Detect Spectrometer
Merck Co.ltd United Kingdom  
題目 脂質又は生物サンプルの洗浄成分の赤外線に基づいた分光
英国  Merck株式会社 資料
ビタミン類(ビタミンE)1μm~7.1μm
参照文献
ビタミンの事典 日本ビタミン学会

カルシウム 10μm~100μm
参照文献
Structure of Calcium Silicate Hydrate(C-S-H):
Near-, Mid- and Far-infrared Spectroscopy
Ping Yu, R James Kirkpatrick Brent Poe, Paul F McMilan, and Xiandong Cong
University of Illinois at Urban Champaign, Urbana, Illinois 61801
Journal American Chemical Society
題目 カルシウム水和物の構造
近赤外 中赤外 遠赤外の分光
著者 ピン ユー、 ジェームズ カークパトリック、 ブレント ポー、ポール ムクミラン、シアンドン コン、イリノイ大学 アーバン シャンペイン校
アメリカ化学会誌
マグネシウム2μm~3μm
参照文献
Mixed Magnesium-Aluminum Hydrxides
I. Preparation and Characterization of Compounds formed in dialysed systems
M.C. Gastuche, G Brown and M.N. Mortland
University de Louvain Belgium
Michigan State University
マグネシウム及びアルミニウム水和混合物の化合物の透析分析システム
ミシガン州立大学
水  2μm~6.3μm
参照文献
Moden Physics  James William Rholf
from α to Z0
Wiley
p291-p292
著書、現代物理学
テルペン       3.3μm~6.2μm
参照文献
Quantaive infrared absorption cross sections of isoprene for atmospheric measurements
C.S.Brauer, T.A. Blake, A.B. Guenther, S.W. Sharpe, R.L. Sams, and T. J. Johnson
 Pacific Northwest National Laboratory P.O. Box 999, Richland,
WA 99352, USA     
題目 大気中のイソプレンの赤外線吸収の定量分析
C.S.ブラウァー T.A.ブレーク A.B.グゥエンサー、S.W.シャープ
R.L.サムス T.J.ジョンソン 











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