麺の中心温度の測定方法、もしくは・・

質問

食品会社に勤務しており、今度麺を扱うことになりました。
衛生上、また品質上、その中心温度を知りたいと思っております。
作り方としては、麺を熱湯中で茹で上げる、ほぼ普通の家でやっているのと同じ方法をとっております。
その製品（麺）の中心温度を測定が可能でしたらその方法を、
もしくは公式に当てはめれば算出されるようないいプログラムがあればお教え頂ければ、と思いご相談しました。
（１）麺には、断面が円（２ミリ程度）のものと、断面が長方形（2ｘ3ミリ）のものとあります。
（２）これを91℃のお湯で茹で上げます。

専門外のことで、大変困っております。
少しでもお教え頂ければうれしいです。よろしくお願い致します。

回答No.3

0shiete

麺をゆでる時はかき混ぜるので、麺の表面温度は91℃と仮定しても
よろしいでしょうか？（そうでない場合は、麺表面の温度を別途求める
必要があります）

さて、円柱座標系における非定常熱伝導方程式は
dT/dr=(λ/cρ)*[(1/r)*d/dr(rdT/dr)]
であらわされます。
(λ：熱伝導率[W/m*K]、c：比熱[J/kg*K]、ρ:密度[kg/m3])

これが解析的に解ければよいのですが、手元に数学の本もなく、
すぐには私にはわかりません。
(いざとなったら、数値的に解くとよいのかもしれませんが。)

また、λ/cρ(=温度伝導率と呼ばれる)を知る必要がありますので、
麺のサンプルで実験をする必要がありそうです。

どうせ実験をするなら、ということで思いついたのですが、
それなら、熱電対でも差し込めるぐらい太い、太さの異なる相似な麺を
いくつか作って、実験を行い、そこから、外挿して、知りたい太さの麺
の中心温度を求めるとよいかもしれません。

回答No.2

CaF2

お困りの事と思います。

　温度測定にも、接触測定と、非接触測定とがあります。

　非接触測定で、画像化するタイプのものは、通常サーモビューアと呼ばれるもので、温度を赤外線輻射量より求め、高速・清潔です。（顕微鏡タイプで、５００万円程度でしょう）
　しかし、残念ながら、この種のものは、
「見える所」しか測れません。
　麺をとりだして切り、断面が９０度程度の温度分布をしているか？を正確に評価するためには、よほど手早く行う必要があるでしょう。
　水中で輻射を測ることも考えたのですが・・・どうもイマイチ現実的ではありません。

　１点だけ測定する場合は、同様の原理で赤外線温度計が各社（キーエンスほか）から出ています。温度を測る場所に、マーカー用のレーザポインタが当たるタイプのものもあります。
　麺の断面温度分布を測るのに、横方向分解能の足りるかどうか？が選択のキーポイントになるでしょう。

　接触式では、熱電対、半導体、白金抵抗体などがあります。
　熱電対は小型化が進み、センサー先端は１００μｍ以下のものが市販になってきていますから、細工しだいでは、あまり系を乱すことなく、ダミーの麺の中に組み込むことは可能でしょう。ただ、配線の処理が必要ですから、切れにくい扱いなどに、工夫が必要だと思います。
　食品の衛生上、半導体が危険だと思われる場合は、白金抵抗体を用いるのがいいかもしれません。簡単に麺に仕込めるものは、市販されていないと思いますが、形状の任意性が高いので、メーカーに相談すると、面白がってくれるかもしれません。たとえば糸状に伸ばした白金を麺の中心にうまく仕込む・・・といった方法です。

　もし私が、十分時間とお金がもらえるのでしたら、麺の熱伝導率とほぼ等価な被覆に入れた光ファイバーを、茹で機に入れて、それで等価的な温度測定をする装置なんてのを作りたいですが・・・いかにも大仰ですね？

　とりあえず、言いっぱなしのコメントのみにて失礼いたします。

回答No.1

multiband

中心温度の測定法はわかりませんが、推定は熱伝導と熱伝達の方程式をとけば
わかると思います。

お湯の温度がgivenされているので、これを境界条件として、熱伝達、熱伝導方程式を組んでやれば良いと思います。ただし、麺自体の熱伝導率や、麺から水（水から麺）への熱伝達率という数字がひつようですね。