揚げ物調理により発生する油煙・油滴の挙動解析に関する研究

　（その１）冷凍フライドポテト調理時の油煙・油滴の発生量

Trasport Analysis on Oil Mist and Droplet from Deep Fry Cooking(Part 1) Generation Rate of Oil Mist and Droplet in French Fry Cooking

Risa FUJIWARA*1 Hisashi KOTANI*1 Toshio YAMANAKA*1 Yoshihisa MOMOI*1

Kazunobu SAGARA*1 Yoriko HONDA*1 *1 Osaka University

Since the oil mist and the oil drop which is one of the cooking contaminants cause a bad smell, dirt, and health impairment, it needs to figure out the character and action correctly. However, under the present circumstances, the collection quality of oil mist is treated like the collection quality of a gaseous substance. In this paper, the amount of emergence of oil mist and the diameter distribution of a particle are measured. Then the diffusion of oil mist in the cookroom is simulated by CFD analysis.1. はじめに　

調理汚染物の 1つである油煙・油滴は、LDK 空間では、

臭気や汚れ、健康被害の原因となるため、その性質や

挙動を正確に把握することが必要である。しかし、現

状では調理時に発生する油煙の捕集性状はガス状物

質の捕集性状と同様に扱われ、油煙の定量的な評価方

法は未だに確立されているとは言い難い。例えばこれ

までに、友野ら 1) は、擬似調理により調理法式(IHクッ

キングヒータ、ガスコンロ )の違いによる油煙の発生

状況の比較検討を行った。湯浅ら 2) は、油煙・油滴

の発生量や油滴の飛散距離の測定及び油煙の可視化

を行い、ガスレンジと IH レンジの相違について調べ

た。富岡ら 3)は、IHレンジとガスレンジを対象として、

模擬調理により油滴の飛散状況を明らかにした。伊藤

ら4)は、揚げ物調理を対象として実調理に近い条件で、

オイルミスト定常発生装置を開発することで、オイ

ルミスト捕集率の測定・評価方法を確立することが

可能と考えた。藤田ら 5）は各種調理器や調理方法に

合わせて 2種類のオイルミスト発生方法の検討を行っ

た。Table1 に既往の研究の概要を示す。既往の研究で

は油煙、油滴のどちらか一方に着目し研究が行われ

てきたものが多いが、本研究では油煙、油滴の両方

に着目し、油煙 ･油滴が発生する揚げ物調理時を対象

とする。油煙の発生量や粒径分布を把握し、室内で

の油煙の拡散状況を CFD 解析により再現することで、

油煙に対するフード捕集性能の検討や油煙濃度の空

間分を布把握することを最終目的としている。本報で

は、油煙・油滴の基本性状の把握を目的として油煙 ･

油滴の発生量と油滴の飛散性状について検討した結

果を報告する。

〇藤 原　理 紗（大阪大学） 甲 谷　寿 史（大阪大学）

山 中　俊 夫（大阪大学）　 桃 井　良 尚（大阪大学）

相 良　和 伸（大阪大学）　 　　本 多　順 子（大阪大学）　　　　　　　　　　　

Table 1 Previous StudyThe Present Study Tomono Yuasa

Measuring Target Oil Mist,Oil Droplet Oil Droplet Oil Mist,Oil Drop

Food French Fry Tempura Kakiage Hashed Potatoes Water Content SmallHeat Source Gas Gas Electricity Gas Electricity

Squid Water Content LargeOil Quantity 900g 1.5Lt 900g

Cooking Time For 4 Minutes For 2 Hours Let Stand For 6 Hours -Food Quantity 100 Waterdrop 0.35cc/s -

Swab Collection

Time Change of Weight of Oil and Food

Oil DropMeasuring Method

Swab CollectionElectric Balance(A&D GF-400)

Weight of Foil

Oil Mist,Oil Drop Electric Balance(A&D GF-3000) Total Weight of a Pot

1) 2)

100g 110g 122g

-Collection by Filter Paper

Working-Out from Particle Size DistributionOil Content Meter(HORIBA

Swab Collection Weight of Panel -

For 30 Minutes For 10 Minutes For 180 Seconds For 10 Minutes For 5 Minutes

500 - 20cc(First Time) -Water 10cc/min 75g×6Pieces 300g

Nugget CroquetteMeat patty French Fry

(Continuous Water Dropping) (Griddle) (Fryer)

Tomioka Ito FujitaOil Drop Oil Mist Oil Mist

Gas Electricity Electricity ElectricitySimulated Food

French Fry

Measuring Target

Food

Heat Source

Oil Quantity

Cooking TimeFood Quantity

Oil DropMeasuring Method

Oil Mist,Oil Drop

3) 4) 5)

2. 油煙・油滴の定義

　油煙 ･ 油滴は発生原理や、粒子径により定義され

る。伊藤ら 4）によると、揚げ物調理をする際に食材

を 180℃前後の油中に投入すると、食材中の水分の一

部は水蒸気となり、食材表面から油中に気泡となって

噴出する。この噴出した気泡が油表面で破裂し、油煙

を飛散させると考えられる。これが油煙あるいはオ

イルミストと呼ばれる。一方、食材内の水蒸気によっ

て水のまま押し出される水分もあり、その水分が油中

で瞬時に水蒸気となり爆発的に体積が増大すること

で飛び散りの原因となり、これが油滴と呼ばれる。ま

た近藤ら 6）によると、粒子径が 1μm 以下の油煙は重

力沈降の影響を受けず、大半が上昇気流にのってフー

ドに捕集されると考えられる。一方、油滴は粒子径

が比較的大きく、重力沈降の影響を受け上昇気流に

は乗らず、鍋周辺や床、壁に飛び散ると考えられる。

3. 実験概要

　実験室の平面図及び断面図を Fig.1 に示す。実験室

の中央に鍋の中心が位置するようにガスコンロ（大

阪ガス、110-R220 型、チャオバーナー左）を設置し、

2 口コンロのうち 1 口で食用油（日清サラダ油）を入

れた鍋を火にかけ、油温が 180℃に達したところで食

材を投入し測定を行った。1 回の測定に用いた油は

900g、冷凍フライドポテトは 100g である。調理時間

は 180℃の油に冷凍ポテトフライを投入後 4 分間とし

た。コンロは温度調節が可能なものを使用しており、

油温が 180℃を保つように火力を自動調整する。鍋は

クックアローロ No.56620 直径 200mm、深さ 90mm の両

手鍋を用い、なお鍋の取手の影響を防ぐために、取手

は外した。室内気流を最小限に抑えるために測定中は

扉・窓等を全て締め切っており、室の温湿度の上昇を

防ぐため測定と測定との間に定期的に換気を行った。

また窓面はコールドドラフトを防ぐためポリスチレ

ンフォームを置いて断熱を施している。

Measuring Instrument Repetation Time[Times]Electric Balance(A&D GX-8000) 22Electric Balance A&D GF-3000 41

Table 2 Measurement Condition

Figure 1 Test Room(1) Plan [mm] (2) A-A' Elevation [mm]

Figure 2 Heating Power

Range

Pot

Expanded Polystyrene Foam

Range

Pot

Range

Pot

Range

Pot

Range

Pot

4. 食材の検討

4.1 対象食材

　揚げ物調理の食材は冷凍フライドポテトとした。

前述の既往研究では、唐揚げ、コロッケ、チキンナゲッ

トなどを対象とした研究があるが、予備実験で検討

した結果、衣の剥離による不確定要因を比較的無視で

きるフライドポテトとした。冷凍フライドポテトに

は「フレンチフライポテト　ストレートカット 9.5mm

（ハインツ社）」を用いる。栄養分析（100g 中あたり

ハインツ社調べ）では、エネルギー 138kcal、たんぱ

く質 2.7g、脂質 4.6g、炭水化物 23.7g、ナトリウム

12mg、食塩相当量 0.03g となっている。四訂日本食

品標準成分表 7) には、フレンチフライドポテト（冷凍）

の成分は水分 72.2g、脂質 4.4g とあり、標準的な冷

凍フライドポテトとして、ハインツ社とした。

4.2 食材量

　Fig.2 に食材量と火力の関係を示す。油温が 180℃

に達してから、食材を投入し 4 分間の火力の変動を

示す。測定誤差を小さくするために、食材量はある

程度必要であるが、食材 200g では、4 分間の間に強

火と弱火を交互に繰り返したため、実験の再現性を

確保するため火力が安定して強火、弱火となるもの

として、100g を食材量とする。

5. 油煙 ･油滴の発生量の測定

5.1　測定方法

　調理前後の食材と油の変化量を電子天秤 (A&D GX-

8000、A&D GF-3000) を用いてそれぞれ最小目盛り 10

分の 1 グラム、100 分の 1 グラムで読み取った。63

回の測定を行い、概して 10 回に 1 回の油交換、毎

回のカス取りと油の補充を行っている。測定条件を

Table2 に示す。食材の変化量は食材中の水分蒸発量

と食材が吸収する油（脂質量）の増加分に分けられ、

鍋内の油の変化量は食材への油（脂質量）の増加分

(3) B-B' Elevation [mm]

0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

[kW]

[s]

0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

[kW]

[s]

0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

[kW]

[s]

0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

[kW]

[s]

0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

[kW]

[s]

0

1

2

3

4

5

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

[kW]

[s]

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0.20.40.60.8 1 1.21.41.61.8 2 2.22.42.62.8 3 3.23.43.63.8 4 4.24.44.64.8

Freq

ency

[Tim

e]

Generation Rateof Oil Smoke and Oil Drop[g]

Figure5 Generation Rate of Oil Smoke and Oil Drop (Sorting Range:0.2)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

2222

.222

.422

.622

.8 2323

.223

.423

.623

.8 2424

.224

.424

.624

.8 2525

.225

.425

.625

.8 2626

.226

.426

.626

.8 2727

.227

.427

.627

.8

Freq

uenc

y[Ti

me]

Decrease of Food[g]

0

1

2

3

4

5

6

7

44.

24.

44.

64.

8 55.

25.

45.

65.

8 66.

26.

46.

66.

8 77.

27.

47.

67.

8 88.

28.

48.

68.

8 99.

2

Freq

uenc

y[Ti

me]

Decrease of Oil[g]

N=63 N=63

Smaller than 4.8g : Omission

Figure 3 Decrease of Food and Oil (Sorting Range:0.2)

1 71.2%2 68.9%

Average 70.05%1 3.1%2 3.9%

Average 3.5%

Water

Fat

1 54.7%2 55.6%3 49.9%4 52.2%5 52.8%6 47.3%

Average 52.1%1 11.7%2 9.4%3 11.0%4 11.8%5 10.9%6 11.6%

Average 11.1%

Fat

Water

Figure 4 Water and Fat Weight in Food

(1) Before Cooking

Table 3 Parcentage of Water and Fat in Food

(2) After Cooking

6.17g4.63g1.54g

Oil WeightFar in Food

Oil Mist and Oil Drop

Table 4 Generation Rate of

Oil Smoke and Oil Droplet

70.1

39.3

3.5

8.4

26.4

27.8

0

20

40

60

80

100

Befor Cooking After Cooking

OtherFatWater

Wei

ght D

ecre

ase

Rate

of

Food

[%]

　両者の結果から、調理前後の食材内の水分、脂質

量の変化を Fig.4 に示す。

　鍋内の油の質量変化量は、食材への脂質量の増加分

と油煙・油滴の発生量からなるので、鍋内の油の質

量変化量から食材の脂質の増加量を差し引いて油煙・

油滴発生量を求めた。Table4 に鍋内の油の変化量、食

材内の脂質の変化量、油煙・油滴の発生量を示す。ま

た、Fig.5 に油煙・油滴発生量を示す。平均から油煙・

油滴の発生量は 1.54g となることから、揚げ物調理

時には油 900g の 0.17% が油煙・油滴となり発生して

いることが分かる。

6. 油滴の発生量の測定

6.1 測定方法

　Fig.6 に油滴の発生量の測定状況を示す。鍋と同心

円状に、鍋の縁から 10cm、20cm の位置までアルミ製

のパネル（以後、10cm のパネル、20cm のパネル）を

設置する。10cm のパネルは 6 分割にしてある。測定

には電子天秤 (A&D GF-400) を用いて 1000 分の 1 グ

ラムの精度で測定した。電子天秤 (A&D GF-400) を

用いる際は風防を設置して測定を行う。180℃の油が

900g 入った鍋に食材を 100

ｇ投入し、4 分後食材を引

き上げる。1 回の調理では

飛散する油滴量はごくわず

かであるので、この作業を

5 回繰り返し、これを 1 回

の測定とする。測定条件を

Table5 に示す。その後パネ

ルに飛散した油を 1 枚ずつ

クッキングペーパーで拭き

取り、調理前後のクッキン

グペーパーの質量差から各

(1)Food

(2)Oil

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

2222

.222

.422

.622

.8 2323

.223

.423

.623

.8 2424

.224

.424

.624

.8 2525

.225

.425

.625

.8 2626

.226

.426

.626

.8 2727

.227

.427

.627

.8

Freq

uenc

y[Ti

me]

Decrease of Food[g]

0

1

2

3

4

5

6

7

44.

24.

44.

64.

8 55.

25.

45.

65.

8 66.

26.

46.

66.

8 77.

27.

47.

67.

8 88.

28.

48.

68.

8 99.

2

Freq

uenc

y[Ti

me]

Decrease of Oil[g]

N=63 N=63

Smaller than 4.8g : Omission

と油煙・油滴発生量となるため、鍋内の油の変化量

から食材の脂質の変化量を差し引くことで、油煙・

油滴の発生量を算出した。食材の脂質の変化量は、

日本食品分析センターでソックスレー抽出法により

測定した。

5.2　結果及び考察

　Fig.3 に電子天秤 (A&D GX-8000、A&D GF-3000) で

測定した食材及び油の減少量のヒストグラムを示す。

正規分布に近い分布であり、概ね精度よく測定でき

ていることが分かる。しかし、連続で測定をする際に、

食材のかすが油に残ることがあるため、油の変化量

が 4.8g 以下となる 7回の結果は除いたものを用いる。

測定結果を平均し、調理前は 100g、調理後は 75.5g

となる。次に食品分析による食材の水分と脂質の調

理前後の量 ( 百分率 ) を Table3 に示す。Table3 より

調理前の食材は、水分が 70.05%、脂質が 3.5% となり、

調理後の食材は、水分が 52.1%、脂質が 11.1% となる。

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6

Am

ount

of E

mer

genc

eof

Oil

Dro

p[m

g]

Case

0

5

10

15

20

25

1 2

Am

ount

of E

mer

genc

eof

Oil

Dro

p[m

g]

Case

5mg3mg

2mg

2mg

1mg

1mg

4mg4mg

2mg

1mg

1mg

1mg

7mg6mg4mg

3mg

1mg

1mg

6mg

6mg

3mg 2mg

2mg

1mg 5mg

4mg

4mg 3mg

1mg

1mg

6mg

3mg3mg

2mg1mg

1mg

Figure 6 Measurement Situation

Table 5 Measurement Condition

10cm10cm10cm 10cm10cm10cm

Measuring Place Repetation Time[Times]Panel(10cm) 6Panel(20cm) 2

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6

Am

ount

of E

mer

genc

eof

Oil

Dro

p[m

g]

Case

0

5

10

15

20

25

1 2

Am

ount

of E

mer

genc

eof

Oil

Dro

p[m

g]

Case

友野優 , 土井全 , 林秋広 , 芹澤祐司 , 田中哲也 , 佐藤克彦：

住宅電化厨房の換気に関する研究　オイルミスト発生量に対す

る検討 , 空気調和・衛生工学会学術講演会講演論文集 ,pp.49-

52,2001

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油煙と油滴の振舞い , 空気調和・衛生工学会学術講演会講演論

文集 ,pp.389-392,2003

富岡誠子 , 赤林伸一 , 坂口敦 , 石山洋平：住宅用調理レンジを

対象とした排気フードの廃気捕集率に関する研究　その 3　調理

時の油滴の飛散状況に関する実験 , 日本建築学会大会学術講演

梗概集 ,pp719-720,2007.8

伊藤一哉 , 小峰祐己：揚げ物調理におけるオイルミスト等の発

生状況把握と定常発生装置の開発 , 空気調和・衛生工学会大会

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藤田美和子 , 飯塚和夫 , 近藤靖史 , 吉野一 , 萩田俊輔 : 業務用

電化厨房における油煙の移流・拡散性状に関する研究（その 2）

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科学技術庁資源調査会編：四訂日本食品標準成分表 , 東京女子

栄養大学出版部 , p.41, 1982 年

1)

2)

3)

4)

5)

6）

7）

Figure 7 Amount of Emergence of Oil Drop

Figure 8 Set Pattern of Panel

(a)

Figure 9 Generation Rate of Oil Drop

(b)

(a)

(b)

First Second Third

縁から 20cm の距離までを積算すると、1 回の調理で

の油滴の発生量は約 4.3mg である。4.2 節から、油煙

･ 油滴の発生量は 1.54g であるため、油煙・油滴の発

生量に対する油滴の発生量の割合は約 0.28％である。

　次に 6 分割している 10cm のパネルについて、6 枚

のパネルそれぞれに飛び散った油滴量について検討

した。Fig.8 にパネルの設置パターンを、Fig.9 にそれ

ぞれの設置パターンに対応する油滴の発生量を示す。

ここでの結果の表記は、5 回調理の積算値であり、そ

の測定を繰り返し 3 回行っている。Fig.9 より油滴は

コンロの手前側に比較的多く飛散することが分かる

が、油滴の飛散状況にばらつきが見られる。例えば

Fig.9 において設置パターン (a) の 2 回目の飛散状況

をみると、コンロの左手前側への飛散量が多く、右

奥への飛散量は少ない。またFig.9において設置パター

ン (b) の 2 回目の飛散状況をみると、コンロの右手

前側への飛散量が多く、左手前への飛散量は少ない。

このことから各測定毎に飛散状況は異なることが分

かる。

7. おわりに

　本報では、揚げ物調理時に発生する油煙 ･ 油滴の

基本性状の把握を目的として、発生量を測定し、以

下の知見を得た。(1) 油煙・油滴の発生量は油に対

して約 0.17％である。(2) 油滴の飛散状況は毎回異

なるが、油滴の飛散量は約 4.3mg となる。

今後は油煙・油滴の粒径分布を測定した後に、それ

らを境界条件として厨房内での拡散状況を CFD 解析

により再現し、油煙・油滴の捕集率の検討、空間分

布の把握を行う予定である。

【謝辞】フライドポテトの成分に関して、渡邊智子先生（千葉県立保健

医療大学）に有益なご助言をいただいた。また、本研究の一部は大阪ガ

ス（株）との共同研究である。ここに記して感謝の意を表します。

【参考文献】

(1)10cm

(2)20cm

パネルに飛び散った油滴量を測定した。

6.2　結果及び考察

　Fig.7 に各測定での、10cm、20cm それぞれのパネル

における油滴の飛散量を示す。それぞれの測定結果

にばらつきは見られなかった。複数回での平均値は、

10cm のパネルで 17.1mg、20cm のパネルで 4.5mg であ

る。よって 1 回の調理での油滴の発生量は、10cm の

パネルは 3.4mg、20cm のパネルは 0.9mg であり、鍋近

傍の方が、飛び散る油滴量が多いことが分かる。鍋の

5mg3mg

2mg

2mg

1mg

1mg

4mg4mg

2mg

1mg

1mg

1mg

7mg6mg4mg

3mg

1mg

1mg

6mg

6mg

3mg 2mg

2mg

1mg 5mg

4mg

4mg 3mg

1mg

1mg

6mg

3mg3mg

2mg1mg

1mg