フライパンを熱してから油をひく原理

Question

フライパンの使い方の常識として、「熱したフライパンに油」というのがあります。
油を入れてから熱するのと、原理としてどうちがいがあるのでしょうか。

vortexcore · Accepted Answer

今週は忙しくて料理できなかったのですが、先ほどやっと実験できました。なかなか興味深い結果が得られました。材料は前回と同じ豚バラです。実験で変えた条件は、

1. 鍋の表面の材質（たわしでよくこすったあとか、酸化膜があるか）
2. 油を入れるときの鍋の温度
3. 油の量
4. 材料を入れるときの鍋の温度

の4つです。

さて、前回まで、鍋表面に酸化膜が形成されていて、高温で材料を入れたときは、油を入れるときの鍋の温度に無関係にくっつかないことを報告しました。今回、酸化膜をとるために、研磨剤つきのたわしでゴシゴシこすって、キッチンペーパーで水気をざっとふき取り、そのまま10分程度自然乾燥させた鍋を用意しました。火にかける前に油を投入し、よく鍋を熱してから材料を投入しました。鍋表面は火にかける前にあらかじめ油で覆われているので、酸化膜の形成はある手程度阻害されているはずです。結果は・・・、全くくっつきませんでした。

したがって、私の仮説はウソだということがわかりました。もしかすると、鍋さえ熱ければ油の有無とは関係なく十分な酸化膜が形成されるので、実際上は油を引く前に酸化膜を形成させることに神経を使う必要はないということかも知れません。

いずれにせよ、この結果は、材料を投入するときの鍋の温度が重要であることを示唆しています。そこで、もっと厳しい条件にするために、鍋を徹底的に洗った上で油を全く敷かずによく熱し、材料を投入しましたが、やはりくっつきませんでした。もっとも、豚バラの場合、自分自身が油を出すので、この結果から油の効果を云々することは出来ませんが、いずれにせよ、油を入れる温度よりも材料を入れる温度の方がずっと重要だということが示唆されます。

そこで、温度の効果を確認するために、鍋を火にかける前に材料を入れてみました。その結果、油の有無、酸化膜の有無にかかわらず、必ずくっつくことが判りました。つまり、鍋に材料をくっつけないようにするためには、上記の4つの条件のうち4、つまり、鍋をよく熱することがもっとも重要な要素であることが明らかになりました。ですから、ご質問の「常識」は（少なくとも物理的プロセスに関しては）「迷信」だということですね。これは私にとっても以外でした。

ではその背景にある科学は？というと実は良くわかりません。豚バラの場合常に油があるので、油と鍋との結合力が高温ほど強くなる、というstarfloraさんのモデルで結果は説明できそうですが、高温になればエントロピー項が効いて自由エネルギーが下がりますので、鍋と油分子との間に化学反応が起こらない限り結合が強くなることはあり得ないように私には思えます。間違っていましたらご指摘ください。私自身はたんぱく質の場合、熱が加わると変性して凝固しますが、その過程が長ければ鍋表面の微妙な凹凸と固着してしまうのではないかと今は想像しています。鍋が熱ければ、肉表面はあっという間に凝固しますからくっつきません。ご飯のようなでんぷん質の場合も、糊化したくっつきやすい状態から、表面が固まる、もしくは油で覆われた状態になりやすいため、鍋が高温の方が良いのだと思います。いずれにせよ、単なる潤滑や吸着の問題ではなく、化学反応も介在しているので事態はちょっと複雑ですね。

ちなみに、くっついたものをあまりきれいに洗わなかった場合、高温にしてから材料を入れても、油をたっぷり入れても、くっつきました。温度以前に鍋を良く洗って綺麗にしておくことは重要です。その点では「鉄鍋を洗剤で洗ってはいけない」というのは迷信だと思います。もっとも洗ったあとの表面は非常にさびやすいので、よく熱して保護膜としての酸化膜をつけ、油を薄く引いておくことは重要です。

physicist_naka · Answer

「食卓の教科書　第5巻　洋風・中国風調理の基礎」発行所　千趣会
の本のStep5によりますと（中華鍋を使っています。）、
　手順は、中華鍋を空焼きした後、油を鍋全体に回します。
　理由は、鍋を十分焼いておかないと、油がうまくなじまず、材料が
　　　　　くっついてしまう。
とのことです。
vortexcoreさんのおっしゃるとおりとしますと、これは迷信という
ことになりますね。
このあたりをもう少しはっきりさせるために、もっとくっつきやすい
材料（例えばチャーハン、卵焼き？）で実験されると
いいのではと思っています。
私がすればいいのでしょうけど、料理は苦手なもんで・・・

starflora · Answer

どうも、何を問題にしているのか、質問の本来の趣旨からずれて来ていると思います。質問は：
　　
　　＞フライパンの使い方の常識として、「熱したフライパンに油」というのがあります。
　　＞油を入れてから熱するのと、原理としてどうちがいがあるのでしょうか。
　　
　　「原理的な違い」は何でしょうか、というのが質問です。
　　
　　材料をフライパンに入れると、くっつきやすい、か、くっつきにくいか、ということを話しているようですが、それは、元々の質問とは違う話です。補足質問として尋ねる、答えるというのもありますが、あくまで補足質問で、本来、別の質問として立てるのが望ましく思います。
　　
　　油のひきかたによって、くっつきについて、差異が出てくる場合（本当に差があるのかどうか、質問者の「経験」で、そう感じるだけで、あるかないか客観的に分からないのですが、仮にあったとしての場合）、それは、油の温度の問題だということにおそらくなると思います。
　　
　　この場合、原理的な回答は、わたしの回答 No.9 のなかですでに述べていると思います。わたしは、フライパンの表面について「鉄」という風に述べていますが、普通、フライパンは、使っていると、表面に酸化膜ができています。従って、この酸化膜と油とのあいだの関係でもよいのですが、次のように述べています：
　　
　　＞油のなかでは、油の分子の結合引力が熱振動で、弱まり、粘性が低くなり、流動性が大きくなる他方、油と鉄のあいだの結合引力は、鉄及び油の温度が高まると、常温状態よりも大きくなるのではないかと思えるのです。熱したフライパンと油が「馴染む」とは、こういうことなのではないかと言うことです。 
　
　　鉄（あるいは、酸化鉄）と油のあいだの結合エネルギーが、油の温度が高くなると大きくなるのだろうと述べているので、これが、油が、あらかじめ熱せられていたフライパンに引くと、うまく表面に乗り、「なじみ」が良くなる理由で、また、低温の場合、油と、フライパン表面の結合エネルギーが小さいので、焼き飯を造ろうとすると、油が低温だと油の被膜が引き剥がされ、くっつきができ、油が高温だと、油の被膜が強く、鉄や酸化鉄と結合していて、剥がれないので、材料がくっつきにくいということで、説明になっているはずです。
　　
　　油と水を色々なものに塗って、拭く時、どちらが拭きやすいかというと、水で、油はなかなか拭きにくいとも記しました。油の方は、分子レベルで、結合（あるいは吸着）がより容易だということです。
　　
　　No.13 の方は、酸化鉄膜（黒さび）のスピネル構造を述べて：
　　
　　＞スピネル構造に油を入りやすくする、 
　　＞といったことためではないでしょうか？ 
　　＞（といっても、油の高分子丸ごと入るような大きさの 
　　＞穴かどうかはかりませんが 
　　＞分子の一部が引っかかるような感じなのではないでしょうか？）
　　
　　このように述べておられますが、これは、分子間、原子間の引力・斥力の問題になるので、穴のなかに分子が入るとか、引っかかると言うのも、機械的な事態でなく、分子間・原子間のクーロン力や、電子共有などによる、結合エネルギー（引力と斥力のバランス）の問題です。
　　
　　最初にフライパンに油を入れて、一緒に加熱すると、油が劣化するのだということもあるかも知れませんが、劣化は高温の場合の方が激しいはずで、フライパンで油を緩衝に、色々な材料を炒めていると、油は劣化するということになって、あまり違いがないような気がします。それより、薄い油膜が残っているフライパン表面には、細かい塵やごみが付着しているので、それを熱で消毒するのだと考えると納得が行くように思います。そのまま油を入れると、これらの不純物も油に溶け込んで、一緒に料理のなかに入るからです。

vortexcore · Answer

また登場しました、No10、11のものです。No13のmotsuanさんの回答を見て解りました。きちんと鍋の表面に酸化膜が形成されていることが必要なのだと思います。

私は鍋を洗剤で洗いますが、必ずそのあと、乾燥するため火にかけて空焼きしています。ですから、鍋の表面にはいつも酸化膜が形成されているはずです。（酸化膜の形成には400℃もいりません。）金属表面のこのような酸化膜は通常緻密で、内部を保護しています。（これを積極的に利用したのがステンレス。）また、酸化膜は化学的に安定ですから、他の分子（要するに肉とか卵とか・・・。）と化学結合を作りません。つまり、くっつきにくい。

洗い残し等の汚れが鍋に残っている場合は、そこで化学吸着がおこる（いためているものがくっつく）ことは考えられますが、油を入れる前に十分熱しておけば、有機物系の汚れは二酸化炭素と水蒸気になって飛んでいってしまいますから、きれいな酸化膜だけが鍋の表面にでていることになり、くっつきにくくなる。

実験から、よく洗剤で洗った鍋を、

1.　良く熱してから油を入れたときは炒め物がくっつかない。
2.　良く熱してから放置し、冷えた状態で油をいれたあと、炒めてもくっつかない。

ことがわかりました。酸化膜説が正しければ、酸化膜を十分に形成させなければ、くっつくことになります。つまり、たわしで鍋をごしごし洗って、鍋を熱しないで乾燥させた状態で、冷えたまま油を入れて炒めればくっつくはずです。経験的にはこれは多分そうなると思いますが、今度やってみます。

motsuan · Answer

オムレツでは
オムレツ専用のフライパンをつくる（油ならしなどの手入れをする）
というようなことを聞いたことがあります。
http://www.rakuten.co.jp/egg-net/394656/395310/

一般的には
洗剤を使わず（表面の油がなじんだ膜をとらない）
お湯で洗って、加熱して
水切りをする（赤さびを発生させない）という手入れのようです。
http://www.furaipan.com/qa56.html

--------（このあたりからあやしいです。）-------------
油をなじませるのは黒さびになじませるようです。
Fe3O4はスピネル構造で多孔質なのだそうです。
http://www.tokyu-hands.co.jp/select_kit_04.htm

問題の加熱してから油を注ぐというのは
黒さび（たぶんごく薄い皮膜）をつくる！
ということではたぶんないでしょう。
（４００℃程度で酸素と触れ合わなくてはならないし、
　油の馴染んだなべの表面ではしんどいような）
たぶん、上のような理屈から推測すると
先にフライパンを加熱することで、
油の気化温度よりも表面を高い温度にし、
油を注ぐことによって、
スピネル構造に油を入りやすくする、
といったことためではないでしょうか？
（といっても、油の高分子丸ごと入るような大きさの
　穴かどうかはかりませんが
　分子の一部が引っかかるような感じなのではないでしょうか？）

ただし、最初の空焼きをしたあと、クレンザーなどで洗ってすぐ
油ならしをするという流儀もあるようなので
黒さび絶対ではないかもしれません。
油ならしも、たっぷりの油をつかってやったりするので、
チンチンに焼けたフライパンでなければ油が
なじまないというものでもないと思います。

ほとんど主義主張はないのですが
私も経験的に油は高温でなじませたほうがいいような気がしています。

physicist_naka · Answer

No.5のものです。

フライパン（鉄）の表面について補足説明します。
（表面は専門ではありませんので、間違いがありましたらご指摘ください。）

鉄の表面は、一度空気に触れてしまうとすぐ酸化されてしまうのは、
No.11の方のおっしゃるとおりだと思います。
No.5で言いたかったのは、そういう酸化した表面（これをきれいと
表現したのがまずかったのかも）に、空気中の様々な
分子が（ファンデアワールス力で？）弱く付着していて、それが油を
なじみにくくしているのではないか、ということです。
　（ただ、付着といっても、いつまでも付着しているのではなくて、
　　ある時間後には空気中に放出され、また別の分子が付着して・・・
　　といったことが繰り返されています。温度を上げれば分子の
　　滞在時間が短くなり、付着分子は減少します。）
それから参考までに、金や白金の表面は、酸化はされませんが、
空気中の分子は付着していると思います。

だからといってNo.5の考えが正しいと自信を持って言えるわけ
ではありません。

vortexcore · Answer

No.10のものです。

中華鍋は洗剤で洗っちゃいけないなんてことはないとおもいますよ。私は15年前に買った中華鍋を最低でも週に2回は使っていますが、いつも使い終わったら洗剤で洗っています。そのあと、火にかけて乾燥させて、さび止めに薄くサラダ油を引いて保管しています。通常使うときはそのまま火にかけて、煙が上がってきたら油を入れています。今まで、焼き飯でもかに玉でもくっついて困ったことは一度もありません。むしろ、汚れが残っていたほうが焦げ付きやすいと思います。

「実験」したときは、たまたまズボラをして油を引かないで保管してあったのを使おうとしたとき、この質問を思い出してやってみたのです。さすがに不安だったので油をいつもより多めに入れましたが大丈夫でした。昨日、再度、大匙一杯弱の油でも試しましたが、やはり全くくっつきませんでした。炒め物をしているときの感覚は、鍋を熱してから油を入れたときと全く変わりません。

私も科学で飯を食べていますが、清浄な金属の表面を大気中で保つことは金や白金を除いては普通は困難です。鉄の最表面などは通常あっというまに酸化されてしまいます。ですから、油と鉄との関係は、鍋を熱してから油を入れても、油を入れてから鍋を熱してもあまり変わらないような気がします。

vortexcore · Answer

先ほど実験してみました。

実験方法
1. 洗剤で洗って放置しておいたテフロン加工等のされていない、ただの鉄製の中華鍋を用意した。
2. サラダ油を大匙2杯程度をあらかじめ投入してから火にかけた。
3. 鍋を回して油を鍋全体に広げながら、油から煙が出てくるまで待った。
4. 豚バラ肉、約150gを投入してくっつくかどうかしらべた。

結果
鍋を熱してから油をいてたときと同様、全くくっつかなかった。

と、いうわけで、くっつくきにくくするというよりは、油が酸化することによって味が悪くなることを防ぐためなのではないでしょうか。

starflora · Answer

すでに色々な人が回答を出していまして、読んでいて、なるほどと思う回答なので、これ以上何も言うことはないような気もしたのですが、「物理的に」ということだと、何か誰も言っていないことがあるような気もしました。
　
　　No.5 の方は、フライパンの表面に「窒素分子」「酸素分子」「水分子」などが付着と言っておられますが、「水」はともかく、窒素分子や酸素分子が付着しているのだろうか、という疑問を感じました。（付着しているのかも知れませんが、それらを飛ばすためではないのではないかと思います）。
　
　　現在は、油と混じって、油を水に溶かすような形状にする洗剤があり、これを使うと、油を使った食器やフライパンの鉄表面などから、油を綺麗に除去できます。しかし、昔はそうではなかったので、実際、こういう台所用洗剤は、水質汚染の元にもなっています。
　
　　昔はフライパンを水で洗っても、油脂の膜が薄く鉄表面に残ったはずなのです。そういう状態でフライパンを仕舞っておくと、空中の不純物がフライパンの表面の油膜に付着し、フライパンが、目に見えなくてもかなり汚れてくるということがあったのではないかと思います。
　
　　フライパンを熱しないで油を引くと、そういう不純物が油に溶け込み、油の温度は一定以上上がらないので、不純物も、そのまま残るということがあったように思います。しかし、油を引く前に熱すると、表面はかなり高温になるので、不純物を飛ばすと言うより、「消毒」作用になったのではないかということが云えそうです。
　
　　それと、これは確認できないのですが、何人かの人は、「馴染む」と言っておられるのですが、「粘性」が高まるというより、「油の粘着度」が高まるのではないかと考えられます。粘性が弱まるのは、油の分子が活発に運動を始め、分子の結合引力に対し、温度振動が作用して、分子と分子の結合力が弱められるため、流れやすくなるのだということのはずです。
　
　　「粘着度が高まる」というのは、単に、油の粘性が弱まるだけでなく、鉄分子との分子引力が熱振動によって高まる、つまり、鉄との粘着力が大きくなるということです。水と油と、どちらが紙などの繊維への浸透性が高いかというと、油です。また磨いた鉄板に、水を付けると、玉になりますが、油は、或る程度広がります。決定的に違うのは、水と油で濡らした鉄板を布なので丁寧に拭くと、水はほぼ完全に拭き取れますが、油はなかなか拭き取れません。これは、油の分子と鉄の分子のあいだの分子間引力が、水よりもずっと大きいことを示しているのです。
　
　　油のなかでは、油の分子の結合引力が熱振動で、弱まり、粘性が低くなり、流動性が大きくなる他方、油と鉄のあいだの結合引力は、鉄及び油の温度が高まると、常温状態よりも大きくなるのではないかと思えるのです。熱したフライパンと油が「馴染む」とは、こういうことなのではないかと言うことです。
　
　　金属と金属の磨いた平面を合わせても、二つの金属はくっつきません。（もの凄い圧力を加えて接合すると、くっつきます）。しかし、二つの金属をかなり高温に熱して合わせると、接合が起こることがあります。金属を粉末にして、融点以下の温度で、圧力を少し加えて、或る形に成形すると、溶けて一体となったのとは違う状態で、一体となります。これは粉体工学の分野で、色々応用されているはずです。
　
　　フライパンを熱しておいた上に、油を入れると、油の乗りが良いのは、粘性が低くなって流動することもありますが、鉄と油の粘着性が高まり、薄い膜となっても、鉄と結合しようとする傾向があるためではないでしょうか。
　
　　あるいは、鉄と油の温度差に鍵があるのかも知れません。熱した鉄に油を入れると、鉄と触れた部分が、「焦げたような状態」に瞬間なるのでしょう。その部分で油が沸騰し、それによって、油を拡散させる力が生まれ、同じような効果が次々に起こり、フライパンの表面に薄く油の膜が広がるのでしょう。
　
　　「焦げたような状態」というのは、鉄板の上で「焦げ」ができると、焦げた物質は、鉄板に付着していて、なかなか剥がせません。これは、鉄の表面分子と焦げた物質の分子が結合しているためです。焦げを丁寧に剥がすと、下の鉄板も変質していることがあります。鉄の分子自体が、焦げた物質の分子を取り込んだのです。
　
　　最初から、フライパンに油を入れて、熱した場合、フライパンの温度上昇と共に、油も温度上昇して行き、この瞬間に「焦げたような状態」が発生せず、伝播せず、拡散力が生まれず、薄く広がるという効果が出にくいのではないかと考えられます。
　
　　以上、本当にそうなのかどうか分かりませんが、鉄板上で、ものが「焦げる」という現象は現にあり、焦げると、粘着力が発生し、時に、鉄の分子も変質するということから、油が、瞬間に高温になることで、粘着力が高まり、沸騰に似た状態で、拡散力ができて、油が膜となって広がるのだ、という想定です。

noname#11476 · Answer

>放熱量Ｑは、Ｑ＝Ｒ（Ｔ１－Ｔ２）
ごめんなさい。式を間違えていました。
単位時間当たりの放熱量をＩ、熱抵抗をＲとすると、
Ｉ＝（Ｔ１－Ｔ２）／Ｒ
で、抵抗が大きいと単位時間当たりの放熱量Ｉは小さくなり、Ｔ１－Ｔ２の温度差が大きくなると、Ｉは大きくなるです。
（結論は変わりませんけど）

フライパンを熱してから油をひく原理

今週は忙しくて料理できなかったのですが、先ほどやっと実験できました。

「食卓の教科書 第5巻 洋風・中国風調理の基礎」発行所 千趣会

また登場しました、No10、11のものです。

オムレツでは

No.5のものです。

No.10のものです。

先ほど実験してみました。

>放熱量Ｑは、Ｑ＝Ｒ（Ｔ１－Ｔ２）

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