電子レンジで袋はどう膨らむ？スマートスチーム「4方パウチ」の変形シミュレーション

　電子レンジ調理の常識を変える大和製罐の自動蒸気抜き包材「スマートスチーム」。
これまでの記事でもご紹介してきた通り、このパッケージの最大の魅力は、温める前の「ちょい開け」が一切不要になることです。密封したままレンジで加熱すると、内圧が高まった絶妙なタイミングでフィルムに施された特殊加工部が自動的に開き、安全に蒸気を逃がしてくれます。蒸らし効果で食品がふっくら美味しく仕上がり、火傷のリスクも減らせる画期的な技術です。

　このスマートスチームは、カップ容器のフタ（トップシール）やスナック菓子のような袋（ピロー包装）など、さまざまな形のパッケージに使うことができます。
　今回は、レトルトカレーやパスタソースなどでおなじみの「4方パウチ（四辺がすべてシールされた平らな袋）」にスマートスチームを採用した場合、電子レンジの中で袋がどのように膨らみ、それが蒸気抜け（開口）にどう影響するのかを調査した、最新のシミュレーション結果をご紹介します！

　平らな4方パウチを電子レンジで加熱すると、中の水分が水蒸気になり、袋はまるでパンパンの風船やクッションのように立体的に膨らみ上がります。

　スマートスチームは、袋が膨らんでフィルムが引っ張られる力（応力）を利用して、特殊加工した部分に微小な穴を開ける仕組みです。そのため、「袋がどのような形に変形し、どの方向にどれくらいの力がかかるのか」を正確に把握することが、安全に蒸気を抜くための命綱となります。

　そこで大和製罐の開発チームは、コンピューター上で4方パウチが膨らむ様子を三次元で再現する高度なシミュレーションを行いました。

　シミュレーションの画像を分析すると、非常に興味深い現象が見えてきました。
　袋の中に圧力がかかって中央がドーム状に丸く膨らみ上がると、四隅の硬いシール部分（縁）が引っ張られます。このとき、フィルムの表面にはピンと張って力が集中する部分ができる一方で、風船のように綺麗な球体にはなれないため、局所的に「しわ」や「たわみ」が発生するのです。

　開発チームは、スマートスチームの加工線（穴が開く予定のライン）を配置したパウチで、圧力が上がっていく過程を詳しく解析しました。
今回は、加工部の長さや形を変えたパターン（1つの長いラインの「1つ穴」と、ラインが途切れている「2つ穴」）を比較しています。

　すると、「2つ穴」のパターンにおいて、加工部のすぐ近くに「しわ」が発生するケースとしないケースがあることがわかりました。

　フィルムに「しわ」が寄ると、スマートスチームの機能にどのような影響があるのでしょうか。

　シミュレーションでフィルムが引っ張られる力（応力）のグラフを見てみると、「しわが無い」場合は、袋内の圧力が高まるにつれてフィルムを引っ張る力もスムーズに右肩上がりで増えていきます。
しかし、「しわが有る」場合は、少し様子が違いました。圧力が25〜40kPa（キロパスカル）くらいまで高まる途中で、一度できた「しわ」が伸びて小さくなる動きを見せ、その影響でフィルムを引っ張る力が一時的に弱まったり、増減したりと不安定な動きをしたのです。

　そして最終的に、蒸気穴がパカッと開く限界の圧力（開口圧力）は、「1つ穴」のパターンで約51kPaだったのに対し、「2つ穴」のパターンでは約53.7kPaと、わずかに違いが出ることが確認されました。

　つまり、袋が膨らんだときに「どこに、どんな大きさの『しわ』ができるか」によって、フィルムが引っ張られる力が変化し、結果として蒸気穴が開くタイミングに影響を与える可能性がある**ということが科学的に証明されたのです。

　「ただフィルムの表面に加工の線を入れているだけ」と思われがちなスマートスチームですが、実はその裏側では、こんなにも緻密な計算が行われています。

　袋のサイズが変われば、膨らみ方も変わり、しわの寄る場所も変わります。大和製罐では、こうした高度なシミュレーション技術を駆使して、どんな形のパッケージであっても、意図したタイミングで正確かつ安全に蒸気穴が開くよう、加工線の長さや配置を最適にデザインしているのです。

　電子レンジの中でパンパンに膨らみ、やがて「プシューッ」と静かに蒸気を逃がす4方パウチ。次にレンジで温める機会があれば、ぜひその「袋の膨らみ方」や「しわの寄り方」にも少しだけ注目してみてください。そこには、おいしさと安全を守るための、緻密な計算と技術の結晶が詰まっています！