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Cooking optimization by combining neural networks and computer simulation

Research Project

Project/Area Number 19K02315
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 08030:Family and consumer sciences, and culture and living-related
Research InstitutionTokyo University of Marine Science and Technology

Principal Investigator

Sakai Noboru  東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (20134009)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 福岡 美香  東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (10240318)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywordsニューラルネットワークモデル / 伝熱シミュレーション / タンパク質変性 / 魚の焼成 / 肉の焼成 / 焼き色 / ニューラルネットワーク / シミュレーション / オーブン調理 / 最適化
Outline of Research at the Start

食品の調理は、その食材のサイズや成分等によって加熱特性が変わるため、最適な調理条件を決めることは難しい。そこで、最適化に調理人の技を取り入れること、さらに、取り入れる方法として、ニューラルネットワーク(NNW)を用いることが考えられる。NNWを用いた最適化では多くの学習データを必要とするが、データを得るために種々の条件下で調理実験を調理人に行ってもらうのは現実的ではない。そこで、本研究ではまず調理人の調理過程を指標として数学モデルによるシミュレーション技術を確立する。次に、種々の条件下でシミュレーションした結果を学習データとしてNNWモデルを構築する。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we conducted research with the aim of incorporating the skills of professional cooks for the optimization of cooking and using neural networks (NN) as its method. In the optimization by NN, instead of numerous cooking experiments under various conditions, an NN model was constructed using the results of simulations under various conditions as training data.
As a specific example, we examined the broiling of meat and fish using a top-heater oven. From the measurement data of the initial surface temperature, NN was used to derive the conditions for optimizing the broiling condition of the center of the food and the broiling color of the surface at the same time. As a result, it became possible to predict the optimum broiling conditions (heater temperature change and finish time).

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、調理技術として、調理人の技を取り入れることは多いが、それを調理工学的に定量化されることは少ない。本研究では、肉・魚の焼成を例として、プロの調理人の調理に基づき、その調理過程について、熱・水分移動と反応をモデル化し、調理過程のシミュレーション技術を確立した。このように、調理過程を定量化できたことは学術的意義が大きい。
NNによる最適化においては多くの学習データを必要とするが、種々の条件下での調理実験の代わりに、シミュレーションした結果を学習データとして使用した。大量のデータを実験に代わってシミュレーションで得られることを示したことは社会的意義が大きい。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] ニューラルネットワークとコンピュータシミュレーションを融合した加熱調理の最適化2021

    • Author(s)
      酒井昇,福岡美香
    • Journal Title

      日本食品機械工業会機関誌「ふーま」

      Volume: 149 Pages: 6-9

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      三瓶美紗,ラベ イヴァン,福岡美香,酒井昇
    • Organizer
      日本食品工学会
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  • [Presentation] 魚の焼成調理の最適化を目指した熱物質移動ならびに反応解析2021

    • Author(s)
      竹谷友希,磯見健太,ラベ イヴァン,福岡美香,酒井昇
    • Organizer
      日本食品工学会
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  • [Presentation] オーブン加熱における丸鶏焼成の最適調理に関する研究2020

    • Author(s)
      湯野翔太,福岡美香,酒井昇
    • Organizer
      日本食品工学会
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  • [Presentation] オーブン加熱におけるビーフステーキ最適調理における研究2019

    • Author(s)
      湯野翔太,福岡美香,酒井昇
    • Organizer
      日本食品工学会2019年度年次大会
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  • [Presentation] ニューラルネットワークを利用したオーブン焼成時間の予測及び火力制御の最適化2019

    • Author(s)
      中根哲,福岡美香,酒井昇
    • Organizer
      日本食品工学会2019年度年次大会
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  • [Presentation] 魚焼成調理の最適化に向けた熱物質移動・反応の解析2019

    • Author(s)
      磯見健太,福岡美香,酒井昇
    • Organizer
      日本食品工学会2019年度年次大会
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  • [Presentation] ディープラーニングとコンピュータシミュレーションを融合した調理の最適化2019

    • Author(s)
      酒井昇,福岡美香
    • Organizer
      国際食品工業展2019アカデミックプラザ
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  • [Presentation] 焼成過程の解析とシミュレーション2019

    • Author(s)
      酒井昇
    • Organizer
      遠赤外線協会第27回定時総会基調講演
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    • Invited
  • [Presentation] Simulation of beef steak temperature during oven heating process2019

    • Author(s)
      Shota Yuno, Mika Fukuoka, Noboru Sakai
    • Organizer
      12th Joint International Symposium on Food Science and Technology among NUS, TUMSAT, HU, KU and ZGU
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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