Naprawdę podstawowe pytanie, które mnie boli…
Mówiąc matematycznie, 200 stopni ciepła przez 10 minut powinno być takie samo jak 400 stopni ciepła przez 5 minut, ale tak nie jest, prawda?
Więc jaka jest różnica, jeśli gotuję coś przez 5 minut przy 450 vs. 350, w przeciwieństwie do czegoś przy 350 przez 3 minuty lub 7 minut?
Które “pokrętło” (temperatura czasowa) zmienia wynik w jaki sposób? Dlaczego tak jest?
Jeden podstawowy błąd w tej kwestii: 400 stopni to nie dwa razy goręcej niż 200 stopni. Temperatura jest miarą energii kinetycznej zaangażowanych cząstek. Jedyną skalą, na której można zrobić taki stosunek, jaki sobie wyobrażasz, jest Kelwina - musisz mierzyć od zera absolutnego.
400 F = 477.59 K
200 F = 366.48 K
więc energia kinetyczna powietrza w piecu jest tylko około 477366 = 1,3 razy większa przy 400 F niż przy 200. Dla prostych przypadków, jak na przykład jak długo trwa odparowanie patelni z wodą, 1.3x jest prawdopodobnie dosyć blisko prawa, ale jak to zostało zaznaczone powyżej, istnieje cały szereg innych zmiennych, które wchodzą w grę z prawdziwym jedzeniem.
Więc …
Zmiany czasu pieczenia dla przepisu, który wymaga 400 stopni przez 30 minut przeliczonych na 450 czasu pieczenia i 350 czasu pieczenia:
400 Farenheit = 477.594 Kelvin
477.594 x 30 minut = 14327.82 HeatPoints
450 F = 505.372 K
14327.82 HP 505.372 K = 28.35 lub 28 minut 21 sekund
Wiele “rzeczy” dzieje się podczas gotowania konkretnej potrawy. Te fizyczne i chemiczne (nawet biologiczne) procesy wymagają pewnego optymalnego zakresu temperatury (i wilgotności) i wymagają pewnego czasu.
Na przykład, podczas pieczenia chleba, drożdże w cieście pozostają żywe do momentu, aż temperatura wzrośnie wystarczająco wysoko, aby je zabić. Drożdże nadal wytwarzają gaz, ponieważ ciepło zaczyna ustawiać ciasto. Ciasto powinno ustabilizować się tak, jak bąbelki są największej wielkości w przypadku puszystego chleba. Jeśli produkcja gazu wzrośnie, zanim temperatura będzie wystarczająco wysoka, pęcherzyki mogą się załamać; jeśli temperatura wzrośnie za szybko, ciasto ustabilizuje się za wcześnie.
Jeśli mam twardy kawałek mięsa, mogę gotować go przez 12 godzin w niskiej temperaturze i wysokiej wilgotności, aby go zmiękczyć (i może w płynie do duszenia, aby dodać mu smaku). Następnie mogę gotować go przez dwie minuty w bardzo wysokiej temperaturze, aby zrumienić powierzchnię bez podnoszenia ogólnej temperatury, więc wnętrze pozostaje rzadkie. Ogólnie rzecz biorąc, podczas gotowania na sucho mięso często chce się, aby wnętrze osiągnęło określoną temperaturę, bez nadmiernego wysuszenia na zewnątrz. Jest to więc równowaga pomiędzy dwiema skrajnościami. Jeśli chcesz, aby temperatura wewnętrzna wynosiła 150 stopni, aby zabić bakterie lub pasożyty, możesz sobie wyobrazić gotowanie przez 12 godzin, aż cały kawałek osiągnie tę temperaturę, ale wtedy tracisz dużo wilgoci. Można by ją podkręcić do 500 i mieć nadzieję, że wnętrze szybciej się nagrzeje, ale zanim wnętrze będzie gotowe, mięso na zewnątrz zrobi się zbyt gorące, a może nawet zacznie czernić. W międzyczasie wnętrze jest już dobrze przygotowane, a na zewnątrz tylko trochę zbrązowiałe i chrupiące.
Jeśli gotujesz nasiona, takie jak ryż czy fasola, potrzeba trochę czasu, aby nasiona wchłonęły wodę i stały się wystarczająco miękkie do jedzenia, a dzieje się to szybciej, jeśli temperatura jest wysoka. Podczas gotowania w wodzie masz maksymalny limit temperatury, w temperaturze wrzenia.
Tak więc instrukcje gotowania są kalibrowane metodą prób i błędów (oraz wyedukowanej intuicji), aby umożliwić przeprowadzenie różnych procesów chemicznych i fizycznych w warunkach, które dają najlepszy smak i konsystencję.
Prawdą jest, że istnieje negatywna korelacja pomiędzy czasem i temperaturą gotowania: im wyższa temperatura, tym krótszy czas gotowania. Ale jest ona bardzo nieliniowa. Nawet gdybyście mieli wziąć pod uwagę fakt, że temperatura jest mierzona na proporcji, a nie skali interwałowej gdzie prawdziwe zero jest na 0 Kelwinów, to i tak Wam to nie pomoże.
Rozważcie najpierw łatwiejszą część procesu: zależność między temperaturą wewnętrzną potrawy a jej nietrwałością. Gotowanie jedzenia z wysoką temperaturą jest oczekiwaniem na pewne zmiany termodynamiczne, na przykład w przypadku mięsa, czekasz na denaturację białek. Oznacza to, że zaczynasz od dość kręconej cząsteczki białka, a po tym, jak doznałeś wystarczająco dużo ruchu brunatnego, odkrywa się ona trochę, tracąc niektóre z słabszych wiązań między atomami.
Prawdopodobieństwo denaturacji molekuły po stałym czasie, powiedzmy 1 sekundę, powinno być z grubsza zgodne z rozkładem gaussowskim, w zależności od temperatury pokarmu (wyższa temperatura -> molekuła trzęsie się i porusza bardziej, i uderza bardziej w inne molekuły, co powoduje, że słabe wiązania trój- i czwartorzędowe pękają):
Per the central limit theorem , out of the millions of molecules in your food, the above distribution also says you what percentage of them will be converted to the cooked state after a second. To wyjaśnia dlaczego, jeśli podgrzewasz syrop cukrowy, otrzymujesz karmel w danej temperaturze prawie natychmiast - osiągnąłeś temperaturę, w której ponad 99% twoich molekuł przekształci się po sekundzie w stan skarmelizowany - ale jeśli zostawisz cukier na bardzo długi czas w niższej temperaturze, to również skarmelizuje . Dzieje się tak dlatego, że po kilkudziesięciu tysiącach sekund karmelizacji jednej cząsteczki na sekundę, cała bryła cukru ulega karmelizacji. Z drugiej strony twoja temperatura pokojowa jest tak niska, że może tylko jedna molekuła na miliard zamieni się w cukier przechowywany w temperaturze pokojowej i będziesz musiał czekać wieki, aż wszystko się skarmelizuje. Dzieje się tak dlatego, że jesteście w prawie płaskim punkcie po lewej stronie krzywej.
Tak więc, czas i ["internal food temperature"] są połączone w bardzo nieliniowy sposób. Teoretycznie mógłbyś dokonać pewnych przewidywań, gdybyś znał parametry mu i sigma krzywej Gaussa, jednak zmienią się one wraz z produktem spożywczym i procesem, który chcesz osiągnąć. Denaturowanie białek zilustrowane powyżej jest jednym z takich procesów, karmelizacja jest innym, ale rządzi się tą samą ogólną relacją. Większość z nich jest. (Wyjątek stanowi topnienie substancji krystalicznych, takich jak masło kakaowe, które mają wyraźnie określoną temperaturę topnienia).
Rzeczywiste obliczenie może wyglądać następująco: przy 56°C potrzeba 1 sekundy, aby stek został ugotowany (technicznie rzecz biorąc, aby co najmniej 99% miozyny na nim uległo denaturacji). Przy 55°C może to potrwać pół minuty, przy 54°C, 3 minuty, przy 50°C, 15 minut itd. Używam losowych liczb tutaj, można znaleźć prawdziwe liczby dla mięsa, jeśli rozejrzeć się za sous krzywych wideo, wątpię, że istnieją łatwo dostępne źródła dla innych procesów, takich jak karmelizacja lub żelowanie skrobi. Chodzi o to, że istnieje zależność, ale nie można jej przewidzieć intuicyjnie, ponieważ znacznie odbiega ona od liniowej, a większość ludzi potrafi tylko intuicyjnie przewidzieć połączenia liniowe.
Ale staje się to jeszcze bardziej skomplikowane. Nie można ogrzać każdej molekuły indywidualnie. Zapomnijmy na chwilę o mikrofalach, one ci niewiele pomagają, a i tak nie mają ustawienia temperatury. To, co masz, to źródło ciepła, jak piec, piekarnik lub otwarty ogień, a ty chcesz przekazać ciepło do jedzenia. Ciepło jest przekazywane poprzez konwekcję, przewodzenie i promieniowanie do powierzchni żywności, i rozprzestrzenia się do wewnątrz głównie poprzez przewodzenie dla produktów stałych i połączenie konwekcji i przewodzenia dla płynów. Tak więc, po podgrzaniu powierzchni żywności do 100 stopni Celsjusza, wnętrze jest znacznie zimniejsze.
A jak długo trwa ogrzewanie wnętrza żywności? Cóż, zależy to głównie od geometrii pożywienia i jego składu chemicznego. Wyjaśnia to, dlaczego przepisy, które mówią, aby gotować jedzenie przez określony czas na wagę (np. “upiec mięso przez 10 minut na 250 g) są tak złe. W zależności od tego, jaki jest kształt Twojego mięsa, będzie ono trwało znacznie dłużej lub krócej. Inne czynniki, np. radzenie sobie z wysokiej jakości mięsem dojrzewającym o szczelnych ścianach komórek i niskiej zawartości wody w przeciwieństwie do mięsa PSE o wyższej zawartości wody również zmienią potrzebny czas.
Rzeczywisty wzór na obliczanie czasu potrzebnego na pieczenie mięsa w danej temperaturze jest opisany przez te równania różniczkowe:
Nie wiem co większość tych zmiennych oznacza i cieszę się, że nie muszę. I oczywiście, Inne procesy gotowania, takie jak karmelizacja lub Maillard (proces, który tworzy skórki) będą miały inny system równań, równie skomplikowany.
Czasami w gotowaniu występują procesy, które nie powinny mieć miejsca. Jednym z przykładów jest przypalanie się jedzenia. Innym typowym przykładem jest mięso. Składa się ono, z grubsza, z dwóch rodzajów białka, aktyn i miozyny. Denaturują się one w różnych temperaturach - każdy z nich ma swoją własną krzywą, a aktynę przesuwa się w prawo. Kiedy denaturuje się miozynę, mięso jest ["medium"], miękkie i soczyste. Kiedy aktynę też denaturuje, mięso jest ["well done"], lub twarde i suche. To, co większość ludzi stara się osiągnąć, to denaturować myosin, ale bez zmiany aktin.
Są też inne niepożądane zmiany, jak spalanie jedzenia, lub gorący olej do punktu rozkładu. Tak więc na ogół chcesz ogrzać swoje jedzenie, ale często istnieje granica, której nie chcesz osiągnąć.
W praktyce musisz po prostu żyć z wiedzą, że obniżenie temperatury sprawi, że twoje jedzenie będzie trwało dłużej, dopóki nie zostanie ugotowane. Jeśli zrobisz je gorętsze, będzie trwało krócej, ale ryzykujesz, że osiągniesz niepożądaną temperaturę. Pozostawiasz też mniej czasu na rozwój smaków, co jest ważne w niektórych przypadkach (np. gulasze), ale nie w innych (np. naleśniki).
Każda próba uzyskania większej precyzji niż wyżej wymieniona nie jest praktyczna. Rzeczywiste relacje są zbyt skomplikowane. Teoretycznie możliwe jest dopasowanie wielomianowego przybliżenia, którego wartości są znacznie łatwiejsze do obliczenia (myślę, że Douglas Baldwin zrobił to już raz dla konkretnego kawałka mięsa), ale ponieważ nie znasz konkretnych parametrów, które należy zastosować dla każdego potrawy, nie jest to praktyczna propozycja, nawet jeśli trzymasz w kuchni kalkulator.
Nie można wiarygodnie obliczyć, kiedy potrawy będą robione w danej temperaturze. Jeśli autor przepisu poda Ci przybliżony wynik, będzie on dość nieprecyzyjny, ponieważ będzie zależał od kształtu potrawy, materiału i grubości patelni, odchyleń temperatury Twojej kuchenki, itp. Nie możesz więc nawet powiedzieć czegoś w rodzaju: "Wiem, że przy 300 Fahrenheitach trwa to 30 minut, chcę wiedzieć jak długo trwa to przy 350 Fahrenheitach”. To trwa tylko 30 minut w bardzo szczególnych warunkach, które być może nieświadomie powtarzasz za każdym razem, gdy pieczesz, używając tego samego pieca, tej samej patelni i mięsa z tego samego rzeźnika.
Dobra wiadomość jest taka, że nie potrzebujesz powyższego, aby dobrze gotować. Twoje mięso jest robione w piekarniku, nawet jeśli nie potrafisz obliczyć powyższego. Musisz tylko ocenić, kiedy je wyjąć, i chociaż czas jest raczej bezużyteczny na podjęcie tej decyzji, jest na to wiele innych, o wiele lepszych, znaków. Termometr jest najłatwiejszą metodą, a doświadczenie nauczy cię rozpoznawać idealną podatność również bez niego, po zapachu i widocznych wskazówkach, takich jak kolor, konsystencja, ilość pary, itp.
Michael z Herbivoracious zauważył, że podwojenie temperatury nie powoduje podwojenia ciepła. To jest część problemu, ale można to naprawić, a i tak nie dostaniesz właściwie ugotowanego jedzenia.
kiamlaluno wskazał, że przed ugotowaniem wewnątrz spalisz na zewnątrz, co moim zdaniem jest bardziej do twojego punktu widzenia. Powodem tego jest to, że ciepło zajmuje trochę czasu, aby dostać się do wnętrza jedzenia. Gdybyście mieli jakiś teoretyczny piec, który mógłby ogrzać wszystkie potrawy dokładnie w tym samym tempie, to gotowanie w wyższej temperaturze przez krótszy okres czasu przyniosłoby oczekiwane rezultaty. Niestety, takie urządzenie nie istnieje. Przenoszenie ciepła jest opisane przez Newtonowskie Prawo Chłodzenia (dQdt = -h-AΔT)
Przejście do wyższej temperatury (i gotowanie przez krótszy czas) ma ogólny efekt przypalenia zewnętrznej części mięsa, a przedostanie się do środka nie do końca ugotowanego. Gotowanie przez dłuższy czas ma następnie efekt lepszego mieszania smaków i zachowania delikatności niektórych rodzajów mięsa.
W szczególnych przypadkach, prawdopodobnie można użyć wyższej temperatury, ale po prostu gotowanie mniej to nie jedyna rzecz, którą trzeba zrobić; jest coś innego, co trzeba poprawić, lub coś, co trzeba zrobić i nie było konieczne, jeśli gotowałbyś w niższej temperaturze.
Oto nam pytanie:
Mówiąc matematycznie, 200 stopni ciepła przez 10 minut powinno być takie samo jak 400 stopni ciepła przez 5, ale tak nie jest, prawda?
Aby pokazać, że te dwa są różne, wystarczy jeden przykład przeciwny.
Rozważ gotowanie jajka. Jeśli ugotujesz jajko w 105 Fahrenheit (40 Celsjuszy) przez dłuższy czas, ani żółtko, ani białko jajka nie stwardnieją.
Jeśli ugotujesz je, powiedzmy 160 Fahrenheit (70 Celsjuszy), w końcu dostaniesz ugotowane na twardo jajko.
Białko i żółtko jajka składają się z białka. Kiedy białko zostanie podgrzane do określonej temperatury, białka te ulegną denaturacji. W przypadku jajka reakcja chemiczna (denaturyzacja) po prostu nie zostanie aktywowana w niższej temperaturze.
Mówiąc prościej, jeśli coś upieczemy w temperaturze 400 stopni, będzie się szybciej gotowało na zewnątrz, więc będzie się szybciej gotowało na zewnątrz, a pod spodem w środku, jeśli będziemy gotować w niższej temperaturze, będzie się gotowało bardziej równomiernie, a jeśli przed gotowaniem doprowadzimy przedmiot (jeśli było to mięso lub coś zimnego) do temperatury pokojowej, będzie się też gotowało bardziej równomiernie i szybciej.