Naprawdę podstawowe pytanie, które mnie wkurza ...

Mówiąc matematycznie, 200 stopni ciepła przez 10 minut powinno być takie samo jak 400 stopni ciepła przez 5 minut, ale tak nie jest, prawda?

Jaka jest różnica, jeśli gotuję coś przez 5 minut w 450 vs. 350, a nie w 350 przez 3 minuty lub 7 minut?

Które „pokrętło” (czas / temperatura) zmienia wynik w jaki sposób? Dlaczego to?

Jeden podstawowy błąd w tym pytaniu: 400 stopni nie jest dwa razy tak gorący jak 200 stopni. Temperatura jest miarą energii kinetycznej zaangażowanych cząstek. Jedyną skalą, w której możesz zrobić taki stosunek, jaki sobie wyobrażasz, jest Kelvins - musisz mierzyć od zera absolutnego.

400 F = 477.59 K
200 F = 366.48 K

więc energia kinetyczna powietrza w piekarniku jest tylko około 477/366 = 1,3 razy wyższa przy 400 F niż w 200. W prostych przypadkach, takich jak czas odparowania naczynia z wodą, 1,3x jest prawdopodobnie całkiem blisko prawej, ale jak wskazano powyżej, istnieje wiele innych zmiennych, które wchodzą w grę z prawdziwym jedzeniem.

Więc ...

Warianty czasu pieczenia dla przepisu, który wymaga 400 stopni przez 30 minut zamienionych na 450 czas gotowania i 350 czas gotowania:

400 Farenheit = 477,594 Kelvin

477,594 x 30 minut = 14327,82 punktów ciepła

450 F = 505,372 K.

14327,82 HP / 505,372 K = 28,35 lub 28 minut 21 sekund

Wiele „rzeczy” dzieje się podczas gotowania określonego dania. Te procesy fizyczne i chemiczne (nawet biologiczne) wymagają pewnego optymalnego zakresu temperatury (i wilgotności) i ukończenie ich zajmuje trochę czasu.

Na przykład podczas pieczenia chleba drożdże w cieście pozostają przy życiu, dopóki temperatura nie wzrośnie na tyle, aby je zabić. Nadal wytwarza gaz, gdy ciepło zaczyna zestalać ciasto. Ciasto powinno się zestalić, ponieważ pęcherzyki mają największy rozmiar na puszysty chleb. Jeśli produkcja gazu osiągnie szczyt, zanim temperatura będzie wystarczająco wysoka, pęcherzyki mogą się zapaść; jeśli temperatura wzrośnie zbyt szybko, ciasto ustawi się zbyt wcześnie.

Jeśli mam twardy kawałek mięsa, mógłbym go gotować przez 12 godzin w niskiej temperaturze i wysokiej wilgotności, aby zmiękczyć (i być może w duszącym płynie, aby dodać smaku). Następnie mogę gotować przez dwie minuty w bardzo wysokiej temperaturze, aby przyrumienić powierzchnię bez podwyższania ogólnej temperatury, dzięki czemu wnętrze pozostaje rzadkie. Ogólnie rzecz biorąc, podczas gotowania mięsa na sucho często chcesz, aby wnętrze osiągnęło określoną temperaturę, bez zbytniego wysychania na zewnątrz. Jest to równowaga między dwiema skrajnościami. Jeśli chcesz, aby temperatura wewnętrzna 150 zabijała bakterie lub pasożyty, możesz wyobrazić sobie gotowanie przez 12 godzin, aż cały kawałek osiągnie tę temperaturę, ale wtedy tracisz dużo wilgoci. Możesz go zwiększyć do 500 i mieć nadzieję, że wnętrze rozgrzeje się szybciej, ale zanim wnętrze będzie gotowe, mięso na zewnątrz robi się zbyt gorące i może nawet zaczyna czernieć. Gdzieś między nimi wnętrze zostało odpowiednio wykonane, a jego nadwozie było nieco rumiane i chrupiące.

Jeśli gotujesz nasiona, takie jak ryż lub fasola, nasiona pochłaniają wodę i stają się wystarczająco miękkie, aby jeść, a dzieje się to szybciej, jeśli temperatura jest wysoka. Podczas gotowania w wodzie masz maksymalną temperaturę graniczną w punkcie wrzenia.

Tak więc instrukcje gotowania są kalibrowane metodą prób i błędów (i wykształconej intuicji), aby umożliwić różne chemiczne i fizyczne procesy zachodzące w warunkach zapewniających najlepszy smak i teksturę.

Prawdą jest, że istnieje ujemna korelacja między czasem gotowania a temperaturą: im wyższa temperatura, tym krótszy czas gotowania. Ale jest wysoce nieliniowy. Nawet jeśli weźmiesz pod uwagę fakt, że temperatura jest mierzona w stosunku, a nie w skali interwałowej, gdzie rzeczywiste zero wynosi 0 kelwinów, nadal ci to nie pomoże.

Temperatura wewnętrzna

Rozważ najpierw łatwiejszą część procesu: związek między temperaturą wewnętrzną żywności a jej donicznością. Gotowanie potraw z podgrzewaniem czeka na pewne zmiany termodynamiczne, na przykład w przypadku mięsa czekasz na denaturację białek. Oznacza to, że zaczynasz od raczej kędzierzawej cząsteczki białka, a po tym, jak cierpi wystarczająco dużo ruchów Browna, rozwija się nieco, tracąc niektóre słabsze wiązania między atomami.

Prawdopodobieństwo zdenaturowania cząsteczki po stałym czasie, powiedzmy 1 sekunda, powinno być z grubsza zgodne z rozkładem Gaussa, w zależności od temperatury żywności (wyższa temperatura -> cząsteczka trzęsie się i porusza bardziej, i wpada bardziej w inne cząsteczki, które powodują pękanie słabych wiązań trójskładnikowych i czwartorzędowych):

Zgodnie z twierdzeniem o środkowej granicy , z milionów cząsteczek w twoim jedzeniu, powyższy rozkład mówi również, jaki procent z nich zostanie zamieniony w stan po ugotowaniu po sekundzie. To wyjaśnia, dlaczego, jeśli podgrzejesz syrop cukrowy, prawie natychmiast otrzymasz karmel w danej temperaturze - osiągnąłeś temperaturę, w której ponad 99% twoich cząsteczek przekształci się w stan karmelizowany po sekundzie - ale jeśli pozostawisz cukier na bardzo przez długi czas w niższych temperaturach będzie również karmelizować. Dzieje się tak, ponieważ po wystarczającej ilości sekund karmelizacji jednej cząsteczki na dziesięć tysięcy na sekundę karmelizujesz cały kawałek cukru. Z drugiej strony temperatura w pomieszczeniu jest tak niska, że ​​może tylko jedna cząsteczka na miliard przekształci cukier przechowywany w temperaturze pokojowej i będziesz musiał czekać całe stulecia, aż wszystko się karmelizuje. Wynika to z faktu, że znajdujesz się w prawie płaskim punkcie na lewo od krzywej.

Czas i internal food temperaturesą połączone w bardzo nieliniowy sposób. Mógłbyś teoretycznie dokonać pewnych prognoz, gdybyś znał parametry mu i sigma krzywej Gaussa; zmieniają się jednak wraz z produktem spożywczym i procesem, który chcesz wykonać. Denaturacja białek zilustrowana powyżej jest jednym z takich procesów, karmelizacja jest innym, ale podlega tej samej ogólnej zależności. Większość z nich jest. (Wyjątkiem byłoby topienie substancji krystalicznych, takich jak masło kakaowe, które mają ostro określoną temperaturę topnienia).

Rzeczywiste obliczenia mogą wyglądać tak: w 56 stopniach Celsjusza gotowanie steku zajmuje 1 sekundę (technicznie, aby co najmniej 99% miozyny na nim uległo denaturacji). W 55 stopniach Celsjusza może to zająć pół minuty, w 54 stopniach Celsjusza, 3 minuty, w 50 stopniach Celsjusza, 15 minut i tak dalej. Używam tutaj liczb losowych, możesz znaleźć prawdziwe liczby dla mięsa, jeśli rozejrzysz się za krzywymi sous vide, 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 bardzo odbiega ona od liniowej, a większość ludzi może tylko intuicyjnie przewidywać połączenia liniowe.

Przenikanie ciepła

Ale staje się to jeszcze bardziej skomplikowane. Nie możesz ogrzać każdej cząsteczki osobno. Zapomnijmy na chwilę o kuchenkach mikrofalowych, nie pomagają one zbytnio i i tak nie mają ustawień temperatury. To, co masz, to źródło ciepła, takie jak piec, piekarnik lub otwarty ogień, i chcesz przenieść ciepło do jedzenia. Ciepło jest przenoszone przez konwekcję, przewodzenie i promieniowanie na powierzchnię żywności i rozprzestrzenia się do wnętrza głównie przez przewodzenie w przypadku stałych produktów spożywczych oraz połączenie konwekcji i przewodzenia w przypadku płynów. Po podgrzaniu powierzchni jedzenia do 100 Celsjusza wnętrze jest znacznie chłodniejsze.

A ile czasu zajmuje podgrzanie jedzenia? Zależy to głównie od geometrii jedzenia i jego składu chemicznego. To wyjaśnia, dlaczego przepisy, które mówią o gotowaniu potraw na określony czas według wagi (np. „Piecz mięso na 10 minut na 250 g) są tak złe. W zależności od kształtu mięsa zajmie to znacznie dłużej lub krócej Inne czynniki, np. Radzenie sobie z wysokiej jakości dojrzewającym mięsem o ciasnych ścianach komórkowych i niskiej zawartości wody w przeciwieństwie do mięsa PSE o wyższej zawartości wody również zmienią potrzebny czas.

Rzeczywisty wzór do obliczania czasu potrzebnego do pieczenia mięsa w danej temperaturze jest opisany następującymi równaniami różniczkowymi:

Nie wiem, co znaczy większość z tych zmiennych, i cieszę się, że nie muszę. I oczywiście inne procesy gotowania, takie jak karmelizacja lub Maillard (proces, który tworzy skórki) będą miały inny układ równań, równie skomplikowany.

Niechciane zmiany

Czasami w gotowaniu są procesy, których nie chcesz. Jednym z przykładów jest spalanie jedzenia. Innym typowym przykładem jest mięso. Z grubsza składa się z dwóch rodzajów białka: aktyny i miozyny. Denaturują w różnych temperaturach - każda z nich ma własną krzywą, a aktyna jest przesunięta w prawo. Kiedy miozyna ulega denaturacji, mięso jest mediummiękkie i soczyste. Gdy aktyna również ulega denaturacji, mięso jest well donetwarde i suche. Większość ludzi próbuje osiągnąć denaturację miozyny, ale bez zmiany aktyny.

Istnieją również inne niepożądane zmiany, takie jak spalanie jedzenia lub rozgrzewanie oleju do punktu rozkładu. Więc generalnie chcesz podgrzać jedzenie, ale często istnieje limit, którego nie chcesz osiągnąć.

W praktyce

W praktyce musisz po prostu żyć ze świadomością, że obniżenie temperatury sprawi, że twoje jedzenie zajmie więcej czasu, zanim zostanie ugotowane. Jeśli zrobisz go cieplejszym, potrwa to krócej, ale ryzykujesz osiągnięcie niepożądanej temperatury. Zostawiasz również mniej czasu na opracowanie smaków, co jest ważne w niektórych przypadkach (np. Gulasz), ale nie w innych (np. Naleśniki).

Wszelkie próby uzyskania większej precyzji niż powyższe nie są praktyczne. Rzeczywiste relacje są zbyt skomplikowane. Teoretycznie możliwe jest dopasowanie przybliżenia wielomianowego, którego wartości są znacznie łatwiejsze do obliczenia (myślę, że Douglas Baldwin zrobił to raz dla określonego kawałka mięsa), ale ponieważ nie znasz konkretnych parametrów, które należy zastosować dla każdego jedzenia, nie jest praktyczną propozycją, nawet jeśli trzymasz kalkulator w kuchni.

Najważniejsze: nie gotuj do czasu.

Nie można wiarygodnie obliczyć, kiedy jedzenie zostanie przygotowane w danej temperaturze. Jeśli autor przepisu poda przybliżenie, będzie to dość nieprecyzyjne, ponieważ będzie zależeć od kształtu potrawy, materiału i grubości patelni, odchyleń temperatury piekarnika itp. Nie można nawet powiedzieć coś w rodzaju „Wiem, że zajmuje to 30 minut przy 300 Fahrenheit, chcę wiedzieć, ile to trwa przy 350 Fahrenheit”. To zajmuje tylko 30 minut w bardzo szczególnych warunkach, które możesz nieświadomie powielić za każdym razem, gdy pieczesz, używając tego samego piekarnika, tej samej patelni i mięsa tego samego rzeźnika.

Dobra wiadomość jest taka , że nie potrzebujesz powyższego, aby dobrze gotować . Twoje mięso jest gotowe w piekarniku, nawet jeśli nie możesz obliczyć powyższego. Musisz tylko zdecydować, kiedy ją wyjąć, i choć czas na tę decyzję jest raczej bezużyteczny, jest wiele innych, znacznie lepszych znaków na to. Termometr jest najłatwiejszą metodą, a doświadczenie nauczy Cię rozpoznawać perfekcyjną bezdech również bez niego, poprzez zapach i widoczne wskazówki, takie jak kolor, tekstura, ilość pary itp.

Przejście na wyższą temperaturę (i gotowanie przez krótszy czas) powoduje ogólny efekt wypalenia mięsa na zewnątrz i niedokładnego ugotowania wnętrza. Gotowanie przez dłuższy czas powoduje lepsze wymieszanie smaków i utrzymanie delikatności niektórych rodzajów mięsa.

W szczególnych przypadkach prawdopodobnie można zastosować wyższą temperaturę, ale po prostu gotowanie mniej nie jest jedyną rzeczą, którą należy zrobić; istnieje coś jeszcze, co należy poprawić, lub coś, co należy zrobić i nie było konieczne, aby gotować w niższej temperaturze.

Michael z Herbivoracious zwrócił uwagę, że podwojenie temperatury nie podwaja ciepła. To część problemu, ale możesz go naprawić, a nadal nie dostaniesz odpowiednio ugotowanego jedzenia.

kiamlaluno zwrócił uwagę, że spalisz na zewnątrz przed gotowaniem w środku, co myślę, że jest bardziej na twoim punkcie. Powodem tego jest to, że upał potrzebuje trochę czasu, aby dostać się do wnętrza potrawy. Jeśli miałbyś mieć teoretyczny piekarnik, który mógłby podgrzewać wszystkie potrawy dokładnie w tym samym tempie, to gotowanie w wyższej temperaturze przez krótszy okres czasu zapewniłoby oczekiwane rezultaty. Niestety takie urządzenie nie istnieje. Przenikanie ciepła jest opisane przez zasadę chłodzenia Newtona (dQ / dt = -h · AΔT)

Oto 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 oba są różne, wystarczy jeden przykładowy licznik.

Rozważ gotowanie jajka. Jeśli gotujesz jajko w 105 Fahrenheit (40 stopni Celsjusza) przez dłuższy czas, ani żółtko, ani białko jaja się nie zestalą.

Jeśli gotujesz w, powiedzmy 160 Fahrenheita (70 stopni Celsjusza), w końcu dostaniesz jajko na twardo.

Białko jaja i żółtko składają się z białek. Gdy białka zostaną podgrzane do określonej temperatury, białka ulegną denaturacji. W przypadku jaja reakcja chemiczna (denaturacja) po prostu nie zostanie aktywowana w niższych temperaturach.

prościej mówiąc, jeśli upiekasz coś w temperaturze 400 stopni, będzie gotować szybciej na zewnątrz, więc będzie gotować się na zewnątrz i niedostosowane w środku, jeśli będziesz gotować w niższej temperaturze, będzie gotować bardziej równomiernie, a jeśli przyniesiesz przedmiot do gotowania (jeśli było to mięso lub coś zimnego) do temperatury pokojowej przed gotowaniem, będzie gotować bardziej równomiernie i szybciej.