Naprawdę istnieje kilka oddzielnych problemów, które łączą się tutaj:
Co to jest konwersja kolagenu do żelatyny?
Kiedy kolagen przekształca się w żelatynę, nie topi się (co jest tego samego rodzaju cząsteczką, podobnie jak lód i płynna woda to to samo).
Zamiast tego uwadnia się, co jest procesem konwersji chemicznej, w którym woda jest faktycznie dodawana do ogólnej struktury cząsteczki białka, przekształcając ją w inną cząsteczkę białka.
Dzieje się tak nie tylko z powodu temperatury, ale raczej dlatego, że cząsteczka wody o odpowiednim poziomie energii do napędzania procesu (czyli poruszania się wystarczająco szybko) uderza w cząsteczkę kolagenu w dokładnie odpowiednim miejscu, aby z nią oddziaływać i stać się częścią cząsteczka.
Nowa cząsteczka nazywa się żelatyną.
Dlaczego szybkowar zapewnia efektywnie wyższe temperatury niż piekarnik?
Większość produktów spożywczych zawiera dużo wody. Jedną z podstawowych właściwości wody jest to, że potrzeba stosunkowo dużej ilości energii, aby przekształcić ją z ciekłej wody tylko w temperaturze wrzenia (100 C / 212 F przy ciśnieniu na poziomie morza) w parę o tej samej temperaturze. Nazywa się to entalpią parowania .
Kiedy żywność zawierająca wodę jest podgrzewana w powietrzu pod normalnym ciśnieniem, nawet jeśli temperatura powietrza jest znacznie wyższa niż temperatura wrzenia wody, powierzchnia żywności nie może być gorętsza niż temperatura wrzenia, ponieważ jakakolwiek dodatkowa energia zostaje przeznaczona na konwersję wody w parę i suszenie powierzchni.
Dopiero po wyschnięciu powierzchni można rozpocząć brązowienie i rozpocząć inne procesy zachodzące w temperaturze powyżej 100 C.
Jednak we wnętrzu żywności, która jest jeszcze mokra, temperatura nigdy nie będzie w stanie przekroczyć temperatury wrzenia. Bardzo niewiele potraw jest zwykle gotowanych do takiego stopnia, że wnętrza są wystarczająco suche, aby stały się cieplejsze.
W szybkowarze temperatura wrzenia wody jest wyższa po osiągnięciu ciśnienia (dla zwięzłości nie będę omawiać, dlaczego tak jest). Na przykład przy ciśnieniu 15 barów (typowym dla szybkowaru, dodatkowej atmosfery o ciśnieniu przekraczającym normalne ciśnienie na poziomie morza) woda nie zagotuje się do około 250 F / 121 C.
Dzięki temu zarówno powierzchnia, jak i wnętrze żywności osiągają wyższe temperatury niż przy normalnym ciśnieniu. Niektóre procesy gotowania są przyspieszane z powodu tej różnicy.
Dlaczego kolagen przekształca się szybciej?
Konwersja kolagenu do żelatyny jest procesem zależnym od czasu / temperatury.
Oznacza to, że im wyższa temperatura (w rozsądnych granicach, zanim pali się lub rozkłada w inny sposób), tym szybsza konwersja.
Kolagen przekształci się w żelatynę w temperaturze 140 F, ale zajmie to dosłownie kilka dni. Przy 170 - 180 F (typowe temperatury wewnętrzne w duszeniu na poziomie morza) zajmuje to kilka godzin.
W szybkowarze czas ten można skrócić, ponieważ temperatura wewnętrzna może wzrosnąć wyżej niż w temperaturze na poziomie morza.
Powodem tego jest to, że konwersja kolagenu do żelatyny jest procesem stochastycznym. Oznacza to, że jest zasadniczo losowy. Jako rażące uproszczenie, wyobraź sobie, że cząsteczka kolagenu jest olbrzymią cząsteczką (tak jest) z przyciskiem.
Wszystkie cząsteczki wody poruszają się losowo, odbijając się od siebie. Im wyższa temperatura, tym szybciej poruszają się średnio . Oznacza to, że w niskiej temperaturze większość cząsteczek porusza się stosunkowo wolno, ale niektóre są prawie zatrzymane, a kilka bardzo szybko. W wyższej temperaturze poruszają się one średnio szybciej, a nieco większa liczba porusza się stosunkowo bardzo szybko.
Teraz wyobraź sobie, że przycisk nie zostanie naciśnięty, dopóki cząsteczka wody nie trafi go, a jednocześnie będzie wystarczająco szybka, aby uderzyć w przycisk wystarczająco mocno. Im wyższa temperatura, tym krócej będzie to trwało, ponieważ więcej cząsteczek wody porusza się szybko.
Przejmij ten proces przez wiele, wiele, wiele cząsteczek kolagenu, a uzyskasz krzywą konwersji czas / temperatura: im wyższa temperatura, tym szybsza ogólna konwersja.
Wniosek
Konwersja kolagenu do żelatyny jest szybsza w szybkowarze, ponieważ wewnętrzna temperatura żywności staje się wyższa niż jest to możliwe przy ciśnieniu atmosferycznym, a ta wyższa temperatura przyspiesza stochastyczny proces żelatynizacji.
