Domanda davvero basilare che mi infastidisce ...

Parlando matematicamente, 200 gradi di calore per 10 minuti dovrebbero essere uguali a 400 gradi di calore per 5 minuti, ma non è così, giusto?

Quindi qual è la differenza se cucino qualcosa per 5 minuti a 450 contro 350, rispetto a qualcosa a 350 per 3 minuti o 7 minuti?

Quale "quadrante" (tempo / temperatura) cambia il risultato in che modo? Perchè è questo?

Un errore fondamentale in questa domanda: 400 gradi non sono due volte più caldi di 200 gradi. La temperatura è una misura dell'energia cinetica delle particelle coinvolte. L'unica scala su cui puoi fare il tipo di rapporto che stai immaginando è Kelvin - devi misurare da zero assoluto.

400 F = 477.59 K
200 F = 366.48 K

quindi l'energia cinetica dell'aria nel forno è solo circa 477/366 = 1,3 volte più alta a 400 F rispetto a 200. Per casi semplici, come il tempo impiegato per evaporare una pentola d'acqua, 1,3x è probabilmente abbastanza vicino a destra, ma come sottolineato sopra, ci sono molte altre variabili che entrano in gioco con il cibo reale.

Così ...

Variazioni del tempo di cottura per una ricetta che richiede 400 gradi per 30 minuti convertiti in un tempo di cottura 450 e un tempo di cottura 350:

400 Farenheit = 477.594 Kelvin

477.594 x 30 minuti = 14327.82 HeatPoints

450 F = 505.372 K

14327,82 CV / 505.372 K = 28.35 o 28 minuti 21 secondi

Molte "cose" accadono nella cottura di un piatto particolare. Questi processi fisici e chimici (anche biologici) richiedono un certo intervallo ottimale di temperatura (e umidità) e richiedono un certo periodo di tempo per essere completati.

Ad esempio, quando cuoci il pane, il lievito nell'impasto rimane vivo fino a quando la temperatura non aumenta abbastanza da ucciderlo. Continua a produrre gas man mano che il calore inizia a preparare l'impasto. L'impasto dovrebbe essere impostato proprio come le bolle sono alla loro dimensione più grande per il pane soffice. Se la produzione di gas raggiunge un picco prima che la temperatura sia sufficientemente elevata, le bolle possono collassare; se la temperatura aumenta troppo velocemente, la pasta si imposterà troppo presto.

Se ho un pezzo di carne duro, potrei cuocerlo per 12 ore a bassa temperatura e alta umidità per renderlo tenero (e forse in un liquido brasante per aggiungere sapore). Quindi posso cuocerlo per due minuti a una temperatura molto alta per dorare la superficie senza aumentare la temperatura complessiva, quindi l'interno rimane raro. In generale, quando si cucina a secco, spesso si desidera che l'interno raggiunga una certa temperatura, senza che l'esterno si asciughi troppo. Quindi è un equilibrio tra due estremi. Se vuoi una temperatura interna di 150 per uccidere batteri o parassiti, potresti immaginare di cucinare per 12 ore fino a quando l'intero pezzo raggiunge quella temperatura, ma poi perdi molta umidità. Potresti alzarlo a 500 e sperare che l'interno si riscaldi più velocemente, ma quando l'interno è pronto, la carne all'esterno diventa troppo calda e forse inizia persino a annerirsi. Da qualche parte in mezzo si ottiene l'interno fatto correttamente, con l'esterno solo un po 'brunito e croccante.

Se stai cucinando semi come riso o fagioli, ci vuole un certo tempo perché i semi assorbano l'acqua e diventino abbastanza morbidi da mangiare, e questo accade più velocemente se la temperatura è alta. Durante la cottura in acqua si ha un limite massimo di temperatura, nel punto di ebollizione.

Quindi, le istruzioni di cottura sono calibrate per tentativi ed errori (e intuizione educata) per consentire che i diversi processi chimici e fisici si verifichino nelle condizioni che producono il miglior sapore e consistenza.

È vero che esiste una correlazione negativa tra tempo di cottura e temperatura: maggiore è la temperatura, più breve è il tempo di cottura. Ma è altamente non lineare. Anche se dovessi tenere conto del fatto che la temperatura viene misurata su un rapporto, non su una scala di intervallo in cui lo zero reale è a 0 Kelvin, non ti aiuterà comunque.

Temperatura interna

Considera innanzitutto la parte più semplice del processo: la relazione tra la temperatura interna del cibo e la gentilezza del cibo. La cottura dei cibi con il calore è in attesa che si verifichino determinati cambiamenti termodinamici, ad esempio nel caso della carne, si attende che le proteine ​​si denaturino. Ciò significa che inizi con la molecola proteica piuttosto riccia e, dopo aver subito abbastanza movimento browniano, si svela un po ', perdendo alcuni dei legami più deboli tra gli atomi.

La probabilità che una molecola venga denaturata dopo un periodo di tempo costante, diciamo 1 secondo, dovrebbe essere all'incirca dopo una distribuzione gaussiana, a seconda della temperatura del cibo (temperatura più alta -> la molecola trema e si muove di più, e si imbatte maggiormente in altre molecole, che fanno spezzare i deboli legami ternari e quarternari):

Secondo il teorema del limite centrale , tra i milioni di molecole presenti nel cibo, la suddetta distribuzione indica anche quale percentuale di essi verrà convertita allo stato cotto dopo un secondo. Questo spiega perché, se riscaldi lo sciroppo di zucchero, ottieni caramello a una data temperatura quasi istantaneamente - hai raggiunto la temperatura in cui oltre il 99% delle tue molecole si convertirà allo stato caramellato dopo un secondo - ma se lasci lo zucchero per molto molto tempo a temperature più basse, caramellerà anche. Questo perché dopo abbastanza secondi di una molecola su diecimila che viene caramellata al secondo, si ottiene la caramellizzazione dell'intero grumo di zucchero. D'altra parte, la temperatura della tua stanza è così bassa, che forse solo una molecola su un miliardo si convertirà in zucchero immagazzinato a temperatura ambiente, e dovrai aspettare secoli per caramellare tutto. Questo perché sei in un punto quasi piatto all'estrema sinistra della curva.

Quindi, il tempo e internal food temperaturesono collegati in modo molto non lineare. Potresti teoricamente fare alcune previsioni, se conoscessi i parametri mu e sigma della curva gaussiana; tuttavia, cambieranno con il prodotto alimentare e il processo che si desidera che avvenga. La denaturazione delle proteine ​​sopra illustrata è un tale processo, la caramellizzazione è un altro, ma governata dalla stessa relazione generale. Molti di loro lo sono. (Un'eccezione sarebbe lo scioglimento di sostanze cristalline come il burro di cacao, che hanno un punto di fusione ben definito).

Il calcolo effettivo potrebbe andare così: a 56 ° C, ci vuole 1 secondo per cuocere una bistecca (tecnicamente, per almeno il 99% della miosina su di essa viene denaturata). A 55 gradi Celsius, potrebbero essere necessari mezzo minuto, a 54 gradi Celsius, 3 minuti, a 50 gradi Celsius, 15 minuti e così via. Sto usando numeri casuali qui, puoi trovare i numeri veri per la carne se cerchi le curve sous vide, dubito che ci siano fonti facilmente accessibili per altri processi come la caramellizzazione o la gelazione dell'amido. Il punto è che esiste una dipendenza, ma non è possibile prevederla intuitivamente, poiché si discosta molto da una lineare e la maggior parte delle persone può solo prevedere intuitivamente connessioni lineari.

Trasferimento di calore

Ma diventa ancora più complicato. Non puoi riscaldare ogni molecola individualmente. Dimentichiamo le microonde per un po ', non ti aiutano molto e non hanno comunque impostazioni di temperatura. Quello che hai è una fonte di calore, come una stufa, un forno o un fuoco aperto e vuoi trasferire calore al cibo. Il calore viene trasferito tramite convezione, conduzione e radiazione sulla superficie del cibo e si diffonde all'interno principalmente per conduzione di cibi solidi e una combinazione di convezione e conduzione per fluidi. Quindi, quando hai riscaldato la superficie del cibo a 100 gradi Celsius, l'interno è molto più freddo.

E quanto tempo ci vuole per riscaldare l'interno del cibo? Bene, questo dipende principalmente dalla geometria del cibo e dalla sua composizione chimica. Il che spiega perché le ricette che ti dicono di cucinare il cibo per un determinato tempo per peso (ad esempio "arrostire la carne per 10 minuti per 250 g) sono così cattive. A seconda della forma della tua carne, ci vorrà molto più o meno di così Altri fattori, ad esempio la gestione di carni invecchiate di alta qualità con pareti cellulari strette e basso contenuto di acqua rispetto alla carne PSE con il suo contenuto di acqua più elevato, cambieranno anche il tempo necessario.

La formula effettiva per calcolare il tempo necessario per arrostire la carne a una data temperatura è descritta da queste equazioni differenziali:

Non so cosa significhino la maggior parte di queste variabili e sono felice di non doverlo fare. E, naturalmente, altri processi di cottura come la caramellizzazione o Maillard (il processo che crea croste) avranno un diverso sistema di equazioni, ugualmente complicato.

Cambiamenti indesiderati

A volte ci sono processi in cucina che non vuoi che accadano. Un esempio è il cibo che viene bruciato. Un altro esempio tipico è la carne. È composto, in termini approssimativi, da due tipi di proteine, actina e miosina. Denaturano a temperature diverse: ognuna ha la sua curva e quella dell'actin è spostata a destra. Quando la miosina denature, la carne è mediummorbida e succosa. Quando anche l'actina denatura, la carne è well donedura o secca. Ciò che la maggior parte delle persone cerca di ottenere è denaturare la miosina ma senza cambiare l'actina.

Ci sono anche altri cambiamenti indesiderati, come bruciare il cibo o riscaldare l'olio fino al punto di decomposizione. Quindi generalmente vuoi riscaldare il cibo, ma spesso c'è un limite che non vuoi raggiungere.

In pratica

In termini pratici, devi solo vivere con la consapevolezza che abbassare la temperatura renderà il tuo cibo più lungo fino a quando non viene cotto. Se lo fai più caldo, ci vorrà più breve, ma rischi di raggiungere una temperatura indesiderata. Inoltre, si lascia meno tempo allo sviluppo dei sapori, il che è importante in alcuni casi (ad es. Stufati) ma non in altri (ad es. Frittelle).

Qualsiasi tentativo di ottenere un po 'più di precisione di quanto sopra non è pratico. Le relazioni reali sono troppo complicate. È teoricamente possibile inserire un'approssimazione polinomiale i cui valori sono molto più facili da calcolare (penso che Douglas Baldwin lo abbia fatto una volta per uno specifico taglio di carne), ma poiché non si conoscono i parametri specifici da utilizzare per ogni alimento, esso non è una proposta pratica anche se tieni una calcolatrice in cucina.

La linea di fondo: non cucinare per tempo.

Non è possibile calcolare in modo affidabile quando il cibo sarà fatto a una data temperatura. Se un autore di ricette ti dà un'approssimazione, sarà abbastanza impreciso, perché dipenderà dalla forma del tuo cibo, dal materiale e dallo spessore della tua padella, dalle deviazioni di temperatura del tuo forno, ecc. Quindi non puoi nemmeno dire qualcosa del tipo "So che ci vogliono 30 minuti a 300 Fahrenheit, voglio sapere quanto tempo impiega a 350 Fahrenheit". Ci vogliono solo 30 minuti in condizioni molto speciali, che potresti replicare inconsapevolmente ogni volta che arrosti, usando lo stesso forno, la stessa padella e la carne dello stesso macellaio.

La buona notizia è che non è necessario quanto sopra per cucinare bene . La tua carne viene cotta nel forno anche se non puoi calcolare quanto sopra. Devi solo giudicare quando eliminarlo, e mentre il tempo è piuttosto inutile per quella decisione, ci sono molti altri, molto meglio, segnali per questo. Un termometro è il metodo più semplice e l'esperienza ti insegnerà a riconoscere la perfetta doneness anche senza di essa, per odore e indizi visibili come colore, consistenza, quantità di vapore, ecc.

Passare a una temperatura più alta (e cuocere per meno tempo) ha l'effetto generale di bruciare l'esterno della carne e ottenere l'interno non perfettamente cotto. Cucinare per un tempo più lungo ha quindi l'effetto di mescolare meglio i sapori e mantenere teneri alcuni tipi di carne.

In casi specifici, è probabilmente possibile utilizzare una temperatura più alta, ma semplicemente cucinare meno non è l'unica cosa che deve essere fatta; c'è qualcos'altro che deve essere corretto, o qualcosa che deve essere fatto e non era necessario se avessi cucinato a temperatura più bassa.

Michael di Herbivoracious ha sottolineato che il raddoppio della temperatura non raddoppia il calore. Fa parte del problema, ma puoi correggerlo e non otterrai ancora cibi cotti correttamente.

kiamlaluno ha sottolineato che brucerai l'esterno prima di cucinare l'interno, che secondo me è più pertinente. Il motivo è che il calore impiega un po 'di tempo per arrivare all'interno del cibo. Se avessi una sorta di forno teorico in grado di riscaldare tutti i tuoi alimenti esattamente alla stessa velocità, cucinare a una temperatura più elevata per un periodo di tempo più breve ti darebbe i risultati che stai cercando. Sfortunatamente, un tale dispositivo non esiste. Il trasferimento di calore è descritto dalla Legge di raffreddamento di Newton (dQ / dt = -h · AΔT)

Questa è la domanda:

Parlando matematicamente, 200 gradi di calore per 10 minuti dovrebbero essere gli stessi di 400 gradi di calore per 5, ma non è così, giusto?

Per mostrare che i due sono diversi, tutto ciò che serve è un singolo esempio contatore.

Considera l'ebollizione di un uovo. Se fai bollire l'uovo in 105 Fahrenheit (40 gradi Celsius) per un lungo periodo di tempo, né il tuorlo né l'albume si fisseranno.

Se lo cucini a, diciamo 160 Fahrenheit (70 Celsius) alla fine otterrai un uovo sodo.

L'albume e il tuorlo d'uovo sono costituiti da proteine. Quando le proteine ​​vengono riscaldate a una certa temperatura, le proteine ​​denaturano. Nel caso dell'uovo la reazione chimica (denaturazione) semplicemente non si attiverà a temperature più basse.

più semplicemente se cuocete qualcosa a 400 gradi, cucinerà più velocemente all'esterno, quindi sarà cotto fuori e sotto cucinato se cucinate a una temperatura più bassa cucinerà più uniformemente e se portate l'oggetto nella vostra cottura (se fosse carne o qualcosa di freddo) a temperatura ambiente prima di cucinarla, cucinerà anche più uniformemente e più velocemente.