Perché l'olio trasferisce il calore agli alimenti più gradualmente dell'acqua?

Mentre lavoravo sui compiti a casa per la settimana 2 del corso Edx di Harvardx, SPU27x Science & Cooking: dalla Haute Cuisine alla Soft Matter Science, mi sono imbattuto in questa domanda:

La differenza nelle batterie specifiche per acqua e olio è importante per la cottura. Ad esempio, l'olio si riscalda più velocemente e hai meno probabilità di cuocere troppo il cibo se lo cucini in olio rispetto all'acqua. Spiega brevemente queste osservazioni, usando le idee scientifiche di questa settimana.

Ci viene chiesto di scrivere una breve risposta, e dopo averlo inviato, ci viene data una rubrica di valutazione e ci viene chiesto di fare un'autovalutazione. Ecco la mia risposta:

Mentre è vero che l'olio si riscalda più velocemente dell'acqua a causa della sua capacità termica specifica inferiore, non è vero che il cibo abbia meno probabilità di essere cotto troppo rispetto all'acqua. Il punto di ebollizione dell'olio è generalmente molto più alto di quello dell'acqua (circa 250-350 gradi Celsius rispetto ai 100 gradi Celsius). Ciò significa che quando si cuociono cibi sott'olio, è molto probabile che i cibi raggiungano temperature molto più elevate rispetto a se fossero cotti in acqua. Sapendo che la temperatura di un liquido rimane costante nel punto di ebollizione, il cibo cotto in acqua non supererà mai i 100 gradi Celsius, quindi è meno probabile che tu bruci il cibo in acqua rispetto a se cucinassi in olio, poiché le reazioni che provocano ustioni non si verificano a quella temperatura, ma si verificano nel punto di ebollizione degli oli.

e la rubrica che ci viene data afferma:

Una risposta completa contiene almeno due delle seguenti idee:

• L'olio ha un calore specifico inferiore rispetto all'acqua.
• L'olio può essere riscaldato a temperature elevate con un input di energia relativamente inferiore rispetto all'acqua.
• A una temperatura fissa, l'olio trasferisce il calore più gradualmente al cibo rispetto all'acqua alla stessa temperatura.
• In forma liquida, l'olio può essere riscaldato a una temperatura superiore rispetto all'acqua.

Puoi usare parole diverse per esprimere questi concetti, quindi giudica la tua risposta in base al significato della tua risposta, piuttosto che aspettarti che la tua formulazione corrisponda esattamente a questa.

Quindi sembra che la mia risposta sia abbastanza diversa dalla risposta suggerita. In particolare, sono confuso che la risposta fornita non affronti esplicitamente se è vero che il cibo ha meno probabilità di cuocere troppo nel petrolio. Non sono inoltre sicuro del perché il petrolio trasferisca il calore più gradualmente al cibo rispetto all'acqua.

Gradirei davvero che qualcuno potesse chiarire le mie domande e anche darmi un feedback sulla mia risposta.

In primo luogo, non penso che la domanda che stai ponendo sia scritta bene (la tua domanda su questa domanda è migliore). Non abbiamo il vantaggio del contesto del corso, ma da solo questa domanda sembra scarsa. La frase "hai meno probabilità di cuocere troppo il cibo" è problematica perché le tecniche per cucinare con olio e acqua sono piuttosto diverse, come ci si aspetterebbe in base a specifici punti di riscaldamento e punti di ebollizione. Sebbene l'olio possa trasferire meno calore per un periodo di tempo fisso alla stessa temperatura dell'acqua, è improbabile che tu abbia l'olio e l'acqua alla stessa temperatura. Semplicemente non cucini con olio e acqua allo stesso modo.

Nella domanda e risposta originale, il termine cottura eccessiva sembra riferirsi alla temperatura interna del cibo. La tua risposta considera la cottura in eccesso come bruciore, che non è la stessa cosa. Forse stanno pensando al caso in cui la tua bistecca non sarà ben cotta (troppo cotta) prima di notare che l'esterno è spiacevolmente carbonizzato quando si frigge in padella in olio, ma bollire la bistecca può portare a un prodotto ben fatto senza indicazione visiva.

La cottura eccessiva è piuttosto sciocca. Dipende dal tempo, dalla temperatura e dalla velocità di trasferimento del calore.

L'affermazione che otterrete più alta sentirà il trasferimento in acqua rispetto all'olio alla stessa temperatura è un po 'debole per me. Sì, l'olio si raffredda (perde temperatura) più rapidamente a contatto con la superficie più fredda del cibo rispetto all'acqua a causa di un calore specifico inferiore. Ma è un fluido e la temperatura sarà abbastanza costante. Quella molecola di petrolio sarà rapidamente sostituita da un'altra molecola. La viscosità influirebbe sulla velocità di miscelazione. Anche mentre in contatto, la molecola di petrolio riceverà calore dalle molecole dietro di essa. Ottengo calore specifico è un fattore qui, ma non sono convinto che sia sufficiente un fattore da misurare. Direi loro quello che vogliono sentire.

Sarebbe abbastanza facile da misurare. Prendi una pentola d'acqua e una pentola d'olio ciascuna a 180 F. Raffredda due termometri nello stesso bicchiere d'acqua. Mettere in vaso e vedere quale arriva prima a 180 F. Quindi invertire i due termometri.

Accatastarsi sul fatto che la domanda sia formulata male / in modo fuorviante. EDIT: OK, riformulazione, imbarazzato per una laurea in fisica per travisare il calore specifico.

Sulla parte specifica del calore della domanda, il calore specifico degli oli vegetali è circa la metà di quello dell'acqua. Ciò significa che ci vuole circa il doppio dell'energia per aumentare la temperatura dell'acqua dello stesso numero di gradi dell'olio, oppure rilascia il doppio del cibo per abbassarlo della stessa quantità. In effetti, significa che l'acqua, alla stessa temperatura, ha il doppio dell'energia di cottura rispetto all'olio, quindi alla stessa temperatura cuocerà il cibo più velocemente e potrebbe essere più incline a cuocerlo eccessivamente senza aggiungere ulteriore energia. Ma raramente la cottura viene effettuata utilizzando olio o acqua come riserva di calore, viene fatta aggiungendo continuamente energia ai media per cercare di mantenere una temperatura piuttosto costante.

Il calore specifico dell'olio più basso significa che è più facile riscaldare o raffreddare l'acqua, rendendo più efficiente il trasferimento di energia da una fonte di calore, o dalla sua riserva, a un altro oggetto, quindi dovrebbe semplicemente cucinare più velocemente dell'acqua. Per la prospettiva, in numeri molto arrotondati, il calore specifico dell'acqua è un po 'più di 4, ignoreremo le unità, sono noiose ma è la quantità di energia richiesta per riscaldare un peso di acqua di 1 grado. L'olio vegetale, è circa 2. Rame, cena efficiente, è 0,385. Più piccolo è il numero, migliore è il trasferimento di calore.

La frittura ad olio ad alta temperatura non ammetterei che è meno probabile che cuocia troppo il cibo a meno che non vengano utilizzati scaldanti elementi riscaldanti e un piccolo serbatoio che non riesca a mantenere la temperatura. Tende comunque a cuocere in modo diverso, bruciando l'esterno mantenendo un po 'umido, mentre cuocere troppo in acqua semplicemente asciugherà le carni. Ma dovrò essere in disaccordo con la tesi di base della domanda.

Penso che il problema sia che stai confrontando la frittura, che utilizza temperature più elevate per bollire o cuocere a fuoco lento, che utilizza temperature più basse, a causa del punto di ebollizione dell'acqua notevolmente inferiore.

Se si vuole dare una risposta in un contesto di cottura, si potrebbe confrontare il tempo necessario per cucinare la carne usando un metodo confit contro il bracconaggio o la cottura a fuoco lento, poiché entrambi i liquidi di cottura sarebbero leggermente inferiori a 100 ° C e si potrebbe fare un confronto mele-mele, quindi occupandosi del "trasferimento di calore a temperatura fissa" di esso.

Sì, non sono sicuro che la cosa "meno probabile che sia troppo cotta" sia necessariamente vera, perché, a meno che tu non stia facendo un confit, la temperatura che si usa per acqua vs olio è raramente "fissata" quando si guardano entrambi.

La capacità termica specifica, da sola, ti dice molto poco sulle proprietà di trasferimento del calore di un particolare mezzo poiché la conduttività termica e la viscosità tra le altre cose giocheranno tutti.

Forse la distinzione più significativa è che l'acqua bollente avrà una temperatura praticamente fissa e stabile, cioè intorno ai 100 gradi C e, a meno che non sia in un contenitore sigillato (cioè una pentola a pressione), fisicamente non può diventare più calda di quella, indipendentemente da quanto calore ci metti dentro. Ma questo non ha nulla a che fare con la sua capacità termica specifica. Dall'altro, è probabile che l'olio prenda fuoco prima che raggiunga il suo punto di ebollizione, ma raggiunga una temperatura molto più elevata (a seconda dell'olio utilizzato) e quindi è molto meglio per una cottura rapida e ad alta temperatura.

Quindi, se si cuociono le cose in acqua bollente, è davvero impossibile bruciarle (a meno che la pentola non si asciughi), ma è ancora del tutto possibile cuocerle troppo.

Detto questo, questo non è il motivo più importante per la scelta di entrambi i tipi di olio e si hanno maggiori probabilità di essere interessati a come il mezzo di cottura interagisce con il cibo stesso.

• L'olio ha un calore specifico inferiore rispetto all'acqua.
• L'olio può essere riscaldato a temperature elevate con un input di energia relativamente inferiore rispetto all'acqua.
• A una temperatura fissa, l'olio trasferisce il calore più gradualmente al cibo rispetto all'acqua alla stessa temperatura.
• In forma liquida, l'olio può essere riscaldato a una temperatura superiore rispetto all'acqua.

Ti manca il fattore principale: psicologico. È meno probabile che cuociate troppo il cibo.

"A una temperatura fissa, l'olio trasferisce il calore più gradualmente al cibo rispetto all'acqua alla stessa temperatura." è un'asserzione completamente sbagliata. In primo luogo, con un calore specifico più basso, si raffredderà più rapidamente, quindi con una temperatura più elevata trasferirà il suo calore più rapidamente. E mantenere quella temperatura fissa è molto più difficile, poiché a differenza dell'acqua, non si ferma a 100 ° C.

L'olio si riscalda a una temperatura più elevata durante l'uso normale. Trasferisce il calore dal riscaldatore della stufa al cibo molto più velocemente, una temperatura più alta cucina il cibo molto più velocemente, il suo calore specifico inferiore significa che il trasferimento è più veloce e ne usi molto meno dell'acqua, quindi di nuovo, un calore più veloce.

Tutti questi sarebbero fattori che permetterebbero di cuocere troppo il cibo molto, molto velocemente.

Quindi, per impedirlo, guardi la tua padella, continua a mescolare, osservala in ogni momento, rimuovila dal fuoco non appena è cotta - fai molta attenzione a non cuocere troppo il tuo cibo durante l'intero processo.

In caso di ebollizione, lasci la pentola sul fuoco e vai a fare qualcos'altro mentre il cibo cuoce. E sei molto più incline a perdere il momento in cui è cotto e lasciarlo cuocere troppo, semplicemente perché il processo impiega troppo tempo per essere controllato costantemente.

Mentre tutti i fattori fisici - come il limite di temperatura, la penetrazione del calore, la distribuzione del calore e così via, parlano a favore dell'acqua quando si tratta di cottura eccessiva, proprio perché la frittura è così incline a cuocere troppo che richiede un'attenzione costante, è meno probabile che cuocia troppo qualcosa con olio.

Non sono un chimico esperto, quindi sto prendendo un'ipotesi qui: potrebbe trattarsi di "olio e acqua non si mescolano", alias solubilità e capacità delle acque di penetrare meglio nella superficie del cibo che vogliamo cucinare? Immagino che la maggior parte degli alimenti contenga una quantità sostanziale di acqua rispetto alla quantità di olio / grasso / grasso e che l'olio cucina il cibo solo in superficie mentre l'acqua cuoce il cibo fino in fondo?