Важные основы для любого повара, которым не учат в кулинарных техникумах. Эти основы жизненно необходимы для глубокого понимания процессов и для правильного освоения уже конкретных профильных техник.
Насколько важно знать химию для освоения модернистских техник? Вопрос этот не такой простой, как может показаться. Во-первых, не химию, а физику (хотя химию тоже, но в меньшей степени). Во-вторых, очень важно разобраться в некоторых базовых вещах хотя бы на школьном уровне, чтобы начать заниматься настоящим творчеством, а не просто заучивать чьи-то рецепты, отрабатывать чужие подходы и ловко их перетасовывать. В-третьих, это нужно не только для модернистской кулинарии, но и для традиционной, это вообще основа основ приготовления еды. Например, если вы не понимаете, что такое конвекция, скорее всего, вы не умеете полноценно пользоваться духовкой. Если вы не знаете, чем отличается температура по сухой колбе от температуры по влажной, вы не владеете свободно готовкой во фритюре. Да, какие-то отдельные приемы и техники знать тоже очень полезно и практика очень важна, но, просто повторяя заученные движения, вы не сможете творить полноценно и будете ошибаться, как только привычные условия немного изменятся. А они на кухне меняются постоянно.
Пугаться не надо, для практикующего кулинара не нужно специальное образование, потому что почти все прикладные познания в физике ограничиваются восьмым классом средней школы. Смогли восьмиклассники - сможете и вы.
ЧТО ТАКОЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В КУЛИНАРИИ?
Итак, я хочу начать с описания способов передачи тепла. Это очень важная тема, ведь, в основном, кулинария - это правильное обращение с теплом и водой. Про воду - может быть когда-нибудь, а сейчас о тепле.
Теплопередача - это процесс передачи тепловой энергии от более нагретого тела к менее нагретому. Самопроизвольно этот процесс идет только в таком порядке (второй закон термодинамики).
Принципиально теплопередача (в контексте кулинарии) бывает трех видов:
- теплопроводность;
- конвекция;
- тепловое излучение.
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
Теплопроводность - это переход теплоты от одного тела к другому через контакт или с более нагретой части тела к менее нагретой. Частицы более нагретого тела движутся быстрее и сталкиваются с частицами менее нагретого тела, передавая тепло.
Тепло переносится от источника через сковороду к продуктам, которые в ней находятся и не передается на расстоянии. Также, тепло от поверхности внутрь продукта почти всегда передается именно за счет теплопроводности.
Материалы по-разному проводят тепло. Например, металлы переносят тепло довольно быстро, а газы и жидкости - медленно. Керамика плохо проводит тепло и сохраняет теплоты больше, чем металлы. Она помогает компенсировать неизбежные скачки температуры в духовке, поэтому керамика так хороша для выпечки.
Многие знают, что хорошая сковорода должна иметь тяжелое многослойное дно. Тонкий лист металла проводит тепло от источника настолько быстро, что будет нагреваться зонами и не позволит вам равномерно прогреть еду. Добротная сковорода проводит тепло медленнее, что позволяет избежать перепадов температуры и обеспечивает более равномерный нагрев. Заметим в скобках, что для выбора правильной сковороды важна не только теплопроводность материала, но и его плотность и удельная теплоемкость. Идеальную сковородку следовало бы выбирать по величине, которая учитывает все три важных параметра - это температуропроводность. Алюминий нагревается довольно быстро и не слишком равномерно, чугун - медленно и равномерно, медь - быстро и равномерно, эта разница происходит из того, что у всех трех металлов разная плотность.
Теплопроводность - самая медленная форма теплообмена, еще больше, чем на сковороде, это заметно на твердых продуктах питания. Важно помнить, что не только толщина куска влияет на скорость, с которой он прогреется, но и его геометрическая форма. Если вы нагреваете кусок толщиной в 3 см, допустим, 20 минут, то для нагрева куска толщиной в 6 см, вам потребуется в четыре раза больше времени, а не в два, как могло показаться навскидку (уравнение Фурье объясняет, как так получается, напишу, возможно, о нем подробнее в другой раз). Если же толщина куска и его длина примерно равны, то правило работает не так строго.
Тот же принцип действует не только при нагреве, но и при охлаждении. В толстом куске, независимо от того, насколько быстро вы охлаждаете его снаружи, замораживание будет происходить довольно медленно. Поэтому для сохранения качества продукта при заморозке, лучше разделить его на более тонкие кусочки и уложить в вакуумный пакет для предохранения от холодного ожога.
По этой причине почти все приложения, таблички, сайты с температурно-временными режимами для технологии су-вид, не так однозначны, ведь они, как правило, не учитывают геометрическую форму куска (не говоря уже о начальной температуре).
И по этому же принципу работает приготовление бульонов модернистским способом (тонкие ломтики морковки быстрее отдадут ароматы, чем кубики или крупные куски).
Множество кулинарных техник опираются на знания о теплопроводности - соте, жарка, фритюр, варка и т.д.
КОНВЕКЦИЯ
Еще один вид теплопередачи, с которым мы все сталкиваемся на кухне, - конвекция - передача тепла перемещающимися струями газа или жидкости. Обратите внимание, что при конвекции тепло передается посредством переноса вещества, в отличие от теплопроводности, где перенос тепла происходит от частицы к частице. Когда жидкость или газ нагреваются, та их часть, что находится ближе к источнику тепла, расширяется, становится менее плотной и поднимается наверх, а ее место занимает более холодное вещество, и так далее. Таким образом тепло распространяется в веществе равномерно.
Конвекция переносит тепло быстрее, чем теплопроводность и бывает двух видов: свободная (нагревание/остывание воды в океане, воздуха в комнате и т. д.) и вынужденная (с применением грубой силы: размешивание ложкой чая в стакане, вентилятор).
Когда вы держите руку над газовой горелкой, вы чувствуете тепло. Источник нагревает воздух, он расширяется, становится чуть менее плотным и поднимается наверх.
В кулинарии мы можем наблюдать это явление в кипящей воде, масле для фритюра, духовке. Когда-нибудь надеюсь написать о том, как удивительно работают все эти техники.
В кастрюле с водой, масле для фритюра или духовке образуются постоянно циркулирующие конвекционные потоки из-за неравномерного нагрева (сильнее возле дна кастрюли, возле источника тепла). Большие куски еды создают препятствие для этих потоков, появляются пятна, внося в процесс готовки элемент рандома. По этой причине, например, не стоит утрамбовывать ногами пакеты с продуктами в су вид ванну, оставьте место для свободной циркуляции воды.
Когда вы готовите что-то в жидкости (вине, воде, бульоне), вы тоже сталкиваетесь с явлением конвекции. Конвекция в жидкостях намного быстрее, чем в газах, из-за более высокой плотности первых. Поэтому вы можете свободно поместить руку в духовку на некоторое время, но если вы тоже самое сделаете с горячей жидкостью, то немедленно получите ожог.
Вынужденная конвекция в духовке, например, осуществляется благодаря работе вентиляторов, которые гоняют потоки воздуха. Вокруг куска еды из-за трения о шероховатую поверхность продуктов обычно образуется тонкий изолирующий слой воздуха, который мешает нагреву, вынужденная конвекция помогает этот слой разогнать. В жидкости работает тот же принцип, если вы просто перемешаете ее ложкой, нагрев будет происходить быстрее.
Этот принцип работает не только с нагревом, но и с охлаждением. Существуют специальные промышленные холодильные установки, которые, подобно духовке с конвекцией, охлаждают продукты потоками холодного воздуха, разгоняя изолирующий слой.
Чтобы определить, насколько быстро тепло перемещается от источника к продукту, нам нужно учитывать такие показатели, как плотность, вязкость и скорость потока. Коэффициент теплопередачи охватывает эти три свойства и показывает, какое количество теплоты переходит от более нагретого вещества к менее нагретому за единицу времени.
Например, конвекционная печь и классический духовой шкаф - оба переносят тепло за счет конвекции, но первая при этом готовит многие продукты значительно быстрее. Это объясняется разницей коэффициента теплопередачи.
ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
Последняя часть из цикла о теплопередаче в кулинарии. Чуть менее понятная интуитивно, но очень важная с практической точки зрения, так что я постараюсь объяснить.
Излучение - явление испускания и распространения энергии в виде электромагнитных волн. Напомню, что при теплопроводности энергия передается контактным способом от частицы к частице без переноса вещества, а при конвекции - струями газа и жидкости путем переноса вещества. Излучение примечательно тем, что возможно в вакууме. В реальной жизни мы часто сталкиваемся с ним: это Солнце, люди, животные, костер и т. д. Все окружающие нас предметы в определенной мере излучают тепло (и поглощают его). В кулинарии мы сталкиваемся с излучением, когда используем микроволновые печи, бройлеры и угольные грили. Типы излучения, с которыми сталкиваются повара в своей деятельности, обычно невидимы для человеческого глаза, чаще всего это микроволновое и инфракрасное излучения.
Важно (и не только для кулинарии) помнить, что излучение, достигая других тел, частично отражается, частично поглощается. Та часть, что была поглощена, влияет на изменение температуры (нагрев). При повышении температуры излучение увеличивается.
Темные тела лучше поглощают излучение, чем светлые/зеркальные (и лучше излучают). Это особенно хорошо понимают те, кто работают с грилем. Если боковые стенки гриля черные (обычно это так и есть), его эффективность значительно снижается. Поэтому многие повара идут на различные ухищрения, например, застилают стенки гриля фольгой. В принципе, можно и купить гриль со светлыми стенками, но содержать его в идеальной чистоте довольно сложно, а без этого весь смысл такого гриля пропадает. Также и хорошие теппаны имеют блестящее покрытие, которое излучает меньше тепла, соответственно, эффективность готовки повышается.
Самое главное, что нужно запомнить про излучение - оно невероятно эффективно переносит тепло при высоких температурах.
Абсолютно черное тело - физическое тело, которое при любой температуре полностью поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение независимо от длины волны .
Суммарная мощность излучения определяется законом Стефана-Больцмана:
где R - плотность излучения,
T - температура абсолютно черного тела,
σ - постоянная Стефана-Больцмана.
Из этой формулы становится понятно, что суммарная мощность излучения пропорциональна четвертой степени температуры. А если сказать проще, то когда температура увеличивается в два раза, мощность излучения поднимается в 16 раз, когда утраивается - в 81 раз!
Если вы готовите в духовке при температуре 200°C (473К) или ниже, большая часть тепла передается путем конвекции. Однако при температуре 400°C (673К) тепло передается, в значительной степени, благодаря излучению. При 800°C (1073К) - почти полностью излучением. Как вы понимаете, в бытовых духовках таких температур в принципе не бывает.
Вот почему вы не можете приготовить дома такую же пиццу, как в дровяной печи. Это удивительное знание помогает понять непреодолимую и принципиальную разницу между бытовой духовкой и дровяной печью, между плитой и угольным грилем и т. д.
Интенсивность излучения подчиняется закону обратных квадратов. Иными словами, интенсивность электромагнитной волны обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника. Многие, кто работает с грилем, интуитивно понимают это. В практическом смысле все немного сложней, чем в теории, поскольку грили и бройлеры не являются точками, а обычно представляют из себя стержни, линии, плоскости. Но это обсудим как-нибудь в другой раз, когда будем говорить о грилях.
Материал был взят из книги Modernist Cuisine
Телеграмм канал STOP WORD | library