คำถามพื้นฐานจริงๆที่หลอกฉัน ...

การพูดทางคณิตศาสตร์ความร้อน 200 องศาเป็นเวลา 10 นาทีควรเป็นความร้อน 400 องศาเป็นเวลา 5 นาที แต่นั่นไม่ใช่กรณีใช่มั้ย

ดังนั้นถ้าฉันทำอาหารบางอย่างเป็นเวลา 5 นาทีที่ 450 เทียบกับ 350 ซึ่งต่างจากบางอย่างที่ 350 เป็นเวลา 3 นาทีหรือ 7 นาที?

"การหมุน" (เวลา / อุณหภูมิ) ใดที่เปลี่ยนแปลงผลลัพธ์ในลักษณะใด ทำไมนี้

ข้อผิดพลาดพื้นฐานอย่างหนึ่งในคำถามนี้: 400 องศาไม่ร้อนเป็นสองเท่าเป็น 200 องศา อุณหภูมิเป็นการวัดพลังงานจลน์ของอนุภาคที่เกี่ยวข้อง สเกลเดียวที่คุณสามารถทำอัตราส่วนที่คุณจินตนาการได้คือเคลวิน - คุณต้องวัดจากศูนย์สัมบูรณ์

400 F = 477.59 K
200 F = 366.48 K

ดังนั้นพลังงานจลน์ของอากาศในเตาอบมีเพียงประมาณ 477/366 = 1.3 เท่าสูงถึง 400 F เท่ากับ 200 ที่สำหรับกรณีง่าย ๆ เช่นใช้เวลานานแค่ไหนในการระเหยน้ำในกระทะ 1.3x น่าจะเป็น ค่อนข้างใกล้กับด้านขวา แต่ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้นมีตัวแปรมากมายที่เข้ามาเล่นกับอาหารจริง

ดังนั้น ...

เวลาอบสำหรับสูตรที่ใช้ 400 องศาเป็นเวลา 30 นาทีเปลี่ยนเป็นเวลาทำอาหาร 450 ครั้งและเวลาทำอาหาร 350 ครั้ง:

400 Farenheit = 477.594 เคลวิน

477.594 x 30 นาที = 14327.82 HeatPoint

450 F = 505.372 K

14327.82 HP / 505.372 K = 28.35 หรือ 28 นาที 21 วินาที

หลายสิ่งหลายอย่างเกิดขึ้นในการทำอาหารจานพิเศษ กระบวนการทางกายภาพและเคมี (ทางชีวภาพ) เหล่านี้ต้องการช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม (และความชื้น) ที่เหมาะสมและใช้เวลาในการทำให้เสร็จ

ตัวอย่างเช่นเมื่อคุณอบขนมปังยีสต์ในแป้งยังคงมีชีวิตอยู่จนกระทั่งอุณหภูมิสูงขึ้นพอที่จะฆ่ามัน มันยังคงผลิตก๊าซต่อไปเมื่อความร้อนเริ่มทำให้แป้งขึ้น แป้งควรตั้งเป็นฟองที่มีขนาดใหญ่ที่สุดสำหรับขนมปังปุย หากจุดสูงสุดของการผลิตก๊าซก่อนอุณหภูมิสูงพอฟองอากาศก็จะยุบตัว หากอุณหภูมิสูงขึ้นเร็วเกินไปแป้งจะตั้งเร็วเกินไป

หากฉันมีเนื้อชิ้นที่เหนียวฉันอาจปรุงเป็นเวลา 12 ชั่วโมงที่อุณหภูมิต่ำและความชื้นสูงเพื่อทำให้นุ่ม (และอาจเป็นของเหลวที่เคี่ยวเพื่อเพิ่มรสชาติ) จากนั้นฉันสามารถปรุงเป็นเวลาสองนาทีที่อุณหภูมิสูงมากเพื่อให้ผิวสีน้ำตาลโดยไม่เพิ่มอุณหภูมิโดยรวมดังนั้นภายในจึงหายาก โดยทั่วไปเมื่อเนื้อปรุงอาหารแห้งคุณมักต้องการให้อุณหภูมิอยู่ในระดับที่เหมาะสมโดยไม่ทำให้ผิวด้านนอกแห้งมากเกินไป ดังนั้นจึงเป็นความสมดุลระหว่างสองขั้ว หากคุณต้องการอุณหภูมิภายใน 150 เพื่อฆ่าเชื้อแบคทีเรียหรือปรสิตคุณสามารถจินตนาการการปรุงอาหารเป็นเวลา 12 ชั่วโมงจนกระทั่งชิ้นส่วนทั้งหมดถึงอุณหภูมินั้น แต่คุณสูญเสียความชุ่มชื้น คุณสามารถหมุนได้สูงสุด 500 และหวังว่าภายในจะร้อนเร็วขึ้น แต่เมื่อถึงเวลาภายใน เนื้อด้านนอกร้อนเกินไปและอาจเริ่มเป็นสีดำ อยู่ตรงกลางระหว่างคุณกับการตกแต่งภายในที่ถูกต้องด้วยภายนอกเพียงเล็กน้อยมีสีน้ำตาลและกรอบ

หากคุณกำลังทำอาหารเมล็ดเช่นข้าวหรือถั่วใช้เวลาในการดูดซับน้ำและนุ่มพอที่จะกินและจะเกิดขึ้นเร็วขึ้นหากอุณหภูมิสูง ในขณะที่ปรุงอาหารในน้ำคุณจะมีอุณหภูมิสูงสุดที่จุดเดือด

ดังนั้นคำแนะนำในการปรุงอาหารจะถูกสอบเทียบโดยการทดลองและข้อผิดพลาด (และสัญชาตญาณการศึกษา) เพื่อให้กระบวนการทางเคมีและทางกายภาพที่แตกต่างกันเกิดขึ้นในสภาวะที่ให้รสชาติและเนื้อสัมผัสที่ดีที่สุด

มันเป็นความจริงที่มีความสัมพันธ์เชิงลบระหว่างเวลาการปรุงอาหารและอุณหภูมิ: ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้นเวลาการปรุงอาหารสั้นลง แต่มันไม่ใช่เชิงเส้นสูง แม้ว่าคุณจะต้องคำนึงถึงความจริงที่ว่าอุณหภูมิถูกวัดในอัตราส่วนไม่ใช่ช่วงสเกลที่ศูนย์จริงอยู่ที่ 0 เคลวิน แต่ก็จะไม่ช่วยคุณเลย

อุณหภูมิภายใน

ให้พิจารณาส่วนแรกของกระบวนการที่ง่ายกว่านั่นคือความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิภายในของอาหารกับความเป็นอาหาร การปรุงอาหารด้วยความร้อนกำลังรอให้การเปลี่ยนแปลงทางอุณหพลศาสตร์บางอย่างเกิดขึ้นตัวอย่างเช่นในกรณีของเนื้อคุณรอให้โปรตีนเสื่อมสภาพ ซึ่งหมายความว่าคุณเริ่มต้นด้วยโมเลกุลโปรตีนที่ค่อนข้างหยิกและหลังจากที่มันได้รับความเคลื่อนไหวของสีน้ำตาลมากพอมันก็คลี่คลายเล็กน้อยทำให้สูญเสียพันธะที่อ่อนแอระหว่างอะตอม

ความน่าจะเป็นของโมเลกุลที่ถูกทำลายสภาพหลังจากระยะเวลาคงที่กล่าวคือ 1 วินาทีควรจะติดตามคร่าว ๆ ของการกระจายแบบเกาส์เซียนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอาหาร (อุณหภูมิที่สูงขึ้น -> โมเลกุลจะสั่นไหวและเคลื่อนไหวมากขึ้น โมเลกุลซึ่งทำให้พันธะที่ประกอบไปด้วยสามส่วนและสแนคเทอร์นอลอ่อนแอ):

ตามทฤษฎีขีด จำกัด กลางจากล้านโมเลกุลในอาหารของคุณการกระจายข้างต้นยังบอกคุณว่าเปอร์เซ็นต์ของพวกมันจะถูกแปลงเป็นสถานะสุกหลังจากวินาที สิ่งนี้อธิบายได้ว่าทำไมถ้าคุณให้ความร้อนกับน้ำเชื่อมคุณจะได้คาราเมลที่อุณหภูมิที่กำหนดเกือบจะทันที - คุณถึงอุณหภูมิที่ 99% ของโมเลกุลของคุณจะถูกเปลี่ยนเป็นสถานะคาราเมลหลังจากผ่านไปสองวินาที - แต่ถ้าคุณทิ้งน้ำตาลให้มาก เวลานานที่อุณหภูมิต่ำกว่าก็จะคาราเมล. นี่เป็นเพราะหลังจากวินาทีของโมเลกุลหนึ่งโมเลกุลในหนึ่งหมื่นที่ได้รับคาราเมลต่อวินาทีคุณจะได้รับน้ำตาลคาราเมลก้อนทั้งหมด ในทางกลับกันอุณหภูมิห้องของคุณต่ำมากอาจมีเพียงโมเลกุลเดียวในพันล้านเท่านั้นที่จะเปลี่ยนเป็นน้ำตาลที่เก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องและคุณจะต้องรอเป็นเวลาหลายศตวรรษเพื่อให้คาราเมลทั้งหมด นี่เป็นเพราะคุณอยู่ที่จุดเกือบราบไปทางซ้ายสุดของโค้ง

ดังนั้นเวลาและinternal food temperatureมีการเชื่อมต่อในแบบที่ไม่ใช่เชิงเส้น ในทางทฤษฎีคุณสามารถทำนายได้ถ้าคุณรู้พารามิเตอร์ mu และ sigma ของเส้นโค้งเกาส์เซียน; อย่างไรก็ตามพวกเขาจะเปลี่ยนไปตามรายการอาหารและกระบวนการที่คุณต้องการให้เกิดขึ้น การเสียสภาพของโปรตีนที่แสดงไว้ด้านบนเป็นกระบวนการหนึ่งดังกล่าว caramelization เป็นอีกกระบวนการหนึ่ง แต่อยู่ภายใต้ความสัมพันธ์ทั่วไปเดียวกัน ส่วนใหญ่เป็น (ข้อยกเว้นคือการละลายของสารคริสเทลลีนเช่นเนยโกโก้ซึ่งมีจุดหลอมเหลวที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน)

การคำนวณจริงอาจเป็นดังนี้: ที่ 56 องศาเซลเซียสมันใช้เวลา 1 วินาทีสำหรับสเต็กที่จะปรุง (โดยเทคนิคอย่างน้อย 99% ของ myosin เพื่อให้ได้รับการแปลงสภาพ) ที่ 55 องศาเซลเซียสอาจใช้เวลาครึ่งนาทีที่ 54 องศาเซลเซียส 3 นาทีที่ 50 องศาเซลเซียส 15 นาทีเป็นต้น ฉันใช้ตัวเลขสุ่มที่นี่คุณสามารถค้นหาตัวเลขจริงสำหรับเนื้อสัตว์หากคุณมองหาเส้นโค้ง sous vide ฉันสงสัยว่ามีแหล่งที่เข้าถึงได้ง่ายสำหรับกระบวนการอื่น ๆ เช่นคาราเมลหรือเจลแป้ง ประเด็นก็คือว่ามีการพึ่งพา แต่คุณไม่สามารถทำนายได้โดยสังหรณ์ใจเพราะมันเบี่ยงเบนจากเส้นตรงเป็นจำนวนมากและคนส่วนใหญ่สามารถทำนายการเชื่อมต่อเชิงเส้นได้อย่างสังหรณ์ใจเท่านั้น

การถ่ายเทความร้อน

แต่มันซับซ้อนยิ่งขึ้น คุณไม่สามารถให้ความร้อนแต่ละโมเลกุลเป็นรายบุคคล ลองลืมไมโครเวฟซักพักพวกเขาไม่ได้ช่วยอะไรมากและไม่มีการตั้งค่าอุณหภูมิ สิ่งที่คุณมีคือแหล่งความร้อนเช่นเตาเตาอบหรือไฟแบบเปิดและคุณต้องการถ่ายโอนความร้อนไปยังอาหาร ความร้อนจะถูกส่งผ่านการพาความร้อนการนำและการแผ่รังสีไปยังพื้นผิวของอาหารและแพร่กระจายเข้าไปในส่วนใหญ่โดยการนำความร้อนสำหรับอาหารแข็งและการรวมกันของการพาและการนำความร้อนสำหรับของเหลว ดังนั้นเมื่อคุณอุ่นอาหารพื้นผิวไว้ที่ 100 องศาเซลเซียสการตกแต่งภายในจะเย็นกว่ามาก

และใช้เวลานานเท่าใดในการอุ่นอาหารภายใน? สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับเรขาคณิตของอาหารและองค์ประกอบทางเคมีเป็นหลัก ซึ่งอธิบายว่าทำไมสูตรที่บอกให้คุณปรุงอาหารตามเวลาที่กำหนดต่อน้ำหนัก (เช่น "การย่างเนื้อเป็นเวลา 10 นาทีต่อ 250 กรัม) นั้นแย่มากขึ้นอยู่กับรูปร่างของเนื้อของคุณมันจะใช้เวลานานกว่าหรือสั้นกว่านั้นมาก ปัจจัยอื่น ๆ เช่นการจัดการกับเนื้อสัตว์ที่มีคุณภาพสูงที่มีผนังเซลล์แน่นและปริมาณน้ำต่ำเมื่อเทียบกับเนื้อ PSE ที่มีปริมาณน้ำที่สูงขึ้นก็จะเปลี่ยนเวลาที่ต้องการ

สูตรจริงสำหรับการคำนวณเวลาที่จำเป็นสำหรับการย่างเนื้อสัตว์ที่อุณหภูมิที่กำหนดอธิบายโดยสมการเชิงอนุพันธ์:

ฉันไม่รู้ว่าตัวแปรเหล่านี้ส่วนใหญ่มีความหมายอย่างไรและฉันมีความสุขที่ไม่ต้องทำ และแน่นอนกระบวนการทำอาหารอื่น ๆ เช่นคาราเมลหรือ Maillard (กระบวนการที่สร้างเปลือกโลก) จะมีระบบสมการที่แตกต่างกันซึ่งมีความซับซ้อนเท่าเทียมกัน

การเปลี่ยนแปลงที่ไม่ต้องการ

บางครั้งมีกระบวนการในการทำอาหารที่คุณไม่ต้องการให้เกิดขึ้น ตัวอย่างหนึ่งคือการเผาอาหาร อีกตัวอย่างทั่วไปคือเนื้อสัตว์ มันประกอบไปด้วยการพูดอย่างหยาบ ๆ โปรตีนสองชนิดแอคตินและไมโอซิน พวกมันมีอุณหภูมิที่แตกต่างกัน - แต่ละคนมีโค้งของตัวเองและแอคตินก็เปลี่ยนไปทางขวา เมื่อ myosin denatures เนื้อจะmediumนุ่มและชุ่มฉ่ำ เมื่อแอคตินปฏิเสธเช่นกันเนื้อจะwell doneแข็งและแห้ง สิ่งที่คนส่วนใหญ่พยายามที่จะประสบความสำเร็จคือการทำลาย myosin แต่ไม่มีการเปลี่ยนแปลง actin

มีการเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ ที่ไม่พึงประสงค์เช่นการเผาอาหารหรือทำให้น้ำมันร้อนจนถึงขั้นตอนการย่อยสลาย ดังนั้นโดยทั่วไปคุณต้องการให้อาหารของคุณร้อน แต่บ่อยครั้งที่มีการ จำกัด ที่คุณไม่ต้องการเข้าถึง

ในทางปฏิบัติ

ในแง่การปฏิบัติคุณเพียงแค่ต้องอยู่กับความรู้ที่ทำให้อุณหภูมิต่ำลงจะทำให้อาหารของคุณใช้เวลานานขึ้นจนกว่าจะสุก หากคุณทำให้ร้อนขึ้นจะใช้เวลาสั้นลง แต่คุณอาจเสี่ยงต่ออุณหภูมิที่ไม่ต้องการ คุณยังปล่อยให้เวลาน้อยลงสำหรับรสชาติในการพัฒนาซึ่งมีความสำคัญในบางกรณี (เช่นต้ม) แต่ไม่ใช่ในรสชาติอื่น (เช่นแพนเค้ก)

ความพยายามที่จะได้รับความแม่นยำมากกว่าที่กล่าวมาข้างต้นนั้นไม่สามารถนำไปใช้ได้จริง ความสัมพันธ์ที่แท้จริงมีความซับซ้อนเกินไป ในทางทฤษฎีแล้วมันเป็นไปได้ที่จะพอดีกับการประมาณค่าพหุนามซึ่งมีค่าคำนวณได้ง่ายกว่ามาก (ฉันคิดว่า Douglas Baldwin ได้ทำมันครั้งเดียวสำหรับการตัดเนื้อโดยเฉพาะ) แต่เนื่องจากคุณไม่รู้พารามิเตอร์เฉพาะสำหรับอาหารแต่ละชนิด ไม่ใช่ข้อเสนอเชิงปฏิบัติแม้ว่าคุณจะเก็บเครื่องคิดเลขไว้ในครัว

บรรทัดล่าง: อย่าปรุงอาหารตามเวลา

มันเป็นไปไม่ได้ที่จะคำนวณได้อย่างน่าเชื่อถือเมื่ออาหารจะทำที่อุณหภูมิที่กำหนด ถ้าผู้เขียนสูตรให้คุณประมาณมันจะค่อนข้างไม่แน่ชัดเพราะมันจะขึ้นอยู่กับรูปร่างของอาหารวัสดุและความหนาของกระทะความเบี่ยงเบนของอุณหภูมิในเตาอบของคุณ ฯลฯ ดังนั้นคุณไม่สามารถพูดได้ บางอย่างเช่น "ฉันรู้ว่าใช้เวลา 30 นาทีที่ 300 ฟาเรนไฮต์ฉันต้องการรู้ว่าต้องใช้เวลานานแค่ไหนที่ 350 ฟาเรนไฮต์" ใช้เวลา 30 นาทีภายใต้เงื่อนไขพิเศษมากซึ่งคุณอาจทำซ้ำโดยไม่รู้ตัวทุกครั้งที่คุณย่างโดยใช้เตาอบเดียวกันกระทะเดียวกันและเนื้อจากคนขายเนื้อคนเดียวกัน

ข่าวดีก็คือว่าคุณไม่จำเป็นต้องดังกล่าวข้างต้นในการปรุงอาหารอย่างดี เนื้อสัตว์ของคุณทำในเตาอบแม้ว่าคุณจะไม่สามารถคำนวณข้างต้น คุณเพียงแค่ต้องตัดสินว่าเมื่อไหร่ที่จะต้องออกมาและในขณะที่เวลานั้นค่อนข้างไร้ประโยชน์สำหรับการตัดสินใจนั้น เทอร์โมมิเตอร์เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดและประสบการณ์จะสอนให้คุณรู้จักการรับรู้ที่สมบูรณ์แบบโดยปราศจากกลิ่นและร่องรอยที่มองเห็นได้เช่นสีพื้นผิวปริมาณไอ ฯลฯ

การผ่านไปที่อุณหภูมิที่สูงขึ้น (และการปรุงอาหารโดยใช้เวลาน้อยลง) มีผลโดยทั่วไปในการเผาเนื้อนอกและการได้รับภายในไม่สุกอย่างสมบูรณ์แบบ การปรุงอาหารเป็นเวลานานมีผลต่อการผสมรสชาติให้ดีขึ้นและทำให้เนื้อนุ่มบางประเภท

ในบางกรณีอาจเป็นไปได้ที่จะใช้อุณหภูมิที่สูงขึ้น แต่การทำอาหารให้น้อยลงไม่ใช่สิ่งเดียวที่ต้องทำ มีบางอย่างที่ต้องแก้ไขหรือสิ่งที่ต้องทำและมันก็ไม่จำเป็นถ้าคุณจะทำอาหารที่อุณหภูมิต่ำ

ไมเคิลที่ Herbivoracious ชี้ให้เห็นว่าการเพิ่มอุณหภูมิเป็นสองเท่าไม่ทำให้ความร้อนเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า นั่นเป็นส่วนหนึ่งของปัญหา แต่คุณสามารถแก้ไขได้และคุณจะยังไม่ได้รับอาหารที่ปรุงสุกอย่างถูกต้อง

kiamlaluno ชี้ให้เห็นว่าคุณจะเผาข้างนอกก่อนที่จะทำอาหารข้างในซึ่งฉันคิดว่าเป็นประเด็นของคุณ เหตุผลเบื้องหลังคือความร้อนต้องใช้เวลาพอสมควรในการเข้าไปด้านในของอาหาร หากคุณต้องมีเตาอบเชิงทฤษฎีที่สามารถให้ความร้อนกับอาหารทุกชนิดในอัตราที่เท่ากันจากนั้นปรุงอาหารด้วยอุณหภูมิที่สูงขึ้นเป็นระยะเวลาสั้น ๆ จะได้ผลลัพธ์ที่คุณต้องการ น่าเสียดายที่อุปกรณ์ดังกล่าวไม่มีอยู่จริง การถ่ายเทความร้อนอธิบายโดยกฎการระบายความร้อนของนิวตัน (dQ / dt = -h ·AΔT)

นี่คือคำถามของเรา:

การพูดทางคณิตศาสตร์ความร้อน 200 องศาเป็นเวลา 10 นาทีควรเป็นความร้อน 400 องศาต่อ 5 แต่นั่นไม่ใช่กรณีใช่มั้ย

เพื่อแสดงให้เห็นว่าทั้งสองมีความแตกต่างกันสิ่งที่จำเป็นทั้งหมดคือตัวอย่างตัวนับเดียว

พิจารณาการต้มไข่ หากคุณต้มไข่ใน 105 ฟาเรนไฮต์ (40 องศาเซลเซียส) เป็นระยะเวลานานไข่แดงและไข่ขาวจะไม่ถูกตั้งค่า

ถ้าคุณทำอาหารที่ 160 ฟาเรนไฮต์ (70 องศาเซลเซียส) พูดในที่สุดคุณจะได้ไข่ต้ม

ไข่ขาวและไข่แดงประกอบด้วยโปรตีน เมื่อโปรตีนถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิที่แน่นอนโปรตีนจะเสื่อมสภาพ ในกรณีของไข่ปฏิกิริยาทางเคมี (denaturization) จะไม่ถูกเปิดใช้งานที่อุณหภูมิต่ำกว่า

ใส่มากขึ้นถ้าคุณทำอะไรที่ 400 องศามันจะปรุงเร็วขึ้นด้านนอกดังนั้นมันจะได้รับการปรุงข้างนอกและภายใต้การปรุงภายในถ้าคุณปรุงอาหารที่อุณหภูมิต่ำกว่ามันจะปรุงอาหารอย่างเท่าเทียมกันมากขึ้นและถ้าคุณนำรายการการปรุงอาหารของคุณ (ถ้าเป็นเนื้อสัตว์หรืออะไรเย็น ๆ ) ถึงอุณหภูมิห้องก่อนปรุงอาหารมันจะปรุงอาหารให้สม่ำเสมอและเร็วขึ้น