Действительно основной вопрос, который меня беспокоит ...

Говоря математически, 200 градусов тепла в течение 10 минут должны быть такими же, как 400 градусов тепла в течение 5 минут, но это не так, верно?

Так в чем же разница, если я готовлю что-то 5 минут при 450 против 350, а не при 350 при 3 или 7 минутах?

Какой «циферблат» (время / температура) каким образом меняет результат? Почему это?

Одна фундаментальная ошибка в этом вопросе: 400 градусов не в два раза жарче, чем 200 градусов. Температура является мерой кинетической энергии участвующих частиц. Единственная шкала, на которой вы можете сделать соотношение, которое вы себе представляете, - это Кельвины - вы должны измерять с абсолютного нуля.

400 F = 477.59 K
200 F = 366.48 K

таким образом, кинетическая энергия воздуха в печи составляет всего лишь около 477/366 = в 1,3 раза выше при 400 F, чем при 200. Для простых случаев, например, сколько времени требуется, чтобы испарить кастрюлю с водой, 1,3x, вероятно, довольно близко к праву, но, как указано выше, есть целый ряд других переменных, которые вступают в игру с реальной едой.

Так ...

Варианты времени выпечки для рецепта, который требует 400 градусов в течение 30 минут, преобразованных в время приготовления 450 и времени приготовления 350:

400 Фаренгейт = 477,594 Кельвина

477,594 x 30 минут = 14327,82 Тепловых точек

450 F = 505,372 К

14327,82 HP / 505,372 K = 28,35 или 28 минут 21 секунда

Многие "вещи" случаются при приготовлении того или иного блюда. Эти физические и химические (даже биологические) процессы требуют определенного оптимального диапазона температуры (и влажности) и требуют определенного количества времени для завершения.

Например, когда вы печете хлеб, дрожжи в тесте остаются живыми до тех пор, пока температура не поднимется достаточно высоко, чтобы убить его. Это продолжает производить газ, поскольку высокая температура начинает устанавливать тесто. Тесто должно застывать так же, как пузыри имеют самый большой размер для пушистого хлеба. Если добыча газа достигает пика до того, как температура станет достаточно высокой, пузырьки могут разрушиться; если температура поднимется слишком быстро, тесто застынет слишком рано.

Если у меня есть жесткий кусок мяса, я могу приготовить его в течение 12 часов при низкой температуре и высокой влажности, чтобы смягчить его (и, возможно, в тушащей жидкости, чтобы добавить вкус). Затем я могу готовить его в течение двух минут при очень высокой температуре, чтобы обжарить поверхность, не повышая общую температуру, поэтому внутренняя часть остается редкой. Вообще, когда вы готовите мясо в сухом виде, вы часто хотите, чтобы внутренняя часть достигла определенной температуры, не слишком сильно высушивая внешнюю поверхность. Так что это баланс между двумя крайностями. Если вы хотите, чтобы внутренняя температура составляла 150, чтобы убить бактерии или паразитов, вы можете представить готовку в течение 12 часов, пока весь кусок не достигнет этой температуры, но тогда вы потеряете много влаги. Вы можете увеличить его до 500 и надеяться, что внутренняя часть нагревается быстрее, но к тому времени, когда внутренняя часть будет готова, мясо снаружи становится слишком горячим и, возможно, даже начинает чернеть. Где-то посередине вы делаете интерьер правильно, а снаружи немного подрумяненный и хрустящий.

Если вы готовите семена, такие как рис или бобы, семена требуют определенного времени для поглощения воды и становятся достаточно мягкими, чтобы есть, и это происходит быстрее, если температура высокая. При приготовлении пищи в воде у вас есть предел максимальной температуры, в точке кипения.

Таким образом, инструкции по приготовлению калиброваны методом проб и ошибок (и обученной интуиции), чтобы позволить различным химическим и физическим процессам происходить в условиях, которые производят лучший вкус и текстуру.

Это правда, что существует отрицательная корреляция между временем приготовления и температурой: чем выше температура, тем короче время приготовления. Но это очень нелинейно. Даже если бы вам пришлось учитывать тот факт, что температура измеряется в соотношении, а не в интервальной шкале, где реальный ноль равен 0 Кельвинов, это все равно вам не поможет.

Внутренняя температура

Сначала рассмотрим более легкую часть процесса: взаимосвязь между внутренней температурой пищи и ее остротой. Приготовление пищи с высокой температурой ожидает определенных термодинамических изменений, например, в случае с мясом вы ожидаете денатурации белков. Это означает, что вы начинаете с довольно вьющейся белковой молекулы, и после того, как она претерпела достаточно броуновского движения, она немного распутывается, теряя некоторые более слабые связи между атомами.

Вероятность того, что молекула денатурируется через постоянное количество времени, скажем, 1 секунду, должна примерно соответствовать гауссовскому распределению, в зависимости от температуры пищи (более высокая температура -> молекула трясется и движется больше, и сталкивается с другими молекулы, которые ослабляют слабые тройные и четвертичные связи):

В соответствии с центральной теоремой о пределе , из миллионов молекул в вашей пище вышеупомянутое распределение также говорит вам, какой процент из них будет преобразован в приготовленное состояние через секунду. Это объясняет, почему, если вы нагреваете сахарный сироп, вы получаете карамель при заданной температуре почти мгновенно - вы достигли температуры, при которой более 99% ваших молекул через секунду перейдут в карамелизированное состояние - но если вы оставите сахар очень долго долгое время при более низких температурах, это также будет карамелизоваться, Это происходит потому, что после достаточного количества секунд, когда одна молекула из десяти тысяч карамелизуется в секунду, вы получаете карамелизованную массу всего сахара. С другой стороны, ваша комнатная температура настолько низка, что, возможно, только одна молекула из миллиарда превратится в сахар, хранящийся при комнатной температуре, и вам придется ждать веками, чтобы все это карамелизовалось. Это потому, что вы находитесь в почти плоской точке в крайнем левом углу кривой.

Итак, время и internal food temperatureсвязано очень нелинейно. Вы могли бы теоретически сделать некоторые предсказания, если бы вы знали параметры mu и sigma кривой Гаусса; однако, они будут меняться в зависимости от продукта и процесса, который вы хотите осуществить. Денатурирование белков, проиллюстрированное выше, является одним из таких процессов, карамелизация - другим, но регулируется теми же общими отношениями. Большинство из них есть. (Исключением будет плавление кристаллических веществ, таких как масло какао, которые имеют четко определенную температуру плавления).

Фактический расчет может выглядеть так: при 56 градусах Цельсия приготовление стейка занимает 1 секунду (технически, по крайней мере, 99% миозина на нем денатурируется). При 55 по Цельсию это может занять полминуты, при 54 по Цельсию, 3 минуты, при 50 по Цельсию, 15 минут и так далее. Я использую случайные числа здесь, вы можете найти истинные числа для мяса, если вы посмотрите на кривые sous vide, я сомневаюсь, что есть легкодоступные источники для других процессов, таких как карамелизация или гелеобразование крахмала. Дело в том, что есть зависимость, но вы не можете предсказать ее интуитивно, потому что она сильно отличается от линейной, и большинство людей могут только интуитивно предсказать линейные связи.

Теплопередача

Но это становится еще сложнее. Вы не можете нагревать каждую молекулу в отдельности. Давайте на время забудем микроволны, они вам мало помогут, и у них все равно нет температурных настроек. У вас есть источник тепла, например, плита, духовка или открытый огонь, и вы хотите передать тепло пище. Тепло передается через конвекцию, проводимость и излучение на поверхность пищи и распространяется внутрь, в основном, за счет теплопроводности твердых продуктов и сочетания конвекции и теплопроводности жидкостей. Таким образом, когда вы нагреваете поверхность пищи до 100 градусов Цельсия, интерьер становится намного холоднее.

И сколько времени нужно для разогрева пищи? Ну, это зависит главным образом от геометрии вашей еды и ее химического состава. Это объясняет, почему рецепты, которые говорят вам готовить пищу в течение определенного времени на вес (например, «жарить мясо в течение 10 минут на 250 г), настолько плохи. В зависимости от того, какова ваша форма мяса, это займет гораздо больше или меньше времени, чем это». Другие факторы, например, связанные с высококачественным выдержанным мясом с плотными клеточными стенками и низким содержанием воды, в отличие от мяса PSE с более высоким содержанием воды, также изменят необходимое время.

Фактическая формула для расчета времени, необходимого для жарки мяса при данной температуре, описывается этими дифференциальными уравнениями:

Я не знаю, что означает большинство этих переменных, и я счастлив, что мне это не нужно. И, конечно, другие процессы приготовления, такие как карамелизация или Майяр (процесс, который создает корки), будут иметь другую систему уравнений, одинаково сложную.

Нежелательные изменения

Иногда в кулинарии происходят процессы, которые вы не хотите, чтобы они происходили. Один пример - пища, сжигаемая. Другой типичный пример - мясо. Он состоит, грубо говоря, из двух типов белка: актина и миозина. Они денатурируют при разных температурах - у каждого из них своя кривая, а актина смещена вправо. При денатурировании миозина мясо становится mediumмягким и сочным. Когда актин денатурирует тоже, мясо well doneили жесткое и сухое. Большинство людей пытаются добиться денатурирования миозина, но без изменения актина.

Есть и другие нежелательные изменения, такие как сжигание пищи или разогрев масла до точки разложения. Таким образом, вы обычно хотите подогреть пищу, но часто есть предел, которого вы не хотите достигать.

На практике

С практической точки зрения, вы просто должны жить с осознанием того, что при понижении температуры ваша еда будет дольше готовиться. Если вы сделаете его горячее, оно будет короче, но вы рискуете достичь нежелательной температуры. Вы также оставляете меньше времени для развития ароматов, что важно в некоторых случаях (например, тушеное мясо), но не в других (например, блины).

Любая попытка добиться большей точности, чем выше, нецелесообразна. Фактические отношения слишком сложны. Теоретически возможно подобрать полиномиальное приближение, значения которого гораздо легче вычислить (я думаю, что Дуглас Болдуин сделал это один раз для определенного среза мяса), но поскольку вы не знаете конкретных параметров, которые следует использовать для каждого продукта, это это не практичное предложение, даже если вы держите калькулятор на кухне.

Суть: не готовить вовремя.

Невозможно надежно рассчитать, когда пища будет готовиться при заданной температуре. Если автор рецепта даст вам приблизительное значение, оно будет весьма неточным, поскольку оно будет зависеть от формы вашего блюда, материала и толщины сковороды, температурных отклонений в духовке и т. Д. Поэтому вы даже не можете сказать, что-то вроде: «Я знаю, что это займет 30 минут при 300 градусах Фаренгейта, я хочу знать, сколько времени это займет при 350 градусах Фаренгейта». Это займет всего 30 минут в особых условиях, которые вы, возможно, неосознанно повторяете каждый раз, когда жарите, используя одну и ту же духовку, одну и ту же сковороду и мясо от одного мясника.

Хорошей новостью является то, что вам не нужно, чтобы хорошо готовить . Ваше мясо готовится в духовке, даже если вы не можете рассчитать вышеперечисленное. Вы просто должны решить, когда вынуть его, и, хотя время довольно бесполезно для этого решения, есть много других, гораздо лучше, признаков этого. Термометр - это самый простой метод, и опыт научит вас распознавать идеальное желание и без него по запаху и видимым признакам, таким как цвет, текстура, количество пара и т. Д.

Переход к более высокой температуре (и приготовление пищи в течение меньшего времени) приводит к тому, что мясо сгорает снаружи, а внутренняя часть готовится не идеально. Приготовление в течение более длительного времени дает эффект лучшего смешивания ароматов и сохранения нежности некоторых видов мяса.

В определенных случаях, вероятно, возможно использовать более высокую температуру, но простое приготовление пищи - не единственное, что нужно сделать; есть что-то еще, что нужно исправить, или что-то, что нужно сделать, и в этом не было необходимости, если бы вы готовили при более низкой температуре.

Майкл в Herbivoracious отметил, что удвоение температуры не удваивает тепло. Это часть проблемы, но вы можете исправить ее, и вы все равно не получите правильно приготовленную пищу.

kiamlaluno отметил, что вы будете сжигать снаружи, прежде чем готовить изнутри, что, я думаю, больше подходит вам. Причиной этого является то, что тепло занимает некоторое время, чтобы попасть внутрь пищи. Если бы у вас была какая-то теоретическая печь, которая могла бы нагревать все ваши продукты с одинаковой скоростью, то приготовление пищи при более высокой температуре в течение более короткого периода времени дало бы вам требуемые результаты. К сожалению, такого устройства не существует. Теплопередача описывается законом охлаждения Ньютона (dQ / dt = -h · AΔT)

Это нам вопрос:

Говоря математически, 200 градусов тепла в течение 10 минут должны быть такими же, как 400 градусов тепла в течение 5 минут, но это не так, верно?

Чтобы показать, что они разные, все, что нужно, это один контрпример.

Рассмотрим варку яйца. Если вы варите яйцо в 105 градусах по Фаренгейту (40 по Цельсию) в течение продолжительного периода времени, то ни яичный желток, ни яичный белок не отживутся.

Если вы будете готовить его, скажем, по 160 градусов по Фаренгейту (70 по Цельсию), вы в конечном итоге получите яйцо вкрутую.

Яичный белок и яичный желток состоит из белков. Когда белки нагреваются до определенной температуры, белки денатурируют. В случае яйца химическая реакция (денатурация) просто не будет активирована при более низких температурах.

Проще говоря, если вы запекаете что-то при температуре 400 градусов, то он будет готовиться быстрее снаружи, поэтому он будет перегретым снаружи и недогретым внутри, если вы будете готовить при более низкой температуре, он будет готовиться более равномерно, а если вы принесете изделие, то ваша кулинария (если это было мясо или что-то холодное) до комнатной температуры перед приготовлением, оно будет готовить более равномерно и быстрее.