Pergunta realmente básica que está me incomodando ...

Falando matematicamente, 200 graus de calor por 10 minutos devem ser iguais a 400 graus de calor por 5 minutos, mas não é esse o caso, certo?

Então, qual é a diferença se eu cozinho algo por 5 minutos a 450 x 350, em vez de a 350 por 3 ou 7 minutos?

Qual "discagem" (tempo / temperatura) altera o resultado de que maneira? Por que é isso?

Um erro fundamental nesta pergunta: 400 graus não é duas vezes mais quente que 200 graus. Temperatura é uma medida da energia cinética das partículas envolvidas. A única escala na qual você pode fazer o tipo de proporção que está imaginando é Kelvins - você precisa medir a partir do zero absoluto.

400 F = 477.59 K
200 F = 366.48 K

portanto, a energia cinética do ar no forno é apenas cerca de 477/366 = 1,3 vezes mais alta a 400 F do que a 200. Em casos simples, como quanto tempo leva para evaporar uma panela de água, 1,3x é provavelmente bem perto da direita, mas, como é indicado acima, existem várias outras variáveis ​​que entram em jogo com comida de verdade.

Tão ...

Variações do tempo de cozimento de uma receita que exige 400 graus por 30 minutos convertidos em 450 e 350:

400 Farenheit = 477.594 Kelvin

477,594 x 30 minutos = 14327,82 HeatPoints

450 F = 505,372 K

14327,82 HP / 505,372 K = 28,35 ou 28 minutos 21 segundos

Muitas "coisas" acontecem ao cozinhar um prato em particular. Esses processos físicos e químicos (mesmo biológicos) requerem uma certa faixa ideal de temperatura (e umidade) e levam uma certa quantidade de tempo para serem concluídos.

Por exemplo, quando você assa pão, o fermento na massa permanece vivo até que a temperatura suba o suficiente para matá-lo. Ele continua a produzir gás à medida que o calor começa a endurecer a massa. A massa deve assentar exatamente como as bolhas têm o tamanho maior para o pão macio. Se a produção de gás atingir o pico antes que a temperatura esteja alta o suficiente, as bolhas poderão entrar em colapso; se a temperatura subir muito rápido, a massa endurecerá muito cedo.

Se eu tiver um pedaço de carne resistente, posso cozinhá-lo por 12 horas em temperatura baixa e alta umidade para amaciar (e talvez em um líquido refogador para adicionar sabor). Depois, posso cozinhá-lo por dois minutos a uma temperatura muito alta para dourar a superfície sem elevar a temperatura geral, para que o interior permaneça raro. Em geral, quando se cozinha carne a seco, muitas vezes você quer que o interior atinja uma certa temperatura, sem que o exterior seque demais. Portanto, é um equilíbrio entre dois extremos. Se você quiser uma temperatura interna de 150 para matar bactérias ou parasitas, imagine cozinhar por 12 horas até que a peça inteira atinja essa temperatura, mas você perde muita umidade. Você pode aumentar para 500 e torcer para que o interior esquente mais rápido, mas quando o interior estiver pronto, a carne do lado de fora fica muito quente e talvez até comece a escurecer. Em algum lugar entre você faz o interior corretamente, com o exterior um pouco dourado e crocante.

Se você estiver cozinhando sementes como arroz ou feijão, leva um certo tempo para que as sementes absorvam água e fiquem macias o suficiente para comer, e isso acontece mais rapidamente se a temperatura estiver alta. Enquanto cozinha na água, você tem um limite máximo de temperatura, no ponto de ebulição.

Portanto, as instruções de cozimento são calibradas por tentativa e erro (e intuição instruída) para permitir que diferentes processos químicos e físicos ocorram nas condições que produzem melhor sabor e textura.

É verdade que existe uma correlação negativa entre o tempo de cozimento e a temperatura: quanto maior a temperatura, menor o tempo de cozimento. Mas é altamente não linear. Mesmo se você considerar o fato de que a temperatura é medida em uma razão, e não na escala de intervalo em que o zero real é zero Kelvin, isso ainda não ajudará em nada.

Temperatura interna

Considere primeiro a parte mais fácil do processo: a relação entre a temperatura interna do alimento e o cozimento do alimento. Cozinhar alimentos com calor aguarda a ocorrência de certas alterações termodinâmicas; por exemplo, no caso da carne, você espera que as proteínas desnaturem. Isso significa que você começa com a molécula de proteína bastante encaracolada e, depois de ter sofrido movimento browniano suficiente, ela se desfaz um pouco, perdendo algumas das ligações mais fracas entre os átomos.

A probabilidade de uma molécula ser desnaturada após um período constante de tempo, digamos 1 segundo, deve estar aproximadamente seguindo uma distribuição gaussiana, dependendo da temperatura da comida (temperatura mais alta -> a molécula treme e se move mais, e se choca mais com outras moléculas, o que faz as ligações ternárias e trimestrais fracas se romperem):

De acordo com o teorema do limite central , dos milhões de moléculas presentes na comida, a distribuição acima também informa qual porcentagem delas será convertida no estado cozido após um segundo. Isso explica por que, se você aquece o xarope de açúcar, obtém caramelo a uma determinada temperatura quase que instantaneamente - você atingiu a temperatura em que mais de 99% de suas moléculas se converterão no estado caramelizado após um segundo - mas se você deixar o açúcar por muito tempo muito tempo a temperaturas mais baixas, também carameliza. Isso ocorre porque, após segundos suficientes de uma molécula em dez mil sendo caramelizada por segundo, você obtém todo o nódulo de açúcar caramelizado. Por outro lado, sua temperatura ambiente é tão baixa que talvez apenas uma molécula em um bilhão se converta em açúcar armazenado à temperatura ambiente, e você terá que esperar séculos para que tudo caramelize. Isso ocorre porque você está em um ponto quase plano na extremidade esquerda da curva.

Então, tempo e internal food temperatureestão conectados de uma maneira muito não linear. Teoricamente, você poderia fazer algumas previsões, se conhecesse os parâmetros mu e sigma da curva gaussiana; no entanto, eles mudarão com o item de comida e o processo que você deseja que aconteça. A desnaturação das proteínas ilustradas acima é um desses processos, a caramelização é outro, mas governada pela mesma relação geral. Muitos deles são. (Uma exceção seria o derretimento de substâncias cristalinas, como a manteiga de cacau, que possuem um ponto de fusão bem definido).

O cálculo real pode ser assim: a 56 graus Celsius, leva 1 segundo para um bife ser cozido (tecnicamente, por pelo menos 99% da miosina nele desnaturada). A 55 graus Celsius, pode demorar meio minuto, 54 graus Celsius, 3 minutos, 50 graus Celsius, 15 minutos e assim por diante. Estou usando números aleatórios aqui, você pode encontrar os números verdadeiros para a carne se procurar curvas sous vide, duvido que existam fontes facilmente acessíveis para outros processos, como caramelização ou gelificação de amido. O ponto é que existe uma dependência, mas você não pode prever isso intuitivamente, porque se desvia muito do linear, e a maioria das pessoas só pode prever intuitivamente conexões lineares.

Transferência de calor

Mas isso se torna ainda mais complicado. Você não pode aquecer cada molécula individualmente. Vamos esquecer as microondas por um tempo, elas não ajudam muito e nem têm configurações de temperatura. O que você tem é uma fonte de calor, como fogão, forno ou lareira, e deseja transferir calor para os alimentos. O calor é transferido por convecção, condução e radiação para a superfície dos alimentos e se espalha para o interior principalmente por condução para alimentos sólidos e uma combinação de convecção e condução para fluidos. Assim, quando você aquece a superfície dos alimentos a 100 graus Celsius, o interior fica muito mais frio.

E quanto tempo leva para aquecer o interior da comida? Bem, isso depende principalmente da geometria da sua comida e sua composição química. O que explica por que as receitas que dizem para você cozinhar alimentos por um determinado período de tempo são tão ruins. Outros fatores, por exemplo, lidar com carne envelhecida de alta qualidade, com paredes celulares apertadas e baixo teor de água, em oposição à carne PSE com seu maior teor de água, também mudam o tempo necessário.

A fórmula real para calcular o tempo necessário para assar carne a uma determinada temperatura é descrita por estas equações diferenciais:

Não sei o que a maioria dessas variáveis ​​significa e estou feliz por não precisar. E, claro, outros processos de cozimento, como caramelização ou Maillard (o processo que cria crostas), terão um sistema diferente de equações, igualmente complicado.

Alterações indesejadas

Às vezes, existem processos na culinária que você não quer que aconteçam. Um exemplo é comida sendo queimada. Outro exemplo típico é a carne. É composto, grosso modo, por dois tipos de proteínas, actina e miosina. Eles desnaturam em temperaturas diferentes - cada um deles tem sua própria curva, e as actinas são deslocadas para a direita. Quando a miosina desnatura, a carne é mediummacia e suculenta. Quando a actina também desnatura, a carne fica well donedura ou seca. O que a maioria das pessoas tenta conseguir é desnaturar a miosina, mas sem alterar a actina.

Também existem outras mudanças indesejadas, como queimar a comida ou aquecer o óleo a ponto de se decompor. Então você geralmente deseja aquecer a comida, mas frequentemente há um limite que não deseja atingir.

Na prática

Em termos práticos, você apenas precisa conviver com o conhecimento de que diminuir a temperatura fará com que sua comida demore mais tempo até que esteja cozida. Se você esquentá-lo, ele ficará mais curto, mas você corre o risco de atingir uma temperatura indesejada. Você também deixa menos tempo para desenvolver sabores, o que é importante em alguns casos (por exemplo, ensopados), mas não em outros (por exemplo, panquecas).

Qualquer tentativa de obter mais precisão do que o descrito acima não é prática. Os relacionamentos reais são muito complicados. É teoricamente possível ajustar uma aproximação polinomial cujos valores são muito mais fáceis de calcular (acho que Douglas Baldwin fez isso uma vez para um corte específico de carne), mas como você não conhece os parâmetros específicos a serem usados ​​para cada alimento, não é uma proposta prática, mesmo que você mantenha uma calculadora em sua cozinha.

A linha inferior: não cozinhe pelo tempo.

Não é possível calcular com segurança quando a comida será feita a uma determinada temperatura. Se um autor de receita fornecer uma aproximação, será bastante impreciso, porque dependerá da forma da sua comida, do material e da espessura da sua panela, dos desvios de temperatura do seu forno etc. Então, você não pode nem dizer algo como "Eu sei que demora 30 minutos a 300 Fahrenheit, quero saber quanto tempo leva a 350 Fahrenheit". Leva apenas 30 minutos em condições muito especiais, que você pode repetir sem saber toda vez que assar, usando o mesmo forno, a mesma panela e carne do mesmo açougue.

A boa notícia é que você não precisa do acima para cozinhar bem . Sua carne é preparada no forno, mesmo que você não consiga calcular o acima. Você só precisa julgar quando retirá-lo e, embora o tempo seja bastante inútil para essa decisão, existem muitos outros sinais, muito melhores. Um termômetro é o método mais fácil, e a experiência o ensinará a reconhecer a perfeita uniformidade também sem ela, pelo cheiro e por pistas visíveis como cor, textura, quantidade de vapor, etc.

Passar a uma temperatura mais alta (e cozinhar por menos tempo) tem o efeito geral de queimar a parte externa da carne e fazer com que a parte interna não fique perfeitamente cozida. Cozinhar por mais tempo tem o efeito de misturar melhor os sabores e manter algum tipo de carne macia.

Em casos específicos, provavelmente é possível usar uma temperatura mais alta, mas simplesmente cozinhar menos não é a única coisa que precisa ser feita; há algo mais que precisa ser corrigido ou algo que precisa ser feito e não era necessário se você tivesse cozinhado em temperatura mais baixa.

Michael, da Herbivoracious, apontou que dobrar a temperatura não dobra o calor. Isso faz parte do problema, mas você pode corrigi-lo e ainda não receberá alimentos cozidos adequadamente.

kiamlaluno apontou que você queimará o exterior antes de cozinhar o interior, o que eu acho que é mais o seu ponto. A razão por trás disso é que o calor leva algum tempo para chegar ao interior da comida. Se você tivesse algum tipo de forno teórico que pudesse aquecer toda a sua comida precisamente na mesma proporção, cozinhar em temperaturas mais altas por um período mais curto obteria os resultados que você está procurando. Infelizmente, esse dispositivo não existe. A transferência de calor é descrita pela Lei do resfriamento de Newton (dQ / dt = -h · AΔT)

Esta é a pergunta:

Falando matematicamente, 200 graus de calor por 10 minutos devem ser iguais a 400 graus de calor por 5, mas não é esse o caso, certo?

Para mostrar que os dois são diferentes, basta um único exemplo de contador.

Considere a fervura de um ovo. Se você ferver o ovo em 40 graus Celsius por um longo período de tempo, nem a gema nem a clara do ovo ficarão firmes.

Se você cozinhá-lo, digamos 70 Fahrenheit (70 graus Celsius), você eventualmente obterá um ovo cozido.

A clara de ovo e gema de ovo consiste em proteínas. Quando as proteínas são aquecidas a uma certa temperatura, elas desnaturam. No caso do ovo, a reação química (desnaturação) simplesmente não será ativada em temperaturas mais baixas.

Em outras palavras, se você assar algo a 400 graus, ele cozinhará mais rápido do lado de fora, para que fique super cozido por fora e por dentro, se você cozinhar a uma temperatura mais baixa, cozinhará mais uniformemente e se você levar o item para cozinhar (se fosse carne ou algo frio) até a temperatura ambiente antes de cozinhá-lo, ele também cozinha mais uniformemente e mais rapidamente.