时间与温度---什么改变了什么?
真正的基本问题让我很困扰…..
从数学上讲,200度的高温10分钟应该和400度的高温5分钟是一样的,但事实并非如此,对吗?
那么,如果我用450度的温度煮5分钟,和350度的温度煮3分钟或7分钟,有什么区别?
哪种 “拨号"(时间温度)会以什么方式改变结果?为什么会有这样的变化?
真正的基本问题让我很困扰…..
从数学上讲,200度的高温10分钟应该和400度的高温5分钟是一样的,但事实并非如此,对吗?
那么,如果我用450度的温度煮5分钟,和350度的温度煮3分钟或7分钟,有什么区别?
哪种 “拨号"(时间温度)会以什么方式改变结果?为什么会有这样的变化?
这个问题的一个基本错误。400度的温度_不是200度的两倍。温度是对粒子的动能的测量。你可以做你想象中的那种比例的唯一尺度是开尔文–你必须从绝对零度开始测量。
400 F = 477.59 K
200 F = 366.48 K
,所以烤箱中空气的动能在400华氏度时只有约477366 = 1.3倍。对于简单的情况,比如一锅水蒸发所需的时间,1.3倍可能是非常接近正确的,但正如上文所指出的,在真正的食物中,还有很多其他的变量在起作用。
烘烤时间的变化为配方要求400度30分钟换算成450烹调时间和350烹调时间:
400法氏温度=477.594开尔文
477.594 x 30分钟=14327.82 HeatPoints
450 F = 505.372 K
14327.82 HP 505.372 K = 28.35或28分21秒
在烹饪一道特定的菜肴时,会发生许多 “事情"。这些物理和化学(甚至是生物)过程需要一定的最佳温度(和湿度)范围,并需要一定的时间才能完成。
例如,当你烘烤面包时,面团中的酵母菌一直保持着生命力,直到温度升高到足以杀死它。当热量开始使面团定型时,它还会继续产生气体。面团应该在气泡达到最大的时候就会凝固,这样才能做出蓬松的面包。如果在温度足够高之前,气体的产生量达到峰值,气泡就会坍塌;如果温度上升得太快,面团就会过早地定型。然后,我可以用很高的温度煮两分钟,在不提高整体温度的情况下,把肉的表面煮成褐色,这样里面的肉就会保持稀少。一般来说,在干烧肉的时候,你往往希望里面的肉能达到一定的温度,而不会让外面的肉太干。所以这是在两个极端之间的平衡。如果你想让内部温度达到150,以杀死细菌或寄生虫,你可以想象一下煮12个小时,直到整块肉达到这个温度,但这样一来,你就会失去很多水分。你可以把温度调到500,希望里面的肉能更快地加热,但当里面的肉准备好的时候,外面的肉就会变得太热,甚至开始变黑。
如果你煮的是像米饭或豆子一样的种子,种子需要一定的时间来吸收水分,并变得足够软,如果温度高的话,这种情况就会发生得更快。在水煮时,你有一个最高温度限制,在沸点处。
所以,烹饪说明是通过试验和错误(和有教养的直觉)来校准的,以使不同的化学和物理过程在产生最佳风味和口感的条件下发生。
的确,烹饪时间与温度之间存在着负相关关系:温度越高,烹饪时间越短。但它是高度非线性的。即使你要考虑到温度是以比值,而不是区间刻度来测量的事实,其中真正的零点是在0开尔文,这对你仍然没有任何帮助。用热力烹调食物是在等待某些热力学变化发生,例如在肉类的情况下,你要等待蛋白质变性。这意味着,你开始时蛋白质分子相当卷曲,在它经历了足够的布朗运动后,它就会稍微解开一点,失去一些原子之间的弱键。
经过一定的时间,比如说1秒,一个分子被变性的概率应该大致遵循高斯分布,这取决于食物的温度(温度越高–>分子抖动和移动越多,撞到其他分子上的次数越多,就越容易使弱的三元和四元键断裂)。
根据中心极限定理,在你的食物中的几百万个分子中,上面的分布也告诉你,在一秒钟后,有多少百分比的分子会被转化为熟的状态。这就解释了为什么,如果你加热糖浆,在给定的温度下,你几乎瞬间就会得到焦糖–你已经达到了99%以上的分子在一秒钟后会转化为焦糖状态的温度–但如果你把糖在较低的温度下放置很长时间,它也会焦糖。这是因为在一万个分子中的一个分子每秒被焦糖化的时间足够长之后,你会得到整个糖块被焦糖化。另一方面,你的室温太低,也许十亿分之一的分子在室温下储存的糖块中只有一个分子会转化,而你必须等待几个世纪才能全部焦糖化。这是因为你在曲线的最左边几乎是一个平坦的点,
所以,时间和["internal food temperature"]
是以一种非常非线性的方式联系在一起的。理论上,如果你知道高斯曲线的mu和σ参数,你可以做出一些预测;然而,它们会随着食物项目和你希望发生的过程而改变。上图中的蛋白质变性就是这样一个过程,焦糖化是另一个过程,但受同样的一般关系所支配。大多数都是这样的。一个例外是像可可脂这样的酪氨酸类物质的熔化,它的熔点是非常明确的)。
实际的计算可能是这样的:在56摄氏度的温度下,一块牛排需要1秒的时间(技术上讲,至少99%的肌醇要变性)。55摄氏度时,可能需要半分钟,54摄氏度时,需要3分钟,50摄氏度时,需要15分钟,以此类推。我在这里用的是随机数字,你可以在周围找找sous vide曲线,就可以找到肉的真实数字,我怀疑其他过程如焦糖化或淀粉凝胶化等容易获得的来源。问题的关键是,有一个依赖性,但你无法直观地预测,因为它偏离了很多线性,大多数人只能直观地预测线性联系。
那么食物内部加热需要多长时间呢?嗯,这主要取决于你的食物的几何形状和化学成分。这就解释了为什么那些告诉你要按重量计算食物的烹调时间(例如 “每250克的肉要烤10分钟")的食谱是如此糟糕。根据你的肉的形状,需要的时间会比这个时间长或短得多。其他因素,例如,处理细胞壁紧密、含水量低的优质老肉,与PSE肉的含水量较高的肉相比,也会改变所需的时间。
在给定温度下烤肉所需时间的实际计算公式是由这些微分方程描述的:
我不知道这些变量中的大部分是什么意思,我很高兴,我不需要知道。当然还有。其他的烹饪过程,如焦糖化或Maillard(制作面包皮的过程)会有一个不同的等式系统,同样复杂。一个例子是食物被烧焦。另一个典型的例子是肉类。粗略地说,它是由两种类型的蛋白质组成,即肌动蛋白和肌动蛋白。它们在不同的温度下变性–它们各自有自己的曲线,肌动蛋白的曲线向右移位。当肌动蛋白变性时,肉质是["medium"]
,柔软多汁。当肌动蛋白也变性时,肉质是["well done"]
,或坚韧而干燥。大多数人试图达到的目的是在不改变肌动蛋白的情况下使肌动蛋白变性。
&-004
还有其他不需要的变化,比如烧焦食物,或者让油热到腐烂。所以你一般都想把食物加热,但经常有一个你不想达到的极限。
在实际操作中,你只需要接受这样的知识,那就是把温度调得更低,会让你的食物在煮熟之前的时间更长。如果你把温度调得更高,时间会更短,但你有达到一些不需要的温度的风险。你也会留出更少的时间来培养味道,这在某些情况下是很重要的(如炖菜),但在其他情况下就不重要了(如煎饼)。实际的关系太复杂了。理论上可以用多项式近似法来拟合,其值更容易计算(我想道格拉斯-鲍德温曾经为某一特定的肉片做过一次),但由于你不知道每种食物的具体参数,即使你在厨房里放着计算器,也不太实用。
通过较高的温度(和烹饪时间较短),一般的效果是烧焦肉的外面,让里面的肉不完全熟。那么煮的时间长了,就有更好地混合味道,保持某种肉质的鲜嫩的效果。
在具体的情况下,可能可以用较高的温度,但仅仅是少煮一点,并不是唯一需要做的事情,还有一些其他的东西需要纠正,或者说是需要做的事情,如果你用较低的温度煮,就没有必要。