Pregunta realmente básica que me está molestando ...

Hablando matemáticamente, 200 grados de calor durante 10 minutos deberían ser lo mismo que 400 grados de calor durante 5 minutos, pero ese no es el caso, ¿verdad?

Entonces, ¿cuál es la diferencia si cocino algo durante 5 minutos a 450 frente a 350, en lugar de algo a 350 durante 3 minutos o 7 minutos?

¿Qué "dial" (tiempo / temperatura) cambia el resultado de qué manera? ¿Por qué es esto?

Un error fundamental en esta pregunta: 400 grados no es el doble de caliente que 200 grados. La temperatura es una medida de la energía cinética de las partículas involucradas. La única escala en la que puedes hacer el tipo de relación que estás imaginando es Kelvins, tienes que medir desde cero absoluto.

400 F = 477.59 K
200 F = 366.48 K

así que la energía cinética del aire en el horno es de solo 477/366 = 1.3 veces más alta a 400 F que a 200. Para casos simples, como cuánto tiempo se tarda en evaporar una bandeja de agua, 1.3x es probablemente bastante cerca de la derecha, pero como se señaló anteriormente, hay una gran cantidad de otras variables que entran en juego con la comida real.

Entonces ...

Variaciones de tiempo de horneado para una receta que requiere 400 grados durante 30 minutos convertidos en un tiempo de cocción de 450 y un tiempo de cocción de 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 o 28 minutos 21 segundos

Muchas cosas "suceden" al cocinar un plato en particular. Estos procesos físicos y químicos (incluso biológicos) requieren un cierto rango óptimo de temperatura (y humedad) y tardan cierto tiempo en completarse.

Por ejemplo, cuando hornea pan, la levadura en la masa permanece viva hasta que la temperatura sube lo suficiente como para matarla. Continúa produciendo gas a medida que el calor comienza a fijar la masa. La masa debe fraguarse justo cuando las burbujas estén en su tamaño más grande para pan esponjoso. Si la producción de gas alcanza su punto máximo antes de que la temperatura sea lo suficientemente alta, las burbujas pueden colapsar; Si la temperatura aumenta demasiado rápido, la masa se fraguará demasiado pronto.

Si tengo un pedazo de carne resistente, podría cocinarlo durante 12 horas a baja temperatura y alta humedad para ablandarlo (y tal vez en un líquido para estofar para agregar sabor). Luego puedo cocinarlo durante dos minutos a una temperatura muy alta para dorar la superficie sin aumentar la temperatura general, por lo que el interior sigue siendo raro. En general, cuando cocina carne en seco, a menudo desea que el interior alcance una cierta temperatura, sin que el exterior se seque demasiado. Entonces es un equilibrio entre dos extremos. Si desea una temperatura interna de 150 para matar bacterias o parásitos, puede imaginar cocinar durante 12 horas hasta que toda la pieza alcance esa temperatura, pero luego pierde mucha humedad. Podrías subirlo a 500 y esperar que el interior se caliente más rápido, pero para cuando el interior esté listo, la carne en el exterior se calienta demasiado y quizás incluso comienza a ennegrecerse. En algún punto intermedio, el interior se hace correctamente, con el exterior un poco dorado y crujiente.

Si está cocinando semillas como arroz o frijoles, las semillas tardan cierto tiempo en absorber el agua y volverse lo suficientemente suaves como para comer, y esto sucede más rápido si la temperatura es alta. Mientras cocina en agua tiene un límite de temperatura máxima, en el punto de ebullición.

Por lo tanto, las instrucciones de cocción se calibran por prueba y error (e intuición educada) para permitir que los diferentes procesos químicos y físicos sucedan en las condiciones que producen el mejor sabor y textura.

Es cierto que existe una correlación negativa entre el tiempo de cocción y la temperatura: cuanto mayor es la temperatura, menor es el tiempo de cocción. Pero es altamente no lineal. Incluso si tuviera en cuenta el hecho de que la temperatura se mide en una relación, no en una escala de intervalo donde el cero real está en 0 Kelvin, todavía no lo ayudará en absoluto.

Temperatura interna

Considere primero la parte más fácil del proceso: la relación entre la temperatura interna de los alimentos y la cocción de los alimentos. Cocinar alimentos con calor está esperando que ocurran ciertos cambios termodinámicos, por ejemplo, en el caso de la carne, espera que las proteínas se desnaturalicen. Esto significa que comienzas con la molécula de proteína bastante rizada, y después de haber sufrido suficiente movimiento browniano, se deshace un poco, perdiendo algunos de los enlaces más débiles entre los átomos.

La probabilidad de que una molécula se desnaturalice después de una cantidad de tiempo constante, digamos 1 segundo, debe seguir aproximadamente una distribución gaussiana, dependiendo de la temperatura de los alimentos (temperatura más alta -> la molécula se sacude y se mueve más, y choca más con otra moléculas, lo que hace que los enlaces ternarios y cuaternarios débiles se rompan):

Según el teorema del límite central , de los millones de moléculas en su comida, la distribución anterior también le dice qué porcentaje de ellas se convertirá al estado cocinado después de un segundo. Esto explica por qué, si calientas el jarabe de azúcar, obtienes caramelo a una temperatura determinada casi al instante: has alcanzado la temperatura en la que más del 99% de tus moléculas se convertirán al estado caramelizado después de un segundo, pero si dejas el azúcar por un tiempo muy prolongado. mucho tiempo a temperaturas más bajas, también se caramelizará. Esto se debe a que después de suficientes segundos de una molécula en diez mil caramelizados por segundo, obtienes el terrón de azúcar entero caramelizado. Por otro lado, la temperatura de su habitación es tan baja que tal vez solo una molécula en mil millones se convertirá en azúcar almacenada a temperatura ambiente, y tendrá que esperar durante siglos para que se caramelice. Esto se debe a que está en un punto casi plano en el extremo izquierdo de la curva.

Entonces, el tiempo y internal food temperatureestán conectados de una manera muy no lineal. Teóricamente podrías hacer algunas predicciones, si supieras los parámetros mu y sigma de la curva gaussiana; sin embargo, cambiarán con el alimento y el proceso que desea que suceda. La desnaturalización de las proteínas ilustradas anteriormente es uno de esos procesos, la caramelización es otro, pero se rige por la misma relación general. La mayoría de ellos son. (Una excepción sería la fusión de sustancias cristalinas como la manteca de cacao, que tienen un punto de fusión claramente definido).

El cálculo real podría ser así: a 56 grados Celsius, se tarda 1 segundo en cocinar un filete (técnicamente, para que al menos el 99% de la miosina en él se desnaturalice). A 55 grados Celsius, puede tomar medio minuto, a 54 grados Celsius, 3 minutos, a 50 grados Celsius, 15 minutos, y así sucesivamente. Estoy usando números aleatorios aquí, puedes encontrar los números verdaderos para la carne si buscas curvas sous vide, dudo que haya fuentes fácilmente accesibles para otros procesos como la caramelización o la gelación de almidón. El punto es que hay una dependencia, pero no se puede predecir intuitivamente, porque se desvía mucho de una lineal, y la mayoría de las personas solo pueden predecir intuitivamente las conexiones lineales.

Transferencia de calor

Pero se vuelve aún más complicado. No puedes calentar cada molécula individualmente. Olvidemos las microondas por un tiempo, no te ayudan mucho y de todos modos no tienen configuraciones de temperatura. Lo que tiene es una fuente de calor, como una estufa, horno o fuego abierto, y desea transferir calor a la comida. El calor se transfiere por convección, conducción y radiación a la superficie de los alimentos, y se propaga hacia el interior principalmente por conducción para alimentos sólidos y una combinación de convección y conducción para fluidos. Entonces, cuando ha calentado la superficie de los alimentos a 100 grados centígrados, el interior es mucho más frío.

¿Y cuánto tiempo lleva calentar el interior de la comida? Bueno, esto depende principalmente de la geometría de sus alimentos y su composición química. Lo que explica por qué las recetas que le dicen que cocine los alimentos durante un tiempo determinado por peso (por ejemplo, "asar la carne durante 10 minutos por 250 g) son tan malas. Dependiendo de la forma de su carne, tomará mucho más tiempo o menos que eso Otros factores, por ejemplo, lidiar con carne envejecida de alta calidad con paredes celulares apretadas y bajo contenido de agua en comparación con la carne PSE con su mayor contenido de agua también cambiará el tiempo necesario.

Estas ecuaciones diferenciales describen la fórmula real para calcular el tiempo necesario para asar carne a una temperatura dada:

No sé qué significan la mayoría de estas variables, y estoy feliz de no tener que hacerlo. Y, por supuesto, otros procesos de cocción como la caramelización o Maillard (el proceso que crea costras) tendrán un sistema de ecuaciones diferente, igualmente complicado.

Cambios no deseados

A veces hay procesos en la cocina que no quieres que sucedan. Un ejemplo es la comida que se quema. Otro ejemplo típico es la carne. Se compone, en términos generales, de dos tipos de proteínas, actina y miosina. Se desnaturalizan a diferentes temperaturas: cada uno de ellos tiene su propia curva y la actina se desplaza hacia la derecha. Cuando la miosina se desnaturaliza, la carne es mediumsuave y jugosa. Cuando la actina también se desnaturaliza, la carne es well donedura o seca. Lo que la mayoría de las personas intentan lograr es desnaturalizar la miosina pero sin cambiar la actina.

También hay otros cambios no deseados, como quemar la comida o calentar el aceite hasta el punto de descomponerse. Por lo tanto, generalmente desea calentar su comida, pero con frecuencia hay un límite que no desea alcanzar.

En la práctica

En términos prácticos, solo tiene que vivir con el conocimiento de que reducir la temperatura hará que su comida tarde más hasta que se cocine. Si lo hace más caliente, tomará menos tiempo, pero corre el riesgo de alcanzar una temperatura no deseada. También deja menos tiempo para que se desarrollen los sabores, lo cual es importante en algunos casos (por ejemplo, guisos) pero no en otros (por ejemplo, panqueques).

Cualquier intento de obtener más precisión que la anterior no es práctico. Las relaciones reales son demasiado complicadas. Es teóricamente posible ajustar una aproximación polinómica cuyos valores son mucho más fáciles de calcular (creo que Douglas Baldwin lo había hecho una vez para un corte de carne específico), pero como no conoce los parámetros específicos que debe usar para cada alimento, No es una propuesta práctica, incluso si tiene una calculadora en su cocina.

La conclusión: no cocine por tiempo.

No es posible calcular de manera confiable cuándo se harán los alimentos a una temperatura dada. Si un autor de recetas le da una aproximación, será bastante impreciso, porque dependerá de la forma de su comida, el material y el grosor de su sartén, las desviaciones de temperatura de su horno, etc. Así que ni siquiera puede decir algo así como "Sé que toma 30 minutos a 300 Fahrenheit, quiero saber cuánto tiempo toma a 350 Fahrenheit". Solo toma 30 minutos en condiciones muy especiales, que tal vez sin saberlo, replica cada vez que asa, utilizando el mismo horno, la misma sartén y la carne del mismo carnicero.

La buena noticia es que no necesita lo anterior para cocinar bien . Su carne se hace en el horno incluso si no puede calcular lo anterior. Solo tiene que juzgar cuándo sacarlo, y si bien el tiempo es bastante inútil para esa decisión, hay muchas otras señales mucho mejores para ello. Un termómetro es el método más fácil, y la experiencia le enseñará a reconocer la perfección incluso sin él, por el olor y las pistas visibles como el color, la textura, la cantidad de vapor, etc.

Pasar a una temperatura más alta (y cocinar por menos tiempo) tiene el efecto general de quemar el exterior de la carne y hacer que el interior no esté perfectamente cocinado. Cocinar durante más tiempo tiene el efecto de mezclar mejor los sabores y mantener tiernos algunos tipos de carnes.

En casos específicos, probablemente sea posible usar una temperatura más alta, pero simplemente cocinar menos no es lo único que hay que hacer; Hay algo más que debe corregirse, o algo que debe hacerse y no era necesario si hubiera cocinado a una temperatura más baja.

Michael en Herbivoracious señaló que duplicar la temperatura no duplica el calor. Eso es parte del problema, pero puede corregirlo y aún así no obtendrá alimentos cocinados adecuadamente.

Kiamlaluno señaló que quemarás el exterior antes de cocinar el interior, lo cual creo que es más tu punto. La razón detrás de esto es que el calor tarda un poco en llegar al interior de los alimentos. Si tuviera algún tipo de horno teórico que pudiera calentar todos sus alimentos exactamente a la misma velocidad, entonces cocinar a una temperatura más alta durante un período de tiempo más corto le daría los resultados que está buscando. Lamentablemente, dicho dispositivo no existe. La transferencia de calor está descrita por la Ley de Enfriamiento de Newton (dQ / dt = -h · AΔT)

Esta nos la pregunta:

Hablando matemáticamente, 200 grados de calor por 10 minutos deberían ser lo mismo que 400 grados de calor por 5, pero ese no es el caso, ¿verdad?

Para mostrar que los dos son diferentes, todo lo que se necesita es un solo ejemplo de contador.

Considere la ebullición de un huevo. Si hierve el huevo en 105 Fahrenheit (40 Celsius) durante un período prolongado de tiempo, ni la yema ni la clara de huevo se establecerán.

Si lo cocina a, digamos 160 Fahrenheit (70 Celsius), eventualmente obtendrá un huevo duro.

La clara de huevo y la yema de huevo consisten en proteínas. Cuando las proteínas se calientan a cierta temperatura, las proteínas se desnaturalizarán. En el caso del huevo, la reacción química (desnaturalización) simplemente no se activará a temperaturas más bajas.

En pocas palabras, si hornea algo a 400 grados, se cocinará más rápido en el exterior, por lo que se cocinará demasiado por fuera y por debajo si se cocina a una temperatura más baja, se cocinará de manera más uniforme y si lleva el artículo a cocinar (si fuera carne o algo frío) a temperatura ambiente antes de cocinarlo, también se cocinará de manera más uniforme y más rápida.