Вопрос

Почему масло передаёт тепло продуктам медленнее, чем вода?

Выполняя домашнее задание за вторую неделю курса SPU27x «Наука и кулинария: от высокой кухни до науки о мягких материалах» на платформе Edx от Harvardx, я наткнулся на такой вопрос:




Разница в удельной теплоёмкости воды и масла важна
для приготовления пищи. Например, масло нагревается быстрее, и вероятность
пережарить блюдо, если готовить его в масле, а не в воде, меньше. Кратко объясните эти
наблюдения, используя научные идеи, о которых мы говорили на этой неделе.




Нам предлагается написать краткий ответ, а после его отправки мы получаем критерии оценки и должны провести самоанализ. Вот мой ответ:




Хотя масло действительно нагревается быстрее, чем вода, из-за его более
низкой удельной теплоёмкости, это не значит, что продукты в масле
с меньшей вероятностью будут пережарены, чем в воде. Температура кипения масла обычно намного
выше, чем у воды (около 250–350 градусов по Цельсию по сравнению с
100 градусами по Цельсию). Это значит, что при приготовлении пищи в масле
очень вероятно, что температура продуктов будет намного выше, чем при
приготовлении в воде. Зная, что температура жидкости
остаётся неизменной при температуре кипения, можно сказать, что температура
продуктов, приготовленных в воде, никогда не превысит 100 градусов по Цельсию, поэтому вероятность того, что продукты подгорят в
воде, меньше, чем при приготовлении в масле, так как реакции, приводящие к
подгоранию, происходят не при такой температуре, а при
температуре кипения масел.




и в задании, которое нам дали, говорится:




Полный ответ должен содержать как минимум две из следующих идей:




  • Удельная теплоёмкость масла ниже, чем у воды.

  • Масло можно нагреть до высоких температур, затратив относительно меньше энергии, чем при нагревании воды.

  • При постоянной температуре масло передаёт пище тепло медленнее, чем вода при той же температуре.

  • В жидком состоянии масло можно нагреть до более высокой температуры, чем вода.



Для выражения этих понятий вы можете использовать разные слова, поэтому оценивайте
свой ответ по его смыслу, а не
требуйте, чтобы формулировка в точности соответствовала этой.




Таким образом, похоже, что мой ответ сильно отличается от предложенного. В частности, меня смущает, что в предложенном ответе прямо не говорится о том, действительно ли в масле продукты меньше пережариваются. Я также не понимаю, почему масло передаёт тепло продуктам медленнее, чем вода.



Я был бы очень признателен, если бы кто-нибудь прояснил для меня некоторые моменты, а также прокомментировал мой ответ.



Перевод вопроса с Cooking Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://cooking.stackexchange.com/questions/78773/why-does-oil-transfer-heat-to-food-more-gradually-than-water

15 Комментариев



    • Удельная теплоёмкость масла ниже, чем у воды.

    • Масло можно нагреть до высоких температур, затратив относительно меньше энергии, чем при нагревании воды.

    • При постоянной температуре масло передаёт пище тепло медленнее, чем вода при той же температуре.

    • В жидком состоянии масло можно нагреть до более высокой температуры, чем вода.




    Вы упускаете из виду главный фактор — психологический. У вас меньше шансов передержать блюдо на огне.



    «При постоянной температуре масло передаёт пище тепло медленнее, чем вода при той же температуре» — это в корне неверное утверждение. Во-первых, из-за меньшей удельной теплоёмкости оно будет остывать быстрее, а во-вторых, из-за более высокой температуры оно будет быстрее отдавать своё тепло. Кроме того, поддерживать эту постоянную температуру гораздо сложнее, поскольку, в отличие от воды, масло не останавливается на отметке 100 °C.



    При обычном использовании масло нагревается до более высокой температуры. Оно гораздо быстрее передаёт тепло от нагревательного элемента плиты к продуктам, а более высокая температура позволяет готовить продукты гораздо быстрее. Меньшая удельная теплоёмкость масла означает, что передача тепла происходит быстрее, и его требуется гораздо меньше, чем воды, так что, опять же, нагрев происходит быстрее.



    Все эти факторы могут привести к тому, что еда будет готовиться очень, очень быстро.



    Чтобы этого не произошло, следите за сковородой, постоянно помешивайте, наблюдайте за процессом, снимайте с огня, как только блюдо будет готово, — внимательно следите за тем, чтобы не передержать блюдо на огне.



    В случае с варкой вы оставляете кастрюлю на плите и занимаетесь чем-то другим, пока блюдо томится. И вы гораздо чаще пропускаете момент, когда блюдо готово, и оно переваривается просто потому, что процесс занимает слишком много времени, чтобы постоянно его контролировать.



    Хотя все физические факторы, такие как предельная температура, теплопроводность, распределение тепла и так далее, говорят в пользу воды, когда речь идёт о переваривании пищи, именно из-за того, что жарка так подвержена перевариванию, что требует постоянного внимания, вероятность того, что вы пережарите что-то в масле, ниже.


  1. Я не химик-эксперт, поэтому рискну предположить: может быть, дело в том, что «масло и вода не смешиваются», то есть в растворимости, и в способности воды лучше проникать в поверхность продуктов, которые мы хотим приготовить? Я бы предположил, что в большинстве продуктов содержится значительное количество воды по сравнению с количеством масла/жира/липидов и что масло готовит продукты только на поверхности, а вода готовит их полностью?


  1. Иногда мне нравится заглядывать в эти пыльные уголки своего сознания и думать о том, как всё устроено на самом деле. Но чаще всего я слишком напрягаю свой мозг на работе, так что проще бросить кусок мяса на гриль и есть как пещерный человек. ;) Но спасибо, что указали на мою оплошность.
  1. @Paparazzi Ладно, половину я сильно испортил. На моей старой степени по физике много пыли.
  1. Если поддерживать одинаковую температуру, то вода не будет нагреваться в два раза быстрее, чем масло. Если вы выключили горелку, то да.
  1. Если не вдаваться в бесконечные подробности, то большая часть процесса жарки заключается в нагревании воды, уже содержащейся в продуктах, до температуры испарения, а затем в испарении этой воды. Теплота испарения велика, и это не проблема, если вы готовите при температуре 100 °C, то есть при кипении в воде.
  1. Удельная теплоёмкость сама по себе мало что говорит о теплопередающих свойствах конкретной среды, поскольку теплопроводность и вязкость, помимо прочего, тоже играют свою роль.



    Пожалуй, самое важное отличие заключается в том, что кипящая вода будет иметь практически постоянную и стабильную температуру, то есть около 100 градусов по Цельсию, и, если она не находится в герметичном контейнере (например, в скороварке), она физически не может нагреться сильнее, сколько бы тепла вы в неё ни добавили. Но это никак не связано с её удельной теплоёмкостью. С другой стороны, масло, скорее всего, загорится до того, как достигнет точки кипения, но нагреется до гораздо более высокой температуры (в зависимости от используемого масла), поэтому оно гораздо лучше подходит для быстрого приготовления при высокой температуре.



    Таким образом, если вы варите продукты в кипящей воде, то поджечь их практически невозможно (если только кастрюля не выкипит), но переварить их вполне реально.



    Тем не менее это не самая важная причина для выбора того или иного масла, и вас, скорее всего, больше интересует, как среда для приготовления пищи взаимодействует с самим продуктом.


  1. Я думаю, проблема в том, что вы сравниваете жарку, при которой используются более высокие температуры, с варкой или тушением, при которых используются более низкие температуры, из-за того, что вода закипает при гораздо более низкой температуре.



    Если рассматривать этот вопрос в контексте кулинарии, то можно сравнить время, необходимое для приготовления мяса методом конфи, с временем, необходимым для его варки или тушения, поскольку температура обеих жидкостей для приготовления будет чуть ниже 100 °C, и можно провести прямое сравнение, то есть рассмотреть часть вопроса, связанную с «теплопередачей при фиксированной температуре».



    Да, я не уверен, что утверждение о том, что «вероятность пережарить блюдо» ниже, чем в случае с водой, действительно верно, потому что, если только вы не готовите конфи, температура воды и масла редко бывает «фиксированной».


  1. Во-первых, я не думаю, что вопрос, который вы задаёте, сформулирован правильно (ваш вопрос об этом вопросе сформулирован лучше). У нас нет доступа к контексту курса, но сам по себе этот вопрос кажется неудачным. Фраза «вы с меньшей вероятностью передержите блюдо» вызывает вопросы, потому что способы приготовления в масле и в воде сильно отличаются, как и следовало ожидать, исходя из удельной теплоёмкости и температуры кипения. Хотя масло может передавать меньше тепла за фиксированный промежуток времени при той же температуре, что и вода, маловероятно, что масло и вода будут иметь одинаковую температуру. Вы просто не готовите на масле и воде одинаково.



    В исходном вопросе и ответе термин «пережарить» относится к внутренней температуре продукта. В вашем ответе пережаривание рассматривается как подгорание, а это не одно и то же. Возможно, они имеют в виду случай, когда стейк не прожарится (пережарится) до того, как вы заметите, что его внешняя часть неприятно обуглилась при жарке на сковороде в масле, но при варке стейк может оказаться пережаренным без видимых признаков.


  1. Я собираюсь раскритиковать вопрос за то, что он сформулирован плохо/вводит в заблуждение. РЕДАКТИРОВАТЬ: хорошо, я перефразирую вопрос, мне стыдно, что человек с дипломом по физике неправильно понимает удельную теплоёмкость.



    Что касается удельной теплоёмкости, то удельная теплоёмкость растительных масел примерно в два раза ниже, чем у воды. Это значит, что для повышения температуры воды на то же количество градусов, что и у масла, требуется примерно в два раза больше энергии, или же для понижения температуры масла на то же количество градусов требуется в два раза меньше энергии. По сути, это означает, что при одинаковой температуре вода обладает в два раза большей кулинарной энергией, чем масло, поэтому при одинаковой температуре вода будет готовить быстрее и может привести к пережариванию без дополнительного вложения энергии. Но редко когда для приготовления пищи используют масло или воду в качестве источника тепла. Чаще всего в среду постоянно добавляют энергию, чтобы поддерживать относительно постоянную температуру.



    Меньшая удельная теплоёмкость масла означает, что его легче нагреть или охладить, чем воду, что делает его более эффективным в передаче энергии от источника тепла или от его запаса к другому объекту. Поэтому оно должно готовиться быстрее, чем вода. Для сравнения: удельная теплоёмкость воды составляет чуть больше 4. Мы не будем указывать единицы измерения, они скучные, но это количество энергии, необходимое для нагревания воды на 1 градус. Удельная теплоёмкость растительного масла составляет около 2. Удельная теплоёмкость меди — 0,385. Чем меньше число, тем лучше оно справляется с передачей тепла.



    Я бы не сказал, что при жарке в большом количестве масла вероятность пережарить продукты меньше, если только не используются плохие нагревательные элементы и небольшой резервуар, который не может поддерживать температуру. Однако в этом случае продукты пережариваются по-другому: снаружи они подгорают, но внутри остаются сочными, в то время как при варке в воде мясо просто высыхает. Но я вынужден не согласиться с основным утверждением вопроса.


  1. Пережаривать — это глупо. Всё зависит от времени, температуры и скорости теплопередачи.



    Утверждение о том, что в воде теплопередача будет выше, чем в масле при той же температуре, на мой взгляд, не совсем верно. Да, масло будет охлаждаться (снижать температуру) быстрее при контакте с более холодной поверхностью продуктов, чем вода, из-за более низкой удельной теплоёмкости. Но это жидкость, и температура будет довольно постоянной. Молекула масла будет быстро замещаться другой молекулой. Вязкость будет влиять на скорость перемешивания. Даже во время контакта молекула масла будет получать тепло от молекул, находящихся позади неё. Я понимаю, что удельная теплоёмкость — это a фактор, но я не уверен, что этого фактора достаточно для измерения. Я бы сказал им то, что они хотят услышать.



    Это было бы довольно просто измерить. Возьмите по кастрюле с водой и маслом, в каждой из которых должно быть 180 градусов по Фаренгейту. Охладите два термометра в одном и том же стакане с водой. Поместите их в кастрюли и посмотрите, в какой из них температура достигнет 180 градусов по Фаренгейту раньше. Затем поменяйте термометры местами.


  1. Что касается пережаривания, то варёный стейк, температура которого превысила идеальную, скорее всего, будет жёстким и сухим. Однако тот же стейк, обжаренный во фритюре до той же температуры, скорее всего, будет просто жёстким. По мере приготовления из продуктов выходит вода, и в идеале приготовление (обжаривание) нужно прекращать в тот момент, когда воды больше не остаётся, то есть когда достигается равновесие. В противном случае масло проникает в продукты. Масло всё ещё кажется влажным на вкус, поэтому, несмотря на то, что технически блюдо пережарено, на вкус оно таким не кажется. И это, скорее всего, произошло задолго до того, как внешняя часть подгорела.
  1. Я согласен с тем, что «меньше шансов пережарить» — это проблема. Это действительно так, только если вы не добавляете в систему дополнительную энергию (то есть снимаете её с огня) и если изначально обе жидкости были одной температуры. В случае поддержания постоянной температуры вы будете добавлять в масло меньше тепла, чем в воду, чтобы поддерживать температуру. Масло во многих отношениях может подгореть с большей вероятностью, учитывая, что оно может нагреваться до гораздо более высокой температуры, чем вода, при этом визуально не проявляя признаков нагрева, пока не достигнет точки кипения.
  1. Вопрос и ответ выглядят так, будто их написал студент, изучающий домоводство и пытающийся применить знания по химии. Никто не будет нагревать большую кастрюлю с маслом до 100 °C с помощью термометра, а затем погружать в неё продукты. Так что с практической точки зрения вопрос не имеет смысла. Обычно жарят при температуре 180 °C. Несмотря на то, что масло обладает низкой теплоёмкостью, более высокая температура приведёт к более быстрой передаче тепла продуктам.
  1. Чем ниже удельная теплоёмкость, тем быстрее нагревается масло, а значит, вы быстрее получите обратную связь о результатах, быстрее отреагируете и предотвратите возгорание. Это также означает, что после отключения источника тепла масло быстрее остынет. Попробуйте надеть джинсы и встать рядом с источником тепла (например, с электрическим обогревателем). В течение нескольких секунд вы не будете чувствовать тепла, но затем внезапно ощутите обжигающий жар — и будет уже слишком поздно что-либо предпринимать. В этом и заключается опасность более высокой удельной теплоёмкости.
Вы уже ответили на этот вопрос