Температурные градиенты в варёных/запечённых яйцах?

Предположительно, вопрос касается температурных градиентов внутри яйца, то есть разницы температур снаружи и внутри. На самом деле это очень важно с точки зрения приготовления, потому что от этого зависит, как приготовятся желток и белок.

Вкратце: я бы ожидал увидеть более крутой градиент при кипячении, чем при использовании конвекционной печи, но фактические результаты вашей лаборатории позволят вам сделать более уверенный вывод.

Это зависит от скорости теплопередачи, которая наиболее очевидна при температуре, поддерживаемой для скорлупы. Это также можно определить по общему времени приготовления. Если один способ занимает больше времени, значит, тепло передаётся медленнее, и, следовательно, можно ожидать более равномерного распределения температуры внутри яйца (тепло успевает распространиться внутрь), в то время как при более быстром способе градиент будет более крутым (снаружи яйцо нагревается гораздо быстрее, чем тепло распространяется внутрь).

При варке есть только один вариант: вода нагревает скорлупу почти до 100 °C. Теплопередача очень эффективная, вода хорошо перемешивается и обладает очень высокой теплоёмкостью, поэтому она легко справляется с этой задачей. Варка яиц вкрутую обычно занимает менее десяти минут.

С духовкой всё не так однозначно. Без какой-либо конвекции температура скорлупы будет значительно ниже температуры воздуха в духовке в течение довольно долгого времени, потому что воздух не может передавать тепло достаточно быстро. Скорее всего, это справедливо даже для духовки с конвекцией: если вы положите яйцо в духовку, подождёте минуту, а затем проверите температуру скорлупы, я сильно сомневаюсь, что она будет равна температуре воздуха в духовке. Выпечка без конвекции при температуре около 180 °C обычно занимает около получаса, и я думаю, что конвекция сокращает это время до 20–25 минут. Так что я почти уверен, что в духовке менее эффективная теплопередача, более длительное время приготовления и более ровный температурный режим, но если у вас мощная, достаточно горячая духовка с хорошей конвекцией, то всё может быть иначе.

В общем, по вашему описанию сложно сказать наверняка. Однако если вы действительно провели эксперимент, то можете судить по результатам. Яичные белки становятся мягкими, но плотными при температуре 68 °C и полностью застывают при температуре 82 °C, в то время как яичные желтки становятся плотными при температуре 69 °C и сухими/крошащимися при температуре 82 °C. Более резкий температурный градиент внутри яйца означает, что желток будет прожарен хуже, чем белок, а более плавный температурный градиент означает, что они будут прожарены примерно одинаково.

Если вы заметили разницу во времени приготовления или в степени готовности желтка и белка, то вы попали по адресу.

Несмотря на всё вышесказанное, воздействие сухого и влажного тепла имеет и другие существенные последствия. При сухом нагреве высыхает мембрана и даже часть белка под ней. Если дать яйцу достаточно времени, белок отделится от скорлупы и станет заметно более сухим и плотным, а иногда даже коричневым. Таким образом, различия, которые вы замечаете в готовом яйце, могут быть связаны не только с перепадом температур.

Градиент температуры — это изменение температуры на некотором расстоянии. Возможно, в колледже я слишком много времени уделял термодинамике, но, на первый взгляд, это сложный вопрос. Нужно рассмотреть три основных аспекта. Теплообмен между яйцом и «средой» и градиенты в различных областях.

Я могу выделить два градиента, которые стоит рассмотреть. Во-первых, это градиент по радиусу яйца. Поскольку яйцо в условиях A (вода) и B (духовка) одинаковое, нам не нужно об этом думать, потому что любая разница в градиенте зависит исключительно от различий за пределами яйца. Во-вторых, это градиент по всей «теплопередающей среде» (кипящей воде или воздуху в духовке). Поскольку вода кипит, она хорошо перемешана и в ней нет температурного градиента. Если духовка с конвекцией, то можно сказать, что градиента нет, но если это обычная духовка, то градиент будет от поверхности яйца к воздуху.

Следующее, что нужно учитывать, — это теплообмен между средой и поверхностью яйца. Поскольку воздух менее плотный, чем вода, в заданном объёме находится меньше атомов. Это означает, что между средой и скорлупой яйца происходит меньше столкновений... а значит, меньше возможностей для передачи энергии от среды к скорлупе.

Как только тепло проникнет сквозь яичную скорлупу, оно будет одинаково распределяться по яйцу в обоих случаях.

Что всё это значит? Поскольку теплообмен в воздухе менее эффективен, чем в воде, воздух должен быть намного горячее воды, чтобы за то же время нагреть середину до определённой температуры. Однако, поскольку воздух горячее, температура внешней оболочки будет намного выше 100 градусов, когда внутренняя оболочка нагреется, то есть температурный градиент будет больше.

Сложность в том, что, не зная температуру в духовке, я не могу с уверенностью сказать, что градиент выше.

Я отвечу с точки зрения инженера-химика.

Духовка также хорошо передаёт лучистое тепло.

В движущейся жидкости это действительно конвекция, но её можно смоделировать как теплопроводность.

Как только температура поверхности яйца достигает определённого значения, не имеет значения, как она была достигнута. Внутренняя часть яйца не знает, как нагревалась скорлупа, и температурный градиент будет таким же. Хотите верьте, хотите нет, но наклон температурного градиента остаётся практически неизменным в процессе приготовления яйца.

Если вы опустите яйцо в холодную воду, а не будете ждать, пока вода закипит, разница будет существенной.

Начинать с холодной духовки — очень плохая идея. Чтобы разогреть духовку, потребуется некоторое время.

Главное отличие — вода в воде. Она будет циркулировать между скорлупой и мембраной, обеспечивая более равномерную теплопередачу. В духовке яйцо высохнет и в нём образуются пустоты.