domenica 12 marzo 2017

Cottura: un occhio scientifico

Cottura e cucina. La cottura vista con occhio scientifico: calore, energia e temperatura. E il microonde?


Hey guys!

Visto che belle giornate di sole ci regala la natura? Avete notato che quando non si sa di cosa parlare, si parla del tempo? È un modo per ovviare al silenzio imbarazzante che si crea tra due persone quando magari non si conoscono bene. In questo modo, però, non si entra realmente in contatto con il nostro interlocutore. 

A costo di sembrare strani, quindi, si dovrebbe cercare di parlare di argomenti più seri e personali.

Oggi, ho deciso di parlare della cottura del cibo. Non che sia un argomento personale! Ma per lo meno non parliamo del tempo : )


Cottura ed evoluzione


Noi esseri umani siamo gli unici che cuociono il cibo, nel senso che prima di mangiarlo gli facciamo subire un trattamento termico.

Questa piccola azione, di cottura del cibo, è stata fondamentale per la nostra evoluzione perché ci ha permesso di arrivare fino a dove siamo oggi.

La cottura ha la capacità di trasformare gli alimenti a livello molecolare rendendoli più digeribili. In questo modo siamo maggiormente in grado di assimilare i nutrienti e di ricavare più energia. Ci nutriamo meglio e il nostro corpo può crescere.

Nell’evoluzione, il cervello è la parte del corpo che si è potuta sviluppare di più, proprio grazie a questo surplus energetico che siamo stati in grado di fornire al nostro organismo.
 
Evoluzione cervello umano grazie a cottura
Nelle diverse parti del mondo si sono sviluppati diversi modi di cuocere il cibo, e questo ha portato allo sviluppo di diverse culture.

Cuocere e cucinare


Cucinare e cuocere non sono sinonimi. Spesso, però, sono confusi come tali.

Cuocere vuol dire sottoporre all’azione del fuoco gli alimenti per renderli atti a essere mangiati e digeriti.

Cucinare vuol dire preparare e cuocere, elaborare e aggiustare. 
Sottende quindi ad un significato più ampio, che comprende anche le diverse culture.

Oggi parleremo più precisamente della cottura e dei diversi metodi di cottura da un punto di vista scientifico. Non per questo sarà difficile. Anzi, è un nuovo modo di guardare alla cucina e di capire quello che avviene quando decidiamo di preparare qualcosa da mangiare! 

Vedrete, sarà molto interessante come applicare la fisica alla cucina. E ve lo dice una che dopo 5 anni di liceo scientifico di fisica proprio non ne vuole più sapere!

Cottura 


Quando cuociamo il cibo, abbiamo detto che lo sottoponiamo all’azione del fuoco. Quindi è coinvolta dell’energia che fornisce calore, e una variazione di temperatura.

Il calore è una forma di energia interna a un corpo, dovuta al moto disordinato e rapidissimo delle molecole che lo compongono. Il calore si trasmette da un corpo a un altro quando tra essi ci sia una differenza di temperatura, fluendo da quello a temperatura maggiore a quello a temperatura minore.

Più le molecole che compongono un oggetto, alimento, sono ricche di energia ed in movimento, più il corpo sarà caldo. All’aumentare del movimento delle molecole si ha un aumento di calore dell’oggetto e quindi una variazione di temperatura.
Energia molecolare e calore
Il calore è legato all’energia. La temperatura è una differenza di calore.

Quando cuociamo i cibi, forniamo dell’energia agli alimenti da una fonte di calore. Questa energia in cucina, nello specifico, è fornita per
  • Conduzione
  • Convezione
  • Irraggiamento

Conduzione - Convezione - Irraggiamento


Conduzione


Con la conduzione il calore viene trasferito da un corpo caldo al corpo freddo fino a quando non si raggiunge un equilibrio termico. I due corpo devono essere in contatto.

L’elevata energia delle molecole del corpo caldo le fa vibrare velocemente. Queste vibrazioni raggiungono le molecole del corpo freddo che sono più ferme e cominciano e vibrare a loro volta generando calore. In questo modo la vibrazione raggiunge tutta la superficie fredda dell’alimento e la riscalda.
 
Conduzione
Stiamo parlando di alimento a contatto con la padella, padella in contatto con il fuoco, alimento immerso in un liquido.

La velocità con cui il calore si propaga, quindi la velocità con cui si cuoce un alimento, dipende da:
  • Tipo di materiale: che alimento vogliamo quocere?
  • Area: dimensione dell’alimento
  • Differenza di temperatura tra i due corpi
  • Distanza tra fonte di calore e sostanza da scaldare.


Non tutti gli alimenti cuociono nello stesso tempo. Quindi ci vuole diversa quantità di energia a seconda degli alimenti. Con una breve formula fisica, vediamo che la quantità di calore Q necessaria per scaldare un alimento, è data da

Q=m*C*DT

Non agitatevi. Questo serve solo a dimostrare che il calore necessario per scaldare un alimento dipende 
  • dalla sua massa,m
  • dal suo calore specifico C,
  • dalla differenza di temperatura, DT, da quella di partenza a quella di arrivo. Ad esempio dai 4°C del frigo ai 100°C per la ebollizione dell’acqua per la pasta.
Da qui capiamo che per portare a 100°C l’acqua per la pasta o una carota, entrambi usciti dal frigo, a parità di peso, abbiamo bisogno di diverse quantità di calore, quindi di tempi diversi.  

Proprio perché una è pasta e una è una carota, e quello che cambia è C, il calore specifico. 

Ci basta sapere, ma questo è intuibile dalla formula, che più C è elevato, più calore è necessario. L’acqua, ha un valore di C molto elevato, quindi necessita di molto calore. Gli alimenti che sono ricchi di acqua necessitano di molto calore.

Spero di non avervi perso, perché ora parliamo di convezione.

Convezione


La convezione è il modo che hanno i fluidi di propagare calore al loro interno. Quindi aria, acqua, liquidi e gas si scaldano non solo perché le molecole singole cominciano a vibrare, ma anche perché la massa si mescola. Le molecole passano da una zona calda ad una zona fredda.

Esempio pratico verificabile a casa con i termosifoni. Più ci avviciniamo al soffitto, più è caldo, più scendiamo più è freddo.
 
Moti convettivi - Aria in casa
Ma l’aria che è in alto non sta sempre in alto e quella in basso non sta sempre in basso. 
La fisica ci dice che quando una particella di carica di energia diventa più leggera e tende a salire. 
Con la vibrazione delle particelle il calore si trasmette e avendo un polo caldo e uno freddo. C’è un continuo spostamento di calore, per cui le molecole fredde diventano calde, salgono, si raffreddano e scendono. 
In questo modo si formano i moti convettivi.

L’aria del forno, l’acqua per bollire, l’olio per friggere, si scaldano in questo modo. 
È vero che una parte della massa è a contatto diretto con la fonte di calore: il fondo della pentola o il fondo del forno, ma il calore all’interno del fluido viene trasmesso in questo modo qui. Non con la conduzione di prima.

Attenzione però. Se inseriamo un alimento in questo fluido caldo, il calore passa dal fluido all’alimento per conduzione, perché le due materie sono in contatto.

Il forno si scalda per convezione. Inseriamo la torta. La torta entra in contatto con l’aria calda e per conduzione scalda la superficie della torta. Dalla superficie il calore passa all’interno della torta cucinandola interamente.
 
Forno: conduzione e convezione
L’acqua scaldatasi per convezione giunge a bollore. Butto la pasta. L’acqua calda entra in contatto con la pasta e comincia a scaldarla dalla superficie per conduzione. All’interno della pasta, per conduzione, si trasmette il calore.

Direi che ci siamo, no?

Irraggiamento


Arriviamo infine all’irraggiamento. Qui la trasmissione del calore avviene senza che ci sia un contatto diretto tra l’alimento e la fonte di calore. Sono le onde elettromagnetiche a trasmettere il calore. 

Onde che vediamo, come le braci del barbecue, o che non vediamo come per il microonde. L’energia si trasmette attraverso l’aria o il vuoto.

Pensiamo allo spiedino sopra alla brace, ma non in contatto diretto; oppure al broiling per cui il calore è tutto attorno all’alimento, come per la cottura del kebab. Una volta che la radiazione raggiunge la superficie dell’alimento, è per conduzione che l’alimento di cuoce.
 
Broiling - Irraggiamento kebab
Con questo tipo di cottura, è molto facile bruciare la superficie senza aver cotto l’interno del prodotto. è anche vero che si liberano degli aromi intensi.

Microonde


Questo non vale per il microonde. Sapete perché? La cottura al microonde è una cottura a freddo.

Le onde elettromagnetiche prodotte dal microonde vanno a colpire le molecole di acqua dell’alimento. Queste molecole di H2O si caricano elettricamente e cominciano a vibrare, quindi vanno a riscaldare il cibo. 

La cottura avviene dall’interno del cibo verso l’esterno, e non il contrario! È l’interno del prodotto che si riscalda e va a cuocere il resto del prodotto.
 
Cottura a microonde
Con questo tipo di cottura il cibo non si disidrata eccessivamente, non si sciolgono i grassi, non si crea nessuna crosta croccante e caramellizzata. Non si hanno tutte le reazioni chimiche che permettono il rilascio delle molecole aromatiche.

Possiamo dire che la cottura al microonde permette una cottura da ospedale.

Spero di avervi fatto vedere la cucina sotto un altro aspetto, alternativo si, ma curioso ed interessante.

Se vi è piaciuta questa impronta scientifica, potrei parlarvi anche dei metodi di cottura intesi come brasato, bollito, fritto, lesso, al vapore e vedere cosa succede in ognuno di essi.


Buona vita, piccoli cuochi scienziati!

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