Bayangkan Anda berada di tepi sungai. It's raining, keras, sehingga Anda dan beberapa pekerja lainnya sudah mulai membangun dinding pasir tas. Kamu masing-masing memiliki sekop, pasir, dan tas. The keras Anda bekerja, semakin cepat Anda dapat membangun dinding. Orang-orang yang Anda miliki, semakin cepat Anda dapat membangun dinding. Dengan cara, membangun dinding karung pasir dapat menggambarkan bagaimana panas bergerak ke dalam makanan, yang disebut perpindahan panas. Kami akan kembali ke contoh ini dinding karung pasir saat.
Dasar-dasar dari Panas
Memasak, akhirnya, adalah tentang panas, bagaimana panas memasuki makanan dan apa yang terjadi pada makanan ketika masuk. Artikel ini berfokus pada perpindahan panas dalam memasak, atau seberapa panas diterapkan dan masuk makanan. Aku tidak akan menghabiskan banyak waktu pada reaksi kimia yang terjadi dalam makanan selama memasak.
Dalam memasak, biasanya ada elemen pemanas (seperti api), transfer panas medium (udara minyak, air,, panci, dll), dan makanan itu sendiri. Bergerak panas dari elemen melalui media ke dalam makanan. 'Suhu' dan 'panas' seringkali digunakan secara bergantian, tetapi mereka tidak sama! Suhu merupakan pendorong untuk transfer panas. Seperti gravitasi massa bergerak, suhu memindahkan panas. Panas bergerak dari bahan panas ke bahan dingin (perbedaan suhu menyebabkan panas bergerak).
Suhu tindakan, berbicara kasar, berapa banyak molekul suatu materi yang bergetar. Temperatur adalah milik bahan independen berapa banyak material yang ada.
Panas, atau energi panas, adalah ukuran dari jumlah energi yang terkandung dalam bahan (ini adalah sedikit disederhanakan - ada banyak langkah-langkah yang berbeda dan bentuk-bentuk energi). Panas tergantung pada seberapa banyak bahan yang Anda miliki: jika Anda dua kali lipat jumlah material, dua kali lipat panas.
Ketika Anda 'sesuatu panas', itu berarti Anda mentransfer energi ke dalamnya, atau menambah energi panas untuk itu. Ketika Anda meningkatkan energi panas suatu materi, sering peningkatan suhu (tetapi tidak selalu!). Contohnya adalah air mendidih. Ketika Anda menambahkan panas terhadap air, peningkatan suhu ... sampai Anda mencapai titik didih. Kemudian, ketika Anda menambahkan panas, suhu tetap konstan sampai air benar-benar direbus off.
Dalam memasak, ada tiga cara umum yang panas dapat dipindahkan dari satu bahan yang lain. Kebanyakan insinyur telah mengambil kursus dalam perpindahan panas dan telah mendengar dari tiga besar: 'konduksi', 'konveksi', dan 'radiasi'. Semua memainkan tiga peran dalam memasak, tapi tergantung pada metode memasak, hanya satu atau dua mungkin penting. Sebelum melihat bagaimana mereka berlaku untuk memasak, biarkan aku sebentar mendefinisikan setiap:
Konduksi - ini adalah perpindahan panas akibat kontak molekul. energi panas, yang dapat dianggap sebagai getaran molekul di tempat, yang sudah ditransfer langsung dari satu bahan ke lain berhubungan dengan itu. Jika Anda menyentuh panci panas, tangan Anda menjadi panas juga (jangan lakukan itu!). Sebuah bentuk gradien suhu dari panas ke dingin - semakin besar perbedaan suhu, semakin cepat konduksi. Jenis bahan materi juga - beberapa bahan (misalnya logam) melakukan panas lebih baik dari yang lain (misalnya udara).
Konveksi - ini adalah perpindahan panas karena gerakan massal molekul. Molekul bergerak - berubah tempat, tidak hanya bergetar di tempat - dan mengambil panas mereka dengan mereka. Ketika memanaskan panci air, sebelum mendidih, konduksi akan membuat air semakin dekat sumber panas akan lebih hangat daripada air jauh. Ketika kamu mengaduk panci, molekul panas menjauh dari sumber pemanas, mengambil panas mereka dengan mereka, dan diganti dengan yang lebih dingin.
Radiasi - ini adalah perpindahan panas akibat gelombang energi yang dipancarkan oleh objek lain. Energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik (seperti dibedakan dari 'radiasi nuklir', yang sangat berbeda) diserap oleh makanan. Dua jenis yang paling umum energi radiasi dalam memasak adalah gelombang inframerah ('gelombang panas') dan gelombang mikro. Berbeda konduksi dan konveksi, radiasi tidak memerlukan media yang akan antara panas dan sumber makanan (dalam kenyataannya, media hanya mendapat di jalan). Energi yang secara harfiah 'tersenyum' langsung ke dalam makanan.
Saya juga ingin mendefinisikan beberapa istilah lain yang penting untuk memahami perpindahan panas.
Konduktivitas termal - ini menjelaskan bagaimana material mudah akan memberikan atau mengambil panas melalui konduksi. Suatu bahan dengan konduktivitas termal tinggi akan mentransfer panas dengan cepat, sementara bahan konduktivitas yang rendah akan mentransfer panas lebih lambat. Hati-hati - panas bergerak cepat tidak selalu berarti perubahan suhu yang cepat.
Kapasitas Panas - aspek penting lainnya yang bergerak panas adalah berapa banyak suhu suatu perubahan materi saat Anda memindahkan sejumlah panas ke dalamnya. kapasitas panas mengacu pada seberapa cepat perubahan suhu suatu benda dengan penambahan panas. Ketika Anda menambahkan panas ke bahan dengan kapasitas panas yang tinggi, maka akan meningkatkan suhu lebih lambat dari pada material dengan kapasitas panas lebih rendah.
Absorbansi - Cara yang material menyerap radiasi disebut absorbansi yang (lebih khusus, fraksi radiasi pada panjang gelombang tertentu yang diserap). Absorbansi di sini adalah istilah khusus yang terkait dengan radiasi, dan tidak harus bingung dengan 'penyerapan'. Agar makanan untuk menyerap panas dari radiasi, itu harus mampu menyerap radiasi. Bahan menyerap berbagai jenis radiasi yang berbeda. Misalnya air tidak menyerap cahaya kuat, tapi itu tidak mudah menyerap radiasi gelombang mikro.
Jadi bersenjata dengan beberapa definisi, mari kita memeriksa kembali dinding karung pasir. analogi ini sedikit longgar, jadi beruang dengan saya.
Jika jumlah panas yang ditransfer adalah seperti jumlah dinding dibangun, maka kapasitas panas dan konduktivitas termal dapat dianggap berhubungan dengan daya tahan dan tingkat kerja, masing-masing pekerja. Bahan kapasitas panas yang tinggi dapat terus memberikan panas tanpa kehilangan (banyak) suhu - yang seperti seorang pekerja yang bisa tetap bekerja tanpa lelah. Sebuah transfer panas bahan konduktif sangat cepat, seperti seorang pekerja yang dapat mengisi kantong dengan sangat cepat - walaupun itu tidak berarti ia dapat melakukannya untuk waktu yang lama.
Suhu adalah seperti ketinggian atau jangkauan pekerja dinding - dengan perpindahan panas, sekali dua objek temperatur yang sama, mereka tidak lagi perpindahan panas. Demikian pula, sebagai dinding semakin tinggi, menjadi sulit untuk menambahkan tas untuk itu. Akhirnya dinding akan cukup tinggi bahwa para pekerja tidak dapat mencapai cukup tinggi untuk menambahkan kantong lagi. Jika makanan adalah seragam yang sama dengan suhu lingkungannya, tidak akan terjadi perpindahan panas (meskipun reaksi kimia masih akan terjadi, jadi 'memasak' masih dapat terjadi.
KonduksiMelanjutkan contoh dinding karung pasir, pertimbangkan konduksi panas. Konduksi adalah seperti peletakan langsung tas di dinding oleh pekerja. Kapasitas Panas adalah seperti daya tahan setiap pekerja - pekerja daya tahan tinggi bisa tetap bekerja tanpa memperlambat upaya atau mencapai batas daya tahan, dan bahan panas tinggi kapasitas dapat memberikan banyak panas tanpa mengubah suhu sebanyak. Konduktivitas termal seperti kecepatan pekerja dalam mengisi dan meletakkan tas. Bahan dengan tas tinggi konduktivitas termal bergerak cepat. Namun, bahan yang sangat panas konduktif tetapi kapasitas rendah tidak membuat untuk perpindahan panas yang baik (bayangkan aluminium foil). Seperti seorang pekerja yang bekerja cepat, tapi ban cepat, aluminium foil memanaskan dan mendinginkan dengan cepat, sehingga transfer panas juga berakhir dengan cepat.
Mari kita bandingkan sifat media memasak umum: udara, uap, air cair, minyak sayur, baja, dan aluminium.
Table 1: Thermal Properties of Common Cooking Media
All values approximate; many are functions of temperature
| MaterialType | Heat Capacity (J/g-K) | Thermal Conductivity (J/sec-m-K) | Effective Temp.Range (°F/°C) | And therefore, it's good for... (applications) |
|---|---|---|---|---|
| Air | 1* | 0.02 | Virtually no limit | High temp, radiative cooking, deep browning |
| Steam | 2* | 0.02 | 212°F / **100°C** | Gentle, low temp, "drier" than boiling |
| Water | 4.2 | 0.6 | 32-212°F / 0-100°C | Low temperature, faster than steam, add water to foods (e.g. pasta) |
| Cooking Oils | 2 | 0.2 | 40-450°F / 5-230°C | Moderate temperature, moderate browning |
| Aluminum | 0.9 | 250 | Melts at > 1100°F / 600°C | To distribute heat evenly across a surface, high and low heat |
* Ingat, kapasitas panas terdaftar dalam hal massa, bukan volume. Butuh sekitar 1000 kali volume gas (tergantung suhu) memiliki massa yang sama dengan air atau minyak.
** Tinggi suhu mungkin dengan kompor tekanan
Sebagai samping, panas juga melakukan dalam makanan. Potongan steak panggang terbuka merupakan ilustrasi besar konduksi dalam makanan. di luar itu hangus dan yummy. di dalam yang dingin, merah (dan yummy, jika Anda seperti tenderloin langka yang baik seperti yang saya lakukan!). Dengan konduksi, sebuah bentuk gradien suhu dari luar panas ke bagian dalam dingin. Warna daging, transisi dari coklat sampai merah muda untuk menunjukkan merah gradien suhu!
Konduksi juga menjelaskan fenomena "pembawa", atau bagaimana temperatur internal makanan terus naik setelah Anda keluarkan dari panas (misalnya panggang dari oven). Ketika makanan di luar sangat panas dan dalam jauh lebih dingin, bahkan setelah Anda menghapus dari sumber panas, panas di luar panas makanan akan terus transfer ke interior dingin. Bagian luar panas panas steak transfer ke pusat dingin bahkan setelah Anda keluarkan dari panggangan, sebuah termometer di tengah akan mendaftarkan kenaikan suhu.
Konveksi
Melanjutkan contoh kita membangun dinding karung pasir, sekarang pertimbangkan konveksi. Konveksi adalah seperti bergerak di pekerja segar di dinding dan memberikan pekerja lelah istirahat. Ingatlah konveksi yang pergerakan panas karena gerakan massal suatu medium. Dalam hal perpindahan panas, makanan umumnya sistem tertutup; memasak medium (udara, air, minyak) transfer panas ke makanan oleh konduksi, tetapi tidak sendiri pindah ke makanan yang sangat banyak. Kadang-kadang media mendapat dalam (hal yang baik dalam pasta, buruk di goreng), tetapi tidak cukup untuk membuat perbedaan besar dalam transfer panas. Jadi, dalam memasak, tugas konveksi adalah tidak untuk memanaskan makanan secara langsung, tapi untuk memastikan bahwa pemanasan (konduksi) terjadi efisien.
Ingat bahwa perbedaan suhu menyebabkan perpindahan panas dan perbedaan suhu lebih besar berarti perpindahan panas lebih. Jadi cara yang dapat memberikan kontribusi konveksi perpindahan panas adalah dengan bergerak media memasak sekitar, menggantikan media dingin (di samping makanan, di mana ia telah mengalihkan panas untuk makanan sudah) dengan media panas, dan panas dingin bertukar untuk selanjutnya ke elemen pemanas. Pindah material, mengambil panas dengan itu, transfer panas yang lebih dalam daripada yang menengah konduksi saja. Dan, karena suhu rata-rata media dekat dengan makanan tetap tinggi, lebih banyak terjadi perpindahan panas ke dalam makanan, dan memasak makanan cepat. Semakin besar jarak dari elemen pemanas untuk makanan, konveksi hal-hal yang lebih. Di goreng atau baking, konveksi membuat perbedaan besar. Dalam menumis, mana jarak dari wajan panas ke dalam makanan kecil, konveksi jauh kurang penting (dan konveksi diabaikan dalam bahan padat anyway).
Radiasi
Terakhir, pertimbangkan radiasi. perpindahan panas radiasi adalah seperti memiliki kelompok kedua pekerja dipisahkan dari dinding terengah-engah karung pasir di atasnya. Beberapa tas tidak membuat dan terpental atau melewati dinding. It's pretty sulit untuk memiliki tanah mereka di dinding, terutama jika dinding tersebut tinggi atau jauh. Dalam kehidupan nyata, perpindahan panas radiasi melibatkan sumber radiasi elektromagnetik yang balok energi untuk makanan. Partikel-partikel radiasi (ya, mereka berperilaku seperti partikel dalam hal ini) kadang-kadang diserap oleh makanan. Setiap makanan - setiap bagian dari makanan yang sebenarnya - memiliki cara khas sendiri dari berinteraksi dengan radiasi, yang dikenal sebagai absorbansi nya. Ketika makanan menyerap radiasi, energi radiasi partikel diubah menjadi panas. Makanan juga dapat mencerminkan radiasi, atau hanya membiarkannya lewat. Aku tidak akan membahas penyerapan microwave di detail terlalu banyak, tapi membandingkan kontainer identik minyak dan air saat dipanaskan dalam microwave. Meski kapasitas panas air yang lebih baik daripada minyak, temperatur akan naik lebih cepat daripada minyak. Hal ini karena menyerap panas lebih dari radiasi gelombang mikro dari minyak tersebut.
Pertimbangan lain dalam pemanasan radiasi adalah medium memasak. memasak radiasi dilakukan hampir secara eksklusif di udara karena air, minyak, dan cairan lain dan menyerap radiasi sangat padat. Menggunakan karung pasir sebagai contoh, gelombang kedua pekerja jauh dari dinding membuang tas di dinding. Dengan udara, barisan pekerja di dekat dinding yang berjarak jauh, dan hampir semua tas menghantam dinding (mereka tidak dapat mendarat di dinding, tapi setidaknya mereka sampai di sana). Dengan air atau minyak, para pekerja di dinding dikemas jauh lebih padat. Alih-alih kantong mendarat di dinding, mereka memukul para pekerja. radiasi infra merah, panas bersinar Anda merasa dari panas bara, diserap kuat oleh makanan, tetapi tidak menembus makanan dalam. Ketika Anda memasak di bawah ayam ras pedaging yang, radiasi inframerah diserap oleh permukaan makanan, dan kemudian dilakukan ke dalam makanan. Sebaliknya, gelombang mikro dapat menembus lebih dalam makanan; interior makanan bisa dipanaskan secara langsung.
Radiasi ini juga nyaman dalam bahwa sebagian besar dapat dikontrol secara independen konduksi dan konveksi. Misalnya, Anda dapat mengubah pengaturan pada microwave Anda, pindah makanan jauh dari batubara, penutup makanan, dll Jadi radiasi adalah elemen ditambahkan, dikendalikan untuk memastikan Anda mendapatkan hasil yang Anda inginkan.
Satu catatan terakhir - Anda tidak perlu memiliki bahan merah menyala untuk radiasi terjadi. Semua hal - makanan, es, kau, anjing saya - inframerah memancarkan radiasi. deteksi inframerah adalah bagaimana beberapa kacamata night vision bekerja. Dalam oven Anda, radiasi juga penting. pemanasan Beberapa terjadi melalui konduksi dan konveksi dari udara panas, namun beberapa juga karena radiasi. Radiasi yang khususnya penting untuk browning makanan selama pemanggangan. Puting foil selama casserole Anda tidak hanya mencegah konveksi, tetapi juga radiasi.
Rekayasa Heat Transfer
Sekarang bahwa Anda memiliki pengetahuan, mari kita bandingkan ketergantungan metode memasak berbeda pada perpindahan panas.
Tabel 2: Cara memasak umum dan bagaimana mereka menyebabkan perpindahan panas
| Method | Conduction | Convection | Radiation |
|---|---|---|---|
| Steaming | High | High | Low |
| Boiling | High | Moderate | Low |
| Deep frying | High | Moderate | Low |
| Sautéing | High | Low | Low |
| Broiling | Moderate | Low | High |
| Baking | High | High | Moderate |
| Grilling | Moderate | Moderate | High |
| Microwaving | Low | Low | High |
Tabel 3: Perbandingan Kualitatif suhu maksimum dan laju perpindahan panas dengan menggunakan berbagai metode memasak.
Semakin tinggi perpindahan panas, semakin rendah waktu memasak. Suhu udara hanya ilustrasi kualitatif - metode memasak paling span rentang temperatur yang luas.
* Suhu adalah properti dari materi, tidak radiasi, dan tidak berlaku secara langsung untuk mentransfer panas radiasi. Karena kita membahas temperatur yang berkaitan dengan perpindahan panas, gelombang mikro dan gelombang inframerah terdaftar suhu tinggi sebagai 'karena mereka dapat mentransfer panas ke dalam makanan bahkan sangat panas.
Jadi bagaimana hal ini berguna dalam memasak? Anda dapat menggunakan informasi ini untuk mencapai kematangan yang tepat yang Anda inginkan untuk makanan Anda bersama dengan jumlah yang tepat dari browning Anda inginkan.
Sebagai contoh, apakah Anda ingin steak langka dengan garis-garis char cantik? Crank sampai panas, masukkan steak langsung di atas bara, dan minyak grill grates. Radiasi langsung akan char di luar lebih cepat daripada di dalam bisa masak, meninggalkan dalam langka. Minyak pada tungku terbuka akan meningkatkan konduksi panas dari tungku terbuka untuk steak. Besi cor memiliki pori-pori dan kantong diisi dengan udara; panas akan melakukan melalui pori-pori diisi dengan minyak lebih cepat dibandingkan dengan udara. Jadi sekarang Anda juga bisa wow teman-teman Anda dengan garis-garis yang indah menjadi layu.
Contoh lain: kalkun goreng indah coklat keemasan. Apakah Anda ingin menunggu 4 jam untuk burung Anda? Deep goreng transfer panas jauh lebih cepat daripada baking, sehingga burung Anda akan dilakukan dalam waktu kurang dari satu jam. Dan, suhu moderat goreng (dibandingkan dengan pemanggangan), berarti ia akan tetap berwarna cokelat keemasan, tidak terbakar, di bagian luar.
Bagaimana dengan udang yang? Jika Anda ingin halus, manis, udang tender, tidak ada detakan sebuah merebus lambat (seperti mendidih, tetapi suhu yang lebih rendah). Temperatur rendah dan tinggi transfer rate (tingkat transfer yang tinggi berarti waktu memasak lebih cepat) hanya ingin kau inginkan. Sebaliknya, jika Anda ingin char shell sedikit di luar untuk mengembangkan berasap, rasa pedas, menggosok 'em dengan garam dan merica dan melempar' mereka di bawah ayam pedaging!
Untuk mencapai hasil yang Anda inginkan, Anda harus mempertimbangkan baik * suhu dan tingkat * transfer panas. Dari Lyonnaise kentang panggang tips asparagus, makanan Anda menuntut lengkap suhu dan tingkat perpindahan panas. Karena metode tidak dapat melakukan semuanya - dan karena tidak ada yang suka dibakar atau makanan kurang matang - hal ini membantu untuk mengetahui sedikit tentang masing-masing.
Kesimpulan
Bersenjata dengan beberapa pemahaman dasar memasak dan perpindahan panas, siapa pun dapat memilih metode memasak yang sempurna untuk hidangan yang mereka ingin membuat. Dengan memperhatikan suhu dan laju perpindahan panas, Anda dapat mencapai brownness tepat dan kematangan yang Anda inginkan!
Posting Komentar