Физика в кулинарии

ВЕДЕНИЕ

Истинная и законная цель всех наук состоит в том,

                                                                                         чтоб наделять жизнь человеческую

 новыми  изобретениями и богатствами.                                                                                                                                              Фрэнсис Бэкон

           Научные исследования и открытия постоянно вторгаются не только в промышленность, но и в искусство, и в нашу повседневную жизнь. Наука позволяет совершенствовать методы воспроизводства, тиражирования и хранения предметов искусства – картин, скульптур, музыкальных произведений. Научные достижения расширили границы возможностей за счет использования компьютерной техники, новых материалов и т.д.  В области кулинарии ситуация была несколько иной – поначалу повара отнеслись к выводам и рекомендациям ученых с большим недоверием, подозрительностью и даже враждебностью. И до сих пор повара в ресторанах и хозяйки на кухнях стараются хранить верность старым прабабушкиным рецептам, сами не понимая, почему эти рецепты  всегда дают наилучшие результаты. Кулинарные рассказы и предрассудки наших предков не только бережно хранятся, но и передаются из поколения в поколение. Поэтому для нас было актуально выяснить как проявляются физические явления и закономерности в бытовых условиях на кухне.

Тема исследования: Физика в кулинарии (превращения продуктов питания: прабабушкины рецепты или наука?..)

Объект исследования: Проявление физических явлений и закономерностей на кухне.

Предмет исследования: Процесс приготовления суфле.

Гипотеза: Если учитывать физические явления и закономерности в кулинарии, то это будет способствовать совершенствованию результатов приготовления блюд.

Цель: Выявление особенностей приготовления суфле.

Задачи:1) Изучить способы приготовления суфле.

2) Проследить физические процессы, которые происходят во время  приготовления суфле.

 3) Выяснить,  в чем состоят  наиболее предпочтительные технологии изготовления суфле.

Методы: изучение литературы, документов и сведений из современных источников информации, систематизация собранного материала, анализ и синтез, выполнение экспериментов для проверки гипотезы, исследования.

Данная работа может служить иллюстрацией к некоторым урокам физики и химии в школе, а так же  иметь практический интерес  для приготовления блюд.

ГЛАВА 1. Превращение продуктов питания.

2.1.1. Умение питаться.

           Французскому физиологу Брмат-Саварену принадлежит выражение: «Животное насыщается, человек ест, умный человек умеет питаться». «Уметь питаться» ничего общего не имеет с утолением голода. Умение питаться предполагает разумное, умеренное и своевременное питание, то есть культуру питания. И этой очень непростой науке-культуре питания необходимо учиться, учиться смолоду, пока человек еще не приобрел болезней от неумеренного питания. Так что кухня - дело очень серьезное и требует к себе уважительного отношения.

            Готовить пищу надо с хорошим настроением. Негативные вибрации накладываются на пищу, портят её, делают невкусной и даже токсичной. А если готовить в хорошем расположении духа, пища – целебней, сытней и вкусней. Также должны быть щадящие способы термической обработки пищи. Если приходится  питаться продуктами, подвергнутыми тепловой обработке, то предпочтение следует отдавать способам приготовления, при которых в пище сохраняется максимальное количество витаминов, минеральных веществ и живой энергетики.

2.1.2. Общие принципы приготовления суфле.

        Сложным кулинарным процессом является изготовление суфле. Это блюдо приятно на вкус, но очень капризно в приготовлении сильно увеличивается в объеме, имеет хрустящую корочку и пышную, кремообразную  внутреннюю часть. Основные ингредиенты – взбитые яичные белки и вязкая масса, например фруктовое пюре или соус бешамель (кулинарная смесь масла, молока, ароматизирующих веществ и часто яичных желтков). Иногда в состав суфле входят рыба, мясо, сыр, шоколад, а в качестве ароматизаторов  используются ванилин, ликеры и т.д. Рецепты суфле сильно различаются по пропорциям ингредиентов, но все повара подчеркивают важность процедуры достижения однородности при смешивании вязкой массы и взбитых белков. При этом особое внимание уделяется тому, что бы при смешивании не разбивались мириады воздушных пузырьков пенной массы. Взбитые белки являются основой для воздушного пирога, т. к. придают изделию необходимую пышность и пористость. Охлажденные белки нужно взбивать в просторной посуде непосредственно перед соединением с другими продуктами. Соединять их нужно осторожно, помешивая сверху вниз, чтобы белки не осели.                                                                                                                                                  

2.1.3. Метаморфозы продуктов.

      Одни повара полагают, что после того как суфле разлили в формы, его нужно немедленно поместить в разогретую печь. Другие считают, что смесь нужно выдержать в течение 1 ч или около того на кухне или 30 мин в водяной бане при температуре 40⁰С. В некоторых публикациях указывается, что небольшие порции суфле можно сильно заморозить и размораживать непосредственно перед приготовлением.

         При выпекании очень важна правильная температура. Использование специального термометра улучшит и вкус, и внешний вид выпечки, запеченного мяса и овощей. Нужно помнить, что температура у краёв духовки существенно выше, чем в центре, а также учитывать теплопроводность и теплоёмкость различных материалов. Текстуру блюда необходимо контролировать. Нагревание делает белки жесткими. Суфле поднимается за счет испарения воды. Добавление холодной воды при взбивании белка сделает пену пышнее.          

         Необходимо помнить, что вкус на 80% воспринимается носом, и только на 20% языком, поэтому в присутствии неприятных запахов даже самое вкусное блюдо покажется невкусным. Соль в небольших количествах усиливает сладость. Соль и кислота усиливают друг друга. Ваниль и корица усиливают сладость. Покупать пряности лучше целыми и размалывать их самостоятельно. Для ускорения процесса добавляют сахар и соль.

            Продолжительное воздействие одного вкуса и запаха делает его незаметным, поэтому нужно использовать в готовом блюде несколько различных вкусов и запахов. Запах и текстура блюда влияют на вкус.

           Полагаться полностью на кулинарные книги не следует, так как вода в различных местностях может быть другая, температура, влажность, высота над уровнем моря, что не может не влиять на метаморфозы продуктов.

2.1.4. Подача суфле к столу

Независимо от способа приготовления суфле должно подаваться на  стол немедленно, так как при охлаждении сильно оседает в течение нескольких минут, так как при нагревании взбитой массы воздушные пузырьки расширяются и поднимают суфле (приложение V, фото 15). Последующее свертывание яйца приводит к уплотнению прослоек между пузырьками и предотвращает сжатие суфле. Из-за теплового расширения воздуха объем  массы увеличивается только на 20%, тогда как реально он разбухает в более чем в три раза. На самом деле суфле в основном «раздувает» водяной пар, что видно при разрезании горячего блюда – пары воды вырываются наружу. Подают  суфле с холодным кипяченым молоком или сливками

Глава 2. Исследования при приготовлении суфле.

2.2.1. Ингредиенты суфле из ягод.

            Изложенную ранее гипотезу можно проверить на примере изготовления суфле из ягод (приложение I, фото 1,2). Для него понадобиться: 3 белка, 500 г ягод, около 1 стакана муки, 100г масла, стакан молока, немного соли, 2 ст. ложки сахара, ванильный сахар. Этих продуктов  хватит примерно на 5 порций. Формы для суфле надо смазать жиром и посыпать панировочным сухарями или мукой

2.2.2. Исследование физических закономерностей

поверхностного  натяжения взбитых в пену белков.

        Сначала растираю масло с сахаром и мукой (приложение I, фото 3,4), развожу молоко с солью и ванильным сахаром. Приготовленную массу соединяю с пюре из ягод, смешанных со взбитыми в пену белками (приложение II, фото 4,5,6),. Под микроскопом вижу, что гранулы пены значительно увеличились (приложение III, фото 8).

           Если время от времени разглядывать  пену под микроскопом, то  можно увидеть, что пузырьки воздуха, образуемые при взбивании, уменьшаются в размере и их становиться все больше и больше по мере загустения пены. Это объясняется натяжением поверхности – той же силой, которая создает мениск на поверхности стакана воды; она выстраивает  пузырьки воздуха строго один против другого и предотвращает стекание воды с их стенок.

2.2.3. Экспериментальное исследование технологии приготовления суфле.

       Осторожно помещаю приготовленную массу во взбитые белки (приложение III, фото 9),  и раскладываю все это в 5 форм так, чтобы масса на одну треть не доходила до края формы (приложение IV, фото 10-12), 

         Исследования при приготовлении заключаются в измерении температуры и высоты суфле в процессе приготовления, а также в измерении скорости опускания суфле, после того как оно вынуто из духовки. Эти параметры помогут определить, сколько времени можно оставлять суфле в формах перед тем, как поместить их в духовку (приложение IV,V фото  13-14).  Духовка со стеклянным окном, поэтому можно  измерять высоту суфле в процессе приготовления, прикрепив к форме металлическую линейку.                                                                                                                                                    

 Одну форму с суфле помещаю в духовку немедленно (приложение IV, фото 10),   другую на 45 мин в водяную баню при t = 40⁰ С (приложение IV, фото 12).  Третья форма остается при комнатной температуре от 2 до 4 ч (приложение V, фото 14).  Четвертую помещаю в холодильник на 6 часов; перед тем как поставить в духовку,  выдерживаю ее 2 ч при комнатной температуре. Последнюю, пятую форму помещаю в морозильник на 12 - 48 часов (приложение IV, фото 11), а перед тем как поставить ее в духовку, выдерживаю, даю постоять при комнатной  температуре 6 часов. Во всех случаях духовка нагрета до 180⁰С.

    После того как суфле готово, измеряю его высоту. Сравниваю высоты всех 5 форм и  убеждаюсь в том, что недаром в старых рецептах рекомендуется ставить суфле в духовку сразу после того, как оно разложено по формам. И хотя возможно на время оставить его в формах и даже заморозить, но, чем больше оно постояло в формах, тем меньше поднимается. Суфле поднимается за счет испарения воды. Добавление холодной воды при взбивании белка сделает пену пышнее. Суфле поднимается благодаря расширению воздуха в пузырьках, образованных при взбивании белков, а также из-за кипения воды. Коагуляция протеинов, в процессе которой стенки пузырьков делаются твердыми, способствует тому, что оно остается в этом состоянии, после того как его вынули из духовки. Вот почему, если открывать дверцу духовки слишком быстро, суфле может осесть.

III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

           При кулинарной обработке продуктов в них происходят сложные физические и химические процессы, без знания которых невозможно выбрать рациональные режимы обработки, уменьшить потери питательных, ароматических, вкусовых веществ и повысить качество пищи. Пища даёт энергию, силу, развитие, а при грамотном её употреблении – и здоровье. Можно с определённой уверенностью утверждать, что здоровье человека на 70% зависит от питания. Еда - топливо, на котором работает организм, и знать об этом топливе, уметь грамотно его использовать должен любой, особенно молодой человек. С помощью здорового питания и здорового образа жизни (заниматься спортом, избегать стрессовых ситуаций, бросить курить) можно  предупредить возможные заболевания, сохранить здоровье и привлекательную внешность, оставаться стройными и моложавыми, быть физически и духовно активными.

 В работе я сделала попытку взглянуть на то, что происходит у меня дома на кухне глазами физика. Мне удалось выяснить, что законы физики объясняют процессы, происходящие в продуктах при их приготовлении (вибрация пищи, однородность при смешивании  вязкой массы, использование водяной бани и т.д.). Я проследила физические процессы, происходящие во время приготовления суфле: натяжение поверхности пены при ее загустении, испарение воды и водяного пара, расширение воздуха в пузырьках суфле.  Учет теплопроводности и теплоемкости продуктов, температуры и  влажности способствует совершенствованию результатов приготовления блюд.  Эксперименты  с суфле проводились с использованием различных  технологий, при этом все они дали удовлетворительные результаты, однако наилучшим оказался первый метод (немедленно положить суфле в духовку). Вероятно, это объясняется тем, что в остальных случаях воздушные пузырьки в смеси объединяются так, что воздух из нее улетучивается.

          В процессе исследования было выяснено, что  даже небольшие модификации привычных методов могут внести заметные изменения во вкус блюда, поэтому кулинар должен хорошо знать физику и химию. Наша гипотеза: если учитывать физические явления и закономерности в кулинарии, то это будет способствовать совершенствованию результатов приготовления блюд, является верной. Поставленные в работе  цели и задачи достигнуты. Знакомство с новыми фактами порождает новые вопросы и новые идеи, поэтому исследование еще продолжается.     

Наука играет важную роль в кулинарии, тем не менее ученые никогда не свергнут настоящих поваров с их престола, а лишь помогут им полнее раскрыть свой талант.