¿Por qué el aceite transfiere calor a los alimentos más gradualmente que el agua?

Mientras trabajaba en la tarea para la semana 2 del curso Edx de Harvardx, SPU27x Science & Cooking: From Haute Cuisine to Soft Matter Science, me encontré con esta pregunta:

La diferencia en los calores específicos del agua y del aceite es importante para cocinar. Por ejemplo, el aceite se calienta más rápido y es menos probable que cocine demasiado los alimentos si los cocina en aceite que en agua. Explique brevemente estas observaciones, usando las ideas científicas de esta semana.

Se nos pide que escribamos una breve respuesta y, después de enviarla, se nos da una rúbrica de calificación y se nos pide que hagamos una autoevaluación. Aquí está mi respuesta:

Si bien es cierto que el aceite se calienta más rápido que el agua debido a su menor capacidad calorífica específica, no es cierto que es menos probable que los alimentos se cocinen demasiado que el agua. El punto de ebullición del aceite es generalmente mucho más alto que el del agua (alrededor de 250-350 grados centígrados en comparación con 100 grados centígrados). Esto quiere decir que al cocinar alimentos en aceite, es muy probable que tus alimentos alcancen temperaturas mucho más altas que si fueran cocinados en agua. Sabiendo que la temperatura de un líquido se mantiene constante en el punto de ebullición, los alimentos cocinados en agua nunca superarán los 100 grados centígrados, por lo que es menos probable que queme los alimentos en agua que si los cocinara en aceite, ya que las reacciones que provocan quemaduras no ocurren a esa temperatura, pero sí ocurren en el punto de ebullición de los aceites.

y la rúbrica que nos dan dice:

Una respuesta completa contiene al menos dos de las siguientes ideas:

  • El aceite tiene un calor específico más bajo que el agua.
  • El aceite se puede calentar a altas temperaturas con un aporte de energía relativamente menor que el agua.
  • A una temperatura fija, el aceite transfiere calor a los alimentos de manera más gradual que el agua a la misma temperatura.
  • En forma líquida, el aceite se puede calentar a una temperatura más alta que el agua.

Puede usar diferentes palabras para expresar estos conceptos, así que juzgue su respuesta según el significado de su respuesta, en lugar de esperar que su redacción coincida con esto exactamente.

Entonces parece que mi respuesta es bastante diferente de la respuesta sugerida. En particular, me confunde que la respuesta proporcionada no aborde explícitamente si es cierto que es menos probable que los alimentos se cocinen demasiado en aceite. Tampoco estoy seguro de por qué el aceite transfiere el calor a los alimentos más gradualmente que el agua.

Realmente agradecería si alguien pudiera aclarar mis preguntas y también darme algunos comentarios sobre mi respuesta.

Tener un calor específico más bajo significa que el aceite se calentará más rápido, lo que significa que obtendrá retroalimentación sobre los resultados antes, lo que significa que puede reaccionar antes, lo que significa que puede evitar que se queme. También significa que, después de quitar la fuente de calor, el aceite se enfría más rápido. Trate de usar mezclilla y párese al lado de una fuente de calor (como un calentador eléctrico). Durante unos segundos, no sentirá calor; pero luego, de repente sentirás un calor ardiente --- después de que sea demasiado tarde para hacer algo al respecto. Ese es el peligro de un calor específico más alto.
Sin entrar en minucias interminables, gran parte de la fritura implica calentar el agua que ya está dentro de la comida a su temperatura de vaporización y luego vaporizarla. Ese calor de vaporización es grande, y no es realmente un problema cuando estás sous viding a 100°C, también conocido como agua hirviendo.
La pregunta y la respuesta parecen haber sido hechas por un estudiante de economía doméstica que estaba tratando de aplicar la química. Nadie calentaría una olla grande de aceite a 100 C con un termómetro y luego sumergiría la comida en ella. Así que la pregunta no tiene ningún sentido desde un punto de vista práctico. Normalmente freiría a 180 C. Aunque el aceite tiene una capacidad calorífica baja, la temperatura más alta daría como resultado una transferencia neta de calor a la comida más rápida.

Respuestas (7)

Primero, no creo que la pregunta que está haciendo esté bien escrita (su pregunta sobre esta pregunta es mejor). No tenemos el beneficio del contexto del curso, pero esta pregunta sola parece pobre. La frase "es menos probable que cocine demasiado los alimentos" es problemática porque las técnicas para cocinar con aceite y agua son bastante diferentes, como se esperaría en función de los calores y puntos de ebullición específicos. Aunque el aceite puede transferir menos calor durante un período de tiempo fijo a la misma temperatura que el agua, es poco probable que el aceite y el agua estén a la misma temperatura. Simplemente no se cocina con aceite y agua de la misma manera.

En la pregunta y respuesta original, el término cocción excesiva parece referirse a la temperatura central de la comida. Su respuesta considera cocinar demasiado como quemarse, que no es lo mismo. Tal vez estén pensando en el caso en el que su bistec no estará bien cocido (sobrecocido) antes de que note que el exterior está desagradablemente carbonizado cuando se fríe en aceite, pero hervir el bistec puede resultar en un producto pasado bien cocido sin indicación visual.

Estoy de acuerdo en que "es menos probable que se cocine demasiado" siendo problemático. Realmente solo es cierto si no está agregando energía adicional nuevamente al sistema (es decir, lo quita del calor), y ambos estaban a la misma temperatura para comenzar. En el caso de mantener una temperatura fija, estaría poniendo menos calor por vez en el aceite que en el agua para mantener la temperatura. En muchos sentidos, es más probable que el aceite se cocine demasiado, considerando que se puede calentar a una temperatura mucho más alta que el agua con pocas señales de calor visualmente hasta que alcanza el punto brillante.
También en relación con la cocción excesiva, es probable que un bistec hervido que superó la temperatura ideal esté duro y seco. Sin embargo, es más probable que ese mismo bistec frito a la misma temperatura sea simplemente duro. El agua sale a medida que se cocina la comida, e idealmente la cocción (freír) se detiene justo en el punto o antes de que no haya más agua, es decir, cuando alcanza un equilibrio. De lo contrario, el aceite pasa a la comida. El aceite todavía se siente húmedo en la boca, por lo que, aunque técnicamente la comida está demasiado cocida, no se siente así. Y esto probablemente sucedería mucho antes de que el exterior se carbonizara.

Overcook es un poco tonto. Depende del tiempo, la temperatura y la tasa de transferencia de calor.

La afirmación de que obtendrá una mayor transferencia de audición en agua en comparación con el aceite a la misma temperatura es un poco débil para mí. Sí, el aceite se enfriará (perderá temperatura) más rápido en contacto con la superficie más fría de los alimentos en comparación con el agua debido a un calor específico más bajo. Pero es un fluido y la temperatura será bastante constante. Esa molécula de aceite será reemplazada rápidamente por otra molécula. La viscosidad afectaría la tasa de mezcla. Incluso mientras está en contacto, la molécula de aceite recibirá calor de las moléculas detrás de ella. Obtengo que el calor específico es un factor aquí, pero no estoy convencido de que sea un factor suficiente para medirlo. Les diría lo que quieren oír.

Sería bastante fácil de medir. Obtenga una olla de agua y una olla de aceite cada una a 180 F. Enfríe dos termómetros en el mismo vaso de agua. Coloque en macetas y vea cuál llega primero a 180 F. Luego invierta los dos termómetros.

Voy a acumular sobre la pregunta que está redactada de manera deficiente / engañosa. EDITAR: OK, reformulando, avergonzado por un título de física para tergiversar el calor específico.

En la parte del calor específico de la pregunta, el calor específico de los aceites vegetales es aproximadamente la mitad del del agua. Eso significa que se necesita aproximadamente el doble de energía para elevar la temperatura del agua la misma cantidad de grados que el aceite, o se libera el doble a los alimentos para bajarla en la misma cantidad. Efectivamente, significa que el agua, a la misma temperatura, tiene el doble de energía de cocción que el aceite, por lo que a la misma temperatura los alimentos se cocinarán más rápido y podrían ser más propensos a sobrecocinarse si no se agrega más energía. Pero rara vez se cocina usando aceite o agua como depósito de calor, se hace agregando energía continuamente a los medios para tratar de mantener una temperatura algo constante.

El calor específico más bajo del aceite significa que es más fácil de calentar o enfriar que el agua, lo que lo hace más eficiente en la transferencia de energía de una fuente de calor, o de su reserva, a otro objeto, por lo que simplemente debería cocinarse más rápido que el agua. En perspectiva, en números muy redondeados, el calor específico del agua es un poco más de 4, ignoraremos las unidades, son aburridas pero es la cantidad de energía necesaria para calentar un peso de agua en 1 grado. El aceite vegetal, es de aproximadamente 2. El cobre, súper eficiente, es de 0,385. Cuanto menor sea el número, mejor será la transferencia de calor.

No concedería que freír con aceite a alta temperatura es menos probable que cocine en exceso los alimentos a menos que se usen elementos de calentamiento deficientes y un depósito pequeño que no pueda mantener la temperatura. Sin embargo, tenderá a cocinarse demasiado de una manera diferente, quemando el exterior mientras retiene un poco de humedad, mientras que cocinar demasiado en agua simplemente secará las carnes. Pero tendré que estar en desacuerdo con el argumento básico de la pregunta.

El agua no tiene el doble de calor de cocción que el aceite si se mantienen a la misma temperatura. Si apagaste el quemado entonces sí.
@Paparazzi OK, arruiné la mitad de eso mal. Telarañas en mi antiguo título de Física.
A veces es divertido ir a esos viejos rincones polvorientos en el fondo de mi mente, pensar en cómo funcionan realmente las cosas. La mayoría de las veces, sin embargo, me magullo demasiado el cerebro en el trabajo, así que ahora solo tiro un trozo de carne a la parrilla y el hombre de las cavernas come. ;) Sin embargo, gracias por captar mi mala declaración errónea.

Creo que el problema es que está comparando freír, que usa temperaturas más altas con hervir o hervir a fuego lento, que usa temperaturas más bajas, debido al punto de ebullición del agua mucho más bajo.

Si esto quiere ser respondido en un contexto de cocina, se podría comparar el tiempo necesario para cocinar la carne utilizando un método confitado frente a la cocción furtiva o a fuego lento, ya que ambos líquidos de cocción estarían ligeramente por debajo de los 100 C, y se puede hacer una comparación de manzanas con manzanas, por lo tanto lidiando con la parte de "transferencia de calor a una temperatura fija".

Sí, no estoy seguro de que lo de "es menos probable que se cocine demasiado" sea necesariamente cierto, porque, a menos que estés haciendo un confitado, la temperatura que se usa para el agua frente al aceite rara vez se "fija" cuando miras a ambos.

La capacidad de calor específico, por sí sola, le dice muy poco sobre las propiedades de transferencia de calor de un medio en particular, ya que la conductividad térmica y la viscosidad, entre otras cosas, jugarán un papel importante.

Quizás la distinción más significativa es que el agua hirviendo tendrá una temperatura bastante fija y estable, es decir, alrededor de 100 grados C y, a menos que esté en un recipiente sellado (es decir, una olla a presión), físicamente no puede calentarse más que eso, independientemente de cuánto calor le pones. Pero esto no tiene nada que ver con su capacidad calorífica específica. Por otro lado, es probable que el aceite se incendie antes de alcanzar su punto de ebullición, pero alcanzará una temperatura mucho más alta (dependiendo del aceite utilizado) y, por lo tanto, es mucho mejor para una cocción rápida a alta temperatura.

Entonces, si cocina cosas en agua hirviendo, es casi imposible quemarlas (a menos que la olla hierva hasta secarse), pero aún es muy posible que se cocinen demasiado.

Habiendo dicho eso, esta no es la razón más importante para elegir cualquiera de los aceites y es mucho más probable que esté interesado en cómo interactúa el medio de cocción con la comida en sí.

  • El aceite tiene un calor específico más bajo que el agua.
  • El aceite se puede calentar a altas temperaturas con un aporte de energía relativamente menor que el agua.
  • A una temperatura fija, el aceite transfiere calor a los alimentos de manera más gradual que el agua a la misma temperatura.
  • En forma líquida, el aceite se puede calentar a una temperatura más alta que el agua.

Te estás perdiendo el factor principal: psicológico. Es menos probable que USTED cocine demasiado la comida.

"A una temperatura fija, el aceite transfiere calor a los alimentos de manera más gradual que el agua a la misma temperatura". es una afirmación totalmente errónea. Primero, con un calor específico más bajo, se enfriará más rápido y luego, con una temperatura más alta, transferirá su calor más rápidamente. Y mantener esa temperatura fija es mucho más difícil, ya que, a diferencia del agua, no se detiene a los 100 °C.

El aceite se calienta a una temperatura más alta en uso normal. Transfiere el calor del calentador de la estufa a los alimentos mucho más rápido, una temperatura más alta cocina los alimentos mucho más rápido, su calor específico más bajo significa que la transferencia es más rápida y se usa mucho menos que el agua, así que nuevamente, calor más rápido.

Todos estos serían factores que permitirían cocinar demasiado la comida muy, muy rápido.

Entonces, para evitarlo, vigile su sartén, siga revolviendo, obsérvela en todo momento, retírela del fuego tan pronto como esté cocida; preste mucha atención para no cocinar demasiado la comida durante todo el proceso.

En caso de que hierva, deje la olla en la estufa y vaya a hacer otra cosa mientras la comida hierve a fuego lento. Y es mucho más probable que se pierda el momento en que se cocina y deje que se cocine demasiado, simplemente porque el proceso lleva demasiado tiempo para controlarlo constantemente.

Si bien todos los factores físicos, como el límite de temperatura, la penetración del calor, la distribución del calor, etc., hablan a favor del agua cuando se trata de cocinar demasiado, precisamente porque freír es tan propenso a cocinar demasiado que requiere atención constante, es menos probable que se cocine demasiado. algo con aceite.

No soy un químico experto, así que estoy haciendo una suposición descabellada aquí: ¿Podría ser sobre "el aceite y el agua no se mezclan", también conocido como solubilidad y la capacidad del agua para penetrar mejor en la superficie de los alimentos que queremos cocinar? Supongo que la mayoría de los alimentos contienen una cantidad sustancial de agua en comparación con la cantidad de aceite/grasa/grasa y que el aceite cocina los alimentos solo en la superficie mientras que el agua cocina los alimentos por completo.