Tempo vs. Temperatura – Cosa cambia cosa?

È vero che c’è una correlazione negativa tra tempo di cottura e temperatura: più alta è la temperatura, più breve è il tempo di cottura. Ma è altamente non lineare. Anche se si dovesse tener conto del fatto che la temperatura si misura su una scala di rapporti, non di intervalli, dove lo zero reale è a 0 Kelvin, non vi aiuterebbe affatto.

Temperatura interna

Considera prima la parte più facile del processo: la relazione tra la temperatura interna del cibo e il grado di cottura del cibo. Cucinare il cibo con il calore significa aspettare che avvengano certi cambiamenti termodinamici, per esempio nel caso della carne, si aspetta che le proteine si denaturino. Questo significa che si inizia con la molecola proteica piuttosto arricciata, e dopo aver subito abbastanza movimento browniano, si disfa un po’, perdendo alcuni dei legami più deboli tra gli atomi.

La probabilità che una molecola sia denaturata dopo un tempo costante, diciamo 1 secondo, dovrebbe seguire approssimativamente una distribuzione gaussiana, a seconda della temperatura del cibo (temperatura più alta -> la molecola si agita e si muove di più, e sbatte di più contro altre molecole, il che fa scattare i deboli legami ternari e quarternari):

Per il teorema del limite centrale, dei milioni di molecole presenti nel vostro cibo, la distribuzione di cui sopra vi dice anche quale percentuale di esse sarà convertita allo stato cotto dopo un secondo. Questo spiega perché, se si riscalda lo sciroppo di zucchero, si ottiene il caramello a una data temperatura quasi istantaneamente – si è raggiunta la temperatura in cui oltre il 99% delle molecole si convertirà allo stato caramellato dopo un secondo – ma se si lascia lo zucchero per un tempo molto lungo a temperature inferiori, si caramellizzerà anche lui. Questo perché dopo abbastanza secondi in cui una molecola su diecimila si caramellizza al secondo, l’intera zolletta di zucchero si caramellizza. D’altra parte, la tua temperatura ambiente è così bassa, che forse solo una molecola su un miliardo si convertirà nello zucchero conservato a temperatura ambiente, e dovrai aspettare secoli perché tutto si caramellizzi. Questo perché vi trovate in un punto quasi piatto all’estrema sinistra della curva.

Quindi, il tempo e internal food temperature sono collegati in modo molto non lineare. Si potrebbe teoricamente fare qualche previsione, se si conoscessero i parametri mu e sigma della curva gaussiana; tuttavia, essi cambieranno con l’alimento e il processo che si vuole che avvenga. La denaturazione delle proteine illustrata sopra è uno di questi processi, la caramellizzazione è un altro, ma governato dalla stessa relazione generale. La maggior parte di loro lo è. (Un’eccezione sarebbe la fusione di sostanze cristalline come il burro di cacao, che hanno un punto di fusione ben definito).

Il calcolo effettivo potrebbe andare così: a 56 Celsius, ci vuole 1 secondo per cuocere una bistecca (tecnicamente, per denaturare almeno il 99% della miosina). A 55 Celsius, potrebbe volerci mezzo minuto, a 54 Celsius, 3 minuti, a 50 Celsius, 15 minuti, e così via. Sto usando numeri a caso qui, potete trovare i numeri veri per la carne se cercate in giro le curve sous vide, dubito che ci siano fonti facilmente accessibili per altri processi come la caramellizzazione o la gelificazione degli amidi. Il punto è che c’è una dipendenza, ma non si può prevedere intuitivamente, perché si discosta molto da una lineare, e la maggior parte delle persone può prevedere solo intuitivamente le connessioni lineari.

Trasferimento di calore

Ma diventa ancora più complicato. Non si può riscaldare ogni molecola individualmente. Dimentichiamo per un po’ le microonde, non vi aiutano molto, e comunque non hanno impostazioni di temperatura. Quello che hai è una fonte di calore, come una stufa, un forno o un fuoco aperto, e vuoi trasferire il calore al cibo. Il calore viene trasferito per convezione, conduzione e radiazione alla superficie del cibo, e si diffonde all’interno principalmente per conduzione per i cibi solidi e una combinazione di convezione e conduzione per i liquidi. Così, quando si è riscaldata la superficie del cibo a 100 celsius, l’interno è molto più freddo.

E quanto tempo ci vuole per riscaldare l’interno del cibo? Beh, questo dipende principalmente dalla geometria del vostro cibo e dalla sua composizione chimica. Il che spiega perché le ricette che ti dicono di cuocere il cibo per un dato tempo per peso (ad esempio “arrostire la carne per 10 minuti per 250 g) sono così brutte. A seconda della forma della vostra carne, ci vorrà molto più tempo o meno. Altri fattori, per esempio avere a che fare con carne invecchiata di alta qualità con pareti cellulari strette e basso contenuto d’acqua rispetto alla carne PSE con il suo più alto contenuto d’acqua, cambierà anche il tempo necessario.

La formula attuale per calcolare il tempo necessario per arrostire la carne a una data temperatura è descritta da queste equazioni differenziali:

Non so cosa significhi la maggior parte di queste variabili, e sono felice di non doverlo fare. E naturalmente, altri processi di cottura come la caramellizzazione o Maillard (il processo che crea le croste) avranno un diverso sistema di equazioni, altrettanto complicato.

Modifiche indesiderate

Ci sono a volte processi in cucina che non si vuole che accadano. Un esempio è il cibo che si brucia. Un altro esempio tipico è la carne. Essa è composta, grosso modo, da due tipi di proteine, actina e miosina. Denaturano a temperature diverse – ognuna di esse ha la sua curva, e quella dell’actina è spostata a destra. Quando la miosina si denatura, la carne è medium, morbida e succosa. Quando anche l’actina si denatura, la carne è well done, ovvero dura e secca. Quello che la maggior parte delle persone cerca di ottenere è di denaturare la miosina ma senza modificare l’actina.

Ci sono anche altri cambiamenti indesiderati, come bruciare il cibo, o scaldare l’olio fino al punto di decomporsi. Quindi, in generale, vuoi che il tuo cibo sia riscaldato, ma spesso c’è un limite che non vuoi raggiungere.

In pratica

In termini pratici, dovete solo vivere con la consapevolezza che abbassare la temperatura farà sì che il vostro cibo impieghi più tempo per essere cotto. Se lo fate più caldo, ci vorrà meno tempo, ma rischiate di raggiungere una temperatura indesiderata. Si lascia anche meno tempo ai sapori per svilupparsi, il che è importante in alcuni casi (ad esempio, stufati) ma non in altri (ad esempio, frittelle).

Qualsiasi tentativo di ottenere una maggiore precisione di quanto sopra non è pratico. Le relazioni reali sono troppo complicate. È teoricamente possibile adattare un’approssimazione polinomiale i cui valori sono molto più facili da calcolare (credo che Douglas Baldwin l’abbia fatto una volta per un taglio di carne specifico), ma poiché non si conoscono i parametri specifici da usare per ogni cibo, non è una proposta pratica anche se si tiene una calcolatrice in cucina.

Non è possibile calcolare in modo affidabile quando il cibo sarà pronto a una data temperatura. Se un autore di ricette vi dà un’approssimazione, sarà abbastanza imprecisa, perché dipenderà dalla forma del vostro cibo, dal materiale e dallo spessore della vostra padella, dalle deviazioni di temperatura del vostro forno, ecc. Quindi non potete nemmeno dire qualcosa come “so che ci vuole 30 minuti a 300 Fahrenheit, voglio sapere quanto tempo ci vuole a 350 Fahrenheit”. Ci vogliono solo 30 minuti in condizioni molto speciali, che forse replicate inconsapevolmente ogni volta che arrostite, usando lo stesso forno, la stessa padella e carne dello stesso macellaio.

La buona notizia è che non è necessario quanto sopra per cucinare bene. La vostra carne viene cotta nel forno anche se non potete calcolare quanto sopra. Dovete solo giudicare quando tirarla fuori, e mentre il tempo è piuttosto inutile per questa decisione, ci sono molti altri segni, molto migliori, per farlo. Un termometro è il metodo più semplice, e l’esperienza vi insegnerà a riconoscere la perfetta cottura anche senza di esso, tramite l’odore e indizi visibili come il colore, la consistenza, la quantità di vapore, ecc.