Ano Nimo
Sabemos que fogões e fornos geram calor, mas como o calor viaja de sua fonte para a comida? Ou seja, como o calor é transferido. Ao entender a transferência de calor, podemos controlar melhor a culinária e os processos de cozimento e a qualidade dos produtos assados.
A energia desempenha um papel fundamental nas tarefas de um cozinheiro. Ela é responsável por aquecer e resfriar os ingredientes, além de transformar seus sabores, texturas e cores. Cozinhar pode ser visto como o ato de infundir energia nos alimentos. A energia se manifesta de diversas maneiras e se desloca por diferentes caminhos. No cozimento, o movimento mais comum da energia é o calor.
As principais formas de cozimento como fritar, ferver, cozimento a vapor, grelhar e outros métodos, diferem entre si. São o meio e o modo através do qual cada um transfere o calor para a comida.
Na ausência de um fogão ou outra fonte de energia externa para manter a temperatura da frigideira, o calor se transferirá da frigideira para o bife até que ambos alcancem a mesma temperatura. Nesse momento, eles estão em equilíbrio a uma temperatura que fica entre as duas temperaturas iniciais. Uma xícara de chocolate quente só esfriará até a temperatura ambiente (e não abaixo dela) porque não possui energia interna suficiente para aquecer o ambiente de maneira significativa.
A taxa na qual o calor se transfere de uma panela quente para um bife frio é diretamente proporcional à diferença de temperatura entre os dois - quanto maior essa diferença, mais rápido ocorre a transferência de calor.
Durante o processo de cozimento, acontecem transformações sutis e permanentes nos alimentos, abrangendo tanto aspectos físicos quanto químicos. Essas alterações podem afetar a capacidade térmica específica do alimento. Como o nome indica, as mudanças permanentes são aquelas que não podem ser revertidas.
Você já segurou uma caneca de chocolate quente depois de sair no frio? Segurar uma xícara quente deixa suas mãos mais quentes. O que você sente é a transferência de calor de um objeto para outro, ou transferência térmica. A energia térmica do chocolate quente é transferida para suas mãos.
Introdução
As três principais formas pelas quais o calor é transferido de sua fonte para os alimentos são:
- radiação
- a condução
- e a convecção
Durante o cozimento, mais do que um destes métodos de transferência pode ocorrer ao mesmo tempo.
Por exemplo, o alimento na grelha pode ser aquecido por condução do metal quente (a maioria do calor flui dentro de sólidos e entre materiais sólidos em contato), por convecção (domina em fluidos como água fervente, óleo de fritura profunda e o ar quente de um forno assado) do ar quente subindo do queimador ou carvão, e por radiação, consiste em ondas de energia pura, como a luz solar. Fornos de micro-ondas, assados e grelhados de carvão funcionam principalmente usando calor radiante.
Entender essas diferentes métodos, e as velocidades da transferência do calor, ajuda a controlar bem o cozimento.
A condução
A condução é a transferência de calor entre materiais ou objetos em contato direto entre si.
As moléculas do objeto se movem mais rapidamente do que aqueles no objeto mais frio. Isso significa que as moléculas da parte mais quente de um objeto vibram mais rápido do que as das partes mais frias. Assim, as moléculas mais rápidas colidem com as mais lentas, fazendo com que elas acelerem. É assim que o objeto se aquece.
A condutividade térmica está relacionada à quantidade de calor capaz de se difundir em um determinado material. Metais como prata, cobre e alumínio dispersam bem o calor; eles são, portanto, chamados de condutores, ao contrário de materiais como isopor, neve e fibra de vidro, que não difundem calor com eficiência, que são chamados de isoladores. Assim, quando uma casa está bem isolada, pouca energia térmica escapa para fora por condução para o ar externo. Muitos itens de uso diário também oferecem isolamento de ar, como refrigeradores, garrafas reutilizáveis e sacos de dormir.
A condução geralmente ocorre em sólidos. As partículas em líquidos ou gases são mais distantes do que em sólidos. Moléculas de gás e líquido podem, portanto, mover-se com mais facilidade. Assim, líquidos e gases mais frequentemente transferem calor por convecção.
O calor é conduzido para a parte central do alimento, através da parede do recipiente ou do meio de cocção utilizado.Como o contato direto é necessário para a transferência de calor por condução, às vezes é descrito como uma forma de transferência direta de calor.Mesmo se a fonte do calor do fogão for desligada ou se a panela for tirada, a condução se prolongara, o alimento continuara a cozinhar.
Compreender como o formato dos alimentos influencia a condução de calor, pois a taxa de transferência de calor em um alimento sólido depende não apenas do tamanho do alimento, mas também da sua forma.
Em geral, durante o processo de cozimento, o objetivo é direcionar o calor para o centro do alimento, ou pelo menos levá-lo a uma distância considerável em direção ao interior. Normalmente, podemos aplicar o calor diretamente na superfície do alimento. A condução do calor para o interior ocorre de forma mais lenta, resultando no aquecimento mais rápido e precoce da parte externa em comparação com o interior.
Portanto, uma regra geral para estimar o tempo de cozimento de cortes planos é que o tempo necessário aumenta exponencialmente com o aumento da espessura. Se o alimento for duas vezes mais espesso, levará quatro vezes mais tempo para cozinhar; se for três vezes mais espesso, levará nove vezes mais tempo.
Em 1822, o matemático francês Joseph Fourier deu uma definição matemática precisa de condução. De acordo com a lei de Fourier, a velocidade com que o calor é conduzido através de um corpo por unidade de seção transversal é proporcional ao oposto do gradiente de temperatura do corpo. O gradiente representa a distribuição vertical da temperatura. Quanto maior for a diferença de temperatura entre o alto e o baixo, maior será o gradiente e mais rápido será o movimento do calor.
Diferença entre a radiação e a condução
A radiação movimenta o calor no ar e o transmite rapidamente, e aumenta a temperatura da superfície do alimento. A condução transmite o calor mais lentamente, irradiando-a molécula para molécula. Como existe moléculas que são mais rápidos do que outras em transmitir o calor, alguns matéria a conduzem mais rapidamente. Em geral, os sólidos apresentam uma condutividade mais elevada do que os líquidos e os gases, porque as moléculas estão mais em contato do que nos líquidos e gases.
Alguns materiais possuem maior capacidade de conduzir calor do que outros, é evidente. Essa é a razão pela qual as luvas de forno são eficazes. A condutividade térmica é uma medida que indica o quão facilmente o calor se propaga em um material. Luvas de forno, por exemplo, têm uma condutividade muito baixa, o que as torna excelentes isolantes.
Já os metais, por outro lado, reagem prontamente ao entrar em contato com fontes de calor ou frio. Ao tocar uma bancada de aço, percebemos a sensação de frio porque o calor se desloca rapidamente das pontas dos nossos dedos quentes para a superfície mais fria da bancada. Em contraste, uma espátula de plástico, que pode estar na mesma temperatura da bancada, não proporciona a mesma sensação de frio devido à sua menor condutividade térmica.
A frigideira ideal seria fabricada com um material que não apenas permitisse a livre movimentação do calor, mas também o distribuísse de maneira extremamente uniforme, sem criar pontos quentes ou áreas frias. Se uma frigideira altamente condutiva for muito fina, ela não alcançará ambos os objetivos, pois o calor passará diretamente do queimador através da panela e se concentrará no alimento, sem se dispersar lateralmente primeiro. Em outras palavras, a frigideira refletirá as irregularidades da fonte de calor. Para garantir um aquecimento uniforme em um queimador irregular, é necessário que o fundo da frigideira seja espesso o suficiente para permitir que o calor se difunda horizontalmente enquanto se eleva verticalmente.
A capacidade térmica do material é tão crucial quanto a sua condutividade no que diz respeito ao desempenho do utensílio de cozinha.
A espessura do metal usado é importante.
Podemos supor que, a temperatura no fundo da frigideira se igualaria, mas isso não acontece na realidade. Nenhuma frigideira consegue ser aquecida de forma completamente uniforme. Isso acontece porque, enquanto a condução do calor se espalha por toda a panela, a convecção transporta o calor para o ar acima da panela.
À medida que a temperatura aumenta, a condução diminui, enquanto a convecção se torna mais intensa. Eventualmente, a frigideira perde calor por convecção mais rapidamente do que o calor pode se propagar pela frigideira. Essa dualidade entre condução e convecção acaba limitando a temperatura máxima que uma frigideira pode atingir, bem como a uniformidade desse aquecimento.
A espessura do metal é tão importante quanto ou até mais do que o próprio metal.
A Convecção
A convecção é o segundo método mais comum de transferência de calor utilizado na culinária, implica o movimento constante de correntes frias de ar ou de líquido para as correntes mais quentes. Em líquidos e gases, como o ar, as moléculas não ficam fixas no lugar como acontece nos sólidos - elas estão em constante movimento. Isto ocorre porque os líquidos e os gases quentes são menos densas e sobem, enquanto os líquidos frios e gases são mais densos e afundam.
Isso significa que as moléculas quentes nos fluidos não necessitam necessariamente colidir com as moléculas mais frias próximas para transmitir energia na forma de calor. Elas podem simplesmente deslocar-se, carregando consigo a energia térmica. Esse processo é chamado de convecção, que envolve o movimento das partículas quentes.
As correntes de convecção atuam em todo o forno naturalmente, mas a circulação de ar num forno pode ser aumentada. Alguns fornos de convecção possuem ventiladores que sopram ar quente, forçando o movimento do ar no interior do forno.
Os fornos de convecção trabalham mais rapidamente do que os fornos convencionais, como o ar quente se move mais rapidamente em direção das superfícies mais frias do forno, o ar se circula bem e é bem distribuído dentro do forno. É por isso que os fornos de convecção exigem temperaturas mais baixas e precisam de menos tempo para assar, funcionam de forma mais equilibrada, com menos pontos quentes (bem presentes nos fornos convencionais).
Eles são adequados para os produtos elaborados a partir de massas pesadas, como cookies e pâte à choux (massa de bomba). Se as correntes de convecção estivessem muito fortes, os bolos serão assados de forma assimétrica e os suflês poderiam perder volume.
A Radiação
Na cozinha as fontes de radiação provem de resistências elétricas (fornos, fogões, torradeiras), fogões e churrasqueiras (gás, lenha, carvão).
A radiação é uma transferência rápida de ondas de energia que vibram em alta frequência, de um objeto quente até a superfície de um objeto mais frio. Quando as moléculas na superfície absorvem raios de calor, elas vibram rapidamente. Essas vibrações geram calor friccional.
Ao contrário da convecção e condução, não há matéria necessária para a radiação. A radiação térmica é a transferência de energia por ondas eletromagnéticas. As ondas eletromagnéticas transportam energia através do espaço. A radiação térmica é como o Sol aquece a Terra. A energia do Sol viaja como ondas no espaço, não através de átomos ou moléculas. O calor que sentimos da luz do sol ou do queimador do fogão vem da radiação térmica. É emitido por átomos e moléculas que, tendo absorvido energia, a liberam novamente não na forma de um movimento mais rápido, mas como ondas de pura energia.
O corpo radiante não entra diretamente em contato direto com o alimento, o recipiente, a panela, embora a energia térmica seja transferida de um para o outro. Como não há contato direto, a radiação às vezes é descrita como uma forma de calor indireta.
