Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами

Смешно, но в этом есть глубокий смысл. Многие животные (от коров и овец до садовых птиц и пчел) тратят практически всю жизнь на поиск и потребление пищи. И всё ради того, чтобы назавтра снова быть в состоянии искать и потреблять ее. Стада овец, которых я вижу из окон своего дома, каждую минуту своего бодрствования проводят, щипля траву, а я могу быстро проглотить что-нибудь съестное всего три раза в день, а в свободное от этого занятия время созерцать этих животных и размышлять об их судьбе.

Приготовление пищи либо придает ей более высокую энергонасыщенность (самый простой пример: горячий напиток согревает вас сильнее, чем негорячий, сокращая работу вашего организма по поддержанию себя в тепле), либо делает ее более усваиваемой и готовой к процессу метаболизма. Как отмечает Рэнгем, термическая обработка белков видоизменяет их молекулы (происходит денатурация белка), делая их более легко перевариваемыми и доставляющими нам больше энергии. Кстати, процесс жевания нацелен на то же самое. Он требует определенных энергетических затрат, но в ходе него пища подвергается измельчению, что позволяет нам усваивать ее и увеличивает количество энергии, которое мы из нее получаем[247].

Наука и кулинария

Кулинария названа наукой неслучайно. О химических и биологических секретах превращения продуктов питания в доступный для потребления вид можно написать толстые фолианты. И многие авторы внесли в это свой вклад[248], например Гарольд Макги («О еде и кулинарии: Наука и знания на кухне») и Роберт Вольке («О чем Эйнштейн рассказал своему повару»)[249]. Даже если мы оставим в стороне фантастически сложные биохимические процессы, скажем, во время выпечки хлеба, даже физические аспекты кулинарии крайне интересны. Как мы обнаружили в предыдущей главе, суть приготовления пищи заключена в термодинамических процессах: переносе тепла от его источника к пищевому продукту как можно быстрее и эффективнее. При различных методах приготовления пищи это делается это по-разному.

Приготовление пищи в духовке

За миллионы лет с того времени, когда наши доисторические предки готовили кабана на вертеле над костром, до приготовления семейного воскресного обеда в конвекционной духовке принципиально ничего не изменилось. В духовке используются все три способа передачи тепла: теплопередача, конвекция и излучение. Если в духовке есть металлические тэны (трубчатые электронагреватели), при их разогреве начинается процесс конвекции: горячий воздух перемешивается внутри. В процессе теплопередачи этот воздух разогревает находящийся в духовке пищевой продукт. Некоторое количество тепла попадает на него непосредственно от разогретых докрасна тэнов (если они открыты), часть поступает от поддона и стенок духовки. Конвекционные духовки готовят быстрее за счет более активного воздухообмена в горячей зоне.

Приготовление пищи на плите

Когда мы варим суп в кастрюльке, то пользуемся принципом конвекции. Сама кастрюлька разогревается в результате теплопередачи. Изначально она нагревает суп тоже путем теплопередачи. Густой слой жидкости на дне расширяется и становится жиже. Это заставляет его всплывать вверх и «включает» конвейерную ленту конвекции: теплые слои (с большей энергией) поднимаются, опуская вниз холодные. В итоге вся жидкость в кастрюльке равномерно разогревается.

Если вы не будете помешивать жидкость в кастрюле, то могут произойти две вещи. Часть супа внизу, около дна, может прилипнуть к нему и подгореть в результате активной теплопередачи. Она также создаст теплоизолирующий слой между огнем, днищем кастрюльки и более холодным верхним слоем, подавляя конвекцию или вовсе останавливая ее. Этим объясняется то, что у вас может подгореть нижний слой супа у дна кастрюли, а верхний при этом останется холодным. Если вы присмотритесь к процессу конвекции в кастрюльке, то иногда сможете увидеть много независимых точек кипения на поверхности. Там ваш суп (или что вы варите) поднимается наверх и опускается вниз. Каждое такое место – маленький вертикальный конвейер поднимающихся теплых и опускающихся холодных слоев. Этот эффект называется конвективными ячейками Рэлея – Бенара. Если у ваших любимых кастрюлек есть на днище узор, он может стать причиной возникновения ячеек конвекции. Узоры активизируют процесс и, по моим наблюдениям, делают такие ячейки заметными, особенно когда я готовлю рис или вермишель на большом огне.

Микроволновые печи

Главный недостаток любой плиты, в том числе конвекционной, в том, что она должна создать достаточно высокую температуру, чтобы приготовить ужин. Микроволновые печи гораздо быстрее и удобнее, потому что используют в своей работе сверхвысокочастотное (СВЧ), то есть микроволновое, излучение. В них алюминиевому контейнеру с едой для разогрева не нужно проводить полчаса в какой-то горячей зоне.