Що смажить маленький кушнір? Солоне м’ясо смажить трохи кушнірше? Новачки (жінки та чоловіки) можуть сказати, що не тільки швидко вимовити запитання, але і обсмажити м’ясо непросто, щоб досягти ідеального стану між напівсирим та обвугленим.
У журналі американських фізиків деякі висловили дивовижну думку: про далекосяжний зв’язок між наукою фізики та їжею, яка поширюється на передісторію людини. На думку авторів, споживання високоенергетичного, високобілкового м’яса тварин дозволило зародити цивілізацію та науку, оскільки споживання м’яса забезпечувало правильне харчування людського мозку, що розвивається. Доісторичних кухарів також можна вважати першими магістрами прикладних наук, оскільки вони ретельно перетворили матеріал: вони виробляли м’якшу, безпечнішу та набагато смачнішу їжу з твердого, мікробного, несмачного сирого м’яса тварин з контрольованим використанням теплової енергії. Незважаючи на багатотисячолітню практику, смаження та варіння м'яса все ще не спирається на науковій основі, наука лише починає детально розкривати процеси, що відбуваються під час "термічної обробки" м'яса на кухні.
На прохання журналу Physics Today троє професіоналів, два фізики з виробництва напівпровідників та один фахівець, який займається фізичними та хімічними процесами, що відбуваються на кухні, взялися за серію експериментів. Їх первинні результати вже опубліковані, і вони сподіваються, що їх результати допоможуть як професійним кухарям, так і любителям готувати на грилі в саду.
Під час кухонних операцій відбуваються всі три можливі режими теплопередачі, теплопровідності (провідності), теплового потоку (конвекції) та теплового випромінювання. У духовці м’ясо піддається безпосередньому дії променистого тепла, і тепло також проводиться повітряними потоками. Під час варіння проточна вода передає тепло, а тонкий шар жиру або олії проводить тепло до смаженого на сковороді м’яса. Усередині плоті теплопровідність є переважним фізичним процесом. Під час кухонних операцій м’ясо не тільки поглинає, але і розсіює тепло, це потрібно враховувати. Верх щойно перевернутого стейка або гамбургера передає тепло конвекцією в повітря. У духовці м’ясо випаровує воду, тому випаровування охолоджує її поверхню, сильне випаровування також може значно знизити температуру духовки.
Всі три форми теплообміну в основному залежать від різниці температур між джерелом тепла та м’ясом. Звичайно, ситуація складніша за цю, оскільки також слід враховувати коефіцієнт тепловіддачі. Це число є мірою того, наскільки ефективно ми можемо перетворити різницю температур у тепловий потік, тобто наскільки ефективно одне середовище може розсіюватися і з якою швидкістю інше може поглинати тепло. Можуть виникнути надзвичайно великі відмінності в швидкості тепловіддачі. Випікання в духовці - повільний метод, оскільки ні повітря, що забезпечує тепловий потік, ні металева стінка, що випромінює тепло, не здатні передавати тепло досить ефективно. Ось чому ми можемо дотягнутися до печі з температурою повітря до 300 градусів Цельсія, не обпікаючи рук, не обпікаючи рук, але взявши каструлю з такою ж температурою, одразу ж спричиняємо серйозні опіки.
Через обмеження сфери застосування, ми зараз не можемо заглиблюватися у молекулярні зміни, спричинені тепловим ефектом, перетворенням білків, хімією смачного коричневого шару, який утворюється на поверхні смаженого м’яса. Ми повернемося до кухні результати експериментальних фізиків. Вони також дадуть відповіді на такі важливі запитання, скільки разів і через які проміжки часу варто перевертати смажене м’ясо, і на основі результатів вимірювань вони дадуть рекомендації щодо вибору правильної температури та інших характеристик.