Реферат на тему «Физика в профессии повара-кондитера»

Введение

Кондитер, у которого не поднялся бисквит или поседел шоколад, обычно винит рецепт или продукты. Между тем причина чаще всего кроется в физике. Бисквит растёт потому, что пузырьки газа в тесте расширяются от нагрева, шоколад блестит лишь при правильном охлаждении, а из одного и того же сахарного сиропа выходит то мягкая помадка, то стеклянная карамель, смотря до скольких градусов его довели. Профессия, которую считают почти художественной, на деле опирается на законы, знакомые по школьному учебнику.

Учёные заинтересовались этим всерьёз в 1980-х годах, когда французский химик Эрве Тис и британский физик венгерского происхождения Николас Курти придумали название «молекулярная гастрономия» для науки о том, что происходит с продуктами на кухне. В колледжах, где готовят специалистов по профессии 43.01.09 «Повар, кондитер», физические основы процессов изучают в курсах оборудования и технологии. Так что тема пригодится и студенту такого колледжа, и девятикласснику, который выбирает, куда поступать.

Цель реферата — показать, какие физические явления и законы использует в своей работе повар-кондитер. В первой главе кратко описывается история профессии и рассматриваются тепловые явления на кухне, во второй главе механические и электромагнитные явления и работа оборудования, в третьей роль измерений и математических расчётов. Работа опирается на школьные учебники физики, учебники технологии кондитерского производства и книги по кулинарной науке.

Глава 1. Тепловые явления в кондитерском деле

1.1 Кратко об истории профессии

Слово «кондитер» пришло к нам через немецкий язык из латыни, где condire значит «приправлять, сдабривать». Отдельным ремеслом кондитерское дело стало в Европе в эпоху Возрождения, когда сахар подешевел и знать увлеклась марципанами и сахарными скульптурами на пиршественных столах. В России первые кондитерские открылись в XVIII веке в Петербурге и Москве, и держали их поначалу почти исключительно швейцарцы, французы и немцы.

В XIX веке в России появились крупные кондитерские фабрики, среди которых были фабрики Абрикосова, Эйнема и Сиу, а рецепты и способы оформления постепенно стали частью отечественной кухни. В XX веке профессия разделилась на промышленное производство и работу в ресторанах, кафе и пекарнях. Сегодня в колледжах обучают по объединённой специальности «Повар, кондитер», поскольку современному специалисту нужно владеть и горячей кухней, и выпечкой.

Во все времена мастерство кондитера держалось на точности. Старые мастера определяли готовность сиропа по тому, как он ведёт себя в холодной воде, а температуру печи по цвету листа бумаги, положенного внутрь. Сегодня эти приёмы заменили термометры и духовые шкафы с электронным управлением, но физические процессы, которые за ними стоят, остались прежними.

1.2 Теплопередача при выпечке

Любое приготовление пищи связано с передачей энергии от источника тепла к продукту. Физика различает три способа теплопередачи: теплопроводность, конвекцию и излучение, и в кондитерском деле используются все три. Металлический противень нагревается и передаёт тепло нижней части изделия за счёт теплопроводности. Горячий воздух в духовом шкафу движется и омывает тесто, это конвекция. Раскалённые стенки и нагревательные элементы испускают инфракрасное излучение, от которого подрумянивается верхняя корочка.

Понимание этих способов помогает объяснить многие правила кондитерского дела. Конвекционные печи, в которых вентилятор принудительно перемешивает воздух, пекут быстрее и равномернее обычных, поэтому температуру в них ставят на 10–20 градусов ниже, чем указано в рецепте. Тёмные противни поглощают больше излучения, чем светлые, и низ выпечки на них подгорает быстрее. Тесто плохо проводит тепло, и поэтому крупный бисквит пропекается намного дольше маленьких кексов из того же теста.

Отдельного внимания заслуживает подъём теста. При нагревании пузырьки воздуха и углекислого газа в тесте расширяются, ведь по закону Гей-Люссака объём газа при постоянном давлении растёт с температурой. Одновременно вода превращается в пар, который ещё сильнее увеличивает объём пузырьков. Когда белки яиц и муки свёртываются, а крахмал клейстеризуется, стенки пузырьков застывают, и изделие сохраняет пышную пористую структуру.

1.3 Плавление, кристаллизация и сахарный сироп

Многие операции кондитера связаны с переходами вещества из одного агрегатного состояния в другое. Сливочное масло и шоколад плавятся при нагревании, вода в сиропе испаряется, сахар кристаллизуется при охлаждении. Основные физические явления, с которыми работает кондитер, собраны в таблице 1.

Таблица 1 — Физические явления в работе повара-кондитера

Особенно наглядно физика проявляется при варке сахарного сиропа. Чем дольше кипит сироп, тем больше воды испаряется и тем выше поднимается температура его кипения, поскольку концентрированный раствор кипит при более высокой температуре, чем чистая вода. По температуре кипения кондитер определяет концентрацию сиропа и его будущие свойства: из одного сиропа получается мягкая помадка, из другого твёрдая карамель. Ориентировочные температуры основных стадий уваривания показаны на рисунке 1.

По рисунку видно, что разница между соседними стадиями составляет всего 10–15 градусов, поэтому без термометра легко пропустить нужный момент. Раньше кондитеры проверяли сироп пробой: каплю опускали в холодную воду и смотрели, тянется ли она ниткой, скатывается ли в мягкий или твёрдый шарик, ломается ли со звонким треском. Названия стадий сохранили память об этом способе, хотя теперь готовность определяют по показаниям термометра.

С кристаллизацией связано и темперирование шоколада. Какао-масло может застывать в нескольких кристаллических формах, и только одна из них даёт шоколаду блеск, хруст и способность не таять в руках. Чтобы получить нужные кристаллы, тёмный шоколад сначала нагревают примерно до 45–50 градусов, затем охлаждают до 27–28 градусов и снова слегка подогревают до 31–32 градусов. Если пропустить этот процесс, шоколад после застывания покроется серым налётом и будет крошиться.

1.4 Испарение, кипение и охлаждение

Испарение воды лежит в основе одного из самых необычных кондитерских изделий, заварного теста. Для эклеров и профитролей муку заваривают в кипящей смеси воды и масла, а затем вводят яйца. В горячей духовке вода, которой в таком тесте много, быстро превращается в пар, и пар раздувает заготовку изнутри, образуя большую полость. Если открыть дверцу духовки слишком рано, температура упадёт, пар сконденсируется, и изделие осядет, так и не успев закрепить форму.

Температура кипения воды зависит от атмосферного давления, и это приходится учитывать кондитерам, работающим в горах. На высоте около тысячи метров над уровнем моря вода кипит примерно при 96–97 градусах, а значит, все температурные ориентиры для сиропов нужно уменьшать на ту же величину. Обратный эффект используется в скороварке и автоклаве: при повышенном давлении вода закипает при температуре выше ста градусов, и продукты готовятся быстрее.

Не менее важно для кондитера охлаждение. Кремы, муссы и торты с желатином нужно быстро охладить, чтобы они застыли и не испортились, а для этого используют холодильные камеры и шкафы шоковой заморозки. Скорость охлаждения зависит от разницы температур, теплоёмкости продукта и площади его поверхности, поэтому крем раскладывают тонким слоем в широкие формы, а не оставляют остывать в глубокой кастрюле. При быстрой заморозке в продукте образуются мелкие кристаллы льда, которые меньше повреждают его структуру, и после разморозки десерт сохраняет нежную консистенцию.

Все эти примеры показывают, что кондитер постоянно управляет тепловыми процессами: нагревает, охлаждает, выпаривает и кристаллизует. Чем лучше он понимает их физическую природу, тем точнее может воспроизвести рецепт в другой печи, на другой высоте или с другим количеством продуктов. О механических и электромагнитных явлениях, которые встречаются на кухне, рассказано во второй главе.