Gradientes de temperatura em ovos cozidos / assados?

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Gradientes de temperatura em ovos cozidos / assados?

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Na minha aula de Ciências da Culinária, nos pediram para fazer um laboratório envolvendo ovos cozidos usando duas formas de calor de convecção, secar (no forno a 450 graus) e molhado (água fervente). Tanto para a água fervente quanto para o forno, nos disseram para usar três ovos. Pegue 1 ovo fora da água (e forno) depois de 5 minutos, depois novamente às 10, depois novamente às 15 .. chocando cada um em um banho de água gelada.

Descobrimos que, como regra, a água fervente era uma maneira mais eficiente de cozinhar o ovo.

Uma das perguntas na tarefa é: "Compare os gradientes de temperatura observados nos dois métodos. Qual dos métodos produz o gradiente mais pronunciado?"

Alguém pode me explicar essa pergunta?

eggs convection boiling

por Stephen_Film_Guy 24.10.2017 / 00:18

3 respostas

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Um gradiente de temperatura é a variação da temperatura ao longo de uma certa distância. Talvez eu tenha levado muitos semestres de termodinâmica na faculdade, mas à primeira vista, essa é uma pergunta complicada. Existem 3 grandes peças para o quebra-cabeça considerar. Transferência de calor entre o ovo e o "meio" e os gradientes nas diferentes regiões.

Eu posso pensar em dois gradientes que valem a pena considerar. Primeiro é o gradiente através do raio do ovo. Como o ovo é o mesmo entre a condição A (água) e B (forno), não precisamos pensar muito sobre isso, porque qualquer diferença de gradiente é apenas uma função das diferenças fora do ovo. O segundo é o gradiente em todo o “meio de transferência de calor” (água fervente ou ar do forno). Como a água está fervendo, ela é bem misturada e não há gradiente de temperatura. Se o forno for de convecção, também podemos dizer que não há gradiente, mas se for um forno padrão, haverá um gradiente da superfície do ovo para o ar.
A próxima coisa a considerar é a transferência de calor entre o meio e a superfície do ovo. Como o ar é menos denso que a água, há menos átomos pulando em um determinado volume. Isso significa que há menos colisões entre o meio e a casca do ovo ... significando menos oportunidades para transportar energia do meio para a casca do ovo.

Uma vez que o calor entra na casca do ovo, ele irá conduzir através do ovo da mesma forma em ambos os casos.

O que isso tudo significa? Como a transferência de calor no ar é menos eficiente do que na água, o ar tem que ser muito mais quente do que a água para aquecer o meio a uma certa temperatura no mesmo intervalo de tempo. No entanto, como o ar é mais quente, a camada externa ficará muito acima de 100 graus quando o meio estiver pronto, o que significa que há um gradiente de temperatura maior.

A parte complicada é que, sem saber qual é a temperatura do forno, não posso dizer com certeza que o gradiente é maior.

24.10.2017 / 02:03

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Eu responderei de uma perspectiva de engenharia química.

O forno também é uma boa dose de transferência de calor radiante.

Em um líquido em movimento, sim, é convecção, mas você pode modelá-lo como condução.

Uma vez que você tenha uma temperatura de superfície no ovo, como isso aconteceu não faz diferença. O interior do ovo não está ciente de como a casca foi aquecida e o gradiente térmico será o mesmo. Acredite ou não, a inclinação do gradiente térmico permanece muito constante quando o ovo é cozido.

Se você começar com o ovo em água fria versus esperar que a água ferva, isso é uma grande diferença.

Comece com um forno frio seria um plano muito ruim. Um forno quente levará um pouco de tempo para aquecer a pele.

A água na água é a principal diferença. Ele irá hidratar entre a casca e a membrana para uma transferência de calor mais uniforme. O forno secará o ovo e criará bolsas.

24.10.2017 / 01:28

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Presumivelmente, a questão está se referindo aos gradientes de temperatura dentro do ovo, ou seja, a diferença de temperatura entre o exterior e o interior. Isso é bem relevante em termos de culinária, porque diz como a gema e o branco serão cozidos.

tl; dr eu esperaria ver um gradiente mais strong de ebulição do que do forno de convecção, mas os resultados reais do seu laboratório permitirão que você conte com muito mais confiança.

Isso depende da rapidez com que a transferência de calor é feita, o que é mais óbvio pela temperatura em que a casca é mantida. Você também pode vê-lo do tempo total de cozimento. Se um método leva mais tempo, ele transfere o calor mais lentamente, e assim você pode esperar um gradiente de temperatura mais plano dentro do ovo (há tempo para o calor se propagar para dentro), enquanto o mais rápido terá um gradiente mais íngreme (o exterior esquenta muito mais rápido do que o calor se propaga.)

Com a fervura, existe apenas uma possibilidade: a água mantém a casca muito próxima de 100 ° C. Você tem uma transferência de calor muito eficiente, a água é bem misturada e tem uma capacidade muito alta de calor, por isso pode facilmente fazer isso. Ovos duros geralmente demoram menos de dez minutos.

Com um forno, é menos claro. Sem qualquer convecção, a casca permanecerá bem abaixo da temperatura do ar do forno por um longo tempo, porque o ar não pode transferir calor rápido o suficiente. Isto é provavelmente verdade, mesmo com um forno de convecção realista: se você colocar o ovo, espere um minuto e verifique a temperatura da casca, duvido que esteja na temperatura do ar do forno. O cozimento sem convecção no estádio 350F geralmente leva cerca de meia hora, e acredito que a convecção só reduza isso para 20 a 25 minutos. Então, eu tenho certeza que o forno tem transferência de calor menos eficiente, maior tempo de cozimento e gradiente mais plano, mas se você tivesse um forno potente e quente o suficiente com uma convecção realmente boa, isso poderia virar.

Assim, no geral, é difícil dizer com certeza apenas pela sua descrição. Se você realmente fez um experimento, você pode dizer pelos resultados. As claras de ovos são macias, mas sólidas a 155F, e totalmente ajustadas a 180F, enquanto as gemas de ovo são firmes a 158F e secas / esfareladas a 180F. Um gradiente de temperatura mais acentuado dentro do ovo significa que a gema será menos cozida em comparação com o branco, enquanto um gradiente de temperatura mais plano significa que eles serão cozidos de forma mais semelhante.

Se você notou diferenças no tempo de cozimento, ou diferenças na gema vs doneness branco, aí está você.

Tudo isso dito, o calor seco vs molhado tem outros efeitos significativos. O calor seco secará a membrana e até mesmo parte do branco por baixo. Com tempo suficiente, o branco irá encolher para longe da casca e acabar visivelmente mais seco e mais duro, e pode até ficar marrom. Assim, as diferenças que você percebe no ovo resultante podem não ser apenas sobre o gradiente de temperatura.