Introduction to cooking sous vide 01, What is Sous Vide

BioloMix: Khoa học với Sous vide Part 1

A. Toán học của Sous Vide

Hướng dẫn này chủ yếu quan tâm đến việc mô hình hóa thời gian thực phẩm đạt đến nhiệt độ và thời gian để thanh trùng thực phẩm. Đây là những nhiệm vụ không hề tầm thường. Nhiều đơn giản hóa và giả định là cần thiết.

Làm nóng và làm lạnh thực phẩm

Sự truyền nhiệt (bằng cách dẫn điện) được mô tả bằng phương trình đạo hàm riêng,Tt= ∇ ⋅ ( α ∇ T) ,Tt=∇⋅(α∇T),trong đó α ≡ k / (ρC p ) là độ khuếch tán nhiệt (m 2 / giây), k là độ dẫn nhiệt (W / mK), ρ là khối lượng riêng (kg / m 3 ) và C p là nhiệt riêng (kJ / kg- K). Nếu chúng ta biết nhiệt độ tại một thời điểm ban đầu nào đó và có thể mô tả nhiệt độ ở bề mặt thay đổi như thế nào, thì chúng ta có thể xác định duy nhất T. Mặc dù k, ρ và C p phụ thuộc vào vị trí, thời gian và nhiệt độ, chúng ta sẽ giả sử sự phụ thuộc vào vị trí và thời gian không đáng kể.

Vì chúng ta chỉ quan tâm đến nhiệt độ tại điểm làm nóng chậm nhất của thực phẩm (thường là trung tâm hình học của thực phẩm), chúng ta có thể tính gần đúng phương trình nhiệt ba chiều bằng phương trình nhiệt một chiều.⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪ρCp( T)Tt= k ( T) [∂2T∂r2+βr∂T∂r] ,T( r , 0 ) =T0,∂T∂r( 0 , t ) = 0 ,k ( T)∂T∂r( R , t ) = h [TWa t e r- T( R , t ) ] ,( ∗ ){ρCp(T)Tt=k(T)[∂2T∂r2+βr∂T∂r],T(r,0)=T0,∂T∂r(0,t)=0,(∗)k(T)∂T∂r(R,t)=h[TWater-T(R,t)],trong đó 0 ≤ r ≤ R và t ≥ 0, 0 ≤ β ≤ 2 là hệ số hình học, T 0 là nhiệt độ ban đầu của thực phẩm, T Nước là nhiệt độ của chất lỏng (không khí, nước, hơi nước) mà thực phẩm đó đặt trong, và h là hệ số truyền nhiệt bề mặt (W / m 2 -K). Ví dụ, biểu đồ thể hiện nhiệt độ lõi đo được và tính toán của mảnh Mahi-Mahi dày 27 mm được thể hiện trong Hình A.1.

Yếu tố hình học trong (*) cho phép chúng ta tính gần đúng bất kỳ hình dạng nào từ một phiến lớn (β = 0) đến một hình trụ dài (b = 1) đến một hình cầu (β = 2). Thật vậy, một hình lập phương được tính gần đúng bằng cách lấy β = 1,25, một hình trụ vuông bằng β = 0,70 và một viên gạch 2: 3: 5 bằng β = 0,28.

Đồ thị nhiệt độ đo và tính toán.

Hình A.1: Đồ thị nhiệt độ (° C) thời gian (phút) của miếng Mahi-Mahi dày 27 mm được nấu trong nồi cách thủy 131 ° F (55 ° C). Các chấm màu xanh lam là nhiệt độ lõi được đo bằng ThermoWorks MicroTherma2T với đầu dò kim. Đường màu xanh lam là nhiệt độ lõi được tính toán của Mahi-Mahi (nơi tôi sử dụng độ khuếch tán nhiệt là 1,71 × 10 -7 m 2 / giây và hệ số truyền nhiệt là 155 W / m 2 -K).

Làm nóng thức ăn đã rã đông

Đối với thực phẩm rã đông, k, ρ và C p về cơ bản là không đổi. Sanz và cộng sự. (1987) báo cáo rằng thịt bò có độ béo trên trung bình có: độ dẫn nhiệt 0,48 W / mK ở 32 ° F (0 ° C) và 0,49 W / mK ở 86 ° F (30 ° C); nhiệt lượng riêng 3,81 kJ / kg-K ở cả 32 ° F (0 ° C) và 86 ° F (30 ° C); và mật độ 1077 kg / m 3 ở 41 ° F (5 ° C) và 1067 kg / m 3 ở 86 ° F (30 ° C). Điều này nhỏ hơn nhiều so với sự khác biệt giữa thăn bò (α = 1,24 × 10 -7 m 2 / giây) và thịt bò tròn (α = 1,11 × 10 -7 m 2 / giây) (Sanz và cộng sự, 1987). Do đó, chúng ta có thể lập mô hình nhiệt độ của thực phẩm rã đông bằng cách⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪Tt= α [∂2T∂r2+βr∂T∂r] ,T( r , 0 ) =T0,∂T∂r( 0 , t ) = 0 ,∂T∂r=hk[TWa t e r- T( R , t ) ] ,{Tt=α[∂2T∂r2+βr∂T∂r],T(r,0)=T0,∂T∂r(0,t)=0,∂T∂r=hk[TWater-T(R,t)],đối với 0 ≤ r ≤ R và t ≥ 0. Vì h lớn (95–155 W / m 2 -K đối với hầu hết các bể cách thủy), ngay cả sai lệch lớn về h / k cũng chỉ gây ra sai lệch nhỏ về nhiệt độ lõi của thực phẩm ( Nicolaï và Baerdemaeker, 1996); Trong khi đó, lò nướng gia đình và lò nướng thương mại (đối lưu thấp) có hệ số truyền nhiệt bề mặt chỉ 14–30 W / m 2 -K và thậm chí sai lệch nhỏ trong h có thể dẫn đến sai lệch lớn về nhiệt độ lõi của thực phẩm.

Hầu hết các loại thực phẩm có độ khuếch tán nhiệt từ 1,2 đến 1,6 × 10 -7 m 2/ s (Baerdemaeker và Nicolaï, 1995). Sự khuếch tán nhiệt phụ thuộc vào nhiều thứ, bao gồm loài thịt, loại cơ, nhiệt độ và hàm lượng nước. Bất chấp những khác biệt về độ khuếch tán nhiệt, chúng ta luôn có thể chọn độ khuếch tán nhiệt (tối thiểu) sẽ đánh giá thấp nhiệt độ của thịt khi nó nấu (và đánh giá quá cao nhiệt độ khi nó nguội). Vì vậy, tôi sử dụng độ khuếch tán nhiệt thấp nhất được báo cáo trong tài liệu (xem Bảng A.1) trong các bảng thanh trùng của tôi. Hơn nữa, thực phẩm không thể chín quá nếu được đặt trong nồi cách thủy ngay trên nhiệt độ lõi cuối cùng mong muốn. Do đó, miễn là các túi không nổi lên bề mặt hoặc được đóng gói quá chặt trong nồi cách thủy, chúng tôi có thể tạo ra các bàn nấu ăn để đảm bảo thịt chín hoàn toàn và đủ độ thanh trùng.Khuếch tán nhiệt thực phẩm (10 -7 m 2 / s)

Thịt bò1,35–1,52Markowski và cộng sự. (2004)
1,22–1,82Sheridan và Shilton (2002)
1,11–1,30Sanz và cộng sự. (1987)
1,18–1,33Singh (1982)
1,19–1,21Donald và cộng sự. (2002)
1,25–1,32Tsai và cộng sự. (1998)
Thịt heo1,12–1,83Sosa-Morales và cộng sự. (2006)
1,17–1,25Sanz và cộng sự. (1987)
1,28–1,66Kent và cộng sự. (1984)
1,18–1,38Singh (1982)
Thịt gà1,36–1,42 (Trắng) và 1,28–1,33 (Tối)Siripon và cộng sự. (2007)
1.46–1.48 (Trắng)Vélez-Ruiz và cộng sự. (2002)
1,08–1,39Sanz và cộng sự. (1987)
1,09–1,60Sanz và cộng sự. (1987)
0,996–1,73Kent và cộng sự. (1984)
1,22–1,47Singh (1982)
Trái cây1,12–1,40 (Táo), 1,42 (Chuối),
1,07 (Chanh), 1,39 (Đào),Singh (1982)
1.27 (dâu tây)
Rau1,68 (Đậu), 1,82 (Đậu Hà Lan),
1,23–1,70 (Khoai tây), 1,71 (Quả bí),Singh (1982)
1,06–1,91 (Khoai lang), 1,48 (Cà chua)

Bảng A.1: Sự khuếch tán nhiệt (ở 0 ° C đến 65 ° C) của các loại thực phẩm khác nhau được báo cáo trong tài liệu.

Tính toán sự tiêu diệt mầm bệnh

Sử dụng các mô hình trên cho nhiệt độ tại điểm gia nhiệt chậm nhất của thịt, mô hình cổ điển để giảm các tác nhân gây bệnh làL R =1DR e f∫t010[ T(t′) -TR e f] / zdt′,LR=1DRef∫0t10[T(t′)-TRef]/zdt′,Ở đâu DR e fDRef là thời gian cần thiết để giảm một phần thập phân mầm bệnh ở nhiệt độ chuẩn TR e fTRef và giá trị z là mức tăng nhiệt độ cần thiết để giảm mười lần ở D. Bất chấp những lo ngại trong (Geeraerd và cộng sự, 2000) rằng mô hình cổ điển không thích hợp cho việc xử lý nhiệt nhẹ khi nấu sous vide, Huang (2007) nhận thấy rằng mô hình cổ điển (1–2D) thận trọng hơn các quan sát thực nghiệm đối với Listeria.

#Biolomix #Sousvidelagi #MaySousVide #MaynauchamSousVide #MaySousVidegiabaonhieu
#Sousvidemeaning #Sousvide #CachnauSousvide #BanmaySousVide #Nauannhietdothap

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *