料理即是科學:學會熱能傳導的三種形式,讓你成為更好的廚師


編輯: Patricia Ma

學會用火,讓人類之所已成為人類。熱能,幾乎是所有烹飪的基礎,卻也是常被忽略的關鍵;食物不是煮熟了就行,熟度要拿捏得恰到好處,終究脫離不了科學。

身為「業餘廚師」的微軟前首席技術長 Nathan Myhrvold 與其《Modernist Cuisine》(現代主義烹調)團隊成員 Judy T. Oldfield,於 Food52 撰文介紹熱能傳遞的三種形式,搞懂之後勢必能在烹飪調節火力上助你一臂之力。

在廚房裡,熱能以三種方式傳遞:熱傳導 (conduction)、熱對流 (convection)、熱輻射 (radiation)。大部分的烹飪技巧通常包含一種以上,不過以下將會個別解釋。

熱傳導 Conduction
當你在爐灶上放置一把鍋子,熱能會從灶口穿過鍋底,直接傳入和鍋子接觸的食材,這就是熱傳導。

火焰或其他熱源中快速移動的分子,撞擊鍋內分子,把部分能量導入鍋子。熱分子進入鍋子後四處亂竄,不斷相互碰撞。熱能就橫向、向上傳遞。

至於傳遞快慢則看物件材質,好比說分子在金屬鍋內的傳遞速度,是牛排的 5,000 到 10,000 倍,而某些肉類部位又比其他熱得更快。再來,距離也是關鍵,而這正是許多烹飪錯誤的源頭。很多廚師以為兩寸厚的牛排,所需的烹煮時間就是一寸厚牛排的兩倍。邏輯看似合理,但卻是錯誤的。牛排¹ 和其他高含水量的食物,每當厚度增加一倍,烹調時間大概得增加四倍。

¹ 牛排含水量約高達 70%。

另外,選購鍋具時,不妨思考一下它們會怎麼傳導熱能。是的,熱能在銅鍋裡移動的速度比鋁更快一點,所以假如其他條件都一樣,銅鍋導熱速度更快。但如果你要找可以均勻加熱的,鍋子的厚度就成了最重要的因素。材質較薄的鍋子,熱分子從火到食物的距離太短,所以產生某些熱點是無法避免的。較厚的鍋具讓熱有時間慢慢往四面八方散播,食材接收的溫度較為一致。

熱對流 Convection
蒸蔬菜或煮義大利麵條時,靠的就是就是熱對流。水、水蒸氣、以及各種型態的液體與氣體中的熱分子不需要靠撞來撞去傳遞能量,而可以攜帶著熱能,輕易地交換位置。

相較於熱傳導,這種彈性讓烹飪速度變得極快,甚至還能藉由提供液體足夠空間流動或是直接攪拌,讓加熱速度更快。

只不過水或空氣流動究竟能讓烹煮速度變得多快,是個弔詭的問題,因為你必須一併考慮液體或氣體的密度、稠度、以及流動速度。還好,有個明確的數據稱為熱傳係數,能概括這些因素帶來的影響。熱傳係數告訴我們,真空低溫烹調的水浴和對流烤箱 (conventional oven) 加熱食物的速度,是普通烤箱裡原始空氣對流速度的十倍。這也是為什麼,就算把手伸進空氣溫度華氏 350 度的烤箱一下下也不會有事(另有其他風險,請勿親身嘗試!),但如果擺在滾水上方的蒸氣稍微久一點,就會嚴重燙傷。

對流加熱有其微妙細膩之處。照理說,水蒸氣傳遞能量的效率比滾水更高,因此我們的想法就像許多主廚一樣,總是推測蔬菜用蒸的永遠比水煮更快。但經過實測後發現,大部分蔬菜用蒸的其實還稍微慢一點(不過考量風味和營養,蒸的還是略勝一籌)。當水蒸氣聚集在食物表面時,的確會釋放大量熱能,但當凝結於表面的水珠聚集並冷卻後,形成薄薄一層水,接著便會隔絕部分蒸氣,意即隔絕了部分熱能。

熱輻射 Radiant Heat 
這裡說的輻射不是核能那種,而是光線的一種形式,通常是肉眼看不見的光線。微波爐、烤爐、烤箱、烤吐司機,還有灼熱的煤炭,都是透過熱輻射輸送能量。

由於光線會在食物上產生反射,所以食物火烤、爐烤的有多快,部分原因取決於食材顏色。這很像盛夏時光著腳走路,水泥人行道或許還挺舒服的,但踩上黑色柏油就會燙得急跳腳。顏色越深反射能力越差,話句話說,也就等於吸收越多熱能。

同理,閃亮的魚鱗和嫩白的麵糰反射熱能很好,所以一開始吸收熱的速度很慢。但隨著食物越加金黃,吸收熱能的速度會越變越快,烹飪速度也大幅加劇。

烤白吐司的時候你有沒有遇過類似的情況?烤了兩分鐘之後,麵包還是白白的沒達到你想要的狀態,所以你又轉了定時旋轉鈕再烤一次。

當你倒好果汁,轉眼再看吐司卻已經烤焦了。心想剛剛那瞬間發生了什麼事?一旦麵包開始上色,反射率便急遽減弱,而熱能吸收的速度也隨之變快。因此,麵包從金黃到烤焦,所需的時間只要從白色烤到金黃的十分之一。


所以下次不管是烤魚、煮義大利麵、或是烤牛排,不妨事先思考一下熱能傳導的形式,以及你該如何掌握熱能變化。手上握有這些基礎知識,你會發現在創新料理、用烹飪表達創作概念時都容易許多。

科學領域複雜難解,還好有許多鍾愛料理的科學家,為你我解答烹飪背後的奧秘,好讓料理時能知其所以然,更加得心應手。

文章來源:
Be a Better Cook: Heat Transfer’s Tricky Ways

編譯:Patricia Ma
編輯:Cindy Lo
Photo Credit: Timur Saglambilek, TapisRouge, Free Photos