Fyzika v kuchyni – tlakový hrnec
Tlakový hrnec byl vynalezen už v roce 1679. Jeho konstruktér, Denis Papin, ho dal o dva roky později patentovat. Přístroj mohl na rozdíl od většiny dnešních, v kuchyních používaných hrnců, po libosti měnit tlak uvnitř nádoby. Jeho hodnotu regulovalo závaží, spojené tyčkou s otvorem v hrnci. Když tlak uvnitř aparátu překročil určitou teplotu, vyvážil hmotnost závaží a otevřel otvor, kterým pak přebytečná pára utekla ven, takže se tlak snížil.
Moderní tlakový hrnec existuje od roku 1927. V dnešní verzi je aparát vyroben ze silnější oceli a tlak reguluje pohyblivý ventil v poklici. Spojení s poklicí, které při vaření odolává vyšším tlakům, je u moderních typů tlakových hrnců řešeno tzv. bajonetovým uzávěrem. Tento druh konstrukce dovoluje mechanicky spojit dva díly vzájemným pootočením. Oba v sobě totiž mají šikovně vyrobené zářezy. U tlakového hrnce ho doplňuje gumové těsnění.
Starší typy měly snímatelný ventil, který se musel na hrnec našroubovat, moderní aparáty mají ventil vestavěný. Ve ventilu se nachází vložka, která se může pohybovat, zvýšený tlak ji vytlačuje z pouzdra ventilu a ukazuje tak kuchaři, jaké podmínky právě v hrnci panují. Jen kvůli jeho schopnostem měnit tlak a teplotu varu si totiž hrnec kupujeme.
Proč vaří tlakový hrnec jídlo rychleji než obyčejné hrnce?
Odpověď na tuto otázku dává mladší a praktická sestra fyziky – chemie.
Arrheniova rovnice, která udává vztah mezi rychlostí chemické reakce a teplotou, říká, že teplota značně urychluje některé chemické procesy (ty, které začínají probíhat po překonání určité aktivační energie).
Zvýšení teploty vyvolává zrychlení určitého druhu chemických reakcí. K nim patří také změny, probíhající v potravinách při vaření. Čím vyšší teplota, tím rychleji se potravina uvaří. Každých 10 °C, o které se navýší teplota varu vody, zrychluje chemickou reakci v potravinách 2x – 3x.
Celý proces má ale své hranice. Je jimi teplota varu vody. Ta se nedá zvyšovat donekonečna, při běžném atmosférickém tlaku se voda vaří při 100 °C. Pokud byste zkoušeli teplotu vody ještě zvyšovat, vypaří se dřív, než se to povede.
Je tu ale i jiná nepříjemnost. Je jí (při změnách počasí) kolísající atmosférický tlak. Díky němu se stejná potravina někdy vaří kratší a někdy delší dobu. Při silné změně tlaku může být rozdíl celkem zřetelný.
Atmosférický tlak a tím i teplota varu vody je také závislý na nadmořské výšce, ve které se kuchyně, hrnec i vařené jídlo nachází. Nezávisle na počasí a momentální změně tlaku vzduchu se vaří potraviny v horských oblastech statisticky pomaleji než v nížinách.
Dá se na Mt. Everestu uvařit vejce natvrdo?
Na výše popsaných jevech se zakládá také známá hádanka: může si horolezec na vrcholu Mt. Everestu uvařit vajíčko natvrdo? Horolezci si samozřejmě nic takového dovolit nemohou, mají jiné starosti, neexistuje prý například nikdo, kdo by na vrcholu světa přežil bez doplňkového kyslíku více než jednu noc. Sportovci si musí pospíšit, aby se včas dostali do nižších nadmořských výšek, kde není jejich organismus zatížen extrémními podmínkami.
Na vrcholu nejvyšší hory naší planety panuje ve srovnání s nížinou jen zhruba třetinový tlak. Voda na Everestu se vaří už při 70 °C. To znamená, že se jídlo vaří jen velmi pomalu – a některé potraviny se „neuvaří“ vůbec. K těm patří i vejce.
Vaječný bílek obsahuje 90 % vody a jen asi 10 % bílkovin – conalbumin a ovalbumin. Aby se vajíčko uvařilo, musí oba druhy bílkovin denaturovat. U conalbuminu to není problém, „srazí“ se už při 61,5 °C. Problém nastává u ovalbuminu, jehož tepelná hranice činí 84,5 °C. Vaječný žloutek tvrdne už při 65 °C. Vejce, vařené při podmínkách, které panují na Everestu, tedy nejspíš nikomu chutnat nebude. Výsledkem takové snahy by byl jen natvrdo uvařený žloutek a vodnatý bílek. Horolezec, který by chtěl na vrcholku Everestu posnídat vajíčka natvrdo, by musel mít s sebou… tlakový hrnec.
Fyzika v kuchyni
Co se přesně děje v tlakovém hrnci? Na dolním grafu jsou naneseny změny teploty a tlaku, které byste mohli naměřit na aparátu, opatřeném příslušnými měřiči.
Jídlo vkládáte do hrnce nejspíše při pokojové teplotě, 20 °C. Tlak v tu dobu činí 1 bar, což je přibližně 1 atmosféra. Po zapnutí vařiče v hrnci pomalu stoupá teplota, zatímco tlak zůstává zprvu prakticky nezměněný. Teprve při 80 °C se tlak v hrnci začíná měnit. Zatímco tlak stoupá, mění se také průběžně teplota bodu varu vody.
Při 100 °C, při kterých by se voda začala vařit za normálních podmínek, činí tlak v hrnci už zhruba 1,5 atmosféry, je tedy o polovinu vyšší než obvykle. Při aktuálním tlaku se voda vaří ale až při zhruba 110 °C. Voda se při dosažení 100 °C tedy zatím nevaří a teplota může dále stoupat. S teplotou stoupá také rychlost chemických reakcí, které probíhají v potravinách – jídlo se tedy zároveň vaří rychleji.
Moderní tlakové hrnce mají přednastaveny dvě hodnoty tlaku, při kterých se otevírá výpustný ventil a přebytečnou vodní páru vypouští do okolí. To zaručuje, že teplota v hrnci nepřekročí určitou předem danou hodnotu. Zároveň probíhá vaření potravin v tlakovém hrnci při stále stejných podmínkách, nezávislých na momentální nadmořské výšce a aktuálním atmosférickém tlaku (počasí).
Stupeň č. 1 se používá na vaření citlivějších potravin, jakými je například zelenina. Přetlak v hrnci u něj činí 0,3 atmosféry. Vyšší stupeň s přetlakem 0,8 atmosféry se využívá k vaření masa nebo například fazolí.
Na horním obrázku je dobře vidět moment, kdy hrnec pomocí ventilu začíná vypouštět páru. Původní přímá, lineární část křivky se mění a hodnota tlaku se zastavuje na hodnotách kolem 1,8 – 1,9 atmosféry.
Proč je pára, která uniká z moderních tlakových hrnců relativně studená?
Když strčíte ruku do páry, která uniká z ventilu tlakového hrnce, neměli byste se opařit.
Pára sice z hrnce uniká pod vyšším tlakem a má přitom teplotu vyšší než 100 °C, když se ale ocitne v normálních podmínkách a v normálním tlaku, zvětší svůj objem. Tím se automaticky ochladí. Tomuto jevu se říká adiabatické ochlazování. Je založeno na základním fyzikálním jevu, který se popisuje jako případ, kdy systém nevyměňuje teplotu se svým okolím, probíhá totiž například dostatečně rychle. Adiabatický jev popisuje tzv. Poissonův zákon.
V praxi to znamená, že se takový plyn, který prudce zvýší svůj objem zároveň i prudce ochladí. Podobný jev můžete pozorovat v momentě, kdy jste přehustili pneumatiku a znovu upouštíte vzduch. Za příznivých okolností může se ventilek pneumatiky dokonce pokrýt jinovatkou.
Dana Tenzler
Jsou poškrábané teflonové pánve nebezpečné?
Mají se pánve, které mají teflonový povrch, vyhodit poté, co se poškrábaly? A proč se vlastně teflonový povrch tak lehce poškodí? (délka blogu 3 min.)
Dana Tenzler
Bludná planeta - první kandidát na osamělou planetu podobnou Zemi
Astronomové se věnují nejen exoplanetám v cizích planetárních systémech, ale také planetám, které jsou při své pouti vesmírem osamělé. Jak se dá nalézt temná bludná planeta? (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Alkohol v jídle - kolik se ho vypaří během vaření?
Odpařuje se alkohol, který se přidává do jídla, během vaření natolik, aby byl výsledný pokrm vhodný pro děti? O alkoholu v potravinách. (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Barvy v kuchyni (8) - průmyslová modrá
Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví potraviny? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)
Dana Tenzler
Barvy v kuchyni (7) - přírodní modrá
Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví potraviny? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)
Další články autora |
Tři roky vězení. Soud Ferimu potvrdil trest za znásilnění, odvolání zamítl
Městský soud v Praze potvrdil tříletý trest bývalému poslanci Dominiku Ferimu. Za znásilnění a...
Studentky rozrušila přednáška psycholožky, tři dívky skončily v nemocnici
Na kutnohorské střední škole zasahovali záchranáři kvůli skupině rozrušených studentek. Dívky...
Takhle se mě dotýkal jen gynekolog. Fanynky PSG si stěžují na obtěžování
Mnoho žen si po úterním fotbalovém utkání mezi PSG a Barcelonou postěžovalo na obtěžování ze strany...
Školu neznaly, myly se v potoce. Živořící děti v Hluboké vysvobodili až strážníci
Otřesný případ odhalili strážníci z Hluboké nad Vltavou na Českobudějovicku. Při jedné z kontrol...
Prezident Petr Pavel se zranil v obličeji při střelbě ve zbrojovce
Prezident Petr Pavel se při střelbě na střelnici v uherskobrodské České zbrojovce, kam zavítal...
EU se od zemí jako Česko naučila hodně o Kremlu i Putinovi, řekla Leyenová
Díky hořkým zkušenostem, které mají země ze středu a východu Evropy se Sovětským svazem, se...
Zkusil unést hocha ze školky, vydával se za jeho matku. Mladík dostal rok vězení
Nejprve telefonicky a poté i osobně se čtyřiadvacetiletý muž snažil vynutit si vydání chlapce z...
Po havárii na koloběžce skončil v řece, bezvládného muže museli oživovat
Bezvládného muže vytahovali krátce po čtvrteční půlnoci policisté z řeky Svitavy v brněnských...
V bytě mám cizího muže, volal majitel strážníky. Vetřelce našli v posteli s pivem
Neznámý návštěvník se ve čtvrtek odpoledne objevil muži v bytě na českobudějovickém sídlišti Máj....
Political, Cultural and Economic Affairs Assistant
Velvyslanectví Thajského království
Praha
nabízený plat:
34 310 - 39 458 Kč
- Počet článků 970
- Celková karma 19,68
- Průměrná čtenost 1328x