E62 Líquido <> Vapor - Ferver e Cozinhar no Vapor

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Ferver e cozinhar a vapor são os dois métodos mais comuns de cozinhar alimentos em água, e eles transferem calor para os alimentos de maneiras diferentes: a fervura transfere calor para os alimentos submersos por convecção, como descrito em outro modelo deste conjunto, e por contato direto entre o alimento e a água fervente. O cozimento a vapor, por outro lado, usa o calor latente de condensação do vapor, que é descrito em outro modelo deste conjunto. Cozinhar alimentos a vapor, em vez de fervê-los, significa que o calor chega até eles por meio de um mecanismo de transferência diferente.

A correlação de Rohsenow descreve o fluxo de calor durante essa ebulição nucleada, que é descrita em outro modelo deste conjunto: esse fluxo de calor aumenta significativamente, muito mais do que proporcionalmente, com o superaquecimento local da água acima de seu ponto de ebulição. Portanto, um pequeno aumento adicional na temperatura no fundo da panela produz um aumento ainda maior nesse fluxo de calor. Essa mesma dependência pronunciada explica a intensa formação de bolhas que aparece quando a potência do queimador sob esta panela é aumentada. O maior superaquecimento local do fundo da panela significa que, de acordo com a correlação de Rohsenow, o fluxo de calor durante essa ebulição nucleada é consequentemente muito maior.

No entanto, o fluxo de calor crítico marca o limite superior dessa ebulição nucleada: se esse fluxo de calor exceder o fluxo de calor crítico, forma-se uma película contínua de vapor ao redor da superfície em vez das bolhas individuais da ebulição nucleada. Esse efeito Leidenfrost estabelece um modelo diferente para esse fenômeno, isolando termicamente a superfície e reduzindo drasticamente a transferência de calor para a água. Em uma cozinha, porém, esse efeito Leidenfrost raramente ocorre no fundo de uma panela porque esse fluxo de calor crítico é muito alto para ser alcançado com um fogão doméstico comum.

Nesse método de cozimento a vapor, o vapor em seu ponto de ebulição condensa sobre o alimento, que está ainda mais frio do que o próprio alimento. Para cada unidade de massa de vapor que condensa, o alimento libera o mesmo calor latente com o qual esse modelo foi iniciado. O coeficiente de condensação desse vapor na superfície do alimento é muito alto, tornando o cozimento a vapor mais eficiente em termos energéticos do que a fervura, para a mesma diferença de temperatura entre o meio de cozimento e o alimento. Esse coeficiente de condensação mais alto também significa que o calor latente é transferido mais rapidamente para o alimento.

Portanto, esse modelo, com seu fluxo de calor durante a ebulição nucleada e a condensação do vapor, faz com que uma panela de pressão eleve a pressão da água acima da pressão atmosférica normal. Isso, de acordo com a equação de Clausius-Clapeyron estabelecida por outro modelo desse sistema, eleva o ponto de ebulição da água bem acima de seu valor na pressão atmosférica normal. A cinética das reações de cozimento — o amolecimento do tecido do alimento e a desnaturação de suas proteínas — é exponencial nessa temperatura de cozimento. Essas reações ocorrem muito mais rapidamente dentro da panela de pressão do que no ponto de ebulição normal da água. Aumentar ainda mais a pressão da água eleva ainda mais seu ponto de ebulição, fazendo com que as reações de cozimento ocorram ainda mais rapidamente.

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