E62 Flüssigkeit <> Dampf Kochen und Dämpfen

Thema

Kochen und Dämpfen sind die beiden gebräuchlichsten Methoden, Lebensmittel in Wasser zu garen. Sie übertragen die Wärme auf unterschiedliche Weise: Beim Kochen erfolgt die Wärmeübertragung auf die untergetauchten Lebensmittel durch Konvektion, wie in einem anderen Modell dieser Reihe beschrieben, und durch direkten Kontakt zwischen den Lebensmitteln und dem kochenden Wasser. Beim Dämpfen hingegen wird die Kondensationswärme des Wasserdampfs genutzt, was in einem weiteren Modell dieser Reihe beschrieben wird. Garen durch Dämpfen statt Kochen bedeutet also, dass die Wärme über einen anderen Mechanismus übertragen wird.

Die Rohsenow-Korrelation beschreibt den Wärmefluss während dieses Siedevorgangs, der in einem weiteren Modell dieser Reihe beschrieben wird: Dieser Wärmefluss steigt mit der lokalen Überhitzung des Wassers über seinen Siedepunkt hinaus deutlich, weit überproportional. Daher führt eine geringfügige zusätzliche Temperaturerhöhung am Topfboden zu einem noch größeren Anstieg dieses Wärmeflusses. Dieselbe ausgeprägte Abhängigkeit erklärt das intensive Blubbern, das auftritt, wenn die Leistung der Herdplatte unter dem Topf erhöht wird. Die stärkere lokale Überhitzung des Topfbodens führt gemäß Rohsenows Korrelation zu einem deutlich höheren Wärmefluss beim Sieden.

Der kritische Wärmefluss markiert jedoch die Obergrenze dieses Siedens: Überschreitet der Wärmefluss diesen kritischen Wert, bildet sich anstelle der einzelnen Siedeblasen ein durchgehender Dampffilm an der Oberfläche. Dieser Leidenfrost-Effekt beschreibt das Phänomen anders: Er isoliert die Oberfläche thermisch und reduziert den Wärmeaustausch mit dem Wasser drastisch. In der Küche tritt dieser Leidenfrost-Effekt am Topfboden jedoch selten auf, da der kritische Wärmefluss mit einer herkömmlichen Herdplatte nicht erreicht werden kann.

Bei dieser Dampfgarmethode kondensiert der siedende Dampf auf dem Gargut, das noch kälter ist als das Gargut selbst. Pro kondensierter Masseneinheit Dampf gibt das Gargut die gleiche Verdampfungswärme ab, mit der dieses Modell eingeführt wurde. Der Kondensationskoeffizient dieses Dampfes an der Oberfläche des Garguts ist sehr hoch, wodurch Dampfgaren bei gleicher Temperaturdifferenz zwischen Garmedium und Gargut energieeffizienter ist als Kochen. Dieser höhere Kondensationskoeffizient bewirkt zudem eine schnellere Übertragung der Verdampfungswärme in das Gargut.

Dieses Modell, das den Wärmefluss während des Siedens und der Dampfkondensation berücksichtigt, führt dazu, dass der Druck im Schnellkochtopf über den normalen Atmosphärendruck ansteigt. Gemäß der Clausius-Clapeyron-Gleichung, die in einem anderen Modell dieses Systems aufgestellt wurde, erhöht dies den Siedepunkt des Wassers deutlich über seinen Wert bei normalem Atmosphärendruck. Die Kinetik der Garreaktionen – das Erweichen des Lebensmittelgewebes und die Denaturierung seiner Proteine ​​– verläuft bei dieser Gartemperatur exponentiell. Diese Reaktionen laufen im Schnellkochtopf wesentlich schneller ab als am normalen Siedepunkt von Wasser. Eine weitere Druckerhöhung steigert den Siedepunkt des Wassers zusätzlich und beschleunigt so die Garreaktionen noch weiter.

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