S12 Reis Absorption und Diffusion

Thema

Das Kochen dieses Reises vereint drei gleichzeitig ablaufende und miteinander verbundene physikalische Prozesse: die Wasseraufnahme jedes einzelnen Reiskorns, die Verkleisterung der Stärke (die ein weiteres Modell für diesen Prozess darstellt, der sowohl von der Temperatur als auch vom Wasser selbst beeinflusst wird) und die Energiebilanz im Topf, die letztendlich sowohl die Kochtemperatur als auch die verbleibende Wassermenge bestimmt. Beschleunigt sich einer dieser drei Prozesse, verlaufen auch die anderen beiden schneller, da alle drei die Topftemperatur als gemeinsame Variable nutzen.

Die Wasseraufnahme jedes einzelnen Reiskorns zu Beginn des Kochvorgangs folgt dem zweiten Fickschen Gesetz, das ein weiteres Modell für diesen Prozess darstellt. Der effektive Diffusionskoeffizient von Wasser im Korn steigt sprunghaft an, sobald die Kochtemperatur den für diese Reissorte spezifischen Verkleisterungsbereich überschreitet. Daher nimmt dasselbe Korn in kaltem Wasser sehr langsam Wasser auf, während es in kochendem Wasser in deutlich kürzerer Zeit vollständig hydratisiert ist. Die Tatsache, dass die Kochtemperatur den Verkleisterungsbereich früher überschreitet, führt zu einem schnelleren Anstieg des effektiven Diffusionskoeffizienten von Wasser im Reiskorn und somit zu einer rascheren Hydratation.

Daher wird der Verkleisterungsbereich bei der Kochtemperatur früher überschritten. Diese Verkleisterung der Stärke im Reiskorn – dieselbe Strukturumwandlung, die bereits in einem anderen Modell dieser Reihe detaillierter beschrieben wurde – ist die entscheidende Veränderung beim Kochen dieses Reises: Die zu Beginn des Kochens noch kristallinen Stärkekörner absorbieren Wasser, quellen auf und platzen schließlich. Dabei werden die Stärkebestandteile ins Wasser freigesetzt, die im Reiskorn ein Gel bilden. Diese Umwandlung ist irreversibel und definiert den Reis als gekocht. Sie folgt einer Kinetik erster Ordnung, derselben Kinetik erster Ordnung, die bereits in einem anderen Modell dieser Reihe nachgewiesen wurde. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist aufgrund einer beträchtlichen Aktivierungsenergie – dem gleichen Konzept der Aktivierungsenergie, das bereits in jenem anderen Modell dieser Reihe eingeführt wurde – stark von der Kochtemperatur abhängig. Die höhere Kochtemperatur führt aufgrund der beträchtlichen Aktivierungsenergie zu einer deutlichen Steigerung der Stärkeverkleisterung.

Das Peleg-Modell, das bereits ein anderes Modell dieser Gruppe etabliert hat, beschreibt die Wasseraufnahme des Reiskorns empirisch, ohne eine bestimmte geometrische Form vorauszusetzen: Der erste Parameter bestimmt die Wasseraufnahmegeschwindigkeit zu Beginn des Kochvorgangs, der zweite die maximale Wasseraufnahmekapazität gegen Ende. Bei Langkornreis entspricht diese maximale Wasseraufnahmekapazität in der Praxis einem Kochverhältnis von etwa dem Doppelten des Reisvolumens. Ein niedrigerer zweiter Parameter im Peleg-Modell bedeutet eine entsprechend höhere maximale Wasseraufnahmekapazität des Korns und somit ein größeres Kochverhältnis von Reis zu Wasser, um diese maximale Kapazität zu erreichen.

Dieses Modell erklärt mit seiner Wasseraufnahme und Stärkeverkleisterung auch die traditionelle Reiskochtechnik: Durch die Energiebilanz im Topf wird die Wasserverdunstung reduziert, wie ein anderes Modell dieser Reihe zeigt. Intensive Hitze zu Beginn des Kochvorgangs beschleunigt ihn, bis das Wasser kocht. Anschließend gleicht sanftere Hitze die Verdunstung auf das Minimum aus, das nötig ist, um die Siedetemperatur zu halten, ohne Wasser zu verschwenden. Sobald das Wasser vollständig von den Reiskörnern aufgenommen wurde, steigt die Temperatur im Topf wieder an, da kein flüssiges Wasser mehr vorhanden ist, um den Siedepunkt zu halten. Dieser Temperaturanstieg signalisiert, dass der Reis gar ist.

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