E23 Absorption Reis und Nudeln

Thema

Reis, Nudeln oder Hülsenfrüchte nehmen beim Kochen Wasser durch eine Kombination aus interner Diffusion, Verkleisterung der Stärke und Entspannung der Polymerstruktur auf. Dieser Prozess ist analog zur molekularen Diffusion, die in einem anderen Modell dieses Systems durch das zweite Ficksche Gesetz beschrieben wird. Der Unterschied besteht darin, dass der effektive Diffusionskoeffizient des Wassers im Korn nicht konstant bleibt, sondern sich mit der Konzentration des bereits aufgenommenen Wassers und der Kochtemperatur ändert. Ein höherer effektiver Diffusionskoeffizient ermöglicht ein schnelleres Eindringen des Wassers in das Korn.

Das Peleg-Modell, ein weit verbreitetes empirisches Zwei-Parameter-Modell in der Lebensmittelwissenschaft, beschreibt die Wasseraufnahme dieses Korns, ohne eine bestimmte geometrische Form vorauszusetzen. Der erste Parameter steuert die anfängliche Wasseraufnahmerate zu Beginn des Kochvorgangs; ein niedriger Wert dieses Parameters bedeutet eine schnelle anfängliche Hydratation. Der zweite Parameter definiert die maximale Wasseraufnahmekapazität, die das Korn gegen Ende des Kochvorgangs erreicht. Ein niedrigerer Wert des ersten Parameters im Peleg-Modell führt zu einer schnelleren anfänglichen Hydratation. Umgekehrt führt ein niedrigerer Wert des zweiten Parameters zu einer höheren maximalen Wasseraufnahmekapazität.

Die Verkleisterung der Stärke in diesem Korn, die in einem sortenspezifischen Temperaturbereich stattfindet, wandelt die kristalline Stärkestruktur in eine amorphe um. Diese Umwandlung erhöht den effektiven Diffusionskoeffizienten von Wasser drastisch, sodass es in großen Mengen in das Korn eindringen kann. Diese strukturelle Phasenänderung der Stärke ist letztlich das zentrale physikalisch-chemische Phänomen beim Kochen dieses Reises. Die weitere Verkleisterung der Stärke in diese amorphe Struktur führt zu einem höheren effektiven Diffusionskoeffizienten und folglich zu einer schnelleren Wasseraufnahme in das Korn.

Eine höhere Kochtemperatur beschleunigt diese Wasseraufnahme gemäß der Arrhenius-Gleichung, angewendet auf den effektiven Diffusionskoeffizienten, deutlich. Dasselbe Korn, das bei sprudelnder Kochtemperatur gegart wird, ist in viel kürzerer Zeit vollständig hydratisiert als bei einer moderateren Kochtemperatur. Avramis Modell beschreibt die charakteristische Sigmoidkurve der Hydratation dieses Reiskorns: Zu Beginn des Kochvorgangs verläuft die Hydratation langsam, da die Stärkeverkleisterung im Korn gerade erst einsetzt; sie beschleunigt sich in der mittleren Phase und verlangsamt sich gegen Ende wieder, wenn das Korn seine maximale Wasseraufnahmekapazität erreicht.

Dieses Modell mit seiner Stärkeverkleisterung und der Sigmoidkurve der Hydratation legt daher nahe, dass das Kochen von al dente Reis einem bewussten Stopp der Hydratation vor Erreichen der maximalen Wasseraufnahmekapazität entspricht. Folglich wird der Kern des Korns noch weniger verkleistert als der Rest. Letztendlich nimmt das gekochte Reiskorn ein Vielfaches seines Eigengewichts an Wasser auf. Ein früherer Stopp des Kochvorgangs, also vor Erreichen der maximalen Wasseraufnahmekapazität, führt dazu, dass der Kern des Korns weniger verkleistert und beim Hineinbeißen fester wird.

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