Ciência Culinária

A ciência é um elemento importante e constante no processo culinário. Os alimentos são dosados ​​em proporções adequadas e combinados em uma determinada ordem para alcançar os resultados desejados. Reações químicas ocorrem durante o cozimento por meio de manipulação ou emulsificação. O controle do calor e do frio maximiza a qualidade e a segurança dos alimentos. Compreender o que acontece no processo de cozimento e aplicar os princípios da ciência culinária de forma disciplinada levará a resultados consistentes e previsíveis.

Alimentos e Energia - Como as temperaturas frias e quentes afetam os alimentos

Frio

As baixas temperaturas são utilizadas para engrossar e firmar a textura de alimentos preparados. Géis que são líquidos à temperatura ambiente tornam-se sólidos quando resfriados. Molhos, quando congelados, transformam-se em sorvetes e gelados. Emulsões saborosas de carnes, aves e peixes requerem baixas temperaturas para a criação de recheios para linguiças e patês. As baixas temperaturas também impedem a multiplicação de patógenos nocivos e auxiliam na conservação dos alimentos.

O resfriamento ou congelamento de alimentos é um processo reversível, enquanto o aquecimento não o é. O congelamento retarda a deterioração dos alimentos, prolongando sua vida útil por 6 meses ou mais. No entanto, o congelamento pode danificar os alimentos se não forem embalados adequadamente, se ficarem armazenados por muito tempo ou se forem congelados incorretamente. A água se expande quando resfriada e cria cristais de gelo quando congelada. Esses cristais de gelo rompem as fibras de carnes e vegetais. Quando os alimentos são descongelados, a umidade é liberada, um processo conhecido como "expurgo" . O congelamento e descongelamento repetidos alteram a qualidade dos alimentos; as texturas ficam macias e pastosas, e a perda de umidade causa um efeito de ressecamento. O sabor, a cor e os nutrientes também são afetados.

A qualidade dos alimentos congelados também é afetada pelo tempo necessário para atingir o ponto de congelamento. Um congelamento lento produz cristais de gelo maiores, o que não é desejável na produção de sorvetes, além de causar mais danos às fibras de carnes e vegetais. O congelamento rápido produz cristais de gelo menores e causa menos danos aos alimentos; os sorvetes ficam mais cremosos e as carnes, peixes e aves mantêm sua integridade. Os alimentos congelados devem sempre ser embalados adequadamente, pois as temperaturas extremamente baixas carecem de umidade e causam queimaduras de congelamento , ou desidratação superficial, que prejudicam o produto.

Carne devidamente embalada para congelamento.

Aquecer

Transformar os alimentos através do calor os torna mais saborosos, práticos e seguros para o consumo. O calor realça os sabores naturais dos alimentos. Proteínas como carne e aves precisam ser cozidas para ficarem macias, enquanto arroz e feijão são cozidos em líquido para se tornarem digeríveis. A combinação de farinha com líquidos e outros ingredientes resulta em bolos, pães e massas, mas em quase todos os casos é necessário aquecê-los para completar o processo. Caldos, sopas e molhos são cozidos para liberar e concentrar os sabores. O cozimento torna os alimentos seguros, destruindo bactérias nocivas. Manter os alimentos aquecidos também impede a proliferação de bactérias e outras enzimas prejudiciais.

Princípios do Calor: Como o Calor se Propaga

Condução

A condução ocorre quando o calor se move de um objeto sólido que está em contato direto com outro.
Uma panela com água no fogão precisa aquecer primeiro para aquecer a água dentro dela. A panela transfere calor da fonte de energia (geralmente gás ou eletricidade) para a água, aquecendo-a em seguida.
Um assado utiliza a condução para transferir calor da sua superfície para o interior da carne.

Convecção

A convecção ocorre quando o calor se espalha através do movimento de um fluido ou gás e por meio de manipulação mecânica.

• A convecção pode ser tão simples quanto mexer uma panela no fogão.

• O ar quente dentro de um forno cria movimento, seja por um processo natural ou por ação de um ventilador.

• A fervura, o cozimento em fogo brando ou o cozimento a vapor criam movimento através do aquecimento e da condensação da água.

• A fritura em óleo é um processo de convecção semelhante ao da fervura da água.

Radiação

Ondas de energia pura, como as criadas pelo sol, são chamadas de energia radiante . Como a fonte de calor está a uma temperatura extremamente alta, os alimentos não precisam estar em contato direto com ela.

• O calor de uma grelha ou forno é um exemplo de energia radiante infravermelha emitida pela sua fonte de calor, tal como o sol aquece a Terra.

• As micro-ondas são um exemplo de radiação eletromagnética que funciona invertendo os campos polares das moléculas de água nos alimentos, fazendo com que elas vibrem e gerem calor radiante.

Tempos de cozimento

O tempo de cozimento é afetado pelos seguintes fatores:

• A temperatura do meio de cozimento

• Velocidade de transferência de calor ; certos métodos de cozimento são mais eficientes do que outros; o vapor é mais eficaz do que a fervura, enquanto alguns metais conduzem o calor melhor do que outros.

• As características do alimento incluem tamanho, espessura, densidade, teor de umidade e temperatura inicial.

Utensílios de cozinha e condutividade térmica

Metais e Condutividade

Os utensílios de cozinha transferem energia em taxas diferentes, dependendo de sua composição e densidade. Os metais são os melhores condutores de calor, mas alguns funcionam melhor do que outros. A espessura, ou bitola, do utensílio também é um fator importante. Uma panela de bitola grossa é melhor do que uma fina, pois retém o calor e o transfere uniformemente por todo o conteúdo. Utensílios de bitola fina não retêm o calor com tanta eficiência e criam pontos quentes que levam a resultados irregulares. Para economizar tempo e energia, os utensílios de cozinha devem ser escolhidos de forma a proporcionar uma transferência de calor uniforme e eficiente.

Tipos de metais

Os utensílios de alumínio são usados ​​em cozinhas profissionais porque são baratos e bons condutores de calor.

• O alumínio é o material mais comum em utensílios de cozinha por ser relativamente barato. É um bom condutor de calor, leve e fácil de manusear. No entanto, é um metal macio e danifica-se com facilidade. O alumínio reage quimicamente com os ácidos presentes nos alimentos e pode descolorir molhos claros se forem mexidos com uma colher ou batedor de metal.

• O alumínio anodizado é um metal mais duro que o alumínio comum, resistente a ácidos, não descolora os alimentos e é menos poroso.

• O cobre é o melhor condutor de calor e o mais caro. Como reage quimicamente aos alimentos, precisa ser revestido com estanho ou aço inoxidável.

O cobre é um dos melhores condutores de calor.

Utensílios de cozinha em aço inoxidável

Frigideira de ferro fundido

• O aço inoxidável é um mau condutor de calor; no entanto, combinado com uma camada de cobre ou aço no fundo, torna-se um excelente, embora caro, utensílio de cozinha. O aço inoxidável não reage a ácidos nem descolora molhos. É mais comumente usado para armazenar e conservar alimentos.

• O ferro fundido tem a capacidade de distribuir o calor uniformemente e manter as temperaturas por longos períodos. Ele racha facilmente se cair e também enferruja, a menos que seja devidamente condicionado com óleo após a lavagem.

• • As panelas antiaderentes utilizam uma combinação de plástico fluoropolímero (ácido perfluorooctanoico (PFOA) e politetrafluoroetileno (PTFE)) ou silicone como revestimento para evitar que os alimentos grudem na panela. Elas são consideradas seguras e não tóxicas em temperaturas de cozimento abaixo de 350 °C. No entanto, estudos demonstraram que os revestimentos de fluoropolímero podem liberar substâncias cancerígenas quando aquecidos a temperaturas extremas, e o revestimento acaba se desprendendo e contaminando os alimentos. Estudos também mostraram que o fluoropolímero causa defeitos congênitos em animais de laboratório. A Agência de Proteção Ambiental (EPA) dos Estados Unidos recomendou que a indústria parasse de utilizá-los até 2015. Os revestimentos de silicone são considerados mais baratos e menos duráveis ​​do que os revestimentos de plástico fluoropolímero.

  O que acontece quando os alimentos são aquecidos?

  Quando os alimentos são combinados e manipulados de certas maneiras, ocorrem reações químicas que criam produtos novos e interessantes. Os ingredientes reagem de forma diferente durante o cozimento, dependendo de sua composição e do resultado desejado. Conhecer a composição e a estrutura dos alimentos desmistifica seu papel no processo culinário.

  Água

  A água, ou umidade, está presente em praticamente todos os alimentos. Carnes de origem animal são compostas de 60 a 75% de água. O leite, por sua vez, contém 80% de água. Frutas e vegetais chegam a ter até 95% de água. Mesmo grãos e leguminosas secos, farinha e arroz contêm cerca de 5% de umidade. O desafio do cozinheiro é controlar a quantidade de umidade nos alimentos, maximizando o sabor, a textura e o paladar. Em alguns produtos, como alimentos defumados ou secos, uma certa quantidade de umidade é removida para criar a textura e o sabor desejados, enquanto em outros, como grãos e leguminosas, a umidade é adicionada para amaciar as fibras.

• • A umidade nas carnes cruas deve ser controlada para criar a textura e a maciez adequadas, mas também precisa ser monitorada para evitar o ressecamento e o encolhimento excessivos, o que leva a uma perda no rendimento do cozimento.

  • Massas secas, grãos e leguminosas devem ser hidratados em líquidos ferventes para amolecer sua textura e torná-los digeríveis.

  • A cura e a defumação removem a umidade, criando texturas e sabores desejáveis, que são nitidamente diferentes dos das carnes frescas.

  Proteínas

  As proteínas são moléculas alimentares compostas por aminoácidos , com átomos de carbono e hidrogênio , além de oxigênio e nitrogênio . As proteínas contêm glutamatos , como no glutamato monossódico (MSG) , que contribuem com cor e sabor, conferindo aos alimentos seu gosto umami . As proteínas animais cruas possuem moléculas dobradas, mas, ao serem aquecidas, começam a se desenrolar, ou desnaturar , coagulando e se comprimindo, expelindo a umidade. Isso faz com que carnes e ovos se contraiam, endureçam e, eventualmente, sequem. Conforme as carnes continuam a cozinhar, suas fibras começam a se quebrar e a carne volta a ficar macia. Se cozidas por tempo suficiente, elas se desintegram. As proteínas sólidas do leite e da manteiga passam por um processo de coagulação semelhante quando aquecidas, mas estão suspensas em uma grande quantidade de umidade. O processo de desnaturação das proteínas cozidas é irreversível.

  • O colágeno , um tipo de tecido conjuntivo encontrado em animais, derrete quando aquecido e se transforma em gelatina, adicionando assim sabores e texturas desejáveis.

  • As proteínas do ovo atuam como agentes levedantes em bolos e como emulsificantes em molhos e cremes.

  Gorduras e óleos

  Gorduras e óleos são essencialmente a mesma coisa e são encontrados tanto em plantas quanto em animais. Geralmente, óleos que se solidificam à temperatura ambiente e são derivados de animais são chamados de gorduras. Óleos vegetais, como os de azeitona, soja e cártamo, são líquidos à temperatura ambiente. As gorduras animais são saturadas , enquanto os óleos vegetais são monoinsaturados ou poli-insaturados ; no entanto, óleos tropicais, incluindo o de coco, o de palmiste e a manteiga de cacau, são todos saturados. Os óleos vegetais são geralmente considerados mais saudáveis ​​do que as gorduras animais.

• Gorduras e óleos são lubrificantes importantes para fritar, refogar, assar e grelhar.

• As gorduras adicionam sabor e umidade às carnes.

• Gorduras e óleos adicionam sabor e cremosidade a molhos quentes e frios.

• As gorduras são importantes na produção de recheios e linguiças como emulsificantes, adicionando umidade, textura e acabamento.

• A rancidez ocorre quando gorduras e óleos são expostos ao oxigênio por um período prolongado.

• O ponto de fumaça de gorduras e óleos refere-se à temperatura máxima à qual podem ser aquecidos antes de se decomporem e queimarem.

Gelatina

A gelatina é derivada de um tipo de tecido conjuntivo presente nas carnes, chamado colágeno. Durante o cozimento, quando o colágeno é aquecido acima de 49°C (120°F), ele derrete e se decompõe. A gelatina confere uma textura saborosa às carnes. Quando derretida e processada, atua como um agente gelificante em alimentos frios.

Amidos

O amido é um carboidrato encontrado em plantas, utilizado como principal fonte de energia pelos seres humanos. Ele está presente na maioria dos vegetais, mas é mais denso em grãos (arroz, milho, trigo), leguminosas (ervilhas, feijões, lentilhas), tubérculos (batatas, inhame) e raízes (mandioca). O amido, juntamente com as fibras de celulose , confere estrutura e forma às plantas. Os amidos geralmente contêm açúcar e, frequentemente, pequenas quantidades de proteínas. Quando refinados em amidos puros, como farinha de trigo, amido de milho e araruta, atuam como agentes espessantes em sopas e molhos.

• O amido está presente em todos os vegetais, mas é mais concentrado em vegetais de raiz, como batata, inhame e mandioca.

• A celulose é uma fibra vegetal não comestível que fornece estrutura e sustentação às plantas.

• Os amidos refinados, quando combinados com líquidos e aquecidos, incham e engrossam.

• A farinha contém glúten , que dá estrutura ao pão. No entanto, o glúten também pode ser difícil de digerir para algumas pessoas.

Açúcar

O açúcar é outro carboidrato encontrado em diversos alimentos, desde carnes e laticínios até vegetais. Ele está disponível em várias formas e provém de diversas fontes, incluindo cana-de-açúcar, milho, beterraba e mel. O açúcar é importante no processo de cozimento e confeitaria, conferindo doçura e estrutura a bolos, sorvetes e coberturas de creme de manteiga. Também é derretido ou caramelizado para adicionar cor e sabor a molhos, doces e assados. Os açúcares recebem vários nomes científicos, dependendo de sua origem (veja a tabela).

Produtos químicos e aditivos

Existem muitos compostos químicos naturais presentes nos alimentos. Adicionamos substâncias químicas para aprimorar preparações culinárias e para a conservação dos alimentos. Algumas delas são necessárias para o funcionamento do processo de cozimento. Alguns aditivos usados ​​atualmente por chefs na cozinha, como a goma xantana e o lactato de cálcio, são comuns no processamento de alimentos.

• O sal é um aditivo químico comum usado para realçar o sabor e conservar os alimentos.

• O bicarbonato de sódio e o fermento em pó liberam dióxido de carbono e atuam como agentes levedantes.

• O alginato e a carragenina, usados ​​como agentes espessantes, são feitos a partir de algas marinhas.

• A pectina, utilizada para engrossar geleias e compotas, é derivada de frutas.

• A anandamida é uma substância química presente no chocolate que nos faz sentir bem.

Culturas de bactérias e fungos

As bactérias estão por toda parte. A maioria é inofensiva, algumas são benéficas e outras podem causar doenças. Elas desempenham um papel importante em diversos produtos, desde laticínios fermentados até molho de soja. Quando as condições de temperatura e umidade são favoráveis, as bactérias patogênicas também se proliferam nos alimentos. As bactérias crescem em ambientes quentes e úmidos, mas seu crescimento é inibido por temperaturas muito altas ou muito baixas.

Um fungo é um organismo vivo que inclui leveduras e bolores. Alguns são benéficos na culinária, enquanto outros são indesejáveis. Cogumelos e trufas são fungos populares em preparações culinárias. A levedura é necessária nos processos de fabricação de pão, vinho e cerveja.

• Uma bactéria presente no leite metaboliza o açúcar lactose em ácido lático, conferindo ao iogurte e ao creme de leite fresco seu sabor levemente ácido.

• O molho de soja, o vinagre e o chucrute são todos produzidos por meio de um processo de fermentação.

• O queijo azul utiliza um tipo de penicilina para lhe conferir a sua característica cor azul ou verde.

• Pão, vinho e cerveja incorporam fermento em seu preparo.

• Outros produtos que utilizam o processo de fermentação incluem chocolate, café e chá.

Ácidos

Os alimentos são classificados como ácidos , neutros ou alcalinos , e seu pH é medido em uma escala de 1 a 14. A água destilada tem um pH de sete, o que indica uma solução neutra. Um valor menor que sete indica uma solução ácida, e um valor maior que sete indica uma solução básica, ou alcalina.
Os ácidos são usados ​​na culinária para equilibrar o sabor. Também são úteis como amaciantes e conservantes, prevenindo o escurecimento enzimático de frutas e vegetais.
Exemplos comuns de ácidos usados ​​na culinária são os sucos cítricos, o vinagre e o tomate.

• Os ácidos são usados ​​em vinagretes, marinadas e salmouras.

• Os ácidos realçam o sabor de muitas preparações culinárias e atuam como um contraponto aos alimentos doces ou picantes.

Terminologia da Ciência Culinária

Caramelização

O calor é usado para quebrar açúcares complexos em açúcares simples, criando sabores de nozes e um efeito de escurecimento conhecido como caramelização . O aroma do açúcar caramelizado possui diversas notas descritas como torrado, amanteigado, lácteo, frutado, floral e com um toque adocicado de rum. A caramelização proporciona cor e sabor desejáveis ​​em produtos assados, café, bebidas, cerveja e amendoim. Vegetais são caramelizados por meio de glaceamento, assados ​​e refogados, para realçar seus sabores complexos. O açúcar é caramelizado para criar molhos e doces.

Coagulação

O aquecimento de proteínas provoca a coagulação , através do enrijecimento das proteínas, formando uma estrutura sólida ou semissólida. Ovos inteiros coagulam quando cozidos ou fritos. As gemas, quando aquecidas com leite e açúcar, engrossam o molho. A coagulação de proteínas em carnes e aves começa por volta de 49 °C (120 °F), e por volta de 60 °C (140 °F) essas proteínas começam a liberar umidade. Calor excessivo fará com que as proteínas e o líquido se separem. No caso dos ovos, as proteínas coalham e, nas carnes, ressecam e endurecem.

Coloides

Um coloide é uma mistura de uma substância, quebrada em partículas finas e dispersa uniformemente em outra. As duas partes são chamadas de fase contínua e fase dispersa.

• Coloides são sólidos , gases ou líquidos.

• A fumaça é um coloide de sólidos e gases, o chantilly é um coloide de líquido e gás. Gelatina e geleia são exemplos de coloides sólidos e líquidos, respectivamente. Leite e maionese são exemplos de coloides líquido-líquido.

• Hidrocoloides são coloides dispersos em água e são classificados como géis (sólidos) e sóis (líquidos). Gelatina , ágar , carragenina e goma xantana , quando misturados com líquidos, são exemplos de hidrocoloides. Emulsões são um tipo de coloide em que ambas as fases são líquidas.

Desnaturação

Desnaturação é um termo usado quando proteínas são aquecidas e suas moléculas começam a se desenrolar , fazendo com que se contraiam e liberem umidade. O processo de desnaturação é irreversível. Consulte a seção sobre proteínas acima para obter mais informações sobre desnaturação.

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Escurecimento enzimático

Alcachofras, maçãs, peras e batatas são exemplos de alimentos afetados pelo escurecimento enzimático . Esse processo ocorre quando certos vegetais ou frutas são descascados e expostos ao oxigênio. Um certo grau de escurecimento enzimático é desejável para o desenvolvimento do sabor do chá ou de frutas secas como as passas.

• O suco de limão e outros ácidos diminuem o nível de pH e reduzem o processo de escurecimento enzimático.

• O branqueamento desnatura as enzimas e neutraliza os efeitos enzimáticos.

• As baixas temperaturas impedem o escurecimento enzimático, reduzindo a velocidade da reação.

• O nitrogênio , um gás inerte, impede a reação de escurecimento enzimático.

• Substâncias químicas, como o bissulfito de sódio e os citratos , são usadas para prevenir o escurecimento.

Emulsões