B

Fysico-chemie van het koken

Kooktechnieken en -materiaal

  • 6.1 Keuze van materiaal
    • 6.1.1 Kenmerken van materiaal voor voedingsprocessen
    • 6.1.2 Keukenmaterialen
    • 6.1.3 Reiniging en cirkel van Sinner
  • 6.2 Kookmethoden: algemene overwegingen
  • 6.3 “Vochtige” kookmethoden
    • 6.3.1 Koken in water
      • 6.3.1.1 Koken in water: algemeen
      • 6.3.1.2 De snelkookpan
      • 6.3.1.3 Kookplaten
    • 6.3.2 Stomen
    • 6.3.3 Smoren, stoven, pruttelen, pocheren, braiseren
  • 6.4 “Droge” kookmethoden
    • 6.4.1 Bakken en sauteren
    • 6.4.2 Grillen en roosteren
    • 6.4.3 Oven
    • 6.4.4 Frituren
  • 6.5 Microgolfoven of magnetron

Mogelijke eisen aan materiaal

  • Glad oppervlak:
    • Productresten blijven eerder hangen aan ruwe oppervlakken.
    • Reiniging is moeilijker.
  • Slijtvast: Om gladheid te behouden.
  • Geen scheurtjes of poreusiteit.
  • Bestand tegen agressieve middelen:
    • Zuren, reinigings- en desinfectiemiddelen.
    • Ook zuren van nature in voedingsmiddelen.
  • Bestand tegen wisselende temperaturen:
    • Bij bewerking en bereiding van voedsel zijn er cycli van verwarmen en afkoelen.
    • Ook bij de reiniging.
  • Goede en gelijkmatige thermische geleiding.
  • Inert:
    • Mag niet reageren met andere materialen (chemisch).
    • Mag smaak of eetbaarheid niet beïnvloeden.
    • Voorbeeld: vetten in een koperen ketel zullen vlugger oxideren (koper katalyseert vetoxidatie).

Metalen vs. keramiek

  • Geleiding in een vaste stof ~ chemische reactiviteit
    • Metalen: beweging van elektronen → interactie met atomen = reactief
    • Keramiek (vb. glas, aardewerk): vibratie in kristalstructuren → stabieler, niet reactief
      • Maar inefficiënte en ongelijkmatige geleiding (hete zones zetten uit, koele zones niet → mechanische spanning en eventueel barsten)
      • Voornamelijk gebruik in oven.
      • Of in laagjes op metalen (deze laatste zorgen dan wel voor een gelijkmatige hitte-verdeling).
  • Spontane laagjes keramiek op metalen
    • De meeste metalen die in keukengerei verwerkt worden, bedekken zichzelf met een heel dun laagje keramisch materiaal
    • Zuurstof is oxidatief voor metalen → ontstaan stabiele metaaloxides (vb. CuO)
      • Deze natuurlijke metaaloxides zijn niet reactief maar de laag is heel dun en krijgt makkelijk slijtage/krassen
      • Metallurigen behandelen de metalen chemisch zodat het oxidelaagje dikker en stabieler wordt (vb. RVS)

Keramiek

  • Aardewerk, steengoed, glas
  • Wisselende mengsels van oxiden van silicium (SiO_2), aluminium en magnesium.
  • Keramiek → Grieks voor ‘pottenbakkersklei’: natuurlijke minerale aggregaten
  • Aardewerk: ontstaan 9000 jaar geleden
  • Steengoed of gres is minder poreus, minder grof en sterker dan aardewerk
    • bevat veel kiezelzuur (SiO2 . nH2O ) en wordt bij zulke hoge temperaturen gebakken dat het deels in glas verandert
    • Chinese uitvinding van voor 1500 v.Chr.
  • Porselein is wit, maar doorschijnend steengoed
    • gemaakt door porseleinaarde oftewel kaolien (kaoliniet Al2Si2O5(OH)4) = “chinaklei”, te mengen met een silicaatmineraal, en het mengsel op hoge temperatuur te bakken
    • dateert uit de Tang-dynastie (618-907 n.Chr.).
  • Glas: SiO_2: regelmatiger structuur

Eigenschappen van keramische pannen

  • Chemische stabiliteit:
    • Niet reactief.
    • Worden niet aangetast door corrosie.
    • Geen invloed op de smaak of andere eigenschappen van voedsel.
    • De enige uitzondering is dat aardewerk en glas soms lood bevatten. Dat is een zenuwgif, en kan in zuur voedsel lekken. Geïmporteerde keramische schalen waarvoor loodrijke klei of glazuur is gebruikt, veroorzaken nog steeds of en toe gevallen van loodvergiftiging
  • Keramische schalen meestal gebruikt voor langzame, gelijkmatige bereidingswijzen
    • vooral in de oven of voor gesmoorde gerechten
    • bij veel directe hitte kunnen ze barsten
  • Hittebestendige glassoorten bevatten een booroxide dat de thermische expansie met een factor drie beperkt; om die reden hebben ze minder last van spanningen door hitte, maar ze zijn er niet immuun voor.

Emailgoed

  • Email: gemalen en gesmolten glas wordt in een dun laagje op het oppervlak van een ijzeren of stalen gebruiksvoorwerp aangebracht
    • aanvankelijk (in de 19e E) met gietijzer
    • tegenwoordig veel toegepast in de industrie (zuivel, chemie, brouwerij) en voorts in badkuipen
  • In keukengerei verspreidt het metaal de hitte gelijkmatig
  • Het laagje email is dun genoeg om gelijkmatig te kunnen uitzetten en krimpen (dus geen barsten), en het beschermt het voedsel tegen rechtstreeks contact met het metaal (dus geen lokale aanbrand)
  • Email is redelijk duurzaam, maar vereist altijd enige zorg: het laagje kan schilferen of beschadigd raken als u een hete pan in koud water zet.

De voordelen van een slechte geleiding

  • om voedsel warm moet houden
  • goede geleiders, zoals koper en aluminium, staan hun hitte snel aan hun omgeving af, terwijl keramiek die goed vasthoudt
  • Ook ovens met wanden van baksteen zijn ongeëvenaard om de gelijkmatigheid waarmee ze verhitten: de wanden nemen grote hoeveelheden energie langzaam op en houden ze vast terwijl de oven verhit wordt. Daarna komt de energie vrij als bet gerecht erin is gezet.
  • Moderne stalen ovens kunnen niet zoveel hitte opslaan, en moeten hun verwarmingselementen dus steeds aan- en uitzetten.
    • veroorzaakt grote schommelingen in de temperatuur, waardoor brood en andere producten die bij een hoge temperatuur gebakken worden, kunnen verbranden.

Metalen: aluminium (Al)

  • Als materiaal voor potten en pannen wordt aluminium nog maar nauwelijks een eeuw gebruikt
  • Veel gebruikt, o.a. folieverpakkingen
  • In kookgerei is het vaak gelegeerd met kleine hoeveelheden mangaan en soms koper.
  • De belangrijkste voordelen van aluminium zijn
    • de betrekkelijk lage kosten
    • een hittegeleiding (enkel Cu doet beter)
    • een lage dichtheid → het metaal weegt weinig en is makkelijk hanteerbaar
  • Nadeel: onbehandeld aluminium ontwikkelt enkel een dun oxidelaagje, waardoor zuren en basen makkelijk tot het metaal doordringen
  • Ontstaan van grijze of zwarte aluminiumoxide (Al2O3)- en –hydroxide (Al(OH)_3)- complexen ontstaat die lichtgekleurde gerechten kunnen ontsieren. → tegenwoordig: pannen krijgen vaak een antiaanbaklaag of worden geanodiseerd (vorming van een dikke laag beschermende oxide aan opp.)

Metalen: koper

  • het eerste metaal dat 10.000 jaar geleden voor gereedschappen werd gebruikt
  • in de keuken wordt het gewaardeerd om zijn ongeëvenaarde geleidende vermogen, waardoor een snelle en gelijkmatige verhitting kinderspel wordt
  • Nadeel:
    • koper is tamelijk duur
    • is lastig glimmend te houden, omdat het veel affiniteit heeft met zuurstof en zwavel, en vormt een groen laagje als het aan lucht wordt blootgesteld
    • koperen keukengerei kan schadelijk zijn: het oxidelaagje is soms poreus en poederig, en dan komen koperionen makkelijk in voedsel terecht.
      • nuttige effecten: ze stabiliseren eierschuim en zijn goed voor de groene kleur van gekookte groente
      • maar potentiële toxiciteit bij overmatige inname (bij dagelijks gebruik)
    • Eventuele oplossing: het koper bekleden met roestvrij staal of (traditioneel) tin (maar tin heeft ook beperkingen)

Metalen: tin

  • Tin is waarschijnlijk eerst het gebruikt in combinatie met koper om er de mechanisch sterkere legering brons mee te maken
  • Tegenwoordig vindt men het vooral enkel als niet-giftige, niet- reactieve bekleding van koperen pannen
  • Materiaal, volledig uit tin, wordt niet meer gebruikt, en dit o.w.v. twee mindere gewenste eigenschappen:
    • smeltpunt ligt rond 230°C (deze temperatuur wordt bij sommige bereidingswijzen bereikt)
    • het metaal is zacht en vertoont hierdoor heel snel slijtage
  • ‘Sier-tin’ bevatte vroeger wat lood, en tegenwoordig 7% antimoon en 2% koper, maar wordt niet veel meer gebruikt.

Metalen: ijzer en staal

  • IJzertijd begin rond 1200 v.Chr
  • Gietijzer is ijzer met ongeveer 3% koolstof (en ook wat Si) om het metaal te harden
  • Koolstofstaal bevat minder koolstof, en krijgt een hittebehandeling zodat een minder brosse, taaie legering ontstaat waarvan dunnere pannen gemaakt kunnen worden.
  • Gietijzer en koolstofstaal in de keuken is goedkoop en veilig
    • Weinig Fe-toxiciteit; zelfs gunstig voor ijzer-status
  • Nadelen:
    • kunnen voedsel laten verkleuren (cfr. Al)
    • ijzer is slechtere warmtegeleider Cu of Al
      • maar o.a. daarom absorbeert het gietijzer van een pan meer hitte en houdt het die hitte langer vast dan een soortgelijke pan van aluminium. Pannen van dik gietijzer geven een gestage, gelijkmatige hitte.
    • neiging tot roesten (hoewel te voorkomen dr gepaste behandeling en reiniging)

Beschermen tegen roest: hoe?

  • roestende oppervlak voorzien van een kunstmatig beschermend laagje
    • pannen inwrijven met bakolie, en deze verscheidene uren verhitten
      • de olie dringt in de poriën en barstjes van het metaal door en sluit ze af voor aanvallen van lucht en water.
      • de combinatie van hitte, metaal en lucht oxideert de vetzuurketens, en stimuleert ze om te 'polymeriseren‘
        • zo ontstaat een dichte, harde, droge laag (lijnzaad en andere ‘drogende oliën’ doen hetzelfde op hout en schilderijen)
      • ook bij wafelijzers, grill-platen,…
    • Vooral sterk onverzadigde oliën als soja- en maïsolie zijn geneigd tot oxideren en polymeriseren.
    • Om de beschermende olielaag niet te verwijderen, maakt men behandelde gietijzeren pannen