時間と温度 - 何が何を変えるのか？

この質問の根本的な間違いを一つ。400度は200度の2倍の温度ではありません。温度は、関係する粒子の運動エネルギーの尺度です。あなたが想像しているような比率ができる唯一の尺度はケルビンであり、絶対零度から測定しなければなりません。水の入った鍋を蒸発させるのにかかる時間のような単純なケースでは、1.3倍はおそらくかなり右に近いですが、上で指摘されているように、実際の食品には他にもたくさんの変数があります。

ベーク時間のバリエーション：

400 Farenheit = 477.594 Kelvin

477.594 x 30分 = 14327.82 HeatPoints

450 F = 505.372 K

14327.82 HP 505.372 K = 28.35 or 28分21秒

特定の料理を調理する際には、多くの「こと」が起こります。これらの物理的、化学的（生物学的にも）なプロセスは、一定の最適な温度（と湿度）の範囲を必要とし、完了するまでに一定の時間を要します。

例えば、パンを焼くとき、生地の中の酵母は、それを殺すのに十分な温度上昇まで生きています。熱が生地をセットし始めるとガスを出し続けます。生地は泡がふわふわのパンのための最大のサイズであるようにちょうど設定する必要があります。温度が十分に高くなる前にガスの発生がピークに達してしまうと、気泡が潰れてしまうことがあります。そして、全体の温度を上げずに表面に焼き色をつけるために、非常に高い温度で2分間焼くことができるので、中はレアなままです。一般的に肉を乾焼きにするときは、外側が乾きすぎないように、内側を一定の温度にしたいことが多いです。その両極端のバランスですね。バクテリアや寄生虫を殺すために内部の温度を150にしたい場合は、全体がその温度に達するまで12時間調理することを想像することができますが、その後、あなたは多くの水分を失うことになります。500℃まで上げて、内部が早く温まることを期待することもできますが、内部の準備が整う頃には、外側の肉が熱くなりすぎて、黒く変色してしまうこともあります。その中間の温度で、外側は少し焦げ目がついてカリッとした状態になります。

米や豆などの種を調理する場合、種が水分を吸収して柔らかくなるまでには一定の時間がかかります。水の中で調理する場合は、沸騰点での温度制限があります。

このように、調理方法は試行錯誤（と教育された直感）によって、異なる化学的・物理的プロセスが最高の味と食感を生み出す条件で起こるように調整されています。

確かに調理時間と温度には負の相関があり、温度が高いほど調理時間は短くなる。しかし、それは非常に非線形です。たとえ、温度が０ケルビンであることを考慮したとしても、それは何の役にも立ちません。例えば肉の場合、タンパク質が変性するのを待ちます。これは、タンパク質の分子がカールしている状態から始まり、ブラウニー運動を十分に行った後、少しずつ解けていき、原子間の結合が弱くなっていくことを意味します。

一定時間後に分子が変性する確率は、食品の温度に依存して、おおよそガウス分布に従っているはずです（温度が高いほど、分子が揺れて動き、他の分子にぶつかり、弱い三元結合と四元結合が切れてしまいます）。

Per the 中心極限定理, あなたの食べ物の中の何百万もの分子のうち、上記の分布はまた、あなたにそれらのうちの何パーセントが、1秒後に調理された状態に変換されるかを教えてくれます。これは、シュガーシロップを加熱すると、与えられた温度でほぼ瞬時にキャラメルが得られる理由を説明しています。これは、1万分の1の分子が1秒間に十分な時間をかけてカラメル化すると、砂糖の塊全体がカラメル化してしまうからです。一方、室温が非常に低い場合は、10億分の1の分子が室温で保存された砂糖に変換されるだけで、そのすべてがキャラメル化されるまで何世紀も待たなければなりません。これは、曲線の左端にほぼ平坦な点があるからです。

ですから、時間と["internal food temperature"]は非常に非線形な方法で接続されています。ガウシアン曲線のミューとシグマのパラメータを知っていれば、理論的に予測を立てることができますが、これらのパラメータは食品の種類や起こりたいプロセスによって変化します。上で説明したタンパク質の変性はそのようなプロセスの一つで、カラメル化は別のプロセスですが、同じ一般的な関係に支配されています。ほとんどがそうです。摂氏56度では、ステーキが調理されるのに1秒かかります（技術的には、少なくとも99％のミオシンが変性するのにかかります）。55℃では30分、54℃では3分、50℃では15分、というように。私はここで乱数を使用していますが、あなたはあなたがスービデオカーブのために周りを見れば、肉のための本当の数字を見つけることができます、私はそのようなカラメル化やデンプンゲル化などの他のプロセスのための簡単にアクセス可能なソースがあることを疑っています。要は依存関係があるということですが、それは直線的なものから大きく逸脱しているので直感的には予測できませんし、ほとんどの人は直線的なつながりを直感的にしか予測できません。

熱伝達

しかし、それはさらに複雑になります。分子を一つ一つ加熱することはできません。電子レンジはあまり役に立たないし、温度設定もできません。ストーブやオーブン、直火などの熱源があれば、食品に熱を伝えたいと思います。熱は対流、伝導、輻射を介して食品の表面に伝わり、固体の食品ではほとんどが伝導、液体では対流と伝導の組み合わせで内部に広がります。つまり、食品の表面を100℃まで加熱した場合、内部の温度はかなり低くなります。これは主に食品の形状と化学成分によります。これが、重量あたりの時間を指定して調理するレシピ（例えば、「250gで10分ローストする」など）がなぜ悪いのかを説明しています。肉の形状にもよりますが、それよりもはるかに長いか短い時間がかかります。他の要因、例えば、その高い水分含有量を持つ[PSE肉]&003とは対照的に、タイトな細胞壁と低い水分含有量を持つ高品質の熟成肉を扱うことも必要な時間を変更します。

所定の温度で肉をローストするために必要な時間を計算するための実際の式は、これらの微分方程式によって記述されています：

私はこれらの変数のほとんどが何を意味するのか分からないし、私はする必要がないことを満足しています。そして、もちろん キャラメリゼやメイラード（皮を作る工程）のような他の調理工程では、同じように複雑な別の式が必要になります。例えば、食材が焦げてしまうことです。もう一つの典型的な例が肉です。肉は、大まかに言えばアクチンとミオシンという2種類のタンパク質で構成されています。アクチンとミオシンは温度によって変性しますが、それぞれ曲線を描いていて、アクチンの方は右にずれています。ミオシンが変性すると、肉は柔らかくジューシーになります。アクチンが変性すると、肉は「["medium"]」となり、硬くて乾燥した肉になります。ほとんどの人は、ミオシンを変性させてもアクチンを変化させないようにすることを目指していますが、それ以外にも、食べ物を焼いたり、油を分解するほど熱くしたりするなど、好ましくない変化もあります。このように、一般的には食品を加熱したいと思うものですが、しばしば限界があることがあります。温度を高くすれば、調理時間は短くなりますが、不要な温度に達する危険性があります。また、シチューなどの場合には重要ですが、パンケーキなどの場合には重要ではありません。実際の関係はあまりにも複雑です。理論的には計算しやすい多項式の近似値を当てはめることは可能ですが（ダグラス・ボールドウィンが特定の肉のカットについて一度それを行ったと思います）、各食品に使用する特定のパラメータを知らないので、キッチンに電卓を置いていたとしても実用的な提案ではありません。レシピの著者があなたに近似値を与える場合、それはあなたの食品の形状、あなたの鍋の材料と厚さ、あなたのオーブンの温度偏差などに依存するので、それはかなり不正確になります。だから、「華氏300度で30分かかることを知っているから、華氏350度でどのくらいかかるか知りたい」というようなことも言えません。同じオーブン、同じフライパン、同じ肉屋の肉を使って、ローストするたびに無意識のうちに再現しているかもしれませんが、非常に特殊な条件の下では30分しかかかりません。あなたが上記の計算ができなくても、あなたの肉はオーブンで完成します。あなたはそれを取り出すタイミングを判断する必要があります。時間はその判断にはむしろ役に立たないが、他の多くの、はるかに良い、それのための兆候があります。温度計は、最も簡単な方法であり、経験は、色、質感、蒸気の量などのような匂いと目に見える手がかりによって、それなしでも完璧な柔らかさを認識するためにあなたを教えるでしょう。

HerbivoraciousのMichaelは、温度を2倍にしても熱量は2倍にはならないと指摘しています。それが問題の一部ではありますが、それを修正しても適切に調理された食品は得られません。その理由は、熱が中まで届くまでに時間がかかるからです。もし、すべての食品を正確に同じ速度で加熱できる理論的なオーブンがあったとしたら、より高い温度でより短い時間で調理すれば、あなたが求めている結果が得られるでしょう。残念ながら、そのような装置は存在しません。熱伝達はニュートンの冷却の法則（dQdt = -h-AΔT）で表されます。

より高い温度にすると（調理時間を短くすると）肉の外側が焦げてしまい、中の肉が完全に焼けなくなってしまいます。長い時間のための調理は、その後、より良い味を混合する効果を持っており、肉のいくつかのタイプの柔らかさを維持します。

これが問題です。

数学的に言えば、10分間200度の熱量が5分間400度の熱量と同じになるはずですが、そうではありませんよね？

この2つが違うことを示すために必要なのは、1つの反対の例を挙げればいいだけです。もし、華氏40度の温度で長時間ゆでた場合、卵黄も卵白も固まりません。タンパク質はある温度に加熱されると変性します。卵の場合、より低い温度では化学反応（変性）が起こらないだけです。

もっと簡単に言うと、400度で何かを焼く場合、それは外側に速く調理するつもりですので、それは外側にオーバー調理され、低い温度で調理する場合は内側に調理された下に取得されますので、それはより均等に調理され、それを調理する前に（それは肉や何か冷たいものだった場合）あなたの調理アイテムを室温に持ってくる場合は、それはあまりにもより均等に、より速く調理することができます。