Las leyes de los gases para cocineros

Eso de que «la cocina es un laboratorio» es una frase demasiado repetida, pero siempre insisto en que los profesionales de la cocina no llegan a ver hasta qué punto es cierto que trabajan dentro de un laboratorio. La química y la física son la auténtica base del oficio de cocinar, pero de cocinar normalito y del día a día, no solo de esa etiqueta mercadotécnica de «cocina molecular» que tanto usaron los chefs de vanguardia en la década de los 2000 y que tanto sesgó la relación ciencia-gastronomía.

Las propiedades físicas de los gases tienen un insospechado papel dentro de las cocinas y de eso hablaremos hoy. Pero ¿es que cocinamos con gases? Sí, se usan líquidos a diferentes temperaturas que mantienen equilibrio con su fase gaseosa, se usan recipientes herméticos, se usan gasificantes, se usan refrigeradores, sifones, máquinas de vacío, nitrógeno líquido, etc.

Son tres las propiedades más importantes de un gas: volumen, presión y temperatura. La relación entre éstas se expresa como las leyes de los gases.

A mayor presión, menor volumen

Primera ley, conocida como ley de Boyle-Mariotte, fue enunciada por Robert Boyle y Edme Mariotte, cada uno por su cuenta, en la segunda mitad de s.XVII. Dice que la presión y el volumen de un gas son inversamente proporcionales, es decir, que si aplica una mayor presión a un gas su volumen disminuye y si baja la presión el volumen aumenta. O dicho en fórmula:

P1V1 = P2V2

Donde el subíndice 1 indica las condiciones iniciales y el subíndice 2 las finales. Esto es fácil de ver si tiene una jeringa con aire y la punta ocluida: si se empuja el émbolo se reduce el volumen de aire dentro de la jeringa y aumenta la presión interna. Las botellas de bebidas gaseosas no muestran burbujas cuando están cerradas, pero al aflojar la tapa y escuchar el fffffshhhhhh se forman de inmediato muchas burbujas finas; ello se debe a la reducción súbita de la presión dentro de la botella que permite la expansión del gas disuelto en el líquido.

leyes_gases1

La ley de Boyle indica que el volumen de un gas se reduce en relación con la presión que se ejerce sobre él, como cuando se usa un pistón (A). Sin embargo, la presión puede elevarse manteniendo el volumen constante (B) o aumentándolo (C) si se introduce más gas en el sistema.

[A Edme Mariotte se le atribuye el descubrimiento de la mancha ciega de la visión, es decir, la proyección en el campo visual de la cabeza del nervio óptico, región del fondo de ojo que carece de fotorreceptores y, por tanto, de visión.]

A mayor temperatura, mayor volumen

Se conoce como ley de Charles y fue publicada a principios del s.XIX. En este caso la relación entre volumen y temperatura es directamente proporcional, de modo que al calentar un gas éste se expande y al enfriarlo se contrae, lo que en fórmula se expresa:

V1/T1 = V2/T2

o bien

V1T2 = V2T1

Si inflamos un globo y lo metemos en el congelador, al cabo de un rato veremos que el globo aparece menos inflado por la contracción del volumen debido a la baja temperatura.

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La ley de Charles indica la dilatación de un gas en función de la temperatura aplicada. Este fenómeno ocurre en las masas levadas sometidas a cocción.

Ley combinada de los gases

La ley de Boyle considera cambios de presión a una temperatura constante, mientras la ley de Charles alude a cambios de temperatura a una presión constante. Pero en la vida real, y por supuesto en las cocinas, ocurren simultáneamente cambios en la temperatura, la presión y el volumen de los gases. Así, las dos leyes anteriores pueden unirse y expresarse mediante una fórmula combinada:

VPT2 = VPT1

De aquí en adelante los ejemplos culinarios que mostraremos se basarán especialmente en la ley combinada.

Olla express y Gastrovac

Quizás el ejemplo más obvio de la aplicación de las leyes de los gases en cocina sea la olla a presión o express. El agua ebulle a 100 ºC y esa es la máxima temperatura que alcanza el vapor de agua… a la presión atmosférica a nivel del mar. El único modo de hacer que una cocción en agua supere los 100 ºC y, por tanto, cueza más rápido el producto es aumentar la presión dentro del compartimiento. La olla a presión —lo mismo que un autoclave de esterilización— está sellado herméticamente, la presión aumenta al acumularse vapor en su interior y alcanza entre 120 y 130 ºC. La válvula de seguridad evita que la presión exceda un límite peligroso.

Para abrir la olla se debe esperar a que bajen la temperatura y la presión en su interior. Si se va con prisa, colocar la olla bajo el grifo de agua fría acelera la bajada de presión. Los accidentes con la olla express suelen venir por un cierre defectuoso o por abrirla antes de tiempo.

La olla Gastrovac es el opuesto a la express. Es un invento de la Universidad Politécnica de Valencia que ha tenido poco recorrido fuera de la alta gastronomía. Se trata de un recipiente sometido a baja presión en su interior, por lo que se logra la ebullición del agua a temperaturas muy bajas, es decir, es un sistema de cocción a baja temperatura. Simula lo que ocurre cuando se intenta cocinar en las cumbres de los Andes o del Himalaya, donde el agua jamás llegará a 100 ºC y los tiempos de cocción se prolongan sensiblemente. Otro cacharro de alta cocina de funcionamiento similar es el Rotaval, un destilador con bomba de vacío que logra destilar a temperatura inferiores.

Panes y bizcochos

Sin el concurso de las leyes de los gases no disfrutaríamos de esponjosas masas horneadas. Las burbujas de gas atrapadas en la masa, generadas bien por fermentación, bien por gasificantes químicos (impulsor) o bien por batido, se dilatan por efecto de la temperatura de cocción, ejercen presión desde dentro de la masa y la expanden: así crecen los cakes y los panes en el horno. Cuando la cocción solidifica la masa por coagulación/gelatinización de sus componentes se mantiene la estructura alveolada de las burbujas gaseosas.

La pâte à choux o masa de lionesas con la que se hacen los profiteroles es un auténtico milagro donde se junta el manejo de las propiedades viscoelásticas y de los gases para obtener un bollo aéreo perfecto que mil científicos no habrían logrado, ¡viva el empirismo culinario! La masa de profiteroles no lleva impulsor ni fermentación, solamente algo de aire por batido y, sobre todo, mucha agua. La trasformación en vapor de esta agua durante la cocción expande las porciones de masa, la cual tiene una viscosidad y elasticidad suficientes para resistir la presión del vapor en su interior y que se formen unos alveolos grandes. El resultado es un bollito de corteza fina y dorada y casi completamente vacío, perfecto para rellenarlo con la crema pastelera más calórica que la gula nos aconseje.

Otro caso de asombroso equilibrismo es el de los soufflés y su etérea textura, producto del empuje de las burbujas de aire en las claras montadas. Pero en este caso las paredes de las burbujas son muy delicadas y cualquier cambio brusco de temperatura o presión hará colapsar el soufflé. La mezcla se extruye del ramequín conservando su forma cilíndrica, eso sí, si el calor tiene una distribución uniforme dentro del horno; si la temperatura es desigual o si la masa se adhiere a un segmento de un molde mal engrasado, la extrusión es asimétrica y en vez de un cilindro como gorra de gendarme se obtiene una boina de ertxaina.

Los botes de conservas

El procedimiento clásico de embotar conservas consiste en verter la mezcla caliente en los envases calientes, o bien cocerlos dentro de los envases con la tapa no totalmente cerrada y posteriormente cerrarlos herméticamente aún en caliente. Cuando el bote se enfría se contrae la pequeña bolsa de aire que quedaba dentro y se genera un vacío relativo.

Cocina al vacío

Lo de meter comida en sobres plásticos, cerrarlos al vacío y meterlos en baños termostatizados es ya una técnica habitual en cocinas grandes y pequeñas. Las empacadoras de vacío extraen el aire contenido dentro de la bolsa plástica y la sellan para crear un compartimiento estanco con una presión interior por debajo de la atmosférica. En los paquetes envasados al vacío el plástico está pegadito al contorno del alimento como una licra al culamen de la Kardashian. Lo que mantiene ese plástico tan pegado es la presión de la atmósfera exterior, es decir, el peso de esa columna de aire de más de 100 km que tenemos sobre nosotros.

El vacío dentro de bolsa evita que haya compartimientos de aire que la hagan flotar dentro del baño y causen una cocción desigual; además es una herramienta de seguridad microbiológica. Para un buen repaso sobre el tema recomiendo una vieja entrada del blog lamargaritaseagita.com.

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El sifón

Los clásicos sifones de gaseosa se basan en la ley de Boyle-Mariotte: al abrir la espita se produce una descompresión dentro de la botella y el CO2 contenido se expande, empujando el líquido a través del tubo. Los modernos sifones de cocina para espumas trabajan con el mismo principio pero usan ampollas de N2O (óxido nitroso, el famoso «gas hilarante» con efecto anestésico y, además, efecto invernadero). Este gas no es inflamable y el mayor peligro del uso del sifón está en la presión acumulada, por intentar abrirlo indebidamente o cuando se obstruye su salida.

Quien haya cargado un sifón habrá notado que al vaciarse la carga de gas en el sifón tanto éste como la cápsula se enfrían. Eso es debido a una cosita llamada efecto Joule-Thomson, que es, digamos, un derivado de la ley combinada centrado en la relación presión-temperatura. Cuando se somete a presión un gas sus moléculas se compactan, eso aumenta la fricción entre ellas y sube la temperatura. Por el contrario, la reducción de presión reduce la temperatura del sistema. Ello acontece al descomprimir la ampolla de N2O dentro del sifón: hay una busca reducción de presión que enfría el gas.

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El enfriamiento que se nota en las paredes del sifón cuando se carga con gas se debe a la descompresión del contenido de la cápsula. Es el mismo principio que usan los frigoríficos.

Refrigeradores

Lo explicado anteriormente es la base de los sistemas de enfriamiento de uso cotidiano: neveras, congeladores, abatidores o aire acondicionado. El alma de estos aparatos es el compresor, un motor que comprime y descomprime secuencialmente el gas que circula por los conductos. Existen diversos gases refrigerantes y se siguen investigando otros, pues los que se han usado o bien se meriendan el ozono de la atmósfera o tienen un efecto invernadero del carajo.

Acuérdese usted de James Joule y de William Thomson, alias lord Kelvin, cada vez que saque una cervecita bien fría del frigo.

Nitrógeno líquido

El nitrógeno molecular (N2) ocupa el 78% del aire de la atmósfera inferior, por tanto estamos nadando en nitrógeno y lo respiramos continuamente, no es ningún potingue raro, ni nocivo, ni inflamable, ni «química peligrosa» u otras bobadas que sugieren algunos retrasaditos anti cocina moderna.

El mayor peligro del N2 líquido es que está a −196 ºC y su contacto causa lesiones graves en los tejidos. Cuando me tocaba manipular N2 líquido en el laboratorio me ponía gafas protectoras, guantes aislantes y demás parafernalia. Ahora veo a los cocineros escanciando y manipulando el gélido fluido alegremente, como si fuera ginebra. ¡Hay que tenerle respeto!

El segundo peligro del N2 líquido justifica por sí solo que todo cocinero conozca las leyes de los gases: jamás debe guardarse ni transportarse en un recipiente herméticamente cerrado ni de uso no específico para contenerlo. Los botellones Dewar donde habitualmente se almacena el N2 líquido no tienen tapa de rosca sino un pistón que encaja suavemente en la boca del recipiente y un capuchón que hace de segunda tapa, ninguna hermética, para permitir que se libere controladamente la presión del nitrógeno evaporado.

El peligro surge cuando un inconsciente y/o iletrado quiere «llevarse un poquito de nitrógeno» y no se le ocurre mejor recipiente que un termo vulgar de los de llevar café o un sifón. Y cierra el inadecuado envase a conciencia para que no se le escape el N2. Ese iletrado está transportando una bomba, pues el N2 líquido se transformará en gas y dilatará su volumen hasta cerca de 700 veces. Imagina tú la presión que se acumula dentro del ridículo termo y el terrible estallido en que acaba todo. Estos casos han ocurrido y hay gente que lo ha tenido que lamentar.

Saber estas cositas no solo va bien para cocinar, sino por seguridad, para evitar percances con ollas express, sifones, bombonas de butano, pistolas de pintura de chocolate y demás equipos con altas presiones.

“Ceterum censeo Podemus esse delenda”

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Un comentario en “Las leyes de los gases para cocineros

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