افت یک درجه‌ای دما در هر هزار فوت: چگونه فشار هوا نقطه جوش و دستور پخت شما را تغییر می‌دهد

یک طراح دستور پخت در سطح دریا، فرمول کیک را مانند یک سیستم بسته می‌بیند: نسبت دقیقی از آرد، شکر و مواد مخمر که در دمای ۳۵۰ درجه فارنهایت با اطمینان پف می‌کند و بافتی نرم به خود می‌گیرد. اما یک آشپز خانگی در شهری کوهستانی، دقیقاً همان فرمول را به چشم یک فاجعه می‌بیند؛ چرا که با وجود رعایت مو به موی دستورالعمل‌ها، در نهایت یک دیسک خمیری و فروریخته را از فر بیرون می‌آورد. تنش میان این دو آشپزخانه به مهارت آشپزی یا کیفیت مواد اولیه ربطی ندارد، بلکه یک اختلاف اساسی بر سر وزن فیزیکی آسمان است.[7]

در سطح دریا، اتمسفر با نیرویی معادل ۱۴٫۷ پوند بر اینچ مربع (psi) روی همه‌چیز فشار می‌آورد. وقتی قابلمه‌ای آب را روی حرارت می‌گذارید، مولکول‌های آب انرژی جنبشی می‌گیرند و سریع‌تر حرکت می‌کنند. برای اینکه آب از حالت مایع به گاز تبدیل شود (یعنی به جوش بیاید)، فشار بخار آن باید بر فشار هوایی که از بالا به آن وارد می‌شود غلبه کند. در فشار ۱۴٫۷ psi، این تغییر حالت دقیقاً در دمای ۲۱۲ درجه فارنهایت (۱۰۰ درجه سانتی‌گراد) رخ می‌دهد.[1][3]

با افزایش ارتفاع، پتوی هوای بالای آشپزخانه شما نازک‌تر شده و این فشار رو به پایین به شکل چشمگیری افت می‌کند. در آشپزخانه‌ای که در ارتفاع ۵۰۰۰ فوتی قرار دارد، فشار هوا تنها ۱۲٫۲۸ psi است. با مقاومت کمتر هوا، مولکول‌های آب برای فرار به اتمسفر به انرژی حرارتی کمتری نیاز دارند. نتیجه این امر، یک تغییر ترمودینامیکی است که قوانین آشپزی را از نو می‌نویسد: آب در دمای پایین‌تری به جوش می‌آید.[1][3]

ریاضیات این تغییر در ارتفاعات مسکونی مختلف به طرز شگفت‌آوری ثابت است. بر اساس برنامه «استادان نگهدارنده مواد غذایی» در دانشگاه کالیفرنیا، دیویس (UC Davis)، یک قاعده سرانگشتی کلی این است که نقطه جوش آب به ازای هر ۵۰۰ فوت افزایش ارتفاع، ۱ درجه فارنهایت کاهش می‌یابد. این یعنی در یک شهر کوهستانی در ارتفاع ۵۰۰۰ فوتی، آب در دمای ۲۰۲ درجه فارنهایت به جوش کامل می‌رسد. در ارتفاع ۸۰۰۰ فوتی، نقطه جوش تا ۱۹۶ درجه فارنهایت سقوط می‌کند.[4]

این نقطه جوش پایین‌تر، بلافاصله توهم سرعت را در ذهن شما ایجاد می‌کند. آب سریع‌تر از سطح دریا حباب می‌زند و بخار می‌کند و آشپز را فریب می‌دهد که غذا با سرعت بیشتری در حال پخت است. اما در واقعیت، قضیه کاملاً برعکس است. دستورالعمل‌های دانشگاه کالیفرنیا، دیویس توضیح می‌دهند: «پخت غذا در ارتفاعات بالاتر زمان بیشتری می‌برد، به‌ویژه هر چیزی که در آب پخته می‌شود، مانند برنج و پاستا.» آب می‌جوشد، اما از نظر فیزیکی خنک‌تر است؛ به این معنی که حرارت کمتری به نشاسته‌ها و پروتئین‌های درون قابلمه منتقل می‌شود.[4]

واکنش غریزی ما (یعنی زیاد کردن شعله گاز تا آخرین حد) یک تله است. وقتی آب در یک ظرف در باز به نقطه جوش می‌رسد، دمای آن دیگر نمی‌تواند افزایش یابد. اضافه کردن حرارت بیشتر، تنها تغییر فاز را تسریع می‌کند و باعث می‌شود آب با شدت بیشتری تبخیر شود، بدون اینکه دمای مایع حتی یک درجه بالا برود. با این کار غذا سریع‌تر نمی‌پزد؛ فقط آب قابلمه زودتر خشک می‌شود.[1][6]

کمبود فشار هوا در گرمای خشک داخل فر، ویرانی‌های بیشتری به بار می‌آورد. عوامل حجم‌دهنده مانند بیکینگ پودر، جوش شیرین و مخمرها برای پف دادن به خمیر یا مایه کیک، به گازهای در حال انبساط متکی هستند. در هوای رقیق یک آشپزخانه مرتفع، این گازها با مقاومت کمتری روبرو شده و بسیار سریع‌تر منبسط می‌شوند. مایه کیک با شدت پف می‌کند و پروتئین‌های گلوتن و تخم‌مرغ را پیش از آنکه گرمای فر بتواند ساختارشان را تثبیت کند، تا مرز پارگی می‌کشد. حباب‌های هوا می‌ترکند و کیک به یک لایه متراکم و خمیری تبدیل می‌شود.[1][2]

برای مقابله با این انبساط سریع، محیط پخت باید طوری تنظیم شود که ساختار کیک سریع‌تر شکل بگیرد. دانشگاه ایالتی نیومکزیکو یک معیار قطعی برای این اصلاح ارائه می‌دهد: «در ارتفاعات بالای ۳۵۰۰ فوت، دمای فری را که برای سطح دریا توصیه شده است، ۲۵ درجه فارنهایت افزایش دهید؛ مگر اینکه از قالب‌های شیشه‌ای استفاده کنید که در آن صورت نیازی به افزایش دما نیست.»[1]

با رساندن دمای یک دستور پخت استاندارد از ۳۵۰ به ۳۷۵ درجه فارنهایت، نانوا انعقاد پروتئین‌ها و ژلاتینه شدن نشاسته‌ها را سرعت می‌بخشد. این پخت سریع‌تر، چارچوب سلولی درون مخلوط آرد را تثبیت کرده، گازهای در حال انبساط را در جای خود قفل می‌کند و از فروپاشی فاجعه‌بار نان یا کیک پف‌کرده جلوگیری می‌نماید.[1][2]

از دست رفتن رطوبت، یکی دیگر از متغیرهای پیچیده در پخت‌وپز در ارتفاعات است. بخش ترویج دانشگاه وایومینگ در دستورالعمل‌های تنظیم ارتفاع سال ۲۰۱۸ خود اشاره می‌کند که مناطق مرتفع معمولاً از رطوبت پایین رنج می‌برند، که باعث می‌شود آب با سرعت بیشتری از خمیرها تبخیر شود. برای جبران این موضوع، نانواها اغلب باید مواد مایع را افزایش دهند (مثلاً افزودن یک قاشق غذاخوری شیر یا آب اضافی به ازای هر پیمانه آرد) و در عین حال، شکر و مواد مخمر را کمی کاهش دهند تا تعادل شیمیایی حفظ شود.[2]

کمبود دما حتی روی سرخ کردن در روغن عمیق نیز تأثیر می‌گذارد، هرچند در اینجا مکانیسم برعکس است. وقتی یک تکه مرغ یا دونات در روغن داغ انداخته می‌شود، رطوبت داخل غذا به سرعت می‌جوشد و درون آن را بخارپز می‌کند، در حالی که بیرون آن ترد می‌شود. از آنجا که این رطوبت داخلی در ارتفاعات در دمای پایین‌تری می‌جوشد، ممکن است سطح بیرونی غذا پیش از پخت کامل درون آن، بیش از حد قهوه‌ای شود. بخش ترویج دانشگاه وایومینگ توصیه می‌کند برای اطمینان از پخت یکنواخت، دمای سرخ کردن را به ازای هر ۱۰۰۰ فوت ارتفاع، حدود ۳ درجه فارنهایت کاهش دهید.[2]

در حالی که یک کیک فروریخته تنها یک ناامیدی در آشپزی است، عدم تنظیم ارتفاع در زمان کنسرو کردن مواد غذایی یک خطر واقعی برای سلامتی محسوب می‌شود. کنسرو کردن به رسیدن به یک دمای داخلی خاص برای نابودی ارگانیسم‌های فاسدکننده و پاتوژن‌های خطرناکی مانند کلستریدیوم بوتولینوم بستگی دارد. محققان دانشگاه کالیفرنیا، دیویس خاطرنشان می‌کنند: «هنگام کنسرو کردن برای نگهداری غذا، رسیدن مواد در مرکز شیشه به دمای لازم برای نابودی میکروارگانیسم‌ها، زمان بیشتری نسبت به لبه‌های شیشه می‌برد.»[4]

از آنجا که دمای یک دستگاه کنسروکننده با آب جوش نمی‌تواند از نقطه جوش آب فراتر رود، آشپزخانه‌ای در ارتفاع ۵۰۰۰ فوتی در تلاش است تا شیشه‌ها را به جای ۲۱۲ درجه فارنهایت مورد نیاز، در دمای ۲۰۲ درجه فارنهایت استریل کند. برای جبران این کمبود حرارتی، زمان پردازش باید به میزان قابل‌توجهی افزایش یابد. اگر یک دستورالعمل نیاز به ۲۰ دقیقه جوشاندن در سطح دریا داشته باشد، ممکن است در ارتفاعات بالا برای رسیدن به همان میزان نابودی میکروب‌ها، به ۳۰ یا ۴۰ دقیقه زمان نیاز باشد.[4][5]

برای غذاهای کم‌اسید مانند سبزیجات و گوشت‌ها، افزایش زمان در حمام آب جوش کافی نیست؛ دما باید به طور فیزیکی از ۲۱۲ درجه فارنهایت فراتر رود. اینجاست که استفاده از زودپز الزامی می‌شود. با مهر و موم کردن ظرف و به دام انداختن بخار، زودپز به طور مصنوعی فشار هوای داخل دیگ را افزایش می‌دهد. این کار نقطه جوش آب را بدون توجه به ارتفاع بیرون از پنجره آشپزخانه، دوباره به ۲۴۰ یا ۲۵۰ درجه فارنهایت برمی‌گرداند.[5][6]

یک دستور پخت، مجموعه‌ای خشک و غیرقابل تغییر از دستورالعمل‌ها نیست؛ بلکه یک نقشه ترمودینامیکی است که برای محیطی خاص کشیده شده است. با درک وزن نامرئی اتمسفر و نحوه دیکته کردن رفتار آب و گازها توسط آن، آشپزهای خانگی می‌توانند این نقشه را از نو بکشند. تنظیم کردن شرایط برای ارتفاع، به معنای تعمیر یک فرمول خراب نیست، بلکه هم‌راستا کردن شیمی آشپزخانه با فیزیک آسمان است.[7]