В.А.Хамитов,
школа № 1, пос. Октябрьский, Пермская обл.

Как варить картошку и яйца?

Известно много рецептов приготовления варёного картофеля: одни хозяйки сначала кладут в холодную воду картошку и соль и доводят всё до кипения, другие солят картошку в воде в момент закипания, третьи бросают картошку в подсоленную кипящую воду. Чей способ лучше?

Ван Гог. Едоки картофеля. 1885

Ван Гог. Едоки картофеля. 1885.

[Сначала спросим себя: «Зачем мы варим картошку?» Ответ прост: для того, чтобы она была мягче и лучше усваивалась организмом. При нагреве структура, скрепляющая клетки картофеля, разрушается, а клеточные мембраны лопаются. Поэтому картофель и становится мягким. Необратимые процессы, приводящие к разрыву клеточных мембран при нагреве, начинаются уже при 50–60 °С, а при температуре кипения воды (100 °С) становятся очень интенсивными. – К.Б.] Физические явления, которые работают в процессе варки картофеля, – передача тепла путём теплопроводности, конвекции и излучения, а также распространение растворённых веществ путём диффузии под действием осмотического давления.

Во-первых, выясним, как сварить картошку, затратив на это минимальное количество энергии. [Для этого, очевидно, необходимо как можно плотнее уложить картофель в кастрюлю, залить его минимальным количеством холодной воды, а кастрюлю накрыть крышкой, чтобы водяной пар не уходил. – К.Б.] Ещё один фактор. При повышении атмосферного давления всего на 10 мм рт.ст. температура кипения возрастает на 0,3 °С. Поэтому, если вы дождётесь ясной и солнечной погоды, то ваша картошка сварится быстрее (именно для значительного повышения давления и ускорения процесса варки был создан такой замечательный прибор, как скороварка). Повышает температуру кипения воды и добавление соли. Если её концентрация 7 г/л, то кипение начинается при температуре примерно на 0,3 °С выше. Вода закипит на 5–10 с позже, но картошка варится немного быстрее.

Теперь рассмотрим влияние осмотического давления. Многим известен популярный совет: треснувшее яйцо надо варить в солёной воле, чтобы его содержимое не вытекло во время варки. [Мы попробовали воспользоваться этим советом, и, сделав в двух яйцах одинаковые отверстия с помощью сверла диаметром 1 мм, сварили одно из них в обыкновенной воде, а второе – в растворе поваренной соли (3 столовые ложки соли на 1 л, т.е. 0,5 моль/л). Оказалось, что совет правилен: при варке в солёной воде белок не вытекал из отверстия в скорлупе, а в обычной воде частично вытекал (см. яйцо на фото справа).

Вот как можно объяснить защитную функцию солевого раствора. Белок в яйце заключён в мешочек из мембраны, а снаружи окружён скорлупой, через которую могут проходить только газы. Через образовавшуюся трещину внутрь яйца проникает вода и начинает заполнять пространство между мешочком с белком и скорлупой. Мембрана мешочка полупроницаема, т.е. она пропускает только молекулы воды и никакие другие. Поэтому, поскольку концентрация молекул воды в обыкновенной воде больше, чем внутри белкового мешочка, вода сразу же устремляется внутрь мешочка. Он раздувается и лопается, а белок вытекает наружу. Это одно из проявлений осмотического давления.

Чтобы окончательно убедиться в существовании осмотического давления, возьмём три сырых яйца и положим их на ночь (12 ч) в уксус (5%-ный раствор уксусной кислоты). Уксус растворит скорлупу, состоящую из карбоната кальция (CaCO3), и вместо обычных яиц в стакане с уксусом окажутся три мешочка с белком и едва заметным желтком. Обратите внимание на то, что белковые мешочки занимают гораздо больший объём, чем яйца, из которых мы их «извлекли». Произошло это потому, что, как только в скорлупе образовались дырки, вода из раствора уксуса стала проникать через полупроницаемую мембрану белкового мешочка, и эти мешочки стали раздуваться. Если после этого вы положите один из яичных мешочков в обычную воду, второй – в концентрированный раствор поваренной соли (1 моль/л) или сахарный сироп, а третий в солевой раствор, где концентрация соли была бы равна суммарной концентрации ионов и молекул в яичном мешочке (0,3 моль/л, изотонический раствор), то через 12 ч вы увидите, что яйцо, пролежавшее ночь в концентрированном растворе, стало самым маленьким, а то, что находилось всё это время в обычной воде, – самым большим. Ну а размеры яйца, лежавшего в изотоническом растворе, окажутся средними. И наконец, если иглой аккуратно проколоть самый большой белковый мешочек, то вы увидите довольно сильную струю жидкости – проявление сил осмоса, накачавших ранее водой этот мешочек.

Не чужда явлений осмоса и картошка. Возьмём обычный сырой картофель и порежем его кружочками. Половину кружочков поместим в стакан с концентрированным раствором соли, а остальную часть – в стакан с обычной водой. Если через полчаса вытащить из стаканов кружочки картофеля, то окажется, что те из них, которые провели это время в растворе соли, стали как будто резиновыми – они очень легко сгибаются, их трудно переломить. Наоборот, кружочки, пролежавшие в стакане с обычной водой, набухли и легко ломаются. Это тоже проявления осмотических сил.

Картофель состоит из клеток, а каждая клетка окружена со всех сторон полупроницаемой мембраной – пропускает только воду. Поэтому кружочки картофеля в обычной воде начинают разбухать, а в концентрированном солевом растворе или сахарном сиропе – сморщиваются. Кстати, если из картофеля вырезать несколько одинаковых кубиков, бросить их в те же растворы, что и кружочки, а потом измерить снова, то происходящее разбухание и сморщивание можно оценить количественно.

Силы осмоса работают только у сырого (живого) картофеля. Процесс варки убивает клетки картофеля, и его мембраны перестают быть полупроницаемыми. В этом легко убедиться, поставив такие же опыты на кружочках или кубиках варёного картофеля. Что же касается роли осмотических сил при варке картофеля, то она, по-видимому, невелика, т.к. высокая температура сразу убивает клетки картофеля, и осмос становится невозможным. – К.Б.]

А вот ещё несколько полезных советов. Чем стоять над кастрюлей, подкарауливая момент закипания (а она подчиняется закону Джерома: чайник, на который смотришь, никогда не закипит), свалите-ка туда всё что нужно сразу, накройте крышкой – и на 20 минут вы свободны! Сократить этот срок в масштабах, превосходящих ошибку эксперимента, поможет такой фокус: бросьте в воду кусочек жира. Когда он расплавится, то покроет поверхность воды тонкой плёнкой, которая будет мешать испарению воды. А это даст неплохой выигрыш, т.к. на испарение каждого грамма воды уходит около 2258 Дж тепла. Вымыслы, что варка ускоряется благодаря более высокой температуре кипения жира или давлению, которое оказывает плёнка на воду из-за поверхностного натяжения, не имеют под собой никакой основы.

Из личного опыта могу предложить такой ускоренный и аппетитный способ: после 10–12 минут кипячения слейте воду и от души добавьте масла, толчёного чеснока, бросьте в кастрюлю лавровый лист и свежую или сушёную зелень. Припускайте под крышкой до готовности. Приятного аппетита, уважаемые читатели!

Статья подготовлена к печати К.Ю.Богдановым, который сделал ряд дополнений и иллюстраций. – Ред.