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La ciencia a fuego lento

Daniel Sebastián de Erice / 22-06-2012

La ciencia y la cocina no sólo comparten el 85% de las letras, sino que podría llegar a decirse, sin mucho exagerar, que son distintas expresiones de una misma inquietud humana: entender cómo se transforman las sustancias y sacar el máximo partido a esas transformaciones. En mi época de estudiante en la facultad de ciencias físicas mirábamos por encima del hombro a los químicos y les llamábamos despectivamente “cocineros”; y actualmente a la nueva cocina se la suele desacreditar diciendo que tiene “demasiada química”. El nitrógeno líquido, el cloruro cálcico, la metilcelulosa… son productos que han saltado de los armarios de los laboratorios de física y química para colarse entre los fogones de los más ilustres cocineros.

La ciencia está tan presente en la cocina que supone un verdadero esfuerzo concentrar en un artículo todas sus posibles relaciones. De hecho hay libros enteros escritos sobre este tema. Pero no hay que irse a El Bulli para descubrirlas, cualquier cosa que hagamos en la cocina, desde freír un huevo o hacer un bizcocho, estará lleno de procesos que implican la transformación física y química de los alimentos. Para no seguir metiéndonos con los químicos, vamos a centrarnos únicamente en procesos físicos en este artículo.

Empecemos por lo más simple. Algo tan tonto como la mezcla de dos ingredientes nos puede dar pie a toda una clase de física cuyo título podría ser, por ejemplo: “Solución, suspensión o coloide”. Términos todos ellos muy científicos, por cierto.

Imaginémonos a un estricto profesor de física entrando en su clase con un bote de mayonesa, otro de melocotón en almíbar, un cartón de leche, un vaso de agua con sal y un caldo de pescado. Tras colocar todo eso sobre la mesa les pregunta a sus alumnos: “¿podríais decir qué tipo de mezcla es cada uno?”. Efectivamente, por mezcla entendemos el resultado de combinar dos sustancias sin que se produzcan reacciones químicas entre ellas. Dependiendo del tipo de sustancias obtendremos un tipo de mezcla u otra: solución, suspensión o coloide.

La solución es una mezcla en la que uno de los componentes, llamado soluto, se presenta a nivel molecular o iónico. Es decir, el tamaño de las partículas independientes del soluto es del orden del tamaño de las moléculas del disolvente. En nuestro ejemplo el vaso de agua con sal es una solución clásica. En contacto con el agua los cristales de sal se rompen en sus componentes más básicos, iones de cloro y de sodio, que son aún más pequeños que las moléculas de agua.

¿Y el almíbar del melocotón? ¿No es el agua con azúcar otro ejemplo clásico de solución? Bueno, vamos por partes… vamos a explicar primero lo que es una suspensión y luego nos ponemos con el almíbar.

La suspensión es una mezcla en la que las partículas del soluto son visibles a simple vista. Además, si se deja una suspensión en reposo el suficiente tiempo, el soluto acabará sedimentándose o separándose del disolvente. El caldo de pescado es un buen ejemplo. Dejemos un bote de cristal con caldo de pescado en la nevera durante un par de días, sin moverlo. ¿Qué observamos? Al cabo de un tiempo veremos que las partículas más grandes se habrán ido al fondo del bote, las más ligeras estarán aún en suspensión pero en la parte de abajo, mientras que en la superficie tendremos un líquido de un color bastante más claro que el del caldo original. Por lo general, todo líquido en cuyo envase nos indiquen “agitar antes de usar”, será una suspensión.

Entonces, si el almíbar no es una solución, y tampoco es una suspensión, tiene que ser un coloide… Efectivamente.

El coloide es una mezcla en la que las partículas del soluto no son visibles a simple vista, pero son más grandes que las moléculas del disolvente. Además, cuando un coloide se deja en reposo el soluto no se separa como en una suspensión. En el caso del almíbar lo que nos encontramos es azúcar disuelto en agua. La fórmula química del azúcar es C12 H22O11, y por lo tanto sus moléculas son mucho más grandes que las moléculas de agua (un simple H2O); pero por mucho tiempo que dejemos el almíbar en reposo no podremos volver a separar el agua del azúcar.

Existe una manera práctica de diferenciar entre una solución y un coloide con un simple experimento. Para ello necesitaremos tres vasos de cristal colocados sobre un fondo oscuro y un puntero láser. El experimento se basa en el efecto Tyndall, el efecto físico que nos permite ver el rayo de Sol que entra por un resquicio de una ventana en una habitación con polvo en suspensión. Si no hubiera polvo, el rayo atravesaría la habitación en línea recta sin que nada desviara su trayectoria para hacerlo llegar a nuestros ojos, de forma que no lo veríamos. En cambio, las partículas de polvo en suspensión dispersan la luz del Sol, es decir, la rebotan, permitiéndonos ver el rayo. Lo mismo sucede con el haz producido por el puntero láser al atravesar distintos líquidos.

Probemos primero con un vaso con agua. Coloquemos el puntero de manera que el rayo atraviese el líquido, y observemos desde arriba. ¿Qué vemos? Nada. El haz atraviesa el agua en línea recta sin que nada lo disperse, y por lo tanto su luz no puede llegar hasta nuestros ojos.

Vamos con el segundo vaso, al que añadiremos un par de cucharadas de sal hasta que tengamos una solución concentrada, y repitamos el experimento. ¿Qué observamos ahora? De nuevo en este caso no hay nada que disperse el haz, porque las partículas del soluto (los iones de sodio y cloro) son demasiado pequeños.

¿Qué ocurre si ahora repetimos lo mismo con el almíbar? En este caso podremos comprobar que esta vez sí que vemos el haz del láser atravesando el vaso, e incluso podremos investigar otros fenómenos como la reflexión y la refracción de la luz. Las partículas de azúcar disueltas en el agua son lo suficientemente grandes como para dispersar la luz del puntero láser. Por lo tanto podemos concluir que si un líquido presenta el efecto Tyndall (dispersa un haz de luz), estamos ante la presencia de un coloide y no de una solución.

Pero volvamos a nuestra clase de física, donde nuestro estricto profesor tiene todavía en su mesa un cartón de leche y un bote de mayonesa. Con lo que ya sabemos, contestemos a la siguiente pregunta: la leche y la mayonesa, ¿son suspensiones, soluciones o coloides? Está claro que no son suspensiones, puesto que por más que las dejemos reposar, no se van a separar sus componentes. Para decidir entre solución y coloide tendremos que aplicar por tanto el efecto Tyndall… pero si hacemos pasar un rayo láser por un vaso de leche no vamos a ver nada, porque la leche es opaca. Vamos a hacer una cosa, diluyamos unas gotas de leche a un vaso de agua y probemos de nuevo. ¿Qué observamos? Ahora sí que veremos muy claramente el haz del láser atravesando el líquido, por lo que podremos concluir que la leche es un coloide.

Tanto la leche como la mayonesa son una clase especial de coloide llamada emulsión, un tipo de mezcla entre dos líquidos que en principio son inmiscibles. Vamos a entender mejor lo que es una emulsión si entendemos bien cómo hacer una buena mayonesa.

La mayonesa es básicamente una mezcla de aceite y agua. ¿Agua, pero la receta no dice huevo? Bueno, bueno, la clara de huevo está compuesta en un 90% de agua, así que, básicamente, tengo razón… Pero si mezclamos en un vaso agua con aceite y lo removemos con una cuchara lo más que vamos a conseguir es romper el aceite en pequeñas gotitas, que se dispersarán en el agua formando una suspensión. Al cabo de un rato esas gotitas se irán juntando unas a otras en un proceso denominado floculación, y se separarán los dos componentes de la mezcla como hemos vistos que ocurre en cualquier suspensión.

Entonces, ¿qué más aporta el huevo a la mezcla para conseguir una emulsión, y que agua y aceite no se separen? La respuesta está en la yema, que contiene una proteína llamada lecitina, y que funciona como emulsionante en nuestra mezcla. La molécula de la lecitina tiene la peculiaridad de poseer un extremo hidrófilo, es decir, que tiende a juntarse con el agua, y otro extremo hidrófobo, es decir, que tiende a alejarse del agua. Cuando añadimos lecitina a una suspensión de aceite en agua las moléculas de la lecitina rodean a las gotitas de aceite con su extremo hidrófobo hacia el aceite y el hidrófilo hacia fuera, formando una especie de capa protectora alrededor de cada gota. De esta manera consiguen una especie de impermeabilización de las gotitas de aceite, impidiendo que se junten unas con otras. Cuando esas gotas de aceite son lo suficientemente pequeñas (cosa que se consigue a base de batir fuertemente) dejan de ser visibles a simple vista formando finalmente un coloide. Cuando una mayonesa se corta es porque la lecitina presente en la mezcla no ha sido suficiente para rodear todas las gotitas de aceite, y estas han acabado juntándose entre ellas y separándose del agua de la clara como en cualquier otra suspensión.

Una vez que sabemos esto podemos variar la receta y crear emulsiones utilizando otros ingredientes. Podemos hacer una mayonesa creando una emulsión de mantequilla en agua, utilizando la lecitina del huevo como emulsionante, y obtendremos lo que se llama una salsa holandesa. También podemos cambiar la fuente de lecitina, que, además de en el huevo está presente en la soja, y así hacer una mayonesa de soja (también conocida como sojanesa) con aceite de girasol y leche de soja. O cambiar el emulsionante y en lugar de utilizar la proteína del huevo utilizar la de la leche, llamada lactosa. Obtendríamos así una lactonesa, mezclando aceite y leche entera. La mostaza y la miel también son buenos emulsionantes, así que podemos añadirlos al huevo y el aceite para obtener una mayonesa de miel.

Existen un buen número de procesos físicos como este que están presentes en nuestro día a día en la cocina y cuya comprensión puede llevarnos a perfeccionar nuestras técnicas culinarias y a ser mejores cocineros. Esto es lo que pretende la gastronomía molecular, término inventado por el científico y cocinero francés Hervé This. Con esta disciplina se busca mejorar las técnicas y la tecnología gastronómica e inventar nuevas aplicaciones para la creación de nuevos platos.

Sigamos, por ejemplo, las instrucciones que nos da Hervé This para cocer un huevo duro perfecto.

En primer lugar hay que conseguir que la cáscara no se rompa durante la cocción. ¿Y cuáles son las causas por las que una cáscara de huevo se puede romper, aparte de que se nos caiga al suelo, obviamente? Una de ellas es la diferencia de temperatura entre el huevo y el agua en ebullición, lo que provoca una brusca expansión de la cáscara al introducirla en el agua hirviendo y, por tanto, su rotura. Hervé nos recomienda sacar el huevo de la nevera unos minutos antes de cocerlo para reducir este impacto.

Otra posible causa de rotura es la presión osmótica. La ósmosis es un proceso físico por el cual dos soluciones separadas por una membrana semipermeable tenderán a igualar sus concentraciones gracias al paso de disolvente a través de la membrana. En la cocina tenemos multitud de ejemplos de ósmosis. Hagamos un sencillo experimento. Coloquemos una ciruela pasa en un vaso con zumo durante una media hora. ¿Qué observamos con el paso del tiempo? La ciruela habrá aumentado considerablemente de volumen al haber incorporado a su interior parte del agua del zumo. La piel de la ciruela actúa como membrana semipermeable, y, dado que la concentración de azúcar en el interior de la ciruela es mayor que la del zumo en el exterior, el disolvente (agua) atravesará la membrana hasta igualar las concentraciones. Lo mismo ocurre con la aceituna del Dry Martini que le sirven a James Bond, que crece de volumen. En el caso del huevo, la cáscara hace de membrana semipermeable, con la diferencia de que, al no ser elástica como la piel de la ciruela o de la aceituna, se rompe por el aumento de volumen. Una solución es aumentar la concentración de la solución de fuera de la membrana, es decir, del agua en la que cocemos el huevo, añadiendo una buena cantidad de sal.

Pero la causa fundamental de rotura de la cáscara es la expansión del aire que contiene el huevo en una cámara situada en uno de sus extremos. Al aumentar la temperatura durante la cocción aumenta la presión de ese aire rompiendo la cáscara. La mejor solución es, por lo tanto, hacer un pequeño agujero en ese extremo de la cáscara con un alfiler para permitir que el aire caliente salga al exterior.

Por último, para cocer el huevo perfecto la yema tiene que quedar en el centro. ¿Cómo conseguirlo si la fuerza de la gravedad tira de ella hacia abajo? Para ello tendremos que aliarnos con otro tipo de fuerza, la fuerza centrífuga que se produce en los movimientos circulares. Si queremos centrar la yema de un huevo cocido basta con remover circularmente el agua de cocción durante los primeros minutos (hasta que la clara empieza a solidificarse). Al remover provocaremos que el huevo gire sobre sí mismo haciendo que la fuerza centrífuga empuje de la clara hacia fuera en todas direcciones, dejando a la yema en el centro.

Es difícil pensar que con estas técnicas vayamos a mejorar el sabor de los platos caseros de la abuela, que no se basan en la ciencia sino en la experiencia, pero al menos habremos pasado un rato divertido y habremos aprendido un par de cosas más sobre el funcionamiento de las cosas del mundo.

Nota: todos los procesos que aparecen en este artículo son procesos físicos. Con los químicos nos meteremos en otra ocasión...

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El autor

Daniel Sebastián de Erice es Licenciado en Física y director de escena. Actualmente dirige la empresa de gestión cultural Alioth arte&ciencia y la compañía de teatro científico "Teatro para armar", con la que ganó el premio Focus de puesta en escena en el certamen Ciencia en Acción 2011.

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