Новая чугунная посуда. Что делать? 1/2
Движимая ностальгией, я все-таки купила чугунный вок, да не один, а целых два. Второй был такой хорошенький, как игрушечка, и достался мне за копейки, потому что его кто-то купил и вернул.Так что Амазон мне его практически подарил. Оба от фирмы Лодж.
Но как к ним подступиться? С чего начать? Помыть, наверное, да? Нужно ли прокаливать их с маслом? Они уже с покрытием, но, говорят, там только один слой масла. Достаточно, чтоб казан не ржавел, пока стоит в магазине, но недостаточно, чтобы выдержал энергичное пошкрябывание металлической лопаткой и т.п., как это лихо делают китайцы, когда гоняют продукты по раскаленному воку.
Я, конечно, помнила, что делала с чугуном 14 лет тому назад, когда впервые обзавелась антикварной чугунной посудой и когда модным стало прокаливать чугунную посуду не просто с маслом, а с каким-нибудь высыхающим маслом, например, льняным. С тех пор эта мода, слава Богу, прошла, ибо выяснилось, что высыхающие масла хоть и высыхают, да только все остальные жиры и масла высыхают вовсе не хуже льняного, если нагреть их хотя бы до 120С, а лучше выше точки их дымления. Да и покрытие из льняного грешит тем, что очень хрупко. Оно с л и ш к о м хорошо высыхает и потом отслаивается и крошится. Сегодня им редко кто пользуется а чугунной посуде именно по этой причине.
Я почитала и посмотрела там и сям и выяснилось, что за прошедший период появилось много интересного в теме ухода за чугунной посудой. В частности, был равеян миф о полимеризации масел (масла при нагреве затвердевают в органическое стекло, как эмаль на чугуне, только эмаль эта не из кремния, а из останков органических молекул) и миф о превосходстве льняного масла над всеми остальными. Эта новая информация пришлась мне как нельзя кстати.
Я начну с того, что приведу ниже перевод статьи про самый полный и качественный на июль 2024г процесс ухода за домашними чугунками и сковородками. Он меня здорово выручил. Ибо без него я бы даже не смогла поставить вок на мою плиту, чтобы что-то в нем приготовить. Чугун моей новой посуды сильно царапал стеклокерамическую поверхность конфорок.
Статья профессора Бостонского универститета, физика Грега Блондера «Все дело в покрытии».
December 2020 article by Prof. Greg Blonder, Ph.D. ’tis the seasoning’. Retrieved from https://genuineideas.com/ArticlesIndex/castironseasoning.html on May 9, 2024
Все дело в покрытии
Иногда старое лучше нового. Я люблю свои чугунные сковороды и казаны. Я использую их так часто, что они никогда не отдыхают и потому никогда не ржавеют. Однако почти во всех отношениях они уступают тефлоновым и посуде из нержавеющей стали.
Если вы хотите узнать почему, читайте дальше. Во второй половине статьи я опишу мой особенный способ обработки чугуна, разработанный после многих лет экспериментов.
В чем проблема с чугуном
Чугунная посуда тяжелая. Она может заржаветь. Темное до черноты покрытие на чугуне не выдержит многочасового кипения, если жидкость кислая, например, если это томатный соус или тушеная квашеная капуста. А когда целостность покрытия нарушится, избыток железа может выйти из чугуна в пищу, что чревато заболеваниями избытка железа в организме. Теплопроводность чугуна в восемь раз меньше чем у меди, и поэтому чугунные сковороды славятся своей неравномерно нагретой поверхностью, где-то на них пища горит, а где-то остается бледной. На их поверхности образуется слабо антипригарное покрытие, но для полной антипригарности все же потребуется полить ее маслом или растопленным жиром. Чугун можно чистить, но не агрессивно. И я никогда не использую свою чугунную посуду для приготовления карамели или французских блинов и не соскабливаю с неё вкусные прижарившиеся остатки мясного сока для соуса.
Гораздо более совершенными технологиями являются слои прочной нержавеющей стали с обеих сторон внутреннего медного теплораспределяющего слоя и тефлоновые пленки второго поколения, наклеенные на варочную поверхность. Яичница соскальзывает со сковороды без добавок масла и равномерно подрумянивается от края до края. Жженый сахар отваливается в виде единого горелого диска. Жареная картошка по-домашнему получается с идеальной корочкой и практически не требует жира. Нержавеющая сталь никогда не ржавеет и ее можно драить любыми чистящими средствами, не говоря уже о том, что эта посуда легкая.
Но у Тефлона есть своя ахиллесова пята: при температуре выше 200 градусов Цельсия Тефлон разрушается и выделяет ряд фторсодержащих органических соединений, которые опасны даже в очень малых дозах. Покрытие из прокаленного масла на чугуне тоже разрушается при высоких температурах и хотя образующиеся вещества не были протестированы на токсичность, они, скорее всего, не хуже, чем дым от шашлыков на мангале. То есть они токсичны, но только в больших дозах.
Поэтому я использую свою чугунную посуду на решетке гриля, под бройлером, над огнем. Для жарки во фритюре и для подрумянивания кусков мяса. И время от времени, когда ситуация выходит из под контроля, покрытие на чугуне вспучивается и отслаивается или сгорает в пепел. Но сковороду так же легко починить, и вскоре она будет как новенькая.
Вот почему я потратил время на разработку особенно эффективной техники обработки чугунной посуды для создания на ней защитного покрытия, обладающего антипригарными свойствами. Однако, чтобы понять, как работает этот метод, необходимо сначала сказать пару слов об антипригарных поверхностях.
Антипригарные поверхности
Самая простая антипригарная поверхность - это немного масла на сковороде. Дешево и сердито. Однако мы все знаем, что пища может проскользнуть под масло, паром от неё сдвинуть тонкий масляный слой вверх и в сторону, коснуться голой поверхности сковороды и намертво прилипнуть к ней. Как было бы здорово, если б поверхность чугуна была каким-то образом сделана из масла, чтобы масло нас не подводило и всегда оставалось в контакте с пищей, не правда ли?
В этом заключается идея «смоченной жиром» антипригарной поверхности. Со временем на поверхности чугуна образуется слой черной окалины и стекловидное покрытие из молекул жиров, которое является олеофильным, то есть оно охотно смачивается маслом и жиром, но отталкивает воду. Кроме того, эта поверхность обычно имеет микрошероховатости или пористость, отчего масло проникает под пищу, пополняя антипригарный слой даже в присутствии пара.
Лучше всего, чтобы все было в движении, а поверхность разогрета, и так пища скользит, как она скользила по увлажненным маслом поверхностям тысячи и тысячи лет. В наши дни такие покрытия по металлу чаще всего можно увидеть в ресторанах на чугунных гриль-плитах и в круглых глубоких китайских сковородах и казанах - воках.
Если вы смажете вашу разогретую сковороду канолой*, а потом пожарите изделие на нескольких ложках смальца, то антипригарной поверхностью является масло, а не стекловидное покрытие на сковороде.
*канола - «канадское масло» - это пищевое рапсовое масло, по характеристикам подобное оливковому маслу, поэтому абсолютная антипригарность проявляется также при смазывании разогретой сковороды оливковым маслом, если потом пожарить изделие на сливочном или топленом масле.
"Смоченная жиром" и тем самым ставшая антипригарной поверхность стали, например, на плоском гриле, на воке. Сверху вниз: растительное масло, тонкий слой плотной окиси, сталь.
Проблема со смоченными маслом антипригарными поверхностями двояка. Масло может состариться и прогоркнуть, если посуду не использовать достаточно часто, и такая поверхность не очень подходит для тушения или приготовления пищи с низким содержанием жира. Сухие покрытия металла - очевидная альтернатива. Но какой материал для них подходит лучше всего?
В 1950-х годах на помощь пришел Тефлон. Тефлон представляет собой длинную цепочку молекул, состоящую из повторяющихся атомов. Центральный стержень состоит из углерода, и этот углеродный стержень окружен плотной оболочкой атомов фтора. Связь С:F - самая прочная во всей органической химии. Это значит, что если на Тефлон попадет капля яичного белка, связь С:F не разрушится. С другой стороны, электроны фтора полностью заняты углеродом и потому они не тянутся к металлу в поисках нового неорганического партнера по танцам. Поэтому настоящим вызовом ученым стало изобретение "грунтовочного" слоя, чтобы этот скользкий материал прилипал к кастрюле и не отслаивался.
Полимерная молекула Тефлона. Углеродный хребет (черные шарики - атомы углерода), зеленые шарики - атомы фтора.
Первые тефлоновые кастрюли были просто потрясающими, несмотря на возможность появления токсичных испарений. По консистенции и податливости Тефлон напоминает турецкую ириску*, поэтому сковороды первого поколения легко повреждались металлическими вилками и лопатками, оставлявшими на них зазубрины и царапины:
Тефлоновая антипригарная поверхность. Снизу вверх: сталь, грунтовка под Тефлоном, Тефлон.
*Turkish Taffy - американская конфета, представляет собой пластинку твердой и хрупкой нуги.
К счастью, есть и другие довольно скользкие и инертные неорганические вещества, например, керамика, такая как диоксид титана. Эта керамика очень твердая, даже тверже стали. Поэтому на рынке появилось второе поколение тефлоновых покрытий, состоящих из мелкого керамического порошка в тефлоновой матрице. Металлическая лопатка скользит по твердым керамическим частицам, защищая мягкую тефлоновую матрицу под ними. Поскольку и матрица, и наполнитель являются антипригарными, даже если часть керамических частиц выскочит, поверхность останется скользкой.
Антипригарная поверхность второго поколения Тефлона. Снизу вверх: стальная поверхность сковороды, грунтовка для Тефлона, твердая керамика в тефлоновой матрице.
В последние четверть века люди пытались покрывать сковороды полностью керамическими частицами, без тефлоновой матрицы. Таким образом, удавалось бы избежать возможных токсичных испарений и, возможно, работать при более высоких температурах. Качество таких керамических сковородок сильно варьировало в зависимости от формы керамических частиц, их состава, распределения по размерам и, самое главное, от матрицы.
Сплошной керамический слой проблематичен из-за стоимости и несоответствия его коэффициента расширения основному металлу, что приводит к растрескиванию, поэтому частицы антипригарной керамики всегда встраиваются в стеклообразную матрицу, часто с использованием методов осаждения золь-геля. Керамические материалы включают наночастицы диоксидов титана, нитридов, диоксида циркония и так далее. В отличие от Тефлона, эта матрица прилипнет к пище, поэтому более дешевые керамические покрытия с меньшей концентрацией керамики со временем теряют свои антипригарные свойства. Иногда уже после первого использования...
Керамическая антипригарная поверхность. Снизу вверх: стальная поверхность посуды, грунтовка для стекла, твердая керамика в матрице из стекла.
Самодельные антипригарные покрытия на чугуне представляют собой смесь всех этих технологий. Вместо органической антипригарной пленки, такой как Тефлон, кастрюлю покрывает стеклообразная углеродная сеть* , образующаяся в результате окисления и затвердевания масла. При низких температурах это покрытие обладает скромной антипригарной способностью, конечно, большей, чем сталь или чугун. Кроме того, оно в меру олеофильно, то есть смачивается маслом и более-менее остается смазанным маслом в процессе приготовления пищи. К тому же бугорки на поверхности чугуна проступают сквозь покрытие, действуя подобно керамическим шарикам, вкрапленным в высокотехнологичные покрытия. Недурно для технологии возрастом в несколько сотен лет.
*Строго говоря, затвердевшее масло не является "полимером". Полимер - это термин для обозначения длинноцепочечной молекулы, построенной из повторяющихся субъединиц. Вместо этого твердая коричневая пленка на посуде представляет собой органическое стекло со случайным расположением атомов - одни длинноцепочечные, другие короткоцепочечные; некоторые частично окислены или вулканизированы. Я пробовал сушить различные масла до твердого состояния в инертной атмосфере, чтобы проверить, насколько важно окисление. Пленки масел, затвердевших в инертной атмосфере, более гладкие, прозрачные и немного тверже, но не кардинально, и в домашних условиях не стоят такого труда. Я также сравнил сырое тунговое масло с предварительно полимеризованным "уплотненным" маслом, молекулы которого производитель частично полимеризовал на заводе. На воздухе уплотненное масло высыхало быстрее, но после прокаливания при температуре 260С разницы в эффективности между этими маслами не было. Вот почему высыхающие масла не будут лучше невысыхающих, если их прокалить при температуре выше их температуры дымления и нарушить молекулярные цепочки.
Чистые жирные кислоты потенциально ведут себя иначе, чем их смеси (масла и жиры - это смеси жирных кислот), и могут кристаллизоваться более плотно. Но некоторые, например, стеариновая кислота, просто испаряются во время прокаливания, оставляя чугун без покрытия. Я также задавался вопросом, может ли содержание серы в масле играть роль в прочности, как это происходит при вулканизации резины. Но результаты оказались неубедительными.
В любом случае мы не можем быть уверены в том, что нам продали в бутылке. Даже если на этикетке указано, что ингредиентом является чистое льняное масло, например, не все льняные масла одинаковы - соотношение жирных кислот варьируется в зависимости от того, было ли масло извлечено с помощью тепла, холодного прессования, растворителей, центрифуги и т. д. Кроме того, химическая конфигурация жирных кислот может меняться, некоторые из одинарных связей могут превращаться в двойные или гидрироваться, и т.д.
При прокаливании масла выше его температуры дымления происходит перестройка химических связей, и большинство слабых или болтающихся связей находят себе партнера по интересам. Неважно, как они были обработаны. Поэтому они становятся более инертными и когда рядом оказывается немного яичного белка, то яйцо не пригорает к сковороде. Но не настолько инертными, как C:F в Тефлоне. Возникшая на посуде пленка также будет слегка пористой, что позволит влаге, кислотам и другим веществам слегка проникать внутрь. Если покрытие нанесено слишком тонким слоем, эти вещества попадут на чугун и могут вызвать отслоение покрытия из масла.
Помните, что пленка из прокаленного масла на чугуне и стали - это не полимер, как в Тефлоне, а неорганизованная углеродно-кислородная пленка, поэтому она будет гореть, как уголь в достаточно жарком огне. Вот почему вы должны уважать свой чугун и не жарить при температуре выше 180С. Но мы все жарим при более высокой температуре.
Защитное покрытие из высохшего жира на чугуне - это не волшебное вещество. Но довольно удивительное, учитывая его скромное происхождение.
В поперечном разрезе поверхность чугунной сковороды состоит из крошечных (невидимых невооруженным глазом) пор и трещин, а также гораздо более крупных карманов и ямок. Обе структуры способствуют хорошей пропитке поверхности жирами и маслами и созданию защитного и антипригарного слоя.
Ямки (кармашки) и поры на поверхности голого чугуна.
После нанесения жира на чугун и промокания его излишков поры и ямки на поверхности будут заполнены, но на высоких точках поверхности почти не будет масла; жир стирается ветошкой практически начисто:
Поверхность чугуна, протертая маслом.
К счастью, как вы, вероятно, заметили на горячей сковородке, масло имеет тенденцию растекаться при нагревании (ибо снижается поверхностное натяжение и вязкость жиров). Поэтому на этапе прокаливания масло выползает из ямок на поверхность. Если бы ямок не было, то после вытирания смазанной маслом сковороды поверхность была бы едва покрыта, и слои не образовывали бы прочную защитную пленку. Для антипригарной пленки нужны ямки! Поры заполняются при нанесении ПЕРВОГО слоя, и эти поры действуют как сваи фундамента, скрепляя пленку с железом.
После первого прогревания смазанного маслом чугуна.
Первый слой затвердевшего жира уже представляет собой довольно хорошую антипригарную пленку. Как видно на этой фотографии, сделанной на гладкой стальной пластине, при нанесении второго слоя льняного масла оно скатывается с первого затвердевшего слоя. Если вы знаете, что ищете, то можете наблюдать этот откат свежего масла и на шероховатой чугунной поверхности:
Второй слой масла не полностью смачивает первый.
Как и при покраске масляной краской, вы можете сообразить, что потертая абразивами или зашлифованная наждаком поверхность улучшит адгезию между слоями. Так оно и есть, и масло распределится равномерным слоем по матовой поверхности. Но абразив не достанет до пленки на дне карманов, поэтому правильно выполненный (и, честно говоря, достаточно толстый) первый слой является решающим фактором.
Каждое последующее нанесение масла заполняет становящиеся все более мелкими ямки, и поэтому оно мало добавляет к толщине покрытия. Учитывая уменьшающуюся отдачу, я обычно наношу только два дополнительных слоя, но некоторые люди наносят восемь и более.
После нескольких слоев прокаленного масла.
Но это только половина истории. Вы, наверное, заметили, что на иллюстрациях с Тефлоном и керамикой, приведенных выше, присутствует слой "грунтовки". Этот материал предназначен для того, чтобы прилипать как к железу, так и к стеклу (или к железу и Тефлону). В противном случае адгезия будет плохой. Это та же причина, по которой вы грунтуете кузов автомобиля перед покраской. Плохая подготовка поверхности - главная причина, по которой краска отваливается от черепицы, и почему самодельная пленка на чугуне не справляется со своей задачей.
В магазинах можно найти множество грунтовок для чугуна, таких как фосфат железа, щелочные ванны или грунтовки с тяжелыми металлами. Но некоторые из них токсичны, другие не стабильны при температуре жарки, а большинство вообще выходят за рамки кухонной науки. К счастью, оказалось, что пищевые жиры и масла достаточно хорошо прилипают к чистому, сухому окисленному железу.
А железо окисляется даже чересчур легко.
Никого не удивит, что железо ржавеет в воде или на влажном воздухе. Железо ржавеет даже в зимний день. Это происходит потому, что для образования красной ржавчины требуется очень мало энергии. Красная ржавчина полна кислорода и влаги и имеет гораздо меньшую плотность, чем железная сковорода (4,25 грамм/куб. см против 7 грамм/куб. см). Поэтому она набухает, вспучивается и отслаивается, подставляя свежее голое железо воздействию воздуха и влаги, пока вся сковорода не превратится в пыль. Это не проблема для нержавеющей стали, но потенциальная проблема для чугунной посуды. Вы же не хотите, чтобы ваша идеально прокаленная с маслом сковорода впитала немного влаги и созданное вами покрытие отслоилось!
К счастью, существуют другие оксиды железа, которые устойчивы к влаге. Производители оружия защищают свои стволы путем "воронения" стали и последующего натирания его оружейным маслом. Вороненый слой - это тонкий прочный оксид железа, который прозрачен. Подобно нефтяному пятну на воде, воронение создает переливающийся оптический интерференционный рисунок. Оно образует на стали "пассивирующий"* слой. Существует множество секретных рецептов создания вороненого слоя, но вполне достаточно использовать пар под высоким давлением:
Тонкий вороненый слой на чугуне. Сверху - пар, снизу - перекись водорода.
*пассивация металлов - переход поверхности металла в неактивное, пассивное состояние, связанное с образованием тонких поверхностных слоёв соединений, препятствующих коррозии.
Проблема с воронением в том, в том, что толщина защитной пленки составляет всего 0,000005 дюйма (одна десятитысячная часть миллиметра)! Она легко истирается и подвергается воздействию кислот и щелочей.
Поэтому в чугунной посуде используется третий вид оксида железа, называемый магнетитом. Этот оксид достаточно водостойкий и может расти гораздо толще, чем воронение, не трескаясь и не отслаиваясь. Он умеренно устойчив к слабым кислотам и щелочам. Он черного или темно-серого цвета. Сухая высокая температура способствует образованию магнетита, но ему также поможет подготовка окислительного состояния железа с помощью соответствующего травления.
Именно такой процесс описан ниже.
Рецепт создания защитного покрытия на чугуне
В нем пять этапов. Большинство из этих шагов должны быть вам знакомы (например, из рецептов, найденных в Интернете или передаваемых по семейной традиции), но небольшие различия имеют значение. Ключевым отличием является использование слабого химического травления чугуна перед прокаливанием с маслом. В состав этой протравки входит серная кислота, поэтому вы должны уметь работать с химикатами и знать, как это делать безопасно. ЕСЛИ ВЫ НЕ УМЕЕТЕ РАБОТАТЬ БЕЗОПАСНО И ГРАМОТНО - НЕ ПЫТАЙТЕСЬ! Альтернативный вариант протравки, который легче смешивается и менее едкий, можно найти ниже. Эффективность у него хорошая, но он сработает не так быстро, как протравка серной кислотой: протравка уксусом займет чуть больше времени.
Примечание переводчика: я не стану переводить про протравку серной кислотой, которая занимает полчаса, но требует умения работать с сильными кислотами. Привожу перевод подготовки поверхности чугуна с помощью протравки 5%-ным уксусом и 3% ной перекисью водорода, которые есть в любой аптеке. Это займет 3-6 часов, но зато очень безопасно, под силу и ребенку.
Итак, что делают с чугуном, если по науке:
1. Шлифуют наждаком бугорки на чугуне.
2. Удаляют старое покрытие щёлоком.
3. Чистят и стабилизируют поверхность металла кислотой.
4. Сушат и прогревают посуду в чистом виде, чтобы содействовать образованию слоя магнетита.
5. Запечатывают поверхность чугуна маслом и пекут его в печи до затвердевания.