煎牛排後,為什麼要「靜置」?
― 就算關火,中心的溫度仍在持續上升
煎好的肉,廚師不會馬上切開,而是蓋上鋁箔紙,靜置數分鐘。這麼做不是為了讓肉冷卻。因為離火之後,肉裡面的熱還在移動,中心其實仍在一點一點地繼續「煮熟」。
在家裡煎了一塊牛排。表面煎得焦香,用手指按壓也有恰到好處的彈性。等不及了,馬上就切了下去。
結果,砧板上滲出一攤紅色的肉汁。切面中心也比想像中還要紅。
然而在餐廳廚房裡,煎好的肉先放在一旁「靜置」,是再理所當然不過的做法。專業廚師會在肉還差一點點就完全熟透時,提前離火。這短短幾分鐘裡,到底發生了什麼事?
靜置的理由有兩個
剛煎好的肉,只有外層很燙,中心還溫溫的。即使關了火,熱仍會持續從高溫處流向低溫處。因此中心的溫度會在一段時間內持續上升。
剛煎好時,外層非常燙,那裡的水分處於容易快速流動的狀態。稍微靜置、等外層溫度下降後,據說切面流出的肉汁會比較少。
這兩點其實都來自同一個事實:「離火的瞬間,料理並沒有真正完成」。讓我們依序來看。
就算關火,熱仍在肉裡「搬家」
用平底鍋煎肉時,熱會從表面一點一點地滲入內部。肉含有大量水分,是熱非常不容易傳導的材料。因此剛煎好的瞬間,表面附近接近100℃,中心卻只有40幾度,這種情況並不少見。
這時如果離火,表面的熱會往兩個方向逃散:一部分散到空氣中,一部分流向肉的內部。由於肉周圍的空氣傳熱能力較弱,大部分的熱會往內部流去。於是中心雖然沒有被火直接加熱,溫度卻會持續上升。在料理的世界裡,這稱為「餘熱加熱」。
請看圖1。這是厚度2.5公分的牛排橫切面的溫度分布。剛煎好的瞬間,只有左右兩側表面溫度高,中間呈現凹陷的形狀。把靜置時間拉長,兩端的高峰會逐漸塌下,中間則會慢慢升高。
如圖所示,中心溫度大約在5分鐘前後達到最高,之後整體會緩緩冷卻。上升幅度會依肉的厚度與煎法而異。牛排大約上升數℃,大塊的肉塊則據說有時可達近10℃。
所以專業廚師會在比目標熟度稍早一點時離火,計算好靜置期間會繼續加熱到恰到好處的熟度。反過來說,如果在剛好的熟度時才關火,等到開始吃的時候就已經煎過頭了。
為什麼肉汁比較不容易流出?
煎肉時,肉的纖維會因熱而收縮,把裡面的水分擠出來。剛煎好時,外層接近100℃,那裡的水分處於容易快速流動的狀態。這時候切開,被擠壓出來的肉汁就會一口氣從切面流出。
稍微靜置後,外層的溫度會下降。整體溫度趨於均勻,肉裡的肉汁也會變得比較穩定。料理研究者的比較實驗也指出,馬上切開的肉,流到砧板上的肉汁比較多。
不過,靜置期間肉汁與水蒸氣其實也在一點一點地流失。說「只要靜置,肉汁就會全部留在裡面」未免言過其實,究竟能得到多少好處,至今廚師與研究者之間意見仍然分歧。比較確定的,是第一個理由,也就是靠餘熱讓中心繼續熟成這一點。
熱傳到中心所需的時間,與厚度的平方成正比。厚度變成2倍,時間大約就要4倍。薄牛排只需靜置數分鐘,像烤牛肉這樣的大塊肉則據說要靜置15分鐘以上,原因就在這裡。反過來說,薄肉片幾乎不需要靜置。
牛排中心即使帶點紅色也能吃,是因為整塊肉的細菌主要只附著在表面。絞肉與雞肉則可能連內部都帶有細菌。一般建議中心部位要加熱到75℃以上並維持1分鐘以上。不要只靠餘熱,要確實煮熟。
總結
煎好的肉之所以要靜置,是因為累積在外層的熱會流向中心,即使關火之後,中心仍會在數分鐘內持續「煮熟」。專業廚師會預先估算這部分,稍微提早離火。此外,外層溫度穩定下來後,據說切開時流出的肉汁也會比較少。
關火的瞬間,並不等於煎好了。
熱還在肉裡,做最後的收尾。
關於煎過的食物為什麼會這麼香,可以參考〈煎烤過的食物,為什麼會這麼香?〉;熱如何讓蛋白質凝固,則在〈為什麼生雞蛋一煮就會凝固?〉中有解說。
- 準備一支料理溫度計,煎一塊較厚的肉,離火後立刻測量中心溫度。
- 溫度計保持插在肉裡放在盤子上,每隔1分鐘記錄一次溫度。
- 看看幾分鐘後溫度最高,上升了幾℃。拿厚肉和薄肉比較,差異會更明顯。
用煎馬鈴薯或厚煎蛋捲來試,也能同樣觀察到中心溫度上升的現象。請務必留意熱鍋與熱油,小心燙傷。
想知道更多 ― 術語、數學式,以及與教科書的關聯從國中理化到大學專業科目,會清楚標示這是哪個程度的內容
- 國中國中理化課程的範圍
- 高中高中「物理」課程的範圍
- 高中+高中的進階內容,或教科書專欄中會提到的內容
- 大學高中不會教,屬於大學專業科目(傳熱工程、食品工程)的內容
- 研究連大學也還不會當作「定論」來教,是研究者目前仍在探討中的內容
國中術語:這個現象是有名字的
- 熱傳導:物體內部,熱從溫度高處傳向溫度低處的現象。
- 餘熱烹調(carry-over):離火之後,靠累積的熱繼續加熱到中心的現象。這是料理現場使用的說法。
- 熱擴散率:表示物體內部溫度變化擴散速度快慢的量。肉接近水,只有金屬的數百分之一。
國中高中用算式確認:靜置後,中心會上升到幾℃?
可以想成外層的高溫部分與內層的溫熱部分,在靜置期間互相混合,逐漸趨近同一溫度。這和把熱水與冷水混合後求溫度的想法是一樣的。
| 用符號表示 | T = ( m₁ × T₁ + m₂ × T₂ ) ÷ ( m₁ + m₂ ) |
| 用文字表示 | 均勻後的溫度 =(外層重量 × 外層溫度 + 內層重量 × 內層溫度)÷ 總重量 |
| 這個式子從何而來 | 熱量守恆。外層失去的熱量與內層得到的熱量相等(假設肉各部位的比熱相同) |
| T | 均勻後的溫度(℃) |
| m₁、T₁ | 外層高溫部分的重量(g)與平均溫度(℃) |
| m₂、T₂ | 內層部分的重量(g)與平均溫度(℃) |
| 一片牛排的重量(厚度2.5公分) | 250 g |
| 外層(兩面各5毫米)的重量與平均溫度 | 100 g、約70℃ |
| 內層部分的重量與平均溫度 | 150 g、約47℃ |
| 剛煎好瞬間的中心溫度 | 約45℃ |
| 外層所含的熱量份額 | 100 × 70 = 7000 |
| 內層所含的熱量份額 | 150 × 47 = 7050 |
| 合計 | 7000 + 7050 = 14050 |
| 用總重量均勻化(℃) | 14050 ÷ 250 = 56.2 |
| 中心上升幅度的上限(℃) | 56.2 − 45 = 11.2 |
若完全沒有熱散失到空氣中,計算上中心最多可上升約11℃。實際上表面會持續散熱,因此圖1的計算中,上升約8℃、第5分鐘達到頂點。這與料理現場「數℃到近10℃」的經驗相符。
| 用符號表示 | t ≒ x² ÷ α |
| 用文字表示 | 滲透所需時間 ≒ 傳遞距離的平方 ÷ 熱擴散率 |
| 高溫層到中心的距離(m) | 0.0075 |
| 肉的熱擴散率(m²/秒) | 約0.00000014 |
| 距離的平方 | 0.0075 × 0.0075 = 0.00005625 |
| 除以熱擴散率(秒) | 0.00005625 ÷ 0.00000014 ≒ 402 |
| 換算成分鐘 | 402 ÷ 60 ≒ 6.7 |
估算結果約為5~7分鐘,與「牛排大約靜置5分鐘」的經驗法則相符。由於距離是以平方的方式影響,厚度5公分的大塊肉所需時間就會變成4倍,約需30分鐘。
高中高中+熱的流動與溫度的均勻化
高中熱會從溫度差存在之處由高溫側流向低溫側,流動量與溫度梯度成正比。剛煎好的肉,表面附近的溫度梯度非常陡峭。因此剛關火時,流向內部的熱量最大,中心溫度會在最初幾分鐘內迅速上升。
高中+從表面散失到空氣中的熱量,與表面和空氣的溫差成正比(牛頓冷卻定律)。蓋上鋁箔紙後,可以抑制空氣流動與水分蒸發,減少向外散失的熱量。因此流向內部的熱量相對增加,餘熱造成的升溫幅度也會變大。
大學熱傳導方程式與畢歐數
肉內部的溫度變化,可以用熱傳導方程式(擴散方程式)來表示:溫度隨時間的變化,等於溫度分布的彎曲程度(二階微分)乘上熱擴散率。熱擴散率是熱傳導率除以密度與比熱之積所得的量。圖1就是把這個方程式沿厚度方向細分後,用數值方法求解的結果。表面的邊界條件,則會受到畢歐數影響,也就是外部散熱難易度與內部傳熱難易度的比值。肉與空氣之間畢歐數較小,熱比較容易流向內部而非外部。③所提到「與距離平方成正比的時間」,正是源自這個方程式的性質所得出的估算。
📖 算式的推導與更深入的內容:熱伝導方程式(維基百科,日文) / 熱拡散率(維基百科,日文)
研究目前尚未完全釐清的部分
- 靜置究竟能保住多少肉汁? 有實驗顯示切開時流出的肉汁會減少,但也有意見認為,若把靜置期間流失的部分也算進去,差異其實不大。
- 是什麼在留住肉汁? 有說法認為溫度下降後,溶於肉汁中的蛋白質或膠質會產生黏稠感;也有說法認為是纖維稍微鬆弛所致,但哪個因素影響多大,目前尚未有定論。
- 該如何納入水分蒸發的計算? 從表面蒸發的水分會大量帶走熱量。由於水分在肉中移動時也會搬運熱量,單純的熱傳導計算無法完全準確預測溫度。
也就是說,本文的內容也只是「目前已知範圍內的說明」。尤其是肉汁的部分,今後可能會因新的實驗而改變說法。
與教科書的對應關係(依程度分類)
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文內容 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化・熱的傳遞方式(傳導、對流、輻射) | 外層的熱傳向中心 |
| 高中 | 物理・熱量守恆、比熱 | 均勻化溫度的計算 |
| 高中+ | 牛頓冷卻定律 | 用鋁箔紙減少向外散熱 |
| 大學 | 傳熱工程・食品工程(熱傳導方程式、畢歐數) | 圖1的數值計算、時間估算 |
| 研究 | 食品科學(肉的保水性) | 肉汁能保留多少 |
| ― | 與生活的關聯 | 在熟度之前提早關火、肉越厚靜置越久 |
- 哈洛德・馬基(Harold McGee)《馬基廚藝之鑰》(共立出版,日文版)
- J. Kenji López-Alt, The Food Lab: Better Home Cooking Through Science (W. W. Norton, 2015)
- 日本機械學會《伝熱工学資料》(丸善,日本機械學會出版,日文)
- 熱伝導方程式 ― 維基百科(日文)
- 厚生労働省(日本厚生勞動省)「食肉の加熱に関する情報(中心部75℃で1分以上)」
※本文為大眾科普解說。文中數值僅為幫助理解原理的參考估算值。中心溫度的上升情形,會因肉的種類、厚度、煎烤方式與室溫而異。肉類的加熱烹調,請依厚生労働省(日本厚生勞動省)等單位公告的標準為準。