Γιατί το φαγητό μαυρίζει όταν καίγεται;

Το φαγητό γίνεται μαύρο όταν καίγεται επειδή περιέχει άνθρακα. Όταν ο άνθρακας θερμαίνεται, υφίσταται καύση και σχηματίζει αέριο διοξείδιο του άνθρακα και καμένο άνθρακα, ο οποίος είναι μαύρου χρώματος. Ωστόσο, υπάρχουν περισσότερα από αυτό. Δεν είναι όλες οι μορφές άνθρακα μαύρες και το χρώμα της καμένης τροφής επηρεάζεται επίσης από τον τρόπο οργάνωσης των συστατικών ατόμων.

Μπορεί να έχετε δει το φαγητό να μαυρίζει όταν υπερθερμαίνεται ή όταν μένει στη σόμπα περισσότερο από όσο θα έπρεπε. Έχετε αναρωτηθεί ποτέ τι φέρνει αυτή τη μαύρη απόχρωση στο καμένο φαγητό;

Παρουσία άνθρακα σχεδόν σε όλη την οργανική ύλη

Όχι μόνο τα τρόφιμα, αλλά η περισσότερη οργανική ύλη, αποτελείται από άνθρακα, μαζί με μερικά άλλα στοιχεία, όπως οξυγόνο, υδρογόνο, άζωτο, φώσφορο κ.λπ. Έτσι, όταν καίτε τα τρόφιμα, συνήθως μαυρίζουν, καθώς υφίσταται ο άνθρακας που υπάρχει μέσα σε αυτό καύσης και οδηγεί στο σχηματισμό αερίου διοξειδίου του άνθρακα και καμένου άνθρακα, που είναι μαύρου χρώματος.

Έτσι συμβαίνει η καύση των τροφίμων και των περισσότερων άλλων οργανικών υλών.

Αυτή είναι η απλοποιημένη εξήγηση και είναι αυτό που μπορείτε να περιμένετε να διαβάσετε στα περισσότερα μέρη σχετικά με το μαύρο χρώμα του καμένου φαγητού ή τα περισσότερα άλλα πράγματα που μαυρίζουν όταν καίγονται. Ωστόσο, αυτή δεν είναι ολόκληρη η εικόνα.

Υπερθέρμανση έναντι καύσης

Πρώτα απ 'όλα, όταν μιλάμε για κάψιμο τροφίμων, θέλουμε να εξακριβώσουμε τι σημαίνει πραγματικά «κάψιμο» εδώ – σημαίνει κάψιμο σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες για μεγάλο χρονικό διάστημα ή απλώς μια μικρή τυχαία υπερθέρμανση που συμβαίνει στη σόμπα κατά το μαγείρεμα; .

Εάν είναι το πρώτο, τότε σχεδόν ό,τι υπάρχει στο φαγητό (που καίτε) θα αποικοδομηθεί, θα αποσυντεθεί και θα εξατμιστεί, αφήνοντας πίσω τον καμένο άνθρακα (που είναι μαύρος), μαζί με μερικά ιχνοστοιχεία. Αυτός είναι ο λόγος που θα παρατηρήσετε ότι αν πραγματικά καείτε φαγητό για μεγάλο χρονικό διάστημα, η συνολική του ποσότητα μειώνεται σημαντικά και γίνεται σημαντικά μικρότερη από την ποσότητα που είχατε όταν ξεκινήσατε για πρώτη φορά.

Η καύση των τροφίμων σε υψηλές θερμοκρασίες προκαλεί την αποσύνθεση και την εξάτμιση των περισσότερων συστατικών, αφήνοντας πίσω τους ένα μαύρο υπόλειμμα. (Φωτογραφία :Pixabay)

Από την άλλη πλευρά, εάν είναι απλώς ένα τυχαίο κάψιμο φαγητού στη σόμπα στην κουζίνα, το φαγητό δεν θερμαίνεται αρκετά ώστε να διαλυθεί και να εξατμιστεί τελείως. Αντίθετα, είτε περνάει από την καραμελοποίηση (αν το φαγητό περιέχει μόνο υδατάνθρακες) είτε από την αντίδραση Maillard (αν το φαγητό περιέχει αμινοξέα). Το τελευταίο το κάνει να γίνει καφέ λόγω του σχηματισμού αρκετών νέων ενώσεων, οι οποίες έχουν χρώμα χρυσοκαφέ ή και μαύρο. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για την καραμελοποίηση και την αντίδραση μαύρισμα Maillard σε αυτό το άρθρο Γιατί η ζάχαρη γίνεται καφέ όταν λιώνει;

Η γεύση καρυδιού και το καφέ χρώμα είναι αποτέλεσμα καραμελοποίησης. (Φωτογραφία:Vemeo)

Δεν είναι όλες οι μορφές άνθρακα μαύρες

Η καύση των περισσότερων οργανικών αντικειμένων οδηγεί στον σχηματισμό μαύρου άνθρακα, επομένως είναι εύκολο να υποθέσουμε ότι όλος ο άνθρακας είναι ουσιαστικά μαύρος. Ωστόσο, αυτό δεν είναι αλήθεια. δεν είναι όλες οι μορφές άνθρακα μαύρες. Το καλύτερο και πιο κλασικό παράδειγμα είναι το διαμάντι:δεν είναι φτιαγμένο μόνο από άνθρακα, αλλά είναι ακριβώς το αντίθετο από το να είναι μαύρο – είναι διαφανές και λαμπερό!

Υπάρχουν και κάποιες άλλες μορφές άνθρακα, όπως γραφίτης, γραφένιο και buckyballs. Αυτά είναι γνωστά ως αλλοτρόπα του άνθρακα.

Διαφορετικά αλλότροπα άνθρακα. (Φωτογραφία:Michael Ströck (mstroeck) / Wikimedia Commons)

Ένα άτομο άνθρακα έχει 4 ηλεκτρόνια σθένους. Όπως μπορείτε να παρατηρήσετε στην παραπάνω εικόνα, κάθε άτομο άνθρακα στο διαμάντι συνδέεται με 4 άλλα άτομα άνθρακα, ενώ στον γραφίτη, κάθε άτομο άνθρακα συνδέεται μόνο με 3. Έτσι, τα επιπλέον ηλεκτρόνια που δεν συμμετέχουν σε κανέναν σχηματισμό δεσμών παραμένουν «μετατοποθετημένα» και μοιράζονται κατά κάποιο τρόπο μεταξύ όλων των ατόμων άνθρακα μέσω ενός κοινού νέφους ηλεκτρονίων.

Χρώμα ουσιών με βάση τον άνθρακα

Όλα παίρνουν το χρώμα τους με βάση το πώς αλληλεπιδρούν οι ακτίνες φωτός μαζί τους. Όταν οι ακτίνες φωτός χτυπούν ένα αντικείμενο, μπορεί να ανακληθούν, να διαθλαστούν, να διασκορπιστούν ή να απορροφηθούν. Το χρώμα (του φωτός) που απορροφάται από ένα αντικείμενο εξαρτάται πλήρως από την ατομική δομή του τελευταίου.

Το διαμάντι είναι γυαλιστερό επειδή τα άτομα άνθρακα του σχηματίζουν ένα κανονικό, καλά διατεταγμένο πλέγμα, γι' αυτό και το διαμάντι απορροφά πολύ λίγες συχνότητες φωτός. Κατά συνέπεια, το διαμάντι δεν απορροφά/σκορπίζει φως στο ορατό φάσμα. Ως εκ τούτου, φαίνεται διαφανές και λαμπερό. (Σημείωση: Η λάμψη του διαμαντιού σχετίζεται επίσης με την ολική εσωτερική ανάκλαση, η οποία είναι ένα άλλο οπτικό φαινόμενο).

Από την άλλη πλευρά, εάν λάβετε υπόψη υλικά όπως ο γραφίτης, τα οποία δεν έχουν τόσο καλή δομή όσο το διαμάντι και έχουν ελεύθερα μετατοπισμένα ηλεκτρόνια, απορροφά/διασκορπίζει ένα ευρύτερο φάσμα συχνοτήτων, συμπεριλαμβανομένου του έγχρωμου φωτός. Αυτό κάνει τον γραφίτη να έχει μια χαρακτηριστική μαύρη απόχρωση, καθώς δεν αντανακλά σχεδόν κανένα χρώμα πίσω στα μάτια σας.

Μαύρος γραφίτης. (Φωτογραφία:H. Zell / Wikimedia Commons)

Άνθρακας και καμένα τρόφιμα

Είναι πλέον σαφές ότι τα καμένα τρόφιμα περιέχουν άνθρακα. Ωστόσο, ένα αξιοσημείωτο είναι ότι τα καμένα τρόφιμα είναι κυρίως άμορφος άνθρακας, γραφίτης και άλλες διάφορες τυχαίες νανοδομές άνθρακα. Αυτές οι δομές απορροφούν/διασκορπίζουν όλο το ορατό φως που πέφτει πάνω τους, προσδίδοντας έτσι ένα μαύρο χρώμα στα καμένα τρόφιμα ή σε οποιοδήποτε άλλο εντελώς καμένο οργανικό υλικό.

Επομένως, δεν είναι μόνο τα υλικά που έχουν μείνει πίσω που δίνουν στα καμένα το μαύρο χρώμα τους, αλλά και το πώς είναι οργανωμένα τα συστατικά άτομα μέσα σε αυτά τα υλικά, καθώς αυτό παίζει σημαντικό ρόλο στον καθορισμό του χρώματος των καμένων οργανικών υλικών.