Картофельные чипсы в микроволновке или как получить биоразлагаемый полимер

Экспериментаторами не рождаются — ими становятся.
Век живи — век учись.
Не зли природу — она тебе отомстит.
Все это в полной мере можно соотнести к нижеописанному эксперименту.

Всю жизнь боролся с фастфудом в любом его проявлении, предпочитая натуральную пищу, с минимальным использованием термически обработанных жиров. Лекций на тему здорового питания читать не буду, кому надо жить долго и счастливо найдут информацию по тематике самостоятельно. Но ради расширения кругозора все же приведу небольшую официальную социологическую статистику комитета по питанию Массачусетского Медицинского Общества. По их подсчетам, в настоящее время примерно 95% населения высокоразвитых стран, перекусывают чипсами, когда ощущают легкое чувство голода (чаще всего — между обедом и ужином). В 57% случаях чипсы употребляются при просмотре телевизора, в дороге — 41%, за чтением книги — 34%, при плохом настроении — 30%, когда нечем заняться — 27%. Главной причиной такого положения опрошенные назвали – отсутствие посуды.

Комитет обращает вниманием на наличие неопровержимых доказательств того, что фастфуд из-за своей высокой калорийности не только приводит к ожирению и диабету, но и росту онко-заболеваний.
Не понаслышке знаю, как тяжело бороться с этим пагубным проявлением, так как действительно быстро утоляющая голод, экономящая время на приготовление, внешне привлекательная «зараза» притягивает своими запахами и вкусом. А когда дело касается детей, то здесь вообще никакие аргументы не действуют. Но благодаря непреклонности и длительной дрессуре, внучка уже знает, что с вопросами по приобретения и употребления чипсов, сухариков, орешков и прочих «дональдсов» ко мне лучше не обращаться. К сожалению ее родителям, это мне вовремя не удалось привить в полной мере. Вот и сейчас, когда ребенок на дистанционном обучении уже пару месяцев находится под моей опекой, вопрос с приобретением этой гадости с каждым днем поднимается все чаще и настойчивее, а родители наездами пытаясь угодить своему дитяти, не боясь праведного гнева, постоянно нарушают запрет, подкидывая то пачку пачек чипсов, то сухариков.

Было принято решение утолить фастфудный «голод» ребенка домашними средствами в контролируемой обстановке. Опыт проводился на кухне, к которой признаюсь честно, я мало имею отношения в плане приготовления пищи, но иногда появляюсь в качестве экспериментатора и дегустатора. Эксперимент длился двое суток с перерывом на сон, прогулки, приемом здоровой пищи, просмотром фильмов и прочими «невыносимыми нагрузками» свойственными текущему карантину. Ассистентом экспериментатора выступила внучка.
В первый день возможно из-за своего пищевого нигилизма и уверенности в том, что чипсы в классическом исполнении состоят в большинстве случаев из картофеля и жарятся на растительных маслах акцент был сделан на хорошую прожарку картофельных заготовок. Для этого была привлечена тяжелая техника в виде кухонного комбайна фирмы BOSCH (как всегда без рекламы), который за считанные секунды превратил пару крупных клубней в тонко (2,5 мм) нарезанные пластинки, хорошо напоминающих по форме готовый продукт из магазинных упаковок. Поскольку это был лишь эксперимент, электрическую фритюрницу, которая уже лет 30 лежит без надобности было решено не использовать, в дело пошло лишь ее ситечко.

Небольшая кастрюлька на четверть заполненная подсолнечным маслом, с хорошим огоньком, сделали свое дело, превратив картофельные пластинки в…, не поверите – жареный картофель-фри в пластинках.



В тот момент еще не задумывался о написании топика, поэтому фотографий процесса не будет, тем более, что показывать сильно нечего, разве, что подпорченную высокой температурой посуду.



Чуть не забыл, все делалось по технологии на которой настаивали многочисленные профессиональные повора-ютуберы: предварительное замачивание заготовок в воде, высушивание на полотенце, опускание небольших порций в кипящее масло, отбрасывание на бумажное полотенце, перекладывание остывшей порции в другую посуду с бумажным полотенцем.

Видя, что изделие далеко от хруста, на свой страх и риск решил еще раз повторил процесс прожарки и высушивания на бумаге, но ситуация от этого, даже после добавления соли и специй, коренным образом не изменилась, картофель он и в Африке картофель. На следующий день у прожаренных кружочков появился знакомый привкус крахмала, а набрав влаги из воздуха они и вовсе обмякли.

Поиски решения продолжились.

Во-первых, процесс приготовления нужно было как-то упростить, ускорить и главное — избавиться от масленых ванн, которые портили не только здоровье, окружающую мебель и посуду, но и вкус продукта. Вариантов решения было не много – сухожаровой шкаф (духовка) и микроволновая печь (микроволновка). Первое не совсем подходило по нескольким причинам – требовалось много времени для разогрева, самого процесса сушки, необходимо постоянно мониторить в противном случае на выходе можно получить, с учетом малой толщины заготовок, черные пятна углерода с вкраплениями крахмала.
Нас же интересовала хорошая повторяемость процесса и электронный контроль приготовления, желательно без «танцев с бубном» в виде предварительного замачивания и высушивания. Все это могла дать микроволновка, тем более, что как мы знаем, ее работа основана на взаимодействии микроволн исключительно с содержащейся в продуктах водой, в результате чего она нагревается и испаряется.
Первая закладка была тренировочная, поэтому нарезка пластин осуществлялась обычной пирамидальной шинковкой. Надо отметить, что этот инструмент мне понравился даже больше чем нарезка на комбайне – скорость нарезки приблизительно та-же, но ломтики получились более тонкими, а когда речь идет об одной-двух картофелинах, то разворачивать/убирать и мыть агрегат не совсем разумно.



Для равномерного воздействия волн на пластинки картофеля размещение на посуде должно было быть равномерным без наслоений. Стеклянный вращающийся столик вместил половину клубня.



Поверхность предусмотрительно была накрыта пищевой высокотемпературной ПВХ стрейч пленкой. Часть пластинок картофеля в качестве дополнительного эксперимента разместил на бумажном полотенце, хотя изначально особых надежд на него не было.

Логика подсказывала, что чем медленнее термическое воздействие, тем больший выход жидкости из клеток, качественнее и полезнее должен был получиться продукт на выходе. Для первой десятиминутной закладки была выбрана половина мощности агрегата. Прозвенел звонок, а эффекта почти никакого. Переключился на максималку, еще 10 минут – облако пара, пластинки слегка подрумянились.



После каждой остановки дегустация. Еще пять минут – дал остыть, дегустация не выявила характерного хруста. Но к концу эксперимента в принципе дегустировать почти нечего было, так как то, что было на бумаге не собиралось отклеиваться и пошло в след за кожурой картофеля.



Эксперимент было решено перенести и расширить, а вместо бумажного полотенца попробовать еще и пищевой пергамент. В доме случайно нашлось еще пару термостойких подносов от микроволновок. Вместо них можно было бы конечно использовать и простую керамическую или стеклянную посуду, но как показала практика ни каждая посуда особенно большого диаметра выдерживает такие температурные нагрузки, со временем появляются микротрещины, хотя для разделения стеклянных подносов все равно пришлось использовать чайные блюдца.



Предварительно взвешивание:



Пока я занимался «фотоискусством», нарезкой, просолкой и разделением блюд по виду специй руководила внучка, поэтому о дозировках ничего сказать не могу, но судя по равномерным вкраплениям у нее все получилось.
Красивая, на мой взгляд, стопка заготовок была готова к закладке.



Вид с боку:



Размеры стопки, как и ее вес не мешали прокручиванию столика. Судя по цвету пластинок картофеля облучение волнами проходило равномерно.



Микроволновка запускалась пять раз по 5 минут на полную мощность. С периодами в одну минуту открывалась дверца, чтобы быстрее избавиться от пара, что по идее должно было бы ускорить просушку. Заодно проводилась промежуточная дегустация.



Для полноты картины — мощность микроволновки и расход электроэнергии за 5 минут:



В общей сложности картофель находился под воздействием микроволн 25 минут. Наверное, не каждая микроволновка выдержит такой режим, но эта продержалась.

Та часть продукта, что находилась на пергаменте и керамике не отделилась, но легко смылась и ушла в мусор.



На выходе из 320 гр. картофеля мы получили 80 гр. Испарилось — 75% продукта.



Внешний вид конечного продукта соответствовал классическому представлению о привлекательной и сытной пище.



Но вот консистенция и вкус мягко говоря разочаровали. По мнению внучки и остальных наблюдателей получились не чипсы, а пластик. Я бы добавил — «пластик с приправами». И действительно пластинки картофеля оказались жесткими, гибкими (их можно было согнуть в любом направлении), на просвет полупрозрачные с вкраплениями клетчатки и перца. Недельное хранение на открытом воздухе, при комнатной температуре практически ни как не повлияли на продукт, но при погружении в теплую воду он постепенно размягчался до геле образной консистенции, а затем растворялся.

То, что чипсы не получились — это было очевидным фактом. Но, что же я все таки получил? Не долгий серфинг по просторам интернета убедил меня в том, что передо мной на тарелке натуральный пластик.

Интересно, что в 2018 г. студент из Лундского университета (Швеция) James Dyson объявил о получении им пластика из картофельного крахмала, выиграл международный конкурс и на дальнейшую разработку своей идеи получил 30 тыс. фунтов.



Технология изготовления им «пластиковых изделий» проста: воду и крахмал нагревают до состояния густой смеси, затем помещают в специальные формы и нагревают еще раз, пока материал не станет твердым. По утверждению James такие изделия самостоятельно разлагаются за два месяца.

Однако, более глубокое «погружение» установило", что до студента, годом ранее, ученые химики из канадского университета тоже разработали методику получения пластика из картофеля. Экстракцию они проводили при температуре 100-300 гр. Цельсия (оптимальная 200 гр.), они так же указали на наличие у такого рода материалов бактерицидных свойств.

Зная мировые потребности в биоразлагаемой таре, на волне борьбы с загрязнениями окружающей среды за идею ухватились как мелкие коммерсанты, так и крупные корпорации. Были предложения и со стороны предпринимателей российского рынка, однако после презентаций они почему-то непонятным образом исчезали из поля зрения.

Оказалось, что еще в 2011 г. американский предприниматель из Айдахо Брэд Лэпрей открыл предприятие BioLogiQ по изготовлению биоразлагаемой упаковки. Как вы догадались в основу был положен процесс полимеризации крахмала, позже в смесь стали добавляться другие пластические массы улучшающие механические свойства конечного продукта.

Это все конечно интересно (подробно о мировом рынке биополимеров здесь.), ну, а все же, что за пластик мы получили?

Оказалось, что всегда при жарке картофеля мы имеем дело с «акриламидом», именно он создает золотистую корочку на поверхности и именно он является основным канцерогенным элементом жаренных продуктов, содержащих крахмал и сахара.

Еще в далеком 1913 году — французский химик Луи Камилл Майяр защитил диссертацию, в которой подробно описал реакцию между аминокислотами и сахарами картофеля. Позже исследования были расширены и сейчас химики утверждают, что только формулы процессов, происходящих при жарке картофеля, займут несколько страниц печатного текста. Процесс майяра (по имени автора) доказывает, что наименее токсичные компоненты получаются при наличии водной фазы, а при температуре свыше 130 гр. (жарка и выпечка) когда вода испаряется, цепочки полисахаридов, как из клеточных оболочек, так и крахмала значительно удлиняются, приобретая полимерные и токсические свойства. Но если температуру поднять до 200—250 °C происходит частичное разложение и получается смесь менее сложных, чем крахмал, полисахаридов (декстрин и другие).
Согласно сравнительному анализу данных Всемирной организации здравоохранения и ФАО (Продовольственная сельскохозяйственная организация ООН), по распространенности акриламида в 24 странах (Европы и Северной Америки) основными группами пищевых продуктов, содержащих этот канцероген является картофель фри, картофельные чипсы, кофе, пончики, кондитерские изделия, кукурузные хлопья (в виде палочек). Но все же самое высокое содержание акриламида обнаружено в чипсах, жареном картофеле и картофеле, приготовленном во фритюре.
Интересно, что картофель далеко не рекордсмен по содержанию крахмала в нем его всего 24 %, в то время как в зёрнах пшеницы — до 64 %, риса — 75 %, кукурузы — 70 %.

А если все же очень хочется?! При приготовлении еды из картофеля специалисты рекомендуют очистить и подержать картошку перед жаркой в воде от одного, до двух часов, чтобы снизить количество крахмала. Кроме того, не стоит жарить или запекать картофель до коричневой корочки — достаточно обжарить до слегка золотистого цвета, и нарезать его нужно толстыми ломтиками. Для уменьшения полимеризации крахмала при высоких температурах среду можно слегка подкислить, тем самым увеличится и уровень сахара.

Выводы:

— Получить чипсы в их классическом представлении из нарезки картофельных клубней без дополнительной отмывки или модификации крахмала невозможно.
— Термическая обработка картофеля при температурах 100-130 гр. в присутствии перегретого пара приводит к полимеризации крахмала.
— Чем тоньше нарезка картофеля и длительнее высокотемпературная обработка, тем быстрее и больший объем охватывает процесс полимеризации.
— В качестве катализатора удлинения полисахаридных цепочек может выступить как поваренная соль, так и остатки катализатора и свободного хлора в ПВХ стрейч пленке.
— ПВХ стрейч пленка является хорошей прокладкой для форм при изготовлении полимеров на основе крахмала.
— Любой биополимер на основе крахмала для улучшения своих механических свойств в своем составе содержит добавки других «тяжелых» полимеров. Судя по всему именно по этой причине гринписовцы не склонны поддерживать введение в обращение таких материалов.
— Производство биополимеров на основе крахмала является длительным и энергозатратным процессом, что в совокупности с многочисленными эксплуатационными недостатками материала делает его пока дорогим и не рентабельным.

Это далеко не полный перечень соображений к которому привел меня простой эксперимент по приготовлению чипсов в домашних условиях.

Всем приятного аппетита! Готовьте с умом и на здоровье!