Horneando con acero

Escrito por  Sábado, 09 Marzo 2013 17:14
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Los panaderos caseros tenemos un amigo indispensable y un enemigo mortal. Y el problema (o su solución, según se mire) reside en que ambos son el mismo: el horno de nuestra casa. Concebidos, en primer lugar, para que su fabricante obtenga el máximo beneficio de su venta y, en segundo lugar, para asar un hipotético pollo esférico teórico al que jamás hemos tenido el gusto de conocer, su modificación para hornear nuestros panes es una de las preocupaciones principales de todo aficionado. En Panarras.com no nos libramos de este problema y, con el estupendo TEKA HI435 de mi piso de alquiler equipado con dos botones de esos de arriba - abajo - las dos - o ninguna y un mando de temperatura que va desde 0 a lo que puedas darme, nena, nos enfrentamos en cada pan a la tarea de hacer de la necesidad virtud (cariño, no sufras, te quiero - y sí, me dirijo a mi horno). Y es que un horno extremadamente sencillo y sin pretensión alguna (y barato, cosa fundamental para nosotros y para todos lo que os estáis leyendo este texto) puede convertirse en la máquina de panificar definitiva sólo a base de tesón y un poquito de física recreativa panarra. En este artículo os voy a esclarecer en lo posible lo que pasa en el interior de esas cajitas calientes que tenemos en la cocina y sobre todo, os voy a entregar, dejando atrás toda recomendable prudencia, el auténtico secreto del universo en lo que a dispositivos de oven-tuning se refiere. Un aparato económico, simple hasta el insulto, indestructible y absolutamente chorra. Aunque el título de este artículo ya os esté dando pistas, vamos a empezar por el principio (o los principios, si se prefiere) y enseguida llegaremos a la conclusión. ¡A por ello!

 

 

Cómo se transfiere el calor en el horno (sin ecuaciones diferenciales)

 

Sintiéndolo mucho por ese pequeño porcentaje de vosotros, queridos lectores, que estabais esperando un modelo analítico de la transferencia de calor en el horno, os voy a dar una descripción cualitativa y una cierta idea de los órdenes de magnitud de los distintos fenómenos que, simultáneamente, están contribuyendo a transferir calor del horno a vuestra hogaza, en beneficio de la gran mayoría que hacéis pan sin ecuaciones diferenciales. Para los que queráis repasar un poquito, os dejo este link a un pdf que es muy sencillo y tiene la virtud de resumir muy brevemente las principales ecuaciones de transferencia de calor. En primer lugar, vamos a echar un vistazo a esta configuración que a muchos os resultará familiar:

El dibujo pretende mostrar al típico bâtard greñando alegremente en vuestro horno con la placa (o piedra) y su bandejita inferior productora de vapor (que los más virtuosos panarras llenarán de piedras volcánicas, tuercas y otros trastos). Le he dibujado una greña espectacular porque es lo que a todos nos gustaría que ocurriese casi siempre (confesad, picarones!). El hecho de que la greña mire hacia vosotros no es casualidad; invariablemente, el pan os greñará mucho mejor si lo colocáis así, porque el gradiente de calor entre el fondo, siempre más caliente, y la puerta, más fría, favorece la expansión de la masa en esa dirección. Pero esto es anecdótico. Lo importante es que identifiquemos todos los fenómenos de transferencia de calor que se están produciendo para conseguir cocer este rico pan. Hay que hacer notar que el horno del dibujo es un horno eléctrico, como lo son la abrumadora mayoría de los hornos domésticos de nuestro país; si eres el infrecuente poseedor de un horno de gas, o si eres el afortunado poseedor de un horno de leña, ¡no pares de leer! La información que sigue a continuación también te será útil; simplemente, donde diga "resistencia eléctrica" cámbialo por "elemento radiante a alta temperatura" (las brasas de la leña o la llama y los quemadores del gas) y ¡a tostar que todo se aplica exactamente igual!

 

  • La radiación de la resistencia superior

 

La resistencia superior del horno transfiere calor por radiación a la superficie superior del pan. Lo que ocurre es que un circuito hace pasar una corriente considerable de electricidad por un trozo grueso de metal y éste, por ofrecer una cierta resistencia al paso de esta corriente, se calienta mucho, y comienza a arrojar cantidades de fotones en un intento por deshacerse de toda esa energía que se le está introduciendo. De la misma manera que una linterna ilumina un objeto, la resistencia del horno (o el elemento incandescente) está iluminando con fotones en frecuencias infrarrojas tu pan. Por eso, donde hay sombra, como en los laterales del pan, la corteza tiende a tostarse mucho peor, y un problema clásico al hacer pan casero es conseguir que en los laterales del pan la corteza quede igual de tostada que por encima; este problema se ve agravado cuanto más cutre sea la resistencia del horno, pues hay dos métodos para conseguir irradiar una determinada potencia:

 

  1. El método guay: instalar una resistencia larga, gruesa y cara que para proporcionar la potencia necesaria no ha de subir la temperatura excesivamente y por eso, baña tu pan con una agradable y abundante dosis de fotones de baja frecuencia, los cuales tuestan sin quemar a tu súper hogaza Premium deLuxe 2007 Edition Pre-Crisis (léase, con mucho acento, pri-craisis). Notarás que la resistencia de tu horno tiene esta excelente calidad si, al mirarla cuando está encendida, tiene un color marronoso-rojizo más bien discreto, señal de que no necesita alcanzar una temperatura excesiva. Ah, y te pasa también que los panes te salen preciosos (pues sí, no era sólo por tu poilânesca habilidad natural, que lo sepas).
  2. El método cutre y el de casi todos los hornos: disponer un anémico y bien cortito cable que no merece el nombre de resistencia. Éste ha de calentarse hasta temperaturas salvajes, como evidencia su tono anaranjado, perfectamente visible a la luz del mediodía, y lo que hace es intentar abrasar la superficie de tu hogaza con un chorro escuálido de fotones ultra-energéticos y destructores. Si ves que tu horno abrasa los panes por encima, es que estás sufriendo este Low-cost Death Ray Effect.

 

La potencia de las resistencias superiores de toda la vida era de unos 1500 W; ahora hay más variación, y los que tengáis una cosa llamada grill disponéis de un achicharrador de hasta 3000 W de potencia (no lo utilicéis contra vuestro pobre pan). Estos 1500 W se dispersan en todas direcciones, lo que implica que la resistencia superior calienta tanto hacia arriba como hacia abajo, esto es, que la chapa superior del horno se está llevando aproximadamente el 50% de esta energía. El pan representa un blanco pequeño para la resistencia y no se lleva más de un 20%-15% de su energía total, dependiendo de su posición en el horno y su tamaño. Lógicamente, cuando el termostato del horno apaga esta resistencia, no transfiere calor al pan: su temperatura residual es insuficiente para conseguir gran cosa.

 

Otro factor muy importante para determinar la transferencia de calor por radiación es el color del pan. Cuando un pan entra al horno, es de un color relativamente claro, y poco a poco se va tostando y poniéndose más oscuro. Pues bien: cuando un cuerpo es más oscuro, tanto su capacidad de irradiar como de absorber calor por radiación aumenta muchísimo: en el pan cuando está crudo la mayor parte de la radiación simplemente rebota en él (técnicamente, se refleja), para ir cada vez siendo más absorbente de la radiación según se va oscureciendo. Éste es otro de los motivos por los que es importante ir descendiendo la temperatura del horno a lo largo de la cocción: hay que evitar que la resistencia superior se encienda mucho y le dé una sobredosis de fotones a nuestro pobre pan.

 

¿Y la resistencia inferior? Ésta se encuentra debajo de la chapa inferior del horno y además le pilla la bandeja por medio, con lo que su contribución directa a la transferencia de calor por radiación es nula: sin embargo, calienta por conducción la chapa inferior del horno, la cual calienta el aire en el interior del horno y también calienta por conducción el resto de las paredes del interior del horno, y ambos calientan el pan, como vamos a considerar en un momentito. En resumen: la radiación de la resistencia superior del horno suele ser abrasadora, inconstante y se centra en la parte superior del pan, con lo que no nos gusta demasiado para hornear. En realidad, su función principal es la de calentar el conjunto del horno, que cocinará el pan por otros métodos, y no la de gratinar nuestra hogaza.

 

  • La radiación de la cavidad del horno

 

En el horno, toda la cavidad interna del mismo se ocupa de proporcionar energía por radiación hacia aquello que estamos horneando (en este caso, pan). Esta radiación es la que tan maravillosamente aporta un horno de ladrillo de obra y contribuye a que la corteza se tueste de manera uniforme. Es una radiación suave, lo que significa que los fotones que pegan en el pan y lo calientan son muchos y de frecuencias bajas, con lo que calientan suavemente y no achicharran, y viene de todas partes, pues todas las paredes del horno se encuentran a la misma temperatura. La excepción está en la puerta del horno, que está más fría pues pierde calor hacia el exterior y, sobre todo, que es de cristal (invento absurdo para que podamos mirar dentro del horno, o sea, para satisfacer nuestra vanidad, y completamente contraproducente para la calidad del horneado - una gran victoria de la estética sobre la funcionalidad). En efecto, la puerta de cristal tiene unas propiedades radiantes muy distintas y absolutamente mediocres comparadas con la chapa esmaltada de color oscuro del resto del horno, y crea esa asimetría de la que hablábamos al principio del artículo y que es la que nos determina cómo mejor colocar el pan para producir un buen greñado. La temperatura de las chapas laterales del horno siempre es inferior a las caras superior e inferior de este cubo, que están calentadas por las resistencias; éste es otro defecto de los hornos caseros y sólo se compensa a base de disminuir la temperatura durante la cocción del pan y mantener las resistencias apagadas todo lo posible. El problema principal de este medio de transferencia de calor es que es tremendamente dependiente de la temperatura radiante (proporcional a la cuarta potencia según ese panarra indómito que debía ser Boltzmann); como la temperatura de la cavidad del horno de casa no es muy elevada, esto hace que la potencia que la cavidad del horno doméstico consigue transferir al pan por radiación sea muy baja; su efecto es más bien complementario al resto de medios de transferencia de calor.

 

  • La conducción (y convección) de la atmósfera del horno

 

En el horno se calienta aire. Las paredes y las resistencias del horno están calientes, y el aire que se encuentra en contacto con ellas se calienta. Como la superficie de nuestro pan está más fría que este aire, el calor pasa del aire al pan. Esto parece un modelo lógico, pero en realidad es totalmente falso. Si el pan se encontrase en una atmósfera estática de aire, estaría extraordinariamente bien aislado del calor. En efecto, la conductividad térmica del aire es de unos lamentables 0,024 W/m.C (Watios por metro y grado C). Si pensábais que el vapor de agua saturado os ayudaría aquí, estáis en un error: Su conductividad es todavía peor, de 0,0206 W/m.C. Para que os hagáis una idea de lo que estos valores significan, a través de un metro cúbico de aire, con una diferencia de 200º C entre un lado y el otro, pasan por conducción 4,8 W. Como la bombilla del horno tiene 15 W, parece evidente que el aire caliente cocina más bien poco por conducción.

 

Afortunadamente, el aire dentro del horno se mueve, y bastante. Como las paredes están muy calientes y el pan mucho más frío, en el interior del horno se genera un gradiente de densidad entre el aire cerca del pan (frío y denso) y el aire en las paredes (caliente y menos denso), lo que nos lleva a un gradiente de presiones, que son las que hacen que los fluidos, como el aire, se meneen de acá (donde hay más presión) para allá (donde hay menos). Esto es exactamente lo mismo que ocurre en una cazuela en la que se pone agua a calentar, que se mueve del fondo a la superficie y vuelta a empezar. Esta corriente de aire se mantiene mientras la superficie del pan esté más fresca que el horno, lo que ocurre todo el rato pues el interior del pan está muy fresco y constantemente está refrigerando la superficie. La transferencia de calor por convección es fundamental para calentar cosas totalmente secas, como vuestras cocottes, piedras y placas de hornear, y empieza a proporcionarnos ya una chicha considerable. Tenemos dos sistemas:

 

  1. Convección libre: o la convección que os he descrito, impulsada únicamente por la diferencia de temperaturas. Un rango típico para el valor del coeficiente de transferencia de calor por convección libre es de 4,5 - 6,5 W/m2.C (Watios por metro al cuadrado y grado C). Nótese que aquí aparecen los metros al cuadrado, a diferencia del coeficiente de conducción: esto es porque aquel era un fenómeno que se producía en el VOLUMEN del material (el calor se transmite a través de ese volumen), y aquí estamos hablando de un fenómeno que se da a través de la SUPERFICIE del pan (el aire sopla sobre el pan y le va dejando calor al pasar). Por hacer números: pensemos en la superficie superior expuesta de vuestra piedra o placa, de unos 40x30 cm, sometida a una diferencia de temperatura de 200º C. La potencia calorífica que le entra es de unos 120 W; esto puede parecer un pelín decepcionante pero poquito a poquito y junto al resto de modos de transferencia de calor ya es un buen comienzo.
  2. Convección forzada: si sois los orgullosos propietarios de un horno con ventilador, sabréis que es darle al fan y achicharrar. Cuando ponéis en marcha el ventilador, lo que estáis haciendo es incrementar de manera artificial la transferencia de calor por convección. ¿Cuánto? Pues aproximadamente un 250%; un típico coeficiente de transferencia de calor para una corriente decente, de 2 m/s de velocidad, es de 12 W/m2.C. Aquí, cuanto más caña le meta el ventilador (y los hornos buenos producen casi un huracán), mejor: este coeficiente de 12 puede subir bastante en hornos que soplen como el lobo feroz. El efecto puede ser tan potente que tueste prematuramente vuestro pan, con lo que muchas veces lo mejor es emplearla con moderación durante la cocción, pero, la empleéis para el pan o no, es sin duda alguna MUCHO MÁS EFICAZ precalentar el horno, la placa, la piedra y cualquier cosa con la convección encendida que sin ella.

 

  • El cambio de fase vapor - líquido en la superficie del pan

 

Todos los sistemas de transferencia de calor que hemos ido mencionando previamente no tienen en cuenta una realidad fundamental de la cocina en general y del pan en particular: lo que entra al horno es un material que tiene un alto porcentaje de agua líquida en su composición. Cuando este agua se calienta, parte de ella cambia de fase y se transforma en vapor, que pasa a la atmósfera del horno, extrayendo una gran cantidad de energía del pan, exactamente de la misma manera en que las personas nos refrigeramos a través del sudor. Como la superficie del pan sigue estando, en las etapas iniciales de la cocción, por debajo de 100º C, parte de esta humedad vuelve a condensarse en su superficie, lo que libera de vuelta otra gran cantidad de energía al pan. Este proceso, sin un aporte adicional de humedad, tiene como resultado neto un desequilibrio energético que el horno ha de compensar constantemente a base de introducir más energía en el sistema (gran parte del vapor va escapando del horno y llevándose esta energía hasta tu cocina; la magia de la cocotte o de un horno hermético, como los hornos de leña o los hornos domésticos que imitan este efecto consiste en disminuir estas pérdidas y casi permitir al pan alcanzar un equilibrio en el sistema de cambio de fases líquido - vapor). Sin embargo, si somos capaces de introducir un aporte extra de vapor (robando la energía de otros elementos calientes que previamente tenemos en el horno, podemos conseguir inyectar energía adicional al pan durante los primeros instantes de la cocción. Un buen chute de vapor va a producir una catarata de condensación en la superficie del pan, lo que le va a introducir una dosis de energía tremenda. La cantidad de agua que puede condensarse sobre el pan es pequeña, pero muy efectiva: un típico coeficiente de convección por condensación de vapor de agua es de 4000-11000 W/m2.C. Sí, lo habéis leído bien. 4000. Comparado con 12 para la convección con ventilador. Así que la explicación física de la efectividad de esa bandejita en la base del horno con piedrecitas o tuercas está bastante fundamentada: con pocos miligramos de vapor que se condensen en forma de agua, le estamos dando una cera brutal a nuestro pan justo cuando más la necesita.

 

Claro, os preguntaréis: ¿y no se evapora inmediatamente, extrayéndose de nuevo toda esa energía? Aquí es importante tener en cuenta la cantidad de humedad relativa que seamos capaces de introducir en el horno. Si conseguimos mantener el horno lo más cerrado y aislado posible (como con la cocotte), y/o tenemos fuentes que continúan introduciendo vapor en el sistema (la consabida bandeja), vamos a mantener el equilibrio en la superficie del pan el máximo tiempo posible y permitirle conservar esa energía mientras podamos. Después, según la temperatura de la superficie vaya aumentando, será imposible mantener el aporte energético. La ventaja es que no hace falta: con suerte nuestro pan ya habrá absorbido internamente este chute de power y estará expandiéndose como un loco.

 

  • La conducción por la base del pan

 

Y por fin llegamos al último medio de transferencia de calor: aquel que el pan comparte con una tortilla o un filete, la conducción directa de calor por contacto de la base del pan con el material que lo soporta en el horno. En efecto, hasta que se invente el horno de gravedad cero, o de caída libre (en este último caso, tiempos largos de cocción obligarían a poner en órbita el electrodoméstico, con el consiguiente sobrecoste por hogaza), el pan ha de apoyarse en algo, y ése algo está caliente. La conducción por contacto no ha de confundirse con la transferencia de calor por conducción en un medio continuo (como la hemos considerado anteriormente en el caso del aire caliente y seco del horno); cuando dos cuerpos se ponen en contacto, sus conductividades térmicas desempeñan un papel muy importante, pero no lo son todo, pues también el comportamiento de la interfaz entre ambas sustancias tiene una importancia fundamental. Vamos a ver ambos aspectos por separado:

 

  1. Las conductividades térmicas de ambos materiales: si nos imaginamos que entre dos materiales distintos hay un contacto totalmente estrecho, íntimo, en definitiva, que están los átomos de uno besándoles el culo a los átomos del otro, y si uno está caliente y el otro está frío, la potencia de la transferencia de calor de uno al otro estará gobernada por las conductividades térmicas de ambos materiales. El material caliente podrá aportar energía a través de la superficie de contacto tan rápido como sea capaz de ir transfiriendo calor desde su volumen interno hacia esa superficie que está constantemente actuando como un sumidero de calor; y el material frío podrá recibir energía a través de la superficie de contacto tan rápido como sea capaz de ir absorbiendo ese calor en su volumen. Por poner un ejemplo: no importa que el material caliente sea el mejor conductor del universo: calentar una loncha de corcho blanco de ése de las manualidades es extraordinariamente difícil, porque su conductividad térmica es tan penosa que antes se quema una fínisima capa superficial que aquello consiga calentarse apreciablemente. La masa de pan es un material poroso y lleno de burbujas de gas, con lo que se comporta casi un aislante industrial. Es tremendamente malo conduciendo el calor. El hecho de que disponga de un sumidero de energía interno en forma de agua líquida que impide que la temperatura se eleve por encima de los 100º C todavía contribuye más a que al cocerlo, el pan tenga esa estructura similar al corcho blanco chamuscado: una fina capa super caliente y retostada y un interior suavemente cocinado. De esto se deduce que uno de los motivos por los que las cortezas de las masas hidratadas tienden a resultar tan finas es que una miga tan alveolada es un aislante buenísimo: tiene muy mala conductividad térmica y el calor no avanza hacia el interior de la hogaza con facilidad. En los panes de miga más prieta la conductividad  es algo mejor (hay menos burbujas y más masa) y las cortezas tienden a resultar más gruesas; en los panes que no tienen una estructura liviana y con burbujas abundantes invariablemente la corteza tiene la tendencia de ser más gruesa y tostarse más lentamente, porque la energía se pierde hacia el interior de semejante engendro, tosco y pesado pero puede que delicioso (como en los panes de centeno, éste es uno de los motivos por los que se procuran cocinar de manera algo diferente).
  2. La interfaz entre ambos materiales: y es aquí donde el cachondeo es total. Para empezar, como eres un finolis, has puesto semolina o salvado en la base del pan, para que no se pegue. ¡Pues la has liado bien parda! ¡Como si no fuera lo bastante chungo modelizar el contacto pan - base por sí mismo! Cuando deslizamos una hogaza sobre una superficie caliente, la superficie de contacto entre ambos cuerpos es de una naturaleza muy compleja. En esa pequeña capa de contacto, rápidamente se alcanza la temperatura de ebullición y tenemos cambio de fase vapor - líquido (que ya sabéis, como leéis mucho esta web, que es el jaleo que más energía mueve en vuestra cocina). Al mismo tiempo, tenemos reacciones de Maillard y caramelizaciones que son bastante endotérmicas (gastan energía) y eso habría que tenerlo en cuenta también. La expansión de los gases está expandiendo burbujas a partir de la corteza y eso se lleva otro tanto de energía, ¡Vaya caos! En definitiva, lo único que podemos afirmar con seguridad es que todos estos fenómenos tienen un impacto negativo sobre la transferencia de calor hacia la hogaza, ralentizándola, y que esta ralentización es fundamental para que el pan salga bien. Un exceso de transferencia de calor hacia la base del pan la carboniza rápidamente, provocando la aparición de sabores a quemado y la ira de Raymond Calvel: muchas veces hacemos panes en casa con tuestes en la base o culo que están totalmente fuera de control. Claro, que si la superficie sobre la que descansa no transfiere energía con la suficiente potencia al interior de la hogaza, no conseguiremos que la miga se expanda de esa hermosa manera ni que los cortes se abran por la direccionalidad de la transferencia de calor... así que el problema final se puede plantear como: ¿qué material, qué método, qué técnica, es la mejor para emplear en nuestros hornos domésticos? Pues bien, ahora que ya sabéis lo que pasa en el horno, de esto trata la segunda parte de este artículo.

 

 

El poder del acero o el material óptimo para panificar en casa

 

El Modernist Cuisine es un tocho absolutamente maravilloso que ha supuesto el bombazo culinario más bestia de los últimos tiempos. Totalmente iconoclasta y absolutamente garantizado para producir la polémica y la indignación así como el máximo entusiasmo y fascinación, un libro que preconiza que batir el vino en un vaso americano mejora radicalmente sus propiedades organolépticas tiene que ser divertido de leer. Su apabullante producción, sus fotos tremebundas, la personalidad de Nathan Myrvold, su autor-coordinador e impulsor y su mero volumen y extensión nos lanzan un mensaje similar al que produciría un rinoceronte entrando en la cocina de Paul Bocuse: cazos, salsas y fondos volando en todas direcciones mientras un grupo de entusiastas se dedica a centrifugar los alimentos a 48.000gs y a destapar el tarro de los productos industriales con alegría y buen humor. Su precio de 400€ y su ideario cascanueces y rompepiernas conjuga exceso y sabiduría a partes iguales (os dejo un link del maravilloso blog Dorar No Sella los Jugos para más información) y ha hecho que cualquier gastrónomo modernete se piense dos veces el sacar ese libro que tenía listo sobre "conceptos moleculares de expresión y sensaciones". ¡Vaya palo! Estos muchachos, como buenos comepizzas que son, se enfrentaron al problema de producir una gran pizza en nuestros humildes hornos domésticos a su manera. Como bien sabéis, un verdadero horno de pizza funciona a temperaturas de hasta 400º C: una pizza dejada unos segundos de más puede literalmente incendiarse en un horno de pizza de los buenos. Como saben física por un tubo (Nathan Myrvold trabajaba de joven con Stephen Hawking), enseguida llegaron a la conclusión de que, para mejorar la transferencia de calor a temperaturas más bajas, lo mejor es alterar otro parámetro: la conductividad térmica. Y esto se consigue probando con distintos materiales: piedras y metales. Su conclusión final es lapidaria: una placa de acero inoxidable es lo mejor para obtener una pizza perfecta en casa. Esto ha producido reacciones en la bloguería como estas pocas que podéis consultar:

 

 

El pan. Ése es un problema que Myrvold y sus muchachos no han sabido, o no han querido, afrontar del todo bien. El pan y la pastelería están claramente ausentes de un libro que aborda la gastronomía desde el punto de vista del restaurante. Las pocas recetas y referencias que se pueden encontrar en sus páginas resultan, para aficionados hardcore como vosotros que continuáis leyendo este artículo todavía, de lo más bisoñas y casi entrañables. Verles afirmar con ilusión "¡y ponemos un poquito de gluten y éste es el secreto para una chewyness extraordinaria!" nos hace sonreir en Panarras.com. Criaturitas. Y, sin embargo, la idea es muy buena. Lo cierto es que la piedra de hornear es un trasto muy problemático cuya tremenda dificultad de calentamiento nos llevó hasta la desesperación, hasta que desarrollamos este método alternativo. Pero claro, se trata de un compromiso que anula la posibilidad de emplear una bandeja generadora de vapor, que tan buenos resultados da. Así que nos dirigimos al polígono industrial más cercano, buscamos una chapistería y encargamos unas placas para explorar el apasionante mundo del horneado heavy metal. ¿Qué ocurrió? Empecemos por el principio:

 

Conductividad térmica y materiales

 

Para que no os quedéis sin vuestra ecuacioncilla, os contaré que el fenómeno de la conductividad térmica está relacionado sencillamente de la siguiente forma:

 

Potencia calorífica transmitida ≈ Área transversal por donde se transmite el calor x Diferencia de temperaturas en la zona de transmisión x Conductividad térmica del material

 

El símbolo raro que parece dos rabitos de la Ñ superpuestos significa "proporcional". No ponemos un igual como éste "=" porque el fenómeno de transferencia de calor es complejo y lo gobiernan ecuaciones diferenciales; ya habéis podido leer anteriormente alguna de sus peculiaridades y por eso estáis ahora perfectamente preparados para seguir esta parte del artículo, que es la que tiene aplicaciones prácticas. El coeficiente de conductividad térmica, por lo tanto, nos va a dar una idea de lo que quema un material cuando está caliente y le ponemos la mano encima. Aquí tenemos una lista de conductividades de materiales de aplicación culinaria:

 

Conductividad térmica de varios materiales (W/mºC)

Cobre

Aluminio

Hierro puro

Acero inoxidable (18% Cr, 8% Ni)

Ladrillo refractario

Aire

385

202

73

16,3

0,47 – 1,05

0,024

 

Entre la conductividad térmica y la conductividad eléctrica hay una relación muy estrecha. Ambas son manifestaciones del mismo fenómeno: la capacidad de transferir energía entre átomos vecinos en un material. Por eso tu casa es de ladrillo y los cables de la luz son de cobre, y no al revés: una casa de cobre supondría una protección muy pobre contra los cambios de temperatura externos (aunque maravillosa contra los rayos). Claro, el pararrayos sí que es de cobre y no de ladrillo. Los cocineros profesionales aman sus sartenes y salseras de cobre porque al tener una conductividad térmica tan alta responden ante cambios en el fuego muy deprisa e igualan muy rápidamente la temperatura en toda la sartén; el aluminio es un sustituto práctico y económico que da también muy buenos resultados embebido, como el jamón en el sandwich, en utensilios de acero inoxidable. Los valores de conductividad del ladrillo refractario son muy variables porque se trata de un material poroso, algo que empeora drásticamente la conductividad térmica: es lógico, puesto que donde no hay material la conductividad térmica no puede existir.

 

La piedra de hornear

 

Echando un vistazo a la tabla, ya se ve que la piedra de hornear o los ladrillos refractarios (el mismo material en distinto formato) son un trasto con una conductividad térmica muy muy baja. Esta solución presenta los siguientes problemas:

 

  • ENORME dificultad para calentarla. Mi horno, que es de piernas cortas, puede estarse 2 horas con mi piedra de hornear en posición media y la temperatura del monstruo no pasa de 190º C. Esto ocurre porque, como su conductividad térmica es tan baja, el calor superficial de la piedra tarda muchísimo en difundirse hacia el interior, la diferencia de temperatura se acorta, la potencia calorífica transmitida disminuye y yo grito y despotrico en la cocina y mi mujer me da palmaditas en la espalda y piensa que estoy perdiendo el juicio. ¿Qué pasa, que los grecorromanos estaban locos por hacer los hornos de piedra? Pues claro que no. Una gran dificultad en calentar implica también un lentísimo enfriamiento, lo que hace más eficientes a los hornos de leña de lo que se pueda pensar inicialmente. Pero el horno de casa es de chapa y gasta toda su potencia inútilmente intentando calentar un ladrillote.
  • Graves problemas de choque térmico si utilizamos espesores delgados. He visto montones de ladrillos refractarios, y el 80% estaban cascados o a punto de cascarse. Los materiales cerámicos son muy frágiles ante cargas mecánicas producto del calor, sobre todo si añadimos al choque térmico cargas de flexión originadas por su colocación "contra natura" en un horno doméstico: la bandeja flecta con el peso de todo aquello y los ladrillos, puestos unos en contacto con los otros, sufren duramente.
  • Gran dificultad para aprovechar el calor de la piedra para generar vapor. Sólo las más gordas y estabilizadas lo permiten con garantías: los ladrillos finos están expuestos a roturas constantes a poco que algo de agua caiga sobre ellos, e incluso el choque térmico del propio pan los puede partir.
  • Arenillas y otras porquerías. El material se desmenuza y va dejando restos de lo más pesado de cuando en cuando que rayan el esmalte al limpiarlos: el horno acaba siendo una pequeña escombrería panarra.
  • Necesidad en algunos casos de complejos procesos  de curación. Como por ejemplo con algunas piedras de gres. Pues eso, lo que faltaba.
  • Culos quemados en exceso si queremos llevar al pan a la máxima expansión. Con la piedra se produce un desequilibrio en el horno doméstico que hace que, una vez hemos conseguido calentar la piedra y los panes se nos expanden muy hermosamente, las bases se nos tuestan de más. Y es que la piedra responde mal a las variaciones de temperatura que necesitamos a escala doméstica.

 

Una solución: comprarse un horno de panadería específico para su función

 

Ya están aquí los hornos Rofco a la venta en La cocina de Babette y en El Amasadero! Vaya por delante que quiero uno, que son la pera y que tienen piedra, pero integrada en un diseño que la hace funcionar correctamente, no como nuestros apaños. Desde que empezamos con esta web los hemos alabado como si fuéramos querubines de los cielos panarras, y si tenéis la pasta y la oportunidad, no lo dudéis: lo vais a flipar. Tienen un precio muy bueno (sobre todo comparados con sus equivalentes alemanes que rozan los 3.000€ para uno pequeño). Pero va un poco en contra del espíritu de Panarras.com matar moscas a cañonazos. Por un coste 20 veces inferior vamos a pasarnos al acero inoxidable, que nos dará panes igual de buenos o incluso mejores. Una solución que, desde cierto punto de vista, os va a poner por delante de los profesionales en prestaciones. ¿A que suena bien? No es broma, seguid leyendo...

 

La solución: el chapón de acero inoxidable

 

Bueno, pues volvamos a la tabla de materiales y la conclusión parece evidente: nos compramos una chapa de cobre y listo. Máxima conductividad térmica, ¿no? Se calienta a mil por hora y a correr. Pues no. Porque entonces lo que te pasa es que tu chapa quema el pan por debajo salvajemente, a base de recoger calor de todo el horno e infundírselo a la base del pan. Ah, eres listo y reduces el espesor de la placa... qué astuto. Pero entonces pierdes masa total y se te va a la porra el efecto de fuente térmica que la piedra de hornear consigue hacer y muy bien; no se trata sólo de bombear energía en la base sino de hacerlo con un ritmo y un método adecuados. Estamos haciendo pan, el alimento de los griegos, de Sócrates, de Platón, de Aristóteles; y lo importante es encontrar el término medio. Y aquí viene en nuestra ayuda el acero inoxidable. Resulta que el Modernist Cuisine, buscando el sistema definitivo para pizza, ha dado con el sistema definitivo para pan también. ¿Y por qué?

 

El acero inoxidable es un material curioso. La adición de ciertas cantidades de cromo y níquel al hierro estropean sus propiedades como metal y acercan su comportamiento físico al terreno de la piedra. Los metales son muy reactivos y se oxidan; las rocas y minerales no. El acero inoxidable se encuentra entre medias. Los metales son muy buenos conductores del calor y la electricidad; las rocas y minerales son aislantes. El acero inoxidable vuelve a encontrarse un poco a medio camino: es un conductor mediocre. Los aceros inoxidables típicos tampoco son magnéticos, pues la presencia de cromo y níquel impone una estructura cristalográfica llamada "austenítica" que no se magnetiza. Meterse en el mundo del acero no es sensato en un artículo sobre pan, pero la idea es simple: estamos tratando con un material de propiedades térmicas intermedias entre la piedra y el resto de los metales.

 

  • ¿Cómo conseguir un chapón de acero inoxidable? Lo mejor es buscar en google una buena chapistería y así apoyamos a lo poco que nos queda de industria local. Tristemente, Mecanizados Sáez, S. L., donde nosotros conseguimos nuestros chapones, ha cerrado; ¡ayudad a la pequeña y mediana empresa haciéndoos con un chapón!
  • ¿Qué espesor utilizar? Cuanto más fino, más rápido se calienta; cuanto más grueso, mejor resultado con grandes panes. Nosotros quisimos uno bien grueso, de 8 mm, que da un peso de 7,5 Kg, para permitirnos la máxima versatilidad en todo tipo de panes. Hay gente que tiene 4 mm de espesor en su chapón y les va muy bien, con un calentamiento rápido y unos resultados más que estupendos.
  • ¿Tiene que ser un acero inoxidable en concreto? Sí, el más económico y normal de todos. Suele ser la aleación 304. Los hay más caros, pero no aportan nada en absoluto para lo que nosotros lo queremos.
  • Coste de un chapón de 400mm x 300mm x 8mm: 45€. Más barato que la cocotte del IKEA. Si lo encontráis mejor de precio, contádnoslo y lo ponemos aquí.
  • ¿Es necesario realizar algún tratamiento previo a su uso? Lavarlo un par de veces con agua y detergente; pueden dártelo lubricado con aceite industrial o taladrina.
  • ¿Qué tiempo de calentamiento necesita? Depende de tu horno: la reducción de tiempos es de un 50% aprox; si tienes, el uso del ventilador te puede acortar este tiempo a menos de media hora. Básicamente tarda lo mismo en calentarse la cocotte que el chapón de acero.
  • ¿Tanto se nota el resultado? Aproximadamente un 10%-20% de expansión adicional en mis panes habituales y (más importante) no requema la base en absoluto; sólo la tuesta a la perfección. Esto es porque la temperatura del acero se auto-regula suavemente y toda la energía se emplea en que tu pan crezca. El panettone, por ejemplo, con el horno a 160º C aguanta una cocción super-suave de 1 hora y la base queda suavemente tostada sin requemar. El pan de la foto de este artículo lleva un 70% de harina integral T150 y parece hecho con harina panadera.
  • ¿Hay beneficios adicionales? Sobre todo con la gestión del vapor en el horno. Ahora puedes poner la chapa en posición intermedia y calentarla sin más drama. Además, puedes utilizar tu pulverizador para chorrear sobre los bordes libres de la chapa y la generación de vapor es absolutamente bestial: de hecho, el sistema que por ejemplo utilizan los hornos de panadería Revent es precisamente éste: agua sobre unas bolas de acero inoxidable calientes.
  • ¿Es resistente? Es indestructible.
  • ¿Qué más puedo hacer? Puedes utilizarlo para transformar tu humilde horno doméstico en el mejor horno de asar de tu bloque de vecinos. En cocciones a temperaturas moderadas tu chapón te dará una estabilidad y una suavidad de cocción increíbles, y podrás humedecerlo periódicamente para producir vapor y dejar ese corderito que no te lo crees.

 

¡Y esto es todo! Realmente esta vez hemos superado todos los límites en cuanto a extensión del artículo e información proporcionada. Pero es que de verdad me gustaría que al menos los más aventureros os planteaseis la posibilidad de transformar vuestro sistema panadero, dejar atrás la edad de piedra y, como Conan en Cimmeria, abrazar el poder del acero. ¡Viva Crom y viva el Pan!

 

Actualización...

 

Desde que salió este artículo, sois ya varios los que os habéis interesado por adquirir un chapón de acero y poner en práctica lo que aquí se cuenta. Queremos dar las gracias a Circe del blog Un Pedazo de Pan, que ha escrito este extraordinario artículo donde complementa nuestra información con su experiencia y conocimiento. ¡Una adición indispensable al conocimiento panarra sobre el acero!

 

Actualización (2)... ¡el chapón de acero a la venta!

 

¡Gran noticia! Los muchachotes de El Amasadero, nuestra tienda favorita de utensilios de panificación doméstica, venden el chapón de acero. De esta manera, ya no tendréis que recorrer los polígonos industriales de la periferia en busca de vuestro chapista de cabecera: con un cómodo clic podréis tener esta herramienta de panificación definitiva en casa. Podéis acceder a su web a través del enlace que encontraréis en el lateral de esta página, al comienzo del artículo. ¡Estamos muy contentos de que tengáis, a partir de ahora, la posibilidad de adquirir fácilmente este artilugio que tanto nos emociona!

Modificado por última vez en Martes, 22 Abril 2014 12:27
Más en esta categoría: « Horneando con cocotte
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  • Hola!
    no tiene asas.
    De momento le estoy pillando el truquillo, me gusta, noto lo de la distribución de calor y los "culos" del pan me quedan de lujo. No sé si ha mejorado el aspecto de mis hogazas porque no tengo el pan por la mano y constantemente voy cambiando. Me gusta de 4mm pq no es muy gruesa y puedo moverla fácilmente..
    Los gastos de envío que me proponían: 10 euros para la provincia de Barcelona. Pero la fui a buscar y me los ahorré.
    Saludos

  • Hola Carlota.
    Leí que las de 4 mm se podrían combar por culpa de la temperatura del horno, pero veo que a tí te aguanta bien. ¿La usas a 250º?
    Dime porfa cuánto tiempo la tienes calentando, y si la has usado para pizzas, que supongo es donde se ve el rendimiento de la chapa, si la pizza sale crujiente.
    ¿Es reversible?
    Suerte que tienes cerca esa empresa que te la ha cortado.

    También estoy barajando la posibilidad de usar una plancha de hierro fundido en vez de la de acero, pero no se si hay diferencia en los resultados. Lo que sí se de gente (veo muchos videos) que usa cazuelas de hierro fundido para meter el pan ahí (tipo cocotte), y les sale bien.

    Un saludo, y gracias por tu información.

  • Buena tardes

    Antes de nada quiero felicitarte por este magnífico artículo! !

    Yo ya estoy decidido por el chapon pero antes de encargarlo tengo varias dudas....

    Como lo voy a pedir a medida a un taller de chapa ya que los que venden son bastante caros, que es mejor, que el chapon entre en los mismos raíles del horno o es mejor apoyarlo encima de una de las bandejas del horno? Lo digo porque así se aprovecharía mejor el espacio ya que el chapon seria unos centímetros más grande

    Otra duda, mate o pulido? Puede haber diferencias luego a la hora de limpiarlo? lo mismo pulido no se adhiere tanto la suciedad.... como nunca lo he probado lo desconozco

    Muchas gracias por toda esta información y por la ayuda.

    Un saludo! !

  • Increíbles técnicas y muchas gracias por los consejos en cuanto al material más recomendable a utilizar. Un saludo

  • Hola y gracias por este super artículo,
    Llevo un tiempo sopesando el tema del "chapón" como tu tan cariñosamente lo llamas. Mi interés empezó cuando en una receta americana mencionaban las maravillas del "Baking Steel" inspirado por Modernist Cuisine y que fue lanzado al mercado a través de un Kickstarter. Claro, lo primero que hice fue buscar un distribuidor por aquí. No lo hay y hacerlo mandar sería prohibitivo. Luego hice una búsqueda en castellano que me dió como resultado dos productos, uno de ellos el que mencionas.
    Pero hay un grave problema en todo el razonamiento. Como somos como somos, y no hacemos caso al "if it ain't broken don't fix it", aquí hemos querido mejorar el producto original. Me explico. El baking steel, y el material loado en Modernist Cuisine es ACERO DE CARBONO. Los productos que se han lanzado al mercado en España son de ACERO INOXIDABLE. ¿Mejor no? Es la bomba, así no se oxida!! Aquí lo hacemos todo de lujo! Pues no, resulta que la conductividad del Acero Inoxidable es malísima comparada con el Acero de Carbono, razón por la que las cazuelas de acero inoxidable llevan una suela de aluminio o cobre forrada de acero inoxidable, por que sin eso las lentejas no se harían nunca.
    Una fantástica comparativa de la conductividad del acero vs. inoxidable se encuentra en la web de la Universidad de Manchester (ver el último gráfico): http://www.mace.manchester.ac.uk/project/research/structures/strucfire/materialInFire/Steel/StainlessSteel/thermalProperties.htm
    En tu tabla de conductividades, y entre el hierro fundido (73) y el acero inoxidable (16,3) nos falta el acero de carbono que tiene una conductividad de 45 casi tres veces más que el acero inoxidable: http://www.engineeringtoolbox.com/heat-exchanger-material-thermal-conductivities-d_1488.html
    Y la razón por la que me puse a investigar esto es que no entendía al leer los foros nacionales como la gente se podía quejar de que la suela de la pizza no les quedaba bien dorada, cuando precisamente uno de los problemas en los foros americanos es conseguir que la parte de arriba se dorara antes de que la suela se quemara. De hecho en varios foros americanos, al sugerir una persona el uso de acero inoxidable inmediatamente se les responde que la conductividad no es buena.
    La conclusión a la que he llegado es que no quiero acero inoxidable, y que por incordiante que pueda ser el posible óxido del acero de carbono ese es el material que conviene usar para las pizzas. Aunque hay metalistas en Barcelona que podrían (supongo) cortármelo a medida creo que al final me compraré un producto que se fabrica en Dinamarca lo llaman Pizza Steel, http://pizzasteel.eu/ y está hecho de acero de carbono. Ya os contaré como me va. Y siento haber sido la portadora de malas noticias (pero no disparéis al mensajero!!).
    Saludos desde Barcelona,
    Cristina

  • Llevas mucha razón Cristina. Yo me gaste 50 eurazos en la plancha de acero inox y por mas que la dejo dentro del horno cojiendo calor a maxima potencia.... Me sale la suela crujiente pero no dorada..... Y si despues de 10 15 minutos la saco y pongo una segunda (sin esperar a que se caliente de nuevo) entonces cagate.... La suela blanda.....

    Hevtenido mejores resultafos con una bandeja metalica con agujeros comprada en el chino....

    Estoy vendiendo la plancha barata.... Medidas 33 x 33
    A quien le interesa? Soy de Málaga

  • No se si servirá para esta tarea, pero en Ikea hay bandejas para hornear de acero inoxidable recubierto de teflon de 40x35, por 6.50 €. Suelo usarlo y no me he percatado de si hay diferencia a usar otro material :-P Eso si, juego con el aire para intentar mejorar mi pan (aún estoy en fase de aprendizaje ... y lo estaré siempre, supongo)

    http://www.ikea.com/es/es/catalog/products/10196662/

  • Hola Cristina Lekuk,

    ¿finalmente compraste el Pizza steel (http://pizzasteel.eu/)?

    cuéntanos tu experiencia

    Gracias

  • Kenji Lopez Alt cuando compara la baking steel con una placa de cobre en :pSerius Eat

  • dice que la conductividad termica de la placa es de 54 lo que corresponde al acero y no al acero inoxidable. En Pizza Making cuando hablan de hornear en acero hablan del acero A36, de nuevo, no es el acero inoxidable. No se cual es el beneficio de hornear en acero inoxidable pero sino me equivoco no es aquello a lo que se referia Nathan Myhrvold en el articulo de Wall Street Journal que dio comienzo a la construcción de la baking steel.

  • Saludos,
    Y para hornear pan a que altura se ha de colocar dentro del horno?
    Gracias por este pedazo de artículo.
    Hasta la próxima!

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