За храната, топлината и вълните

Видът на храната определя етапите от развитието на човешкия род, а начинът на приготвянето й определя  физиологичния, интелектуалния и социален статус на хората. Вече милион години трае зараждането и развитието на човешките същества. Преходът от лемури, примати, човекоподобни и човешки същества е хранително поддържан с наличните природни продукти – корени, плодове, навярно месо, яйца, коментира в статия на доц. д-р инж. Пенчо Пенчев, предоставена на Факти.бг.

Може да обобщим, че суровоядството при хората е древно, колкото самото човечество - тук включваме и всички еволюционни форми, предшестващи появата на Homo Sapiens. Всъщност това е била единствената хранителна практика, преди да бъде открит и контролиран огъня. Откриването на огъня е революционен скок в човешкото развитие, и като подобрени битови условия, и като променено хранене. Защо ли древните ни предци са се отказали от суровоядството след като са намерили начин да обработват храната термично? Рационалните причини за това са няколко. Термично обработената храна става по-крехка и мека, а и по-вкусна. Храната става по-сигурна защото с огъня се унищожават вредни бактерии, увеличава се времето на безопасно съхранение. Топлинната обработка позволява да се увеличи броя на видовете храни, недостъпни за суровоядство – това са твърдите растителни семена и корени. Възможностите за нови форми на топлинна обработка нарастват с усвояването на грънчарството и металургията и изготвянето на съдове за готвене. И така, лека-полека стигаме до днешното разнообразие на технологии, прибори и апарати за обработка на всякакви хранителни продукти по най-различен начин.

Като изключим директната консумация на плодове и зеленчуци, като оставим на страна суровоядството, човечеството от векове приготвя храната си чрез топлинна обработка. Технологично това са процеси на варене (и задушаване), печене, пържене и паниране. При всички случаи топлината от тези топлинни източници се предава към храната от вън на вътре. Преносът на топлина се извършва комбинирано по трите топлопреносни способа – лъчене, конвекция и топлопроводност. Източниците на топлина са жив огън от дърва, въглища, при директното печене; или газов, спиртен, електрически котлон-нагревател при индиректно печене на оребрен тиган, при варене, при пържене, при задушаване; газови или електрически фурни с горни и долни лъчисти тръбни или плоски нагреватели. При всички случаи топлината от тези топлинни източници се предава към храната от вън на вътре. Преносът на топлина се извършва комбинирано по трите топлопреносни способа – лъчене, конвекция и топлопроводност. При по-едри продукти (късове месо, цяла пуйка), поради по-бавния темп на процеса на топлопроводност в такава материя, пристенният пласт на продукта се прегрява и прегаря, поради което получава деструктивни промени. Основните елементи в хранителните продукти са вода, мазнини, соли, захари, белтъчини и др. Под топлинното въздействие, нараства вътрешната кинетична енергия, атомите, респ. молекулите увеличават скоростта си на вътрешно движение и при достигане на съответната за течността температура на кипене, те се отделят от течната фаза и отлитат от нея. При хранителните продукти ходът на подобен парен (газов) поток е обратен на посоката на топлинния поток, което допълнително забавя проникването на топлината към сърцевината на продукта.

Варенето е температурна обработка в течна среда или в среда, наситена с водни пари. Варенето се различава и в зависимост от налягането, в което се провежда - при атмосферно налягане температурата е около или малко под 100°C  а при повишено налягане може да достигне до 120°С. Според вида на нагряваната среда различаваме варене в течност и на пара. Варенето в парна среда има известни предимства пред варенето във вода. Повишава се коефициентът на топлоотдаване и е ограничено извличането на водноразтворими хранителни вещества от продукта, а също така се запазват по-добре витамините и цвета на продукта.
Печенето е вид топлинна обработка, при която хранителните продукти се обработват във фурна с лъчиста енергия от тръбни електрически нагреватели, със или без принудително движение на въздух и при температури 110 до 250 градуса или директно чрез лъчиста енергия от силно нагрят източник (до над 300 градуса) – жар от дърва или въглища, или на оребрен тиган без мазнина върху електрически или газов котлон. Ползва се и в специализирани уреди за топлинна обработка в сух, горещ въздух.

Пърженето е термична обработка на храната в гореща мазнина. Познати са два основни типа: пържене с малко количество мазнина и пържене в маслена баня. При първия метод мазнината е обикновено 5-10% от теглото на продукта, като  температурата достига дори над 200°С. Вторият метод включва използването на фритюрник, при което продуктът е изцяло потопен в мазнината, а температурата се ограничава до 180°С, защото това е границата, при която процесите на липидна пероксидация  не са в степен, застрашаваща здравето на човека.
При процесите на паниране или бързо, съзнателно наложено високотемпературно пържене, мазнината често се загрява над 190°, дори  до 220-270°С, при което настъпва промяна, както в състава на продукта, така и в структурата на мазнината. Протича процес на липидна пероксидация - във веригите на мастните киселини се осъществява насищане на ненаситените връзки с кислород. Под въздействие на високата температура и интензивността на процеса се отделят молекули с висока енергия, известни като свободни радикали, които оказват неблагоприятно въздействие върху протичащите в клетките физиологични процеси. Понякога това въздействие е толкова силно, че може да увреди генетичния материал на клетките и да доведе до мутации, а така и възникват раковите клетки. Особено опасни се оказват пържените картофки. Ужас. Знае се, че пържени картофки са особено богати на трансмазнини, които причиняват сърдечно-съдови заболявания, диабет, наднормено тегло, отслабване на костите и мускулите. Но малка част от нас са наясно, че освен трансмазнини, пържените картофки са богат източник и на акриламид-канцероген, получен вследствие на пържене или печене при високи температури. Според Международната агенция за изучаване на раковите заболявания, съединението акриламид предизвиква генни мутации и има особено силно изразено канцерогенно действие. Богатите на въглехидрати храни, като брашно, хляб, ориз, картофи, преминавайки през термична обработка - пържене или печене, дори при температури от 120 до 190°С превръщат аминокиселината аспаргин в акриламид.

При традиционните методи на печене и пържене най-често се ползват високотемпературни източници на топлина, и процесите на този вид хранителна обработка става чрез инфрачервени електромагнитни вълни.
От направения преглед на традиционните технологични методи за приготвяне на храната чрез топлинна обработка се вижда, че не всичко е здравословно. И при печенето, и особено при пърженето, поради високите температури възникват нежелани и вредни промени в структурата на хранителните елементи. Друг съществен недостатък е високият енергиен разход и продължителността на готвене. Но освен самото готвене, налага се да съхраняваме в хладилник или фризер продукти и храни, а за размразяването и затоплянето им е добре да имаме удобни, бързодействащи и икономични уреди. Такива фурни (известни като микровълнови) са на разположение на хората вече 50 години. Първата подобна домакинска печка е произведена през 1967 година (Пърси Спенсър). Такива фурни се произвеждат днес от множество известни фирми и милиони хора по целия свят ги ползват напълно безопасно. Напоследък обаче, масовият негативизъм у хората се опитва да насажда отрицанието им под заплахата, че те са вредни, защото ползват лъчи (всъщност електромагнитни вълни)! Тази мълва се разпространява по формулата „една моя позната, научила от своя близка и казала на моята приятелка Роса, че тези фурни са вредни”! Ама защо? Каква е причината, кой е пострадал и защо? Никой не задава такива въпроси, а още по-малко някой се опитва да отговори, защото отговорът надвишава тяхната  компетентност  по този въпрос. Лошото е, че и като се опитам да дам отговор на въпроса, малко хора ще бъдат в състояние да вникнат в същината на обясненията, искат се знания, за да се разбере отговора. Докато мълвата, пусната от Роса, се възприема ат хок! Все пак ще се опитам.

Единственото обяснение за „вредата” от ползването на микровълновите фурни е, че те ползват някакви лъчи и това било крайно опасното нещо! Всъщност животът на планетата Земя е възникнал и съществува благодарение на вълните, които ни обграждат – по-малко в древността, повече сега. Разнообразието на тези вълни е толкова голямо, а хората знаят толкова малко за тях! В повечето случаи ние не съзнаваме тяхното наличие, присъствие и въздействие. Такива са например сеизмичните вълни, които се дължат на разместването на земните пластове. Всяка година на планетата Земя стават около 1 милион земетресения от 2-ра степен, 100 хиляди от 3-та; 12 хиляди от 4-та степен по Рихтер, или около 2 земетресения стават на всяка минута по земята. А звуковите вълни? Звуците на течащата вода, песента на птиците, или прекомерно и опасно високата сила на ултразвука на кашалота (до 220 dB). Подобни екстремни звукови вълни водят до повишаване на кръвното налягане на хората, увреждане на епителни клетки на ушната мида и дори до загуба на слух. Но трябва ли да избием кашалотите, за да не издават такива опасни звуци?
Особено голяма, широка и разнообразна е групата на електромагнитните вълни. По дефиницията на физиците, това са вълни с електрична и магнитна компонента, разположени взаимно перпендикулярно една на друга и осцилиращи (колебаещи се) една спрямо друга и по посока на разпространението си в пространството. Ясно, нали? Не е нужно всеки да го разбере, но е добре да се знае, че електромагнитните вълни се появяват тогава, когато наличен електрически заряд се ускорява, а така също и тогава когато има променливо магнитно поле. Ако в днешно време при развитието на ползването на уреди на принципите на електричеството и магнетизма подобни лъчения съзнателно се създават и потоци от електромагнитни вълни са реалност, то в древността (а и сега) електромагнитните вълни се получават при гръмотевични бури, като предизвикват осцилиране на електроните в атмосферата и те резонират между йоносферата и повърхността на земята. Да си спомним, че годишно на земята стават около 16 милиона гръмотевични бури. Подобни лъчения възникват и при изригване на вулкани, при големи горски пожари, поради получаването на статично електричество.

Електромагнитните вълни, поради голямото си разнообразие, се класифицират по показателите честота (брой вълни за секунда) и дължина на вълната, параметри, които взаимно са обратно пропорционални – голяма честота – малка дължина на вълната. Подреждането на видовете електромагнитни вълни се прави в графичен вид с двата логаритмични ординатни реда – по честота и по дължина на вълната.

От ляво на дясно са разположени видовете вълни с нарастваща дължина на вълната, респективно с намаляваща амплитуда или честота. В средата с разбивка по цветове се намира видимата светлина, като вид електромагнитна вълна с източник слънцето. В ляво са ултравиолетовите вълни, рентгеновите и гама вълните. В дясно от видимата светлина са инфрачервените вълни, микровълните и целият обхват от радиовълни (FM, AM и дълги).
Електромагнитните вълни се разпространяват със скоростта на светлината (300 000 км/сек) от което следва, че произведението на честотата и дължината на вълната е равно на 300 хиляди. Друг много съществен показател за електромагнитните вълни е тяхната лъчиста енергия, изразявана в eV. Енергията на излъчване е равна на произведението на константата на Планк (4,13567µeV/GHz) по честотата. Този показател е най-верният критерий за оценка вредността на вълните. Електромагнитните вълни с по-големи стойности на лъчистата енергия (с по-голяма честота и с по-малка дължина на вълната) откъсват електрони от атомните ядра на облъчваната материя и я йонизират, като с това се променя качеството на продуктите, а дори възниква и вторична радиация.  Доколкото високо температурното нагряване е вид електромагнитно лъчение, то също предизвиква йонизация. От атомната физика се знае, че в зависимост от атомния номер на химичните елементи има една минимално необходима енергия, способна да предизвика йонизацията им. Тази енергия е средно около 10 eV.
Каква е лъчистата енергия на видовете електромагнитни вълни? Видимата светлина има енергия Е=1,8 до 3,1 eV, в ляво от нея е ултравиолетовото лъчение с Е=3,1 до 120 еV (частично вредно), рентгеновите лъчи и гама лъчението са с много по-голяма енергия от 120 до 4 милиона електрон волта - много над безопасната област на йонизация! От другата страна в дясно на видимата светлина са безопасните електромагнитни вълни. До видимата светлина са инфрачервените лъчи с честота от 300 GHz - 400 000 GHz и следователно имат енергия от 0,01 до 2 eV - тази енергия не е в състояние да предизвика йонизация на атомите. Това са тези топлинни вълни, които ежедневно ползваме при нормално готвене, при отопление. Още по-безопасни са микровълните, които са още по в дясно - до радиовълните и тяхната енергия е около 1000 пъти по-ниска от тази на инфрачервената светлина, т.е. енергията им е само 0,00001 eV. Най-безопасната група вълни са радиовълните. И така, в обобщение - вълните от групата на видимата светлина и всички други в дясно от нея са безопасни за живите същества. Никой не възразява да ползва инфрачервените вълни, излъчвани от електрическите нагреватели (горни и долни) в електрическите си фурни за печене, нали? А те са с лъчиста енергия около 1000 пъти по-висока от микровълните! Но възразяват срещу микровълновите фурни. А при тях се ползва строго определена честота на вълната -  2450 MHz или дължината на вълната е 12,25 см – това е международно разрешената честота за работа на тези фурни. Да, непонятно е да няма нагреватели, но въпреки това, водата в чаша от 200 милилитра да може да  закипи след 2-3 минути. Същността е в следното: молекулите на водата, мазнините, захарите в нормално състояние са хаотично разположени, но под влияние на микровълните, те придобиват поляритет, стават диполни молекули и започват едни мълниеносно бързи превъртания, при които, поради взаимните удари и притривания на молекулите, се отделя топлина, която загрява много бързо целия хранителен продукт. Та нали по този начин в студено време ние си топлим ръцете – чрез триене. Но тук при 2450 мегахерца на вълната поляритетът на диполите се променя по два пъти на период или това означава 4,9 милиарда завъртания в секунда на всяка диполна частица. Невероятно изобретение, защо не го приемаме и не го ползваме?

Доброто познаване на природните явления и заобикалящата ни среда ни позволява не само да се предпазваме от опасностите, но и рационално да ползваме онези техни прояви, които биха ни били от полза. Защото дори и най-опасните електромагнитни вълни са изключително полезни за медицината и техниката. Как и къде се ползват електромагнитни вълни? Дълговълновите с малка честота вълни работят в електропреносните мрежи, в гласовата телефония, в навигационните уреди на самолети и кораби, в радиокомуникации на средни и дълги разстояния, тук е метровия обхват на радиовълните. Вълните от микровълновия обхват се ползват за телевизионни и цифрови радиопрограми, за безжични и сателитни телефони, за съвременните радари, радиоастрономия, телекомуникация, мрежата GPS. Към тази група вълни на честотата 2540 MHz работят масово използваните в бита микровълнови фурни. Вълните от инфрачервения спектър са известни като всеобхватното топлинно излъчване. По принцип всяко тяло с температура над 10°К излъчва инфрачервени лъчи. Или най-общо - навсякъде около нас има инфрачервени лъчения. Те идват от всички нагревателни домакински и технически уреди, източници на топлина са и всички живи организми. Например човешкото тяло излъчва с дължина на вълната 10 микрометъра. Уреди и способи на този принцип са: инфрачервена спектроскопия, терахерцова томография, термография за епителен рак, за пространствени снимки на зъби. Видимата светлина с основен източник слънцето е отговорна за съществуването на живота на Земята. Ултравиолетовото лъчение е също с източник слънцето. Неговата лъчиста енергия достига до 120 eV и затова е в състояние да увреди молекулите, да промени метаболизма и дори да предизвика гибел на организмите, както кожен рак, мутации в ДНК. Все пак, благодарение на озоновия слой, количеството на ултравиолетовите вълни е ограничено, освен в областите на озонови дупки! Йонизиращите електромагнитни вълни са най-опасните поради безкрайната им проникваща способност в биологични тъкани. Въпреки силното им вредно въздействие те намират голямо приложение в медицината чрез рентгеновата диагностика, компютърна и позитронна томография, флуорографски изследвания и при лъчевата терапия на ракови образувания.
Така както във фармацията много от лекарствените препарати включват в състава си по принцип и отровни съставки, всичко е в количеството и дозировката. Но за това са нужни познания и много опит. Това, което не виждаме, не чуваме, не усещаме, не проумяваме, не разбираме, не означава, че То не съществува или, че обезателно е вредно и опасно! Затова с общи приказки не бива да се отхвърля прогреса. Въпреки традиционния за българите негативизъм.