Nồi áp suất nấu nhanh nhờ đâu: áp suất và điểm sôi trong căn bếp

Nồi áp suất nấu nhanh vì nó nhốt hơi nước lại, làm áp suất trong nồi tăng lên, và nước chỉ sôi khi áp suất hơi của nó đuổi kịp áp suất đó, tức là ở nhiệt độ cao hơn 100 °C. Một nồi bếp ga loại phổ biến giữ áp suất dư khoảng 0,8 đến 1 bar, nên bên trong nóng khoảng 117 đến 121 °C. Thêm chừng 20 độ, các món ninh hầm như gân bò, móng giò, đậu khô chín nhanh gấp mấy lần so với nồi thường.

Từ điểm sôi tới nồi áp suất: cùng một định luật

Nước sôi khi áp suất hơi của nó bằng áp suất bên ngoài. Ở mực nước biển, điều đó xảy ra ở 100 °C. Trên núi cao, áp suất thấp, nước sôi sớm hơn. Nồi áp suất làm ngược lại: nó tạo ra một "ngọn núi âm", nơi áp suất cao hơn khí quyển, nên nước phải nóng hơn mới sôi được.

Cơ chế diễn ra như sau. Nắp nồi khoá kín nhờ vành gài và một vòng gioăng cao su. Khi đun, hơi nước sinh ra không thoát được, tích lại trong khoảng trống phía trên. Mỗi phân tử hơi va vào nắp và thành nồi, cộng lại thành áp suất. Áp suất tăng thì điểm sôi của nước tăng theo, nước tiếp tục nóng lên thay vì dừng ở 100 °C. Quá trình chỉ dừng khi áp suất chạm ngưỡng mà van điều áp cho phép thoát hơi ra; từ đó nồi giữ ổn định ở một nhiệt độ nhất định.

Áp suất ghi trên nồi là áp suất dư, cộng thêm vào áp suất khí quyển tại chỗ. Vì thế ở Đà Lạt, nơi áp suất khí quyển chỉ chừng 85 kPa, cùng một nồi đặt mức 0,8 bar sẽ cho khoảng 165 kPa tuyệt đối, nước sôi quanh 114 °C. Vẫn hơn hẳn mức 95 °C của nồi thường ở đó, nên người vùng cao rất chuộng nồi áp suất.

Thêm 20 độ, nhanh gấp mấy lần

Món ninh mềm được là nhờ những thay đổi hoá học chậm: collagen trong gân và da biến thành gelatin, pectin và hemicellulose ở thành tế bào đậu, củ bị phân giải, tinh bột hồ hoá. Tốc độ các quá trình này tăng rất nhanh theo nhiệt độ. Một quy tắc nhẩm trong hoá học là nhiều phản ứng nhanh lên khoảng gấp đôi khi nhiệt độ tăng 10 °C. Từ 100 lên 120 °C, về lý thuyết tốc độ có thể tăng khoảng bốn lần.

Thực tế trong bếp thì phải trừ đi thời gian làm nồi đạt áp và thời gian chờ xả áp, nên thời gian nấu tổng thường rút xuống còn khoảng một phần ba đến một nửa. Đó vẫn là khác biệt rất lớn với nồi móng giò hầm, nồi xương nấu nước dùng hay nồi đậu đen.

Còn một lợi thế ít người để ý: hơi nước truyền nhiệt rất tốt. Khi hơi nước nóng chạm vào miếng thịt nguội hơn, nó ngưng tụ ngay trên bề mặt và trả lại lượng ẩn nhiệt rất lớn, khoảng 2.200 kJ cho mỗi kilôgam hơi. Không khí nóng trong lò nướng không làm được điều đó. Nồi kín lại giữ gần hết hơi, nên ít nước bay mất, tiết kiệm năng lượng hơn nồi để hở.

Món nào hợp, món nào không

• Rất hợp: gân, bắp, đuôi bò, móng giò, sườn, xương ninh nước dùng, đậu đỏ, đậu đen, đậu gà, cháo, các loại củ cứng.
• Cần cẩn thận: gạo, đậu, yến mạch, mì sợi, táo đỏ khô. Chúng nở và tạo bọt, bọt có thể bị hơi kéo lên làm nghẹt van.
• Không hợp: rau lá xanh, cá phi lê mỏng, những món chín trong vài phút ở nồi thường; trong nồi áp suất chúng nát trước khi kịp mở nắp.
• Không làm: chiên ngập dầu trong nồi áp suất. Dầu nóng dưới áp suất là nguy cơ cháy bỏng nghiêm trọng, và nồi gia dụng không được thiết kế cho việc này.

Bên trong một chiếc nồi áp suất

Một chiếc nồi áp suất gia dụng hiện đại có mấy bộ phận chính, mỗi bộ phận có lý do tồn tại:

• Gioăng cao su: vòng đệm ở mép nắp, làm kín. Gioăng cứng, nứt hay dính cặn là nguyên nhân thường gặp nhất khiến nồi xì hơi, không lên áp.
• Van điều áp: có thể là quả nặng đặt trên ống thoát (loại quả lắc, quả tạ), hoặc van lò xo có vạch. Khi áp suất đẩy nổi quả nặng hay nén được lò xo, hơi thoát ra và giữ áp ở mức định sẵn. Tiếng xì xì đều đều là dấu hiệu van đang làm việc.
• Van an toàn: một van thứ hai mở ở áp suất cao hơn, phòng khi van điều áp bị nghẹt.
• Nút chặn an toàn (thường là chốt cao su hoặc kim loại dễ chảy): lớp bảo vệ cuối cùng, bung ra nếu hai van kia đều hỏng.
• Chốt khoá nắp: một chốt nhỏ bị áp suất đẩy lên, khoá nắp lại. Chừng nào trong nồi còn áp, nắp không thể xoay mở. Không bao giờ dùng sức ép nắp.

Nồi áp suất điện có thêm cảm biến áp suất và nhiệt độ, tự tắt nhiệt khi đạt ngưỡng. Nồi bếp ga bán ở châu Âu được đánh giá theo tiêu chuẩn EN 12778 dành cho nồi áp suất gia dụng; khi mua, chọn hàng có nguồn gốc rõ ràng và đọc kỹ sách hướng dẫn đi kèm, vì ngưỡng áp suất mỗi loại một khác.

Vì sao không được mở nắp khi còn áp

Đây là phần vật lý quan trọng nhất cho an toàn. Nước trong nồi đang ở khoảng 120 °C, cao hơn hẳn điểm sôi bình thường, nhưng chưa sôi trào vì áp suất đang giữ nó. Nếu áp suất đột ngột trở về khí quyển, lượng nước "thừa nhiệt" đó lập tức sôi bùng một lúc, cả thể tích biến thành hơi và bọt. Hiện tượng này gọi là sôi chớp nhoáng (flash boiling). Nắp bị bật hay cạy ra lúc đó sẽ phun nước sôi, thức ăn sôi ra ngoài. Phần lớn tai nạn bỏng do nồi áp suất bắt nguồn từ việc mở nắp quá sớm hoặc van bị nghẹt.

Có hai cách xả áp an toàn, cả hai đều theo hướng dẫn của hãng:

1. Xả tự nhiên: tắt bếp, để nồi tự nguội 10 đến 20 phút cho tới khi chốt khoá tự hạ. Món vẫn tiếp tục chín trong thời gian này, nên tính vào tổng thời gian nấu.
2. Xả nhanh bằng van: gạt van xả, quay hướng phun ra xa người, xa tủ bếp phía trên. Với món nhiều bọt như đậu, cháo, xả nhanh dễ phun bọt qua van, nên ưu tiên xả tự nhiên.

Một số hướng dẫn cũ chỉ cách xối nước lạnh lên nắp nồi bếp ga để hạ áp nhanh. Chỉ làm nếu sách hướng dẫn của chính chiếc nồi cho phép, và tránh để nước chảy vào van.

Năm thói quen an toàn với nồi áp suất

1. Kiểm tra trước khi nấu: soi lỗ van thông, gioăng mềm và sạch, quả van không kẹt.
2. Không đổ quá hai phần ba dung tích; với đậu, gạo, ngũ cốc thì không quá một nửa.
3. Luôn đủ nước: nồi cần nước để sinh hơi. Lượng tối thiểu ghi trong sách hướng dẫn, thường khoảng 250 ml trở lên. Nồi cạn nước vừa không lên áp vừa cháy đáy.
4. Không rời bếp khi nồi bếp ga đang lên áp; hạ lửa khi van bắt đầu xì đều.
5. Thay gioăng định kỳ và dùng đúng phụ tùng của hãng. Gioăng lắp lẫn có thể không kín hoặc kín quá mức.

Nếu bị bỏng hơi hoặc nước sôi: làm mát vùng bỏng dưới vòi nước mát sạch khoảng 20 phút, tháo nhẫn, đồng hồ trước khi sưng, không bôi kem đánh răng hay mỡ. Bỏng rộng, bỏng ở mặt, ở trẻ nhỏ hoặc phồng rộp lớn cần đến cơ sở y tế ngay.

Từ "nồi tiêu xương" của Papin tới nồi hấp bệnh viện

Năm 1679, nhà vật lý người Pháp Denis Papin trình bày ở London một chiếc bình kín ông gọi là "steam digester", tạm dịch là nồi tiêu hoá bằng hơi. Ông cho thấy nó có thể làm mềm xương tới mức nghiền được. Papin lắp vào bình một van có quả nặng để xả hơi khi áp suất quá cao, tổ tiên trực tiếp của van an toàn trên nồi hơi và cả nồi áp suất ngày nay. Phải hơn hai thế kỷ sau, khi luyện kim và gia công chính xác đủ tốt, nồi áp suất mới thành đồ dùng phổ biến trong bếp gia đình.

Cùng nguyên lý ấy, bệnh viện và phòng thí nghiệm dùng nồi hấp tiệt trùng (autoclave). Chế độ kinh điển là hơi nước bão hoà 121 °C trong khoảng 15 phút trở lên, ứng với áp suất dư chừng 1 bar, đủ để diệt cả bào tử vi khuẩn bền nhiệt. Ngành đóng hộp thực phẩm ít axit như thịt, cá, rau củ cũng phải tiệt trùng trên 100 °C vì bào tử vi khuẩn gây ngộ độc botulinum chịu được nước sôi thường. Đây là lý do tự đóng hộp thịt, cá ở nhà bằng nồi luộc thông thường là không an toàn.

Một chiếc nồi trong bếp, một chiếc nồi hấp trong bệnh viện và một tháp chưng cất áp suất trong nhà máy hoá chất, rốt cuộc đều nói cùng một câu: muốn đổi nhiệt độ sôi, hãy đổi áp suất.