¿Por qué salta el aceite al freír? ¿Sirve para algo pensar en esto?

aceite
¿Por qué salta el aceite al freír?

Desde pequeños estamos acostumbrados a ver cómo “salta” el aceite de una sartén, cuando se fríen alimentos. Esta forma tan peculiar de comportarse el aceite caliente es todavía más acusada si, por accidente, caen sobre él gotas de agua. Es una de las acciones, junto con el uso de cuchillos, que exigen mayor precaución cuando estamos en la cocina.

Soy profesor universitario de química y, precisamente, el ejemplo de la cocina se lo indico a mis alumnos el primer día que acuden al laboratorio. Les comento que deben tener mucha precaución, pero no miedo, de la misma manera que en la cocina de su casa. Y es que se trata de dos ambientes parecidos. Hay que comprar y almacenar adecuadamente una serie de sustancias, que en el laboratorio denominamos productos químicos y en la cocina son los alimentos. Incluso hay alguna especie común, como el cloruro de sodio (sal de mesa) y el hidrogenocarbonato de sodio (el socorrido “bicarbonato”, que sirve para que suba la masa de un bollo en el horno o para aliviar el ardor de estómago). Debe disponerse de material adecuado (tubos de ensayo, matraces, probetas, embudos, botellas, morteros, sartenes, cacerolas…), para que unas sustancias (reactivos si hablamos de química y alimentos si nos referimos a la cocina) se transformen en otras (productos de reacción química o alimentos cocinados).

Otras veces las sustancias del laboratorio o de la cocina solo se transforman físicamente (es decir, siguen siendo las mismas sustancias pero en otro estado), mediante procesos como trituración, tamizado o congelación. Además, hace falta en los dos entornos acceso al agua, a la electricidad y, a menudo, a otras fuentes de energía, como el gas natural que permite encender tanto los “fuegos” de la cocina (si no es de vitrocerámica) como los mecheros Bunsen del laboratorio. También en ambos espacios hay que prestar cuidado con el tratamiento de residuos. Otros elementos comunes son la presencia de balanza, horno y extractor de gases (la “campana” de la cocina). Para prevenir accidentes, en los dos sitios, debemos ser conscientes de lo que hacemos, con precaución pero, insisto, no con temor.

Comparar desde el principio un laboratorio de química con una cocina creo que es pertinente en el tema que nos ocupa. Por otra parte, ya estamos familiarizados con esta comparación, dada la popularidad de los grandes chefs y sus experiencias con nitrógeno líquido, deconstrucciones culinarias y procesos espectaculares de gelificación, dentro de la conocida como “gastronomía molecular”. A veces, la única diferencia es un matiz de lenguaje; así, el proceso de preparación de un café lo denominaríamos en el laboratorio como una extracción sólido-liquido por lixiviación.

En este texto intentaremos razonar los motivos del comportamiento citado del aceite al freír, que tienen que ver con propiedades físicas y químicas de dos sustancias: el propio aceite y el agua. También pretendemos responder a preguntas que nos solemos hacer los profesores y divulgadores cuando discutimos cuestiones de este tipo: ¿Es una mera curiosidad? ¿Sirve para algo práctico o se limita a plantear un recurso para una conversación de sobremesa?

En principio, pensar sobre una curiosidad así ya tiene interés intrínseco, pues es necesario aprender a razonar sobre todo lo que podamos. También, aunque fuera solo un modo de entretenimiento, sería una manera de aprovechar el tiempo. Pero además, es un ejemplo interesante de cómo un hecho cotidiano encuentra su explicación en la relación entre la estructura y las propiedades de las sustancias. Esta relación es una de las herramientas más potentes de la química moderna. Y también podremos vislumbrar alguna aplicación de tipo técnico e incluso una de gran interés práctico: intentar evitar incendios en la cocina.

Como sabemos, cuando se colocan un filete de carne o pescado, verduras, churros u otros alimentos, en una sartén con aceite caliente, se provoca un efecto que va desde una leve formación de burbujas con un murmullo característico a la emisión violenta de gotitas, acompañada de un ruido más alarmante que denominamos crepitación. Es bien conocido que este efecto, que solemos resumir indicando que “salta” el aceite, se produce por la humedad de los alimentos. De hecho, cuando de forma casual cae agua en aceite caliente, se observa el fenómeno de forma muy acusada.

Por aclarar un término empleado, no demasiado común, la Real Academia Española señala que crepitación es “la acción y efecto de crepitar” y, como término médico, “el ruido que en el cuerpo produce el roce mutuo de los extremos de un hueso fracturado, el aire al penetrar en los pulmones, etc.” Sobre el verbo crepitar, se indica que es “producir sonidos repetidos, rápidos y secos, como el de la sal en el fuego”. Un ejemplo típico es la crepitación del fuego en una chimenea.

La práctica en el cocinado ha hecho que se conozcan bien algunos métodos que evitan los efectos perjudiciales del “salto” del aceite. Entre los más conocidos están: poner una tapa en la sartén, intentar secar lo más posible (por ejemplo con papel absorbente) las piezas a freír, y enharinar o rebozar con pan rallado.

Hasta ahora, me he referido a que “salta” el aceite, como solemos decir pero, en realidad, lo que “salta” es el agua que cae sobre el aceite o que está en el propio alimento a freír y, en ese proceso, arrastra parte del aceite. No hace falta ni experimentar, seguramente todos lo hemos visto en la cocina, pero si se procede con cuidado, se puede hacer intencionadamente para observarlo. Así, se puede poner en una sartén una pequeña cantidad de aceite, se calienta como para freír y se añade una gota de agua, cubriendo enseguida con una tapa de vidrio transparente. La curiosidad científica nos puede llevar a intentar ver qué ocurre si se procede de forma contraria. Para ello, se calentaría primero el agua (hasta justo antes de hervir) y se añadiría una gota de aceite. En este caso no se apreciaría nada extraordinario, la gota de aceite permanecería en la superficie y no habría ni proyecciones ni crepitación. Todo esto, que también se puede hacer en el laboratorio de un instituto, cambiando la sartén por un vaso de precipitado, nos da pistas sobre el razonamiento de la cuestión.

Para explicar los dos efectos comentados, producidos al añadir agua sobre aceite y viceversa, a cierta temperatura, hay que considerar que se combinan tres aspectos: las dos sustancias son inmiscibles (no se mezclan entre sí), el agua es más densa que el aceite y también pasa de líquido a gas a menor temperatura.

El hecho de que ambos líquidos no se mezclan es bien conocido. Hasta el acervo popular lo recoge en expresiones, como cuando dos personas son incompatibles o dos partidos políticos representan ideas contrarias, y se dice que son “como agua y aceite”. La química explica bien la no miscibilidad de estas sustancias, por su estructura molecular.

El agua, que casi todo el mundo sabe que está formado por moléculas de “hache dos o”, es una sustancia polar (en sus moléculas hay una distribución asimétrica de cargas eléctricas negativas y positivas), mientras que las moléculas que forman el aceite son apolares. Los aceites (entre los que se encuentran los comestibles) son sustancias parecidas a las grasas. Son compuestos naturales que se encuentran en animales y plantas. Los aceites son líquidos a temperatura ambiente y las grasas son semisólidas, pero todos son triglicéridos o “triésteres de ácidos grasos”, es decir, ésteres de glicerina (1,2,3-propanotriol) y ácidos grasos (ácidos orgánicos de cadena molecular larga). Como esto exige ciertos conocimientos de química, lo dejamos aquí, y nos remitimos a la figura siguiente que lo ilustra.

Estructuras moleculares del aceite y del agua
Estructuras moleculares del aceite y del agua

Los aceites comestibles (de oliva, girasol, soja…) contienen distintas cantidades de ácidos saturados e insaturados, en forma de triglicéridos, como se ha indicado. En los saturados todos los enlaces moleculares entre átomos de carbono son sencillos, mientras que en los insaturados hay algún enlace doble. Esto podría llevarnos a comentar cómo el aceite se transforma en margarina por reacción de hidrogenación, o la diferencia entre los ácidos grasos “cis” y “trans”, pero nos desviaría de nuestro objetivo fundamental. Lo que sí conviene especificar es que mientras el agua es una sustancia, el aceite es una mezcla (en concreto disolución) de varias, de naturaleza química similar.

Existe un aforismo químico que indica que “semejante disuelve a semejante”, formulado ya por los alquimistas (similia similibus solventur). Se refiere a que, en general, las sustancias polares se disuelven bien en disolventes polares, como el etanol en el agua, pero las apolares (como el aceite) no. Y las sustancias apolares se disuelven bien en disolventes también apolares. Esto último es la base de la “limpieza en seco”, donde la “mancha” (sustancia apolar) que no se desprende, es decir, no se disuelve, en agua, sí lo hace en otros disolventes como el tetracloroetileno y el dióxido de carbono supercrítico. Todo esto también es el fundamento de un proverbio: “la mancha de mora, con otra verde se quita”. Ejemplo del saber popular, esto último nos aconseja tanto para limpiar una mancha, como para relativizar un desengaño amoroso.

Otro aspecto que se ha destacado en la discusión de las causas del “salto” del aceite al freír es la distinta densidad de los dos líquidos implicados. Los aceites comestibles tienen una densidad que oscila entre 0,91 y 0,93 g/cm3. Esto quiere decir que un centímetro cúbico de aceite tiene una masa de entre 0,91 y 0,93 gramos, según el tipo. Es fácil medir esa densidad; basta pesar en la balanza de la cocina un determinado volumen de aceite, medido por ejemplo en el envase para hacer mayonesa, sin olvidar descontar el peso del recipiente, y dividir. Como mucha gente conoce, la densidad del agua a temperatura ambiente es 1,00 g/cm3. Esto es importante porque nos explica que, al depositar aceite sobre agua, el primero (menos denso) queda arriba, mientras que si se procede al revés, el agua se hunde. Otra vez podemos recordar una expresión conocida con la que a veces una persona se refiere a otra de forma peyorativa: “es como el aceite, siempre quiere quedar por encima”.

Para indagar sobre la diferencia de densidad del agua y del aceite, se propone otro experimento sencillo. Consiste en dejar un cubito de hielo en aceite de oliva. Al ir fundiendo el hielo (que suele flotar porque normalmente es ligeramente menos denso que el aceite), el agua líquida que se forma cae hasta el fondo, como se aprecia en la figura.

Comportamiento del hielo al pasar a agua líquida, en aceite de oliva.
Comportamiento del hielo al pasar a agua líquida, en aceite de oliva.

Aparte de la inmiscibilidad y la distinta densidad, queda comentar otra propiedad diferenciadora entre el agua y el aceite, y que es importante para explicar el objeto de lo discutido aquí. Se trata de que la temperatura de ebullición del agua sea 100 oC, mientras que el aceite, del que técnicamente es difícil hablar de temperatura de ebullición, alcanza (sin hervir) entre unos 160 oC y 230 oC cuando queremos freír. La temperatura de ebullición de un líquido es aquella a la que pasa a gas. Aunque depende de la presión, en nuestro caso no lo consideraremos, por entender que tanto el aceite como el agua, cuando cocinamos, están a la misma presión. Los aceites se suelen descomponer antes de hervir y por eso se habla de otro tipo de temperaturas características, como la “temperatura de humo”.

En este punto, ya podemos abordar la explicación global del fenómeno: cuando calentamos aceite como para freír y cae una gota de agua, ésta tiende a hundirse, en el seno de un líquido que está muy por encima de los 100 oC, con lo que el agua hierve de forma súbita. Como el agua no se dispersa por el aceite, porque no son miscibles entre sí, se forma “agua gas” de forma localizada y se escapa, arrastrando hacia arriba algo de aceite. Este aceite proyectado es el auténtico “peligro”, puesto que puede alcanzar la piel (¡y está a más de 150 oC!) o la pared de la cocina, que se ensucia y es más difícil de limpiar que si solo fuera agua.

Formación de burbujas en aceite al freír churros.
Formación de burbujas en aceite al freír churros.

Imaginemos por un momento que no se conjugara solo una de las tres propiedades analizadas. Si el agua fuera menos densa que el aceite, se darían los otros fenómenos (ebullición e inmiscibilidad), pero no habría proyección; el agua sufriría ebullición súbita en la superficie del aceite, mediante un fenómeno análogo al que ocurre cuando cae una gota de agua sobre una placa metálica caliente. Esto último se conoce como efecto Leidenfrost, por el científico alemán que lo describió en el siglo XVIII, y consiste en que la gota se levanta sobre una capa de su propio vapor formado y se desplaza por la placa. Si la temperatura de ebullición del agua fuera mayor que la del aceite, simplemente bajaría el agua, a través del aceite, sin efectos llamativos, al no hervir. Por último, si los dos líquidos fueran miscibles, el fenómeno del “salto” se produciría pero estaría algo atenuado por la dispersión del agua entre el aceite.

Aparte de explicar un fenómeno cotidiano, nos planteábamos también discutir sobre la utilidad de la discusión realizada. Como hemos visto, al menos, facilita la reflexión sobre efectos que van desde la estructura molecular de las sustancias a sus propiedades fisicoquímicas o técnicas de limpieza, pero, además, tiene otras aplicaciones. Por ejemplo, el hecho de que prestemos cuidado al cocinar. Al respecto, se puede señalar que en 1.999 se difundió un vídeo de seguridad en el Reino Unido, para indicar cómo sofocar un incendio en la cocina. Solo el año anterior, había habido 4.500 heridos y 46 fallecidos por esto en dicho país. El vídeo, relatado por una accidentada en un incidente de este tipo, se puede encontrar en esta dirección Web, donde se explica también por qué no se puede sofocar con agua un incendio de aceite, lo que tiene mucho que ver con todo lo discutido aquí.

Una aplicación técnica puntual es el empleo del “ensayo de crepitación” (crackle test), para detectar presencia de agua en aceites lubricantes. Es importante porque el agua favorece la oxidación y degradación del propio aceite y de las superficies de fricción de las máquinas donde se utiliza. El ensayo consiste en colocar unas gotas del aceite en una superficie caliente. La presencia de agua (y grosso modo su cantidad) se detecta por el tamaño de las burbujas y la crepitación que produce al evaporarse.

Así es la ciencia, empezábamos con dos preguntas, recogidas en el título, y hemos ido desgranando relaciones entre la estructura y propiedades de las sustancias para responderlas. Se han propuesto experimentos para contrastar hechos, se han valorado distintas hipótesis para diferentes situaciones, han surgido nuevas preguntas, y se han comentado algunas aplicaciones prácticas. Y todo ello en torno a sustancias bien conocidas, el agua y el aceite, en un entorno familiar: la cocina de casa.

Este artículo nos lo envía Gabriel Pinto Cañón. Es Doctor en Química por la Universidad Complutense de Madrid y Catedrático de Ingeniería Química en la Universidad Politécnica de Madrid. Aparte de investigaciones sobre preparación y caracterización de materiales compuestos de matriz polimérica y en didáctica de las ciencias experimentales, ha dedicado un esfuerzo desde hace tres décadas a la divulgación de la ciencia y la tecnología.

Referencias científicas y más información:

Pinto, C.V. Gauthier, “Spattering and Crackle of Hot Cooking Oil with Water”, Journal of Chemical Education, 86, 1281-1285 (2009).


7 Comentarios

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JuanJuan

El texto dice “La temperatura de ebullición de un líquido es aquella a la que pasa a líquido”.
¿No debería decir “…. a la que pasa a gas”?
Un saludo

GabrielGabriel

Muchas gracias, Juan, efectivamente es una errata y se subsana enseguida.

GariGari

Hola Gabriel,
Me ha gustado mucho el artículo, pero me ha dejado con una duda bastante importante y muy relacionada. Hace poco intenté preparar en casa unos churros, pero viviendo de alquiler en un país extranjero digamos que no disponía de las herramientas adecuadas para la tarea.

La cosa es que los churros no sólo crean bonitas burbujas a su alrededor mientras el agua se evapora, también llegan a explotar literalmente enviando una gran cantidad de aceite muuy caliente a distancias nada seguras. Gracias a internet he visto que no he sido el único que ha sufrido esas explosiones, pero la explicación del por qué no la encuentro. Mis principales fallos o desviaciones de las típicas recetas de churros fueron dos y no tengo claro cuál de ambas es la principal causante del problema. Por supuesto, el método empírico no falla y probaré arreglándolas pero me pregunto si un químico de tu nivel tendrá una explicación teórica.

La masa del churro es una mezcla de harina y agua principalmente. El agua caliente hace que algunas proteínas en la harina se separen… la cosa es que entiendo que por el tipo de harina utilizado al realizar la mezcla, se me quedaron pequeños grumitos de harina, pequeñas bolitas de 2-4 milímetros más o menos, no muchas. Por otra parte, no disponía de churrera y utilicé una manga pastelera de plástico a la que le hice cortes en estrella, pero al ser una masa bastante “fuerte” la masa doblaba al plástico y no al revés por lo que en vez de obtener churros con forma de estrella bastante delgado en el interior y con unas superficies “rotas” obtenía unos cilindros bastante perfectos con una superficie muy lisa y homogénea. Yo me inclino a pensar que los grumos no tienen importancia en el estallido salvo como puntos débiles por los que comenzará el debilitamiento de la “estructura”. Yo creo que la forma cilíndrica y la suave superficie hacen que el churro se convierta en una pequeña bomba a punto de estallar ya que se crea un envoltorio rígido, una especie de cápsula que contiene los gases (H2O) que la masa de la parte central va soltando debido a la temperatura. El envoltorio rígido, pasado un tiempo no soporta más la presión y estalla en un punto dado lanzando aceite a varios metros y sonando un “Poff” bastante característico. En el sitio de la ruptura suele aparecer una especie de mini-churro, como un gusanito, es decir, masa que ha salido por ahí y “se ha frito” generando un cilindro pequeño normalmente torcido hacia un lado.

¿Qué opinas? ¿El principal causante de la explosión es la falta de una churrera o como mínimo de una boca metálica que rasgue la masa y no genere un interior demasiado grande con respecto a la poca superficie? De hecho, me surge la duda de si es superficie rasgada la que permite que el interior vaya aflorando o si el forma cilíndrica la principal responsable.

Saludos,

GabrielGabriel

Gracias por tu interés, Gari, creo que la explicación que da Claudi Mans, experto en ciencia de la vida cotidiana y de forma particular de la cocina, que está justo debajo de tu comentario, lo explica adecuadamente. Yo no conocía tanto detalle.

Claudi MansClaudi Mans

Lo que cuenta de los churrosves el mismo mecanismo de explosión de las palomitas, probablemente. La harina se hidrata dando una masa viscoelástica que crea una especie de carcasa. El agua de dentro del churro puede calentarse a más de 120°, vaporiza y cuando la presión de dentro del churro sea suficiente, revienta.
Faltan algunos datos: diámetro del churro, temperatura del aceite y tiempo a que ocurre todo eso. ¿Se ha dorado ya la superficue del churro?
Sugiero que reduzca la temperatura del aceite a menos de 120° al principio, y al cabo de algún minuto los retire. Y luego caliente más el aceite para dorarlos un minuto. Es la técnica de la doble fritura, apropiada para patatas fritas pues reduce la formación de acrilamida.
Buen provecho.

GabrielGabriel

Muchas gracias por la explicación, Claudi. Como ves, en mi texto abordo el tema a un nivel meramente introductorio.

GariGari

Muchas gracias Claudi Mans. Efectivamente sólo ocurría con algunos. Ya iré probando diámetros y demás :)

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