Siamo nel Settecento: Denis Papin, chi è costui?

Fig. 1

Un po’ di storia…

Forse non è immediato riconoscere in questa foto del 1918 un oggetto che è presente nelle nostre cucine: la pentola a pressione.

Quando furono inventate le prime pentole di questo tipo?

Nel 1679, Denis Papin, poliedrico intellettuale francese, dopo aver compiuto una serie di studi sul vapore, depositò il brevetto del “digestore” con il titolo di “Processo per cuocere le ossa e qualsiasi tipo di carne con meno tempo e meno spese”.

Aver scoperto che era possibile ottenere temperature ben superiori a quelle di ebollizione dell’acqua (100 °C), semplicemente scaldando l’acqua in un recipiente chiuso fu un’intuizione geniale che poteva procurare grande beneficio tra la popolazione del tempo, soprattutto tra i ceti più poveri, che ricorrevano spesso alla bollitura delle ossa e dei residui della macellazione; il recipiente con chiusura ermetica avrebbe consentito di rendere digeribili “molte quantità di cibi, tra cui le carni più dure”, come scrisse Papin stesso.

Fig. 2

Papin’s digester – the first form of pressure cooker.

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E un po’ di termodinamica!

Il principio fisico che sta alla base del funzionamento della pentola a pressione è il  fatto che il punto di ebollizione dell’acqua varia in funzione della pressione.

In alta montagna, dove la pressione atmosferica è minore rispetto a quella a livello del mare, l’acqua inizia a bollire a temperature inferiori ai 100 °C, al contrario se la pressione è superiore al valore standard di 1,01 × 10⁵ Pa, saranno necessarie temperature superiori.

In una pentola tradizionale, l’ebollizione dell’acqua avviene comunque ad una temperatura intorno ai 100 °C, indipendentemente dall’intensità del calore sviluppato dai fornelli. Infatti, al momento di bollire, l’acqua evapora e sottrae calore al liquido ed alla pentola.

Chiudendo la pentola con un coperchio tradizionale si ridurranno le perdite di calore, ma ciò non procurerà mai un apprezzabile innalzamento della temperatura.

Usando una pentola a pressione è, invece, possibile bloccare più o meno completamente la fuoriuscita di aria e vapore; l’acqua che evapora durante il riscaldamento e l’aria disciolta in essa non possono disperdersi e quindi, in una situazione di trasformazione termodinamica isocora, si ha un aumento del numero di molecole di aria e di vapore acqueo nello spazio compreso fra il pelo dell’acqua e il coperchio. Ciò determina l’aumento della pressione, fino ad arrivare, nei modelli di pentole più recenti, anche a un valore di 2 bar, il doppio della pressione atmosferica.

Raggiungendo pressioni maggiori di quella atmosferica, l’acqua inizierà a bollire ad una temperatura più alta anche superiore ai 120 °C, permettendo alle pietanze di cuocere in tempi ridotti.

Occorrono sempre le valvole…

Ovviamente per evitare pressioni e temperature troppo alte, la cottura dei cibi è regolata da due valvole, una valvola di esercizio e una di sicurezza, calibrata per aprirsi quando la pressione è troppo alta.

Essa è costituita da un tappo di gomma che viene spinto via quando la pressione interna diventa eccessiva, creando un’ulteriore possibilità di sfogo per il vapore ed evitando che la pentola possa esplodere.

L’invenzione della valvola di esercizio, già presente nel modello di Papin, è stata la principale innovazione tecnica su cui basare la cottura a pressione; raggiunta la pressione prevista, il vapore esercita una forza sulla valvola in grado di farla sollevare e permettere l’uscita di vapore acqueo, regolando così la pressione interna.

Fig. 3

Segnale pressione e blocco di sicurezza.

Nell’immagine a sinistra, la pentola non è sotto pressione.

Nell’immagine a destra, si noti l’innalzamento del perno, causato dalla pressione che ha schiacciato la molla (area colorata di rosa).

Ma l’invenzione del “digestore”, che doveva salvare dalla fame i ceti più umili, scomparve velocemente a causa dei costi elevati e, solo dopo la Seconda Guerra Mondiale, la pentola a pressione conobbe un notevole successo commerciale ed entrò nelle nostre cucine.

Fig. 4

Fig. 5