Physik des Eierkochens

WIE LANGE MUSS MAN EIN 3 MINUTEN-EI WIRKLICH
KOCHEN?
Eine einfache Frage mit einer scheinbaren einfachen Antwort. Man nimmt
das Ei aus dem Kühlschrank, legt es vorsichtig in das Wasser und koche
es (je nach Geschmack) einige Minuten. Aus Sicht eines
Naturwissenschaftlers ist dies nicht so einfach. Welche Temperatur muss
das Ei besitzen? Soll das Ei in das kalte Wasser oder in das heiße Wasser
gelegt werden? Und wie verhindert man das Springen des Eis? Von der
Seite der Naturwissenschaft müsste ein Ei einmal ordentlich definiert
werden. Ein Ei besteht aus der Schale, einer zweilagigen Haut, die sich bei
der Luftblase trennt, dem Eiweiß und dem Eigelb, das durch spiralig
gedrehte Stränge in der Mitte gehalten wird. Das Ei als Ganzes enthält
rund 74% Wasser, 12 % Proteine und rund 11% Lipide.
Die Angabe der Kochzeit von drei Minuten stammt noch aus der Zeit von
vor ca. 100 Jahren, wo die Eier noch sehr klein waren.
Was passiert beim Kochen des Eis?
Das Eiklar besteht aus zwei Arten von Eiweiß:
dem Ovalbumin und dem Conalbumin.
Conalbumin beginnt bei 61.5°C zu denaturieren = wird milchig
Ovalbumin beginnt bei 84.5°C zu gerinnen. =stockt
Der Dotter beginnt bei 65°C zu stocken.
Wenn ein Ei gekocht wird, erwärmt sich zuerst das Eiweiß, die Proteine
des Eiklars beginnen zu gerinnen. Das Eiweiß beginnt bei 61,5°C zu
gerinnen, es wird milchig, erst bei 84,5°C wird es hart. Damit das Eiklar
stockt, benötigt es Energie. Diese Energie wird als Erstarrungsenergie
bezeichnet. Während der Gerinnung des Eiklars kann keine thermische
Energie an das Eigelb abgegeben werden.
Das erstarrende Eiklar wirkt als thermischer Isolator für das Eigelb. Dieser
Prozess absorbiert also die Energie und hält die Temperatur eine Weile bei
60 °C, sodass das Eigelb noch nicht gerinnen kann.
Erst wenn das Eiklar als Ganzes fest ist, kann die Wärme des Wassers
über das Eiklar den Dotter erwärmen.
Die Zeit bis das Eiklar eine Temperatur von 80°C erreicht hat liegt bei
rund drei Minuten. Anschließend beginnt die Erstarrungsphase. Während
der Erstarrungsphase bleibt das Eigelb weich.
Die Zeit bis das Eiklar erstarrt ist, beträgt ungefähr zwei bis drei Minuten.
Danach beginnt der Dotter zu stocken, und man bekommt ein hartes Ei.
Um ein weiches Ei zu bekommen, sollte man es zwischen der dritten und
der sechsten Minute aus dem heißen Wasserbad herausnehmen.

WIE KOCHT MAN EIN EI SINNVOLL?
Für die Zubereitung eines Frühstückseis im Kochtopf gibt es zwei
Möglichkeiten:
1. Den Topf mit kaltem oder etwas wärmerem Wasser füllen und auf den
Herd stellen. Ei hineingeben und einschalten. Nach gewünschter Zeit
herausnehmen.
2. Topf mit Wasser zum Kochen bringen, dann das Ei hineinlegen. Nach
gewünschter Zeit herausnehmen.
Mit welcher Methode hat man bessere Chancen ein
klassisches Frühstücksei zu bekommen?
Das Problem bei Variante 2: Falls man das Ei direkt aus dem Kühlschrank
in das kochende Wasser gibt, könnte es springen. (Siehe später)
Dafür hat man bei dieser Variante einen klar definierten Zeitpunkt, der für
die Dauer des Kochens wichtig ist. Dieser ist vor allem bei mehreren Eiern
von Bedeutung, da man mehr Wasser benötigt.
Wie lange kocht man Eier wirklich?
Eine interessante Näherungsformel dafür wurde von Peter Barham entwickelt:
Der Durchmesser d des Eies wird in Milimeter angegeben - an der
schmälsten Stelle, TWasser ist die Temperatur des kochenden Wassers. In
einem Gefäß werden kaum 100°C erreicht - auch nicht wenn das Wasser
kocht. In der Regel liegt die Temperatur von TWasser bei rund 90°C. Das Ei
kann aus dem Kühlschrank kommen, oder es wurde bei Raumtemperatur
gelagert. Die Starttemperatur TStart kann zwischen 5°C und 20°C betragen.
Die gewünschte Endtemperatur des Inneren des Eies wird in Tinnen
angegeben. Wenn man ein weiches Ei haben möchte, dann sollte der Wert
Tinnen=65°C und bei einem harten Ei - Tinnen=80°C betragen. Wenn man in
die Formel einsetzt, erhält man die Kochdauer t in Minuten - physikalisch
ungewöhnlich, aber praktisch.
Warum haben manche harten Eier einen grünen Rand um
den Dotter?
Wenn man Eier zu lange kocht, bildet sich ein grüner Rand. D.h. es haben
sich Schwefelwasserstoffe gebildet.

WARUM SPRINGEN EIER?
Eine verbreitete Meinung: Durch die Ausdehnung der Luft, springt das Ei.
Überlegung: Wann springt das Ei? Das Ei springt meist gleich am Anfang
des Kochvorganges, wenn man es in das Wasser legt. Das heißt, die Luft im
Ei kann sich noch gar nicht ausgedehnt haben und vor allem könnte die
Luft durch die Poren entweichen.
Deshalb muss es einen anderen Grund geben:
Das Ei springt meist im mittleren Bereich auf und nicht oben oder unten.
Die Eischale besteht aus Kalkspatkristallen. Man kann sich den Vorgang
analog der Plattentektonik der Erde vorstellen. In der Schale bauen sich
Spannungen auf, dadurch kann es bei Temperaturänderungen passieren,
dass die Schale aufgrund innerer Spannungen bricht. Einige Bereiche dieser
Kalkschalen dehnen sich schneller aus als andere. Das heißt, diese
Kalkplatten reiben aneinander und verursachen dadurch einen Sprung in
der Eischale.
Was kann man dagegen tun?
Man versucht sogenannte Störungen in das Ei einzubringen, in dem man es
ansticht. Dadurch entstehen auf dem ganzen Ei viele kleine Haarrisse, die
man mit freiem Auge fast nicht erkennt. Es entstehen viele kleinere Platten,
die aber nicht aneinander reiben und in der Schale keinen Sprung
verursachen.
Wo sticht man das Ei an?
Man sticht im unteren Bereich des Eis ein, wo sich die Luftblase befindet,
weil man dadurch die innere Eihaut nicht zerstört und das Ei nicht
ausrinnen kann.
Hilft ein Schuss Essig?
Die Zugabe von Essigwasser beim Kochen des Frühstückseis hat den
fundamentalen Nachteil, dass die ganze Küche nach Essigwasser riecht, was
nicht sehr angenehm ist. Die Idee dahinter wäre die kalkauflösende Wirkung
des Essigs, die aber erst nach einer gewissen Zeit (ca. 15 min) eintritt. Daher
sind die Reaktionszeiten zu lange, wenn man dem Wasser Essig zufügt.
Besser ist es, das Ei mit einer Essiglösung (Essig + Wasser) einzureiben oder
zu beträufeln und diese anschließend einwirken zu lassen. Dadurch kann
sich der Essig in die schon vorhandenen Haarrisse hineinarbeiten und sie
ein bisschen vergrößern. Falls die Platten später aneinander reiben sollten,
ist die Sprunggefahr nicht mehr so groß.