生活科普:為什么總是倒不好番茄醬?
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伴隨著你對(duì)待它的方式不同,這種人見(jiàn)人愛(ài)的紅色醬料會(huì)在粘稠和稀疏的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變。
他1965年,特奧多爾·施文克(Theodor Schwenk)在《敏感的混沌:流水氤氳的造物》(
Sensitive Chaos: The Creation of Flowing Forms in Water and Air)中寫道:“人們(感受到)這種流體……還沒(méi)有固化,但是會(huì)對(duì)外界影響作出反應(yīng)?!?br>
我們?cè)诘蛊垦b番茄醬時(shí)都有這種體會(huì):即使瓶中剩下很多,也很難從其中倒出來(lái)。實(shí)際上,從紅酒到食用油,所有流體狀的食物,都會(huì)在容器中有一些殘留。原因與容器的可潤(rùn)性(wettability)和物質(zhì)的粘度有關(guān)。通常殘留的只有薄薄一層,但番茄醬在容器內(nèi)部殘留的一層厚度卻相當(dāng)可觀。就算番茄醬瓶是滿的,只是傾斜一點(diǎn),甚至是完全把它倒過(guò)來(lái),都只能從瓶口附近掉出來(lái)一點(diǎn)醬汁。然而番茄醬一但倒到你的盤子里,它很容易就散開(kāi)了。
讓番茄醬液化,你需要用力搖晃瓶子,或是用手敲它。如果你不小心的話,撒到食物上的番茄醬可能要比你想要的多得多。
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有經(jīng)驗(yàn)的人知道,在搖晃瓶子后沒(méi)必要著急,因?yàn)槠鹦枰稽c(diǎn)時(shí)間:趁這時(shí)你可以放松點(diǎn),摘掉瓶蓋,將瓶口瞄準(zhǔn)你的食物。
番茄醬這個(gè)令人討厭的特性不可避免地引發(fā)了一個(gè)問(wèn)題:為什么食品制造商沒(méi)能解決這個(gè)問(wèn)題?答案很簡(jiǎn)單,番茄醬是被故意設(shè)計(jì)成這樣的——不是為了惹人煩惱,而是因?yàn)橐恍┣闆r下的確需要這些特性。比如,一窄條番茄醬應(yīng)該留在熱狗上,當(dāng)你把熱狗塞進(jìn)嘴里時(shí),它也不會(huì)濺到衣服上。番茄醬也不應(yīng)該太粘,每咬一口,它應(yīng)該立即在你的嘴里融化,無(wú)需咀嚼就能品嘗。
物理層面上,番茄醬在搖晃、涂抹和被吃掉時(shí)承受壓力。這堆物質(zhì)的底部落在固體表面上,在靜止時(shí)是粘稠的,而上層卻可以自由流動(dòng)。在“牛頓”流體中,粘度和施加在流體上的壓力無(wú)關(guān)。對(duì)于番茄醬這種“非牛頓”流體,情況有所不同,因?yàn)楦鼜?qiáng)的力會(huì)降低粘度。
這種行為,被稱為剪切稀化,是由以增稠劑的形式被添加到醬汁(番茄糊、糖和其他成分的混合物)中的聚合物引起的。聚合物是由長(zhǎng)原子鏈組成的復(fù)雜分子,它們相互纏繞并向周圍釋放能量。在這種狀態(tài)下,聚合物非常粘稠。然而,施加足夠大的剪切力時(shí),提供了拉伸聚合物分子并使其縱向排列所需的能量。這些分子鏈變得容易彼此滑動(dòng),從宏觀上看,結(jié)果是粘度降低。
一但剪切力減弱,番茄醬有條件沉降,聚合物分子就會(huì)再次糾纏到一起并釋放能量。這個(gè)過(guò)程需要一點(diǎn)時(shí)間,這也解釋了為什么醬汁在搖晃、剪切運(yùn)動(dòng)后不會(huì)馬上溶解。
日常生活中還有諸如洗發(fā)水等物質(zhì)會(huì)發(fā)生剪切稀化。少量洗發(fā)水很緩慢地流到你的手掌中,給你足夠的時(shí)間舉起手,把它揉進(jìn)頭發(fā)里。之后就幾乎沒(méi)有任何阻力,因?yàn)槠鹋莸募羟辛κ挂后w變稀。盡管洗發(fā)水和番茄醬有相似性,它們還是有一點(diǎn)顯著的區(qū)別:洗發(fā)水可以因?yàn)橹亓ψ杂闪鲃?dòng),而番茄醬則不然。熱狗上的番茄醬只會(huì)呆在原地。另外兩種非牛頓液體,墻面涂料和牙膏也會(huì)在被塑形后保持原樣。
如果一些流體的粘度隨剪切應(yīng)力而減小,是否還有粘度增加的呢?實(shí)際上,廚房里就能找到一種常見(jiàn)的剪切增稠的物質(zhì):玉米淀粉和水混合形成的糊狀物。這種混合物很容易以中等速度攪拌。但是當(dāng)速度加快時(shí),混合物的粘度會(huì)增加,最終變得非常堅(jiān)硬,直到攪拌勺卡住為止。
這種水淀粉混合物的行為類似于流沙。在溫和外力作用下,沙粒彼此滑動(dòng),因?yàn)樗鼈儽凰疂?rùn)滑。突然的壓力會(huì)將水從縫隙中擠出,迫使固體成分聚集在一起,極大地增加了阻力。和流沙一樣,淀粉分子被一層水隔開(kāi)。當(dāng)強(qiáng)大的力量讓它們彼此接觸時(shí),混合物就會(huì)結(jié)合在一起。
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食品工業(yè)已經(jīng)找到了不同的方法來(lái)解決番茄醬這種令人不安的性質(zhì):可以用軟塑料瓶或袋子包裝這種調(diào)味品。只需要輕輕一擠就足以克服番茄醬的阻力。這個(gè)方案簡(jiǎn)化了處理過(guò)程,不過(guò),這也讓從瓶里弄出來(lái)最后一點(diǎn)番茄醬這項(xiàng)運(yùn)動(dòng),和瓶子完全清空時(shí)那種勝利的喜悅,也一并消失了。
撰文:H.約阿希姆·施利希廷(H. Joachim Schlichting)
翻譯:王昱
審校:吳非
引進(jìn)來(lái)源:科學(xué)美國(guó)人
引進(jìn)鏈接:https://www.scientificamerican.com/article/ketchup-is-not-just-a-condiment-it-is-also-a-non-newtonian-fluid/
本文來(lái)自:環(huán)球科學(xué)
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