近日,一篇留法博士写的名为《手擀面干燥过程中的非线性力学及热力学原理》在朋友圈火了,文章点击量突破十万加。



这篇论文,讲的是陕西人陌生的手擀面,将和面、擀面、煮面的全过程展示出来,从科学的角度回答了为什么要饧(xíng)面、为何要卷着擀、擀面翘边是什么原因,煮面时又为什么要加少量凉水。


和面
和面为啥要饧面?

会使水分均匀扩散,面团塑性提升

文章中称,和好面后首先构成一个粗结构面团,还不能擀面,需经过约10分钟左右的时效成形(即“饧面”),面团塑性提升,面团很快就达到细光态。


之所以会这样,是因为和面过程中,水和面粉混合,面粉中蛋白质吸水形成面筋,在揉面过程中面筋相互粘连最终形成粗结构面团。由于初始揉面过程中,水分并不是均匀分布的。经过时效处理后,水分得以均匀扩散,其塑性性能大幅度提升,从而使揉面变得十分难,很快达到细光态。

擀面
原理:体积不变厚度减小平面扩展

从面团到面片掺杂着什么道理呢?文章中称,平面擀面法其塑性流动法则遵循体积不变假设,厚度的减小必然意味着平面的扩展。面片在擀面杖的压迫作用下,沿擀面方向延展,最终达到擀薄的目的。


为何要卷着擀面?文章图文分析,沿砧板法线方向对在某一擀面时刻的卷积面片作以分割,法线左侧已擀区厚度较薄,法线右侧未擀区厚度较硬;与平面擀面法类似,未擀区在法线方向接触区域内受压迫变薄,根据体积不变条件,材料向前延展,从而达到擀薄目的。由于卷积擀面法具有多层次擀面、多周期循环的优点,其擀面效率大为提高。

为啥面片边缘会翘起?

弹性恢复导致面片边缘回弹


为什么擀面的过程中,面饼和面片的边缘会弯起?



文章回答称,以平面擀面法为例,在擀面过程中,面片上表面在擀面杖作用下延展,延展后的上表面有弹性恢复的趋势,故在上表面会产生一个拉应力。在面片边缘区域,由于局部塑形流动,上表面的材料会补偿到下表面,从而导致下表面弹性收缩趋势远小于上表面。另外,上表面是自由面,下表面与砧板接触,面片与砧板间的摩擦力会进一步阻碍下表面的弹性恢复。由于上表面的弹性恢复,擀面后面片会产生回弹现象,即表现为边缘的翘曲。显然,面片越厚,上述效果越显着。

为啥面片中心最易擀薄?

每次都处在主变形方向上
 

为何擀面时面片中心最难会擀薄?文章称,这是擀面过程中材料塑性流动的另一个必然结果。面片沿擀面杖擀进方向的塑性流动最大,即擀面杖擀进方向是面片的主变形方向。根据体积不变条件,延展越大,厚度减小越大。以平面擀面法为例,不论擀面方向如何变化,面片中心区域一直处在主变形方向上。显然,在同等的擀面条件下,面片中心厚度减小最大。为了改善这一现象,初始擀面过程中,往往遵循先边缘、后中心的原则,以便在中心地带形成高地,形似富士山,我们将其命名为“富士山擀面法”。在具体实践中,富士山擀面法已得到广泛应用。



煮面

为啥煮面时沸腾后要加冷水?

有利于将面条煮熟
 

很多人煮面时沸腾后会加冷水,除了为了防止溢锅外,还有什么原因呢?文章介绍,煮面的实质是面条和环境介质发生热交换,从而使面条由生变熟,所以面条吸收热量的快慢则成为煮面的关键。热交换除了与温度有关外,还与并不相同介质间的传热效率有关。处在剧烈沸腾态时,大量气泡产生。沸水与气泡温度一致,然而,液体的传热效率远远大于气体(液体的热量密度远高于气体),剧烈沸腾状态下面条与水气混合介质的传热效率反而会降低。所以,此时少量添加冷水减缓沸腾程度有利于将面条尽快煮熟。但也不应该添加冷水过多,否则显著降低水温又会降低传热效率。正确的煮面方法应该为:旺火快煮,剧烈沸腾时应添加少量冷水,加水量以恰好减缓沸腾又不降低水温为宜。



张亚辉:写这篇论文只是为了幽默一把



记者电话连线了论文的作者张亚辉,他本科和研究生就读于西北工业大学,专业为飞行器设计,三年前赴法国巴黎萨克雷大学深造博士。

 

张亚辉说,在法留学吃西餐吃多了就会腻,索性他就自己学着做饭,晚饭和周末都自己做饭吃。张亚辉家在宝鸡,和所有老陕一样从小吃面长大,虽然在家里很少擀面,但看着妈妈擀面也学了几手。大约半年前,他开始自己擀面,刚开始和面擀面把握不好,后来经过多次练习,掌握了擀面的要领,“不敢说全法最正宗,全巴黎最正宗肯定是没问题的。”

 “其实我本意是为了风趣一把,这些科学原理本科生都懂的。”张亚辉说,这篇文章严格意义上来说不算论文,只能算是一篇科普文章。
 

4月13日,张亚辉将这篇论文发到了自己的微信公众号上,截至4月14日,这篇文章的点击量已经突破十万加。更何况很多人指出了文章的一些瑕疵。张亚辉说,有的问题并非他的专业领域,他不一定能回答上来,但是能获得这样的关注度他很高兴。
 

张亚辉说,科研圈很多人都在做特殊的研究,有人分析怎么穿秋裤更利于保暖、有人研究女孩子跑步时马尾的摆动频率的力学原理,这种从日常题材入手,用专业的研究方法进行定量研究,价值在于科学研究方法。


弹性完全恢复导致面片边缘回弹,为什么擀面的过程中,面饼和面片的边缘会翘起?文章回应称,以平面擀面法为例,在擀面过程中,面片上表面在擀面杖作用下延展,延展后的上表面有弹性恢复的趋势,故在上表面会产生一个拉应力。


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