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为了吃上一口披萨,他发了一篇流体物理论文

大数据文摘授权转载自果壳

作者:圆的方块

编辑:麦芽杨


意大利,那不勒斯,披萨的发源地。这座人口不到100万的城市里,可以在线搜索出超过240家能做披萨的餐馆。


可惜,身处“披萨之城”, 当地一所大学的材料学副教授埃内斯托·迪·马约(Ernesto Di Maio)却没这个口福——因为他对披萨里的酵母严重过敏。披萨或面包里的酵母菌,会让他身上长起红疹和肿块。


埃内斯托·迪·马约丨Twitter/@sten8_


这就有点尴尬了。在那不勒斯如果不吃披萨,别人会问他:你不喜欢披萨吗?为什么要吃意大利面?奇怪。


01


披萨的经典做法可以追溯到公元前3世纪,简单来说,分三步走:在发酵的面饼涂上番茄酱,撒上奶酪和配料,放进烤炉里烤。


要想做出一块成功的披萨,基础条件是你要拥有一块优秀的面团;而对于一块面团来讲,除了面粉、水、盐等原料,最关键的成分是酵母。


披萨面团丨pixabay


酵母属于微生物,它们吃面团中的淀粉和糖分,再产生二氧化碳(有人把这个过程形容成酵母在“打嗝”)。这些二氧化碳会被困住,在面团里形成细小的气孔,使面团膨胀。然后,当厨师烘烤披萨饼时,这些气体会被赶出来,从而在饼里留下大量的孔洞,让披萨面饼变得蓬松。


发酵需要恰到好处。发酵不足会让面团小而硬;发酵过度面团就会很粘,还会变酸。而且,酵母发酵是一个相当缓慢的过程,可能需要几个小时。


在“吃”这件事上,人类的智慧是无限的。


很多不用酵母来制作面团的方法也不断涌现。比如,用小苏打和柠檬汁混合使用,也可以产生类似发酵的效果。


但这些另辟蹊径的技巧无法撼动“酵母”在面饼师傅们心中的地位。毕竟,“酵母”作为披萨的重要原料,可是被欧盟委员会专门列入了“那不勒斯披萨饼面团”制作规范的。


附录:如何制作一个“遵纪守法”的那不勒斯披萨面团


欧盟委员会曾对“那不勒斯披萨饼面团”的制作出台过详细的规范(No 97/2010),主要步骤如下:


1.将 60mL水倒入揉面机(5L)容器中(该水温为 66°C-房间温度-原料温度);


2.加入2.5g海盐并手动搅拌;


3.加入10克面粉和0.15克酵母,并以 60rpm的转速启动揉面机;


4.在混合过程中,在8分钟内逐渐加入额外的90克面粉;


5.揉面机运行15分钟,期间面团温度测量在24±2°C范围内;


6.将得到的面团储存在25±2°C的温度和 75% 的相对湿度下用于醒发阶段,通过使用饱和氯化钠溶液实现湿度控制。


这也意味着,作为对酵母过敏的人,迪·马约几无可能吃上披萨。


日子就这么过着。


直到有一天,他实验室里那个刚来不久的博士生,一个叫保罗·伊卡里诺(Paolo Iaccarino)的小伙,透露说,自己工作日是个材料学博士生,周末则是个披萨厨师,做过成千上万的披萨饼。


左为保罗·伊卡里诺丨www.npr.org


02


一个不能吃披萨的导师,遇到一个特别会做披萨的学生,他们要一起做一个不用酵母的披萨。


迪·马约提出这个设想,也与他一直在做的研究有关。具体来说,他近些年致力于寻找能让聚氨酯发泡的方法。


聚氨酯是一种在生活常见的高分子材料,经常被用来做成各种泡沫或者海绵,比如很多跑鞋的鞋底就是用的聚氨酯。所以,让聚氨酯发泡是当代化工技术中一种常见的需求。


迪·马约开发的方法是:把原料放在一个“高压锅”里,通过快速提升气压让聚氨酯中产生小孔;随后让压力缓慢降低,就能让这些小孔不断扩大。通过调控压力大小和保压时间,就能让材料内部形成各种丰富的孔洞,从而成功做出聚氨酯泡沫。


迪·马约开发的方法能在聚氨酯中造出不同的孔洞丨参考文献[1]


同样是产生孔洞,“压力法”对聚氨酯有用,那有没有可能对面团也有用呢?


毕竟在迪·马约看来,面团不过是一种“高度非牛顿的、时间相关的、应变相关的和具有粘弹性”的物质。在流变学的理论中,面团和聚氨酯有着异曲同工之妙。


03


研究正式启动。


为了严谨,他们需要先做出一个完美的面团作为参照。


首先,他们选用上等原料进行面团制作,其中包括产自那不勒斯本地的小麦粉,来自罗维戈的加碘海盐, 以及帕尔马特产的优选酵母。


随后,伊卡里诺严格按照欧盟的规范来进行面团制作。


他们还请到了一位化学工程师,来仔细测量面团的各项物理特性,以便在无酵母版本中尽可能地复制它们。


有了参照后,他们就用同样的工艺来制作新的面团,只不过这次,他们没有添加酵母。取而代之,他们准备通过高压直接向面团里“充气”。


但问题也来了:没有现成的烤箱能提供他们需要的气压。


工欲善其事,必先利其器。为了找到合适的设备,他们还费了番力气,最终找到了一种灭菌器。这种设备就是用高温高压来杀死细菌,虽然尺寸小了点,但却正好可以用来做“充气面团”。随后,他们把这个灭菌器做了改造,在里面加装了能够更精确测量温度和气压的传感器。


有了合适的设备,他们就把揉好的无酵母面团(仅由面粉、水和盐制成)放进这个高压装置中,再不断调试各种压力参数、温度和时间,来观察面团的变化。甚至还把面团成品小心地切开,来统计横切面上那些密密麻麻气孔的尺寸和数量。


在高压容器中,面团中出现孔洞丨参考文献[2]


迪·马约师徒经过详细的实验比对,再结合他们丰富的流变学理论知识,最终得出了如下结论:“压力注气”这种物理学方法与“酵母发酵”这种生物学方法得到面团都可以用来制作那不勒斯披萨。


不过,这两种方法让面团膨胀的机理并不相同,从而也会有一些细节上的区别。


简单来说,在加了酵母的面团中,酵母产生气体的扩散与面团内部的压力比较平衡,生成的气孔大小也比较均匀;而在迪·马约的方法中,高压会引起热力学的不稳定,所产生的的气孔也大小不均。


迪·马约的方法做出的披萨面团丨参考文献[3]


即便如此,经过烤制之后,这两类披萨饼的质地与口感都十分接近。而且无酵母披萨不用等待发酵过程,比较节省时间。


随后,他们将这份研究发表在科学期刊《流体物理学(Physics of Fluids)》上。


不过,对研究者来说,这项研究还是略存遗憾:因为他们手头的高压灭菌器很小,做出的披萨只有0.4英寸,也就指甲盖那么大。迪·马约的厨师学生伊卡里诺也说,他们的作品不适合普通的披萨爱好者。


所以,他们下一步的计划是,找个超大的高压釜,争取做个 10 英寸披萨。


或许,普通的餐馆还没准备好,去使用这样一个需要几厘米厚钢板做保护壳的“烹饪”设备。


04


从披萨饼店到实验室,在这项“不用酵母的披萨”研究中,有跨学科的灵感启发,有深入的物理化学分析,有设备的精细改造,还有温度、气压、时间等一系列复杂参数的调控。


迪·马约带领研究团队做着这一切——


为了(酵母过敏的人)吃上一口披萨。


参考文献

[1] Brondi, C., Di Caprio, M. R., Scherillo, G., Di Maio, E., Mosciatti, T., Cavalca, S., ... & Iannace, S. (2019). Thermosetting polyurethane foams by physical blowing agents: Chasing the synthesis reaction with the pressure. The Journal of Supercritical Fluids, 154, 104630.
[2]Avallone, P. R., Iaccarino, P., Grizzuti, N., Pasquino, R., & Di Maio, E. (2022). Rheology-driven design of pizza gas foaming. Physics of Fluids, 34(3), 033109.[3]Italian scientists hacked pizza physics to make dough without yeast, Ari Daniel, 2022, https://www.npr.org/sections/health-shots/2022/03/22/1087961262/roll-over-sourdough-italian-scientists-develop-a-new-way-rise-pizza-crust[4]Commission Regulation (EU). (2010) “ Entering a name in the register of traditional specialities guaranteed, [Pizza Napoletana (TSG)],” Off. J. Eur. Union 34, 7–16.



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