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2022-12-26為什麼油炸食物時會滋滋作響?油鍋內聲音的祕密 637 期

Author 作者 施奇廷/清華大學物理系博士,任教於東海大學應用物理學系,從事計算神經科學研究;並致力於將影視、動漫畫等娛樂作品與物理教育結合,希望吸引更多人進入物理學的世界。

Take Home Message
►比起美食的色香味,該如何研究食物的「聲音」,是一件更加不容易的事情。
►水滴進入熱油後可能會形成三種模式的泡泡:爆炸腔、伸長腔、振盪腔。不同模式的泡泡會產生相異的型態變和特定的聲音頻率。
►若能解析出更多泡泡與聲音的關聯,或許就能營造出更安全的烹飪環境,甚至是煮出更美味的料理。

臺灣是美食的國度,講到「美食的條件」,應該就是大家最熟悉的「色、香、味俱全」了。美食的味道要好當然不在話下;腦科學研究也已經證實,鼻子的嗅覺神經所接受到的食物味道訊號,會讓我們的味覺更加敏銳;食物精心配色與擺盤,也能讓用餐的體驗更加愉悅。

相對於味覺、嗅覺、視覺,「聽覺」在飲食文化中就比較少被提及。大概就止於在夜市裡漫步的時候,聽到鹽酥雞攤油鍋裡,雞肉在熱油中滋滋作響;或是蚵仔煎店家將蚵仔與青菜灑到高溫的鐵板上時,水分刷的一聲變成水蒸氣的聲音,也能挑起我們的食慾。

對食客來說,比起色香味,聲音的吸引力較屬於輔助性質;不過對於廚師來說,聲音所傳達的訊息就有用得多。在美食動漫畫作品《中華一番!》中的「浪子」顏先,就可以從聲音來判斷廚具火候、食材熟度、調味程度、起鍋時間等。雖然這是動漫畫誇張的表現手法,但還是有它的根據,有經驗的廚師確實可以從聲音來掌握廚房的動態。

我們是否能夠利用科學的方法,進一步解析廚房裡的聲音呢?沙烏地阿拉伯的阿布都拉國王科技大學(King Abdullah University of Science and Technology, KAUST)物理科學與工程學院的特魯斯克特(Tadd Truscott),將「油鍋裡的氣泡與聲音」研究了一番,並且於去(2022)年7 月發表在《流體物理》(Physics of Fluids)期刊中。

水滴在油鍋裡會發生什麼事?

這個研究並不容易,因為廚房裡的食材成分、形狀、物理特性千變萬化,影響實驗結果的因素太多又太複雜。所以必須用物理學家最擅長的方式:先找出最簡單、但又能留下最重要特性的系統。

首先,所有的食材都可以視為「某些固體+大量的水+少量其他液體」,由於油鍋的溫度大約在150 ~ 200℃ 之間,而水的沸點是100℃,所以水分進入油鍋裡面會汽化成水蒸氣;固體部分雖然也會受到高溫的影響而產生變化,但是相較與水的「體積變大千倍」而言都是小巫見大巫。至於「其他液體」,因為量遠少於水影響不大,就先忽略不看。因此水就是食材入油鍋時,對「聲音」與「動態」影響最大的主角。這個研究將「食材」這個部分簡化為「水」,能兼顧「實驗條件易於控制」及「仍保有最重要的特性」。

(Pexels)


為了好好控制水分入油鍋的條件,研究團隊做了各種嘗試。一開始先模仿有經驗的廚師用來粗略估計油溫的方法:用竹筷子沾水後擦乾,然後插入熱油中。由於竹筷子的纖維吸附了水分,進入熱油後水被加熱變成水蒸氣,就會開始冒出氣泡,同時也聽得到這些氣泡在熱油裡發出的聲音。

正式展開實驗時,為了好好控制水分進入油鍋的條件,研究團隊設計了圖一的實驗裝置:用一根水平橫桿,將一條細線兩端綁在橫桿上,這條線會形成「懸鏈線」的形狀,然後將在線的底端附著上一滴水,體積大約為四微升(4 μL,也就是0.004 毫升)或更小。控制橫桿緩慢下降,讓水滴進入下方的熱油中,然後以麥克風收音並且以每秒幀數可達兩萬張的高速攝影機來拍攝,最後將影音訊號送入電腦記錄和分析。……【更多內容請閱讀科學月刊第637期】