炒饭的物理原理
炒饭的历史可以追溯到1500年前,当时隋朝的厨师们开始将米饭热炒,这种厨艺技术可使食物经受1200°C的温度而不会起火燃烧。
但64.5%的中餐厅厨师报告说,高速颠锅可能是造成他们肩部疼痛的原因之一。美国佐治亚理工学院的博士生Hungtang Ko和David L. Hu对此进行了定量研究,试图优化这一过程。他们希望最近发表在《皇家学会学报:界面》上的研究能够激发炒饭机器人和外骨骼的研发,以减少厨师的肌肉损伤率。
炒饭锅的重量和形状使其能够达到极高的温度。在这些条件下,由于米饭蛋白质中的氨基酸与分解的糖反应,食物会迅速变成褐色,从而赋予炒饭所需的风味。但是,如果在这样的温度下煮太长时间,糖就会焦糖化并最终燃烧。使用炒锅的厨师必须迅速将大米翻炒以防止灼伤。研究表明中餐厨师中肩痛的患病率很高,研究人员将这部分归咎于炒锅。
通过视频对炒饭过程进行建模分析
研究人员在中国拍摄了五位炒饭厨师(这些餐馆分别是位于中国台湾和河南省),他们分析镜头并生成了炒锅运动的数学模型。厨师很少将沉重的炒锅从炉子上抬下来,因此研究人员能够将炒锅近似理解成一对摆,其中,炒锅底部上方的一个点是第一个摆的支点,而炒锅与锅之间的接触点也是如此。炉子是第二个摆的支点。基本上,模型炒锅以往复运动和跷跷板运动的形式运动。
炒锅形状对稻米轨迹的影响
研究过程中,科学家们对五位专业餐厅厨师的炒饭过程进行了分析。结果发现,炒饭时的颠锅周期为0.3秒,涉及两个运动方向:平移(使米沿着炒锅滑动)和旋转(将米扔向空中)。结合运动学,并使用基于弹丸运动理论模型来预测米饭的轨迹。根据三个指标对所有可能的运动进行分析:被颠锅的大米的比例,它们飞行高度和大米的角位移。有该模型,研究人员可以模拟米粒的运动轨迹。然后,他们使用此模拟来计算炒锅的运动,以确保大多数米粒落在最佳位置而不会抛出锅外。他们分析了厨师的颠锅频率以及两个理想摆之间的相位差。
炒饭的锅可以近似理解成一对摆
视频显示,尽管餐厅条件不同,厨师们还是倾向于每秒将米饭抛掷2.7次,随着抛掷周期的增加,米饭饭粒的速度略有提高。根据模拟,最佳的最佳颠锅速度为每秒3次,摆之间的相位差为1弧度(约57度)。基本上,来回颠锅的运动和跷跷板运动必须协同工作,以使大米在平底锅中传播的距离最大化,而不会使大米越过锅的边缘。
最终,研究人员确定了烹制炒饭的最佳方案,并提出了改进炒锅的方法。这项研究可能会启发翻炒机器人和外骨骼的设计,以减少专业厨师中肌肉拉伤的发生率。