Американские физики разработали математическую модель, которая описывает подбрасывание продуктов при прожарке в технике стир-фрай в воке. Оказывается, что движение сковороды можно разложить на композицию поступательного и вращательного движений, сдвинутых по фазе. Ученые считают, что разработанная модель поможет построить роботов, которые умеют не только перемешивать, но и подбрасывать продукты. О результатах своей работы исследователи рассказали на 71-ой ежегодной встрече Отдела гидродинамики Американского физического сообщества (71st Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics). Кратко об исследовании сообщает Phys.org.
Обновлено: в феврале 2020 года статья опубликована в журнале Journal of the Royal Society Interface.
Стир-фрай (stir-fry) — это традиционная для кантонской кухни техника обжаривания продуктов. В этой технике ингредиенты помещаются в вок — глубокую сковороду с пологими стенками — и заливаются небольшим количеством очень горячего масла, разогретого до температуры порядка 200 градусов Цельсия (чуть ниже температуры дымления). Чтобы продукты не пригорели, их постоянно помешивают или подбрасывают в воздух. В результате они карамелизуются и приобретают особый вкус, который называют «вкусом вока» или «дыханием вока» (wok hei).
Физики Дэвид Ху (David Hu) и Хунтан Ко (Hungtang Ko) пронаблюдали за готовкой в технике стир-фрай и разработали математическую модель, которая объясняет, как поварам удается поджарить, но не сжечь продукты. Для этого Дэвид Ху поехал в Тайвань и заснял на скоростную камеру двух поваров, обжаривающих рис (при этом повара думали, что участвуют в кулинарном шоу, а не в научном исследовании). В среднем на приготовление одной порции у них уходило около двух минут. На протяжении всего времени обжарки вок практически не отрывался от плиты и продолжал нагреваться.
Затем ученые проанализировали видео и обнаружили, что процесс готовки состоит из повторяющихся циклов длиной около 0,3 секунды, каждый из которых можно разбить на четыре фазы. В первой фазе шеф-повар наклоняет вок и слегка пододвигает его к себе, чтобы поймать падающий рис. Во второй фазе, когда большая часть риса уже «приземлилась», вок находится в наиболее удаленной точке. В третьей фазе шеф отодвигает вок и поворачивает его в противоположную сторону, подбрасывая рис. Наконец, в последней фазе большая часть риса находится в воздухе, тогда как сковорода стоит параллельно плите. Таким образом, движение вока состоит из композиции поступательного и вращательного движения, которые сдвинуты по фазе; другими словами, повар начинает вращать сковороду только тогда, когда ее поступательное движение в самом разгаре. В результате получается, что противоположные концы сковороды вращаются в противоположные стороны — этим стир-фрай существенно отличается от подбрасывания блинчиков на сковороде, при котором поступательное и вращательное движение синхронизированы.
После этого исследователи разработали математическую модель, которая описывает поведение риса при подбрасывании. Ученые считают, что с помощью этой модели легко можно построить робота, который владеет техникой стир-фрай. Все предыдущие попытки заканчивались неудачно — хотя роботы уже научились смешивать продукты, вращая их или потряхивая, они не умеют подбрасывать содержимое вока в воздух, а потому не способны достигнуть высоких температур, необходимых для карамелизации продуктов. В то же время, постоянное подбрасывание сковороды требует высокой степени концентрации и быстрой реакции, близкой к пределу человеческих возможностей. В самом деле, около 60 процентов азиатских поваров страдают от мышечных проблем. Если инженеры действительно разработают роботов, умеющих подбрасывать рис, это удешевит и значительно упростит процесс готовки.
Ученые часто пытаются применить последние достижения науки, чтобы сделать потребление пищи более приятным. Например, инженеры из Сингапура и США разработали палочки и миску, которые меняют вкус еды на кислый или соленый, а британские ученые предложили переносить маленькие кусочки пищи по воздуху с помощью акустического левитатора. Кроме того, иногда исследователи используют свои разработки для улучшения напитков. Так, немецкие химики создали искусственные «языки», которые умеют отличать настоящий виски от контрафакта, а шведские физики объяснили, почему виски полезно разбавлять водой.
Дмитрий Трунин