為什么機器蒸的饅頭沒有“靈魂”

孫璐

從中國的面條、包子、饅頭到歐美的意面、吐司、漢堡，面食養育著全世界約45億人口。但是你有沒有發現，一旦面食加上“純手工”兩個字，就會立刻身價翻倍，甚至很多人覺得機器面食雖然外形精美、大小均勻，但總缺點“靈魂”。什么是手工饅頭的“靈魂”？物理學家為了破解這個難題，出手了！

揉面到底在揉什么

想搞清楚饅頭的“靈魂”，首先得從蒸饅頭最基礎的揉面說起。面食的發酵和揉制決定了面食的口感和松軟度，而發酵和揉制又極其耗費力氣，于是很早以前，科學家就發明了“揉面神器”——廚師機。1908年，世界上第一臺廚師機由美國工程師郝伯特-約翰遜發明。機器的螺旋攪鉤由傳動裝置帶動在攪拌缸內回轉，同時攪拌缸在傳動裝置帶動下以恒定速度轉動。缸內面粉不斷地被推、拉、揉、壓，充分攪和，迅速混合，從而使干性面粉得到均勻的水化作用，擴展面筋，成為具有一定彈性、伸縮性和流動均勻的面團。但是長期以來，機器面食難以模仿手工面食口感的原因之一，就是和面的過程非常簡單機械。設定好的單一的揉面模式，揉不出想要的口感。所以，為了更好地讓機器和面，物理學家對此進行了細致研究，并探索出盡可能的優化方案。

物理學家們通過各種儀器，采用很多方法進行了大量的實驗，通過數值模擬，探索了面團揉制過程中不同階段所發生的局部機械和微觀結構的變化，采集了大量的數據，為進一步優化并獲得最佳面團揉制策略指出了方向。

揉面是為了讓面團形成網狀結構使面筋形成，從而能包裹住發酵時產生的氣體，形成蓬松的組織。面筋是小麥蛋白質構成的致密、網狀、充滿彈性的結構。面粉加水以后，通過不斷地揉面，面粉中的蛋白質會漸漸聚集起來，形成面筋。揉面越久，面筋形成越多。經過烘焙以后，蛋白質凝固，形成堅固的組織，支撐起面包的結構。面筋的多少決定了面包的組織是否夠細膩。面筋少，則組織粗糙，氣孔大;面筋多，則組織細膩，氣孔小。

揉面過程中的流變學

在物理學家眼中，揉面是一個典型的流變學問題（流變學是基于彈性和黏性，研究物體的變形和流動性的一門學科，包括應力、應變和時間之間的關系）。面團流變學特征是面粉加水形成面團前后的耐揉性、延展性和黏彈性的綜合表現。看起來白白凈凈、簡單純樸的面團，其實是一種復雜多相材料，其機械性能介于黏性液體和彈性固體之間，研究起來較為困難。簡單點說，和面和揉面的時候，有三點注意事項：第一是摻水量要合適，看吃什么樣的面，硬還是軟;第二是和面要有一定的勁道，要下力氣，不能太慢騰騰;第三是和面要向一個方向，不能來回揉，要揉到一定程度。如果揉得不均勻，把面團一扯開，就會看到各層都沒有攪拌均勻，還是成層的。所以，在和面的時候，水要適當，力道要大，變形速度要快，變化距離要長，這樣才能出好面。

物理學家利用拉伸儀記錄面團在拉伸至斷裂過程中所受力及延展長度的變化，通過拉伸曲線評價面團的拉伸阻力和延展性能等流變學特性，從而得出面團起發難易程度、面包烘焙體積、結構松緊之間的關系;利用揉混儀測定記錄面團的抗揉混阻力，從而測定面團的最佳和面時間、攪拌耐力、烘焙估計吸水值等面團流變學特性，從而得出面團的流變學參數與烘焙品質之間的關系。

中國的科學家采用質構儀進行研究，發現面團的硬度、黏力、彈性與面包的體積呈正相關。德國的科學家團隊則對面團形成、延展以及破裂的過程進行了詳細建模分析。

讓揉面機擁有大師級精湛技藝

有過和面經歷的人都知道，和面剛開始，往面粉中加入少量的水，稍一攪拌就會形成許多個小面團。如果用機器和面，讓小面團聚成大面團是首先要解決的問題。研究團隊發現，由于受到彈性的影響，面粉與水的混合物最初需要一段較長的時間才對攪拌產生響應，并形成小面塊，跟隨攪拌方向運動。空氣隨之混入，形成大小不一的“面團氣囊”。此時，各“面團氣囊”之間就會產生一種力，使面團向內流動并黏附在揉面機的靜止桿上。于是，大量面團會堆積于靜止桿和攪拌棒之間，在拉扯作用中形變、破裂，匯聚成一個個更大面團。但是面團與面團之間仍然處于“散架”狀態，沒有聚合成一整塊大面團。如何讓面團更均勻地、更容易地“團聚”起來，而不是一直處于“散架”形態呢？研究團隊進一步研究終于發現，可以通過在揉面機內增加一根旋轉臂并加大旋轉臂弧度，或是采用相反轉向的兩根旋轉臂，可以很好地使面塊之間發生纏繞，并克服攪拌過程中的剪切力，“捏合”小面塊凝結成大面團。

當面團成形之后，怎樣調整和面的時間和力道，賦予面食不同的口感？研究進一步發現，在攪拌過程中，面團內部不同部分的最大速度差，出現于面團中部以及靠近旋轉臂最大曲率半徑處——這個區域是面團伸縮的最主要區域，也是產生面團氣囊的關鍵區域。所以，要想改變面團的質地，可以通過優化和調節轉速、懸臂參數，獲得不同的空氣摻雜的質感。

普通的廚師機通常只能夠將攪拌臂的模型限定在極為簡化的幾何形狀上，例如同心圓柱結構，也幾乎沒有考慮材料的彈性，因而造成了揉制的面團或松散或不均勻。研究結果表明，采用直桿旋轉臂混合面團的方式不如曲桿旋轉臂或者螺旋桿混合方式的效果好。因此，未來的自動揉面機可通過使用更彎曲的螺旋臂或附加的螺旋捏合器代替中心固定棒，來進一步改善面團混合效果，再加上非等溫過程控制，可以讓機器擁有大師級揉面“手藝”。

雖然只是小小的面團，但科學家也在這些揉面的過程中進行了大量的科學演算和物理研究。相信不遠的未來，在科學家們的努力下，每個家庭都能夠擁有一臺“面點大師”級揉面機，只需要輕松地操作，就能帶來眾多充滿“靈魂”的食品，讓我們在每一個“靈魂”食品的滋養下，繼續為每天的工作、學習努力地前行吧！

（責任編輯：趙夢祺責任校對：白玉磊）