4. Еда и напитки
Банановые доспехи
«В холодильнике кожура бананов темнеет быстрее, чем в обычном помещении, но сами плоды остаются вполне съедобным. Я думал, они темнеют от окисления, но тогда почему в холоде оно происходит быстрее?»
Алан Уолтерс Кардифф, Великобритания
Я не рекомендовал бы хранить бананы в холодильнике. Как у всех живых организмов, плотность клеточных оболочек бананов приспособлена к тому, чтобы соответствовать нормальной для бананов температуре. Это достигается путем варьирования количества ненасыщенных жирных кислот в липидах оболочек: чем холоднее банан, тем выше содержание ненасыщенной жирной кислоты и тем более оболочка подвержена порче при данной температуре. Если переохладить плод, клеточные оболочки просто станут лишком вязкими и утратят способность отделять друг от друга клетки и их компоненты. Следовательно, ферменты и субстраты, которые в обычном состоянии разделены, перемешаются.
Вне холодильника перезрелый плод темнеет по тем же причинам, но в этом случае распад оболочек происходит в процессе общего старения растительной ткани. Повреждения, вызванные хранением в холоде фруктов, предназначенных на продажу, представляют серьезную проблему для экспортеров тропических плодов, в то время как фрукты умеренного климата, например яблоки и груши, можно спокойно хранить при температуре, близкой к точке замерзания. Интересно, какие бананы вкуснее — те, что хранились в холодильнике или в помещении? Поскольку помидоры — тоже субтропический плод, класть их в холодильник я опять-таки не советую.
Алистер Макдугал Институт пищевых исследований, Норидж, Норфолк, Великобритания
Многие фрукты в холодильнике хранятся дольше, но большинству тропических и субтропических плодов, особенно бананам, холод вреден. Идеальная температура для бананов 13,3 °С. При температуре ниже 10 °С банан портится быстрее из-за выделения ферментов, кожура может почернеть за одну ночь, мякоть и кожура размягчаются. Вытекание ферментов из клеточных хранилищ вызвано увеличением проницаемости клеточных оболочек. Процесс регулирует этиленовый газ: он управляет созреванием, реакцией на холод и на нападение паразитов.
Два фермента, вызывающих распад основных полимеров, отвечающих за клеточную структуру растения, — целлюлаза и пектинэстераза. Под их воздействием распадаются целлюлоза и пектин соответственно. При размягчении мякоти банана происходит также распад крахмалов под воздействием ферментов типа амилазы.
Почернение кожуры вызывает еще один фермент — полифенилоксидаза (ПФО). Это кислородозависимый фермент, который полимеризует естественные фенолы банановой кожуры, превращая их в полифенолы, сходные по структуре с меланином, образующимся в загоревшей на солнце человеческой коже.
Кислота ингибирует ПФО, именно поэтому яблокам не дают темнеть, сбрызгивая их лимонным соком. У бананов низкая кислотность, возможно, поэтому они темнеют так быстро. И наконец, потемнение кожуры можно замедлить, если покрыть банан воском, препятствующим проникновению в ткани кислорода.
М. В. Уэринг Брейнтри, Эссекс, Великобритания
В дополнение к предыдущему ответу: да, потемнение — реакция окисления. Да, она начинается при охлаждении. Но пониженная температура не ускоряет реакцию окисления у бананов.
Бананы любят жаркий климат, оболочки их клеток повреждаются при хранении в холодильнике. Повреждение оболочек вызывает утечку таких фенольных аминов, как допамин, который обычно присутствует в вакуолях клеток кожуры банана, и реакцию этих аминов с окисляющими ферментами (ПФО). Затем допамин может окислиться под воздействием атмосферного кислорода, образуются бурые полимеры, служащие защитным барьером. Начавшуюся из-за повреждения охлажденных оболочек реакцию потемнения может ускорить тепло.
В порядке эксперимента положите банановую кожуру в холодильник на несколько часов. Она останется светлой, потому что, несмотря на разрушение клеточных оболочек от мороза, оксидаза при таких низких температурах не действует. Затем дайте кожуре полежать всю ночь при комнатной температуре: поскольку допамин окислится, кожура станет угольно-черной. Контрольную кожуру храните всю ночь при комнатной температуре: она останется светлой, потому что оболочки вакуолей не пострадают.
Стивен Фрай Университет Эдинбурга, Великобритания
Белый напиток
«Почему напитки, в состав которых входит анис, например перно или самбука, белеют при добавлении воды?»
Александер Хеллеманс Амстердам, Нидерланды
Анисовые напитки обязаны своим вкусом ароматическим соединениям — терпенам. Терпены растворяются в спирте, но не в воде. Алкоголя крепостью 40% достаточно, чтобы растворить терпены, но если напиток смешивают с водой, терпены вытесняются из раствора и образуют молочную суспензию.
Напиток абсент на основе полыни, в настоящее время запрещенный в ряде стран из-за токсичности, дает еще более впечатляющую зеленую суспензию. Терпены — основной компонент множества резких растительных запахов и вкусов, в том числе лимонного сорго и тимьяна.
Томас Ламли Ньютаун, Новый Южный Уэльс, Австралия
Прозрачный камень
«Как заморозить прозрачный лед? В кубиках льда из моей морозилки всегда присутствуют пузырьки. Я фильтрую воду, использую только кипяченую, но лед никогда не выглядит таким, как в рекламе скотча».
Филип Сасмен Университет Монаш, Виктория, Австралия
В домашних морозильниках лед неизбежно получается непрозрачным потому, что в воде из-под крана содержится растворенный воздух (около 0,003% от общего веса). Когда вода в ванночке для льда замерзает, по краям отсеков образуются кристаллы. Они из чистого льда и почти не содержат воздуха, поскольку растворимость воздуха внутри льда очень низкая, а под ним в воде он все еще содержится в жидком виде.
Когда концентрация воздуха в воде достигает 0,0038% от общего веса, а температура падает до -0,0024 °С, жидкость утрачивает способность содержать воздух, начинается новая реакция. По мере замерзания воды воздух вытесняется из нее. Естественное состояние воздуха при данной температуре и давлении — газообразное, поэтому он образует пузырьки во льду.
Коммерческие аппараты для производства льда делают красивый прозрачный лед, пропуская постоянный поток воды между замораживающими металлическими выступами или над замораживающими металлическими ванночками. При этом часть воды замораживается, а остальную сливают, потому что концентрация воздуха в ней резко возрастает. Когда лед становится достаточно толстым, выступы или ванночки нагревают, чтобы отделить прозрачный, кристально-чистый лед, который вполне достоин съемки в рекламе.
Увы, без такого аппарата автору вопроса не изготовить прозрачные кубики льда.
Эндрю Смит Ньюкасл-апон-Тайн, Великобритания
Наибольшую плотность вода имеет при температуре около 4 °С. При более низкой температуре вода становится менее плотной и приближается к точке замерзания.
Воздушные пузырьки образуются во льду, когда остывание воды происходит слишком быстро, поэтому в разных слоях воды температура различается. Обычно лед образуется сначала на поверхности воды, потому что более теплая и плотная вода уходит вниз и остается под слоем формирующегося льда.
Вдобавок верхний слой обычно находится в контакте с холодным воздухом. То же самое происходит при замерзании воды в озере. Разная скорость расширения в толще воды неизбежно приведет к появлению пузырьков воздуха, которые не смогут всплыть, потому что на поверхности уже образовалась ледяная корка.
Чтобы избежать появления пузырьков, необходимо охлаждать воду очень медленно, без больших перепадов температуры, вызывающих разное расширение. При медленном охлаждении воздуху хватает времени, чтобы всплыть на поверхность и испариться прежде, чем воду покроет слой льда.
Хань Ин Лоук Эдинбург, Великобритания
Если вам не удалось изготовить прозрачный лед даже из кипяченой воды, возможно, все дело в фильтрации и кипячении. Например, газ может быть растворен в воде даже после кипения, жесткую воду понадобится деионизировать, чтобы очистить от газа.
Кроме того, при остывании воды полезно ограничить доступ воздуха к ней, например закрыть сосуд пищевой пленкой. Постарайтесь дойти до точки замерзания, охлаждая воду медленно, сверху вниз, может быть, в полистироловой емкости, закрытой сверху пленкой. Не пользуйтесь вакуумными емкостями, поскольку стекло — слишком хрупкий материал.
Хотя количество вымерзающего газа не зависит от метода замораживания, постепенное достижение температуры замерзания позволяет получить хороший толстый кусок прозрачного льда. Со временем начнет появляться мутный лед, тогда процесс можно будет остановить.
Джон Ричфилд Деннесиг, Южная Африка
В воде содержатся растворенные газы. Когда вода замерзает, газ вытесняется из нее и образует пузырьки, которые остаются во льду и придают ему непрозрачный вид.
Чтобы сделать прозрачный лед, необходимо взять не холодную, а теплую воду, поскольку в ней содержится меньше растворенного газа. Кроме того, попробуйте уменьшить мощность морозильной камеры, чтобы газ успевал выходить из воды в процессе замерзания. Я попробовал этот способ и убедился в его эффективности.
Габриэль Соуза Кембридж, Великобритания
Боюсь, автора вопроса соблазнила профессиональная фотография из тех, на которых в скотче лежат вырезанные вручную кубики плексигласа, изображающие лед. Плексигласом заменяют лед потому, что в ярко освещенной студии он быстро растает. Присмотревшись, автор вопроса заметит также на менисках других напитков мелкие стеклянные пузырьки из тех, которые не исчезают в нужный момент.
Мартин Хасуэлл Бристоль, Великобритания
Через край
«Если напить игристое вино или пиво в сухой бокал, оно вспенится. Если бокал влажный, этого не произойдет. Если налить немного игристого вина в бокал так, чтобы оно вспенилось и пена дошла до краев, затем дать пене осесть, можно быстро долить бокал до краев, зная, что пена не потечет через край. Почему?»
X. Сидней Кертис Хауторн, Квинсленд, Австралия
Пиво, игристые вина и другие шипучие напитки — жидкости, чрезмерно насыщенные газом. В термодинамике известны газы, образующие пузырьки в растворенном состоянии. Их количество зависит от температуры воды и атмосферного давления.
Давление этих пузырьков может достигать 30 атмосфер при диаметре всего 0,1 микрометра. Поскольку растворимость газов увеличивается с ростом давления (закон Генри), газ снова переходит в растворенную форму так же быстро, как вышел из нее.
Пузырьки могут образовываться вокруг частиц пыли, неровностей поверхности и царапин. Эти очаги — гидрофобные, в них возникают воздушные карманы, которые разрастаются сначала без формирования мелких пузырьков. После достижения критического размера воздушный карман лопается и превращается в выгнутый пузырь, радиус кривизны которого достаточно велик, чтобы предотвратить самосхлопывание.
Д.П. Мейтленд Кафедра теоретической и прикладной биологии, Университет Лидса, Западный Йоркшир, Великобритания
Кроме того, здесь наблюдается каскадный эффект. Когда количество пузырьков достигает определенного критического числа на единицу объема, само по себе это создает физический дисбаланс и приводит к появлению новых пузырьков. Очагами образования пузырьков могут стать различные шероховатости. Мельчайшие кристаллы солей (например, сульфата кальция) остаются на стенках бокала, если его сушили на воздухе методом испарения, после того, как ополоснули жесткой водой. Если бокал вытерли посудным полотенцем, на стенках остались частицы волокон хлопка. Пыль может осесть в бокал, если он постоит вертикально достаточное время. А мелкие царапины присутствуют на внутренней поверхности всех бокалов, кроме самых новых.
Когда внутри бокал влажный, все кристаллы солей растворяются, любые частицы волокон уже не служат очагами пенообразования. Но почти вся пыль и царапины остаются на прежнем месте. Однако они уже будут смочены жидкостью, а новая порция жидкости, насыщенной газом, достигнет их очень медленно, в процессе диффузии. Пузырьки все равно будут появляться, но с такой скоростью, что каскадный эффект уже не возникнет. В итоге пена не перельется через край.
Аллан Дидс Дейвентри, Нортгемптоншир, Великобритания
Чтобы продемонстрировать описанное выше, возьмите бокал и старательно смажьте его изнутри растительным маслом, которое лучше покрывает поверхность, чем вода. Затем налейте в бокал газированный напиток, например лимонад. Вспенивание будет нулевым или минимальным. Добавьте несколько миллионов очагов вспенивания в виде столовой ложки сахарного песка, и образование пены будет подобно извержению вулкана.
Рональд Бленкинсоп Уэстклифф-он-Си, Эссекс, Великобритания
Благодаря современным технологиям производства бокалы получаются настолько идеальными, что некоторые производители намеренно делают на стенках шероховатости, особенно на пивных кружках, чтобы в напитке образовывалось достаточно пузырьков и пена доходила до самого края.
Тони Флури Ипсвич, Суффолк, Великобритания
Луковое горе
«Что это за раздражающее вещество, от которого льются слезы, когда режешь лук? Есть ли какой-нибудь способ избежать слез?»
Стивен Митчелл Редрут, Корнуолл, Великобритания
В составе лука и чеснока есть производные серосодержащих аминокислот. При нарезке лука одно из этих соединений, S-1-пропенилцистеин-сульфоксид, ферменты преобразуют в летучий пропантиал S-оксид — луковый слезоточивый газ.
При контакте с водой, в данном случае в глазах, это вещество подвергается гидролизу и разлагается на пропанол, серную кислоту и сероводород. Выделяя слезы, глаза пытаются растворить кислоту. Но аромат лука, возникающий при тепловой обработке, — заслуга тех же серных соединений.
Чтобы избежать слез, можно посоветовать один из следующих способов: не употреблять в пищу лук (но при этом вы лишитесь аппетитного аромата), носить очки типа «консервы» (но выглядеть вы будете глуповато), нарезать лук под водой (но при этом смоется вкусный запах) или перед тем, как нарезать лук, вымыть его и не вытирать.
Бернд Эггеи Эксетер, Девон, Великобритания
Если не хотите лить слезы, выждите максимально возможное время, чтобы раздражающее вещество рассеялось. Самый очевидный способ - стоять на расстоянии вытянутых рук от луковицы. Полезно также отклоняться от лука, а не наклоняться над ним.
Еще один способ уменьшить слезотечение — дышать ртом. Вместо того чтобы создавать движущийся через нос к глазам поток воздуха, насыщенный раздражающим веществом, дышите ртом: воздух будет поступать непосредственно в легкие, а при выдохе — отгонять луковый запах от лица.
Чтобы случайно не сделать вдох носом, зажмите в зубах металлическую ложку. При этом воздух будет проходить между зубами, а когда у нас открыт рот, мы дышим преимущественно им, а не носом. Я обнаружил, что держать перевернутую ложку особенно удобно и эффективно, но не знаю, как можно объяснить это с научной точки зрения.
К. Берк Фарнхем, Суррей, Великобритания
Я убедилась, что контактные линзы предохраняют глаза от раздражающего вещества при нарезании лука.
Илейн Даффин Кигли, Западный Йоркшир, Великобритания
Нарезая лук, надо положить под верхнюю губу ломтик лимона. Смотрится неприглядно, зато не приходится лить слезы.
Шейла Рассел Стейне, Миддлсекс, Великобритания
Могу подсказать старую хитрость: держать между зубами кубик сахара, который впитывает раздражающее вещество. Действует не только сахар, но и серные спички, хотя сейчас ими пользуются редко.
Мишель Тюриом Женева, Швейцария
Нарезая лук, держите между губами кусочек хлеба, например четверть ломтика. Моих родных научил этому в 60-х годах XX века в Танзании наш повар Виктор Мапунда из Малави.
Джон Нурвик Лондон,Великобритания
Вопрос стиля
«Нам говорили, что красному вину надо дать "продышаться", чтобы улучшились его аромат и вкус, а потом пить. Рискую прослыть плебеем, но все-таки: не проще ли будет вылить вино в шейкер для коктейлей, поболтать секунд десять и дать пене осесть?»
Крис Джек Лондон, Великобритания
Вину дают «продышаться», чтобы летучие и ароматические вещества начали испаряться: это помогает нам прочувствовать букет. Взбалтывание напитка в шейкере — совсем другое дело. Напиток в шейкере содержит газ, он насыщен кислородом. В окисленном виде вино имеет совсем другой вкус.
В некоторых случаях вкус может оказаться приятным. Но если вы окислите вино, получится уксус, который вряд ли придется вам по вкусу. Следовательно, истинная причина указаний вроде «смешать, не взбалтывать» зависит от того, что у вас в бокале.
Пол Маврос Университет Аристотеля, Фессалоники, Греция
Причины, которыми раньше объясняли необходимость декантации красных вин, в последние несколько лет изменились. Все дело в двух обстоятельствах: развитии технологии виноделия и вкусе вина.
Изначально вино декантировали для того, чтобы отделить от органического осадка, скоплений виннокаменной кислоты, таниновых соединений, микрочастиц, присутствовавших в отжатом виноградном соке, белковых веществ, образующихся при выдерживании вина.
Поскольку размеры этих частиц варьируются от очень мелких до микроскопических, а их плотность немногим выше плотности самого вина, согласно закону Стокса, при случайном взбалтывании содержимого бутылки оседание этих частиц на дно будет происходить чрезвычайно медленно.
Великолепное механическое устройство, декантер, для того и существует, чтобы очень медленно наклонять бутылку, не взбалтывая в ней осадок.
Совсем иная причина, требующая декантации, — аэрирование вина, благодаря которому раскрываются вторичные элементы букета. Если традиционные старые вина могут отчасти лишиться аромата из-за интенсивной аэрации и быстро приобрести застоялый запах, декантация с целью аэрации способствует развитию вкуса молодых вин или вин, выдержанных в дубовых бочках; соотношение первичных и вторичных компонентов аромата у этих вин совсем другое.
В Италии, где много прогрессивных виноделов экспериментируют с новыми купажами и методами выдерживания, под декантацией нередко подразумевают выливание содержимого бутылки в графин-декантер. При этом возникает хаотическое вихревое движение с интенсивным перемешиванием воздуха и вина.
В руках опытного и самоуверенного сомелье такая процедура может превратиться в эффектное зрелище. Эта причина декантации получила логическое развитие: современные стеклянные декантеры в Италии стали делать плоскими, что обеспечивает максимальное взаимодействие вина и воздуха и усиливает аэрирование.
Оливер Строб Базель, Швейцария
Принято считать, что красное вино должно иметь естественную температуру при употреблении, а поскольку его зачастую хранят в относительно прохладных помещениях (близко к полу), вину дают «продышаться» в первую очередь для того, чтобы повысить его температуру.
Но естественная температура воздуха в Великобритании обычно низковата, а красное вино особенно приятно пить при температуре 30 °С. Поместите бутылку красного вина в микроволновку на 50—60 секунд (в зависимости от времени года) на большой мощности: это поможет добиться желаемого эффекта без необходимости ждать, когда вино «продышится». Не забудьте только снять колпачок из фольги и выдернуть пробку. Альтернативный способ — взбалтывание вина в шейкере для коктейлей — приведет к образованию различных продуктов окисления, в том числе уксуса, что отрицательно скажется на вкусе.
М. В. Уэринг Брейнтри, Эссекс, Великобритания
Только химики употребляют красное вино при температуре 30 °С. Наши эксперты по винам рекомендуют примерно 17° С. — Ред.
Один или два?
«Специалисты советуют заново кипятить воду каждый раз при заваривании чая или приготовлении кофе. Почему?
Айвор Уильяме Оукхемптон, Девон, Великобритания
Чем плоха вода, которую вскипятили дважды? Неужели кто-нибудь замечает разницу?»
Заново вскипяченная вода для заваривания чая подходит лучше, чем та, которую вскипятили дважды, потому что в свежей воде больше кислорода. Чай получается вкуснее, из заварки выделяется больше вкусовых компонентов. Это легко продемонстрировать, если положить тщательно отмеренное количество заварки в два толстостенных стакана и залить один из них водой, которую вскипятили один раз, а другой — водой, вскипяченной дважды. Через три минуты внимательно рассмотрите содержимое обоих стаканов: в единожды вскипяченной воде чай настоится гораздо лучше.
Дж. Р. Стаффорд Marks & Spencer, Лондон,Великобритания
В детстве мне объясняли, что от свежей воды чай вкуснее потому, что в ней больше растворенного кислорода. В застоявшейся или перекипяченной воде меньше растворенного кислорода. В Стандарте Великобритании 6008, в котором подробно описан процесс заваривания чая, сказано, что вода должна быть только что вскипевшей, но сколько раз — не указывается. Там же написано, что в первую очередь надо наливать в чашку молоко, чтобы не пострадала глазурь.
Поскольку этот Стандарт Великобритании идентичен международному (ISO 3103), остается лишь удивляться тому, что за границей невозможно найти чашку прилично заваренного чая.
Н. С. Фрисуэлл Хоршем, Западный Суссекс, Великобритания
Необходимость заливать листья чая заново вскипяченной водой обычно объясняют тем, что при продолжительном кипячении теряется растворенный кислород и вкус чая получается невыразительным. Мои эксперименты с водой, которая кипела в течение часа, и только что вскипяченной водой показали, что разница между ними практически незаметна. В обоих случаях заваривался и настаивался в течение пяти минут высококачественный чай.
Я удивился, если бы повторное кипячение воды имело хоть какое-нибудь практическое значение для заваривания чая в пакетике.
Хаттон, Дербишир, Великобритания
Вижу, по меньшей мере одного читателя так и не удалось убедить в необходимости заново кипятить воду для чая.
Однажды, в экстренном порядке отправившись за границу, мы получили указание кипятить в течение нескольких минут всю воду, предназначенную для питья. На вкус чая это не повлияло. Но мы решили воспользоваться домашней скороваркой, чтобы поднять температуру воды выше уровня кипения и тем самым тщательно простерилизовать ее. Такая вода годилась для питья и приготовления пищи, но чай из нее оказался отвратительным.
С другой стороны, мне доводилось пить чай на высоте 2100 метров над уровнем моря, где, разумеется, температура кипения ниже 100 °С, и я не заметил разницы во вкусе. И мой хозяин, владелец чайной плантации, никак это не прокомментировал.
Если не принимать во внимание эксперимент со скороваркой, я считаю гораздо более важным фактором продолжительность заваривания чая.
А. С. Ротни Ист-Гринстед, Суррей, Великобритания
А. С. Ротни будет удивлен, но его (или ее) блестящая скороварка стала причиной отвратительного вкуса чая. Причина изменения вкуса — растворенный в воде алюминий, а не высокая температура, воздействию которой подверглась вода. Когда чайники делали из алюминия, к ним прилагали инструкцию, в которой рекомендовали несколько раз прокипятить в чайнике свежую воду, каждый раз выливая ее. Только после этого следовало вскипятить воду для чая. Во время повторного кипячения тусклая патина оксидов образуется внутри чайника и мешает воде растворять чистый алюминий.
Лорна Инглиш Лондон, Великобритания
Заваривание чая свежей водой не имеет никакого отношения к кислороду: оно связано с растворением солей металлов (преимущественно двууглекислого магния и кальция, сульфатов и хлоридов), которые содержатся в воде из-под крана и влияют на цвет и вкус чая.
Зависимость цвета чая от солей металлов можно продемонстрировать, сравнив чай на заново вскипяченной воде (деионизированной или талой из морозилки) с чаем на воде из-под крана. Соли в воде из-под крана придают чаю более темный оттенок, напиток выглядит мутным из-за осадков нерастворимых солей, таких как таннаты.
При кипячении воды из-под крана дестабилизируется состояние бикарбонатов (так называемая временная, или карбонатная жесткость), которые выпадают в осадок как нерастворимые карбонаты при охлаждении (поэтому со временем чайник покрывается изнутри накипью). В районах, где вода жесткая и в ней присутствует больше растворенных солей, повторное кипячение и охлаждение позволяют удалить из воды достаточное количество солей магния и кальция, хотя длительное кипячение без охлаждения почти не дает эффекта.
Из неоднократно вскипяченной и охлажденной воды чай получается менее вкусным по трем причинам. Во-первых, часть выпавших в осадок карбонатов остается в нем даже после повторного кипячения в виде суспензии, которая выглядит как белая пена (она наиболее заметна в новых пластиковых чайниках), и этот вкус более заметен, чем вкус бикарбонатов, растворенных в воде, особенно когда пена взаимодействует с чаем.
Во-вторых, соли в воде, которые не дестабилизируются при кипячении (так называемая некарбонатная, или постоянная жесткость), постепенно концентрируются в процессе испарения и придают напитку неприятный вкус.
И наконец, незначительные, следовые количества металлов (железа или меди) могут накапливаться в воде при неоднократном кипячении, взаимодействовать с кислородом и восстановительными веществами в чае (фенолами) в ходе сложных окислительно-восстановительных реакций, чем еще больше портят вкус.
М. В. Уэринг Брейнтри, Эссекс, Великобритания
У меня зависимость от кофеина, без чая я могу обойтись всего один день, потом начинаются сильные головные боли. Чтобы сберечь топливо в пеших походах, продолжающихся несколько дней, я пытался на несколько часов оставлять чайный пакетик в бутылке с холодной водой. Способ сработал: я не просто получил дозу кофеина — напиток имел вкус чая, хотя и холодного. Правда, я еще не пробовал сделать холодный настой, а затем подогреть его в микроволновке, но, думаю, чай получится приемлемый.
Сид Кертис Хауторн, Квинсленд, Австралия
На самом деле А. С. Ротни заблуждается.
Мой отец был дегустатором чая, он всегда сразу замечал, если мы кипятили воду для чая слишком долго. Как это ему удавалось?
Жесткая вода — а в большинстве случаев в воде присутствуют соли минералов в растворенном виде, повышающие жесткость, — закипает медленнее, чем мягкая или щелочная вода. Если кипятить жесткую воду значительно дольше стандартных полутора минут, внутри на чайнике осядет больше растворенных солей. В результате вода получится более мягкой, чем ожидалось, и лишенной того баланса свойств, на который рассчитывает дегустатор чая. Такой чай заварится быстрее и будет темнее по цвету, чем обычный.
Производители чая постоянно совершенствуют свою продукцию, делают купажи более гармоничными, подходящими для продажи в районах с разной жесткостью воды, даже если этикетка чая остается прежней. Жесткую воду можно искусственно смягчить с помощью бикарбоната натрия, но резкое изменение цвета и вкуса воды неприемлемо для большинства людей, в том числе дегустаторов чая.
Бернард Хаулетт Лафтон, Эссекс, Великобритания
Молочная спираль
«Здесь, в Зимбабве, молоко продается в пластиковых пакетах. Большинство покупателей срезает уголок пакета, чтобы вылить молоко. Я заметил, что под давлением молоко вытекает из пакета спиралевидной струйкой. Также ведут себя и другие жидкости. Какая сила заставляет изгибаться спиралью свободно падающую струйку? Я обратил внимание: чем меньше отверстие в пакете, тем больше витков у молочной спирали».
Дэвид Уайт Чиной, Зимбабве
Спиральный эффект, который вы наблюдали, лишь часть водоворота, возникающего в пакете при вытекании молока. Сила, которая заставляет молоко виться спиралью, называется кориолисовой. Она создает все вихревое вращение, какое можно увидеть. Такой же эффект возникает в картонных молочных пакетах и бутылках, но он менее заметен из-за формы поперечного сечения отверстий. Когда молоко под давлением вытекает из пакета, а мы сжимаем пакет, тем самым мы увеличиваем скорость течения жидкости. При этом растет кориолисова сила, которая пропорциональна скорости объекта во вращающейся инерциальной системе координат, а также пропорциональна угловой скорости системы и расстоянию от объекта до оси вращения. Так возникает тугая спираль. По сути дела, молоко завинчивается под давлением.
Джон Лентон Кордоба, Аргентина
Скручивание струйки молока, вытекающего из пакета, зависит в первую очередь от формы отверстия (обычно длинного и узкого), разницы давления на молоко с обеих сторон отверстия, силы поверхностного натяжения между молоком и стенкой пакета. Но кориолисова сила, на которую ссылался автор предыдущего ответа, тут ни при чем.
Кориолисова сила действительно существует. Поскольку Земля вращается, в жидкости, текущей по поверхности Земли, возникает кориолисово ускорение, перпендикулярное направлению скорости. В Северном полушарии кориолисово ускорение заставляет зоны низкого давления, ураганы, вращаться против часовой стрелки. Но в Южном полушарии тайфуны закручены по часовой стрелке из-за смены направления кориолисова ускорения.
Этот масштабный метеорологический эффект позволяет сделать вывод, что крошечный водоворот, возникающий в ванной, из которой выдернули пробку, к северу от экватора вращается в одну сторону, а к югу от экватора - в другую. Но это неверно. Кориолисова сила слишком мала, чтобы определять направление вращения водоворота в ванной и скручивания струйки молока, вытекающей из пакета. Проявления этой силы можно заметить в воде только в условиях регулируемого эксперимента — например, в симметричной емкости с низким трением в случае жесткого контроля термических потоков, после того как вода день или более постояла в емкости и затихли все остаточные колебания, вызванные наполнением.
Реймонд Холл По электронной почте, без обратного адреса
Ответ на вопрос не совсем корректен. Действительно, спираль вытекающего молока — частица водоворота, образующегося внутри пакета, но автор ответа ошибся, полагая, что сам водоворот возникает из-за эффекта Кориолиса.
На самом деле причина — «эффект фигуриста». Любое воздействие на пакет с молоком приводит содержащуюся в нем жидкость в движение в том или ином направлении. Когда жидкость вытекает через отверстие, в ней сохраняется угловой момент. Это значит, что струйка небольшого диаметра вращается быстрее — так фигуристы ускоряют вращение, прижимая руки к телу. Вот почему молочная спираль, вытекающая из маленьких отверстий, скручена сильнее.
Соня Легг Калифорния, США
Целься! Лей!
«Когда я открываю картонный пакет молока, мне приходится быстро наклонять его, чтобы наполнить стакан. Если наклонять пакет слишком медленно, молоко вытечет из пакета, получится лужа. Так же обстоит дело с апельсиновым соком и другими жидкостями. Почему при медленном наливании струйка течет по пакету?»
Том Хан Брэдфорд, Западный Йоркшир, Великобритания
Когда мы наклоняем пакет с жидкостью, чтобы налить ее в стакан, свободная поверхность жидкости в пакете поднимается в сторону отверстия. При этом возникает перепад давлений между свободной поверхностью и отверстием, благодаря чему жидкость вытекает из пакета. Вдобавок к давлению есть также силы поверхностного натяжения, действующие на жидкость и подтягивающие ее к поверхности пакета. При высокой скорости вытекания давление гораздо больше силы поверхностного натяжения, и жидкость вытекает из пакета, как положено, образуя предсказуемую изогнутую (параболическую) струю, падающую в подставленный стакан.
Но при низкой скорости истечения наступает момент, когда сил поверхностного натяжения оказывается достаточно, чтобы изменить траекторию движения жидкости: она уже не падает из отверстия, а «прилипает» к поверхности пакета снаружи (при условии, что это картонная коробка с плоским верхом). Притянутая к поверхности струя жидкости останется таковой из-за сил поверхностного натяжения и явления, которое называется эффектом Коандэ. Он наблюдается, когда жидкость течет по выпуклой поверхности (например, вода из-под крана огибает поверхность ложки) и создает внутреннее давление, вызывающее «прилипание» струи к поверхности.
Совместного действия сил поверхностного натяжения и эффекта Коандэ обычно достаточно, чтобы заставить струю жидкости огибать верхнюю поверхность коробки и стекать по ее боку, таким образом обеспечивая максимальное попадание жидкости из пакета вам на ноги.
Эксперименты показали: когда пакет полный, «подсасывание», наблюдаемое при втягивании воздуха взамен вытекшей жидкости, усиливает колебания струи и приводит к периодическому «прилипанию» струи (и увлажнению ног), даже при сравнительно большой скорости истечения.
Билл Кроутер Аэрокосмическое отделение, Университет Манчестера, Великобритания
Эффект Коандэ, или «прилипания», назван в честь румынского изобретателя Анри Коандэ (1886—1972), создавшего реактивный самолет с двумя камерами сгорания, по одной с каждой стороны фюзеляжа, направленными вниз и расположенными ближе к передней части самолета. К его ужасу, при взлете струи пламени, вместо того чтобы оставаться прямыми, «прилипли» к фюзеляжу до самого хвоста. Правда, благодаря этому эффекту имя изобретателя было увековечено.
Примерно 30 лет назад явление «прилипания» к стенкам было использовано при разработке автоматических систем управления (струйная техника), в которых маленькая струйка жидкости заставляла главный поток отклоняться от стенки и изменять направление движения. После этого поток «прилипал» к другой стенке.
Джон Уортингтон Стоурбридж, Западный Мидлендс, Великобритания
Подробнее о Коандэ и первом настоящем реактивном самолете, созданном в 1910 году, можно узнать на сайте www.allstar.fiu.edu/aero/coanda.htm . В следующем ответе описывается простая демонстрация этого эффекта. — Ред.
Этот эффект возникает вследствие общего свойства текущих жидкостей обтекать поверхности и «прилипать» к ним. Можно провести любопытный эксперимент: возьмите вертикальный цилиндр (вымытую бутылку, например, из-под вина) и поместите за ним зажженную свечу. Если стукнуть по бутылке, свеча погаснет из-за потока воздуха, образовавшегося вокруг нее.
Ричард Ханн Ипсвич, Суффолк, Великобритания
Два в одном
«Недавно я купил упаковку яиц, производители которых гарантировали, что в каждом яйце по два желтка. Они не обманули. Как сделать так, чтобы в яйце было два желтка?»
Джон Крокер Солихалл, Западный Мидлендс, Великобритания
Эти яйца — природный феномен, которым мы не управляем. Двухжелтковые яйца крупнее тех, которые откладывает большинство птиц, их проверяют отдельно от остальных. Спрос на двухжелтковые яйца превышает предложение, нам приходится подвергать яйца тщательной проверке, чтобы убедиться, что в каждом имеется по два желтка. Каждое яйцо рассматривают на свету. При этом процессе (его до сих пор называют просвечиванием — еще с тех времен, когда источником света служили свечи) желтки отчетливо видны в виде теней.
Грэм Муир Компания Stonegate Farmers Limited, Хейлшем, Суссекс, Великобритания
Попробуйте повторить этот опыт в домашних условиях, и вы увидите все, что находится внутри яйца. — Ред.
Жареные факты
«Когда я рассматриваю поверхность масла в сковороде в отраженном свете, на поверхности масла, которое греется на газу, появляется узор, похожий на соты. Размер этих сот меньше всего там, где слой масла самый тонкий. Почему?»
Рекс Уотсон Бродстоун, Дорсет, Великобритания
Похожие на соты ячейки, появляющиеся в нагретом масле, известны под названием конвективных ячеек Рэлея—Бенара. При небольшой разнице температур между нижним и верхним слоями масла тепло распространяется путем обычной теплопередачи (столкновение отдельных молекул) и никакого макроскопического движения не наблюдается. Если разница температур возрастает, конвекция (общее явление с участием множества молекул) становится более эффективным средством для переноса тепловой энергии. Нагретое масло на дне не такое плотное, оно стремится всплыть. Верхний слой масла охлаждается при контакте с воздухом и снова погружается. Это движение становится кругообразным, при нем возникают вальцы жидкости, которые сами упорядочиваются и образуют заметный узор, напоминающий соты.
Это явление было тщательно исследовано, тем более что повторить его можно в домашних условиях, поэтому теперь мы знаем, почему конвективные ячейки напоминают соты. Форма конвективных вальцов зависит от формы сосуда, в котором нагревается жидкость. В круглых сковородах легко образуются шестиугольные фигуры. В емкостях другой формы могут возникнуть удлиненные и прямоугольные вальцы с квадратным поперечным сечением.
При кругообразном движении жидкости (вверх, по поверхности, вниз, по дну) размер ячеек общего рисунка связан линейной зависимостью с толщиной слоя жидкости. Интересно, что если многие параметры можно определить, например размер конвективной ячейки, то направление кругообразного движения при возникновении конвекции остается неопределенным. После того как вращение установится (по часовой или против часовой стрелки), оно остается стабильным.
Бернд Эгген Университет Эксетера, Девон, Великобритания
Примерно через 20 минут после начала нагревания начинается по-настоящему интересная фаза конвекции. Перепады температур в слое масла достигают определенной критической величины, выясняется, что каждый из многочисленных рассеянных конвективных потоков в масле лучше сохраняет энергию, если делит зону нисходящего тока с непосредственными соседями. Сложности с противотоком исчезают. Такое совместное перераспределение очагов конвекции приводит к образованию рисунка плотных конвективных ячеек. Они имеют вид медовых сот для того, чтобы площадь соприкосновения со стенками соседних ячеек была максимальной.
Ввиду таких совместных действий ячеек конвекция значительно усиливается, восходящий поток горячего масла образует маленький фонтанчик в центре каждой ячейки. Сила, благодаря которой сохраняется рисунок ячеек, несмотря на механические и термические препятствия, — поток тепловой энергии, проходящий вверх через слой масла. Точно так же биологической системе необходимо распределение энергии (в данном случае пищевой) для сохранения целостности.
Существенный рост перепада температур приводит к распаду узора ячеек, этот процесс делится на несколько усложняющихся стадий и наконец становится хаотическим.
Роджер Керси Натли, Восточный Суссекс, Великобритания
Можно теоретически доказать, что наиболее эффективный рисунок тока в жидкости с большой площадью поверхности, в слое которой происходит перенос тепла со дна вверх, — шестиугольники, ширина которых равна толщине слоя жидкости. Горячая жидкость поднимается в центре ячеек, остывает на поверхности и затем погружается на дно по периметру шестиугольника. Подобный узор ячеек можно увидеть в любом масштабе: от миллиметровых экспериментальных сосудов до поверхности Солнца.
Гэри Одди Крэнфилд, Бедфордшир, Великобритания
Выше читатели уже дали ответы на вопрос, но, как указывает автор ответа, приведенного ниже, объяснения рэлеевской модели конвекции были не вполне корректными, поскольку эта модель применима лишь для нагревающейся жидкости достаточной глубины. — Ред.
Поведение горячего масла на сковороде — классический пример конвекции Бенара, нестабильного движения жидкости на нагреваемой ровной поверхности, которое приводит к образованию в циркулирующей жидкости правильных шестиугольных ячеек. Известно, что лорд Рэлей разработал теорию, объясняющую эту нестабильность. Но мало кто знает, что его теория была неверной.
Рэлей рассматривал горизонтальный слой жидкости на нагреваемой плоской поверхности и подразумевал, что нестабильность принимает форму параллельных, вращающихся в противоположные стороны вальцов, движимых силами плавучести ввиду разной плотности жидкости. Затем в ходе рассуждении он пришел к выводу, что размер шестиугольных ячеек близок — по счастливой случайности — к размеру ячеек, наблюдаемых Бенаром. Кроме того, Рэлей предсказал минимальный перепад температур в слое при возникновении этого движения, но он оказался примерно в 100 раз больше, чем перепад, который требовался для возникновения ячеечного потока в экспериментах Бенара.
Другие исследователи по-своему дополнили анализ Рэ-лея. Если не принимать верхнюю поверхность жидкости плоской, ясно, что она приподнята между соседними восходящими вальцами и понижена над нисходящими потоками жидкости. Это явление прямо противоположно тому, которое наблюдал Бенар. Когда эксперимент Бенара повторили, оказалось, что ячейки также могут возникать при охлаждении нагреваемой поверхности, в то время как, согласно Рэлею, при этом жидкость должна находиться в покое. Нестабильность также наблюдалась в слое жидкости под поверхностью, нагреваемой сверху, и в пространстве, где величина силы притяжения, а следовательно, и сила плавучести равнялась нулю.
В конце 50-х годов XX века была разработана новая модель конвекции Бенара, в которой жидкость приводило в движение изменение поверхностного натяжения, вызванное перепадами температуры на поверхности жидкости. Эта модель также позволяла предсказать понижение поверхности жидкости над восходящими потоками. В реальных условиях должны присутствовать оба эффекта — Бенара и Рэлея. Преобладание одного из них зависит от конкретных условий. Силы плавучести регулируют движение в жидкости, когда у нее нет свободной поверхности или когда слой жидкости толще 10 мм; в противном случае поток регулируют силы поверхностного натяжения.
Какие бы движущие силы ни преобладали, они должны быть достаточными, чтобы преодолеть сопротивление вязкости, препятствующее движению, и диффузию тепла внутри жидкости (которая сглаживает перепады температур) прежде, чем возникнет нестабильный поток. Для потоков, регулируемых силами плавучести, появление нестабильности определяется числом Рэлея: отношение сил плавучести к зависимости сопротивления вязкости от теплопереноса, в то время как для потоков, управляемых силами поверхностного натяжения, соответствующей переменной будет число Марангони, при котором силы поверхностного натяжения заменяют силы плавучести.
В тонких слоях жидкости нестабильный поток принимает форму правильных рядов шестиугольных ячеек независимо от формы сосуда. Для более толстого слоя жидкости основной нестабильный поток представляет собой ряд вальцов, параллельных сторонам сосуда, с направлением потока вдоль края и зависимостью от относительной температуры основания. Вальцы распадаются на многоугольные (не обязательно шестиугольные) ячейки при росте перепада температур.
Ричард Холройд Кембридж, Великобритания
О черствости
«Почему печенье, оставленное на ночь без упаковки, к утру становится мягким, а французский багет, пролежавший без упаковки такое же время, твердеет так, что им можно убить?»
Лорна Холл Бульон, Франция
В печенье содержится гораздо больше сахара и соли, чем в батоне. Измельченные сахар и соль гигроскопичны, они впитывают влагу из атмосферы, осмотическое давление в сладком печенье гораздо выше. Плотная текстура печенья создает капиллярный эффект и помогает удерживать влагу. В батоне мало соли и сахара, а структура мякиша открытая. Мука не реагирует на влажность в окружающей среде. Поскольку эти продукты делают по-разному, один притягивает воду, другой — нет. Попробуйте поставить опыт с разным печеньем — очень сладким, плотным или воздушным, рыхлым и губчатым. «Показатель ночного пропитывания» увеличивается по мере роста плотности и содержания сахара и соли. Я установил, что если положить в закрытую емкость итальянские бискотти (не очень сладкие и довольно воздушные) и плотное сладкое имбирное печенье, бискотти станут каменно твердыми, а имбирное печенье останется мягким.
Крис Верной Квинана, Австралия
Батон черствеет, а сладкое печенье остается мягким благодаря гигроскопичности содержащегося в нем белого сахара. Я исследовал это явление в прошлом году, когда в 13 лет участвовал в конкурсе. От участников, требовалось доказать, что кулинария — тоже наука.
Сахар притягивает водяной пар, содержащийся в воздухе, поэтому печенье становится мягче. В батоне сахара нет, следовательно, водяной пар притягивать нечему. Влага из самого батона быстро испаряется, и он твердеет.
Для эксперимента мы взяли три сорта печенья: одно с сахарной пудрой, другое с медом и последнее, контрольное, без подсластителей. Контрольное печенье за ночь потеряло 2,17 грамма воды, медовое - - 2,03 грамма, а печенье с сахарной пудрой — 1,23 грамма. Медовое печенье теряло влагу потому, что концентрация воды в атмосфере превышала ее содержание в печенье.
Том Уинч Эли, Кембриджшир, Великобритания
Крахмал состоит примерно из 20% амилозы и 80% амилопектина. Причина засыхания хлеба — ретроградация амилозы. Разумеется, при этом теряется влага, иначе хлеб не высыхал бы. Но можно позаботиться о том, чтобы из хлеба не испарялась влага, а он все равно станет черствым. Линейные молекулы амилопектина в частицах крахмала, которые в свежем хлебе разделяет влага, сближаются и приобретают более упорядоченную структуру со временем, поэтому хлеб становится жестким.
Этот процесс зависит от температуры, быстрее всего он происходит при температуре чуть выше точки замерзания, а ниже этой точки замедляется. Исследования показали, что хлеб, который хранили при температуре 7 °С (средняя температура в холодильнике), зачерствел так же быстро, как хлеб, который хранили при температуре 30 °С. Так что хранение хлеба в холодильнике не прибавляет ему свежести.
Элли Тейлор Лондон, Великобритания
Явление, описанное в вопросе, отражено в законодательстве: именно из-за него выпечка иначе облагается налогом на добавленную стоимость. Со сладкой выпечки НДС берется, с хлеба — нет. Теперь у нас есть новое определение: печенье — изделие, которое не черствеет, в то время как несладкая выпечка становится черствой. Какие последствия это может иметь для налогообложения батонов, даже не представляю.
Ричард Батлин Лондон, Великобритания
Сырная тянучка
«Почему жареный сыр становится тягучим?»
Джон Митчелл Уишоу , Стратклайд, Великобритания
В сыре, который не подвергался тепловой обработке, содержатся длинноцепочечные молекулы белка, по-разному скрученные и представляющие собой влажную жирную массу. Когда мы нагреваем сыр, жиры и белки расплавляются, а когда жидкости становится слишком много, цепочки можно растянуть в длинные нити. Возьмите немного расплавленного сыра и потяните, и вы увидите множество тонких ниточек — точно таким же образом можно растягивать и скручивать в пряжу волокна хлопка.
Тот же опыт можно проделать с полиэтиленовым пакетом: достаточно нагреть его или растянуть так, чтобы скрутить или вытянуть длинноцепочечные молекулы. Когда молекулы скручиваются, пластик становится мягким и податливым. Если растянуть его, в направлении растягивания полиэтилен станет эластичным и прочным, но будет легко разделяться вдоль, между волокнами и цепочками.
Джон Ричфилд Деннесиг, Южная Африка
Когда сыр плавится, длинноцепочечные молекулы белка соединяются вместе и образуют волокна в жидкой массе расплавленного сыра. Я полагаю, что этим показателем вполне можно пользоваться для непосредственного определения содержания количества белка в сыре. От образца (большого куска расплавленного сыра) отделяется нитка сыра, растягивается и измеряется расстояние, на которое эта нитка вытянется от точки ее прикрепления к большому куску сыра. Этот показатель можно сравнить с каким-нибудь эталоном, сыром с известным содержанием белков.
Майк Перкин По электронной почте, без обратного адреса
Микроволнения
«У моего коллеги есть привычка подогревать бутилированную воду для чая в кружке в микроволновой печке. Когда вода нагревается до нужной температуры, он вынимает кружку.
Мюррей Чепмен По электронной почте, без обратного адреса
Несколько раз вода начинала активно булькать и пузыриться после того, как он клал в нее чайный пакетик. Однажды она вскипела, пока кружку доставали из микроволновки. Бурление было таким сильным, что из кружки выплеснулось почти 90% воды, — опасное явление. Что это было?»
Часть воды в кружке перегревается: температура жидкости чуть выше температуры кипения, при которой обычно образуется газ. В данном случае закипанию препятствует отсутствие очагов, необходимых для образования пузырьков.
Например, при кипячении воды в чайнике такого не бывает, поскольку есть и шероховатая поверхность нагревательного элемента, и конвективное перемешивание с восходящими потоками горячей воды — этого достаточно для надлежащего кипения. Известно, что турбулентность в жидкости способствует бурлению и в других случаях — например, при разливании напитков типа колы.
В случае с вашим коллегой чайного пакетика, а в других случаях легкого движения хватило, чтобы вызвать образование пузырьков. Даже при перегревании большого количества воды лишь небольшая часть обращается в пар, поскольку на этой стадии перехода запас скрытой теплоты очень велик. Полагаю, если долго продержать кружку в микроволновке, в конце концов все ее содержимое выплеснется и забрызгает печку изнутри — для этого понадобятся только очаги бурления. Порой стремительное парообразование делает опасной эксплуатацию микроволновки.
Ричард Бартон Гилдфорд, Суррей, Великобритания
Перегретая жидкость может резко вскипеть при добавлении чего-либо в тот же сосуд — как в примерах, которые привел автор предыдущего ответа, или при движении сосуда. Я сам видел эффектный взрыв бутылки с жидкостью, которую только что вынули из лабораторной микроволновки: стеклянный сосуд с горячей жидкостью швырнуло через всю комнату. Этого можно избежать, если дать жидкости, подогретой в микроволновке, постоять хотя бы минуту, прежде чем прикасаться к ней или открывать дверцу. При этом жидкость слегка остывает, тепло распространяется в ней равномерно. Такой способ я рекомендую при нагревании жидкостей в микроволновке, даже если речь идет о чашке чая.
Диана Уорн Кембридж, Великобритания
Ветчинная радуга
«Чем вызваны зеленоватые радужные переливы, которые я часто замечаю на поверхности грудинки или ветчины? Вредны ли они? Почему они исчезают, если нагреть ветчину? Возникает ли такая радуга на других продуктах питания?»
Джорджина Годби Кембридж, Великобритания
Такие переливы можно увидеть на продуктах, оставляющих жирные пятна на поверхности при помещении в воду. При охлаждении эта смесь образует микроскопическую пленку, как бензин на мокром шоссе.
На некоторых видах холодного мяса, например на нарезке говяжьего окорока или некоторых видах ветчины, можно увидеть красивые молочные переливы. Они объясняются рефракцией и дифракцией света рядами микроскопических частиц стеклянистого вещества в материале с другим показателем преломления. В мясе этот эффект вызывают микроскопические шарики жира, рассеянные в водянистой мышечной ткани. Нагревая мясо, мы уничтожаем эти капельки и меняем оптические параметры матрицы, поэтому эффект пропадает.
Джон Ричфилд Деннисиг, Южная Африка
Зеленый оттенок, который иногда можно заметить на грудинке и ветчине, — результат действия непатогенных бактерий, которые разлагают кислородопроводящий белок миоглобин и дают производные порфирина. Эти производные — крупные гетероциклические соединения, которые могут иметь зеленоватый оттенок.
Стефани Бартон Кафедра биохимии и микробиологии, Университет Родса, Грэмстаун, Южная Африка
Мой отец, который в одиночку работал в австралийском буше в 20—30-х годах XX века, ел либо свежее мясо только что убитых животных, либо мясо, которое провисело на дереве настолько долго, что стало ярко-зеленым. Чтобы защитить мясо от мух, отец клал его в сумку.
Он утверждал, что зеленый цвет — признак того, что мясо уже можно употреблять в пищу без опасений. Но я сомневаюсь, что вместе с изменением цвета менялся и вкус.
Джен Мортон Уэст-Лонсестон, Тасмания, Австралия
Радужные переливы вызывает попадание света на поверхность и его рассеивание. При интерференции рассеянный свет раскладывается на цвета спектра, положение которых меняется в зависимости от угла зрения наблюдателя. Но если вы видите не просто радужные переливы, а ярко-зеленый цвет, возможно, мясо предназначено только для луженых желудков тех, кто прошел суровую школу австралийского буша. — Ред.
Съедобные поплавки
«Какая сила заставляет отдельные плавучие частицы пшеничных или рисовых сухих завтраков плыть по поверхности молока к краю миски и слипаться с другими частицами?»
Джон Чепмен Перт, Западная Австралия
Эту силу создает дисбаланс поверхностного натяжения жидкости вокруг плавучей частицы сухих завтраков. Простой эксперимент помогает понять, что происходит.
Вам понадобится вода из-под крана, два полистироловых стакана и два кружочка, вырезанных из третьего стакана (вполне достаточно двух кружочков диаметром 1 сантиметр). Наполните первый стакан водой, не доходящей 1 сантиметра до края, во второй стакан налейте воды доверху и продолжайте осторожно подливать так, чтобы вода не вылилась, но ее поверхность получилась выпуклой, выступающей под действием сил поверхностного натяжения над краем стакана.
Теперь положите полистироловые кусочки на воду в центре каждого стакана. В неполном стакане кружок сместится к стенке и остановится. В отличие от него, кружок в стакане с выпуклой поверхностью воды будет держаться ближе к центру. Более того, если попробовать
кончиком карандаша подвести кружочек к краю стакана, он заметным рывком вернется в центр.
Все эти явления вызваны поверхностным натяжением воды. В частично наполненном стакане поверхность воды изогнутая ближе к стенкам. Дело в том, что молекулы воды притягиваются к полистиролу сильнее, чем друг к другу. Поверхность воды во втором стакане выпуклая потому, что силы поверхностного натяжения стремятся максимально сократить площадь поверхности; по той же причине капли жидкости круглые.
Вода также изгибается возле краев полистиролового кружка. В местах соприкосновения воды и кружочка силы поверхностного натяжения определяют положение каждой контактной точки в зависимости от угла соприкосновения. Когда кружочек находится посередине стакана, тянущая сила со всех сторон одинакова, потому что вода изгибается навстречу кружочку везде в равной степени.
Но если кружочек сдвинулся к стенке частично наполненного стакана, изгиб поверхности воды возле стенки стакана сокращает изгиб поверхности, соприкасающейся с кружочком. При этом возрастает наружная сила, действующая на сторону кружочка вблизи стенки стакана, в итоге равнодействующая сила направлена к стенке.
Этим же эффектом объясняется слипание частиц на поверхности молока в миске с завтраком, а также поведение листьев и веточек на поверхности пруда или озера. Рей Холл Уорренвилл, Иллинойс, США
Возможно, это оборонительная стратегия: они собираются вместе, как бизоны, чтобы защититься от хищника, т. е. от вас. А может, все дело просто в поверхностном натяжении жидкости.
Пер Тулин По электронной почте, без обратного адреса
То, что частицы риса, пшеницы и любых других зерен притягиваются друг к другу, можно объяснить их стремлением к общему центру масс (инерцией). Эта способность известна под названием «зерно здравого смысла».
Исследования показали: если бросить в большую миску с молоком людей, стремление собраться в одном месте у них вряд ли появится — следовательно, у них нет ни толики здравого смысла.
Мартин Миллен Кидлингтон, Оксфордшир, Великобритания
Вулканизация яиц
«Большинство веществ при нагревании тает, так почему же яичница при жарке превращается из жидкости в твердое тело?»
Дэвид Филлипс Уорик, Великобритания
Не всегда переход из твердого состояния в жидкое и обратно связан с таянием и охлаждением: в качестве примера можно привести свертывание яиц и полимеризацию пластмасс.
Желток и альбумин, т. е. яичный белок, обязаны своей фактурой глобулярному белку, растворенному в них. Глобулярные частицы образуются потому, что цепочки молекул белков скручиваются в шарики. Электрический заряд в определенных местах цепочек придает белкам форму, подходящую для их функций. Заряд на поверхности глобулярных частиц притягивает молекулы воды и одновременно отталкивает другие белки и не дает их молекулам слипаться вместе.
Эти шарики — непостоянные структуры, электрическое сцепление белков не очень прочное. При интенсивном перемешивании, например во время нагревания, они начинают расцепляться, демонстрируя внутренние заряды. Этот процесс называется денатурацией, поскольку изменившиеся белки непригодны для выполнения их биологических функций. Противоположные заряды соседних молекул притягиваются, белки сцепляются вместе, сгущаются, образуются огромные скопления. Но поскольку наши пищеварительные ферменты переваривают эти скопления гораздо легче, чем белки в естественном виде, — приятного аппетита!
Джон Ричфилд Сомерсет Уэст, Южная Африка
При нагревании твердого вещества, например льда, мы передаем энергию молекулам, давая им возможность разрывать химические связи, которые удерживают их в твердом состоянии. В жидком состоянии им хватает энергии для перемещения, но не для того, чтобы полностью отделиться от других молекул и перейти в газообразное состояние.
Когда мы подогреваем сырое яйцо, происходит совсем другой процесс. Яйца состоят из отдельных белков, плавающих в воде, белки — из витых длинноцепочечных молекул, которым химические связи придают почти сферическую форму. Пока яйцо нагревается, эти связи рвутся, молекулы распадаются, образуют связи с другими молекулами, создают сеть, которая удерживает воду и способствует твердению яичницы. При дальнейшем нагревании образуется еще больше связей, яичница становится менее водянистой и более резинистой.
Николас Смит Холлибуш, Кумбран, Великобритания
Яйца состоят преимущественно из белков, растворенных в воде; наибольшая часть приходится на долю альбумина, формирующего почти весь яичный белок. В состав белков входят 20 разных аминокислот, образующих полимерные цепочки, плотно соединенные и создающие уникальную и относительно стабильную трехмерную конструкцию. При нагревании яйцо обезвоживается, происходит разрыв и денатурализация белковых цепочек. От тепла сероводородные группы аминокислоты цистеина окисляются и образуют ковалентные связи с соседними молекулами. Эти прочные и стабильные связи называются дисульфидными мостиками, образование поперечных связей создает решетку из цепочек, и яичница твердеет. Дисульфидные мостики также вносят свой вклад в высокий предел прочности ногтей и форму волос. Когда волосы подвергают химической завивке, дисульфидные мостики разрушает реагент-восстановитель. Затем волосам придают желаемую форму, а окисляющее вещество применяют для восстановления ковалентных связей и закрепления новой формы.
Игнейшус Панг Энфилд, Новый Южный Уэльс, Австралия
Дело вкуса
«Как температура влияет на вкус еды и напитков? Например, белое вино, вода из-под крана, куантро, лагер и даже шоколад гораздо вкуснее, когда они холодные. В то же время чай, кофе и бренди, а также большинство приготовленных блюд лучше употреблять теплыми или горячими. Английское пиво и красное вино особенно вкусны, когда их температура равна температуре в комнате или в погребе. Почему?»
Эндрю Ньюэлл Кейптаун, Южная Африка
То, что мы подразумеваем под вкусом, образовано собственно вкусом, раздражением и ароматом. Сам по себе вкус — пять ощущений, которые можно распознать с помощью языка: кислое, сладкое, соленое, горькое и еще одно, которое по-японски называется «умами» и означает дословно «пресное, безвкусное». На эти ощущения не влияют ни температура, ни раздражение, допустим, вызванное перцем чили. Но аромат, который мы улавливаем органами обоняния, напрямую зависит от температуры пищи, поскольку он связан с выделением эфирных масел. Чем выше температура, тем больше эфирных масел выделяет еда, тем сильнее аромат и вкусовые ощущения в целом.
Вкус почти не пахнущей еды улучшается при нагревании, а вкус пищи, обладающей сильным ароматом, при высокой температуре может стать слишком резким. К примеру, красные вина обычно пьют, нагревая их до комнатной температуры; их подают к еде с резким запахом, чтобы еда и вино гармонично сочетались, а не затмевали друг друга. Белые вина нередко пьют холодными и подают к рыбе или блюдам, обладающим слабым ароматом. Но если пить само по себе белое вино, согретое до комнатной температуры, невозможно не заметить его приятный вкус. Следовательно, легко заподозрить, что охлажденным белое вино подают исключительно по традиции.
Еще одна важная зависимость от температуры заключается в вязкости крахмальных соусов: при высокой температуре они становятся текучими, потому что крахмал реагирует на нагревание. Для людей очень важна фактура еды. Блюдо, залитое холодным, загустевшим от крахмала соусом, выглядит совершенно неаппетитно, однако некрахмальный соус, например майонез, на тех же ингредиентах, разложенных на сэндвиче, будет восприниматься совсем иначе.
Кроме того, следует принимать во внимание удобство и культурные предпочтения. Мы привыкли есть гаспаччо холодным, а минестроне — обжигающе горячим. В Великобритании говядина подается охлажденной до комнатной температуры, но почти везде ее охлаждают еще сильнее. Одни люди пьют виски со льдом, а другие, особенно в Шотландии, воротят нос от льда. Горячий и ледяной кофе одинаково приемлемы для большинства людей, выбор зависит в основном от температуры воздуха. Все дело в обстоятельствах, сопутствующих вкусах и в том, в каком виде мы привыкли употреблять пищу и напитки.
Джон Ф. Принц Вагенинген, Нидерланды
Лагерные сомнения
«Два рекламных ролика лагера, которые показали по британскому телевидению, выглядят как парадокс. В ролике американской марки Budweiser подразумевается, что хорошим может быть только лагер, как можно быстрее разлитый по бутылкам и отправленный потребителю. В рекламе говорится, что у свежего лагера вкус лучше. В ролике голландского пива Grolsch высказывается прямо противоположное мнение: в нем подчеркивается, как важно подолгу хранить лагер, чтобы развился его вкус, и лишь потом разливать по бутылкам. У какой компании пиво лучше и почему?»
Мик Маккарти Нортвуд, Миддлсекс, Великобритания
Как доморощенный пивовар, я счел своим долгом ответить на вопрос о выдерживании лагеров.
Все настоящие лагеры выдерживают перед употреблением. Само слово «лагер» происходит от немецкого, означающего «хранить». После ферментации пиво отправляют на хранение в специальный лагерный подвал, где при низких температурах пиво выдерживается и приобретает характерный чистый вкус, которым славятся лагеры. Хранение может продолжаться от недели до полугода, в зависимости от разновидности пива. Подозреваю, что пиво выдерживают и Budweiser, и Grolsch.
В целом европейские лагеры имеют более сложный вкус, чем американские, которые обычно легче и проще по вкусу. Поскольку пиву с развитым вкусом требуется более продолжительное выдерживание, европейские лагеры хранят дольше американских.
После выдерживания пиво разливают по бутылкам. Бутилированное пиво легко испортить, подвергнув воздействию света, кислорода и высоких температур. Быстрая доставка и продажа сводят до минимума шансы на порчу лагера. Так что в принципе обе рекламы верны. Лагер необходимо выдержать, чтобы он приобрел гармоничный вкус, а после выдерживания с максимальной быстротой доставить потребителям.
Каждый потребитель решает сам для себя, пиво какой марки вкуснее.
Дейв Мартин Хорнсби-Хайтс, Новый Южный Уэльс, Австралия
Оба рекламных ролика верны и по смыслу не противоречат друг другу.
После ферментации пиво следует сначала выдерживать при довольно низкой температуре, обычно 4—7 °С. В этот период в пиве продолжается метаболизация остаточных дрожжей, а поскольку в процессе изготовления количество питательных веществ в нем уменьшается, то идет повторное поглощение ранее выделенных веществ. Самое важное из них — диацетил, который придает пиву привкус ирисок. Содержание дрожжей в пиве неуклонно снижается, дрожжи выпадают в осадок.
Затем пиво охлаждают до -1 °С или еще сильнее. Это способствует коагуляции и осаждению белка, что продлевает срок хранения пива, или время, которое требуется пиву, чтобы помутнеть. В конце концов пиво фильтруют и бутилируют.
Далее события развиваются очень быстро. Бутилирование — болезненный для пива процесс. Его фильтруют, перекачивают, упаковывают и пастеризуют. Попадание кислорода в пиво неизбежно, и он немедленно вступает в реакцию с веществами, содержащимися в пиве, отчего начинается процесс распада.
Короче говоря, пиво следует выдерживать медленно и долго, чтобы оно приобрело хороший вкус, а затем доставить потребителю как можно быстрее, пока этот вкус не ухудшился. Опытный дегустатор способен отличить пиво, бутилированное неделю назад, и пиво из той же партии, разлитое по бутылкам месяц назад.
Дэвид Сефаи Сан-Гванн, Мальта
Сразу после ферментации пиво еще «сырое» и «сахарное»: например, бельгийский подсластитель, который добавляют в некоторые сорта пива, слишком режет нос, а хмель ощущается как привкус свежескошенной травы. В период хранения продолжается очень медленный процесс ферментации, благодаря которому резкие вкусы смягчаются, а более тонкие постепенно развиваются.
В определенное время пиво приобретает наиболее гармоничный вкус и начинает портиться. Например, у светлого пива вкус бывает наиболее выраженным через один — три месяца после ферментации, а у крепкого портера может развиваться еще несколько лет. С одной стороны, многие специалисты по пиву сходятся во мнении, что у американского пива Budweiser слишком легкий вкус с самого начала. Поскольку на тамошних заводах качество строго контролируется на каждом этапе процесса, необходимость в длительном выдерживании и осветлении отпадает — однако без ущерба для вкуса. С другой стороны, европейские лагеры хранят дольше потому, что их вкус гораздо сложнее.
После пастеризации пиво не защищено от процессов, в результате которых портится вкус. Его могут погубить любые перепады температуры в промежутке между вывозом с пивоваренного завода и доставкой потребителю. Хуже того, такие соединения, как альфа-кислоты из хмеля, чувствительны к свету: фотоны разрушают изогумулоны в жидкости и приводят к образованию З-метил-2-бутен-1-тиола, который придает пиву неприятный запах и привкус. Да, именно это вещество содержится в жидкости, которую выделяют скунсы. В коричневых бутылках процесс воздействия света замедляется, но в прозрачных и зеленых пиво остается совсем без защиты. Некоторые пивовары химически модифицируют соединения хмеля, придавая им устойчивость к распаду, но даже после этого пиво следует хранить в непрозрачном сосуде, лучше всего — в металлическом.
Итак, обе рекламы корректны. Период выдерживания необходим, чтобы вкус пива развился, даже если ждать придется долго. Но сразу после достижения вкусового пика необходимо немедленно доставить пиво покупателям, особенно если оно пастеризовано.
Рон Дипполд , пивовар Сан-Диего, Калифорния, США
Производство пива и доставка его потребителям — два совершенно разных аспекта процесса изготовления, упаковки и продажи пива, требующих различных затрат времени. Поэтому рекламные лозунги не противоречат друг другу. Они представляют собой акцентированные утверждения об условиях получения качественного пива.
Компания Anheuser-Busch варит пиво Budweiser столько времени, сколько требуется, чтобы придать ему уникально чистый и свежий вкус. Все производители качественного пива понимают, сколько времени нужно на изготовление и выдерживание пива. Мы предпринимаем дополнительные усилия, чтобы доставить пиво потребителю свежим" Пиво должно быть употреблено, пока его вкус наиболее свеж, т. е. в первые 110 дней после изготовления. Указывая на упаковке дату изготовления, мы предоставляем дополнительную информацию и рекомендации.
Нам известно, что любители предпочитают пиво с наиболее гармоничным вкусом, а поскольку свежее пиво гораздо вкуснее, мы придерживаемся правила как можно быстрее его доставлять.
Алан Хендерсон Начальник производства пивоваренного завода Компания Anheuser-Busch, Великобритания
