Что спрятано внутри кукурузного зерна
Кукурузное зерно можно условно разделить на три части. Снаружи — плотная оболочка, которую биологи называют перикарпием. Внутри — крахмал, то есть запас питания для будущего растения. И еще немного воды — она как раз и запускает весь процесс.
Обычная кукуруза для попкорна не годится. Нужен особый сорт — Zea mays everta. У него оболочка прочная и почти не пропускает влагу, а внутри много твердого крахмала. Обычная сахарная кукуруза при нагреве просто сгорит. Попкорн лопается потому, что его оболочка выдерживает давление, пока внутри нарастает сила.
Как давление разрывает оболочку
Когда зерно нагревается, вода внутри начинает превращаться в пар. Пар стремится расшириться, но оболочка не дает ему выйти. Давление внутри растет. При температуре около 175–180 °C оно достигает примерно девяти атмосфер — это как давление в шине грузовика, только сосредоточенное в объеме размером с горошину.
В этот момент крахмал тоже меняется. Под действием высокой температуры и пара он размягчается и превращается в вязкую массу. Этот процесс называют желатинизацией. Крахмал впитывает воду, набухает и теряет свою кристаллическую структуру.
Оболочка не выдерживает. Она трескается, и давление мгновенно падает. Перегретая вода впрыскивается в образовавшуюся щель, превращается в пар и раздувает крахмальную массу. Зерно выворачивается наизнанку: крахмальная масса выходит наружу через трещину. Объем увеличивается в 40–50 раз.
Почему слышен хлопок
Долгое время считалось, что звук «поп», который дал название продукту, возникает в момент разрыва оболочки. Но в 2015 году французские физики засняли лопание на высокоскоростную камеру и записали звук. Оказалось, что хлопок происходит не одновременно с разрывом, а чуть позже.
Когда пар вырывается наружу, внутри зерна образуется пустота с низким давлением. Воздух устремляется обратно, и эта полость начинает вибрировать. Она работает как акустический резонатор — примерно так же, как бутылка шампанского, когда из нее вылетает пробка. Звук рождается не от разрыва, а от резкого движения пара через внутренние полости зерна.
Почему попкорн прыгает
Попкорн лопается и подпрыгивает. Тот же коллектив физиков выяснил, что при разрыве оболочки крахмал и пар выбрасываются вниз, отталкиваясь от горячей поверхности. Зерно получает отдачу и подлетает вверх — примерно на сантиметр. Начальная кинетическая энергия при этом составляет около 20 микроджоулей, а сам попкорн успевает совершить примерно полтора оборота вокруг своей оси.
Чем больше воды в зерне, тем сильнее давление и тем крупнее получится попкорн. Но у этого правила есть предел. Оптимальная влажность — около 14%. Если воды слишком много, пар не успевает набрать нужное давление, и зерно просто разваривается. Если слишком мало — давления не хватит для разрыва оболочки.
Выводы
Попкорн лопается благодаря удачному сочетанию трех параметров: прочной оболочки, достаточного количества воды и правильного крахмала. Вода превращается в пар, пар создает давление, давление разрывает оболочку, а крахмал раздувается и застывает в виде той самой белой пены. Хлопок мы слышим не в момент разрыва, а после него, когда пар вырывается через внутренние полости и заставляет их вибрировать.
Ранее мы отвечали на вопрос, почему собственный голос на записи всегда кажется чужим.