來源：叁參研學(xué)旅行微信公眾號(hào)（ID： sancanyanxue），作者： 文在先生。文章整理自《手搟面加工過程中的非線性力學(xué)及熱力學(xué)問題》，原作者：張亞輝。

面條作為人類社會(huì)最主要的主食之一，深受人們喜愛。我國勞動(dòng)人民在長期的吃面實(shí)踐中，創(chuàng)造性地摸索出了紛繁復(fù)雜的面條加工方法。其中，手搟面在關(guān)中一帶更是流行，形成了家家戶戶把面搟的盛景奇觀。

但是，如果仔細(xì)觀察搟面的過程，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一些有趣的現(xiàn)象：為什么要醒面？為什么搟面會(huì)卷邊？為什么搟面中間容易?。繛槭裁粗竺嬉由僭S冷水？

對(duì)于上述問題，一般都有一些經(jīng)驗(yàn)之談，但是鮮有研究人員作出科學(xué)的理論解釋。這不，西工大的校友張亞輝，在閑暇之余，對(duì)手搟面加工過程中的非線性力學(xué)及熱力學(xué)問題進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)及理論研究，向我們解說日常生活中的趣味力學(xué)現(xiàn)象。

手搟面為什么要醒面？

理論：醒面，其實(shí)是應(yīng)用了時(shí)效成形原理。簡單來講，就是將所要塑型的材料在室溫或者高溫下放置一段時(shí)間，達(dá)到我們所需要的材料品質(zhì)。醒面的過程其實(shí)就是最常見的時(shí)效成形現(xiàn)象。下圖為面團(tuán)在時(shí)效成形過程中的微結(jié)構(gòu)演化過程。

解釋：在和面過程中，水和面粉混合，面粉中蛋白質(zhì)吸水形成面筋，在揉面過程中面筋相互粘連最終形成粗結(jié)構(gòu)面團(tuán)。然而，由于初始揉面過程中，水分并不是均勻分布的，所以實(shí)際形成的粗結(jié)構(gòu)面團(tuán)是一種各向異性材料，可近似為水分含量大的基體區(qū)夾雜著水分含量小的干燥硬質(zhì)區(qū)（如上圖）。

在初步揉面過程中，不同的局部硬質(zhì)區(qū)的阻礙作用導(dǎo)致面團(tuán)塑性流動(dòng)性變差；加之蛋白質(zhì)大分子在外力作用下相互糾纏，亦會(huì)在面團(tuán)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，進(jìn)一步導(dǎo)致面團(tuán)的力學(xué)性能變差。

經(jīng)過時(shí)效處理后，水分得以均勻擴(kuò)散，干燥硬質(zhì)區(qū)消失。由于不再有硬質(zhì)區(qū)的阻礙作用，加之蛋白質(zhì)大分子的松弛重構(gòu)，面團(tuán)可視為各向同性材料，其塑性性能大幅度提升，從而使揉面變得十分容易，很快達(dá)到細(xì)光態(tài)。

搟面過程中為何會(huì)產(chǎn)生卷邊？

理論：搟面的原理是遵循塑性流動(dòng)過程中體積不變的假設(shè)。所謂體積不變，即材料在變形過程中不論形狀如何變化，其總體積認(rèn)為保持不變，所以厚度的減小必然意味著平面的擴(kuò)展。下圖為回彈過程示意圖。

解釋：在搟面過程中，面片上表面在搟面杖作用下延展，延展后的上表面有彈性恢復(fù)的趨勢(shì)，故在上表面會(huì)產(chǎn)生一個(gè)拉應(yīng)力。在面片邊緣區(qū)域，由于局部塑形流動(dòng)，上表面的材料會(huì)補(bǔ)償?shù)较卤砻?，從而?dǎo)致下表面彈性收縮趨勢(shì)遠(yuǎn)小于上表面。另外，上表面是自由面，下表面與砧板接觸，面片與砧板間的摩擦力會(huì)進(jìn)一步阻礙下表面的彈性恢復(fù)。由于上表面的彈性恢復(fù)，搟面后，面片會(huì)產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，即表現(xiàn)為邊緣的翹曲（如上圖）。顯然，面片越厚，上述效果越顯著。在實(shí)際搟面過程中，初始階段的平面搟面法回彈量大，中后期的卷積搟面法回彈量小，直至最后回彈完全消失。

為什么搟面中間容易薄？

理論：在搟面過程中，面片中心最容易搟薄，這是搟面過程中材料塑性流動(dòng)的另一個(gè)必然結(jié)果。

解釋：在搟面的過程中，面片沿?fù){面杖搟進(jìn)方向的塑性流動(dòng)最大，即搟面杖搟進(jìn)方向是面片的主變形方向。根據(jù)體積不變條件，延展越大，厚度減小越大。以平面搟面法為例，不論搟面方向如何變化，面片中心區(qū)域一直處在主變形方向上。顯然，在同等的搟面條件下，面片中心厚度減小最大。因此，搟面的過程中，中心部分會(huì)越搟越薄。不過，為了解決這一問題，可以嘗試富士山搟面法哦。

煮面過程中為什么要加冷水？

一般認(rèn)為，在煮面的過程中，為了避免溢鍋，往往會(huì)添加少量冷水終止沸騰狀態(tài)。但是，加冷水還有將面條盡快煮熟的作用。

理論：煮面的實(shí)質(zhì)是面條和環(huán)境介質(zhì)（水）發(fā)生熱交換，從而使面條由生變熟，所以面條吸收熱量的快慢則成為煮面的關(guān)鍵。熱交換除了與溫度有關(guān)外，還與不同介質(zhì)間的傳熱效率有關(guān)。

上圖給出了面條與介質(zhì)的熱交換示意圖，沸水與氣泡溫度一致，然而，液體的傳熱效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣體（液體的熱量密度遠(yuǎn)高于氣體），劇烈沸騰狀態(tài)下面條與水氣混合介質(zhì)的傳熱效率反而會(huì)降低。所以，此時(shí)少量添加冷水減緩沸騰程度有利于將面條盡快煮熟。

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