מדע בצלחת (R) – לגלות את העולם טעם אחר טעם

חמאה היא אחד מחומרי הגלם המורכבים והמעניינים ביותר במטבח, ולאורך השנים הצליחה להמיס את ליבם של מדענים, קונדיטורים וגם אמנים. בשנת 1970 הציג האמן הישראלי פורץ הדרך משה גרשוני עבודה מושגית יוצאת דופן, "ח׳ חמאה 100 ג׳ – 16 דקות – 28 מעלות". גרשוני הניח קוביית חמאה על נייר ואיפשר לה להינתך, תוך מעקב אחר הטמפרטורה ומשך הזמן שלקח הדבר. עבודת האמנות שהתקבלה מגלמת בתוכה את התהליך כולו, החל מחומר המוצא ועד התוצאה הסופית, ומדגימה את אחד המאפיינים המיוחדים של החומר המופלא הזה.

הכימיה של הטעם: מהתססה מסורתית לקיצורי דרך

החמאה מלווה את האנושות אלפי שנים. היא מהווה רכיב מרכזי במטבחים רבים בזכות מרקמה הייחודי, נקודת עישון נמוכה, טעם וריח אופייניים, והאפשרות ליצור מגוון גדול של מאפים – עשירים, פריכים ובעלי-שכבות. עדות לכך ניתן למצוא כבר בתנ"ך, שבו היא מוזכרת מספר פעמים, למשל אצל אברהם אבינו שמארח את המלאכים – "וַיִּקַּח חֶמְאָה וְחָלָב" (בראשית, י"ח, ח'), ובספר משלי, שם נכלל תיאור של תהליך הפקתה, "כִּי מִיץ חָלָב יוֹצִיא חֶמְאָה" (משלי ל', ל"ג). היא מופקת בתהליך חיבוץ של שמנת טרייה או מותססת, שבו מפרידים את שומן החלב ממי החלב.

בעבר, טעם החמאה היה תלוי באקלים המקומי, וכך התפתחו שני סוגים עיקריים של חמאות.

הסוג הראשון הוא חמאה חמוצה, או מותססת. בצפון אירופה הקרירה נהגו לאסוף חלב במשך מספר ימים לפני הכנת החמאה. בזמן זה, חיידקי חומצה לקטית , שנמצאים בטבע, בסביבה, החלו להתסיס את החלב באופן ספונטני. בתהליך זה, החיידקים מפרקים את הלקטוז, סוכר החלב, והופכים אותו לחומצה לקטית. החומצה מורידה את רמת ה-pH  של החלב ונותנת לו טעם חמצמץ.

נוסף לחמיצות, זנים מסוימים של חיידקים לקטיים מייצרים תוך כדי תסיסה גם את התרכובת האורגנית הנדיפה דיאצטיל, האחראית העיקרית לניחוח האופייני של חמאה. דיאצטיל היא המקור לריח ה"חמאתי" המוכר של פופקורן במיקרוגל או בקולנוע.

כיום, תעשיית המזון כבר לא מחכה ליד המקרה. לפני תהליך החיבוץ, מוסיפים לשמנת תרבית מבוקרת של חיידקים לקטיים כדי לעודד את התסיסה. חמאה שמיוצרת במסלול זה מכונה חמאה מותססת, מתורבתת או חמוצה. ברשימת הרכיבים נראה מונחים כמו "תרבית לקטית", "חיידקי מחמצת" או "שמנת מותססת". טעמה עמוק וחמצמץ ויש לה "ריח של חמאה".

כדי לקצר וליעל את תהליך הייצור, ישנם יצרנים שמדלגים על שלב התסיסה ומחקים את הטעם החמוץ על ידי הוספה ישירה של חומצה לקטית לחמאה עצמה. במקרה כזה, ברשימת הרכיבים נראה "חומצה לקטית", "חומצת חלב", או E270, שהוא הסימון לחומצה לקטית .

פתגם זה הוא חלק מסדרת 'פתגמים אכילים' – פתגמים וביטויים בעברית הקשורים לאוכל, לאכילה ולבישול. לרשימת הפתגמים האכילים.

הביטוי "מי שיש לו חמאה על הראש, שלא יצא לשמש" מתייחס לאדם שיש לו נקודות תורפה, פגמים מוסריים , או "שלדים בארון", שעליו להיזהר שלא לחשוף אותם. מי ש"הולך עם חמאה על ראשו" הוא מי שחושף את סודותיו מבלי משים, או מבקר אחרים על התנהלות מסוימת, בעוד שלו עצמו יש פגמים דומים.

הפתגם משמש כביקורת על אנשים שמטיפים מוסר לאחרים או מותחים ביקורת בעוד שהם עצמם רחוקים מלהיות מושלמים, בדומה לביטוי מי שגר בבית זכוכית, שלא יזרוק אבנים. הוא משמש פעמים רבות בפוליטיקה לתיאור אנשים שמעורבים בפרשיות מפוקפקות או בשחיתות שמוכרת לכל, אך עדיין בוחרים להצטדק או לתקוף אחרים.

לעברית הגיע, ככל הנראה, מן היידיש, ווער עס האָט פּוטער אויפֿן קאָפּ, טאָר אויף דער זון ניט גיין. הוא קיים גם בשפות אחרות כמו אנגלית, He who has butter on his head, should stay out of the sun צ'כית והולנדית.

בגרסאות אחרות מדברים על שעווה במקום חמאה, כמו בערבית, אִדַ'א כַּאן רַאסַכּ מִן שַׁמְע, פַלָא תִמְשִׁי פִי(אל)שַׁמְס – אם משעווה ראשך עשוי, אל תלך בשמש בראש גלוי, כפי שציין רוביק רוזנטל במדורו "הזירה הלשונית".

מקור הפתגם בהולנדית, במשל ספרותי משנת 1632 של המשורר יאקוב קאטס, שבו הוא כתב: "מי שיש לו ראש מחמאה, שלא יתקרב לתנור". משם התגלגל מקור החום הביתי החוצה, לשמש. ישנה גם סברה שהנחת חמאה על הראש בשמש היתה עונש שניתן בשווקי ימי הביניים לסוחרי חמאה רמאים, אך לא נמצא תיעוד בכתב למנהג כזה. מחשבה אחרת היא שבתקופה שבה אנשים סחבו סחורות על הראש, התמהמהות בשמש גררה תוצאות לא רצויות.

*

תהליך ההתכה של חמאה נמשך על-פני טווח טמפרטורות של 28-36 מעלות צלסיוס. היא מורכבת מתערובת של שומנים שלכל אחד נקודת התכה משלו. כאשר הטמפרטורה עולה, השומנים בעלי נקודת ההתכה הנמוכה ניתכים תחילה, והחמאה מתחילה להתרכך. ככל שהטמפרטורה עולה, החומר הולך ומתפרק, עד להתכה מלאה.

זאת להבדיל מההתנהגות של חומר טהור בעל מולקולות זהות, כמו מים, שניתך בטמפרטורה מדויקת – במקרה של מים, אפס מעלות צלסיוס.

נקודת ההתכה של החמאה משפיעה על מרקם המאפה, מכיוון שהיא קובעת מתי השומן יהפוך ממוצק לנוזל במהלך האפייה.

כשמתחילים עם חמאה קרה, כמו בבצק עלים או בצק פריך, היא ניתכת לאט בתנור. המים שבה הופכים לאדים ודוחפים את הבצק מעלה, וחלבוני הבצק נקרשים עוד לפני שהשומן ניתך כולו. מתקבל מאפה עם שכבות נפרדות ופריכות.

כשמתחילים עם חמאה רכה, כמו בעוגיות שבהן מקרימים אותה עם סוכר, היא כבר קרובה לנקודת ההתכה שלה. היא ניתכת מהר בתנור עוד לפני שהחלבונים נקרשו, מה שגורם לעוגיות להתפשט לרוחב. לעוגיות מרכז לעיס, הודות לבועות האוויר שנכנסו בשלב ההקרמה, ושוליים פריכים.

כשמתחילים עם חמאה מומסת, כמו בעוגיות דקות, היא נכנסת לתנור כבר במצב נוזלי. ללא גבישי שומן מוצקים שיחזיקו את המבנה או יכלאו אוויר, הבצק מתפשט מיד והעוגיות יוצאות שטוחות, דחוסות ופריכות מאוד.

*

ומה ההבדל בין המסה לבין התכה?

כאשר חומר משנה מצב צבירה ממוצק לנוזל, הוא ניתך. הוא עצמו לא משתנה, הוא רק שינה פאזה.

כאשר חומר אחד מתפזר בתוך חומר אחר, כמו מומס בתוך ממס, למשל סוכר או מלח במים, אבל כל גביש נשאר עדיין שלם, זוהי המסה.

שתי אלה הן תגובות פיזיקליות, שכן החומר הבסיסי נשאר שלם. זאת, לעומת תגובות כימיות, שבהן יש תגובה בין שני חומרים ליצירת חומר חדש.

"ניתוח לב פתוח" (נל"פ) הוא מדור בו ננתח מתכונים שונים ונבין את ההסבר המדעי מאחורי הוראות ההכנה.

"מחשבה עגומה היא שאנו יודעים יותר על הטמפרטורה בתוךכוכב נוגה מאשר על הטמפרטורה בתוך הסופלה". אמירה זו מ-1969, של הפיזיקאי ההונגרי-בריטי ניקולס קורטי, הפכה לאבן היסוד של הגסטרונומיה המולקולרית, תחום מחקר שמשלב בין המחקר המדעי במעבדה לזה במטבח – והוא גם ביסודו של הבלוג הזה!

מאז, קורטי ושותפו, הכימאי הצרפתי הרווה תיס, חקרו לעומק את הפיזיקה והכימיה של המאפה הצרפתי הקלאסי, מדדו את הטמפרטורה הפנימית שלו, והפיקו תובנות וטיפים מעשיים שישפרו פלאים את הסופלה הבא שלכם. תובנות נוספות לגבי הסופלה מגיעות מהפיזיקאי הבריטי פיטר ברהם.

השם סופלה, ובעברית: תפיחה, נגזר מהפועל הצרפתי שפירושו "לנשוף" או "לנפח". זהו מאפה אוורירי שמבוסס על שילוב בין תערובת בסיס עשירה בטעם, כמו שוקולד, גבינה או ירקות, לבין קצף חלבונים נוקשה. במהלך האפייה מתחוללים בתבנית תהליכים מדעיים מרתקים, כשהבלילה עולה ותופחת באופן מרשים מעל שפת הכלי. אולם, מדובר במרוץ נגד הזמן. מבחינה כימית, הסופלה הוא קצף מוצק – רשת חלבונים שבתוכה כלוא גז. ברגע שהמאפה יוצא מהתנור ומתחיל להתקרר, הגז מתכווץ והמגדל המפואר שוקע במהירות וקורס. כדי להבין כיצד לבנות סופלה יציב ככל האפשר, נצלול אל העקרונות המדעיים של הכנתו.

אדגים את עקרונות ההכנה על שתי הכנות, סופלה שוקולד וסופלה גבינה (*). בסוף החלק המרכזי של ניתוח המתכונים, יש גם שני פרקי בונוס עם פירוט ומתכונים נוספים.

שלב 1: הכנת הכלי – סוף מעשה במחשבה תחילה

במטבח:

משמנים היטב בחמאה שש תבניות סופלה אישיות קטנות (רמקנים) או תבנית גדולה. מומלץ למשוח את החמאה בעזרת מברשת מלמטה למעלה. מפזרים בכל תבנית פירורי ציפוי, ומסובבים את הכלי לציפוי הדפנות והתחתית. הופכים את התבנית ומקישים קלות כדי לשפוך את עודפי הציפוי.

שכבת הציפוי:

🍫 לסופלה שוקולד: סוכר או קקאו.

🧀 לסופלה גבינה: גבינת פרמזן מגוררת או פירורי לחם.

המדע:

כלי הסופלה הייעודיים, הרמקנים, הם בעלי דפנות חלקים וישרים, מצופים בזיגוג, כדי שהבלילה תוכל לעלות ולתפוח באופן ישר ואחיד. משמנים אותם כדי שהחלבון לא יידבק לדפנות.

* מדוע החלבון נדבק לזיגוג הכלי? כימיה של חלבונים חלבוני ביצה, ובמיוחד החלבון אלבומין, נוטים להידבק למשטחים בבישול. כשהחלבונים מתחממים, המבנה המקורי שלהם נפתח (הם עוברים דנטורציה). כדי להתייצב מחדש, הם מחפשים קשרים כימיים חדשים שייצבו אותם ונוטים להיקשר לאטומי המתכת שנמצאים בזיגוג של כלי הקרמיקה. אם הם יידבקו לדופן, הסופלה יישאר "תקוע" למטה ולא יעלה.

הפתרון המכני הוא שימון בחמאה מוצקה ומשיחות אנכיות בעזרת מכחול או מברשת, מלמטה למעלה. השימון יוצר שכבת בידוד הידרופובית, דוחה מים, שמפריעה למפגש בין החלבונים לזיגוג.

* מדוע חמאה רכה ולא שמן? שומן מוצק שומר על צמיגותו בחום ההתחלתי בתנור ולא ינזול מיד לתחתית התבנית.

* מדוע למרוח מלמטה למעלה?  משיחת החמאה בעזרת מברשת בקווי אורך ישרים מייצרת מעין "מסילות חלקות" אנכיות, שעוזרות לקצף לטפס באופן שווה וישר.

* תפקיד שכבת ההגנה השנייה הפירורים מוסיפים טעם ומרקם, אך מעשית הם מעבים את שכבת הבידוד ומעניקים לקצף "סולם" גבשושי להיאחז בו בזמן הטיפוס. חשוב לנער את העודפים, שכן פירורים חופשיים רבים מדי יכבידו על הבלילה ויפגעו בתפיחה. טיפ של אלטון בראון: לכסות את התבנית בניילון נצמד, ואז קל לנער ולסובב אותה בציפוי מכל עבר.

* מה היתרון של כלים אישיים על פני כלי גדול? תרמודינמיקה קצף חלבונים הוא מוליך חום גרוע מאוד. החום מהתנור מתקשה לחדור ביעילות מדפנות הכלי אל מרכז הבלילה. בכלים קטנים, המרחק שהחום צריך לעבור קטן, והסופלה נאפה באופן אחיד במהירות. בכלי גדול, השוליים החיצוניים עלולים להישרף לפני שהמרכז יתחמם ויעלה, לכן יש לאפות בטמפרטורה נמוכה למשך יותר זמן. לטבלת בישול מומלצת לפי גודל הכלי, ראו סעיף 7.

שלב 2: הכנת תערובת הבסיס – הטעם והמבנה

במטבח:

🍫לסופלה שוקולד: בקערה במיקרוגל (בפולסים) או בסיר קטן עם תחתית עבה על אש נמוכה מאוד, מתיכים 175 גרם שוקולד קצוץ ו-150 גרם חמאה חתוכה לקוביות. מערבבים עד שהתערובת חלקה. מסירים מהאש ומניחים לה להתקרר מעט.

🧀 לסופלה גבינה: מכינים רוטב בשאמל – ממיסים בסיר 2 כפות חמאה, מוסיפים 2 כפות קמח (כ-40 גרם מכל אחד) ומערבבים היטב למשחה חלקה. מבשלים כדקה. מוסיפים 3/4 כוס חלב חם (180 מ"ל) בהדרגה ותוך ערבוב מתמיד, למניעת גושים. מתבלים בעלה דפנה, מלח, פלפל ואגוז מוסקט, ומבשלים על אש נמוכה עוד כ-5 דקות. על התערובת להיות סמיכה.

המדע:

* מדוע חשוב שהבסיס יהיה סמיך? בעוד הקצף מניע את הסופלה מעלה, תערובת הבסיס תורמת לו את החוזק המבני ומאפשרת לו לתמוך במשקלו העצמי ולא להתמוטט לגמרי. לכן עליה להיות משחה סמיכה מאד.

* רשת העמילן: יצירת חוזק מבני בסופלה הגבינה, החוזק מגיע מהקמח. בזמן בישול הבשאמל, העמילן בקמח עובר תהליך שנקרא ג'לטיניזציה –  גרגירי העמילן סופגים את נוזלי החלב, מתנפחים ומשחררים שרשראות עמילן שקושרות את המים יחד. התוצאה היא רשת צמיגה ויציבה. במקום קמח, אפשר להשתמש בקורנפלור מומס במים. קורנפלור יעיל פי שניים מקמח בהסמכה, ואינו משאיר טעם לוואי קמחי.

* פרדוקס השומן: האויב המושבע של הקצף
השומן, שמגיע מהחמאה, השוקולד, הגבינה, והחלמונים, חיוני מפני שהוא נושא את רוב חומרי הטעם של המנה. מצד שני, מבחינה כימית, שומן הוא האויב הגדול ביותר של בועות אוויר. מולקולות השומן מנסות להידחף בין החלבונים שמקיפים ומייצבים את בועות האוויר. הן מחלישות את מתח הפנים של הבועות וגורמות להן להתפוצץ ברגע שננסה לשלב ביניהם.

* האתגר לשלב הבא: בסופלה שוקולד, כמות השומן (חמאה + חמאת הקקאו שבשוקולד) גבוהה וכבדה בהרבה מאשר ברוטב הבשאמל של סופלה הגבינה. מצד שני, גם גבינה עשירה בשומן. לכן, בשלב הבא של איחוד הבסיס עם הקצף, נצטרך לנקוט בגישות שונות כדי להגן על הקצף מפני קריסה. להרחבה נוספת על שיטות בידוד שומן, ראו בחלק בונוס 2.

בגמר מונדיאל 2018, במסגרת חגיגות יום הולדת, הכנתי מגשי פירות מעוצבים בצורת דגלי המדינות שהתמודדו על הגביע – קרואטיה וצרפת (דילגתי על עיצוב הסמל הקרואטי המורכב שבמרכז הדגל).

מה שהקל עליי מאוד בהכנות היה העובדה שפלטת הצבעים של שני הדגלים זהה: אדום, לבן וכחול. פירות קיץ אדומים ולבנים היה קל למצוא. אבל כשהגעתי לפס הכחול, נתקלתי בבעיה, ונאלצתי להחליף את הפס הכחול בפירות סגולים.

האתגר הקטן הזה במטבח מוביל אותנו לשאלה מדעית מרתקת: מדוע, למעט אוכמניות (וגם הן, כפי שנראה בהמשך, לא בדיוק), כמעט ואין פירות כחולים בטבע?

איך פרי נולד? ובעיקר – איך הוא נצבע?

במהלך ההבשלה, פירות עוברים מהפך דרמטי מצבע ירוק-בוסר לצבעוניות עזה. המהפך הזה אינו מקרי; הוא נועד לגרום להם לבלוט על רקע העלים הירוקים ולמשוך ציפורים ובעלי חיים שיאכלו אותם, ועל הדרך – יפיצו את הזרעים שלהם הלאה.

החומרים שאחראים על צביעת הפירות, הירקות והפרחים נקראים צבענים (פיגמנטים). אלו מולקולות בעלות מבנה מיוחד, שכולל שרשרת ישרה או טבעת של קשרים כפולים לסירוגין. המבנה הזה מכונה בשפה המדעית "מבנה מצומד". קשרים אלו מאפשרים למולקולות לבלוע אנרגיה של אור בתחום הנראה לעין.

הצבע שאנו רואים בעינינו הוא למעשה הצבע המשלים, כלומר, אורך הגל של האור שלא נבלע במולקולה, אלא מוחזר ממנה ישירות אלינו. כך למשל, החלקים הירוקים של הצמח נראים לנו ירוקים מכיוון שהכלורופיל בולע בעיקר את האור האדום והכחול, ומחזיר אלינו את האור הירוק.

בזכות הכימיה המופלאה הזו, הטבע מציע לנו קשת רחבה של צבעים. לפני שנצלול לתעלומת הכחול, נעבור על משפחות הצבענים הראשיות שמאפשרות את חגיגת הצבעים הזו, בהתאם למבנה הכימי שלהן ולרמת החומציות (ה-pH) של הפרי.

קשת של צבענים

מאחורי הססגוניות הזו עומד שילוב של ארבע משפחות פיגמנטים (צבענים) כימיות, שעושות את הפירות האכילים כה מרהיבים:

• הכלורופילים: צובעים בירוק את החסה, הברוקולי והמלפפון.
• הקרוטנואידים: מעניקים את הגוונים הצהובים, הכתומים והאדומים לגזר, לבטטה (בטא-קרוטן), לעגבנייה ולאבטיח (ליקופן).
• הפלבונואידים: משפחה ענקית הכוללת את האנתוציאנינים (אחראים לאדום ולסגול של התות, הדובדבן והחציל) ואת האנתוקסנטינים (אחראים ללבן-צהבהב של השום והבצל).
• הבטלאינים: מעניקים לסלק, לסברס ולפיטאיה את צבעם הארגמני או הצהוב.

ארבע המשפחות הללו עושות עבודה נהדרת ביצירת מגוון צבעים, מסיסים במים או בשמן. וכאן מגיעה התעלומה הגדולה: אף אחת מהן אינה מסוגלת לייצר צבע כחול אמיתי ויציב בפירות. מדוע?

פתגם זה הוא חלק מסדרת 'פתגמים אכילים' – פתגמים וביטויים בעברית הקשורים לאוכל, לאכילה ולבישול. לרשימת הפתגמים האכילים.

הביטוי "ויקומו המלפפונים ויכו את הגננים" מתאר מצב שבו הטירונים, התלמידים, או הצעירים, מתמרדים נגד מי שגידלו וחינכו אותם, או מצב של היפוך תפקידים, עזות מצח או ערעור על סמכות.

הוא מגיע מלדינו –  "סֶה לָאוָאנְטָארוֹן לוֹס פִּיפִּינוֹס, פָּארָא אָחָארְוָאר לוֹס בָּאצָ'אבָאנֶס", "Se levanton los pepinos para aharvar los bačavanes.

לגבי מקורו, יש פה סיפור מעניין.

בספרדית קיים פתגם דומה – "הדלועים מתייצבים מול החקלאים", Las calabazas se le plantan a los hortelanos. אך ניתוח בלשני של ד"ר אבנר פרץ וגלדיס פימיינטה, בספרם "המילון המקיף לאדינו–עברי: לשון מאספמיא" מ-2007, מצביע על כך שהביטוי בלדינו התגבש במאות ה-16 וה-17 בשטחי הבלקן והאימפריה העות'מאנית לאחר גירוש ספרד.

הוכחה לכך היא המילה "גנן" בפתגם. בעוד ש"לוס פפינוס", המלפפונים, היא מילה בספרדית, הרי ש"באצ'באן" היא מילה בטורקית, שפירושה גנן או אב בית.  כך שהביטוי בצורתו הנוכחית יכול היה להיווצר רק אחרי שהיהודים התיישבו בשטחי האימפריה העות'מאנית, למשל בסלוניקי או באיסטנבול, והחלו לשלב מילים טורקיות בתוך הספרדית שבפיהם.

לעברית הגיע הביטוי עם דוברי הלדינו שעלו ארצה.

מלפפון צמח בגן… וטוב וחם היה לו שם

הבחירה במלפפון כנציג ה"מרד" נשענת על מאפייניו הבוטניים של הצמח. המלפפון, Cucumis sativus, הקישוא, וגם האבטיח, משתייכים למשפחת הדלועיים (Cucurbitaceae) . אלו צמחים מטפסים או משתרעים, המתאפיינים בקצב צמיחה מהיר במיוחד ונטייה להתפשט לכל עבר. השתיל הצעיר, שבתחילת דרכו היה פגיע ונזקק להגנה, השקיה וטיפוח מצד המגדלים, מסוגל בתוך שבועות בודדים בלבד לכסות שטחים נרחבים ולחרוג לחלוטין מגבולות הערוגה שתוכננה לו.

ה"חוצפה" של המלפפונים בביטוי מסתדרת עם הנטייה הטבעית שלהם להשתלט על השטח, ולטפס ממש מעל הראש של מי ששתל אותם.

מאי שאלה: מה ההבדל בין הקצפה של חלבון ביצה לעומת הקצפה של ביצה שלמה בתוצאה של אפיה, למשל בפונדנט או בעוגה?

כשאנו מקציפים ביצים, מופרדות או שלמות, אנו מבצעים שתי פעולות במקביל: הכנסת אוויר לתערובת, ופתיחה מכנית של המבנה המקופל של החלבונים (תהליך שמכונה "דנטורציה"). אף על פי שמנגנון ההקצפה הבסיסי דומה, ההרכב הכימי השונה של חלקי הביצה מכתיב את התנהגותם תחת המטרפה ואת תפקידם במאפה.

חלבונים בנויים משרשראות של חומצות אמינו, והרצף הייחודי שלהן קובע את תכונות החלבון ואת מבנהו המרחבי, התלת-מימדי. חלק מחומצות האמינו הן הידרופיליות (חובבות מים) ואחרות הן הידרופוביות (דוחות מים). במצבם הטבעי, ה"נטיבי", החלבונים מקופלים כך שהחומצות חובבות המים פונות החוצה, אל הסביבה המימית, בעוד שאלו הדוחות המים מתכנסות פנימה אל הליבה המוגנת.

תהליך ההקצפה הורס את המבנה המקופל, הסגור, והשרשראות נפתחות ונפרשות. כדי להקטין את חשיפתן למים, חומצות האמינו הדוחות מים פונות אל בועות האוויר שהכנסנו לתערובת, שם הן מוגנות, בעוד החומצות חובבות המים פונות אל הנוזל. בסידור המרחבי החדש הזה, החלבונים עוטפים את בועות האוויר ומייצבים אותן. במקביל, השרשראות הפרושות מסתבכות זו בזו ויוצרות קשרים כימיים חדשים. התוצאה היא רשת תלת-מימדית יציבה, שלוכדת בתוכה את בועות האוויר ואת המים.

נוכחות של שומן מפריעה ליצירת המבנה החדש. מאחר שגם השומן דוחה מים, מולקולות השומן נדחקות בין החלבונים ומנסות לתפוס את מקומן סביב בועות האוויר. כתוצאה מכך, מעטפת החלבון נחלשת, בועות האוויר מתפוצצות, והקצף המתקבל הופך לרך, שברירי וקצר מועד.

ל"ג בעומר נוסף בפתח. תפוחי אדמה צלויים במדורה הם זיכרון ילדות מעלה חיוך. והנה עוד סיפור מעלה חיוך על שימוש בתפוחי אדמה, הפעם באופן שונה לגמרי…

*

היום, גלישה באינטרנט במהלך הטיסה נראית לנו דבר שגרתי לחלוטין. אבל לפני 14 שנה, האפשרות הזו היתה מהפיכה של ממש. עד אז, נדרשו הנוסעים לכבות את הטלפון הסלולרי או להעבירו למצב טיסה, מתוך חשש שהסיגנל ישבש את מערכות הניווט והקשר הרגישות של המטוס, בייחוד בנחיתה ובהמראה.

על אותו פיתוח ששינה את חווית הטיסה שלנו, עלינו להודות למדענים של חברת בואינג, אבל… גם לתפוח-האדמה!

*

אספקת רשת וויי-פיי (גלי רדיו) חזקה ויציבה במטוס צפוף מהווה אתגר טכנולוגי, כיוון שגוף האדם סופג ומחזיר גלי רדיו ויכול להתערב בשידור. אחת המשימות המורכבות בהנדסת אווירונאוטיקה היא מיפוי של התפשטות גלים אלקטרומגנטיים בחלל סגור ורועש. טלפונים סלולריים, במיוחד כשהם מנסים להתחבר לאנטנה רחוקה על הקרקע, מגבירים את עוצמת השידור שלהם למקסימום, מה שעלול לגרום להפרעות שונות למערכות הטיסה, והמערכות הישנות במטוסים לא היו ממוגנות מספיק מפני מצבים כאלה.

ב- 2012, עמל צוות של בואינג על פתרון לבעיה ופיתח מערכת חדשה, אך בשלב מסויים עמדו המפתחים בפני אתגר חישובי: איך ניתן למדוד את פיזור אותות הוויי-פיי בקבינה מלאה באנשים? הרצת המערכת בזמן טיסה אמיתית לא באה בחשבון, ובדיקת המערכת על הקרקע, עם מטוס מלא במשך שעות וימים, לא נשמעה מעשית.

מקור: בואינג

פרי-האדמה לעזרת הגולש בשחקים

הפתרון הגיע מכיוון לא צפוי. אחד המהנדסים שהיו מעורבים בפרוייקט, דניס לואיס, מצא מאמר שפורסם מספר שנים לפני כן בז'ורנל למדעי המזון, שבו בדקו חוקרים את התכונות הדיאלקטריות של 15 פירות וירקות, לצורך חקר התנהגותם במיקרוגל.

תכונות דיאלקטריות מתארות כיצד חומרים מגיבים עם גלים אלקטרומגנטיים, כולל אלה שפולט תנור המיקרוגל. למשל, כמה אנרגיה מזון יכול לספוג בתנור המיקרוגל ולאיזה עומק גלי המיקרוגל יכולים לחדור אל תוך המזון.

דיאלקטריות היא התגובה של חומרים עם גלים אלקטרומגנטיים.

התדירות של תנור המיקרוגל היא 2.45 GHz (ג'יגה-הרץ).  בתדר זה, מולקולות המים שבמזון מסתובבות, עוברות ויברציה, ותנועתן גורמת לחימום המזון. אותות ויי-פיי, וגם בלוטות', משודרים בתדירות מאד דומה, של  GHz 2.4.

כשעבר על הנתונים שבמאמר, לואיס שם לב לדמיון המפתיע בין התכונות הדיאלקטריות של תפוחי-אדמה ובני-אדם. כלומר, היכולת של תפוחי-האדמה לאגור אנרגיה חשמלית בשדה אלקטרומגנטי כמעט זהה לזאת של רקמת אדם בתדר זה, עקב תכולת המים וההרכב הכימי שלהם. ולכן, הבינו בצוות בואינג, אפשר לבדוק את הטכנולוגיה החדשה על תפוחי-אדמה במקום על נוסעים אמיתיים. להמשיך לקרוא ←

מנחם שאל: כרגע סיימנו לאכול סלט ותהיתי איך משפיע החרדל בויניגרט ומה תפקידו של השום באוליו איולי?

רטבים רבים במטבח מבוססים על תערובת יציבה של מים ושמן, שאינה מתפרקת ולא נפרדת לשתי פאזות, מימית ושומנית. לרטבים אלה מרקם סמיך וקרמי, שמאפשר לצפות את רכיבי המנה באופן אחיד ומשלב יחדיו את הטעמים השונים שברוטב.

כשמערבבים מים ושמן, גם אם נשקשק אותם היטב בצנצנת עד לקבלת תערובת שנראית אחידה, הרי ששני החומרים ייפרדו לאחר זמן-מה לשתי שכבות נפרדות. השמן, הקל ממים, הפחות צפוף, יצוף מעל שכבת המים. כדי לחבר את שתי השכבות באופן שיכריח אותן להיות קשורות יחדיו, עלינו ליצור מבנה של אמולסיה, או תחליב.

איור: אורי זיו

אמולסיה נוצרת באמצעות שתי פעולות: הוספת חומר שלישי, שיכול לקשור אליו גם מים וגם שמן, ופעולה מכנית, כמו טריפה או שקשוק. התוצאה היא מבנה כימי חדש, שבו פאזה אחת (למשל, השמן) מפוזרת בתוך הפאזה השניה (למשל, המים) כהרבה טיפות זעירות. החומר השלישי, המתחלב, מצפה את הטיפות ומפריע להן להתחבר מחדש לפאזה רציפה. ככל שהטיפות יותר קטנות ורבות, הרוטב יותר סמיך ויציב. [אם נדמה את הגמדים למתחלבים, הכובעים שלהם פונים אל השמן ומצפים את טיפת השמן, בעוד שהנעליים שלהם פונות אל המים].

Light microscopy of the different salad dressings (×20). Scale bar = 100 µm. Perrechil, A. et al.

במבט תחת המיקרוסקופ, אפשר לראות את הטיפות הקטנטנות של הפאזה המפוזרת, מפוזרות בתוך הפאזה הרציפה.

המקרה היחיד המוכר במטבח שבו נוצרת אמולסיה באופן ספונטני, ללא הפעלת כוח, הוא כאשר מוסיפים מים למשקאות האניסיים – ערק, אוזו, פסטיס וכדומה (ראו "מערק ועד מיונז: טיפות מרחפות בנוזל").

המתחלבים – כימי ופיזיקלי

אפשר לחלק את החומרים המתחלבים לשתי קבוצות, לפי אופן פעולתם. המתחלבים הכימיים (נקראים גם סורפקטנטים, חומרים פעילי שטח – חפ"שים, אמפיפיליים) הם מולקולות קטנות, הבנויות כך שיש להן צד אחד, או ראש, חובב מים (הידרופילי, פולרי), וצד אחד, או זנב, חובב שומן (ליפופילי, פוחד ממים – הידרופובי, לא-פולרי) (להרחבה על הפולריות של המים לעומת הא-פולריות של השמן, ראו "כורכום מכתים את השיש"). הצד ההידרופילי פונה אל המים שברוטב והצד ההידרופובי פונה אל השמן, וכשהמתחלב מקיף את הטיפות, נוצר מבנה כימי חדש (למשל, מבנה של מיצלה).

דוגמאות כוללות לציטין (בחלמון ביצה, סויה), החלבון קזאין (בחלב), הסאפונינים בחומוס (ובאקווה פאבה).

תחליב כימי ותחליב פיזיקלי (פיקרינג) * Deng, W. et al., https://www.researchgate.net/figure/Comparison-of-Pickering-emulsion-and-traditional-emulsion-surfactant-based_fig3_360480240

המתחלבים הפיזיקליים בנויים מחלקיקים גדולים יותר, כמו רב-סוכרים, שמתיישבים פיזית על פני טיפות השמן ויוצרים סביבן מעטפת קשיחה או רשת צמיגית, שמפריעה להן, פיזית, להתחבר זו לזו. ראו פירוט ודוגמאות להלן. להמשיך לקרוא ←