חם מהתנור: נפתרה חידת הפופקורן

tanur-mini-1אחד החטיפים הוותיקים ביותר הוא הפופקורן. בני מזו-אמריקה גילו כבר לפני אלפי שנים את פלאי קלחי התירס, שכאשר מחממים אותם, גרעיניהם מתעופפים באוויר תוך קולות פצפוץ והופכים לעננים לבנים, אווריריים ופריכים. המילה totopoca בנוואטל (שפת האצטקים) מתייחסת לצלילים שמפיקים הרבה גרגרי תירס שמתפוצצים בבת-אחת. ארכיאולוגים מצאו בפרו גרעיני פופקורן בני 4000 ו – 6,700 שנה,חלקם נשמרו כל-כך טוב, שיכלו עדיין להתפוצץ. לקח לבני-האדם כאלפיים שנה לפתח זני תירס שגרעיניהם רכים יותר ושניתן לאכול או לטחון אותם לקמח, אך קסמו של הפופקורן לא פג בעיניהם, והם המשיכו לטפח גם את הזנים בעלי הגרעינים הקשים. הכובשים הספרדים הביאו את הפופקורן לאירופה, ומשם נפוץ ברחבי העולם.

שלושה דברים מתרחשים בעת יצירת פופקורן מגרעיני התירס הקשים: מעטפת הגרעין מתבקעת והתוך שלו נשפך החוצה, הוא מתעופף באוויר, ובמקביל נשמע קול פיצוץ, או צליל "פופ" – שנתן לחטיף את שמו באנגלית, פופקורן. במהלך השנים הוצעו הסברים לשתי התופעות הראשונות, אולם מקור קולות הפיצוץ נשאר אחת התעלומות המדעיות הגדולות הלא-פתורות. עד השנה. בפברואר התפרסם בעיתון Journal of the Royal Society Interface מאמר של שני חוקרים צרפתיים, שבעזרת שימוש במצלמה במהירות גבוהה, שמצלמת 2,900 פריימים בשניה, והתאמת הצילומים להקלטות שמע הצליחו לפצח את החידה ולהסביר מה קורה בכל אחד משלבי יצירת הפופקורן. במקור, הם פיתחו את טכניקת ההדמיה במהירות גבוהה לחקירת דינמיקה של צמחים. למרבה השמחה, הם ניצלו את הטכניקה הזו כדי לחקור גם את מסתרי הפופקורן.

הסדק

מבין כל זני התירס, זן התירס Zea mays var. everta הוא היחיד שיכול להפוך לפופקורן, הודות לקליפה הקשה של הגרעינים. הקליפה הקשה כולאת בתוכה כ- 13%-14.5% מים ועמילן. כאשר מחממים את גרעיני התירס, המים שבפנים מתחממים, ובמאה מעלות צלסיוס הם הופכים לאדים. ככל שממשיכים לחמם, לחץ האדים הולך וגובר, והחום הגבוה הופך את העמילן שבגרעין לנוזלי. כשהלחץ מגיע לערך קריטי, הוא מבקע את מעטפת הגרעין, נשמע קול נפץ והגרעין מתעופף באוויר. כל זה מתרחש תוך מאיות השניה. הטמפרטורה הקריטית להתפצחות הגרעינים היא 180 מעלות צלסיוס – בטמפרטורה זו 96% מהגרעינים מתפוצצים. לגרעינים שלא מתפוצצים יש כנראה קליפה פגומה שלא מאפשרת בניית לחץ גבוה בפנים.

ההתפרצות

דרך הסדק שנוצר, העמילן הנוזלי פורץ החוצה, ותוך מאיות השניה מתקרר ומתמצק בצורות שונות. עקב ההתקררות המהירה והתנועה האקראית של העמילן, לכל פתית פופקורן צורה ייחודית משלו. בדומה לפתיתי שלג, אין שני פתיתי פופקורן זהים. ההתקררות המהירה מתרחשת כיוון שלפתע, באופן דרסטי, הנפח אותו תופס העמילן גדל והלחץ שהוא מרגיש קטן (תהליך זה נקרא התקררות אדיאבאטית). כשמסתכלים על פתית פופקורן תחת המיקרוסקופ, אפשר לראות שהוא עשוי מהמון בועות קטנטנות של עמילן מוצק. לכן פופקורן כל-כך קליל ואוורירי – הוא בעצם קצף.

הפיצוץ

100 מילי-שניות לאחר היווצרות הסדק הראשון, נוצר סדק שני, ומיד לאחריו נשמע קול פיצוץ. בעזרת סינכרוניזציה של צילומי הוידאו וההקלטות הקוליות, גילו החוקרים שהפיצוץ לא נגרם כאשר הקליפה מתבקעת, אלא כאשר אדי המים פורצים החוצה. השינוי הפתאומי בלחץ כאשר אדי המים משתחררים גורם לחללים הריקים בתוך הגרעין להפוך לתיבת תהודה אקוסטית. תופעה דומה מתרחשת כאשר נשמע ה"פופ" בעת חליצת פקק של בקבוק שמפניה, וגם בעת התפרצות של הרי געש.

הקפיצה

הסרטונים הראו עוד דבר מופלא, שמסביר כיצד הפופקורן קופץ לגובה – הפתית יכול להגיע לגובה של מספר מילימטרים עד מספר סנטימטרים. במהלך התמצקות העמילן, שכאמור, מתרחשת תוך מאיות השניה, נוצרת בליטה, שנראית כמו מעין "רגל", שנדחסת מטה ומקפיצה את פתית הפופקורן שאך זה נוצר מעלה, לקפיצת סלטה באוויר, ממש כמו שאקרובט דוחף את עצמו בעזרת כוח השרירים. את ההשוואה בין הפופקורן המעופף ואקרובט אנושי ניתן לראות באיור מס' 3 במאמר.

סרטונים נוספים המראים את רגע הפיצוץ בהילוך איטי יש, למשל, פה ופה.

פאן, פאן, פאן

בשנת 1969 חיבר המוסיקאי הגרמני יהודי גרשון קינגסלי את היצירה "פופקורן", הכלולה באלבומו Music to Moog By [דקה 9:55], בעקבות הקשבה למכונת פופקורן בפעולה. מאז ועד היום היא זכתה לביצועים ווריאציות רבות, המפורסמת ביותר היא של Hot Butter מ- 1972. ניתן לשמוע רבות מהן כאן. ליצירה חוברה גם כוריאוגרפיה, והריקוד "פופקורן" הוא אחד מריקודי הגושים הפופולאריים. ניתן ללמוד את צעדי הריקוד פה. ומי שמעדיף שהפופקורן ירקוד, הנה פה.

לקריאה נוספת:

Virot, E. and Ponomarenko, A., Popcorn: critical temperature, jump and sound. J. R. Soc. Interface, 2015, 12(104)

פוסט זה פורסם בקטגוריה חם מהתנור, ירקות ופירות, קצף, עם התגים , , , , , . אפשר להגיע ישירות לפוסט זה עם קישור ישיר.

9 תגובות על חם מהתנור: נפתרה חידת הפופקורן

  1. שירלי הגיב:

    תירס הוא לא המין היחיד של זרע שחימום שלו יוצר מראה חדש כפופקורן.
    אני לא זוכרת מה אבל- היו זרעים קטנים שיצרו כמו פופקורן קטנטנים. זכור לי מראה התחלתי בגודל של קינואה.

    • נעמי זיו הגיב:

      נכון, גם קינואה ודוחן יכולים להפוך ל"פופקורן".

      • אדוה הגיב:

        אם אטגן זרעי קינואה כמו פופקורן אקבל פופקורן מקינואה? שווה לנסות? הערך התזונתי של הקינואה ישאר?
        תודה

      • נעמי זיו הגיב:

        מכינים כמו פופקורן, במחבת מכוסה (כדי שלא יתעופפו). ראיתי במספר מתכונים שלא משתמשים בשמן ושלא כל הגרעינים מתפוצצים. עם שמן, בטמפרטורות גבוהות יותר, סביר שאחוז ההתפוצצויות גבוה יותר (גם בפופקורן, אחוז הגרעינים המתפוצצים עולה בין 170 מעלות ל- 180 מעלות).
        יש פה למשל סרטון הדגמה.

      • אא הגיב:

        גם מאמרנט אפשר להכין "פופקורן"

  2. אמיר אלדד הגיב:

    שלום נעמי
    הסרטון הבא אינו תגובה ספציפית אבל הוא מעניין.

    אפשר לשתף את כולם.
    אמיר

  3. לא ידעתי שאפשר לעשות פופקורן מקינואה ודוחן…. אני אנסה להכין היום🙂

כתיבת תגובה

הזינו את פרטיכם בטופס, או לחצו על אחד מהאייקונים כדי להשתמש בחשבון קיים:

הלוגו של WordPress.com

אתה מגיב באמצעות חשבון WordPress.com שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Twitter

אתה מגיב באמצעות חשבון Twitter שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Facebook

אתה מגיב באמצעות חשבון Facebook שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת גוגל פלוס

אתה מגיב באמצעות חשבון Google+ שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

מתחבר ל-%s