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介绍

你喜欢爆米花吗?它不仅好吃,制造过程还很有趣。为什么会这样呢?是什么让小的玉米弹到空中,并让它变成这个样子?那些特别的“爆炸”声音从哪里来,是不是每一个玉米粒都会“爆炸”?关于这个简单的小吃有许多好的问题。在这项活动中,你将实际操作一些关于爆米花的科学实验,甚至可以把你的成果作为零食吃掉!

背景

区别于做爆米花的玉米,还有许多不同的玉米品种,而不仅是只有我们吃的甜玉米干。爆米花实际上是一种特殊的种类的玉米,它是唯一一种能用于做爆米花的玉米。爆米花的关键是它的内核独特的设计。最重要的是,它的核心是由一个硬的,大多数都有一个叫做皮的无孔外壳。在内核中,不仅有一个新的玉米植株的种子,但也水和淀粉颗粒,作为种子在发芽过程中的食物来源。尽管爆米花已经存在了几千年,科学家们刚刚才发现爆炸声背后的秘密,以及爆米花爆裂的详细机制。

 

第 1 段(可获 2.6 积分)

爆米花会“爆炸”的原因是被困在它的核心的水。如果内核被加热到足够高的温度,这种水将转化为蒸汽。由于又硬又几乎无孔的外壳,水蒸气无处可去,导致内核的气压升高。一旦压力足够高,温度达到约180摄氏度(355华氏度)时,核壳就会爆裂,让玉米由内而外爆裂开来。玉米内部的淀粉让爆米花出现了一致的特点——白中带黄的泡沫型。温度高,淀粉糊化,然后随着内核的快速爆发扩展开。一旦它冷却下来,爆米花凝固的鳞片就会形成。那种有特点的爆炸的声音不是从爆裂的玉米传来的而是蒸汽冲破内核那一瞬间发出的声音。

第 2 段(可获 1.89 积分)

制出完美的爆米花的方法很多,你可以用不同的爆米花模具,但如果你的爆米花芯没有达到指定的要求,那一切都是徒劳:一般情况下,理想的爆米花芯含水量为14%,加热温度为180摄氏度。最为常见检验爆米花质量的方法是看它“爆概率”——即爆米花芯受热后,有多少是爆开花的,有多少是没有爆开的。你也可以看爆米花的大小来判断其质量,爆得越大则越好。跟着我们做实验,一起来测测你的爆米花质量吧!来吧,为"砰“的爆米花炸裂声而做准备!

第 3 段(可获 1.5 积分)

材料

  • 成年助手
  • 炉子
  • 带盖子的锅
  • 植物油
  • 具有盖子的耐热碗
  • 烤箱手套
  • 茶匙
  • 未爆的爆米花(至少70粒)
  • 锋利的刀
  • 三小个柱面镜
  • 精确至0.1g的称(可选)
  • 水(可选)

准备工作

  • 准备三堆爆米花,每粒20粒。
  • 请一个助手小心地用锋利的刀从一侧割开20个爆米花的外壳。最好切到刚看到内部软白色部分。核心应保持完整(不要割成碎片),但外壳应该被割开。
  • 设置你的烤箱到350华氏度。把一堆20颗未剖开的玉米粒倒入耐热碗中,放入烤箱约30分钟。用烤箱手套把他们拿出来。让他们冷却至室温。当他们从烤箱里出来的时候,内核看起来如何?内核的外观改变了吗?
  • 不改变最后一堆爆米花
  • 在助手帮助下把锅放在炉子上,加两茶匙植物油倒入锅中。
  • 打开炉子,设置大火。(确保炉子在有成人看管下运作。)
  • 把三个额外的爆米花内核(而不是从第三堆)倒到锅里,关闭盖子,等到他们弹出。你可以稍微旋转一下锅子,这样就不会让爆米花被火烧到了。
第 4 段(可获 3.26 积分)

过程

  • 当你看到有三个爆米花已经爆开了,用勺子将它们盛出来,然后把火调到中火。再向锅炉中加入20粒普通的未被处理过的爆米花芯,轻轻地搅拌,被用油将它们覆盖。然后将锅盖斜盖在锅上,以便蒸汽可以顺利升空、蒸发,但要小心飞溅出来的油滴。
  • 耐心等待两分钟,直到爆米花芯全部爆开或者爆的过程停止结束后。两分钟后,将20粒爆米花全部取出。把它们先放在一边——但是还不能吃它们哦!——因为你需要等它们冷了后统计出有多少爆米花是爆开的?有多少爆米花是膨胀?它们是大还是小?是什么颜色的呢?它们是灰色的还是棕色或是黄色?爆的声音响亮吗?
  • 把锅于火炉上放好,如果必要的话加些植物油。再加三个普通的爆米花芯(不是从你盘子中那堆拿出的哦),然后开火等它们爆开。再进行下一步前把它们盛出来。
  • 现在,把你之前用小刀处理过的那些破碎的爆米花芯放入锅中,轻轻地搅动它们。锅盖斜盖,用中火。
  • 把锅放在炉子上加热两分钟,用勺子在锅中间轻轻搅动,观察将会发生什么?在两分钟后将锅移开火炉,猜测下是什么结果呢?所有爆米花都爆开了吗?和之前那批爆米花相比,这次的看上去怎样?有没什么不同呢?这次的爆米花有多大?什么发生。两分钟后从炉子上取锅,并评估你的弹出结果。所有的爆米花都爆了吗?如何爆米花看起来与上一批相比?你注意到有什么不同吗?这一次的雪花有多大?
  • 用你之前在炉子(即第一波)加热的爆米花再次重复以上三个步骤。在两分钟的爆裂后它们看起来怎样?还有没爆开的吗?和其他爆米花相比,它们的大小和颜色有什么不同吗?若有,是什么原因呢?
  • 把这三次的爆米花(普通的、破裂的、预热过的),每次20粒,分别装进三个同样大小的玻璃杯中。它们装的是同样数量的爆米花芯。把它们放在一旁,这样你就可以通过它们所占体积来估测爆米花的膨胀程度。三个批次的爆米花装进相同大小的玻璃杯中,所达到的高度一样吗?哪个批次的爆米花最为膨胀?哪个最瘪?你能解释这是为什么吗?
  • 最后,你可以从这三种爆米花中抽样品尝。哪种最好吃?哪种更有嚼劲更酥脆?
  • 附加实验:通过实验测试找到制作美味的爆米花所需的最佳温度。将烤箱温度设置为180至190摄氏度(355华氏度375华氏度),并将装有20粒普通爆米花芯的耐热有盖的碗放入其中。时而翻转摇动一下碗,然后耐心等待直至爆米花芯开是爆开。在爆裂速度开始减慢或停止后,用手套将碗拿出,然后进行统计。所有爆米花都爆开了吗?重复同样的实验,但这一次设置烤箱温度约为170摄氏度(335华氏度)。然后静静等待直到烤箱温度在180至190摄氏度时,将爆米花从烤箱取出。在较低的温度下,有多少粒爆开?从两次的结果中你可以推测出爆米花的最佳爆裂温度了吗?
  • 附加实验: 除了预热爆米花芯之外,再加20粒爆米花芯,把它们放入水中浸泡几个小时,然后又烘干。在这个浸泡的过程,爆米花会吸收足够的水份,因而在爆裂过程中能产生更大的压力。用这些处理过的爆米花再次重复上述的实验,这次全部爆开了吗?和之前的相比,有多少是爆开的呢?爆米花的大小膨胀度怎样?
  • 附加实验:理想的爆米花粒含14%的水。通过称爆前和爆后的质量(算上油和锅),你可以估计爆米花芯含水是多少。同时从两次不同的称量结果中,你可以计算出在它们爆的过程中失去了多少水分。计算结果是接近14%吗?如何进一步精确测量,减小误差呢?
第 5 段(可获 9.13 积分)

现象与结论

你制出了饱满膨胀的爆米花吗?用了所有爆米花芯来做的爆米花本应该比普通的爆米花要大粒、饱满、膨胀。因为在锅炉的恰当的温度和压力中,爆米花芯中的水气遇热而蒸发上升,锅内空气也不断膨胀,直至爆裂,产生”砰“的一声,爆米花就这样随之爆开了。可能这个过程所需时间甚至少于两分钟。如果你在放入锅中就把爆米花芯切开或捻开,那结果又会不同。两分钟过后,你看到的将会是没有爆开的爆米花,甚至有些根本没有变膨胀。因为你破坏了爆米花芯的外壳,那么在加热时,爆米花芯的水汽很容易逃逸出来,这样就没有压力促使爆米花爆裂。所以,爆米花的内核中压力越少,得到的爆米花就越小,甚至可能不爆开。

第 6 段(可获 2.14 积分)

把最后一波的爆米花芯放入烤箱预热,你也会得到同样的结果。在加热的过程中,爆米花芯的颜色将发生改变,从黄色变为棕色。同时得到的爆米花也会比普通的爆米花要小。因为内核破裂了,不完全防水,在预热30分钟后,达到所需的最低温度,内核中的一些水汽就会通过外壳小孔逃逸出来蒸发掉;因而未能产生足够的压力使爆米花爆开。和普通的爆米花芯相比,这些内核的水含量少了,因此在预热过程中,压力无法升高,最终导致爆米花无法膨胀。如果内核的水含量太低,那么就无法产生足够的压力,因而爆米花就不会爆开。

第 7 段(可获 1.91 积分)

在实验活动结束后,可以把爆米花装进玻璃杯中,这样你可以轻易地观察它们的数量和大小。 虽然放入的爆米花芯数量一致,但因为内核不同,装着普通爆米花的玻璃杯比其它的要满和多——因为我们制出的那些“理想爆米花”饱满而膨胀,所以同样大小的杯装不了多少。

清理

清洗所有的盘子。洗前要确保盘中的油滴冷却下来了。你可以把自己做的所有爆米花吃掉或和其他小伙伴分享。

第 8 段(可获 1.23 积分)

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