生活科普：為什麽總是倒不好番茄醬？


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伴隨著你對待它的方式不同，這種人見人愛的紅色醬料會在粘稠和稀疏的狀態之間轉變。
他1965年，特奧多爾·施文克（Theodor Schwenk）在《敏感的混沌：流水氤氳的造物》（Sensitive Chaos: The Creation of Flowing Forms in Water and Air）中寫道：“人們（感受到）這種流體……還沒有固化，但是會對外界影響作出反應。”
我們在倒瓶裝番茄醬時都有這種體會：即使瓶中剩下很多，也很難從其中倒出來。實際上，從紅酒到食用油，所有流體狀的食物，都會在容器中有一些殘留。原因與容器的可潤性（wettability）和物質的粘度有關。通常殘留的隻有薄薄一層，但番茄醬在容器內部殘留的一層厚度卻相當可觀。就算番茄醬瓶是滿的，隻是傾斜一點，甚至是完全把它倒過來，都隻能從瓶口附近掉出來一點醬汁。然而番茄醬一但倒到你的盤子裏，它很容易就散開了。
讓番茄醬液化，你需要用力搖晃瓶子，或是用手敲它。如果你不小心的話，撒到食物上的番茄醬可能要比你想要的多得多。


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有經驗的人知道，在搖晃瓶子後沒必要著急，因為起效需要一點時間：趁這時你可以放鬆點，摘掉瓶蓋，將瓶口瞄準你的食物。
番茄醬這個令人討厭的特性不可避免地引發了一個問題：為什麽食品製造商沒能解決這個問題？答案很簡單，番茄醬是被故意設計成這樣的——不是為了惹人煩惱，而是因為一些情況下的確需要這些特性。比如，一窄條番茄醬應該留在熱狗上，當你把熱狗塞進嘴裏時，它也不會濺到衣服上。番茄醬也不應該太粘，每咬一口，它應該立即在你的嘴裏融化，無需咀嚼就能品嚐。
物理層麵上，番茄醬在搖晃、塗抹和被吃掉時承受壓力。這堆物質的底部落在固體表麵上，在靜止時是粘稠的，而上層卻可以自由流動。在“牛頓”流體中，粘度和施加在流體上的壓力無關。對於番茄醬這種“非牛頓”流體，情況有所不同，因為更強的力會降低粘度。
這種行為，被稱為剪切稀化，是由以增稠劑的形式被添加到醬汁（番茄糊、糖和其他成分的混合物）中的聚合物引起的。聚合物是由長原子鏈組成的複雜分子，它們相互纏繞並向周圍釋放能量。在這種狀態下，聚合物非常粘稠。然而，施加足夠大的剪切力時，提供了拉伸聚合物分子並使其縱向排列所需的能量。這些分子鏈變得容易彼此滑動，從宏觀上看，結果是粘度降低。
一但剪切力減弱，番茄醬有條件沉降，聚合物分子就會再次糾纏到一起並釋放能量。這個過程需要一點時間，這也解釋了為什麽醬汁在搖晃、剪切運動後不會馬上溶解。
日常生活中還有諸如洗發水等物質會發生剪切稀化。少量洗發水很緩慢地流到你的手掌中，給你足夠的時間舉起手，把它揉進頭發裏。之後就幾乎沒有任何阻力，因為起泡的剪切力使液體變稀。盡管洗發水和番茄醬有相似性，它們還是有一點顯著的區別：洗發水可以因為重力自由流動，而番茄醬則不然。熱狗上的番茄醬隻會呆在原地。另外兩種非牛頓液體，牆麵塗料和牙膏也會在被塑形後保持原樣。
如果一些流體的粘度隨剪切應力而減小，是否還有粘度增加的呢？實際上，廚房裏就能找到一種常見的剪切增稠的物質：玉米澱粉和水混合形成的糊狀物。這種混合物很容易以中等速度攪拌。但是當速度加快時，混合物的粘度會增加，最終變得非常堅硬，直到攪拌勺卡住為止。
這種水澱粉混合物的行為類似於流沙。在溫和外力作用下，沙粒彼此滑動，因為它們被水潤滑。突然的壓力會將水從縫隙中擠出，迫使固體成分聚集在一起，極大地增加了阻力。和流沙一樣，澱粉分子被一層水隔開。當強大的力量讓它們彼此接觸時，混合物就會結合在一起。


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食品工業已經找到了不同的方法來解決番茄醬這種令人不安的性質：可以用軟塑料瓶或袋子包裝這種調味品。隻需要輕輕一擠就足以克服番茄醬的阻力。這個方案簡化了處理過程，不過，這也讓從瓶裏弄出來最後一點番茄醬這項運動，和瓶子完全清空時那種勝利的喜悅，也一並消失了。
撰文：H.約阿希姆·施利希廷（H. Joachim Schlichting）
翻譯：王昱
審校：吳非
引進來源：科學美國人
引進鏈接：https://www.scientificamerican.com/article/ketchup-is-not-just-a-condiment-it-is-also-a-non-newtonian-fluid/
本文來自：環球科學



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