Chẳng phải bàn cãi, cơm rang chính là nguồn sống của nhiều học sinh, sinh viên và nhân viên văn phòng. Chắc chắn những fan ruột của cơm rang sẽ có một quán quen, nhưng các bạn có biết rằng đĩa cơm rang nóng giòn kia là sự kết hợp cận hoàn hảo của hóa học và vật lý?
Trong nghiên cứu mới được đăng tải hồi giữa tháng, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Georgia tạo ra mô hình động lực học của một chảo cơm rang được lắc trên bếp lửa, mong muốn tìm hiểu rõ cách thức rang cơm sao cho đủ nâu và không bị cháy.
Quả thật đây là một nghiên cứu rất thú vị và hữu ích, không khác mấy những đề tài mà chính nhóm này đã làm trong quá khứ: phòng thí nghiệm của giáo sư David Hu tới từ Viện Công nghệ Georgia; họ đã từng tìm hiểu hành vi của kiến lửa, nhện nước (loài côn trùng có thể “khinh công” trên mặt nước), rắn, muỗi, viết ra nghiên cứu về những đặc tính của lưỡi mèo và nhận về bằng Nobel Ig 2019 về nghiên cứu “tại sao phân của gấu túi wombat lại có hình lập phương”.
Từ hồi bỏ thời gian ra cùng nghiên cứu yếu tố vật lý đằng sau bè kiến lửa, giáo sư Hu và cậu học trò Hungtang Ko đã phát hiện ra mình có một điểm chung nữa, bên cạnh việc nghiên cứu khoa học: đó là những khía cạnh vật lý tạo nên một món ăn, đặc biệt là món cơm rang Châu Á đã có tuổi đời ngót nghét 1.500 năm.
Theo lời tác giả của nghiên cứu mới, việc lắc chảo trên bếp nóng là để đảm bảo cơm rang có màu nâu bắt mắt, và cả cơm và đồ ăn trong chảo không bị cháy. Quá trình rang cơm trên chảo tạo ra “phản ứng Maillard”: tương tác hóa học giữa axit amin và carbonhydrate đặt trong môi trường nhiệt độ cao, bạn cũng có thể thấy phản ứng này diễn ra khi thịt chín và nâu dần đi.
Chảo cơm thì vốn không nhẹ nhàng gì, và việc lắc chảo có thể khiến cánh tay người đầu bếp mỏi rã rời; theo khảo sát, có tới 64% đầu bếp Trung Hoa nói rằng họ bị đau vai kinh niên, bên cạnh nhiều bệnh lý khác. Hai nhà nghiên cứu Hu và Ko mong muốn rằng khi hiểu rõ yếu tố vật lý nằm sau động tác lắc chảo đảo cơm, họ sẽ giảm được chấn thương vai cho đầu bếp.
Trong hai mùa hè năm 2018 và 2019, hai nhà nghiên cứu quay lại cảnh rang cơm của 5 đầu bếp làm việc cho những nhà hàng cơm rang của Đài Loan và Trung Quốc, rồi dựa vào các thước phim để tìm ra tần suất lắc chảo. Trung bình, đầu bếp mất khoảng 2 phút để chuẩn bị một đĩa cơm rang, và một lần rang sẽ cần trung bình 276 lần lắc chảo, mỗi lần lắc kéo dài khoảng ⅓ giây đồng hồ.
Họ công bố kết quả nghiên cứu sơ bộ tại buổi gặp mặt năm 2018 của Ban Động lực Dung dịch thuộc Hội đồng Vật lý Hoa Kỳ, và đã nói rõ kết luận của mình trong báo cáo khoa học vừa được đăng tải. Chỉ với hai biến số, nhóm nghiên cứu đã dựng thành công mô hình di chuyển của chảo; mô hình cũng tương tự như quả lắc đôi (một quả lắc được gắn một quả lắc khác ngay bên dưới), bởi lẽ đầu bếp chẳng mấy khi nhấc chảo cơm khỏi kiềng ba chân của bếp nóng, mà “luôn giữ một điểm tiếp xúc để chảo trượt qua lại”.
Mô hình chảo của họ dự đoán được đường bay của cơm dựa trên ba yếu tố: sự cân xứng của cơm trong chảo, cơm bay cao mức nào và góc nghiêng ra sao.
Theo nghiên cứu, có hai giai đoạn lắc chảo cơm riêng biệt: đó là đẩy chào về phía trước và xoay chảo theo chiều kim đồng hồ để bắt cơm đang rơi xuống, và rút chảo về và xoay chảo ngược chiều kim đồng hồ để tung cơm lên.
Về cơ bản, chảo cơm có hai chuyển động chính: chuyển động sang hai bên, và chuyển động bập bênh khi nửa trái nghiêng cao theo chiều kim đồng hồ, và nửa phải nghiêng cao ngược chiều kim đồng hồ. “Điểm mấu chốt là sử dụng kiềng trên bếp làm điểm tựa cho chuyển động bập bênh của chảo”, các tác giả nghiên cứu ghi rõ. Còn một điểm đáng chú ý khác nữa, là chuyển động của chảo đều chung tần số, chỉ hơi lệch một chút.
Một đầu bếp phải đảm bảo cơm liên tục rời chảo nóng để nguội đi đôi chút, bởi chảo có thể đạt nhiệt độ tới 1.200 độ C. Đó là yếu tố chủ chốt để cơm mang màu nâu bắt mắt chứ không bị cháy đen.
Dựa trên các phân tích của mình, hai nhà nghiên cứu Hu và Ko khuyên các đầu bếp rằng hãy tăng cường độ lắc chảo, đồng thời tăng khoảng nghỉ giữa hai hành động tung cơm lên và đỡ cơm rơi xuống. “Điều này cho phép cơm bay lên cao hơn, khiến nó được trộn đều hơn và thêm thời gian cho cơm nguội đi”, các nhà nghiên cứu viết.
Mô hình toán học liên quan tới chảo cơm không phải là nghiên cứu chỉ để thỏa trí tò mò đâu, đây còn là dữ liệu hữu ích cho ngành thiết kế robot. Một trong những mục tiêu mà nhóm các nhà khoa học muốn đạt được là một khung xương ngoại - exoskeleton để lắp lên người đầu bếp, giúp giảm tỷ lệ chấn thương vai cho họ.
Đã từ lâu, máy móc giúp người làm bếp thực hiện những việc lặt vặt (nhưng tối quan trọng) như thái hành, rán ngập dầu hay lật bánh; chẳng có lý gì mà robot rang cơm không thịnh hành tại Châu Á.
Nói vậy chứ các kỹ sư làm mãi rồi vẫn chưa ra được robot rang cơm hiệu quả; đã từng có chảo tự động bắt chước động tác lắc của người đầu bếp, rồi bênh chảo để cố gắng đảo cơm như người thật, tuy nhiên hỗn hợp cơm rang chỉ được trộn đều chứ không bay được trong không khí một cách điệu nghệ.
Liệu chăng nghiên cứu mới này có thể thay đổi điều đó?