Физика приготовления хорошей пиццы — часть 1

Мы ни разу не встречали подобных изысканий. Основываясь на физику и математику авторы исследования определили, почему в помпейской печи готовится идеальная пицца. Используя эти данные они подобрали оптимальные условия приготовления пиццы в домашней духовке. Случайно наткнувшись на статью, она показалась нам достаточно занимательной и мы с радостью делимся ею.

Данные будут интересны и познавательны домохозяйкам, шеф-поварам и пиццайоло.

Авторы исследования Андрей Варламов, Андреас Гратц, Серджио Грассо

Перевод Rosso Forni

Физические принципы участвуют практически в каждом аспекте кулинарии. В данной статье мы анализируем специфические процессы приготовления пиццы, определяя в простых терминах время приготовления для двух разных ситуаций: для помпейской печи в пиццерии и для современной домашней металлической плиты. Наше исследование основано на базовых принципах термодинамики, актуальных для процесса приготовления, и материал этого исследования понятен для студентов. Статья начинается с исторической справки о развитии искусства приготовления пиццы, затем с помощью простых примеров иллюстрируются исходные физические принципы, которые впоследствии детально применяются для описания процесса приготовления пиццы.

Историческая справка

История пиццы овеяна мифами и легендами. Несмотря на это, итальянцы все же считаются истинными изобретателями этого простого, вкусного и универсального блюда. Предшественниками пиццы были пресные хлебцы эпохи Неолита, приготовленные на горячих камнях и сделанные из грубой зерновой муки (полба, ячмень, двузернянка). Они появились независимо друг от друга в повсеместно от Китая до Америк.

Итальянское слово «пицца» было впервые упомянуто в Латинской рукописи (Codex Diplomaticus Cajtanus), в которой указывался список пожертвований епископу Геты (Неаполь). В этом документе от 997 г. н.э. упоминается поставка “duodecim pizze” («двенадцати пицц») на каждое Рождество и Пасху. Этимологи спорят о происхождении слова «пицца»: одни считают, что это слово произошло от византийского греческого πίτα – хлеб, пирог; другие – от греческого πηκτή – затвердевший; а третьи — от латинского picta – украшенный, или pinsere – уплощать, увеличивать.

С 8 века до н.э. в греческих колониях в южной Италии (Неаполь был основан около 600 г. до н.э. как греческий город) выпекали «плакунтос», плоский хлеб из зернового теста на опаре, покрытый чесноком, луком, ароматными травами, а иногда рубленым мясом или рыбой, что было похоже на турецкую пиде. Платон упоминает «пироги», сделанные из ячменной муки и приготовленные с оливками и сыром. Греки познакомили весь Средиземноморский регион с двумя египетскими процедурами: разрыхление и раскатывание теста для получения более легкоусвояемого хлеба, а также использование куполообразных печей вместо открытого огня. Греческие пекари, ставшие популярными в Риме с 4 века до н.э., стали называть «плакунтос» латинским словом «плацента» — плоский хлеб.

Пимский поэт Вергилий писал:

«Наземь легли отдохнуть в тени высокого бука.

Тут же друзья на траве расставляют для трапезы яства,

Их, как Юпитер внушил, разложив на лепешках из полбы,

Диких приносят плодов, на столы из хлеба кладут их…»

(«Энеида» перевод с латинского С.А. Ошерова)

Очевидно, что более двух тысяч лет назад греки и римляне создали прототипы пиццы, но именно неаполитанцы, изобретатели этого недорогого блюда, добавили в него ингредиенты, ассоциируемые сегодня с пиццей, такие как томаты и сыр моцарелла.

Неаполитанцы познакомились с «экзотическим» томатом во времена Колумба, но тогда этот «фрукт» считался ядовитым. Его редко и с опаской ели только крестьяне. Томаты впервые появились в книге рецептов “Il cuoco Galante” («Галантный повар») под авторством шеф-повара Винченсо Коррадо лишь в 1819 году.

Первое упоминание о моцарелле можно найти в книге рецептов «Опера» (1570) Бартоломея Скаппи. До наших дней настоящая моцарелла производится из жирного коровьего молока недалеко от Неаполя. Это очень деликатный продукт, не только по вкусу, но также и в плане хранения – моцарелла не терпит низких температур, и если хранить ее в холодильнике, то она становится «резиновой». Ее следует хранить в ее собственной сыворотке при комнатной температуре всего несколько дней.

Документы демонстрируют, что до 18 века неаполитанская пицца была простым блюдом из пасты, испеченным или поджаренным, приправленным салом, сыром пекорино, оливками, соленой или запеченной рыбой чецинелли. В 19 веке до двухсот «пиццайоло» (поваров пиццы) наполняли улицы Неаполя, где продавали испеченные или жареные пиццы с томатным соусом и листьями базилика. В 1889, через несколько лет после объединения Италии, пиццайоло Рафаэль Эспозито решил оказать почтение королеве Италии и добавил моцареллу к традиционным томатам и базилику. Комбинация красного, белого и зеленого символизировало цвета итальянского флага и эта трехцветная пицца, известная как пицца Маргарита, превратила простой пирог в настоящий успех, который никогда не мог себе представить скромный пиццайоло.

Сегодня в Италии пицца готовится по разным региональным рецептам. Неаполитанцы знамениты своими круглыми пиццами с высокими хрустящими краями. Помимо уже упомянутой Маргариты, стандартная пицца Неаполитана (защищенная Евросоюзом как Гарантированной Традиционное Блюдо) готовится с томатами, моцареллой и анчоусами. Самый простой вариант называется Маринара, поверх основы которой кладутся томаты, чеснок, орегано и масло. Усовершенствованная пицца – это кальцоне. Здесь круг из теста складывается в форму полумесяца и фаршируется рикоттой, моцареллой, салями или прошутто.

Жители Рима добавляют больше воды в муку (до 70%), а также оливковое масло или жир в тесто. Таким образом, это тесто можно раскатывать до толщины бумаги без потери особого вкуса. Начинка может быть такой же как в Неаполитане, но пиццы, подаваемые в пиццериях Рима, идут без хрустящей корочки. Римские пекарни обычно продают «белую» пиццу на развес – это прямоугольная хрустящая пицца, покрытая только солью и оливковым маслом. Сардинера – это пицца с томатами, оливками и анчоусами, типичная для Лигурии, но пришедшая из Прованса, где она называется pissaladière (от названия пасты из анчоусов pissalat).

В Абруццо традиционной пиццей считается Сфриголи, приготовленная из хорошо раскатанного теста из жира, муки и соли с добавлением маленьких кусочков свинины (сфриголе) перед выпеканием. А в Апулии любимым рецептом пиццы является пицца Пуглиезе, тонкая и покрытая томатным соусом и большим количеством маринованного лука (анчоусы и оливки можно добавить дополнительно). Еще одним традиционным блюдом в Апулии считается Панцеротто, маленький конверт из пиццы, обозначающий начало Карнавала. Панцеротто отличается от Неаполитанской кальцоне как по размеру, так и по способу приготовления (ее жарят, а не выпекают). Классическая начинка – это томатный соус и свежая моцарелла, но существует много различных вариантов. Калабрийцы любят резкие и острые вкусы и добавляют в свои пиццы острую салями (soppressata) или ‘nduja – очень острая смесь сала и красного перца, возможно пришедшая в Калабрию из Испании.

Сицилийская версия пиццы называется сфинкьюни (от латинского spongia – губка). Это прямоугольная и толстая пицца, щедро начиненная оливковым маслом, луком, овечьим сыром и вялеными томатами. Скацция – традиционное блюдо провинции Рагуза в Сицилии – это тонко раскатанное тесто, покрытое томатным соусом и сыром, а потом свернутое рулетом и напоминающее штрудель; длинные прямоугольные пиццы затем разрезают на кусочки, открывая слои соуса и сыра.

Панада из Сардинии – это питательная пицца, начиненная баклажаном, ягнятиной и томатами, или же рыбой или маслянистым местным угрем.

Являясь по сути «открытым сэндвичем», Неаполитанская пицца попала в США в конце 19 и начале 20 веков, когда итальянские иммигранты, как и миллионы других европейцев, приезжали в Нью Йорк, Трентон, Нью-Хейвен, Бостон, Чикаго и Сент-Луис. Вкусы и ароматы обычных пицц, продаваемых на улицах неаполитанскими пиццаоле своим землякам, начали интересовать американцев. Неаполитанский иммигрант Антонио Перо начал готовить пиццу в магазинчике Ломбарди, который все еще существует в Маленькой Италии в Нью Йорке, и в 1905 году владелец этого магазина Мистер Геннаро получил лицензию на открытие первой Пиццерии на Манхэттене. Благодаря большому влиянию итальянских иммигрантов на американскую культуру, в США возникли региональные рецепты пиццы, и некоторые из них имели лишь легкое сходство с Итальянским оригиналом. В Чикаго свой собственный стиль пиццы в глубоком блюде, в Детройте существует уникальный способ двойной выпечки, где сыр насыпается до самого края основы, а в Нью Йорке популярны тонкие пиццы. В Сент-Луисе, Миссури, используются тонкие основы и прямоугольные куски, в то время как в Нью-Хейвене пицца не содержит сыр и его можно заказать только дополнительно.

Правило №1 — пицца должна готовиться в дровяной печи

Заинтересовавшись, авторы решили исследовать секреты приготовления пиццы. Правилом номер один по словам итальянцев является то, что в пиццерии пицца должна готовиться в печи на дровах, а не в электрической духовке. Хорошие пиццерии гордятся своими «forno» («печь» по-итальянски), в которых своими глазами можно увидеть весь процесс приготовления пиццы. Пиццайоло формирует диск из теста, кладет на него начинку, выкладывает свежую пиццу на деревянную или алюминиевую лопату и, в конце концов, помещает ее в духовку. Через пару минут пицца уже перед вами, покрытая аппетитным сыром, так и просит ее съесть и запить кружкой хорошего пива. Авторы получили полезный совет от дружелюбного пиццайоло, работающего в пиццерии Рима, куда авторы часто захаживали, когда жили по соседству: «Всегда приходите поесть пиццу до 8 вечера или после 10, когда пиццерия наполовину пустая». Этот совет подтвердил один из завсегдатаев пиццерии – большой серый кот. Когда пиццерия была полной, кот уходил и не проявлял интереса к тарелкам посетителям.

Причина такого совета была очень проста – вместимость печи. Как объяснил пиццайоло, 325 — 330°C (1) является идеальной температурой для приготовления Римской пиццы в дровяной печи с основанием из огнеупорного камня. При таких условиях тонкая Римская пицца приготовится в течение двух минут. Таким образом, даже помещая по две пиццы в печь, пиццайоло может обслужить 50-60 клиентов в час. Однако, в часы пик в пиццерию приходит около ста клиентов и по крайней мере десять ждут пиццу на вынос. Чтобы удовлетворить спрос, пиццайоло повышает температуру в печи до 390 °C, и пиццы «вылетают» из печи каждые 50 секунд (следовательно, время приготовления каждой составляет около 1½ минут). Однако, их качество не одинаково: низ и корка немного подгорелые, а томаты не до конца испеченные. Так как не всегда легко найти пиццерию с помпейской печью, давайте рассмотрим преимущества такой печи по сравнению с электрической духовкой и есть ли способ улучить последнюю, чтобы получить хорошую пиццу.

(1) Очевидно температура зависит от способа приготовления и хранения теста. Пиццайоло Антонио готовит тесто заранее – за 24 часа до выпекания пиццы. После добавления всех ингредиентов и замешивания теста, Антонио оставляет его «отдохнуть» на несколько часов и затем разрезает его на куски и формирует порционные шарики. Для Неаполитанской пиццы порция составляет 180-250 грамм, для Римской – меньше. Эти порции используются для приготовления одной пиццы. Затем он кладет эти шарики в деревянные короба, где тесто будет пониматься 4-6 часов. После этого оно готово к приготовлению пиццы или помещения в холодильник для дальнейшего использования.

Для иллюстрации физических принципов, участвующих в приготовлении пиццы, давайте рассмотрим обычный пример передачи тепла. Представьте, что вы ребенок и у вас высокая температура, но поблизости нет градусника. Ваша мама просто может приложить руку к вашему лбу и сказать: «У тебя высокая температура, завтра не пойдешь в школу». Для рассмотрения данного процесса в научном ключе начнем с упрощения проблемы. Давайте представим, что ваша мать касается вашего лба не рукой, а своим лбом. В таком случае, если температура вашего лба 38° С, а температура лба матери 36° С, то температура при взаимодействии двух лбов (Т0) будет 37° С, и мать почувствует тепло, исходящее от вашего лба (распределение температуры по времени показано на рисунке 1).

Теперь давайте представим, что голова вашей матери сделана из стали, а температура останется такой же – 36 ° С. Очевидно, что температура взаимодействия уменьшится, скажем, до 36,3 ° С. Это связано с тем, что сталь эффективно оттянет тепло из области соприкосновения в основную часть, так как ее проводимость довольно высокая. Также очевидно, что этот процесс становится более эффективным, когда меньшее количество тепла нужно оттянуть из области взаимодействия (т.е. теплоотвод повышается при уменьшении удельной теплоемкости материала «головы матери», как показано на рисунке 2).

Теперь давайте проанализируем процесс приготовления пиццы более научным образом. Мы начинаем статью с напоминания основных концепций теплообмена [1]. Когда мы говорим о «тепле», мы обычно имеем в виду энергию системы (как голова мамы, печь, или сама пицца), которая ассоциируется с хаотическим движением атомов, молекул и других составных частиц. Мы приняли данную концепцию тепла из физики прошлых веков. Физики утверждают, что тепло не является функцией состояния системы, а его количество зависит от способа приведения системы в данное состояние. Как

работа, тепло не является видом энергии, а скорее величиной, используемой для описания передачи энергии [2,3]. Количество тепла, необходимое для поднятия температуры единицы массы материала на один градус, называется удельной теплоемкостью материала:

Здесь М обозначает массу системы, а ∆Q – количество тепла, необходимое для подогревания системы до температуры ∆Т. Из данного выражения понятно, что теплоемкость измеряется в J×kgˉ¹×Kˉ¹ в единицах СИ.

В случае термического контакта между двумя системами с разными температурами, тепло перейдет от более теплой системе к более холодной. Удельный тепловой поток q – это количество тепла ∆Q, которое проходит через единицу площади на единицу тепла в направлении изменения температуры:

В самом простом случае гомогенной неравномерно нагретой системы при использовании уравнения (1) получается:

где ρ – это массовая плотность ² ( ² Можно также использовать данную формулу для легкого нахождения теплопотери в доме во время холодной зимы. В такой стабильной ситуации распределение температуры не изменяется со временем).

Во второй части исследования, ученые находят оптимальную температуру для приготовления пиццы в домашней духовке и высчитываю необходимое для этого время. Уверены, вы и не догадывались о времени выпекания идеальной пиццы.