俗話說(shuō)“火鍋下肚，暖過(guò)秋褲“ 肉片和肉丸是火鍋中不可缺少的一道原料。涮肉時(shí)，很多人有一套秘訣，比如毛肚涮10秒，七上八下；鴨腸提三下擺三下，不要超過(guò)10秒；老肉片煮10分鐘；蝦類5分鐘最鮮嫩，花菜需要3分鐘，而牛肉丸需要10分鐘以上。還有的食客只是隨便涮涮，認(rèn)為當(dāng)肉可以漂浮且顏色變?yōu)榛疑珪r(shí)即可食用，前后不過(guò)幾秒鐘，里面的魚(yú)肉、田雞(青蛙)肉、蛇肉、豬肉、螺肉等其實(shí)沒(méi)煮熟，就急著往嘴里塞了，美其名曰“更鮮甜”。顯然，這些吃法都缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)依據(jù)，雖然口感好了，但存在一定的食品安全風(fēng)險(xiǎn)。
那么，涮肉到底應(yīng)該涮幾秒呢？
對(duì)此，山東大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的兩位同學(xué)李曉宇，劉珂給出了他們的答案。他們通過(guò)構(gòu)建兩個(gè)簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型，將火鍋加熱食物的問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪S方向或者徑向的非穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程，借助物理化學(xué)原理對(duì)片狀和球狀食物的傳熱過(guò)程進(jìn)行了討論，計(jì)算發(fā)現(xiàn)：1.8 mm 厚的肉片在沸水中加熱15 s 時(shí)，其中心溫度即可接近100 oC；而對(duì)于直徑2.6 cm 的肉丸，其中心溫度接近100 oC 需要8 min 以上。
這一研究成果發(fā)表在雜志《大學(xué)化學(xué)》上，張樹(shù)永教授是該篇論文的通訊作者。
作者設(shè)計(jì)了片狀食物傳熱和球狀食物傳熱的簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型，分別對(duì)應(yīng)肉片和肉丸來(lái)進(jìn)行計(jì)算。討論時(shí)以傳統(tǒng)的加熱方式作為參考，即以接近100 oC 的高溫為加熱終點(diǎn)，而不考慮低溫烹飪?cè)谑秤闷焚|(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)等方面可能帶來(lái)的好處。因?yàn)榈蜏嘏腼兊募訜峤K點(diǎn)因人而異，難以得出統(tǒng)一的結(jié)論。以下是研究過(guò)程 作者把肉片近似看作一個(gè)薄板，因?yàn)橄噍^于肉片的長(zhǎng)度而言肉片的厚度很小，在相同的時(shí)間內(nèi)，沿肉片長(zhǎng)度方向的傳熱相較于寬度方向的可以忽略。這樣，計(jì)算片狀食物加熱所需時(shí)間就轉(zhuǎn)化為沿著厚度方向，從肉片表面向中心傳熱的問(wèn)題。 假設(shè)放入火鍋后肉片兩面受熱均勻，同時(shí)火鍋的高湯處于持續(xù)沸騰狀態(tài)，水的湍動(dòng)程度很大，導(dǎo)致水的對(duì)流傳熱系數(shù)很高。為了簡(jiǎn)化處理，我們近似認(rèn)為肉片兩表面瞬間達(dá)到沸騰溫度。根據(jù)這一假設(shè)，我們將肉片的加熱過(guò)程簡(jiǎn)化為無(wú)限大平面的一維非穩(wěn)態(tài)傳熱問(wèn)題，并建立如圖1所示的數(shù)學(xué)模型。
圖1 平板非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱示意圖
圖2 顯示，肉片中心的溫度隨時(shí)間的延長(zhǎng)迅速上升，在15 s 左右即接近100 oC。由于蛋白質(zhì)變性需要一定的時(shí)間，為了保證食用安全，將肉片放入火鍋中的時(shí)間不宜低于15 s。將牛肉丸、魚(yú)丸、蝦滑等球狀食物假設(shè)為理想球體。為了簡(jiǎn)化處理，作者采用球坐標(biāo)系，將其加熱問(wèn)題等效為沿徑向?qū)岬姆欠€(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題。設(shè)肉丸半徑為R0，初始溫度為T0，肉丸放入鍋中瞬間其表面溫度即等于鍋內(nèi)溫度Ts，且加熱過(guò)程中鍋內(nèi)溫度Ts 保持不變。由于加熱是對(duì)稱的，為計(jì)算方便，我們?nèi)∪馔柚行臑樽鴺?biāo)原點(diǎn)。于是熱傳導(dǎo)方程及相應(yīng)的初始條件和邊界條件為：
圖3 球狀食物中心溫度與時(shí)間的關(guān)系
由圖3可知，將肉丸放入沸騰的火鍋中，161 s后肉丸中心的溫度僅能達(dá)到45 o C。有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，把肉丸放入煮沸的湯鍋中，約2 min后肉丸浮起，此時(shí)其中心溫度僅為45.4 o C ，這與我們的計(jì)算結(jié)果比較一致。這表明以肉丸浮起判斷生熟并不準(zhǔn)確。為了達(dá)到滅菌效果以保證食用安全，肉丸的中心溫度應(yīng)接近100 o C，這意味著肉丸加熱時(shí)間應(yīng)延長(zhǎng)至8 min以上為宜。 計(jì)算表明，對(duì)于1.8 mm厚的肉片，大約須加熱15 s才能煮熟。所謂“七上八下”的經(jīng)驗(yàn)，一方面會(huì)導(dǎo)致肉片表面溫度降低更不利于煮熟，另一方面時(shí)間過(guò)短，其實(shí)并不安全；而對(duì)于直徑2.6 cm的肉丸，大約2 min肉丸即可上浮，而加熱8–10 min以上才能保證食用的安全，認(rèn)為肉丸浮起來(lái)就是熟了的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。
