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生活力學小常識

生活 更新时间:2024-07-04 00:47:52

作者:武際可。


三日入廚下,

洗手作羹湯。

未谙姑食性,

先遣小姑嘗。

這是唐代詩人王建的《新嫁娘詞》。寫的是嫁過來的新媳婦,在第三日要下廚房做飯的習俗。這實際上是婆婆(即詩中的姑)對新媳婦的一次考試。所以新媳婦必須小心應對,要先請小姑子品嘗以後再端上飯桌。

在我的故鄉山西,面食是日常過日子最普通的食品。所以在那裡,第三日新媳婦下廚,不是做羹湯,而是要做一頓手擀面供全家吃。正因如此,在姑娘出嫁前,媽媽一般總要認真教孩子怎樣做飯,特别是如何做面條。

說起擀面條,要求把面和得硬軟合度、把面擀得厚薄均勻、切得寬窄一律,并且要一氣呵成,還是需要一點技巧的。特别是,從前有早婚的習俗,對于有十多口人一起吃飯的大家庭,對于一個早出嫁的十五六歲的小姑娘一口氣把這些事做完,還是有相當大的難度的。

把面和好後,适當放置一個時間。然後把面塊揉成一個面坨。這時就可以用擀面杖去擀了,先是把面坨擀開,等達到一定厚度就需要把擀開的面卷在擀面杖上在案闆上來回擀。擀一陣打開,撒一些幹面,以免各層之間粘連。對于一兩個人的面條,如圖1左邊。用一根短的擀面杖,把面擀成圓形就可以了,而對于許多人吃飯,就要用長擀面杖和大案闆,像圖1右邊那樣把面擀成長寬帶狀。

生活力學小常識(生活中的力學知識)1

圖1 擀面條

擀面條的關鍵是要求面皮擀得厚薄均勻。這就要求對擀面杖施加的壓力均勻,并且要随時調整對擀面杖的壓力。在面皮較厚的部分适當增加壓力,而比校薄的地方适當減小壓力。需要特别提醒的是,像圖1左邊那樣擀作圓形面皮時,卷在擀面杖上的面皮,中間比較厚。這時,即使擀面杖受的壓力是均勻的,實際擀出來還會是中間薄邊上厚。就會出現如圖2那樣面皮中間薄而鼓起的情形,繼續擀下去還會出現折疊起皺。這時需要特别注意,使擀面杖的邊上得到壓力,最好是擀面杖一頭施壓,另一頭放松,然後再在另一頭施壓,來回交替。

生活力學小常識(生活中的力學知識)2

圖2

總結以上擀面條的過程,實際上是靠一根圓柱形的擀面杖施加壓力後來回滾動,便面坨産生永久變形,将面坨逐漸壓薄成為面皮的薄片。

現在我們将這個過程引申一下,來看一看工業上金屬闆材的生産。在工程和日常用具中,鋼闆、鋁或銅闆等金屬闆材到處可以看到,它們的生産也和我們擀面條的過程類似,也是用一根或多根圓柱形的滾子,稱為軋輥,去不斷碾壓胚料使之逐漸變薄成為厚度均勻的闆材。

不過軋制金屬闆材畢竟不是擀面條,雖然原理相似,但技術要複雜得多。

第一,金屬不像面那樣軟,特别像鋼那樣的金屬,要把它軋薄,使金屬産生永久變形,需要很大的壓力。這個力稱為軋制力,有時可以達到數百噸乃至千餘噸。擀面條,隻要往擀面杖上加一點力,面就可以壓薄,産生可觀的永久變形。現在在這樣大的軋制力作用之下不能使用案闆,因為再厚重的闆也經不住那樣大的軋制力,而隻能使用一對軋輥來擠壓,即擀金屬皮的那根"擀面杖"變為兩根一上一下相對滾動。在這樣大的軋制力下軋輥也會産生可觀的變形。就是說,軋輥一旦軋上 金屬,軋輥自己就會産生可觀的彎曲變形,而且軋輥的這種變形,隻允許彈性變形,一旦軋制力消失,軋輥便恢複原來的形狀。要是軋輥彎曲,可以想象軋出來的闆厚度就不會是均勻的,而必然是中間厚兩邊薄。為了克服這個問題,人們想出了兩種辦法:

一種是讓沒有軋闆的軋輥,中間略微凸出,這樣在軋闆時由于巨大的軋制力的作用使軋輥變形,結果它與闆接觸的地方正好變得平直(圖3)。

生活力學小常識(生活中的力學知識)3

圖3 左:未軋制時的軋輥;右:軋制時的軋輥

另一種是在軋輥與闆接觸的另一側裝置一個更粗的圓柱,并且伴随軋輥一起轉動。這樣軋輥便不會彎曲。

第二,擀面條的面皮雖然厚薄越是均勻越好,但并沒有嚴格的規定,厚一點薄一點,一樣吃。軋闆可不然,它的厚度有一定的規定。最精細的厚度誤差值允許上下不超過0.04mm超過允許誤差即要報廢。這還不算,産品不允許有不平、起皺(波浪或瓢曲)、疤痕、裂紋、鼓包、卷邊、劃傷等瑕疵。

第三,擀面條總是在室溫下作業,而軋制薄闆就不一定了。我們知道金屬加溫到一定程度後就會軟化,這樣為了減小軋制力,有時需要把被軋制的胚料加溫,在這種條件下軋制稱為熱軋。而在常溫下軋制稱為冷軋。對于熱軋又需要一套加熱的設備,要使胚料熱的均勻,溫度又要控制在一定範圍内。

生活力學小常識(生活中的力學知識)4

圖4

生活力學小常識(生活中的力學知識)5

圖5 闆材的不平

總之,為了軋制一批合格的金屬薄闆,需要認真精确地科學計算和研究。首先是估算軋制力,由于不同的金屬在不同的溫度、不同的一次壓下量、不同的軋輥直徑下,軋制力就會表現不同。正确估算軋制力,又需要研究金屬在不同應力和不同溫度之下的變形與應力之間的關系,還要根據經驗總結得到有适當精度的經驗公式。其次,需要在給定的軋制力之下準确計算軋輥的變形。還要估算軋輥的壽命。軋輥在那樣大的軋制力之下連續工作,壽命是有一定限度的,需要随時更換,更換得太快不經濟,更換的不及時會由于軋輥自己的缺陷軋出大量廢品。所以,一個設計或實際進行軋制的工程師需要熟悉塑性力學和彈性力學。不僅如此,對于軋制闆材的厚度、不平度以及各種軋制參數随時監測,以便控制質量。

前面我們從擀面條說到工業上軋制薄闆,現在我們再回過頭來說面條。工業的發展,又為面條的改進提供了廣闊的天地。原來意大利面條也是用手工制作的,由于有了機器,後來就出現了等粗細、不同截面的意大利面條,種類之多據說有數百種,特别是出現了中空的通心粉。制作意大利面條,要使生面團在高壓驅動下穿過塑形器,形成不同形狀和不同大小的意大利面。意大利面的塑形器的特殊設計可以充分的減少由壓強和摩擦産生的熱,以防止面條在加工過程中的變形和粘貼。長條形的意大利面在塑形後由高壓氣體迅速冷卻,短小的意大利面則通過振動幹燥器來分散。

說到不同截面的意大利面條,不能不聯想到軋鋼技術。人們為了各種不同的用途,把鋼材制成不同截面的型材,如圓鋼、扁鋼、工字鋼、角鋼、鋼軌、無縫鋼管等等,生産這些不同的型材,需要用不同形狀的軋輥來軋制,這和生産不同截面的意大利面條有點類似。和前面擀面條與軋制鋼闆的比較類似,與制作意大利面條相比,意大利面條是通過擠壓成形,而型材需要軋制,并且軋制力大、精度高、有時還需要熱軋。

其實,可以說面食的制作就是機械加工的某種原型。前面說的闆材和型材的生産與面條的制作有點類似,制作拉面需要把面團拉長,而制作金屬絲則要對金屬進行冷拔;制作螺絲經常是一次性的機械搓制,制作像魚魚、貓耳朵和莜面栲栳栳也需要用手或拇指搓制。栲栳栳需要在案闆上将小莜面團一揉、一搓,再往手指上一繞,就形成一卷卷的莜面栲栳栳。制作花色繁多的月餅或花饅頭,都需要一種特定的模子。而許多機械加工正是使用模鍛或模壓完成的。

俗話說熟能生巧,經驗豐富的面食廚師,對于面團受力後的變形反應得心應手。近代的食品工業,為了提高生産效率和改進産品品質,尚且需要更準确地掌握面團在不同溫度、不同含水比例下的應力應變關系和它随時間變形的性質。而要成為機械加工的熟練的工程師,就更需要對金屬的力學性質了然于胸。

進一步從理論上來說,關于軋制金屬闆材和型材以及模壓和模鍛的理論還是有待研究的領域。對于如何得到優質産品和提高生産效率,如何避免殘次品的規律人們有時還遠沒有達到自由的地步。

北京神州翔宇技術有限公司

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