فقط آب اضافه کنید   JUST ADD WATER

گندم یک دانه است، یک سیستم خودسازمان‌ده که تا زمانی که دانه در معرض شرایط مساعد رشد قرار نگیرد، در حالت خفته باقی می‌ماند.
خواب بذر خود یکی از مکانیسم‌های باستانی بقا در گیاهان است که توانایی بقای نسل بعدی را تضمین می‌کند.
اینکه یک بذر چه زمانی از این حالت خارج می‌شود بین گونه‌ها متفاوت است.

در گندم معمولاً یک دوره هوای سرد و مرطوب نیاز است، در طی آن هورمون‌های گیاه تغییر حالت داده و باعث تقسیم سلولی، کشیدگی سلول و فعالیت آنزیمی می‌شوند.
این فرایند مجموعه‌ای از واکنش‌های شیمیایی را آغاز می‌کند که به طور کلی جوانه‌زنی نامیده می‌شود—و منجر به ایجاد یک گیاه جدید می‌گردد.

روند معمول زمانی شروع می‌شود که دمای محیط و دسترس‌پذیری آب بهینه شوند.
دانه مانند یک اسفنج خشک عمل کرده و تمام رطوبتی را که می‌تواند جذب می‌کند.
آب باعث تورم و نرم شدن پوشش بذر شده و سرانجام آن را می‌ترکاند (برخی انواع بذر می‌توانند تا ۲۰۰٪ وزن خود را در آب جذب کنند تا این اتفاق بیفتد).

سلول‌های آلورون که سطح داخلی پوشش بذر را می‌پوشانند، شروع به تولید آمیلاز می‌کنند.
آمیلاز یک آنزیم است که نشاسته‌ها را به قندهایی که گیاه مصرف می‌کند می‌شکند.
تقسیم سلولی آغاز می‌شود و جنین به سمت دو سر مخالف دانه کشیده می‌شود.

چرخه جوانه‌زنی زمانی تکمیل می‌شود که هر دو بخش ریشه‌چه (radicle) (که ساختار ریشه گیاه را تشکیل می‌دهد) و غلافچه (coleoptile) (که ساقه جنینی را دربر می‌گیرد) پوشش بذر گندم را می‌شکافند.
سپس گیاه با تولید ریشه‌ها، ساقه‌ها و برگ‌ها به سمت بلوغ پیش می‌رود—که همگی توسط فتوسنتز، آب اضافی و مواد مغذی موجود در هوا و خاک تغذیه می‌شوند.

نمودار  جوانه‌زنی   (Germination  )

• Amylase (enzyme) converts starches to sugars → آمیلاز (آنزیم) نشاسته‌ها را به قندها تبدیل می‌کند.
• Sugars are delivered to embryo to fuel growth → قندها برای رشد به جنین منتقل می‌شوند.
• Aleurone cells trigger enzyme production → سلول‌های آلورون تولید آنزیم را آغاز می‌کنند.
• Embryo sends chemical signal to aleurone cells → جنین سیگنال شیمیایی به سلول‌های آلورون ارسال می‌کند.
• Seed coat rupture → ترکیدن پوشش بذر.
• Water uptake → جذب آب.

در مراحل پایانی جوانه‌زنی، تقسیم سلولی و کشیدگی سلول‌های جنین باعث می‌شود ریشه‌چه و غلافچه از یکدیگر دور شوند و در دو سر مخالف پوشش بذر را بشکافند.
ریشه‌چه به سیستم ریشه تبدیل می‌شود، در حالی که ساقه جنینی (که درون غلافچه قرار دارد) به برگ‌ها و اندام‌های هوایی تبدیل می‌گردد.

آرد + آب = توسعه گلوتن    Flour + Water = Gluten Development

ترکیب آرد و آب مجموعه‌ای از واکنش‌های شیمیایی را آغاز می‌کند که در نهایت منجر به توسعه فراوان گلوتن می‌شود.
وقتی ما آرد را آسیاب می‌کنیم، ساختار دانه گندم (سلول‌ها و اندامک‌ها) را تخریب می‌کنیم تا دیگر قادر به جوانه‌زنی نباشد.
اما همچنان یک سلسله کامل از واکنش‌های شیمیایی رخ می‌دهد، زیرا موادی که این واکنش‌ها را ایجاد می‌کنند هنوز در آن وجود دارند.

این هیدراسیون (آب‌گیری) اساساً همان چیزی است که شبکه گلوتن را به وجود می‌آورد.
توسعه گلوتن یعنی اضافه کردن آب به آرد و اجازه دادن به آنزیم‌ها تا طبق هدف اولیه خود عمل کنند.

تصاویر و توضیحات

• خمیر مخلوط‌شده به یک توده نامرتب
  مواد به‌طور یکنواخت پراکنده شده‌اند. هیدراسیون آغاز شده است و فعال‌سازی آنزیم‌ها، هیدراسیون نشاسته و تشکیل گلوتن شروع شده است.
• آغاز تشکیل گلوتن زیر میکروسکوپ نوری
  چند ذره از آرد نان روی لام میکروسکوپ پخش شده و با آب مرطوب شدند. بلافاصله رشته‌های گلوتن جوانه زده و دانه‌های نشاسته را به هم متصل می‌کنند.
• خمیر خوب توسعه‌یافته
  چنین خمیری می‌تواند آن‌قدر کش بیاید که شفاف شود.
  برای دیدن بهتر شبکه گلوتن در سطح میکروسکوپی، دانه‌های نشاسته را شستیم و سپس خمیر را زیر میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی کردیم.
  تصویر حاصل یک شبکه درهم‌تنیده از رشته‌های گلوتن را نشان می‌دهد که شبیه به درهم‌تنیدگی بزرگراه‌هاست.

جزئیات مخلوط کردن  The Details of Mixing

همان‌طور که دیدید، نقطه‌ی اساسی در مخلوط کردن، هیدراته کردن (آب‌گیری) آرد است. روش‌های زیادی برای رسیدن به این مرحله وجود دارد و انتخاب روش شما به جریان کاری و ترکیب نهایی نان بستگی خواهد داشت.
عوامل محیطی و فیزیکی نیز در سرعت توسعه گلوتن و اندازه و توزیع حباب‌های موجود در خمیر نقش دارند. اندازه ذرات آرد شما در توسعه گلوتن تأثیر می‌گذارد، همچنین دمای خمیر که به انتخاب روش مخلوط کردن شما بستگی دارد (نگاه کنید به صفحه 80).

وقتی آرد با آب مخلوط می‌شود، پروتئین‌های تشکیل‌دهنده گلوتن در آرد (گلوتنین و گلیادین) هیدراته شده و تقریباً بلافاصله ترکیب می‌شوند تا گلوتن شکل بگیرد. روش مخلوط کردن شما اهمیت دارد، اما نه به این دلیل که برای توسعه گلوتن ضروری باشد؛ شما می‌توانید با حداقل مخلوط کردن نیز گلوتن بسازید. نکته این است که مخلوط کردن می‌تواند فرآیند را سرعت ببخشد، که این موضوع برای نان‌پزها اهمیت عملی دارد.
برای مثال، استفاده از میکسر برقی می‌تواند بسیاری از نان‌ها را که به صورت دستی به‌سختی قابل مخلوط شدن هستند (مثل چله)، امکان‌پذیر کند.

پروتئازها (آنزیم‌هایی که پروتئین‌ها را برش می‌دهند) رشته‌های گلوتن را به قطعات کوچک‌تری تقسیم می‌کنند که قادر به ایجاد اتصالات اضافی هستند (نگاه کنید به صفحه 236).
همان‌طور که گلوتن از طریق فرآیند مخلوط کردن بیشتر توسعه می‌یابد، زنجیره‌ها بیشتر و کشیده‌تر می‌شوند و به شبکه‌ای متقاطع سازماندهی می‌شوند که هم قابل کشش و هم الاستیک است. این چارچوب لاستیکی ساختار خمیر را تقویت کرده و اجازه می‌دهد با رشد گاز مخمر منبسط شود.

میزان آبی که به مخلوط اضافه می‌کنید نیز بر این فرآیند تأثیر دارد. هرچه آب بیشتری اضافه کنید، خمیر نرم‌تر و قابل گسترش‌تر خواهد شد، اما کنترل آن سخت‌تر می‌شود. هرچه خمیر سفت‌تر باشد، قوی‌تر خواهد شد. معمولاً نقطه‌ای بین این دو حالت، بهترین نتیجه را می‌دهد.
همچنین مقدار آب تأثیر مستقیمی بر فعالیت آنزیمی و تخمیر دارد: آب بیشتر به معنی افزایش فعالیت و برعکس است.

در حالی که پروتئازها رشته‌های گلوتن را می‌برند، آنزیم‌های دیگر روی نشاسته کار می‌کنند. آرد معمولاً فقط 1 تا 2 درصد شکر ساده دارد، که برای تغذیه مخمر کافی نیست؛ بدون قند بیشتر، مخمر نمی‌تواند خمیر را باد کند زیرا شکر کافی برای ایجاد دی‌اکسیدکربن وجود ندارد. نشاسته آرد باید به قندهای ساده‌ای شکسته شود که مخمرها می‌توانند مصرف و تبدیل کنند.

فرآیند چندمرحله‌ای آنزیمی که نشاسته را می‌شکند با آمیلاز آغاز می‌شود، که روی اجزای نشاسته آسیب‌دیده عمل می‌کند:

• آمیلوز
• آمیلوپکتین

(حدود 4٪ از دانه‌های نشاسته در طول آسیاب شکسته می‌شوند که مرحله‌ای مهم است، زیرا آنزیم نمی‌تواند وارد دانه نشاسته سالم شود.)

اگر مخلوط نکنید چه اتفاقی می‌افتد؟
ما چند قطره آب روی آرد پاشیدیم تا بفهمیم. آب روی سطح پخش شد اما فقط چند میلی‌متر نفوذ کرد. سپس، با خشک شدن، کشش سطحی باعث جمع‌شدن آن شد. این نشان می‌دهد که آرد مانند شکر یا نمک نیست؛ در واقع، آرد آب را از هوا جذب می‌کند. این همان دلیلی است که چرا باید برای مخلوط کردن وقت گذاشت؛ شما نمی‌توانید به‌سادگی آب را روی آرد بریزید و انتظار داشته باشید به‌خودی‌خود مخلوط شود.

مراحل مخلوط کردن و تخمیر   Stages of Mixing and Fermentation

واکنش‌های شیمیایی متعددی هنگام مخلوط کردن و تخمیر خمیر رخ می‌دهد؛ مراحل زیر تعامل مواد اولیه را توضیح می‌دهند.
اولین مرحله در مخلوط کردن خمیر، ترکیب آرد و آب است (خمیر در عکس‌ها به‌صورت دستی مخلوط شده است). نمک لازم نیست در ابتدا اضافه شود.

1. آرد، آب، نمک و مخمر با هم مخلوط می‌شوند تا توده‌ای همگن تشکیل دهند.
2. آب، مخمر را به همراه نشاسته‌ها و پروتئین‌های موجود در آرد هیدراته می‌کند.
3. دو پروتئین گلوتنین و گلیادین به هم متصل می‌شوند و ظرف چند ثانیه پس از هیدراتاسیون اولیه شروع به تشکیل گلوتن می‌کنند. مخلوط کردن مکانیکی (و تا زدن) توسعه گلوتن را تقویت می‌کند.
4. دانه‌های نشاسته آسیب‌دیده هنگام جذب آب متورم می‌شوند.
5. فعالیت آنزیمی آغاز می‌شود و قندهای ساده‌ای تولید می‌کند که برای تغذیه مخمر استفاده می‌شوند.
6. مخمر شروع به تخمیر می‌کند زیرا قندها برای تغذیه آن در دسترس قرار می‌گیرند.
7. خمیر به دلیل دی‌اکسیدکربن و اتانول تولید شده توسط مخمر منبسط می‌شود. نیروی انبساط، شبکه گلوتن را آزمایش می‌کند. یک شبکه قوی حباب‌ها را در خمیر به دام می‌اندازد.
8. این فرآیند ادامه می‌یابد تا زمانی که یا خمیر پخته شود (گرما مخمرها را می‌کشد و تمام فعالیت‌های آنزیمی را متوقف می‌کند) یا مخمرها تمام قندهای موجود در خمیر را مصرف کرده، منبع غذایی تمام شود و شروع به مردن کنند.

• Shaggy mass → توده نامنظم
• The windowpane test → تست پنجره‌ای (کشسانی خمیر)
• Folding → تا زدن
• Bulk fermenting → تخمیر عمده

معادله مخلوط کردن: شدت در مقابل زمان   The Mixing Trade-off: Intensity versus Time

شما می‌توانید سریع و محکم مخلوط کنید یا آرام و ملایم، اما مخلوط کردن اجباری است. هرقدر هم آرد را سریع هم بزنید، تا زمانی که آب اضافه نکنید هیچ‌وقت به خمیر تبدیل نمی‌شود. یا برعکس، می‌توانید آرد را به آب اضافه کنید و بگذارید در کاسه بدون هم زدن بماند—باز هم مخلوط به خودی خود به خمیر تبدیل نخواهد شد.

دلیل اینکه باید آرد را با آب مخلوط کنید تا شبکه گلوتن به‌طور کامل رشد کند، به شیمی فیزیکی برمی‌گردد. مخلوط کردن دو عمل ضروری انجام می‌دهد:

1. ابتدا مواد را به‌طور یکنواخت در سراسر آرد پخش می‌کند، فرآیندی که انتشار (dispersion) نامیده می‌شود.
2. سپس، مخلوط کردن به‌طور شیمیایی بعد از هیدراته شدن پروتئین‌های گلوتن در آرد عمل می‌کند. برای رسیدن به یک خمیر یکنواخت، باید هر دو عمل انجام شوند—و انتشار باید قبل از هیدراتاسیون یا همزمان با آن رخ دهد.

اما هیچ قانونی وجود ندارد که تعیین کند بهترین روش مخلوط کردن کدام است؛ سرعت یا زمان تولید چه نوع خمیری را می‌طلبد. شما می‌توانید نتایج مشابهی را با استفاده از طیف وسیعی از روش‌ها به دست آورید، اگر بدانید چگونه شدت و زمان را معاوضه کنید—و چگونه مخلوط کردن پرانرژی می‌تواند عوارض جانبی ایجاد کند.

آب تنها می‌تواند تا حدی در میان توده‌ای از آرد حرکت کند. برای دستیابی به انتشار کامل، به فشار مکانیکی نیاز دارد. به همین دلیل حتی تکنیک‌های مخلوط کردن آهسته برای اتولایز و خمیرهای بدون ورز شامل یک مرحله اولیه هم زدن هستند.
هیدراتاسیون سریع اتفاق می‌افتد، اما زمان می‌برد تا پیوندهای شیمیایی شکل بگیرند که پروتئین‌های گلوتن را در یک شبکه کشسان به هم متصل کنند. به همین دلیل است که حتی تکنیک‌های مخلوط کردن پرانرژی نیز مقداری هم زدن را شامل می‌شوند، به‌جز شستشوی فشاری (مثل Rapidjet).

به این شکل فکر کنید:
مخلوط کردن = توان مکانیکی × زمان.
هرچه زمان بیشتری صرف کنید، انرژی کمتری لازم است. می‌توانید یک خمیر بدون ورز درست کنید که تنها به تلاش فیزیکی بسیار اندک نیاز دارد اگر زمان کافی داشته باشید. اما نانواها در عجله—مثل کسانی که در نانوایی‌های صنعتی کار می‌کنند—معمولاً معادله برعکس را انتخاب می‌کنند: آن‌ها از همزن‌های قدرتمند و سریع استفاده می‌کنند تا زمان مخلوط کردن را کاهش دهند.

مخلوط کردن با ماشین می‌تواند دو اثر جانبی داشته باشد که در برخی شرایط مطلوب هستند.

• اصطکاک: هرچه سریع‌تر هم بزنید، خمیر بیشتر گرم می‌شود. این می‌تواند تخمیر را تسریع کند و برای همزن‌های سریع یا دستوراتی که شامل کره هستند مهم باشد، زیرا امولسیون‌ها می‌توانند در صورت گرم شدن بیش از حد شکسته شوند.
• گرمای بیش از حد همچنین می‌تواند بر تخمیر تأثیر منفی بگذارد. اگر مخمرها بیش از حد گرم شوند، آن‌ها از بین می‌روند و خمیر طعم و رایحه مناسبی تولید نمی‌کند.

خمیرهای بدون ورز، مخلوط‌کردن دستی، پردازش با غذاساز، شستشوی فشاری، حتی هیدراتاسیون در خلا—در نگاه اول ممکن است به‌طور چشمگیری متفاوت به نظر برسند. اما این یک توهم است. همه آن‌ها اساساً همان عملیات را انجام می‌دهند—انتشار و هیدراتاسیون—فقط با نرخ‌های مختلف و با تفاوت‌های ظریف در اثرات جانبی.

 چگونه قدرت مکانیکی × زمان تفاوت در روش‌های مختلف را ایجاد می‌کند:

• • Rapidjet → سریع‌ترین روش (شدت بالا، زمان بسیار کوتاه)
  • Van Over method → شدت متوسط، زمان متوسط
  • Machine mix → شدت بالا، زمان کوتاه
  • Hand mix → شدت کمتر، زمان طولانی‌تر
  • No-knead → کمترین شدت، طولانی‌ترین زمان (۲ ساعت و ۴۵ دقیقه یا بیشتر)

تعریف رئولوژی خمیر   The Definition of Dough Rheology

رئولوژی مطالعهٔ چگونگی اثرگذاری نیرو بر شکل ماده و اینکه چگونه ماده جریان پیدا می‌کند (یا جریان پیدا نمی‌کند) است. ویژگی‌های رئولوژیکی برخی مواد را می‌توان تنها با یک مقدار توصیف کرد—برای مثال، آب با ویسکوزیته‌اش تعریف می‌شود. اما مواد دیگر بسیار پیچیده‌تر هستند.

خمیرها با دو ویژگی تعریف می‌شوند:

1. ویسکوزیته (viscosity): معیاری از اینکه خمیر چقدر راحت جریان می‌یابد.
2. کشش‌پذیری (elasticity): معیاری از اینکه خمیر چگونه کشیده می‌شود.

ویسکوزیته خمیر به نرخ هم زدن آن بستگی دارد (که به آن نرخ برشی یا shear rate گفته می‌شود). هرچه بیشتر خمیر را مخلوط کنید، ویسکوزیته آن بالاتر می‌رود. اما اگر بیش از حد خمیر را مخلوط کنید، شبکه گلوتن شکسته می‌شود و ویسکوزیته کاهش می‌یابد.

کشش‌پذیری پیوندهای خمیر تنها به این نیست که بتواند کشیده شود، بلکه به توانایی آن برای بازیابی نسبی شکل خود پس از کشیده شدن نیز مربوط است. این ویژگی به نام بازیابی کشسان (elastic recovery) شناخته می‌شود—خاصیتی که نوارهای لاستیکی نیز دارند، به‌طوری که پس از کشیده شدن و رهاسازی دوباره به شکل اولیه بازمی‌گردند.

وقتی می‌خواهید به خمیر شکل دهید، باید ابتدا آن را پیش‌شکل دهید، چند دقیقه استراحت دهید و سپس شکل نهایی را بدهید. دلیل اینکه نوار لاستیکی کاملاً شکل خود را بازیابی می‌کند اما خمیر نه، این است که پلیمرهایی که لاستیک را می‌سازند با پیوندهای کووالانسی قوی متقاطع (cross-linked) شده‌اند؛ در حالی که پیوندها در مولکول‌های خمیر ضعیف‌ترند و مدام شکسته و دوباره ساخته می‌شوند. این ویژگی باعث می‌شود خمیر در برابر فشار ملایم کش بیاید، بدون اینکه پاره شود، اما نتواند کاملاً به شکل اولیه بازگردد.

کشش‌پذیری خمیر همچنین با مخلوط شدن افزایش می‌یابد. به دلیل وجود این دو مقدار—ویسکوزیته و کشش‌پذیری—خمیر به‌عنوان یک سیستم ویسکوالاستیک (viscoelastic) شناخته می‌شود.

اندازه‌گیری رئولوژی یک خمیر خاص می‌تواند در پژوهش‌ها و محیط‌های صنعتی مفید باشد. این اندازه‌گیری‌ها توسط دستگاه‌هایی مانند فارینوگراف (Farinograph)، میکسوگراف (Mixograph)، اکستنزوگراف (Extensograph)، آلوئوگراف (Alveograph) و میکسولب (Mixolab) انجام می‌شود.

علم اینکه حباب‌ها چگونه شکل می‌گیرند   The Science of How Bubbles Are Born

مخلوط کردن، مواد را به چهار شکل متمایز در خمیر تبدیل می‌کند.

1. کارکرد اول واضح است: آرد، آب و سایر مواد را در سراسر خمیر پراکنده می‌کند.
2. کارکرد دوم و سوم ظریف‌تر اما شهودی هستند: مخلوط کردن باعث هیدراته شدن نشاسته‌ها و پروتئین‌های موجود در آرد می‌شود و مولکول‌های آب را به آنها متصل می‌کند و پیوندهایی در طول رشته‌های گلوتن شکل می‌دهد. هیدراتاسیون و توسعه گلوتن همان چیزی است که خمیر را کشسان می‌سازد.
3. کارکرد چهارم به همان اندازه برای نان خوب حیاتی است، اما به ندرت ذکر می‌شود: مخلوط کردن خمیر را هوا دهی می‌کند. اگرچه هوا هرگز در دستورهای نان ذکر نمی‌شود، اما یک عنصر کاملاً حیاتی است—نه به خاطر ترکیبش (که عمدتاً نیتروژن و اکسیژن است)، بلکه به خاطر کاری که انجام می‌دهد: تشکیل حباب‌های ریز بی‌شمار در سراسر خمیر.

در یک آزمایش کلاسیک در دهه 1940، پژوهشگران (یکی از آنها به‌طور مناسب J. C. Baker نام داشت) تلاش کردند بدون هوا نان بسازند؛ به این صورت که خمیر را در یک محفظه خلأ مخلوط کردند. نان حاصل کاملاً عجیب بود. مغز نان شبیه کندوی عسل به نظر می‌رسید. به جای آرایش معمول هزاران سلول کوچک در سراسر نان، همه سلول‌ها بسیار بزرگ بودند و تعدادشان کمتر.

نتیجه‌ای که پژوهشگران گرفتند—که بعداً هم تأیید شد—این بود که حباب‌های هوا که در هنگام مخلوط کردن ایجاد می‌شوند برای ساختار مناسب مغز نان ضروری‌اند؛ زیرا به‌عنوان مراکز جوانه‌زنی (nucleation sites) عمل می‌کنند. این نقاط شروعی برای سلول‌های بادکنکی‌شکل هستند که در طول تخمیر و مراحل اولیه پخت باد می‌کنند.

هرچه بیشتر خمیر را مخلوط کنیم، بیشتر این سلول‌های بزرگ شکسته می‌شوند و به مراکز جوانه‌زنی کوچک‌تر و یکنواخت‌تری تبدیل می‌شوند. این مراکز سپس به حباب‌های مغز نان تبدیل می‌شوند و به ما نانی با بافت ریزتر و یکنواخت‌تر می‌دهند.

چرا مخمر خودش حباب نمی‌سازد؟

پاسخ کوتاه این است که نمی‌تواند. توضیح طولانی‌تر به پدیده‌ای به نام فشار لاپلاس (Laplace pressure) برمی‌گردد. شما احتمالاً درباره کشش سطحی می‌دانید، همان چیزی که قطره باران را هنگام سقوط به شکل کروی درمی‌آورد. فشار لاپلاس همان کشش سطحی است که حباب گاز را در یک مایع (یا خمیر کشسان نیمه‌جامد) می‌فشارد.

• هرچه حباب کوچک‌تر باشد، فشار لاپلاس بیشتر می‌شود و باد کردن آن سخت‌تر خواهد بود.
• این بدان معناست که نمی‌توانیم یک حباب بی‌نهایت کوچک بسازیم.
• کشش سطحی یک حباب به‌طور معکوس با شعاع آن متناسب است، بنابراین یک حباب با شعاع صفر نیاز به انرژی بی‌نهایت دارد.

نقش دی‌اکسیدکربن مخمر

وقتی مخمر دی‌اکسیدکربن ترشح می‌کند، گاز همیشه در آب اطراف سلول‌های مخمر حل می‌شود. در غیاب مرکز جوانه‌زنی، تنها راه تشکیل حباب این است که دی‌اکسیدکربن در یک نقطه جمع شود، از محلول خارج گردد و غلظت کافی برای غلبه بر فشار لاپلاس ایجاد کند—که این اتفاق به‌طور خود به خود نمی‌افتد.

اما وقتی مواد را مخلوط می‌کنیم یا به هم می‌کوبیم، جیب‌های کوچکی از هوا وارد خمیر می‌شوند. این حباب‌ها بسیار کوچک‌اند—معمولاً کمتر از 0.01 میلی‌متر قطر دارند—به طوری که به سختی با چشم غیرمسلح دیده می‌شوند، اما همین اندازه کافی است تا فشار لاپلاس کاهش یافته و تورم آغاز شود.

حباب‌ها باید از جایی ظاهر شوند: آنها باید از مراکز جوانه‌زنی رشد کنند. شکاف‌ها و ترک‌های یک میله چوبی زبر (سمت راست) به‌عنوان مراکز جوانه‌زنی بهتری نسبت به سطح صاف یک میله شیشه‌ای (سمت چپ) عمل می‌کنند. وقتی هر دو را در یک لیوان آب گازدار قرار دادیم، حرکت باعث شد دی‌اکسیدکربن از محلول خارج شود و حباب‌های بیشتری از سطح میله چوبی نسبت به شیشه خارج گردد. مراکز جوانه‌زنی در خمیر از همان حباب‌های ریز هوا که هنگام مخلوط کردن وارد می‌شوند سرچشمه می‌گیرند.

مخلوط کردن – حباب‌ها و بافت مغز نان   Mixing – Bubbles and Crumb Texture

همان اصل زمانی هم دیده می‌شود که آبجو در لیوان ریخته می‌شود و کف می‌کند. بطری آبجو به‌شدت گازدار است، اما فقط وقتی کف می‌زند که در را باز کنید و مایع را بریزید و حباب‌های هوا وارد شوند. اگر نه، فقط مایع آرام می‌ماند.

حباب‌ها به‌راحتی در خمیر شکل می‌گیرند زیرا ناهمواری ذرات آرد بهترین مکان برای به دام انداختن حباب‌های کوچک هوا هستند که به‌عنوان مراکز جوانه‌زنی عمل می‌کنند. می‌توانید این موضوع را با مقایسه فرو بردن یک میله چوبی زبر در آب گازدار با یک میله شیشه‌ای صاف ببینید: حباب‌های کوچک به میله چوبی خیلی راحت‌تر می‌چسبند.

هر یک از حباب‌های هوا که در طول مخلوط کردن ایجاد می‌شوند، این قابلیت را دارند که در طول تخمیر و پخت به سلول‌های بزرگ‌تری در مغز نان تبدیل شوند. بنابراین، می‌توانید با تغییر تکنیک مخلوط کردن خود، بر تعداد حباب‌ها در خمیر و در نهایت بر بافت مغز نان کنترل داشته باشید.

مقایسه با سفیده تخم‌مرغ

این فرایند مثل زدن سفیده تخم‌مرغ است:

• اگر با قاشق هم بزنید، یک املت نرم و بدون بافت هوایی خواهید داشت.
• اگر با چنگال هم بزنید، املت کمی پف‌دارتر می‌شود.
• اگر با همزن دستی بزنید، می‌توانید سفیده‌ها را به کف غلیظ و یکنواخت تبدیل کنید.

به‌طور مشابه، وقتی خمیر را مخلوط می‌کنید، هرچه انرژی بیشتری وارد کنید و سرعت و شدت ابزار مخلوط کردن بالاتر باشد، حباب‌های هوا کوچک‌تر، یکنواخت‌تر و بیشتر خواهند شد.

نقش فشار لاپلاس

کوچک‌تر بودن همیشه بهتر نیست. به یاد داشته باشید: حباب‌های کوچک بیشتر در برابر باد شدن مقاومت می‌کنند. در مقابل، حباب‌های بزرگ‌تر راحت‌تر منبسط می‌شوند.

• مخلوط کردن پرقدرت راه خوبی برای به دست آوردن نانی با بافت ریز و یکنواخت (مثل نان ساندویچی) است.
• اما اگر هدف شما نان با حباب‌های بزرگ باشد، باید از قدرت متوسط، هیدراتاسیون بالا و زمان تخمیر طولانی استفاده کنید. این ترکیب، توزیع وسیعی از اندازه‌های حباب ایجاد می‌کند، از جمله حباب‌های بزرگ‌تر که بیشتر گاز را جذب کرده و خیلی بزرگ‌تر از بقیه رشد می‌کنند.

•  اضافه کردن حباب به آب مثل اضافه کردن حباب به خمیر است؛ بستگی به این دارد که چه میزان سطح آب در معرض هوا قرار می‌گیرد و چند بار این کار تکرار می‌شود. یک همزن دستی با هر ضربه‌ی مچ، کانال‌های زیادی ایجاد می‌کند و سطح تماس آب با هوا را افزایش می‌دهد.
•  همزن غوطه‌ور (immersion blender) اگرچه فقط یک تیغه دارد، اما با سرعت تا 10,000 دور در دقیقه می‌چرخد و انرژی الکتریکی را به کار می‌گیرد تا کار را سریع‌تر انجام دهد.
• مقایسه: در برابر قاشق یا حتی انگشت، این ابزارها چندین برابر حباب تولید می‌کنند.

اسکن میکروسکوپی (تصویر روی سکه)

اسکن میکرو CT نگاه میکروسکوپی به یک نمونه خمیر با عرض یک سکه 19.05 میلی‌متری (0.75 اینچ) نشان می‌دهد. این اسکن انبوهی از حباب‌ها را آشکار می‌کند که بسیاری از آنها در طول پخت با هم ترکیب می‌شوند.

آزمایش: خمیر در سانتریفیوژ   Experiment: Dough in the Centrifuge

بعد از آنکه چندین نوع آرد هیدراته را در سانتریفیوژ فوق‌العاده سریع خود قرار دادیم تا ببینیم چه مقدار آب از آن‌ها خارج می‌شود (نگاه کنید به صفحه 2333)، به‌طور طبیعی به ذهنمان رسید که همین کار را برای خمیرهای مختلف هم انجام دهیم.

یک چرخش با سرعت فوق‌العاده بالا نتایج جالبی تولید کرد (به عکس پایین توجه کنید) که به‌خوبی نشان می‌دهد وقتی آرد، آب، نمک، مخمر و سایر مواد تشکیل‌دهنده‌ی خمیر به‌طور کامل با هم مخلوط می‌شوند، دیگر هیچ نیروی مکانیکی قادر به جداسازی کامل آن‌ها نیست.

• نمک (سدیم کلرید) در آب حل می‌شود و به یون‌های مثبت سدیم و یون‌های منفی کلرید تقسیم می‌شود.
• قندها و سایر ترکیبات موجود در آرد نیز حل می‌شوند.
• در همان زمان، پروتئین‌ها و کربوهیدرات‌های موجود در آرد مقداری از آب را با پیوندهای شیمیایی قوی به دام می‌اندازند که در برابر نیروی گریز از مرکز دستگاه مقاومت می‌کنند.

با این حال، مقدار قابل‌توجهی مایع از خمیر جدا شد و می‌توانستیم آن را جدا کرده و اندازه بگیریم. این موضوع پدیده‌ای دیگر را نشان می‌دهد: هر چه خمیر مدت بیشتری استراحت کند، واکنش‌های شیمیایی مرتبط با فرایند هیدراتاسیون بیشتر ادامه می‌یابند و بنابراین انتظار می‌رود مقدار آب جداشده بعداً کمتر شود.

اما به تعجب ما، نتیجه برعکس بود! وقتی خمیر را بعد از 30 دقیقه، 2 ساعت، 8 ساعت یا یک شب استراحت سانتریفیوژ کردیم، هر چه خمیر بیشتر استراحت کرده بود، مقدار مایع جداشده بیشتر شد (به نمودار نگاه کنید).

شما نیازی ندارید نگران «گریه کردن» خمیر در طول استراحت باشید — این اثر فقط در شرایط نیروی فوق‌العاده زیاد سانتریفیوژ رخ می‌دهد، نه در شرایط عادی.

توضیح علمی

دوست ما، «کارل هوسنی»، شیمیدان غلات، پیشنهاد می‌کند که این اثر به‌علت رقابت برای محل‌های اتصال روی پروتئین‌های گلوتن است.

• مولکول‌های آب به این محل‌ها متصل می‌شوند، اما با گذشت زمان جدا شده و جای آن‌ها را ترکیبات دیگر می‌گیرند.
• نمک نیز نقش مهمی ایفا می‌کند: یون‌های کلرید منفی می‌توانند بار مثبت محل‌های اتصال گلوتن را خنثی کنند و به رشته‌های مجاور گلوتن اجازه دهند بر دافعه طبیعی‌شان غلبه کنند و محکم‌تر به هم بچسبند.
  این توضیح شایع‌ترین نظریه‌ای است که شیمیدان‌ها برای این پدیده ارائه می‌دهند: افزودن نمک باعث سفت‌تر و محکم‌تر شدن خمیر می‌شود.

 در طول زمان استراحت (Resting time)، میزان مایع جداشده (Liquid emerging) از خمیرهای مختلف متفاوت است:

• خمیر معمولی (Regular)
• خمیر با اتولیز وکیوم (Vacuum autolysed)
• خمیر با نمک دو برابر (Double salt)
• خمیر بدون مخمر (No yeast)
• خمیر بدون نمک و بدون مخمر (No salt, no yeast)

• Lean (خمیر ساده): مقدار متوسط مایع جداشده.
• Sourdough (خمیرترش): آبگیری متفاوت به‌علت فعالیت باکتری‌ها و مخمرها.
• Farmer’s bread (نان روستایی): آب آزاد بیشتری دارد.
• Brioche (بریوش): چربی موجود در آن (کره) بر میزان جدا شدن آب تأثیر می‌گذارد.
• Ciabatta (چاباتا): به‌دلیل هیدراتاسیون بالا، جداشدگی آب چشمگیرتر است.

علم شستشوی آرد با فشار   The Science of Pressure-Washing Your Flour

مهم‌ترین عملکرد مخلوط‌کردن، هیدراته‌کردن آرد است — یعنی واردکردن آب به درون نشاسته‌ها و پروتئین‌های آرد در سطح مولکولی. میکسرها آب را به‌صورت مکانیکی وارد می‌کنند. روش‌های دیگر یا از فشار بسیار کم یا بسیار زیاد استفاده می‌کنند.

روش فشار پایین که در صفحه 108 توضیح داده‌ایم (هیدراتاسیون تحت خلأ)، هوای داخل را مکیده و سپس از فشار اتمسفری (حدود 15 psi) برای واردکردن آب به آرد استفاده می‌کند. اما در اصل، حتی بهتر است که آب را تحت فشار شلیک کرده و وارد آرد کنیم.

با هزینه کمتر از 200 دلار می‌توانید یک شوینده فشار قوی (pressure washer) بخرید — همان نوعی که برای شستشوی پیاده‌روها استفاده می‌شود. ما تصمیم گرفتیم ببینیم اگر آن را روی آرد امتحان کنیم چه اتفاقی می‌افتد.

ما مدلی خریدیم که یک جریان باریک آب را با فشار 138 بار / 2000 psi (بیش از 100 برابر فشار اتمسفر) پاشش می‌کرد. پس از چند آزمایش، فهمیدیم که اگر آرد را از بالا به داخل این جریان پرسرعت بریزیم، می‌توانیم در عرض چند ثانیه خمیری تولید کنیم که به مرحله کشسانی (windowpane) برسد. این روش کار کرد اما آشفته‌کاری زیادی به‌وجود آورد — تکه‌های خمیر حاصل به همه‌جا پاشیده می‌شدند.

ماشین RapidOjet

یک ماشین به نام RapidOjet از همین اصل استفاده می‌کند، اما بسیار مرتب‌تر و کنترل‌شده‌تر. این سیستم در سال 2002 توسط تکنولوژیست غذایی آلمانی، «برنهارد نول» ساخته شد.

این دستگاه ثبت اختراع‌شده، آرد را از طریق یک لوله باریک به صورت جت باریک پایین می‌فرستد و آن را به ذرات ریز پخش می‌کند. در انتهای لوله، یک جت آب با فشار تا 95 بار / 1377 psi، ذرات آرد را از کنار با سرعت‌هایی تا 500 کیلومتر در ساعت / 310 mph مورد اصابت قرار می‌دهد.

مزایا

آب تقریباً بلافاصله به ذرات آرد نفوذ می‌کند، بنابراین خمیر خروجی از RapidOjet کاملاً هیدراته شده و گلوتن آن توسعه یافته است.

این سیستم نسبتاً گران است، اما نیاز به مخلوط‌کردن مکانیکی را به حداقل می‌رساند و مزیت دیگر آن این است که خمیر در طول کار گرم نمی‌شود (بر خلاف میکس مکانیکی که ممکن است گرما تولید کند).

اگرچه هیدراتاسیون تحت فشار برای همه عملیات‌های نانوایی منطقی نیست، اما به‌خوبی نشان می‌دهد که چقدر هیدراته‌کردن کامل برای توسعه گلوتن در طول مخلوط‌کردن حیاتی است.

در آزمایش اینکه آیا می‌توانیم آرد را با شلیک آب از فشارشوی هیدراته کنیم (بله، ممکن است!)، محیط بارگیری آزمایشگاه آشپزی‌مان کاملاً به‌هم ریخت. اما همان فشارشوی کمک بزرگی برای تمیزکردن توده‌های خمیری شد که به زمین چسبیده بودند!