Термодинамика на капсулата: Защо обикновената царевица просто изгаря
Преди да се стигне до характерния звук в тигана, трябва да се разгледа самата анатомия на материала. Не всяка царевична култура е способна на тази реакция. Повечето сортове Zea mays просто овъгляват при външно термично въздействие, защото тяхната външна обвивка е пропусклива. При сорта Zea mays everta обаче природата е създала структурна капсула. Външният слой – перикарпът – е изключително плътен, твърд и почти напълно непроницаем за газове и пара.
Вътре в тази биологична ниша се съдържат главно два компонента: нишестен ендосперм с висока плътност и малко количество вода. Твърдението, че зърното е „сухо“, е илюзия на сетивната възприятие. Като човек, прекарал години в измерване на влажност в прецизни керамични прахове, знам колко измамна е повърхността. Проба, която изглежда абсолютно суха на пипане, може да съдържа сериозен процент маса във вид на адсорбирана или капилярна влага, блокирана в микропорите на материала. В царевичното зърно тази влага обикновено е между 13.5% и 14.5%. Ако пада под тези стойности, зърното остава дефектно („непукнато“); ако ги надвишава, обвивката омеква преждевременно и изпуска налягането без детонация.
Фазовият преход и свръхналягането в ендосперма
Когато външен източник на топлина започне да нагрява зърното – било то горещ въздух, микровълнова радиация или растително масло – водата във вътрешността започва да се превръща в пара. Налягането вътре обаче променя законите на стандартното кипене. Познатият факт, че водата кипи при по-ниска температура в планината заради разредения въздух, тук действа в огледална посока. Тъй като перикарпът е запечатан контейнер, с повишаването на температурата налягането вътре нараства нелинейно.
Водата не преминава моментално в газообразно състояние при стандартните 100°C. Вместо това тя остава прегрята течност под критично налягане. Според измервания на инженери-материаловеди, вътрешното налягане достига близо 930 kPa (около 9 атмосфери или 135 psi), а температурата във вътрешността на нишестения матрикс се покачва до над 170–180°C.
През това време твърдото нишесте претърпява процес на желатинизация. Нагрятото нишесте се размеква, абсорбира прегрятата течност и се превръща в вискозна, разтопена полимерна маса. Ендоспермът губи кристалната си структура и се превръща в хомогенна, гореща пластична смес, блокирана в твърдата обвивка.
