人类制作面包已有数千年的历史了。世界上最古老的面包制作证据是 在约旦东北部沙漠中一个拥有14,500年历史的  纳图夫遗址中发现的，到12,000年前，面包制作几乎无处不在。面包是所有大洲和大多数文化的主食，尽管成分可能会有很大差异，但面包的制作过程在过去的数千年间仍然惊人地相似stylechina.com。

在全世界，面包师一直使用相同的4种基本成分：面粉，盐，水和酵母。果然可以将种子，水果或其他成分添加到组合物中，但是这4种成分是所有面包的核心。但是，正如所有面包师都会告诉您的那样，不仅仅是一种成分可以制成优质的产品：揉捏过程和面团发酵的时间对于烘烤美味的面包也至关重要。

面团本身是令人惊讶的复杂材料。它的机械性能介于粘性液体和弹性固体之间。它也是一种非常挑剔的材料，任何错误都可能导致面包质量下降。

第一部分原则上很简单：酵母会产生二氧化碳，使气体袋像小气球一样膨胀。这些气穴越来越多，直到它们与其他气穴连通为止，形成了海绵状的结构。但是由于所谓的拉普拉斯压力 -表面张力的反作用，酵母本身无法产生气泡。因此，气泡的形成依赖于成核过程-当我们让面团上升时就会发生。

但是为了使所有这些都发生，面团首先需要进行捏合。揉捏使面筋股加热并拉伸，直到整个结构富有弹性且富有弹性。如果您揉的不够，面团将无法容纳空气的微小部分，并且会塌陷，从而产生笨重的面包。捏合基本上是将面团放在面粉表面上，将其加压并拉伸，旋转90°，然后重复上述步骤。这就是使面团弹性和光滑的原因。

“由于其弹性，面团在揉捏过程中克服了重力，并朝旋转的杆移动，然后爬上去。” 如果您曾经用捏合机或搅拌机在厨房里做面团，那么您可能已经观察到了这种现象。”合著者Natalie Germann说。

当然，您不需要知道制作面包的所有物理原理，但是如果您想改善面包的制作方法，它可以提供帮助。Germann及其同事使用3D计算机模拟了面团的物理特性以及空气和面团之间的相互作用。然后，他们创建了工业捏合机的几何模型，以获得尽可能接近实际的模型。

在面团捏合实验过程中，使用面团基质部分的等值面（左）与高速相机记录的屏幕截图显示的面团表面比较。图片来源：慕尼黑技术大学的Thomas Goudoulas

这是使用工业捏合机进行的第一个已知的3D面团捏合模拟。这些模拟提供了有关面团内部及其表面随时间变化的信息-他们已经得出了一些有趣的结论：研究人员认为，他们已经找到了改善工业捏合机性能的好方法。

“我们的计算机仿真显示，在我们的工作中，垂直混合不如螺旋捏合机中的径向混合好。将来，可以通过使用弯曲程度更高的螺旋臂或两个类似于手动捏合的螺旋臂来增强混合性能。”

研究人员强调，面包制作的复杂性仍然有很多奥秘，但是物理学可以揭示这些秘密，并导致面包制作的创新性变革。

期刊参考：Laila Abu-Farah，Thomas B. Goudoulas，Soroush Hooshyar和Natalie Germann撰写了“在三维螺旋捏合机中揉捏面团的数值和实验研究”。该论文将于2019年11月26日在《流体物理学》（DOI：10.1063 / 1.5122261）中发表。