数学家教你烤肉饼:按最佳时机翻面可节省近1/3烹饪时间,网友:想去汉堡王应聘厨子了

前沿科技 2年前 (2022) 虚像
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不得了!现在连烤个肉饼都需要数学加持了。

最近,一位等离子体物理学博士用三大偏微分方程中的热方程(The Heat Equation)证明:

在烤肉的过程中,多次反转肉饼使其两面多次加热,可以加快肉饼烤制的速度,最佳策略下能节省 29% 的烹饪时间

而且,翻转肉饼的最佳时机也暗藏玄机:

前几次翻转间隔时间要大概一致,而最后一次,则需要等久一点再翻面。

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相关论文已上传到 arXiv 上。

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这个方法要是被汉堡大户 KFC 们知道了,还不笑开花?

不仅节省燃料成本,出菜速度也提上来了,妥妥降本增效小妙招啊。

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不过,也有网友表示,一般情况下我都会遵从科学指示,不过吃这件事上还是烤肉的品质更重要:

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还有网友表示,想拿着这篇论文去应聘汉堡王的大厨了:

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在此之前,科学食品作家哈罗德 - 麦基(Harold McGee)已经提出:

如果在烤肉的过程中,通过多次快速翻转肉饼,就能让肉饼的两面同时加热,这种操作相比烤完一面再烤另一面的常规烹饪方式,烹饪时间更短。

但是这种猜想,并没有在理论层面进行证实。

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于是,来自威斯康星大学麦迪逊分校的数学家:让 - 吕克 - 蒂菲奥特(Jean-Luc Thiffeault),用一个基于热方程的数学模型,让这一猜想得到实锤。

整个证明过程,是这样的:

首先,蒂菲奥特设想了一个场景:

对一个厚度为 1 厘米,面积无限大的肉饼进行烤制,温度设定为 200 C。

烤制过程中,肉饼的厚度设定为 z =0 到 z =L,温度变化满足热方程 Te t = κ Tez z ,0 < z < L, t > 0。

方程的初始条件为 Te ( z, 0 ) = Te0 ( z ) ,边界设定为牛顿冷却定律 k Tez ( 0,t ) = h 0 ( TH Te ( 0,t ) ) , k Tez ( L,t ) = h 1 ( TC Te ( L,t ) 。

(这里的热方程理论,是 19 世纪由约瑟夫 · 傅立叶提出的,主要作用是模拟热定在给定区域的扩散过程。)

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当肉饼加热到 70 C 度时,证明肉饼可以出炉了。

之后,在满足上述模型和设定条件下,蒂菲奥特模拟了肉饼只翻动一次和多次翻动情境下的烤制时间。

结果表明,烤制过程中多次翻动肉饼,的确可以达到类似同时双面烤制的效果,大大缩短烤制的时间。

将翻面时的受热状况用图表示出来就是这样的:

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麦基的猜想得到证实,接下来的一个问题就是:

如何翻转肉饼时间才是最短的?

蒂菲奥特模拟不同的翻转次数和翻转的间隔时间,同时用数学软件 MATLAB 对模拟过程进行了优化。

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通过不断调整翻转次数和间隔时间,蒂菲奥特有了 3 大发现:

首先,在最优翻转次数——20 次——情况下,最佳烹饪时间趋近于 63 秒,而单次翻转时间为 80.5 秒,相比之下可以将烤制时间减少 29%

其次,烤制时间的数值曲线表明,随着翻转次数的增加,烤制时间优化水平会逐渐收敛

也就是说,随着翻转次数的增加,对于烤制时间的优化效应会逐渐减少,无论翻转次数如何增加,最多也只能节省 29% 的烤制时间。

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最后,蒂菲奥特表示,烤制肉饼时翻转的间隔时间也有秘诀:

从函数曲线来看,前面若干次的翻转间隔时间应该大致相同,到了最后一次翻转时,间隔时间应该长一点,这样更有利于热量在肉饼中扩散。

总结一下就是,想要烤肉熟得快,翻个 20 次也就够了,最后一次翻转的时候,记得时间间隔长一点。

各位看官,学会了吗?

这位教人烤肉的数学家让 - 吕克 - 蒂菲奥特(Jean-Luc Thiffeault),等离子体物理学博士,现任威斯康星大学麦迪逊分校的应用数学教授。

研究领域主要涉及应用数学以及流体动力学等。

迄今为止,在相关领域发表 155 部著作,被引用超过 2500 次。

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原文地址:http://www.myzaker.com/article/63031ccd8e9f096b322fe7a6

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