FÍSICA

Un estudio desvela la física de las palomitas de maíz

Investigadores franceses analizan con imágenes de alta velocidad el proceso por el que se hacen las palomitas de maíz. Aunque parezca trivial, es la primera vez que se conoce al detalle un fenómeno en el que intervienen procesos de termodinámica, biomecánica y acústica.

Un análisis de la transformación temporal del grano en palomita
Un análisis de la transformación temporal del grano en palomita Alexandre Ponomarenko y Emmanuel Virot

Cogemos un paquete de maíz, lo metemos en el horno microondas, esperamos un poco y al cabo de unos segundos las palomitas empiezan saltar en el interior con su chisporroteo característico. Aunque parezca increíble, sobre este proceso tan cotidiano no hay trabajos detallados y todo lo que se ha estudiado hasta ahora eran cuestiones prácticas que interesan a los fabricantes de productos alimentarios (como la cantidad de humedad que debe tener cada grano o la forma óptima para que se transformen en palomitas). Pero, ¿qué sucede en esas centésimas de segundo en que el maíz se infla y se abre, salta unos centímetros y emite su inconfundible 'pop'?

En el proceso intervienen factores de termodinámica, biomecánica y acústica

Cuando el proceso de cambios ha terminado, en ese intervalo tan pequeño de tiempo, el maíz ha sufrido una transformación asombrosa, de pronto ha duplicado su tamaño, ha cambiado su color y se ha convertido en una masa ocho veces menos densa. Los investigadores franceses Alexandre Ponomarenko y Emmanuel Virot tenían los medios y el interés por conocer qué sucede exactamente en estas décimas de segundo y esta semana desvelan el secreto en las páginas del Journal of the Royal Society Interface.  "El fenómeno", aseguran, "contiene aspectos intersantes de diversos campos de la física, desde la termodinámica a la biomecánica o la acústica".

Para comprenderlo mejor, el primer punto que abordan en su trabajo es el de la temperatura crítica. Usando paquetes de "popcorn" de un conocido supermercado, los científicos comprobaron que al colocarlos en el microondas, y en pruebas sucesivas, que solo el 34% de los granos saltaron a  los 170°C (17 de 50) y que el 96% se hacía al alcanzar  180°C (48 de 50) lo que sitúa en esta temperatura el punto en que se produce la transformación.

En segundo lugar los físicos abordaron el problema del salto de la palomita. Hasta ahora algunos estudios apuntaban a que la aparición de vapor de agua podía tener algún papel en el desplazamiento de las palomitas al eclosionar (que va desde unos pocos milímetros a varios centímetros), pero lo que vieron los científicos - gracias a las 2.900 imágenes por segundo que captura la cámara de alta velocidad - es que al inflarse (un proceso parecido al del pan que crece en el horno) una de las irregularidades hace el papel de pata e impulsa la palomita hacia arriba como si fuera un saltador de altura. De hecho, los científicos lo comparan con otros saltos mecánicos que permiten a algunos hongos y plantas dispersar sus esporas y semillas a gran distancia.

Finalmente, Ponomarenko y Virot investigaron la procedencia del sonido característico de la palomita. El origen podía estar en la rotura de la cápsula de maíz, en su choque con la base antes de saltar o la salida de vapor de agua a presión en su interior. Sincronizando los micrófonos con las imágenes de alta precisión, las gráficas muestran que el origen está en el vapor expulsado en el momento crítico, un mecanismo similar al descorchado de una botella de champán.

La sucesión de hechos es unas décimas de segundo es impresionante

Así pues, y resumiendo, en unas escasas décimas de segundo dentro de nuestro microondas se produce una sucesión de hechos impresionante. Cuando el maíz sube por encima de los 100°C, el agua que contiene en su interior alcanza el punto de ebullición pero se produce  un equilibrio termodinámico con la presión de vapor como el que ocurre dentro de una olla exprés. Cuando se alcanza la temperatura crítica (180 C) la cápsula se rompe y el almidón del maíz se expande de manera adiabática con diferentes formas. En muchas ocasiones, una de las formas irregulares actúa como un pie que propulsa la palomita y en ese momento justo el vapor del interior produce un mágico pop que nos invita a apagar el horno y ponernos a comer. ¿No es increíble?

Referencia: Popcorn: critical temperature, jump and sound (Journal of the Royal Society Interface) DOI: 10.1098/rsif.2014.


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