Perché i popcorn scoppiano e fanno “pop” secondo la scienza: la fisica dei chicchi di mais

Come si forma uno degli snack preferiti al mondo? I pop-corn non sono altro che cereali, precisamente semi di mais. I semi al loro interno contengono amido e acqua. Alzando la temperatura (al di sopra dei 100°C) e la pressione, l’acqua nel seme si trasforma in vapore. Le molecole d'acqua, agitate dal calore, urtano le pareti interne del guscio, causando una crescente tensione che, alla fine, porta alla rottura del seme quando la pressione raggiunge circa 9,8 atm. Dalla crepa fuoriesce l'amido che solidifica e crea la classica nuvoletta bianca del pop-corn che conosciamo bene. Vi stupirà sapere che il tipico "pop" che fanno quando scoppiano, in realtà non è causato dallo scoppio in sé, ma da un calo di pressione all'interno del guscio del seme che diventa una sorta di cassa di risonanza. Per godervi questo snack nel migliore dei modi, però, ci sono delle qualità di mais, in particolare la Everta, che scoppiano meglio di altre e che vi garantiranno un popcorn perfetto!

Lo scoppio di un pop-corn è legata alla sua struttura

Dentro a un seme c'è una specie di starter pack con tutti gli ingredienti necessari per far nascere potenzialmente una piantina. Un chicco di mais è composto da 3 parti:

1. Pericarpo: il guscio duro esterno che riveste tutto;
2. Germe: l'embrione del seme;
3. Endosperma: contiene acqua e amido che costituiscono il nutrimento iniziale per la futura piantina.

Quando un chicco di mais raggiunge la temperatura di ebollizione dell'acqua (100°C), l'acqua contenuta al suo interno passa dallo stato liquido a quello gassoso, diventando vapore. Più aumenta la temperatura, più le molecole di acqua si muovono velocemente; nel farlo urtano le pareti interne del guscio solido in maniera sempre più frenetica.
Se aumenta la temperatura, aumenta anche la pressione. Il guscio del seme (pericarpo) riesce a resistere fin quando il vapore dell'acqua raggiunge una pressione di circa 9,8 atm, dopodiché proprio non ce la fa più a resistere ed esplode. Siamo a circa 180°C.

Intanto il vapore pressurizzato e caldo ha già iniziato a trasformare l'amido contenuto nel seme in una sostanza gelatinosa. Quando si forma la prima crepa sul guscio, il vapore e l'amido gelificato escono all'esterno. L'amido si espande e quasi istantaneamente si solidifica e si raffredda. In questo modo diventa proprio la nuvoletta bianca che conosciamo noi.

Il salto dei pop-corn

Nel 2015 due ingegneri francesi hanno indagato la dinamica del salto del pop-corn, cercando di capirne le cause. Un pop-corn è stato disposto su una piastra calda e registrato da una telecamera. Il video è stato scomposto in fotogrammi, in modo da ricavare il momento esatto in cui il pop-corn inizia il suo salto. Dai fotogrammi è stata osservata la formazione di una specie di leva che agisce come una molla per il chicco. Questa leva si forma sulla superficie di appoggio del pop-corn; la protuberanza viene compressa sulla piastra ed è proprio quello il punto su cui il popcorn fa leva per saltare.

Il salto è praticabile grazie all'energia termica ed elastica accumulata in fase di riscaldamento. Al momento opportuno questa viene rilasciata sotto forma di energia cinetica. E così il popcorn riesce a compiere una traiettoria che possiamo semplificare come una specie di “capriola”.

Perché i chicchi di mais fanno "POP" quando esplodono

I due ingegneri francesi hanno indagato anche questo. E, no, il tipico "POP" dei pop-corn non è causato dalla frattura nel chicco di mais.
Con la registrazione del suono sincronizzata con i fotogrammi della ripresa video, è stato scoperto che il POP non avviene al momento della frattura, perché il chicco inizia a rilasciare amido ma non si sente ancora nessun rumore. Lo scoppio avviene dopo la frattura ma prima del salto, quindi non ci sono correlazioni né con le fratture né con il movimento del chicco.

Per questo motivo l'ipotesi più accreditata ha a che fare con la risonanza, fenomeno acustico in cui le onde sonore vengono amplificate. Quando il guscio si rompe, il vapore contenuto al suo interno schizza fuori in maniera molto rapida e all'interno del chicco si genera una caduta di pressione. Il vapore eccita le cavità interne del guscio che si comporta come un risuonatore acustico. Un effetto simile a quello che succede quando togliamo il tappo a una bottiglia di spumante.

Perché non tutti i pop-corn scoppiano: il mais che non esplode

La tipologia di mais che diventa pop-corn è chiamata Everta ed è l'unico cereale della famiglia mais che esplode così bene. Se fossimo meno esigenti potremmo accettare i pop-corn che vengono dal mais Flint o dal mais dentato, due tipologie che possono produrre fiocchi, anche se non così bene come l'Everta.

In effetti, per esplodere al momento giusto, anche la tipologia di mais viene selezionata e lavorata con cura. I chicchi vengono raccolti in autunno, quando il contenuto di acqua nel seme è più o meno della quantità giusta, tra il 16-20%. I semi sono conservati in contenitori appositi dove vengono essiccati e portati al preciso livello di umidità richiesto: il 14%.

Solo in questo modo i semi hanno le proporzioni di nutrienti giuste per esplodere al momento opportuno. Questo spiega anche perché alcuni chicchi non esplodono: perché la quantità di acqua al loro interno è troppo poca. Se il contenuto di umidità scende sotto il 14%, il numero dei chicchi che scoppiano e la loro dimensione sarà inferiore alla media.

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