La fisica della buona pizza

La cucina è un vero e proprio laboratorio di fisica da cui si può imparare molto delle leggi che la regolano. Ma è anche vero il contrario, ossia che i principi della fisica possono essere usati per ottimizzare i risultati dei processi di cottura. Un nuovo studio utilizza i principi della termodinamica per derivare i tempi di cottura ideali della pizza cotta in un forno a legna o in un forno casalingo.

Diciamocelo: la pizza è una delle maggiori gioie di noi italiani, nonché uno dei più grandi vanti che portiamo in tutto il mondo. La sua cottura però, e lo sa bene chi ha mai mangiato in pizzerie di dubbia qualità, può non essere la cosa più semplice del mondo. Un nuovo studio pubblicato in pre-stampa su ArXiv.org e a prima firma Andrey Varlamov dell’Università di Tor Vergata (Roma), chiama in causa i principi termodinamici per ricavare i migliori tempi di cottura in due casi particolari: il forno a legna di mattoni, quello classico delle pizzerie, ed il forno casalingo in metallo.

Nel loro studio, Varlamov et al. sono partiti da dati estremamente empirici: i consigli di un pizzaiolo e la qualità della pizza che ne risultava. Il pizzaiolo gli ha consigliato di venire prima delle 20 di sera o dopo le 22. Perché? Perché in questi orari il locale è meno pieno, ed il forno può essere mantenuto ai circa 330°C necessari a cuocere una pizza in 2 minuti (per poter servire 60 clienti all’ora mettendo nel forno 2 pizze alla volta). Nel clue della serata, invece, può essere necessario alzare la temperatura a 390°C per poter sfornare una pizza ogni minuto e mezzo. In questo modo, però, si perde la qualità e la crosta e la base tendono a bruciarsi un pochino, mentre il pomodoro resta leggermente crudo.

Per fare un modello fisico del procedimento, i ricercatori sono partiti dal principio: il calore. Il calore è una modalità di trasferimento di energia associato al moto caotico delle particelle che compongono i corpi in esame. Senza considerare altri processi, si può quindi dire che il forno, tramite calore, trasferisce energia alla pizza, aumentandone la temperatura. La termodinamica è chiara: se abbiamo due corpi a temperature diverse, il calore trasferisce energia da quello più caldo a quello più freddo, cercando di annullare la differenza di temperatura tra i due corpi.

Il calore si può trasferire in tre modi: conduzione, convezione o irraggiamento. L’irraggiamento avviene tramite trasporto radiativo, quindi utilizzando le onde elettromagnetiche. La conduzione avviene per contatto termico tra i due corpi, senza spostamento di massa (nei corpi solidi principalmente), mentre la convezione avviene attraverso il contatto termico con spostamento di massa (nei fluidi, è ciò che avviene nella pentola dell’acqua per la pasta, ad esempio). La convezione può essere esclusa dal modello forno-pizza, in quanto fornisce un contributo trascurabile al trasferimento del calore. Si può considerare che l’impasto della pizza ottenga energia principalmente per conduzione dal fondo del forno, mentre l’irraggiamento cuocia l’intera pizza, riempendo il forno di radiazione infrarossa. Si assume infine l’utilizzo di un impasto à la romana, e non alla napoletana, in quanto l’impasto sottile è più facilmente trattabile matematicamente.

I principali mezzi di trasporto del calore in un forno a legna. La convezione dà in realtà un contributo trascurabile. Credits: Varlamov et al. 2018.

Si può considerare una temperatura iniziale di 20°C per la farina e di 330°C per il forno. In queste condizioni è possibile ottenere una temperatura di 208°C e 300°C per la superficie di contatto impasto-forno nei due casi del forno a legna mattonato ed elettrico in acciaio, rispettivamente. I 300°C del forno elettrico carbonizzerebbero subito la pizza: i ricercatori hanno infatti calcolato che per ottenere una buona cottura, è necessario impostare il forno elettrico a 230°C, decisamente meno di quello a legna.

Il risultato finale, è che, data una pizza margherita standard, composta da 240 grammi di farina e 90 grammi di condimento, il tempo di cottura ideale per un forno a legna a 330°C è di 125 secondi, mentre per un forno elettrico è di 170 secondi, quindi circa il 50% in più. Se il forno a legna viene portato a 390°C arriviamo ad un tempo di 82 secondi, aumentando quindi del 50% la produttività del forno. Si sono quindi trovati valori in accordo con quelli trovati empiricamente dal pizzaiolo all’inizio dello studio. Per ottenere una migliore cottura anche nel caso del forno a 390°C, si è inoltre scoperto che è possibile tenere la pizza sollevata per circa 30 secondi, in maniera tale da esporre il condimento ad un ulteriore riscaldamento radiativo, senza tuttavia mantenere l’impasto a contatto con il fondo del forno e rischiare quindi di bruciarlo.

Per i dettagli sulla matematica del modello, leggete la fonte: Varlamov et al., The physics of baking good Pizza, ArXiv.org

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