食品科学者がマシュマロとホットチョコレートの熱力学を分析

ホットチョコレートはマシュマロなしでは完成しません。ふっくらとした白い塊が溶けてふわふわの毛布のようになると、おいしい飲み物をすすりながら、内部で分子現象が起きていることを当たり前のように考えてしまいます。おいしい飲み物の重要な要素は温度です。熱すぎると舌が火傷し、ぬるすぎると心地よい感触が失われます。マシュマロが冷却剤として機能しているのか、それともホットチョコレートを熱く保つのかは、科学的に調査する価値があります。

「マシュマロを入れるとホットチョコレートの温度が下がるのではないかと思います」とコーネル大学の食品科学者で講師のクリス・ロス氏は言う。

温度は本質的にエネルギーの尺度であるとロス氏は言う。高速で移動する分子はより多くのエネルギーを生成するため、分子が存在する物体の温度が上昇する。

熱力学の法則によれば、エネルギーは高濃度から低濃度へと流れます。マシュマロとホットチョコレートのシナリオでは、ホットチョコレートの高エネルギーはエネルギーの低いマシュマロに移動すると考えられます。

ホットチョコレートのエネルギーがマシュマロに染み込み、砂糖とタンパク質の分子を「揺らします」。すると分子が分離し、マシュマロはねばねばした塊になって飲み物に溶け込みます。溶けるにつれて、ホットチョコレートのエネルギーが下がり、温度も下がると考えられます。このプロセスは、両者のエネルギーが均衡に達するまで続きます。

速度を遅くするのはマシュマロだけではない。ホットチョコレート自体の特性も影響している。ロス氏によると、溶けた糖分とタンパク質が水分子をブロックし、分子の動きが遅くなり、液体の温度がさらに下がる可能性があるという。

しかし、他の要因も関係している可能性がある。ロス氏によると、キッチンの空気は、飲み物の表面から水分が解放されて大気中に放出される際に「蒸発冷却」効果を生み出すという。マシュマロは空気で満たされているため、この冷却を遅らせることでホットチョコレートを保温できる可能性がある。

この冷却プロセスを遅らせるために、真空にした真空調理器を精密に加熱した湯煎器で肉を厨房内の空気から遮断するシェフもいます。湯煎器の温度が適切に保たれるように、ロス氏は水面全体にピンポン玉を浮かべて効果を最大限に高めています。

全体として、マシュマロの量や大きさ、カップの円周など、いくつかの要因がこの熱伝達に影響を与える可能性がある。マシュマロが本当にホットチョコレートを冷やすのであれば、ロス氏は具体的な冷却速度を知りたいと語る。

「こうした種類の質問に対する本当の答えは、観察から得られた事実に基づいた、魅力的な議論であるべきだ」とロス氏は言う。

実験してみたい方は、ホットチョコレートを一杯作って、マシュマロを入れる前と入れた後に食品用温度計で温度を測ってみましょう。定期的に温度を記録し、温度がどのように変化するか観察してみてください。結果を @PopSci にツイートしてください。