Makaronai yra įvairių formų ir dydžių, kurie yra joms būdingo džiaugsmo dalis. Tačiau visos šios netaisyklingos formos pakuotės paprastai būna neveiksmingos. Taigi, kas būtų, jei galėtumėte nusipirkti pasirinktą makaroną paprastu, kompaktišku 2D formatu ir žiūrėti, kaip jie įgauna galutinę trimatę formą, kurios reikia virimo metu, ir taip padvigubinsite smagumo faktorių? Pasak CMU, mokslininkai atrado paprastą mechanizmą tai padaryti Naujas popierius Paskelbta „Science Advances“.

„Įkvėpėme iš plokščių, supakuotų baldų, ir to, kaip jie taupo vietą, palengvina sandėliavimą ir sumažina su transportavimu susijusį anglies pėdsaką“. Bendraautorė Linning Yao sakėDirektorius Transformacinių medžiagų laboratorija CMU kompiuterių mokykloje. „Mes nusprendėme pažvelgti į tai, kaip laboratorijoje kuriama medžiagų transformavimo technologija galėtų pagaminti makaronus iš plokščių pakuočių, teikiančių panašius tvarumo rezultatus”. Remiantis komandos skaičiavimais, net jei puikiai užpildysite makaronus, į orą pateksite iki 67 procentų tūrio. Galimybė išvirti gabalėlius su plokščiais patiekalais, kurie virdami įgauna specifinę trimatę formą, yra vienas iš galimų sprendimų.

Yao ir bendraautorius Wenas Wangas, taip pat dirbantis Carnegie Mellon universitete, prieš kelerius metus pradėjo eksperimentuoti su tuo, ką jie vadina „apetito transformavimu“ arba formą keičiančiu maistu, įkvėpti jų darbo su bakterijomis, kurios susitraukia ar plečiasi reaguodami į drėgmės. Tos pačios bakterijos naudojamos sojos pupelėms fermentuoti Natto, Populiarus japoniškas pusryčių patiekalas, kuris nuoširdžiai kvepia senu sūriu (taigi gali būti įgytas poskonis).

Iki 2017 m. Yao ir Wangas gamino Valgomi 2D filmai Iš baltymų, celiuliozės ar krakmolo. Filmai Transformuota į trimačias formas Nes jis sugeria vandenį kaip makaronų formos (šiuo atveju makaronai ir įprasta) ir gėlės. Jų želatinos lakštai buvo lyginami su „valgomuoju origami“ ir juose yra spagečių, kurie mirkomi karštame sultinyje automatiškai dalijasi į mažesnius makaronus. Želatina tai gerai veikia, nes išsiplėtimo dydis yra susijęs su jo tankiu, ir jį lengva modifikuoti, kad būtų sukurtos pasirinktinės formos.

Yra du plėvelės sluoksniai, kiekvienas pagamintas iš skirtingo tankio želatinos. Viršutinis sluoksnis yra tankesnis ir todėl sugeria daugiau vandens nei apatinis. Taigi, kai plėvelė panardinama į vandenį, viršutinis sluoksnis apvynios apatinį sluoksnį, kad susidarytų lankas. Tyrėjai taip pat nustatė, kad jie gali pasiekti didesnę plėvelės lenkimo laiko ir kiekio kontrolę uždengdami dviejų sluoksnių plėvelę 3D spausdinta celiuliozės juosta, kuri veikia kaip vandens barjeras, tokiu būdu kontroliuojant vandens kiekį viršutiniame sluoksnyje. veikiami. Štai kur jis! Jie turėjo programuojamas želatinos plėveles.

Nesitenkindami daiktų palikimu laboratorijoje, Wangas ir Yao kreipėsi į Matthew Delisle, kuris buvo vyriausiasis virėjas. Lesballier Bostone (nuo uždarymo) kalbama apie bendradarbiavimą įtraukiant jų želatinos plėveles Tikri patiekalai. Delailas nenuvylė. Jis pagamino fitoplanktono makaronų salotas, pavyzdžiui, kai makaronai sudrėkinti iš plokščio disko virto balno pavidalu, kurį derino su paliktais pomidorais ir laukinėmis rūgštynėmis. Jis derino žiedines makaronų formas su grybais ir fermentuotais triufeliais, o komandos spiraliniai makaronai derėjo su kalmarais, kiaušinių tryniais ir kiaušiniais.

Sudėtingiausias patiekalas buvo permatomi ikrų kanoliai, pradedant sausomis kvadrato formos baltyminėmis plėvelėmis, paskui panardinami į indą su vandeniu ir ikrais. Drėkinant membranoms, jos apgaubiamos ikrais, „užpildant“ paskutinius kanolius. Wangas ir Yao numato panašius metodus, kadaise naudojamus gaminant savaime sulankstomus kiniškus koldūnus ar savaime vyniojančius takus. Bendraautoriai netgi sukūrė internetinę vartotojo sąsają, pagrįstą įvairių fizinių transformacijų skaičiavimo modeliais, kad žmonės galėtų sukurti savo valgomų transformacijų struktūras.

Tačiau autoriai suprato, kad už laboratorijos (ir eksperimentinių puikių patiekalų įstaigų) įstaigų valgomiems gaminiams taikomi unikalūs apribojimai tiek gamybos sąnaudų, tiek saugos reikalavimų, mitybos reikalavimų ir kulinarinės kultūros atžvilgiu. Pavyzdžiui, makaronų atveju tradicinėje itališkoje tešlos tešloje yra tik manų kruopų miltų ir vandens, kurie išbrinksta verdant verdančiame vandenyje. Pridėti tokius dalykus kaip celiuliozės juostelės nebūtų nei praktiška, nei pageidautina. Taigi tyrėjams prireikė paprastesnio mechanizmo programuojamoms formoms sukurti.

Sprendimas: kažkas, ką Wangas, Yao ir jų autoriai vadina „grioveliais pagrįstais perėjimais“. Jie nustatė, kad užplombavus plokščio makarono lakštus su skirtingais griovelių raštais, virti jie galėjo kontroliuoti galutinių makaronų formą. Anot autorių, grioveliai ilgina šios makaronų porcijos virimo laiką. Taigi šios sritys plečiasi mažiau nei lygios sritys, todėl gaunama daugybė skirtingų formų.

Komanda nustatė, kad makaronai pasiekė didžiausią lenkimo kampą maždaug po 12 minučių ir palaikė tą kampą maždaug 20 minučių, kol pradėjo lenktis atgal. Tyrėjai sugebėjo pagaminti paprastas spirales ir kūgius, taip pat sudėtingesnius balnus ir sūpynes (pastarieji buvo pasiekti įterpiant dvipusius griovelius).

Pagrindinis principas turėtų būti taikomas bet kuriai medžiagai, kuri išbrinksta panirus į vandenį. Mokslininkai pademonstravo labai daug tos pačios griovelių technologijos, kad silikono lakštai (PDMS) būtų paversti skirtingomis formomis, panašiai kaip jų makaronų eksperimentai. Be tvaraus pakavimo ir gabenimo privalumų, autoriai mano, kad šis požiūris gali būti naudingas minkštosios robotikos ir biomedicinos prietaisuose.

Kitas bendraautorius Ye Tao – buvęs „Morphing Matter Lab“, dabar Kinijos Zhejiango universiteto (Kinija), doktorantūros postdoktorantu, į žygio kelionę pasiėmė plokščius makaronus, kad išbandytų savo jėgas realioje aplinkoje. Nustatyta, kad supakuoti makaronai užima mažiau vietos jos kuprinėje, nepažeidžiant jokių peštynių, ir jie gerai iškepa ant nešiojamos kempingo krosnies. Dar geriau: „Konvertuoti makaronai imituoja burnos pojūtį ir tradicinių makaronų skonį bei išvaizdą“. Ji pasakė.

DOI: mokslo pažanga, 2021 m. 10.1126 / sciadv.abf4098 (Apie DOI).

Meniu vaizdas Morphing Matter Lab / CMU