CMU Lab dirige le développement de pâtes qui prennent forme lorsqu'elles sont cuites. Crédit :Université Carnegie Mellon
Les nouilles emballées à plat créent un emballage, un transport et un stockage plus durables.
Les gens adorent les pâtes pour leurs formes :des tubes de penne et de rigatoni aux spirales de fusilli et de rotini.
Mais ce qui différencie les farfalle des conchiglie fait également de l'aliment de base un ours à emballer, nécessitant de grands sacs et boîtes pour accueillir les formes emblématiques des pâtes à travers le monde.
Une équipe de recherche dirigée par le Morphing Matter Lab de l'Université Carnegie Mellon développe des pâtes plates qui prennent des formes familières lorsqu'elles sont cuites. L'équipe imprime de minuscules rainures dans une pâte à pâtes plate, composée uniquement de farine de semoule et d'eau, selon des motifs qui la transforment en tubes, spirales, torsions et ondulations lors de la cuisson.
Les pâtes transformées ressemblent, se sentent et, surtout, ont le goût des pâtes traditionnelles, tout en ouvrant de nouvelles possibilités pour la conception des aliments et en permettant des pâtes emballées à plat qui réduiraient l'emballage, économiseraient de l'espace dans le stockage et le transport, et réduiraient éventuellement le temps et l'énergie nécessaire pour cuisiner.
"Nous avons été inspirés par les meubles emballés à plat et par la façon dont ils économisaient de l'espace, facilitaient le stockage et réduisaient l'empreinte carbone associée au transport", a déclaré Lining Yao, directeur du Morphing Matter Lab au Human-Computer Interaction Institute de la CMU's School of L'informatique. "Nous avons décidé d'examiner comment la technologie de la matière morphante que nous développions en laboratoire pourrait créer des pâtes emballées à plat offrant des résultats similaires en matière de durabilité."
L'équipe a publié sa compréhension du mécanisme de morphing et des principes de conception dans l'article "Morphing Pasta and Beyond", qui fait la couverture du numéro de mai 2021 de Science Advances . Les auteurs comprennent 17 chercheurs de la CMU, de l'Université de Syracuse et de l'Université du Zhejiang, spécialisés dans des domaines tels que la science des matériaux, l'ingénierie mécanique, la fabrication et la conception informatiques.
Les rainures estampées dans les feuilles de pâtes plates augmentent le temps nécessaire à l'eau pour cuire cette zone des pâtes. En planifiant soigneusement où et comment placer les rainures, les chercheurs peuvent contrôler la forme des pâtes lorsqu'elles sont cuites.
"Le côté rainuré se dilate moins que le côté lisse, ce qui amène les pâtes à se transformer en forme", a déclaré Teng Zhang, professeur adjoint à l'université de Syracuse qui a dirigé l'analyse de modélisation dans ce projet.
Les rainures peuvent être utilisées pour contrôler la forme transformée de tout matériau gonflable. L'équipe a démontré qu'elle peut transformer des feuilles de silicium en utilisant la même technique de rainure.
"Cela pourrait potentiellement être utilisé dans la robotique douce et les dispositifs biomédicaux", a déclaré Wen Wang, un ancien chercheur affilié au Morphing Matter Lab.
Morphing pâtes. Crédit :Université Carnegie Mellon
La matière plastique utilisée dans les emballages alimentaires contribue grandement aux décharges dans le monde entier, et les emballages jonchent les océans du monde. La création d'emballages alimentaires efficaces est essentielle pour réduire les déchets et façonner un avenir durable. Les pâtes emballées à plat réduiraient l'emballage nécessaire tout en économisant de l'espace lors de l'expédition et du stockage.
L'équipe a également envisagé que leurs pâtes emballées à plat pourraient réduire l'empreinte carbone de la cuisson. En Italie, environ 1 % des émissions de gaz à effet de serre proviennent de la cuisson des pâtes. Les pâtes plates peuvent cuire plus rapidement que les pâtes tubulaires, ce qui pourrait éventuellement réduire les émissions pendant le processus de cuisson.
Ye Tao, ancien chercheur postdoctoral invité au Morphing Matter Lab et auteur principal de l'étude, a testé les pâtes emballées à plat dans la nature en les emballant pour une randonnée. Les pâtes occupaient moins de place dans son sac, ne se cassaient pas pendant la randonnée et cuisaient avec succès sur un réchaud de camping portable.
"Les pâtes transformées imitaient la sensation en bouche, le goût et l'apparence des pâtes traditionnelles", a-t-elle déclaré.
Les pâtes traditionnelles se transforment déjà lorsqu'elles sont cuites, se dilatent et se ramollissent lorsqu'elles sont bouillies. L'équipe a exploité ces propriétés naturelles pour créer son produit emballé à plat.
Les pâtes de morphing s'appuient sur des années de recherche de Yao et du Morphing Matter Lab sur les mécanismes et les applications de morphing avec différents matériaux allant du plastique et du caoutchouc au tissu et à la nourriture.
Référence :« Morphing pasta and beyond » par Ye Tao, Yi-Chin Lee, Haolin Liu, Xiaoxiao Zhang, Jianxun Cui, Catherine Mondoa, Mahnoush Babaei, Jasio Santillan, Guanyun Wang, Danli Luo, Di Liu, Humphrey Yang, Youngwook Do, Lingyun Sun, Wen Wang, Teng Zhang et Lining Yao, 5 mai 2021, Progrès scientifiques .
DOI :10.1126/sciadv.abf4098
La recherche a été financée par la U.S. National Science Foundation, la CMU Manufacturing Futures Initiative et la National Natural Science Foundation of China.
