CMU Lab zajmuje się opracowywaniem makaronów, które po ugotowaniu przybierają kształt. Źródło:Uniwersytet Carnegie Mellon
Płaskie pakowanie makaronu zapewnia bardziej zrównoważone opakowanie, transport i przechowywanie.
Ludzie uwielbiają makaron za jego kształty — od rurek penne i rigatoni po spirale fusilli i rotini.
Ale to, co odróżnia farfalle od conchiglie, sprawia, że ten podstawowy produkt jest niedźwiedziem do pakowania, co wymaga dużych toreb i pudełek, aby pomieścić kultowe kształty makaronów na całym świecie.
Zespół badawczy kierowany przez Morphing Matter Lab na Carnegie Mellon University opracowuje płaski makaron, który po ugotowaniu przybiera znajome kształty. Zespół odciska małe rowki na płaskim cieście makaronowym — wykonanym wyłącznie z mąki z kaszy manny i wody — we wzory, które powodują, że po ugotowaniu zmienia się ono w rurki, spirale, skręty i fale.
Makaron morfowany wygląda, czuje się i, co najważniejsze, smakuje jak makaron tradycyjny, jednocześnie otwierając nowe możliwości projektowania żywności i pozwalając na makaron pakowany na płasko, który ograniczyłby opakowanie, zaoszczędziłby miejsce w przechowywaniu i transporcie oraz prawdopodobnie skróciłby czas i energia potrzebna do gotowania.
„Zainspirowały nas pakowane na płasko meble i sposób, w jaki zaoszczędziły one miejsce, ułatwiły przechowywanie i zmniejszyły ślad węglowy związany z transportem” – powiedziała Lining Yao, dyrektor Morphing Matter Lab w Human-Computer Interaction Institute w CMU’s School of Informatyka. „Postanowiliśmy przyjrzeć się, w jaki sposób technologia morfingu materii, którą opracowaliśmy w laboratorium, może stworzyć pakowane na płasko makarony, które oferują podobne wyniki w zakresie zrównoważonego rozwoju”.
Zespół opublikował swoje zrozumienie mechanizmu morfingu i zasad projektowania w artykule „Morphing Pasta and Beyond”, który jest okładką numeru Science Advances z maja 2021 r. . Wśród autorów jest 17 naukowców z CMU, Syracuse University i Zhejiang University, specjalizujących się w takich dziedzinach, jak materiałoznawstwo, inżynieria mechaniczna, wytwarzanie i projektowanie obliczeniowe.
Rowki wytłoczone w płaskich arkuszach makaronu wydłużają czas gotowania tej części makaronu za pomocą wody. Dzięki starannemu planowaniu, gdzie i jak umieścić rowki, naukowcy mogą kontrolować, jaki kształt tworzy się makaron podczas gotowania.
„Strona rowka rozszerza się mniej niż strona gładka, co prowadzi do zmiany kształtu makaronu” – powiedział Teng Zhang, adiunkt na Uniwersytecie Syracuse, który kierował analizą modelowania w tym projekcie.
Rowki mogą być używane do kontrolowania odkształconego kształtu dowolnego pęczniejącego materiału. Zespół wykazał, że może przekształcać arkusze krzemu przy użyciu tej samej techniki rowkowania.
„Może to potencjalnie zostać wykorzystane w miękkiej robotyce i urządzeniach biomedycznych” – powiedział Wen Wang, były badacz związany z Morphing Matter Lab.
Makaron morfingowy. Źródło:Uniwersytet Carnegie Mellon
Tworzywa sztuczne stosowane w opakowaniach żywności w znacznym stopniu przyczyniają się do powstawania wysypisk na całym świecie, a opakowania zaśmiecają oceany na całym świecie. Tworzenie efektywnych opakowań do żywności ma kluczowe znaczenie dla zmniejszenia ilości odpadów i kształtowania zrównoważonej przyszłości. Pakowany na płasko makaron ograniczyłby wymagane opakowanie, jednocześnie oszczędzając miejsce w transporcie i przechowywaniu.
Zespół przewidział również, że pakowany na płasko makaron może obniżyć ślad węglowy związany z gotowaniem. We Włoszech około 1% emisji gazów cieplarnianych pochodzi z makaronu do gotowania. Płaski makaron może gotować się szybciej niż makaron rurkowy, co może zmniejszyć emisje podczas procesu gotowania.
Ye Tao, były wizytujący badacz podoktorancki w Morphing Matter Lab i główny autor badania, przetestował pakowany na płasko makaron na wolności, pakując go na wycieczkę pieszą. Makaron zajmował mniej miejsca w jej torbie, nie pękał podczas wędrówki i z powodzeniem ugotował się na przenośnej kuchence kempingowej.
„Zmodyfikowany makaron naśladował odczucie w ustach, smak i wygląd tradycyjnego makaronu” – powiedziała.
Tradycyjny makaron zmienia się już po ugotowaniu, a po ugotowaniu rozszerza się i mięknie. Zespół wykorzystał te naturalne właściwości, aby stworzyć swój płaski produkt.
Makaron morfujący opiera się na wieloletnich badaniach Yao i Morphing Matter Lab nad mechanizmami morfingu i zastosowaniami różnych materiałów, od plastiku i gumy po tkaniny i żywność.
Odniesienie:„Morphing pasta and more” autorstwa 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 i Lining Yao, 5 maja 2021 r., Postępy naukowe .
DOI:10.1126/sciadv.abf4098
Badania zostały sfinansowane przez amerykańską Narodową Fundację Naukową, CMU Manufacturing Futures Initiative oraz Chińską Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych.
