CMU Lab leder utvecklingen av pasta som förvandlas till form när den tillagas. Kredit:Carnegie Mellon University
Plattpackade nudlar skapar mer hållbar förpackning, transport och lagring.
Människor älskar pasta för dess former — från tuber med penne och rigatoni till spiraler av fusilli och rotini.
Men det som skiljer farfalle från conchiglie gör också att stapelvaran är en björn att förpacka, vilket kräver stora påsar och lådor för att rymma de ikoniska formerna av pasta runt om i världen.
En forskargrupp ledd av Morphing Matter Lab vid Carnegie Mellon University utvecklar platt pasta som formar sig till välbekanta former när den tillagas. Teamet imponerar på små räfflor till platt pastadeg – gjord av endast mannagrynsmjöl och vatten – i mönster som gör att den förvandlas till rör, spiraler, vridningar och vågor när den tillagas.
Den omformade pastan ser ut, känns och, viktigast av allt, smakar som traditionell pasta, samtidigt som den öppnar nya möjligheter för matdesign och möjliggör plattförpackad pasta som skulle minska på förpackningen, spara utrymme vid lagring och transport, och eventuellt minska tiden och energi som behövs för matlagning.
"Vi inspirerades av platta möbler och hur det sparade utrymme, gjorde lagring enklare och minskade koldioxidavtrycket i samband med transport", säger Lining Yao, chef för Morphing Matter Lab vid Human-Computer Interaction Institute vid CMU:s School of Datavetenskap. "Vi bestämde oss för att titta på hur tekniken för morphing matter som vi utvecklade i labbet kunde skapa plattpackade pasta som gav liknande hållbarhetsresultat."
Teamet publicerade sin förståelse av morphingmekanismen och designprinciperna i tidningen "Morphing Pasta and Beyond", som är omslagsberättelsen till majnumret 2021 av Science Advances . Författarna inkluderar 17 forskare från CMU, Syracuse University och Zhejiang University, specialiserade på områden inklusive materialvetenskap, maskinteknik, beräkningstillverkning och design.
Spåren som är stämplade i de platta pastaarken ökar tiden det tar vatten att koka den delen av pastan. Genom att noggrant planera var och hur skårorna ska placeras kan forskarna kontrollera vilken form av pasta som bildas när den tillagas.
"Spårsidan expanderar mindre än den släta sidan, vilket leder till att pastan förvandlas till form", säger Teng Zhang, biträdande professor vid Syracuse University som ledde modelleringsanalysen i detta projekt.
Spår kan användas för att kontrollera den formformade formen på alla svällbara material. Teamet har visat att det kan morfa silikonskivor med samma spårteknik.
"Detta skulle potentiellt kunna användas i mjuk robotik och biomedicinsk utrustning", säger Wen Wang, en tidigare forskare knuten till Morphing Matter Lab.
Morphing pasta. Kredit:Carnegie Mellon University
Plastmaterialet som används i livsmedelsförpackningar bidrar i hög grad till deponier över hela världen, och förpackningar skräpar ner världens hav. Att skapa effektiva livsmedelsförpackningar är avgörande för att minska svinnet och forma en hållbar framtid. Plattpackad pasta skulle minska på förpackningen som krävs samtidigt som det sparar utrymme vid frakt och lagring.
Teamet föreställde sig också att deras plattförpackade pasta kan sänka matlagningens koldioxidavtryck. I Italien kommer cirka 1 % av utsläppen av växthusgaser från matlagning av pasta. Platt pasta kan tillagas snabbare än tubformad pasta, vilket möjligen kan minska utsläppen under tillagningsprocessen.
Ye Tao, en tidigare gästande postdoktor vid Morphing Matter Lab och studiens huvudförfattare, testade den plattförpackade pastan i naturen genom att packa den för en vandringsresa. Pastan tog mindre plats i hennes väska, gick inte sönder under vandring och tillagades framgångsrikt på en bärbar kamin.
"Den förvandlade pastan efterliknade munkänslan, smaken och utseendet hos traditionell pasta", sa hon.
Traditionell pasta förvandlas redan när den tillagas, expanderar och mjuknar när den kokas. Teamet utnyttjade dessa naturliga egenskaper för att skapa sin plattförpackade produkt.
Den morfande pastan bygger på år av forskning av Yao och Morphing Matter Lab om morphingmekanismer och tillämpningar med olika material, allt från plast och gummi till tyg och mat.
Referens:"Morphing pasta and beyond" av 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 och Lining Yao, 5 maj 2021, Science Advances .
DOI:10.1126/sciadv.abf4098
Forskningen finansierades av U.S. National Science Foundation, CMU Manufacturing Futures Initiative och National Natural Science Foundation of China.
