Об ореологии, изломе и течении печенья Oreo

Для всех исследований потратили примерно 1000 печенюшек

Кристал Э. Оуэнс (Crystal E. Owens), Макс Р. Фан (Max R. Fan), А. Джон Харт (A. John Hart), Гарет Х. МакКинли (Gareth H. McKinley), Массачусетский технологический институт, США, напечатали работу "Об ореологии, изломе и течении любимого молочного печенья" в журнле "Физика жидкостей" (Physics of Fluids), 34, 19 апреля 2022.

OREO — хрустящее какао-печенье с нежной начинкой. Девиз - TWIST, LICK, DUNK (КРУТИТЬ, ЛИЗАТЬ, МАКАТЬ). Вещи, которые мы любим. Когда со списками дел покончено и пришло время расслабиться, дотянитесь до тонкого сладкого кусочка, чтобы закончить ночь. Уже 110 лет OREO объединяет семьи. Если сложить вместе все когда-либо проданные печеньки, а это 450 миллиардов штук с лишним, они спокойно преодолеют расстояние до Луны и обратно более 5 раз. В 1948 году Oreo превратился из оригинального простого шоколадного печенья в сэндвич-печенье, печенье-бутерброд, с добавлением ванильного крема между двумя слоями.

Механический опыт потребления (то есть ощущение, мягкость и текстура) многих продуктов неотъемлемо связан с их приятным потреблением, одним из примеров является привычка скручивать в противоположные стороны печенье-сэндвичи, чтобы добыть крем спрятанный между ними. С научной точки зрения печенье-сэндвич представляет собой парадигматическую модель реометрии с параллельными пластинами, в которой образец жидкости, крем, удерживается между двумя параллельными пластинами, вафлями. Когда вафли вращаются в противоположных направлениях, крем деформируется, течет и, в конечном итоге, трескается, что приводит к разделению печенья на две части.

Авторы вводят новую научную дисциплину - ореологию, от Nabisco Oreo для печенья и греческого rheo logia для изучения потока, как исследование течения и разрушения печенья-сэндвича. Используя лабораторный реометр, измеряли механику разрушения наполнителя (сливок между пластинами лакомства) и влияние скорости вращения, количества сливок и вкуса на кривую напряжения-деформации и распределение сливок после отделения частей.

Если вы возьмете только что открытую пачку и скрутите печенье вручную, вы обнаружите, что в большинстве случаев крем падает на одну пластину, а не разделяется между ними. Одна вафля будет иметь определенное направление в коробке — например, в этой коробке крем лучше всего прилипал к крайней левой вафле. Это было верно для печенья с разным количеством крема, и только в некоторых случаях крем раскалывался, разрываясь пополам, образуя полумесяцы на каждой вафле.

Реологическое поведение измеряли с использованием сдвигового реометра с регулируемым напряжением (DHR-3, TA Instruments) с использованием приспособления с параллельными пластинами (диаметр 40 мм; TA Instruments) при контролируемой температуре 25 °C. Печенье и крем инициализированы сжимающей нагрузкой 0,5 Н после загрузки в реометр, чтобы обеспечить постоянную начальную точку, в которой зафиксирован вертикальный зазор, и проведен эксперимент, допускающий изменение нормальной силы. Oreos (Nabisco) приобретены в местном продуктовом магазине - две отдельные коробки, купленные в разные дни. Вафли прочно прикреплены к пластинам с помощью термопластичного клея. Зарегистрированные модуль, деформация и предел текучести извлечены из кривых напряжение-деформация.

Печенье вращли на крутильном лабораторном реометре с постоянной скоростью (3,7 оборотов в минуту). Выявлены 3 механических режима. (1) линейная эластичная реакция, твердая реакция крема на деформацию. Кривая напряжение-деформация имеет наклон, равный модулю упругого сдвига. (2) отклонение от линейности, пластичность материала и начало текучести, (3) нарушение целостности, распространяется по всему крему, из-за отслоения крема от вафли, которая прикреплена к верхней пластине.

Соответствующий крутящий момент, необходимый для открытия Oreos при чистом вращении, составляет около 0,1 Ньютон-метр. Для сравнения, необходимый для открытия крышки бутылки с газировкой крутящий момент, составляет около 2 Н·м. Согласно каталогу человеческих способностей НАСА, люди могут прикладывать скручивающие усилия в диапазоне до 5 Н·м, используя только захват большого и указательного пальцев, или до 15 Н·м, используя полный захват и вращение предплечья. Таким образом, печенье-сэндвич легко открывается.

Результаты показывают разрушение адгезии, при котором почти весь (95%) крем остается на одной пластине после разрушения, и авторы приписывают это производственному процессу изготовления вкусняшек. Однако печенье в коробках, хранящееся в потенциально неблагоприятных условиях (более высокая температура и влажность), демонстрирует когезионный разрыв, в результате чего крем после разрушения разделяется между двумя печеньками.

Специалисты представили дизайн напечатанного на 3D принтере рудометра для точного кручения Oreos, работающего на резиновых лентах (скрепляют детали) и монетах (груз), для поощрения более точных домашних исследований, чтобы внести новые, грандиозные открытия в эту зарождающуюся область научных исследований - ореологию. Авторы обнаружили, что обычные Oreo ломаются при грузе в 30-60 центов. Рекорд по наименьшему количеству монеток, чтобы разделить продукт наслаждения, составил 10 штук. 1 монета - 2,5 г. На все исследования потратили примерно 1000 печенюшек.

26.03.2023

Комментарий:

Шнобелевская премия 2005 сельское хозяйство

Выяснилось следующее, хлорат натрия великолепно уничтожал сорняки, но попадая на одежду в качестве сильного окисляющего агента смешивался с хлопком брюк и образовывал взрывчатую смесь. Брюки становились бомбой, когда на такие бомбовые брюки попадала искра
подробнее

Шнобелевская премия 2019 по экономике

Деньги часто передаются из рук в руки. Исследование выяснило статус выживания бактерий на банкнотах из разных стран. Использовались банкноты евро, доллара США, канадского доллара, хорватской куны, румынского лея, марокканского дирхама и индийской рупии
подробнее

Источник - пресса

Шнобель Процедура Пресса Анналы Архив Статьи Шнобелист