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用流变仪研究饼干夹心的流体现象

发布时间:2022-10-24
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夹心饼干也可以用来研究流变学吗?美国麻省理工学院(MIT)的研究团队在近日发表的论文中,尝试扭出一个内馅均匀分布的夹心饼干。研究团队利用流变仪,测试了扭动速度、奶油夹心量和奶油口味等因素对饼干扭开后奶油分布情况的影响。经过一系列严谨的实验,他们的“完美分布饼干”以失败告终。但是,这篇论文却“成功”了。该研究近日发表于流体力学期刊Physics of Fluids的特刊中,第一作者为MIT机械工程博士生Crystal Owens。这并不是科学家第一次关注如何“扭”饼干。早在2016年,普林斯顿大学的一项研究首次提到,在扭开饼干时,奶油夹心几乎总是从一侧脱落,很难让它同时粘在两片饼干上。夹心不能完美分开,只是因为“手抖”吗?Owens团队认为,这种形似三明治的夹心饼干,可以被看做是一个完美的平行板流变仪模型。在这个模型中,流体(奶油夹心)置于两个平行板(饼干)之间。当扭动饼干时,奶油夹心会变形、扭曲,直至最终断裂,导致整块夹心饼干被分成两部分。


那么,奶油夹心从哪一侧脱落,到底受哪些因素影响呢?为了一探究竟,Owens团队在实验中控制了3个不同变量,分别是扭动饼干的速度、奶油的量和奶油的口味。实验证明,与奶油有关的两个因素并不会影响夹心的完整脱落。但旋转速率对随之产生的压力的影响呈指数增长——更快的扭动会导致更大的压力和破坏力。然而,真正决定扭开饼干时奶油夹心分布状况的,还是饼干和奶油之间既有的黏附水平,甚至包括饼干在包装中的摆放位置等。例如,他们发现,量贩式的家庭装饼干中,夹心会更容易附着在远离边缘的那一侧饼干上。在家也能研究流变学,Owens团队的这次实验,可以说是流变学与食品科学之间跨学科研究的一条新思路。除了奶油可以被看做是流动的液体,芝士、奶酪、蛋黄酱、豆油等都可以被当做流变研究的案例。Owens团队认为,饼干夹心的流体现象值得更进一步的研究。