Рубрики
Наука

Physics of Fluids: физики Университета Иллинойса нашли механизм слипания лапши

Ученые физики из американского Университета штата Иллинойс смогли проследить за механизмом слипания макарон. Наблюдение за распространенным продуктом помогло улучшить понимание физических процессов. Результаты исследования появились в AIP Physics of Fluids.

Чтобы понять, почему макароны слипаются во время варки, ученые проанализировали данный процесс с учетом некоторых факторов. Они проследили за влиянием температуры и диффузии воды внутри крахмала. Последняя подразумевает перемещение вещества из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. В эксперименте учитывались и другие условия.

Оказалось, что для более скорой варки воду необходимо нагреть до 100 °C вместо 80 °C. Слипание происходит из-за возникновения мениска — искривления свободной поверхности жидкости при соприкосновении с другой жидкостью или поверхности твердого тела. В случае с лапшой мениск возникал во время извлечения готового продукта из воды. Ученые также заявили, что слипшиеся макароны своей формой напоминают Y, а под действием соли диффузия воды в матрицу крахмала проходит быстрее.

Picture of spaghetti aglio e olio. Capillary adhesion between the noodles is induced by olive oil seasoned with garlic and pepper. (b) Pasta radial and axial growth over time at 100 °C cooking due to hygroscopic swelling. Radial strain grows up to 70% of its original and axial strain up to 40% of its original after 30 min of cooking (at 100 °C). Pasta cross section shows color-gradient before it is sufficiently cooked.
Stick length measurement (a) proposed experimental setup for indirectly inferring the cooked pasta texture, for instance, al dente, by measuring the stick length. Noodle stiction occurs as the linear stage moves down the beaker. (b) Capillary adhesion mechanism analysis. Two pasta noodles displaced by a gap d and cooked for every 3 min stick to each other when drained if the capillary force is greater than the elastic restoring force. (i) The liquid meniscus that forms between the noodles causes capillary adhesion. (ii) Pasta wetting seen from the axial and transverse directions. We assume the liquid wets each half of the cylinder.
Qualitative description of hygroscopic swelling of pasta. The polymer matrix inside the pasta swells as liquid concentration within the material increases. The swelling is entirely due to the volume of liquid uptaken. Blue dots represent water molecules inside the macromolecular chain. 𝐶(𝑟,𝑡) stands for local concentration. Qualitative depiction of liquid concentration within pasta noodle cooked at 100 °C is provided. 𝑟̃ represents normalized radial position. The clockwise arrow labeled “t” indicates that curves are drawn in increasing time order (0 min the lightest, 3 min, 10 min, and the 30 min cooking as the darkest). (b) Experimentally measured radial strain data and analytical solution for the radius over time. The coefficient of expansion is 𝛼=0.9588. The strain increases as cooking temperature or cooking time increases. Al dente samples (star symbols) reported higher strain compared to that of sample cooked at distilled water at the same temperature. (c) Young’s modulus measurement setup. Sample modulus is measured with DMA after every 3 min of cooking. (d) Experimental Young’s modulus data and analytical solution for the centroid of the modulus over time. Initial modulus is E0 = 2.17 GPa, and the modulus drops by five orders of magnitude after sufficient cooking. The error bars of the plots are the standard deviation of the average strain of three measurements. We use 0.8 wt. % salted water at 100 °C for Al dente (star symbols). Al dente samples (star symbols) reported higher modulus values compared to that of sample cooked at distilled water at the same temperature. The dashed gray lines separate the polymer regimes: the glassy regime (I), the leathery regime (II), and the rubbery regime (III). Regime II starts when the liquid concentration at the center of the cylinder starts to increase and ends when it reaches the maximum concentration possible before the polymer matrix relaxation starts. (e) Qualitative description of the modeling of the flexural rigidity of the pasta. (i) The spatial gradient of the elastic modulus in the pasta cross section, normal to the vertical axis. Liquid concentration within the pasta increases gradually, so the modulus gradient exists radially. (ii) Discretization of modulus gradient. To model the rigidity, we divided the pasta into 50 co-axial cylinders (𝑁=50). Using the local modulus and the timely growth of the pasta radius, one can obtain the rigidity of each hollow co-axial cylinders: 𝐵𝑗=𝐸𝑗𝐼𝑗

2 ответа к “Physics of Fluids: физики Университета Иллинойса нашли механизм слипания лапши”

Согласен с вами, Admin! Согласен!!! Народонаселение недооценивает важность механизма слипания лапши! Недооценивает!!! Считаю пост нужным. Нужным!!! Буду рекомендовать его к прочтению в своих социальных сетях! Буду!!!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.