Archive for 11 juni 2022

Nieuwe pasta verandert tijdens het koken in je favoriete vorm

11 juni 2022

Een team van zeventien onderzoekers, afkomstig van verschillende universiteiten en gespecialiseerd in onder meer materiaalkunde, werktuigbouwkunde, fabricage en ontwerp, ontwikkelde een nieuwe pastasoort die pas tijdens het koken in zijn vertrouwde vorm verandert.

De bedoeling is om verpakkingsafval te verminderen. Het onderzoek Morphing Pasta and Beyond haalde de cover van Science Advances.

Een interessante maar nauwelijks te beantwoorden vraag is hoeveel verschillende soorten pasta er in Italië te vinden zijn. We durven er geen getal op kleven, maar het zijn er honderden.

transform_pasta (13)

In de winkelrekken vinden we onze favoriete pasta in de meest uiteenlopende vormen, gaande van korte en lange stengels, over penne en rigatoni, tot fusilli, spirelli of ravioli, om er slechts enkele te vermelden.

De verpakkingen zijn uiteraard aangepast aan de verschillende soorten. De nieuw ontwikkelde pasta moet de verpakkingen kleiner en eenvormiger maken. Als pasta in een platte vorm kan worden verpakt, wordt niet alleen veel materiaal bespaard, maar neemt de opslag van de producten ook minder ruimte in.

transform_pasta (6)

Volgens het onderzoeksteam zal het verpakken van platte pasta’s die pas tijdens het koken in andere en grotere vormen veranderen, de hoeveelheid verpakking gevoelig verminderen, maar ook veel transport- en opslagkosten besparen.

Door groeven te maken in een platte pasta gemaakt van standaard griesmeel, slaagde het onderzoeksteam erin tweedimensionale pasta’s in driedimensionale vormen te koken. Van de ontwikkelde basispasta konden golvende, buisvormige, rechthoekige, vleugelvormige, ringvormige,… pasta’s worden gemaakt.

De groeven die in de platte pastavellen worden gestanst, verlengen de tijd die het water nodig heeft om dat gedeelte van de pasta te koken.

transform_pasta (12)

Door zorgvuldig te plannen waar en hoe de groeven moeten worden geplaatst, kunnen de onderzoekers bepalen welke vorm de pasta zal krijgen als deze wordt gekookt.

De groefzijde zet minder uit dan de gladde zijde, waardoor de pasta van vorm verandert, verklaart Teng Zhang, een materiaalwetenschapper aan de Syracuse University (New York) die talrijke modelanalyses uitvoerde op pasta.

Eerder werkte het team met een gelatine-cellulose-composiet om te leren begrijpen hoe de veranderingen te beïnvloeden waren. Dat gebeurde in de hoop dat ze op een dag hetzelfde zouden kunnen doen met echte pasta.

transform_pasta (1)

Dat is nu gelukt. Voor de eerste testen werd gebruik gemaakt van een combinatie van pasta, synthetische materialen en computermodellering om uit te zoeken welke vormen men zou kunnen creëren door de verschillende groefgeometrieën.

Dat bleek uiteindelijk een grote variëteit aan mogelijkheden op te leveren. Door groeven aan beide kanten van ongekookte noedels aan te brengen werden de mogelijkheden zelfs nog uitgebreid.

De krommingsmodellen voor de verschillende pastavormen zijn allemaal afgeleid van twee ontwerptypes, die door een machine in het laboratorium van het team op de pasta werden gedrukt.

transform_pasta (7)

We introduceerden twee ontwerprichtlijnen. Eentje is gebaseerd op parallelle groeflijnen die een uniforme buigkromming zullen vormen, de andere op radiale groeflijnen die een soort kegeltje vormen. Als we die modellen combineren zijn de meest uiteenlopende vormen mogelijk, gaande van cilinders, cirkels, kubussen, enz.

Er ontstaan zelfs mogelijkheden voor de creatie van volkomen nieuwe vormen, zegt Lining Yao, directeur van het Morphing Matter Lab aan de Carnegie Mellon University in Pittsburgh, Pennsylvania.

De pastasoorten die nu uit het laboratorium komen, zijn slechts één deel van de verschillende experimenten die worden uitgevoerd om voedsel maar ook andere materialen van vorm te kunnen veranderen.

transform_pasta (10)

En dan misschien toch nog het belangrijkste: de nieuw ontwikkelde pasta ziet eruit, voelt en smaakt zoals traditionele pasta.

Omdat de technologie werkt met oppervlaktegroeven kan die worden gebruikt om de vorm van elk zwelbaar materiaal te regelen.

Het team toonde al aan dat het met dezelfde groeftechniek bijvoorbeeld ook siliciumplaten van vorm kan doen veranderen. De techniek kan mogelijk ook worden gebruikt in de zachte robotica en voor biomedische apparaten.

Het team voorzag ook dat hun platverpakte pasta de ecologische voetafdruk van koken zou kunnen verkleinen. In Italië is ongeveer 1% van de uitstoot van broeikasgassen afkomstig van het koken van pasta. Platte pasta kan sneller gaar worden dan buisvormige pasta, wat mogelijk de uitstoot tijdens het kookproces zou kunnen helpen verminderen.

transform_pasta (9)

De morphing-pasta bouwt voort op jarenlang onderzoek door Lining Yao en het Morphing Matter Lab naar morphing-mechanismen en toepassingen met verschillende materialen, variërend van plastic, rubber, stof tot voedsel.

Het onderzoekspaper dat in Science Advances werd gepubliceerd, werd gefinancierd door de US National Science Foundation, CMU Manufacturing Future Initiative en National Natural Science Foundation of China.

De wetenschappelijke uitleg in Science Advances lees je hier

In dit filmpje zie je hoe het allemaal gebeurt