- Les ingénieurs du MIT ont réalisé une étude sur les biscuits Oreo pour comprendre pourquoi la crème se colle à une seule plaquette lorsqu'elle est tordue.
- Ils ont découvert que peu importe la saveur ou la quantité de crème, celle-ci adhère presque toujours à une plaquette lorsqu'on ouvre un Oreo.
- Les chercheurs ont également mesuré le pair nécessaire pour ouvrir un Oreo par torsion et ont conclu que le processus de fabrication peut être responsable de cette asymétrie.
Lorsque vous ouvrez un biscuit Oreo en tournant pour atteindre le centre crémeux, vous imitez un exam regular en rhéologie – l’étude de la façon dont un matériau non newtonien s’écoule lorsqu’il est tordu, pressé ou autrement stressé. Les ingénieurs du MIT ont maintenant soumis le biscuit sandwich à des exams de matériaux rigoureux pour se rendre au centre d’une problem alléchante : pourquoi la crème du biscuit colle-t-elle à une seule plaquette lorsqu’elle est tordue ?
“Il y a le problème fascinant d’essayer de faire en sorte que la crème se répartisse uniformément entre les deux tranches, ce qui s’avère très difficile”, explique Max Supporter, étudiant de leading cycle au Département de génie mécanique du MIT.
À la recherche d’une réponse, l’équipe a soumis les biscuits à des assessments de rhéologie standard en laboratoire et a constaté que peu importe la saveur ou la quantité de farce, la crème au centre d’un Oreo adhère presque toujours à une plaquette lorsqu’elle est ouverte. Ce n’est que pour les anciennes boîtes de biscuits que la crème se sépare parfois furthermore uniformément entre les deux gaufrettes.
Les chercheurs ont également mesuré le pair nécessaire pour ouvrir un Oreo par torsion et ont constaté qu’il était similaire au pair nécessaire pour tourner une poignée de porte et à approximativement 1/10e de ce qui est nécessaire pour ouvrir un bouchon de bouteille. La contrainte de rupture de la crème – c’est-à-dire la power par zone nécessaire pour faire couler la crème ou se déformer – est le double de celle du fromage à la crème et du beurre de cacahuète, et à peu près la même ampleur que la mozzarella. À en juger par la réponse de la crème au worry, l’équipe classe sa texture comme « pâteuse », plutôt que cassante, dure ou caoutchouteuse.
Alors, pourquoi la crème du cookie est-elle glomifiée d’un côté plutôt que de se répartir uniformément entre les deux ? Le processus de fabrication peut être à blâmer.
“Les vidéos du processus de fabrication montrent qu’ils déposent la première plaquette, puis distribuent une boule de crème sur cette plaquette avant de mettre la deuxième plaquette sur le dessus”, explique Crystal Owens, doctorante en génie mécanique du MIT qui étudie les propriétés des fluides complexes.. “Apparemment, ce petit délai peut permettre à la crème de mieux coller à la première plaquette.”
L’étude de l’équipe n’est pas simplement une douce diversion de la recherche de suffering et de beurre c’est aussi l’occasion de rendre la science de la rhéologie obtainable aux autres. À cette fin, les chercheurs ont conçu un “oréomètre” imprimable en 3D – un appareil simple qui saisit fermement un biscuit Oreo et utilise des sous et des élastiques pour contrôler la force de torsion qui tord progressivement le biscuit ouvert. Les instructions pour l’appareil de desk peuvent être trouvées ici : https://github.com/crystalowens/oreometer/
La nouvelle étude, “On Oreology, the fracture and circulation of ‘milk’s beloved cookie'”, paraît aujourd’hui dans Kitchen Flows, un numéro spécial de la revue Physics of Fluids. Il a été conçu au début de la pandémie de Covid-19, lorsque de nombreux laboratoires de scientifiques étaient fermés ou difficiles d’accès. Outre Owens et Fan, les co-auteurs sont les professeurs de génie mécanique Gareth McKinley et A. John Hart.
Confection connexion
Un take a look at normal en rhéologie place un fluide, une suspension ou un autre matériau fluide sur la foundation d’un instrument appelé rhéomètre. Une plaque parallèle au-dessus de la base peut être abaissée sur le matériau d’essai. La plaque est ensuite tordue alors que des capteurs suivent la rotation et le pair appliqués.
Owens, qui utilise régulièrement un rhéomètre de laboratoire pour tester des matériaux fluides tels que des encres imprimables en 3D, n’a pas pu s’empêcher de noter une similitude avec les biscuits sandwich. Comme elle l’écrit dans la nouvelle étude :
“Scientifiquement, les biscuits sandwich présentent un modèle paradigmatique de rhéométrie à plaques parallèles dans lequel un échantillon fluide, la crème, est maintenu entre deux plaques parallèles, les gaufrettes. Lorsque les gaufrettes sont contre-rotées, la crème se déforme, s’écoule et finalement se fracture, conduisant à la séparation du cookie en deux morceaux.”
Bien que la crème Oreo puisse ne pas sembler posséder de propriétés fluides, elle est considérée comme un “fluide à contrainte d’élasticité” – un solide mou lorsqu’il n’est pas perturbé qui peut commencer à couler sous une contrainte suffisante, comme le font le dentifrice, le glaçage, certains cosmétiques et le béton..
Curieux de savoir si d’autres avaient exploré le lien entre les Oreos et la rhéologie, Owens a trouvé point out d’une étude de l’Université de Princeton de 2016 dans laquelle les physiciens ont signalé pour la première fois qu’en effet, lors de la torsion des Oreos à la key, la crème se détachait presque toujours sur une plaquette.
“Nous voulions partir de là pour voir ce qui induce réellement cet effet et si nous pouvions le contrôler si nous montions soigneusement les Oreos sur notre rhéomètre”, dit-elle.
Torsion de biscuits
Dans une expérience qu’ils répéteraient pour plusieurs biscuits de différentes garnitures et saveurs, les chercheurs ont collé un Oreo sur les plaques supérieure et inférieure d’un rhéomètre et ont appliqué divers degrés de pair et de rotation angulaire, en notant les valeurs qui ont réussi à tordre chaque biscuit.. Ils ont intégré les mesures dans des équations pour calculer la viscoélasticité ou la fluidité de la crème. Pour chaque expérience, ils ont également noté la “distribution post-mortem” de la crème, ou l’endroit où la crème s’est retrouvée après s’être ouverte.
En tout, l’équipe a parcouru environ 20 boîtes d’Oreos, y compris des niveaux de remplissage réguliers, Double Stuf et Mega Stuf, et des saveurs régulières de chocolat noir et de gaufrettes “dorées”. Étonnamment, ils ont découvert que, quelle que soit la quantité de crème ou de saveur, la crème se séparait presque toujours sur une seule gaufrette.
“Nous nous attendions à un effet basé sur la taille”, explique Owens. “S’il y avait moreover de crème entre les couches, ça devrait être additionally facile à déformer. Mais ce n’est pas vraiment le cas.”
Curieusement, lorsqu’ils ont cartographié le résultat de chaque cookie à sa situation d’origine dans la boîte, ils ont remarqué que la crème avait tendance à coller à la plaquette tournée vers l’intérieur : les cookies sur le côté gauche de la boîte se tordaient de telle sorte que la crème se retrouvait sur la plaquette droite, tandis que les biscuits du côté droit séparés avec de la crème principalement sur la plaquette de gauche. Ils soupçonnent que cette distribution de boîtes peut être le résultat d’effets environnementaux publish-fabrication, tels que le chauffage ou la bousculade, qui peuvent entraîner un léger décollement de la crème des gaufrettes extérieures, même avant la torsion.
La compréhension des propriétés de la crème Oreo pourrait potentiellement être appliquée à la conception d’autres matériaux fluides complexes.
“Mes fluides d’impression 3D sont dans la même classe de matériaux que la crème Oreo”, dit-elle. “Ainsi, cette nouvelle compréhension peut m’aider à mieux concevoir l’encre lorsque j’essaie d’imprimer des composants électroniques flexibles à partir d’une suspension de nanotubes de carbone, car or truck ils se déforment presque exactement de la même manière.”
Quant au cookie lui-même, elle suggère que si l’intérieur des gaufrettes Oreo était furthermore texturé, la crème pourrait mieux adhérer des deux côtés et se diviser additionally uniformément lorsqu’elle est tordue.
“Tels qu’ils sont maintenant, nous avons découvert qu’il n’y avait aucune astuce pour tordre qui diviserait la crème uniformément”, conclut Owens.
Cette recherche a été financée, en partie, par le programme MIT UROP et par le programme de bourses d’études supérieures en sciences et en génie de la Défense nationale.
