Cuando abres una galleta Oreo para llegar al centro cremoso, estás imitando una prueba estándar en reología: el estudio de cómo fluye un material no newtoniano cuando se tuerce, se presiona o se estresa de otra manera. Los ingenieros del MIT ahora tienensometió la galleta sándwich a rigurosas pruebas de materiales para llegar al centro de una pregunta tentadora: ¿Por qué la crema de la galleta se pega a una sola oblea cuando se retuerce?
"Existe el problema fascinante de intentar que la crema se distribuya uniformemente entre las dos obleas, lo que resulta ser realmente difícil", dice Max Fan, estudiante del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT.
En busca de una respuesta, el equipo sometió las galletas a pruebas de reología estándar en el laboratorio y descubrió que sin importar el sabor o la cantidad de relleno, la crema en el centro de una Oreo casi siempre se adhiere a una oblea cuando se abre. Solopara las cajas de galletas más viejas, la crema a veces se separa más uniformemente entre ambas obleas.
Los investigadores también midieron el torque requerido para abrir una Oreo y encontraron que es similar al torque requerido para girar el pomo de una puerta y aproximadamente 1/10 de lo que se necesita para abrir una tapa de botella. El estrés por falla de la crema, es decir, elfuerza por área requerida para que la crema fluya, o se deforme, es el doble que la del queso crema y la mantequilla de maní, y aproximadamente de la misma magnitud que el queso mozzarella. A juzgar por la respuesta de la crema al estrés, el equipo clasifica su textura como "blanda, "en lugar de quebradizo, duro o gomoso.
Entonces, ¿por qué la crema de la galleta se desliza hacia un lado en lugar de dividirse uniformemente entre ambos? El proceso de fabricación puede ser el culpable.
"Los videos del proceso de fabricación muestran que colocan la primera oblea, luego dispensan una bola de crema en esa oblea antes de colocar la segunda oblea encima", dice Crystal Owens, candidata a doctorado en ingeniería mecánica del MIT que estudia las propiedades defluidos complejos "Aparentemente, esa pequeña demora puede hacer que la crema se adhiera mejor a la primera oblea".
El estudio del equipo no es simplemente una dulce distracción de la investigación básica; también es una oportunidad para hacer que la ciencia de la reología sea accesible para otros. Con ese fin, los investigadores diseñaron un "Oreómetro" imprimible en 3D:- un dispositivo simple que agarra firmemente una galleta Oreo y utiliza centavos y bandas elásticas para controlar la fuerza de torsión que hace girar progresivamente la galleta para abrirla. Las instrucciones para el dispositivo de mesa se pueden encontrar aquí: http://github.com/crystalowens/oreometer/
El nuevo estudio, "Sobre la oreología, la fractura y el flujo de la 'galleta favorita de la leche'", aparece hoy en Flujos de cocina, un número especial de la revistaFísica de los Fluidos. Fue concebido a principios de la pandemia de Covid-19, cuando los laboratorios de muchos científicos estaban cerrados o eran de difícil acceso. Además de Owens y Fan, los coautores son los profesores de ingeniería mecánica Gareth McKinley y A. John Hart.
Conexión de confección
Una prueba estándar en reología coloca un fluido, una suspensión u otro material fluido en la base de un instrumento conocido como reómetro. Se puede bajar una placa paralela sobre la base sobre el material de prueba. Luego, la placa se tuerce a medida que los sensores rastreanla rotación y el par aplicados.
Owens, que usa regularmente un reómetro de laboratorio para probar materiales fluidos como tintas imprimibles en 3D, no pudo evitar notar una similitud con las galletas sándwich. Como escribe en el nuevo estudio :
"Científicamente, las galletas sándwich presentan un modelo paradigmático de reometría de placas paralelas en el que una muestra fluida, la crema, se mantiene entre dos placas paralelas, las obleas. Cuando las obleas giran en sentido contrario, la crema se deforma, fluye y finalmentefracturas, lo que lleva a la separación de la galleta en dos partes".
Si bien la crema Oreo puede no parecer poseer propiedades similares a las de un fluido, se considera un "líquido de límite elástico": un sólido blando cuando no se lo perturba que puede comenzar a fluir bajo suficiente estrés, de la misma manera que la pasta de dientes, el glaseado, ciertos cosméticos yhacer concreto.
Curioso por saber si otros habían explorado la conexión entre las Oreos y la reología, Owens encontró una mención de un estudio de la Universidad de Princeton de 2016 en el que los físicos informaron por primera vez que, de hecho, al torcer las Oreos a mano, la crema casi siempre se despegaba en una oblea.
"Queríamos construir sobre esto para ver qué es lo que realmente causa este efecto y si podíamos controlarlo si montamos las Oreos con cuidado en nuestro reómetro", dice ella.
giro de galleta
En un experimento que repetirían para múltiples galletas de varios rellenos y sabores, los investigadores pegaron una Oreo a las placas superior e inferior de un reómetro y aplicaron diversos grados de torsión y rotación angular, anotando los valores que torcieron con éxito cada unaaparte de la galleta. Conectaron las medidas en ecuaciones para calcular la viscoelasticidad o la fluidez de la crema. Para cada experimento, también anotaron la "distribución post-mortem" de la crema, o dónde terminó la crema después de abrirse.
En total, el equipo revisó unas 20 cajas de Oreos, incluidos los niveles de relleno regular, Double Stuf y Mega Stuf, y los sabores regular, chocolate oscuro y oblea "dorada". Sorprendentemente, descubrieron que no importaba la cantidadde relleno de crema o sabor, la crema casi siempre se separa en una oblea.
"Esperábamos un efecto basado en el tamaño", dice Owens. "Si hubiera más crema entre capas, debería ser más fácil deformar. Pero ese no es realmente el caso".
Curiosamente, cuando asignaron el resultado de cada galleta a su posición original en la caja, notaron que la crema tendía a adherirse a la oblea que miraba hacia adentro: las galletas en el lado izquierdo de la caja se torcieron de tal manera que la crema terminó en el lado derechooblea, mientras que las galletas en el lado derecho se separaron con crema principalmente en la oblea izquierda. Sospechan que esta distribución de la caja puede ser el resultado de efectos ambientales posteriores a la fabricación, como el calentamiento o los empujones que pueden hacer que la crema se desprenda ligeramente de las obleas exteriores., incluso antes de girar.
La comprensión obtenida de las propiedades de la crema Oreo podría aplicarse potencialmente al diseño de otros materiales fluidos complejos.
"Mis fluidos de impresión 3D pertenecen a la misma clase de materiales que la crema Oreo", dice. "Entonces, esta nueva comprensión puede ayudarme a diseñar mejor la tinta cuando intento imprimir componentes electrónicos flexibles a partir de una mezcla de nanotubos de carbono,porque se deforman casi exactamente de la misma manera."
En cuanto a la galleta en sí, sugiere que si el interior de las obleas Oreo tuviera más textura, la crema podría adherirse mejor a ambos lados y dividirse más uniformemente cuando se tuerza.
"Tal como están ahora, descubrimos que no hay ningún truco para torcer que divida la crema de manera uniforme", concluye Owens.
Esta investigación fue financiada, en parte, por el programa UROP del MIT y por el Programa de Becas para Graduados en Ingeniería y Ciencias de la Defensa Nacional.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts. Original escrito por Jennifer Chu. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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