We houden van sommige voedingsmiddelen, en hebben een hekel aan andere. Natuurlijk is de smaak van eten belangrijk, maar het mondgevoel, en zelfs het geluid dat voedsel maakt als we erop bijten, bepalen ook of we genieten van de eetervaring. Is het mogelijk om eetbare materialen te ontwerpen die dit genot optimaliseren? Natuurkundigen en voedingsonderzoekers laten zien dat dit inderdaad zo is.

In onderzoek dat is gepubliceerd in Soft Matter deze week demonstreren onderzoekers van de Universiteit van Amsterdam, de Universiteit Delft en Unilever dat het mondgevoel van een eetbare stof kan worden ontworpen, net als eigenschappen van veel andere materialen. Dat wil zeggen:ze maken metamaterialen, materialen die niet in de natuur voorkomen, maar die zorgvuldig in het lab worden geconstrueerd. Hun favoriete bouwmateriaal is geen hout, beton of glas - ze bouwen hun materialen van chocolade.

Ontwerp mondgevoel

Zoals zowel professionele als amateurbakkers heel goed weten, is chocolade geen gemakkelijk materiaal om mee te werken. Door het simpelweg op te warmen en af ​​te koelen, kan zachte chocolade veranderen in veel brozer getemperde chocolade, of omgekeerd. De eerste uitdaging voor de onderzoekers was dan ook om hun bouwmateriaal onder controle te krijgen. Dit deden ze door het heel voorzichtig op te warmen, wat koude chocolade toe te voegen, weer af te koelen… en dan in een 3D-printer te stoppen. Hierdoor konden ze in wezen elke vorm van chocolademateriaal printen die ze wilden, terwijl ze er zeker van waren dat het basismateriaal altijd dezelfde eigenschappen had.

De eerste vorm van eetbaar materiaal waarmee de wetenschappers experimenteerden, was een S-vormige chocolade met veel wendingen, zoals in de bovenstaande figuur. Het doel was om te testen hoe dit materiaal zou breken en hoe dat breken in de mond zou worden ervaren. Het is niet verrassend dat de breekeigenschappen sterk afhankelijk waren van de richting van het "bijten". Wanneer de chocolade van bovenaf werd geperst, traden veel verschillende barsten achter elkaar op, maar wanneer in de richting loodrecht op de afbeelding werd gedrukt, trad meestal slechts één enkele barst op. Dit werd mechanisch getest, zoals in de bovenstaande afbeelding links, maar ook door de chocolaatjes te voeren aan een panel van 10 - zeer gewillige - proefpersonen. Zowel de mechanische tests als het testpanel bevestigden bovendien dat het bijtgemak beter was in de richting die op de foto wordt getoond.

Hoe meer scheuren, hoe beter

De meeste mensen genieten van de ervaring van voedsel dat knettert in hun mond - hoe meer scheuren, hoe beter. Nadat ze hadden aangetoond dat zo'n ervaring kan worden ontworpen, probeerden de onderzoekers nu een aantal verschillende structuren, op zoek naar een structuur waarbij het aantal scheuren in het materiaal kan worden "geprogrammeerd".

Het bleek dat spiraalvormige chocolademetamaterialen zoals die hierboven zijn weergegeven, behoorlijk interessante en afstembare eigenschappen hebben. Niet alleen bepaalt het aantal windingen direct het aantal scheuren wanneer het materiaal mechanisch wordt geperst; het testpanel kon ook duidelijk onderscheid maken tussen minder en meer barsten bij het eten van de chocolaatjes. Bovendien toonden geluidsopnames aan dat het geluid dat de chocolaatjes maken wanneer ze worden gebeten, het aantal barsten weerspiegelt, wat bijdraagt ​​aan een plezierige eetervaring.

Het perfecte stuk chocolade

De laatste vraag was natuurlijk:is het ontwerpen van een plezierige eetervaring een kwestie van vallen en opstaan, of kunnen er leuke eetbare materialen worden ontworpen en afgestemd voordat ze worden gemaakt? De onderzoekers ontdekten dat ze met een goed gekozen wiskundig model inderdaad bepaalde vormen van chocolaatjes kunnen optimaliseren met betrekking tot bijvoorbeeld hun weerstand tegen breken wanneer ze vanuit bepaalde richtingen worden gebeten.

Het ontwerp van eetbare metamaterialen was nog niet eerder bestudeerd. Het nieuwe onderzoek opent de deur naar manieren om voedsel te ontwerpen dat plezierig is om te eten - en meer in het algemeen, om materialen te ontwerpen die de interactie tussen mens en materie optimaliseren. + Verder verkennen

Donkere chocolade kan je hart goed doen deze Valentijnsdag