荷蘭研究團隊正通過3D打印機來制作世界上最爽脆的巧克力
2022-04-22 17:11:19 來源: 扣丁書屋
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視頻封面(來自:Innovation Exchange Amsterdam / YouTube)
在接受《化學世界》(Chemistry World)采訪時,物理學家兼巧克力店老板 Richard Tango-Lowy 提到了這種六相多晶型晶體。它會在發出噼啪聲后融化,而不是直接碎裂掉,并賦予高端巧克力以令人愉悅的光澤。
然而這樣一枚經過適當調溫的巧克力,可能要耗費數周的時間來制作。更別提 V 相晶體本身不太穩定,很容易隨著時間的推移而降解為無光澤的 IV 相晶體。
Pre-finalist of the Amsterdam Science & Innovation Award Corentin Coulais(via)
為了追求這種優質的口感,來自阿姆斯特丹大學的超材料與 3D 打印專家們,已經得出了相當深入且細致的結論。研究出發點基于一個合理的設想 —— 大多數人都喜歡在咬巧克力時發出的噼啪聲,且越多越好。
然后他們開始嘗試設計出能夠最大化這些“破裂事件”(fracture events)的巧克力形狀,并發現螺旋狀有著充足的設計與調整裂紋點的機會 —— 具體取決于你下嘴(咬合)時的方向。
研究配圖 - 1:可食用機械超材料的各向異性分析
通過將一系列形狀設計放在測試板面上,并對每個人的咬合聲音進行記錄。不出所料的是,更多的螺旋繞組、就能夠產生更多聽得見的噼啪聲,且測試參與者能夠對此加以區分。
總結就是,巧克力的整體感官評級 —— 比如可感知到的裂紋數量 —— 與力-位移曲線測量的裂紋數量呈正相關。
接著他們開始嘗試最大化這種各向異性結構 —— 設計出在某個方向上相對堅固、但另一方向更脆和容易開裂的一系列其它有趣的圖案。
研究配圖 - 2:具有可調裂紋數量的可食用機械超材料
據說為了制造研究所需的巧克力,該團隊必須通過 3D 打印機來完成這項間距的材料準備工作。同時確保巧克力經過適當的回火,以最大限度地形成這些珍貴的 V 相晶體。
具體操作是將巧克力加熱至 45 °C(113 °F)以破壞所有晶體,然后冷卻添加預調的固體顆粒,以播撒有利 V 相晶體形成的條件,直至降溫至 34 °C(93 °F)—— 這也是 V 相晶體的熔點。
研究配圖 - 3:不同各向異性的拓撲優化設計
此時可將巧克力裝入容器、使之維持 32℃(90℉),然后將形狀逐層打印至 12℃(54℉)的底板上。在需要為下一層打印做準備的時候,還可借助風扇循環空氣、以使巧克力盡快凝固。
不過這項工作也不是一帆風順,比如巧克力很容易在管道中結晶。因此隨著打印線粗細的變化,機器必須經過一次次重新校準。而且隨著打印的進行而變厚,每次都需要對壓力和速度進行重大調整。
更別提每次啟停時,噴嘴上都會留下不一致的巧克力液滴,這進一步增加了任何控制樣品均勻度的嘗試難度。