强大的变形扁平面食在烹饪时呈现出3D形状

意大利面具有许多形状和尺寸，这是其固有喜悦的一部分。但是，当涉及包装时，所有这些不规则形状都往往效率低下。那么如果你可以以简单的，紧凑的2D形式购买你的选项，然后观看它的意大利面，然后在烹饪时观看所需的最终3D形状，从而加倍乐趣因素？Carnegie-Mellon大学（CMU）的科学家们已经弄清楚了一个简单的机制，根据一个新的论文发表于中国科学的进步。

“我们的灵感来自平坦的家具以及它如何保存空间，使存储更容易，并降低与运输相关的碳足迹”，“说共同作者l的主任。变形问题实验室在卡内基梅隆大学计算机科学学院。“我们决定看看我们在实验室开发的变形物质技术如何能创造出提供类似可持续性结果的扁平包装的意大利面。”根据该团队的计算，即使你完美地包装了通心粉，你最终的体积中仍有67%是空气。制作运输用的扁平面食，在烹饪时呈现出特定的3D形状是一个潜在的解决方案。

姚和同样来自卡内基梅隆大学的合作者王文(音)几年前开始实验他们称之为“变型食欲”的食物，或者说改变食物的形状。他们的灵感来自于他们对一种细菌的研究，这种细菌会对湿度产生收缩或膨胀的反应，而这种细菌正是用来发酵大豆的细菌纳豆，一个受欢迎的日本早餐盘，坦率地闻起来有点像老年奶酪（因此可以是一个获得的味道）。

到2017年，姚明和王健林开始制作可食用的2D电影蛋白质、纤维素或淀粉的的电影变成3D形状因为它们吸收了如诸如意大利面形状（在这种情况下的通心粉和rotini）和鲜花。将它们的明胶片与“可食用的折纸”进行了比较，并且还包括在浸入热肉汤中自发地分成较小面条的意大利面。明胶适用于此，因为它的膨胀程度与其密度有多大，易变量才能调整，以创造量身定制的形状。

薄膜有两层，每一层都由密度不同的明胶制成。顶层的密度更大，因此比底层吸收更多的水。所以当薄膜浸入水中时，表层会在底层上卷曲，形成一个拱形。研究人员还发现，他们可以通过在两层薄膜上涂上3d打印的纤维素条来更好地控制薄膜的弯曲时间和弯曲程度，这种纤维素条可以作为水屏障，从而控制顶层接触的水量。瞧!它们具有可编程可食用的明胶薄膜。

因为不满足于把东西留在实验室里，王和姚找到了当时的主厨马修·迪莱尔(Matthew Delisle)L'Espalier在波士顿（自封闭以来），关于合作将它们的明胶薄膜掺入实际的菜。私人没有令人失望。他加入了一只浮游植物意大利面沙拉，例如，在水合时，将面食从平板变形成马鞍形状，他与传家宝西红柿和野生酢浆草配对。他将开花的意大利面形状与觅食的蘑菇和发酵的勃艮第的松露配对，而团队的螺旋面条与鱿鱼，混合蛋黄和白色的hoisin进展顺利。

最复杂的盘子涉及透明鱼子酱罐，开始作为方形形状的干蛋白质膜，然后浸入一碗水和鱼子酱中。当薄膜水合时，它们缠绕在鱼子酱周围，“填充”最终的cannoli。王和姚明设想有一天使用的类似方法制作自折叠中文饺子或自缠绕炸玉米饼。他们的共同作者甚至根据各种材料转换的计算模型开发了一个在线用户界面，因此人们可以设计自己的可食用的变形结构。

尽管如此，作者们认识到，在实验室之外(以及实验性的高级餐饮场所)，可食用材料受到独特的限制，包括生产技术的成本和安全要求，以及营养要求和烹饪文化。以意大利面为例，传统的意大利面面团只含有粗粒面粉和水，然后在沸水中煮时会膨胀。添加像纤维素条这样的东西既不实用也不可取。因此，研究人员需要一种更简单的机制来诱导可编程形状。

解决方案：王，姚明及其共同作者术语“基于沟的瞬态变形”。他们发现，带有不同凹槽图案的平面面条板材使它们能够在烹饪后控制最终的面食形状。根据作者，凹槽增加了烹饪那部分面食所需的时间。因此，这些地区扩展了少于光滑区域，产生了许多不同的形状。

研究小组发现，意大利面在大约12分钟后达到了最大弯曲角度，并保持这个角度约20分钟后才开始向后弯曲。研究人员能够制造出简单的螺旋和锥形形状，以及更复杂的鞍形和扭转(后者通过引入双面凹槽实现)。

基本原理应适用于浸入水中时膨胀的任何材料。研究人员用与变形硅（PDMS）片材变成不同的形状，类似于它们的面食实验。除了可持续包装和运输的好处，作者认为这种方法可用于软机器人和生物医学设备。

另一位共同作者叶涛前以前是在中国浙江大学的传感实验室访问博访者 - 实际上，他们在远足之旅中取得了平坦的意大利面，以在真实的环境中测试其坚固性。她发现包装的意大利面在她的背包里占用了更少的空间，而不会因来自所有的旅岭而损坏，而且它在便携式营地炉上煮熟。更好，“变形面团模仿了传统意大利面的口感，味道和外观，”她说。

科学进步，2021年。10.1126 / sciadv.abf4098（关于Dois.）。

通过变形物质实验室/CMU列出图像