Nudeln bei der Verformung (Tao et al., 2021)

Nudeln in der Forschung

Nudeln! Kennt jeder, mag jeder. Warum auch nicht? Nudeln passen immer. Im Salat, im Auflauf, als Beilage oder auch als Hauptspeise. Und mit Käse überbacken sowieso! Die vielen unterschiedlichen Formen, die sich uneingeschränkt mit allerlei Soßen kombinieren lassen, decken auch alle Geschmacksrichtungen ab.

Obendrein sind Nudeln – obwohl es ein paar Tricks gibt – kinderleicht zu kochen. Enthalten sind quasi ausschließlich Kohlenhydrate, sodass sie im Volksmund ganz automatisch zur Leibspeise jeder Läuferin und jedes Läufers gemacht wurden. Diesen Ruf untermauern die Pasta-Partys bei fast jeder Marathonveranstaltung – wobei ich bei innovativen Konzepten auch schon Maultaschen oder Kaiserschmarrn statt Nudeln gesehen habe.

Schon mal genauer über Nudeln nachgedacht?

Als ihre Lieblingsnudeln bezeichnen die meisten wohl Spaghetti, wobei ich persönlich Fusilli als die Nudeln bezeichnen würde, die ich am liebsten esse. Das sind diese Spiralen, in denen die Soße noch viel besser hängen bleibt. Und hier kommt die Wissenschaft ins Spiel. Nicht (aber in anderen Studien natürlich auch) für die Untersuchung der Soßenhaftung, sondern in der Betrachtung der Verpackungsgrößen. Den Anstoß für das Paper, das ich vorstellen will, gab der Platzbedarf. Denn während bei Spaghetti in der Verpackung kein Raum verschwendet wird, brauchen andere Nudelsorten mehr Platz, weil Luft mitverpackt wird: sowohl bei den genannten Fusilli als auch beispielsweise bei Penne bleiben Hohlräume frei, entsprechend wird die Verpackung größer. Und das wiederum bedeutet, dass beim Transport mehr Treibhausgase (und andere Umweltverschmutzungen) verursacht wird, weil die gleiche Menge mehr Platzbedarf hat und entsprechend mehr LKW oder Schiffe fahren müssen.

Die geniale Idee der Autorinnen und Autoren des Papers „Morphing pasta and beyond“ (frei zugänglich bei Science Advances) ist entsprechend, den Nudelteig so zuzuschneiden und einzuritzen, dass die Teigwaren flach versendet werden können und ihre Form erst beim Kochen annehmen. Laut den aktuellen Versuchen lässt sich so der Platzbedarf um 59 bis 86 % reduzieren! Zusätzlich scheint die „Gefahr“ geringer zu sein, dass die Nudeln während des Transports brechen.

Die sich wandelnden Nudeln

„We demonstrate from quantitative experiments and multiphysics simulations that parametric surface grooving can induce temporary asynchronous swelling or deswelling and can transform flat objects into designed, three-dimensional shapes.”

Tao et al., 2021

Wie funktioniert das? Frei übersetzt zeigen die Forscherinnen und Forscher sowohl durch Simulationen als auch in quantitativen Experimenten, dass es ihnen gelungen ist, flache Objekte in gestaltete Formen zu verwandeln. Aus einer Teigplatte wird also jeweils eine dreidimensionale Nudel. Das gelingt ihnen durch exakt platzierte Rillen in den Oberflächen, die im heißen Wasser anders aufquellen als die restlichen Flächen.

Sehr anschaulich wird das Ganze in den Grafiken des Papers. Das erste Bild, das mit korrekter Quellenangabe frei verwendbar ist, zeigt, was passiert, wenn die unterschiedlich dicken Oberflächen quellen:

Bild 1: Der Wirkmechanismus leicht verständlich dargestellt: durch unterschiedliche Materialdicken (bzw. Teigdicken) lässt sich die Verformung nach dem Quellenlassen vorherbestimmen (Tao et al., 2021)

Dazu haben die Autorinnen und Autoren des Papers verschiedene Tests und Simulationen durchgeführt, um ganz unterschiedliche Nudelarten herstellen zu können. Erforscht wurden unterschiedliche Dicken und Winkel der Rillen genauso wie verschiedene Kochzeiten, weil sich die Strukturen ausdehnen und auch wieder zusammenziehen. Die Ergebnisse finde ich beeindruckend, sind doch die Erfolge in den realen Versuchen beachtlich, wie das nächste Schaubild zeigt.

Bild 2: Für acht verschiedene Nudelsorten sagen die Simulationen das Experiment erstaunlich genau vorher. Beeindruckend! (Tao et al., 2021)

Die Zukunft der Pasta

Mir gefällt dieses Paper besonders, weil es einmal mehr aufzeigt, wie wunderbar vielseitig die Wissenschaft ist. Auch wenn man zunächst den Eindruck bekommt, hier ginge es eher um Spaß als um wirklich wichtige Erkenntnisse, ist die Forschung doch keinesfalls beliebig, sondern hat großes Potential. Die Ergebnisse lassen sich nämlich nicht nur vom klassischen Nudelteig aus Weizenmehl und Wasser auf andere Nudelarten wie z. B. aus Dinkel- oder Kichererbsenmehl oder gar auf andere Nahrungsmittel übertragen, sondern auch auf Plastikstrukturen und sicher auch auf weitere Materialien. Dadurch sind die praktischen Anwendungsmöglichkeiten unermesslich und das Einsparpotential enorm.

Und wir haben für die nächste Pasta-Party eine schöne Anekdote. Viel Spaß beim nächsten Nudelessen!

Quelle:

Ye Tao, Yi-Chin Lee, Haolin Liu, Xiaoxiao Zhang, Jianxun Cui, Catherine Mondoa, Mahnoush Babaei, Jasio Santillan, Guanyun Wang, Danli Luo, Di Liu, Humphrey Yang, Youngwook Do, Lingyun Sun, Wen Wang, Teng Zhang and Lining Yao (2021). Morphing pasta and beyond. Science Advances, Vol. 7, no. 19. URL: Morphing pasta and beyond | Science Advances (sciencemag.org) (letzter Zugriff 07.07.2021)