Физики напечатали порцию «идеального» шоколада на 3D-принтере
Многие из нас довольствуются тем, что просто похрустывают шоколадным брикетом под чаек. Но для некоторых людей шоколад — это удовольствие, к которому они относятся очень серьезно. Существуют курсы дегустации шоколада, на которых люди могут изучить тонкости вкуса, текстуры, ощущения во рту и степени плавления, тем самым навсегда испортив для себя вкус обычных магазинных батончиков.
Опытный шоколатье должен действовать как кузнец, нагревая и охлаждая свою эмульсию именно для того, чтобы выбрать идеальную кристаллическую решетку. Масло какао, как говорит физик и владелец шоколадного магазина Ричард Танго-Лоуи, «это полиморфный кристалл». Фаза V предпочтительна больше других: она трескается и тает, а не крошится, и придает элитному шоколаду восхитительный глянцевый блеск. Но для полной кристаллизации кусочка правильно темперированного шоколада могут потребоваться недели, и, более того, кристаллы фазы V нестабильны и со временем имеют тенденцию превращаться в тусклые кристаллы фазы IV.
Этот момент отлично иллюстрирует то, что годы экспериментов, полезного опыта, а также немалое количество науки входят в каждую стадию производства высококачественных сладостей. Поэтому неудивительно, что этот процесс привлек внимание специалистов по метаматериалам и 3D-печати из Амстердамского университета, которые только что опубликовали в журнале Soft Matter статью о своих исследованиях идеальных структур для оптимального шоколадного вкуса.
Шоколадная наука
Ученые исходили из разумной идеи: большинству людей нравится ощущение хруста шоколада, когда они откусывают его, и чем больше тот трескается, тем лучше. Они начали пытаться разработать формы, которые максимизировали бы эти «события перелома», обнаружив, что именно спирали идеально подходя для максимально широкой выборки. То, как трескается шоколад, можно рассчитать даже исходя из направления укуса!
В результате ряда тестов (да-да, люди просто сидели и хрумкали шоколадки в свое удовольствие), исследователи собрали неплохой набор данных. Чтобы создать на его основе «идеальные» шоколадные конфеты, команде пришлось заставить этот заведомо сложный материал работать на 3D-принтере, обеспечив при этом его надлежащую темперацию, чтобы максимизировать образование драгоценных кристаллов фазы V.
Для этого они нагрели шоколад до 45 °C, чтобы разрушить все его кристаллы, затем дали ему остыть, добавив твердые гранулы предварительно темперированного шоколада для «затравки» формирования кристаллов фазы V, пока она не упала ниже 34. °C — температуры плавления кристаллов фазы V.
В этот момент шоколад загрузили в шприцы и поместили их в картриджи для 3D-биоплоттера. Затем ученые распечатали порцию шоколада слой за слоем, при температуре всего 12 °C и при включенном вентиляторе, чтобы шоколад твердел как можно быстрее.
Непредвиденные сложности
Исследователи столкнулись с проблемой: шоколад начал кристаллизоваться прямо в трубке шприца, поэтому машину приходилось постоянно калибровать по мере изменения толщины напечатанных линий. Материал также утолщался по мере продолжения печати, что требовало значительной корректировки давления и скорости по мере продвижения процесса. Каждый раз, когда линия останавливалась или начиналась заново, на сопле оставались неоднородные капли шоколада, что еще больше сбивало с толку любые попытки добиться полной однородности между образцами.
Таким образом, несмотря на то, что команда добилась определенного прогресса в обнаружении того, какой дизайн шоколада был наиболее интересным, хрустящим и приятным для еды, очевидно, что предстоит проделать гораздо больше работы по доработке системы 3D-печати, которая могла бы надежно изготавливать дизайнерские сладости по идеальному рецепту.