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Umweltschutz-Potenzial

Flache Nudeln kochen sich in Form

Aus 2D wird 3D: Forscher präsentieren Nudeln, die sich beim Kochen raffiniert verformen. (Bild: Morphing Matter Lab. Carnegie Mellon University)

Erst im Topf bildet sich die Spiral-, Röhrchen- oder Muschel-Gestalt: Forscher präsentieren ein Verfahren, durch das sich flache Nudeln beim Kochen in die beliebten 3D-Formen verwandeln lassen. Der Nudelteig wird dazu mit raffinierten Rillenmustern ausgestattet, die bei der Zubereitung die gewünschte Formveränderung bewirken. Die sogenannte Morphing-Pasta ermöglicht damit erhebliche Einsparungen beim Verpackungs-, Transport- und Lageraufwand. Neben der Lebensmittelindustrie besitzt das Konzept auch Anwendungsmöglichkeiten in der Technik, sagen die Entwickler.

Wer im Supermarkt vor dem Nudel-Regal steht, kann den Unterschied leicht erkennen: Die einfach gestalteten Spaghetti stecken in recht kleinen Tüten – Spirelli-Nudeln und Co benötigen hingegen vergleichsweise voluminöse Verpackungen. Durch den weltweit großen Verbrauch an komplex geformten Pasta-Sorten besitzt dieser Unterschied eine beachtliche Bedeutung für den Umweltschutz: Die 3D-Nudeln verursachen vergleichsweise viel Plastik-Verpackungsmüll und ihr Platzbedarf bei der Lagerung und dem Transport ist hoch, was mit einem erhöhten Energieaufwand verbunden ist. Somit sind Optimierungsmöglichkeiten gefragt.

„Schlanke“ Lösungen im Visier

Vor diesem Hintergrund haben die Forscher des „Morphing Matter Lab“ an der Carnegie Mellon University in Pittsburgh ihre umfangreichen Erfahrungen im Umgang mit formveränderlichen Materialien nun auf Nudelteig übertragen. „Inspiriert haben uns auch Bemühungen der Möbelindustrie, durch möglichst flache Konfigurationen der Produkte Platz zu sparen, die Lagerung zu erleichtern und den mit dem Transport verbundenen CO2-Fußabdruck zu reduzieren“, sagt der Leiter der Arbeitsgruppe Lining Yao. „So beschlossen wir auszuloten, ob wir mit den Morphing-Matter-Technologien, an denen wir arbeiten, flach verpackbare Nudeln herstellen können, die ebenfalls mehr Nachhaltigkeit ermöglichen.“

Das Team machte sich dabei die natürlichen Veränderungen von Nudeln beim Kochen zunutze: Sie dehnen sich durch die Aufnahme von Wasser aus und werden weich. Folglich können Verzerrungen entstehen, wenn der Prozess bei einer Nudel nicht gleichförmig abläuft. Genau dies führen die Wissenschaftler bei ihrem Verfahren gezielt herbei, indem sie den Nudeln Rillenmuster verpassen: Die in den Teig gestanzten Muster verlangsamen das Aufweichen in dem jeweiligen Bereich und sorgen damit für Asymmetrie. „Die Seite mit den Rillen dehnt sich weniger aus als die glatte Seite, was dazu führt, dass sich die Nudeln in bestimmte Form morphen“, sagt Co-Autor Teng Zhang von der Syracuse University.

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Rillen formen die Pasta im Topf

Durch sorgfältige Planung, wo und wie die Rillen platziert werden und welche Merkmale sie besitzen, lässt sich erstaunlich präzise steuern, welche Form die Pasta beim Kochen annimmt, berichten die Forscher. Sie konnten zeigen, wie die Merkmale der Rillen, einschließlich des Seitenwinkels, des Spalts, der Breite und der Tiefe, bestimmen, wie sich die Pasta in verschiedene 3D-Formen verwandelt. Das Verfahren funktioniert sowohl bei getrocknetem als auch bei frischem Teig und offenbar ist auch kein großer Aufwand bei der Herstellung nötig: Die Nudeln lassen sich leicht durch kostengünstige Methoden wie Stanzen oder durch Gießen in Formen mit den Rillen-Strukturen ausstatten, sagen die Wissenschaftler.

Sie haben ihre Technik bereits genutzt, um verschiedene Versionen von Morphing-Pasta aus gewöhnlichem Nudelteig herzustellen. Die speziellen Rillen führten dabei zur Entstehung von Spiralformen, röhrenartigen Gebilden oder Muschel-Strukturen, die verschiedenen Pasta-Sorten entsprechen. „Die gemorphten Nudeln sehen aus und ergeben auch ein Gefühl im Mund wie die herkömmlichen dreidimensionalen Pasta-Sorten,“ berichtet Erstautorin Ye Tao von einer speziellen Verkostung, bei der sich auch das Platzsparpotenzial der Morphing-Pasta zeigte: Die Wissenschaftlerin hat die flachen Nudeln in ihrem Rucksack auf eine Wanderung mitgenommen und sie dann mit einem Campingkocher in Form gebracht.

Tao und ihre Kollegen hoffen nun, mit dem Konzept einen Beitrag zur Vermeidung von Plastikabfall leisten zu können. Zudem scheint auch eine Verringerung des Kohlenstoff-Fußabdrucks im Lebensmittelsektor durch geringeren Lager- und Transportaufwand möglich. Co-Autor Wen Wang von der Carnegie Mellon University hebt zudem das weitreichendere Potenzial der Rillen-Technik hervor. Denn sie lässt sich zur Kontrolle der Form jedes quellfähigen Materials verwenden, wie das Team im Rahmen der Studie ebenfalls verdeutlicht. „Das Verfahren könnte beispielsweise in der Soft-Robotik und in der Medizintechnik angewendet werden“, sagt Wang.

 

Quelle: Carnegie Mellon University, Fachartikel: Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.abf4098

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