Tête de Moine, en semi-hård schweizisk ost, der ofte finder vej ind på charcuterie-tavler og salater, bringer ikke kun en rig, nøddeagtig og cremet smag, men tilføjer også en dramatisk bluss til præsentationen. I stedet for at skære, barberes denne ost ind i delikate rosetter ved hjælp af et værktøj kaldet en girolle, hvis roterende blad forsigtigt skraber tynde lag ost i ruffede krøller. Det er kendt, at disse smukke ostblomster forbedrer smagen og strukturen på grund af deres høje overflade-til-volumen-forhold.
Den usædvanlige måde tête de moine danner rynker, når de barberede, fik interessen for et team af fysikere, der i en undersøgelse offentliggjort i Fysiske gennemgangsbreveSæt på at undersøge de fysiske mekanismer bag disse komplicerede former.
Lignende morfogenetiske mønstre kan observeres i de frillede kanter af blade, svampe, koraller eller endda revne plastikplader, men de mekanismer, der forklarer de lignende former i disse materialer, tegner sig ikke for de karakteristiske fysiske egenskaber ved ost.
Denne undersøgelse opdagede, at de frillede former opstår som et resultat af variationer i ostens egenskaber – såsom fasthed og elasticitet – inden for en enkelt tête de moine hjul, fra midten til kanten. Den karakteristiske blomsterform drives hovedsageligt af ændringer i friktion forårsaget af ostens inhomogene struktur og ikke af variationer i mekaniske egenskaber som udbyttestress eller brud energi.
En typisk girolle har en træbase, en central stålspids og et aftageligt roterende blad med et håndtag fastgjort til det. Før servering er osten spedt på en stålstang, indtil den når træbasen, og derefter er det roterende blad, der sidder på osten, monteret på stangen. Drejning af bladets håndtag skraber af tynde lag af den frilly ost.
Til denne undersøgelse valgte forskerne osthjul fra et enkelt brand, og alder blev brugt til at opretholde konsistensen. De ændrede også girolle til at omfatte: en motoriseret base af girolle for at rotere osten med en stabil hastighed på 1,14 rad/s, bladet i en fast højde og en hældning på -14,7 ° for at sikre ensartet skæring og justerbare vægte for at kontrollere den vertikale skærekraft præcist.
For at forstå de fysiske kræfter bag ostens unikke form målte teamet nøgleegenskaber som dybde af snit, mekaniske egenskaber såsom Youngs modul, udbyttestress og brud energi samt friktionskoefficienten i forskellige positioner på osthjulet.
De integrerede også stabile, realtidsafbildning i opsætningen og fanger sidevisning af sidevisning af skæreprocessen. Dette gjorde det muligt for dem at bekræfte skæremekanismen visuelt og observere, hvordan ostekrøllerne dannede sig langs hjulets kant.
Eksperimenterne afslørede, at osteblomster dannes på grund af inhomogen plastikkontraktion under skrabning, ikke fra elastisk deformation.
Når osthjulet ældes, modnes det i forskellige hastigheder i forskellige områder – kernen forbliver blødere, mens kanten bliver sværere. Dette resulterer i varierende friktion over rattet, med meget større sammentrækning i den indre kerneområde af ostblomsten, hvilket fører til dens karakteristiske knæk og frilly form.
Dette blev yderligere bekræftet af observationen, at fjernelse af det ydre lag med lav friktion producerede flade og ikke-frillede osteskiver.
Forskerne fremhæver, at formningsmekanismen, der blev præsenteret i denne undersøgelse, kan hjælpe med at udvikle nye værktøjer til kontrolleret behandling af bløde materialer og muliggøre design af komplekse former gennem en simpel skrabningsteknik.