萬事萬物
平分餅乾學問大
(2022/7/23)

風靡全球的OREO奶油夾心餅,是由上下兩片黑巧克力餅乾夾著中間的奶油內餡所組成,這肯定是不少讀者最愛的零食。除了作為點心,還是製作冰棒、冰淇淋等其他甜點的食材。
不過,兩個人要共享一塊OREO可是個大難題,如果將餅乾從中間對折或切成兩個半圓,很難平均分配,而且會有一大堆碎屑;另一個作法是將上下兩片餅乾旋開,餅乾可以一人一片,但奶油內餡幾乎會全部黏在其中一片餅乾上,另一片都沒沾到。實際動手試試看,就會知道有多麼不簡單。
美國有一個小朋友一直把「為什麼旋開OREO,奶油內餡總是無法平分?」這個問題放在心上,她的名字是克莉斯托‧歐文斯。
使用流變儀來分開一塊OREO餅乾的過程,左圖是各層物體,右圖是實際用馬達施力的狀態。
出動流變儀來平分內餡
多年後,克莉斯托進入麻省理工學院攻讀機械工程的博士學位。她研究的課題是利用含有「奈米碳管」的3D列印材料,進行可彎曲電子元件的製作。由於3D列印前必須先將材料融化變成流體(不具固定形狀的物體,氣體和液體都屬於流體),過程中會運用一種名叫「流變儀」的儀器來研究材料的流體性質。
研究過程中,克莉斯托突然靈光一閃:「既然有流變儀這樣精密的設備,何不拿來研究OREO內餡具有哪些獨特的流體性質?她想:「以前無法平分內餡,可能是因為人手施力難以平均,如果改用精密的科學機械進行,說不定可以成功。」自此克莉斯托就開始了她稱為「OREO學(Oreology)」的研究。
流變儀是用上下兩個平行的圓盤來夾住實驗的樣品,將OREO 的兩片餅乾外側都塗上一層薄薄的黏膠,將整塊餅乾黏在上下兩個圓盤之間。接著,啟動流變儀的馬達對上方圓盤施力,使上方餅乾開始轉動,下方圓盤則固定不動,這樣就可以測量「馬達施加的力量」和「OREO內餡變形的程度」這兩者之間的關係。
雙手分開一塊OREO餅乾的力量,差不多等於用手轉開喇叭鎖的施力。
解開內餡流體施力之謎
研究發現,OREO內餡屬於「賓漢塑性流體」,番茄醬、花生醬、牙膏都是這類流體,擠出一團靜置時是固體,當用力塗抹時就變成容易流動的流體。克莉斯托測量了把OREO內餡「從固體變成流體所需的力量」,發現大約和用手旋開的喇叭鎖的施力大小相同。
之後她進行了一系列的量測,探討OREO內餡的流體性質和外力之間的關係,更重要的是,透過這種精密儀器的處理,是否就能在分開OREO時,讓內餡平均分布在兩片餅乾上?結果發現,即使出動流變儀,也無法讓內餡平均分配。
探究其原因,可能是餅乾在製作過程中,是平放第一片餅乾,接著擠上內餡,最後再將第二片餅乾疊上。所以兩片餅乾和內餡的接觸條件並不一樣。
不過,製作流程並不能完全解釋「OREO內餡分布之謎」,因為克莉斯托還發現,在一盒水平橫放的OREO餅乾中,如果是旋開靠近包裝袋左側的OREO,內餡比較容易黏在右側的餅乾上;反之靠近包裝袋右側的餅乾,內餡多數會黏在左側的餅乾上。如果內餡分布只受到製程影響,應該都會黏在同側的餅乾上。
總之,OREO內餡還有很多未知的謎團。或許有人會認為,吃個餅乾有必要這麼大費周章嗎?一人吃一塊不就好了。其實像克莉斯托這種「不是只要解決眼前問題就好,而是追根究柢、探究現象背後原因」的精神,正是推動科學進步的原動力。