Door met de vorm van het metamateriaal te spelen konden de onderzoekers regelen hoe de chocola breekt in de mond. (Foto: Pixabay)
Door met de vorm van het metamateriaal te spelen konden de onderzoekers regelen hoe de chocola breekt in de mond. (Foto: Pixabay)

Ze hebben rare elektromagnetische trekjes, of zijn ultra licht en sterk. Metamaterialen zijn het neusje van de zalm voor materiaalkundigen. En wie weet ook voor chocolatiers.

Read in English

Fijnwalsen, opwarmen, concheren, temperen: chocolatiers die hun vak verstaan, halen nogal wat capriolen uit met cacao om de bonen tot hun recht te laten komen. Weinig andere voedingsmiddelen vereisen zoveel toewijding en technologisch vernuft. Maar dan heb je ook wat. Chocolade met een goede bite, die ook in de mond smelt en zijn talloze smaakstoffen snel vrijgeeft.

Maar het kan altijd beter. Onderzoekers van de TU Delft, Universiteit van Amsterdam en Unilever beschreven vorige maand in vakblad Soft Matter een techniek om met 3D-printers stukken chocola met extra prettige crunchyness te printen. Dat deden ze door het snoepgoed op te bouwen uit piepkleine spiraal- en S-vormige structuren. Details zijn te lezen in hun artikel ‘Edible mechanical metamaterials with designed fracture for mouthfeel control’. Door met de vorm te spelen konden de onderzoekers regelen hoe de chocola breekt in de mond.

Voedingswaren namaken
“We denken dat je in de toekomst allerlei voedingswaren kunt namaken met 3D-printers”, zegt co-auteur van de studie, materiaalkundige Alejandro Aragón van de faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek & Technische Materiaalwetenschappen (3mE). “Met poeder van wortels zou je na toevoeging van water wortels moeten kunnen printen die qua textuur vergelijkbaar zijn met de echte groente.” Handig voor astronauten in de ruimte.

Dergelijke computergestuurde ruimtesnacks klinken als verre toekomstmuziek. En dat geldt voor meer zaken die metamaterialen in petto zouden hebben. Metamaterialen zijn materialen met uitzonderlijke eigenschappen die hun karakteristieken danken aan een herhaling van patronen op micro of nanoschaal. De speciale chocolade is ook een soort meta-materiaal.

 

In de voedingsindustrie is dit een heel nieuwe tak van sport

Metamaterialen zijn per definitie synthetisch. Ze hebben doorgaans ongewone elektromagnetische eigenschappen, zoals een negatieve brekingsindex waardoor ze licht ombuigen. In theorie kun je met zulke metamaterialen een onzichtbaarheidsmantel maken zoals die in de boeken van Harry Potter. Of ze zijn buitengewoon licht en sterk tegelijk. Ze worden meestal voor hightech toepassingen ontworpen en voor fundamenteel onderzoek binnen de materiaalkunde. “In de voedingsindustrie is dit een heel nieuwe tak van sport”, zegt Aragón.

Aragón ontwikkelde computerprogramma's die het breukgedrag van metamaterialen voorspellen. We hebben geavanceerde technieken ontwikkeld die breed toepasbaar zijn, en dus ook van pas komen bij het ontwerp van andere (meta)materialen.

Pech voor chocolatiers. Hun ambacht wordt wellicht nog ingewikkelder. En de fabricage van chocola was al zo complex. Chocolade bestaat voor een belangrijk deel uit cacaoboter. Dat is een mengsel van vetten, de triglyceriden. Bijzonder is dat die triglyceriden op wel zes verschillende manieren kunnen kristalliseren. Elke kristalvorm wordt met een Romeins getal aangeduid. Chocoladefabrikanten hebben hun best gedaan om chocolade te creëren met kristalvorm V. Dat kristal smelt net onder de 37 °C, is glanzend, stevig en heeft goede breukeigenschappen. Maar daarmee is de kous niet af. Misschien moeten patissiers zich ook gaan verdiepen in chocolade metamaterialen.