Nagu enamik inimesi, veetsid ka teadlased koroonapandeemia ajal suurem osa ajast kodus. Kui laborisse enam ei pääsenud, tuli katseid teha koduseinte vahel. Nii võtsidki Illinois' Ülikooli füüsikud esmalt koduköögis ette pasta valmistamise katsed. Hiljem kordasid nad oma katseid juba täpsemal moel laboris, vahendab Ars Technica.

Enamasti leiab pastapakilt soovituse keeta nuudleid kaheksa kuni kümme minutit. Tegu on uurijate hinnangul ebatäpse meetodiga, mida järgides võib olla pasta lõplik tekstuur sõltuvalt söögikorrast olla üsna erinev. Muude tulemuste seas leidsidki füüsikud nüüd lihtsa viisi, kuidas joonlaua abil hinnata, kas spagetid on valminud täiuslikult al dente ehk veidi hamba all naksuvalt.

Füüsikute meelisroog

Spagetid pole teadlaste jaoks võõras teema: uuritud on nii nende keetmist kui ka söömist. Näiteks leidub uuring  pasta suhu luristamisest ja selle väljasülitamisest. Kõige tuntum spagette puudutav uurimisküsimus käib aga kuivade spagettide pooleks murdmise kohta: kuidas murda need täpselt kaheks ja mitte enamaks jupiks.

Viimasele küsimusele vastasid edukalt Prantsusmaa füüsikud, pälvides oma seletuse eest 2006. aastal Ig Nobeli pilaauhinna. Nad leidsid, et kuigi see läheb tunnetusega vastuollu, tekitab kuiv spagett murdudes nii-öelda tagasilööva laine. Laine kasvatab ajutiselt ülejäänud spageti kumerust, mis viibki arvukate murdekohtadeni.

Nelja aasta eest nuputasid kaks Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi matemaatikut välja kasuliku nipi: spagette tuleb väänata 270-kraadise nurga alla, viia seejärel nende otsad aeglaselt kokku ja siis pooleks murda. Väände tõttu on spagetil raskem enda algset kuju taastada. Kui spagett lahti lasta, kulub osa energiast moonde taastamiseks, hoides nii ära soovimatud murdumised.

Aastal 2020 kirjeldasid California Ülikooli füüsikud aga põhjalikult, miks spagett keevas vees pehmemaks muutudes vajuma hakkab. Lõpuks langeb pastakõrs aegamisi poti põhja ja kaardub seal U-kujuliseks. 

Asi on külgetõmbes

Mis aga ikkagi juhtub kuivatatud spagetiga, kui see keevasse vette upub? Kõrrel kulub veega sama temperatuuri saavutamiseks vaid mõni sekund, kuid vee tungimine pasta sisemusse võtab veidi rohkem aega. Kui see siiski juhtub, hakkab spagett paisuma ja sellest lekib keeduvette väikeses koguses tärklist. Lõpuks leiab pastakõrre sees aset želatinisatsioon ehk tekstuuri muutev keemiline protsess, mille tulemusel on pasta al dente.

Illinois' Ülikooli vanemteadur Sameh Tawfick oli 2020. aastal ilmunud uuringuga tuttav. Ehkki varasem uurimus haakus tema enda laboris tehtava tööga, keskendus tema töörühm rohkem pastakõrte pinna kleepumisele ja nuudlite klompikogunemisele. Ühtlasi mõtlesid uurijad nüüd välja nipi, kuidas joonlauaga pasta valmimist hinnata.

Tawficki sõnul sobis pasta koroonapandeemia ajal koduseks katsetamiseks väga hästi, sest tegu on pika kiuga. Vanemteaduri päris laboris uuritaksegi aga just pehmeid pikki kiudusid, nende vormimuutusi, põimumist ja kleepuvust – kõik see kehtib ka pasta kohta.

Füüsikute kodused katsed keskendusid eeskätt kleepuvusele. Täpsemalt huvitas uurijaid, kuidas spagetikõrred külgsuunas liiguvad ja taldrikule tõstmise ajal õhus kokku kleepuvad. Tawfick nimetas seda Cheerio efektiks. Kui hommikuhelveste kaussi on piima sisse jäänud hulpima vaid mõni üksik rõngas, koonduvad need reeglina ühte punkti kokku.

Seda põhjustab ujuvuse, pindpinevuse ja nii-öelda meniski efekti koosmõju, mille tõttu tekib teatav kapillaarsus. Cheerio rõngaste mass on liiga väike, et murda piima pindpinevust. Samas on rõngad piisavalt rasked, et tekitada piima pinnale väike süvend. Seega, kui kaks rõngast on teineteisele piisavalt lähedal, triivivad nad justkui iseeneslikult teineteise suunas. Rõngaste süvendid liituvad ja rõngad ise liimuvad kokku.

Tawficki sõnul tekib vedeliku pinnal hulpivate ja ainult poolenisti vedelikku vajunud osakeste vahel reeglina mingit sorti külgetõmme. Nii koonduvad ka sama kujuga pastatooted vees alati üksteise ligi. Seda ei juhtuks, kui osa nuudleid oleks vettimavad ja osa vetthülgavad. Sellisel juhul hakkaksid Tawficki sõnul spagetid hoopis tõukuma, kuid pastasõprade õnneks selliseid nuudleid maailmas ei leidu.

Oma laborikatsetes 3D-printisid Tawfick ja kolleegid endale väikese seadme, mis hoiaks kuivi spagette ühekaupa ja väga täpsete vahedega püstises asendis. Nad täitsid keeduklaasi veega ja kuumutasid seda soojendusplaadil, mõõtes spetsiaalse segamispulgaga vee temperatuuri.

Seejärel asetasid uurijad keeduklaasi liikuvale alusele, mis liigutas seda üles ja alla. Nii said uurijad üksikuid pastakõrsi vette kasta ja uuesti veest välja võtta ja samal ajal kaameraga toimuvat jäädvustada. 

Nad mõõtsid joonlauaga iga kõrre pikkust, aga ka seda, millise pikkuse juures kaks kõrt omavahel kleepuma hakkasid. Samuti mõõtsid nad nuudlite paisumist ja jäikust nii destilleeritud kui ka soolases vees kas 80° C või 100° C juures keetes.

Oma üllatuseks leidsid uurijad, et mida kauem nuudlid keesid, seda pikemaks need muutusid. Selgus, et kui pasta keetmise käigus paisub ja pehmeneb, muudab kapillaarsus nende kuju hõlpsamini. Poole tunniga oleks nuudlid paisunud 70 protsenti algsetest mõõtudest suuremaks ja muutnud kuni 100 000 korda pehmemaks.

Mis puutub kokku kleepumise pikkusesse, leidsid uurijad, et see on keemisajaga pöördvõrdelises suhtes. Mida kauem spagette keeta, seda väiksema vahemaa tagant kippusid kaks spagetti neid keeduveest välja võttes kokku kleepuma. See suurus osutuski kõige otstarbekamaks võimaluseks, kuidas pasta valmidust hinnata.

Tawficki sõnul saab igaüks ise oma spagette ühe käe sõrmede vahel rippu hoida ja teise käega joonlauaga mõõta. Sel moel saab igaüks valmistada just endale meelepärase tekstuuriga pasta. Kes eelistab nätskemat al dente pastat, võiks sihtida spagette, mis kleepuvad omavahel 30 millimeetri kauguselt. Kes eelistab pehmemat lõpptulemust, võiks keeta spagette, kuni need kleepuvad omavahel umbes 18 millimeetri kauguselt.

Õli mõju pole veel selge

Nagu soovitavad paljud kokaraamatud, parandab pasta tekstuuri ka vette lisatud sool. Kuidas on lood aga teise levinud soovitusega lisada keeduvette õli? Uurijad proovisid oma katsetes sedagi, kuid Sameh Tawficki sõnul oli tulemuste põhjal võimatu öelda, mis õlises keeduvees täpselt toimus.

Tema sõnul pole selge, kas õli mõjutab keevat pastat keemiliselt või füüsiliselt. Kas õli imbub kuidagi pastasse ja muudab selle sisemisi omadusi või on tegu pelgalt füüsilise mõjuga, kus õli koguneb nuudlite pinnale ja muudab seega nende omavahelist kleepuvust – seda peavad vanemteaduri sõnul näitama edasised katsed.

Edaspidi kaaluvad uurijad katse kordamist teise kujuga pastatoodetega. Ühtlasi jääb õhku küsimus algse kuju taastamisest: kas oleks võimalik luua pasta, mida saaks keeta, kuivatada ja siis uuesti keeta, ilma et maitse ja tekstuur muutuks? Uuringu kaasautor Jonghyun Hwan proovis kodus sellist pastat luua, kuid edutult, saades tulemuseks väga nõrga tekstuuriga spagetid.

Tawfick näeb siin süüd keemise ajal aset leidvas keemilises reaktsioonis. Seda hoolimata, et uuring käsitles keetmise füüsilisi aspekte, nagu pasta sees olevate polümeeride kohtumist veega. Igal juhul õppisid uurijad tehtust Tawficki sõnul, et pasta molekulitasandi struktuur muutub paisumise käigus jäädavalt.

Artikkel on leitav võrguvaramust arXiv.