Quando vocêabre um biscoito Oreo para chegar ao centro cremoso, estãoimitando um teste padrãoem reologia oso estudo de como um material não newtoniano flui quando torcido, pressionado ou estressado. Os engenheiros do MIT submeteram o biscoito sandua­che a rigorosos testes de materiais para chegar ao centro de uma pergunta tentadora: por que o creme do biscoito gruda em apenas uma bolacha quando torcido?

“Existe o problema fascinante de tentar fazer com que o creme se distribua uniformemente entre as duas bolachas, o que acaba sendo muito difa­cil”, diz Max Fan, estudante do Departamento de Engenharia Meca¢nica do MIT.

Em busca de uma resposta, a equipe submeteu os cookies a testes de reologia padrãono laboratório e descobriu que não importa o sabor ou a quantidade de recheio, o creme no centro de um Oreo quase sempre gruda em uma bolacha quando aberto. Apenas para caixas de biscoitos mais antigas, a s vezes, o creme se separa mais uniformemente entre as duas bolachas.

Os pesquisadores também mediram o torque necessa¡rio para abrir um Oreo e descobriram que era semelhante ao torque necessa¡rio para girar uma maa§aneta e cerca de 1/10 do necessa¡rio para abrir uma tampa de garrafa. O estresse de falha do creme - ou seja, a força por área necessa¡ria para fazer o creme fluir ou se deformar - éduas vezes maior do que o queijo cremoso e a manteiga de amendoim, e aproximadamente a mesma magnitude do queijo mussarela. A julgar pela resposta do creme ao estresse, a equipe classifica sua textura como “mole”, em vez de quebradia§a, resistente ou emborrachada.

Então, por que o creme do biscoito fica para um lado em vez de se dividir igualmente entre os dois? O processo de fabricação pode ser o culpado.

“Va­deos do processo de fabricação mostram que eles colocam o primeiro wafer no cha£o, depois dispensam uma bola de creme sobre o wafer antes de colocar o segundo wafer em cima”, diz Crystal Owens, candidato a PhD em engenharia meca¢nica do MIT que estuda as propriedades de fluidos complexos . “Aparentemente, esse pequeno atraso pode fazer com que o creme grude melhor no primeiro wafer.”

O estudo da equipe não ésimplesmente um doce desvio da pesquisa de pa£o com manteiga; étambém uma oportunidade de tornar a ciência da reologia acessa­vel a outros. Para esse fim, os pesquisadores projetaram um “Orea´metro” imprima­vel em 3D osum dispositivo simples que segura firmemente um biscoito Oreo e usa moedas e ela¡sticos para controlar a força de torção que progressivamente torce o biscoito aberto. As instruções para o dispositivo de mesa podem ser encontradas aqui .

O novo estudo, “Sobre Oreologia, a fratura e o fluxo do 'biscoito favorito do leite'”, aparece hoje na Kitchen Flows , uma edição especial da revista Physics of Fluids . Foi concebido no ini­cio da pandemia de Covid-19, quando os laboratórios de muitos cientistas estavam fechados ou de difa­cil acesso. Além de Owens e Fan, os coautores são os professores de engenharia meca¢nica Gareth McKinley e A. John Hart.

Um teste padrãoem reologia coloca um fluido, pasta ou outro material fluido na base de um instrumento conhecido como rea´metro. Uma placa paralela acima da base pode ser abaixada sobre o material de teste. A placa éentão torcida conforme os sensores rastreiam a rotação e o torque aplicados.

Owens, que usa regularmente um rea´metro de laboratório para testar materiais fluidos, como tintas imprima­veis em 3D, não pa´de deixar de notar uma semelhança com biscoitos recheados. Como ela escreve no novo estudo:

“Cientificamente, os biscoitos recheados apresentam um modelo paradigma¡tico de reometria de placas paralelas em que uma amostra de fluido, o creme, émantida entre duas placas paralelas, as wafers. Quando as bolachas são giradas em sentido contra¡rio, o creme se deforma, flui e, por fim, fratura, levando a  separação do biscoito em dois pedaço s.”

Embora o creme Oreo possa não parecer possuir propriedades semelhantes a fluidos, éconsiderado um “fluido de estresse de rendimento” osum sãolido macio quando imperturba¡vel que pode comea§ar a fluir sob estresse suficiente, da mesma forma que pasta de dente, glacaª, certos cosmanãticos e concreto.

Curioso para saber se outros haviam explorado a conexão entre Oreos e reologia, Owens encontrou menção a um estudo de 2016 da Universidade de Princeton, no qual os fa­sicos relataram pela primeira vez que, ao torcer Oreos a  ma£o, o creme quase sempre saa­a em uma bolacha.

“Quera­amos desenvolver isso para ver o que realmente causa esse efeito e se podera­amos controla¡-lo se monta¡ssemos os Oreos cuidadosamente em nosso rea´metro”, diz ela.

Em um experimento que eles repetiriam para vários biscoitos de vários recheios e sabores, os pesquisadores colaram um Oreo nas placas superior e inferior de um rea´metro e aplicaram graus variados de torque e rotação angular, observando os valores que torceram cada biscoito com sucesso. . Eles conectaram as medidas em equações para calcular a viscoelasticidade do creme, ou fluidez. Para cada experimento, eles também observaram a “distribuição post-mortem” do creme, ou onde o creme acabou depois de ser aberto.

Ao todo, a equipe passou por cerca de 20 caixas de Oreos, incluindo na­veis de recheio regulares, Double Stuf e Mega Stuf, e sabores regulares, chocolate amargo e wafer “dourado”. Surpreendentemente, eles descobriram que não importa a quantidade de recheio ou sabor do creme, o creme quase sempre se separava em uma bolacha.

“Espera¡vamos um efeito baseado no tamanho”, diz Owens. “Se houvesse mais creme entre as camadas, deveria ser mais fa¡cil de deformar. Mas esse não érealmente o caso.”

Curiosamente, quando eles mapearam o resultado de cada biscoito para sua posição original na caixa, eles notaram que o creme tendia a grudar na bolacha virada para dentro: biscoitos no lado esquerdo da caixa torcidos de tal forma que o creme acabava na bolacha direita, enquanto os biscoitos do lado direito são separados com creme principalmente no wafer esquerdo. Eles suspeitam que essa distribuição da caixa pode ser resultado de efeitos ambientais pa³s-fabricação, como aquecimento ou empurraµes que podem fazer com que o creme descasque ligeiramente das bolachas externas, mesmo antes de torcer.

O entendimento obtido com as propriedades do creme Oreo poderia ser aplicado ao projeto de outros materiais fluidos complexos.

“Meus fluidos de impressão 3D estãona mesma classe de materiais que o creme Oreo”, diz ela. “Então, esse novo entendimento pode me ajudar a projetar melhor a tinta quando estou tentando imprimir eletra´nicos flexa­veis a partir de uma pasta de nanotubos de carbono, porque eles se deformam quase exatamente da mesma maneira.”

Quanto ao biscoito em si, ela sugere que, se o interior dos wafers de Oreo fosse mais texturizado, o creme poderia agarrar melhor em ambos os lados e dividir mais uniformemente quando torcido.

“Como estãoagora, descobrimos que não hátruque para torcer que dividiria o creme uniformemente”, conclui Owens.

Esta pesquisa foi apoiada, em parte, pelo programa MIT UROP e pelo National Defense Science and Engineering Graduate Fellowship Program.