为什么品客薯片不容易碎,但乐事薯片容易碎?

作者: 七君

来源: 把科学带回家

发布日期: 2019-06-04 10:58:12

本文探讨了品客薯片为何不易碎而乐事薯片易碎的原因,主要归因于品客薯片的双曲抛物面形状。这种形状不仅在几何上独特,而且在力学特性上具有优势,使得薯片在运输和食用过程中不易破碎。文章还介绍了品客薯片的制造过程和设计背后的科学原理,以及其历史背景和发明者的故事。

吃过薯片的吧,吃过品客薯片的吧?所以问题就来了,为什么品客家的薯片是这种奇怪的形状呢,这样子在桶里还留下了很多空间,不是很浪费吗?其实吧,品客薯片长成这样有一千个理由,而这一千个理由可以汇成一句话——品客薯片是双曲抛物面。常吃薯片的你肯定能发现,品客薯片和乐事袋装薯片长得很不一样,乐事薯片是各种椭圆形的变异,而品客的形状非常统一,它们的形状,就叫做双曲抛物面。

如果你注意观察,你会发现,品客薯片很少会整一罐子都碎了,而且,品客薯片从来也不会碎成对称的两瓣。这,就是几何之神赋予品客的超能力。双曲抛物面的几何特征让它具有奇怪的力学特性,比如无法形成一条应力线,也就是说,小裂缝很难扩大成一长条裂缝哗啦一下子扩散开来。所以,双曲抛物面的薯片碎掉,就只能碎成一小块一小块的,很难碎成一大块的,更无法碎成对称的。

这种心机设计,既保证了品客薯片不容易在包装运输过程中大面积地碎掉,还可以保证“只碎于口,不碎于手”的松脆感。

双曲抛物面不仅能承受拉扯,还能承受推挤。因为在受到张力时双曲抛物面的凹面受力,而在被挤压时凸面部分可以承受拉扯,所以双曲抛物面的薯片才不容易像袋装薯片那样碎成粉末。建筑学家早就知道双曲抛物面的这种承重抗压的性质,所以经常把这个形状设计到屋顶中。比如,2012伦敦奥运会的室内自行车馆、加拿大丰业银行马鞍体育馆, 还有瑞典的斯堪的纳维亚体育馆都采用了双曲抛物面的设计。

乐事后来也出了乐无限这种桶装薯片,难道乐无限不是双曲抛物面?乐无限(左)是抛物柱面,屁股比较平;品客(右)是双曲抛物面,所以屁股比较翘。不不不,乐事家的乐无限还真不是双曲抛物面,而属于抛物柱面。你把一张纸卷一下,就是一个抛物柱面。澳洲新南威尔士大学数学系教授 Chris Tisdell 说,乐事乐无限的高斯曲率和品客并不一样。

用数学家的行话说,品客家的薯片是半正定二次型形式,乐事是不确定双线性形式。

品客家薯片的设计靠的是超级计算能力,“品客薯片是用超级计算能力实现的,计算机会评估薯片的空气动力学,这样在制造的时候,它们就不会翩翩飞走。”首先,厂家会用这些牛皮纸和铝箔纸制造薯片的纸筒。铝箔纸的功能是为薯片保鲜。纸会围住一根轴子转成筒。纸筒经过一个皮带,它可以把纸上的胶水和纸压在一起。

接着,外包装纸也被这样一圈一圈地绕上去。薯片外包装的白色边缘有定位的作用。摄像机会追踪包装纸的白色边缘,然后把它们的位置传输给圆刀,这些刀片会根据白色边缘下刀,保证每个桶的外观一致。

桶装薯片的配方一般是1份水兑2份薯片粉。对了,桶装薯片里其实还有玉米粉一类的成分,不仅仅是土豆。搅拌好的面团被运输到螺旋喂送器这里,然后掉到下面的压片区域。在这里,4吨重的压片机会把面团压成一张巨大而致密的土豆片。

模印机会在这张土豆片上切出椭圆形的薯片。另外有一个装置把多余的土豆面饼扯掉,只留下薯片。接着,薯片就被模印机拗出抛物柱面的形状。然后,有了造型的薯片就在油炸机的热油里炸11秒。一个吹风机会把薯片上面过多的油吹走。然后呢,薯片就被撒上了一层调味粉。在传送带的末端,薯片会被被风吹一下,接着翻个面,掉入下一个传送带。这个步骤主要是为了把薯片做成薯形蜈蚣码放在一起。

但因为这个翻身的操作,薯片的另一面也蘸上了后面排队的薯片身上的调味粉。薯片这样被推入横着的纸筒里。还有一个机械手会推一推薯片,把它们挤进去。最后再加个底,就这样,一桶薯片就做好了,总共花了20分钟。

设计品客制造机器的人,叫做吉恩·沃尔夫(Gene Wolfe),他是一位星云奖获奖科幻小说家,刚好在今年4月份去世。他在成为科幻小说家之前,曾经做过机械工程师,也是在那个时候发明了品客薯片制造机。

最后再告诉你一件你肯定猜不到的事实——品客薯片,以前是宝洁公司的哦!就是那个做佳洁士、海飞丝的宝洁。60年代的时候,宝洁公司委托化学家 Fredric Baur 和 Alexander Liepa 设计出了不容易碎的品客薯片。在2011年4月的时候,宝洁公司把品客薯片卖给了加州的戴蒙德食品公司(Diamond Foods)。

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