“扭一扭，舔一舔，泡一泡”，风靡全球的奥利奥夹心饼干有着家喻户晓的经典吃法。但你真的知道怎么吃奥利奥吗？“扭一扭”时要使多大劲？为什么两块饼干无法平分奶油？“泡一泡”要泡多久？
麻省理工研究团队Crystal E. Owensa, Max R. Fan (范瑞)等人深入分析了奥利奥为何这样，提出了“奥学”(Oreology)，并使用3D打印技术自制了可以扭开奥利奥的分离器，研究了旋转速率、奶油量和夹心口味对应力-应变曲线和夹心奶油分布的影响。研究成果以On Oreology, the fracture and flow of “milk's favorite cookie为题发表在美国物理联合会旗下的流体力学权威期刊《Physics of Fluids》的特刊(Kitchen Flows)上，网友直呼，这项研究可以预定今年的搞笑诺贝尔奖。
【“扭一扭”奥利奥】
看似简单的“扭一扭”，其实背后蕴藏着复杂的物理学知识。奥利奥中间的奶油夹心可以看做是非牛顿流体。对于一些非牛顿流体来说，外力较小时只变形不流动，直至外力增至特定值才会像流体一样流动，与日常生活中的牙膏、糖霜、膏状化妆品等类似。
图1.(a) 将饼干安装在实验室流变仪的平行板夹具上进行测试, (b)奥利奥的多层复合结构, (c)扭动奥利奥的示意图。
扭动奥利奥的过程与实验室里常做的流变学测试十分相像。该研究团队测量了“扭”开奥利奥所需的力(扭矩)，其大小为0.1N·m。打开汽水瓶盖所需的扭矩约为2N·m，转动门把手需要0.6 N·m。人类拇指和食指能达到的扭矩为1~5 N·m，因此扭开奥利奥饼干对人类来说是小菜一碟。但扭开后，要想得到奶油均匀分布的奥利奥却不是一件那么容易的事。研究人员发现，除了那些保存时间相对较久的旧饼干，位于奥利奥中间的奶油夹心总是在扭开后粘附在饼干的某一侧，如下图所示。
图2. (a)扭一扭奥利奥, (b)扭开的奥利奥, (c)很多块扭开的奥利奥, (d)不要妄想吃到两面均匀的奥利奥, (e)扭开后奥利奥的状态分布概率图。
【影响奶油分布的因素】
为了准确量化奥利奥的两片饼干在反向旋转时变形、流动甚至破裂的情况，研究人员使用3D打印技术自制了一款奥利奥分离机(Oreometer),可以用不同的扭矩和角度扭开多种口味和形态的奥利奥。
图3. 奥利奥分离机(Oreometer)结构示意图
研究人员发现，无论是什么口味的饼干，扭开后奶油总是与其中的一块粘在一起。这说明，奶油夹心的种类和数量与扭开后奶油的分布状态无关。但研究团队发现，奶油在饼干上的粘附与奥利奥饼干在包装盒中所处的位置有显著的相关性。
图4. 饼干在包装盒中的位置与扭开后奶油的分布
一盒家庭装的奥利奥饼干有三排，每排16块饼干。通过观察发现，盒子最左边的饼干最容易断裂，盒子左半部分的饼干更容易断裂，奶油则全都分布在右边饼干上；盒子右半部分的饼干更容易破裂，奶油则分布在左边饼干上；总的来说，扭开奥利奥之后，奶油倾向于分布在右侧饼干上。研究人员认为，这可能与饼干的制作过程有关。在制作奥利奥时，需要先将一块饼干放下，涂上奶油，再将另一块饼干放在奶油上面。第一块饼干与奶油的接触时间更长，有可能获得与奶油夹心更好的粘合力，因此在扭开后附着在第一块饼干上。
【泡一泡】
除了“扭一扭”，研究人员还认真研究了怎么“泡一泡”。泡在牛奶中的奥利奥饼干会很快变软，这是因为饼干中的多孔结构迅速吸满了液体，影响了饼干的机械性能。流变仪可以灵敏地检测到这种混合物的力学性能随时间的变化情况。在纯饼干周围浇筑低脂（1%）牛奶后，线性弹性模量从初始值560kPa下降至1kPa，迅速下降过程只有30s。而奶油能够起到保护饼干的作用，带有奶油夹心的饼干可以保持完好无损超过1min。此外，使用高脂牛奶会进一步减缓液体的吸收速度，因为牛奶中的固体堵塞了多孔结构。因此，“泡一泡”奥利奥时，要根据饼干的状态和牛奶的脂肪含量合理选择浸泡时间。
图5. 使用流变仪研究吸收牛奶后饼干的力学性能。
【结论】
研究人员仔细分析了“扭一扭”奥利奥的过程，通过对奶油特性、旋转速率等进行深入研究，为奥学（Oreology）的研究打下了坚实的基础，这不仅为众多吃货提供了食用奥利奥的最佳范本，也解开了夹心饼干两面不均的秘密，还对其他复杂流体材料的设计和制作提供新思路。