I fornai producono il pane da più di 6 anni, 000 anni con quattro semplici ingredienti:farina, sale, acqua e lievito. Oltre a utilizzare ingredienti di alta qualità, il processo di impasto e il tempo di lievitazione dell'impasto determinano in ultima analisi la qualità del pane.

Durante l'impasto, l'aria viene incorporata nella matrice dell'impasto, che sviluppa la rete glutinica che forma la struttura del pane. È importante non impastare troppo l'impasto, perché questo porta ad un impasto denso e compatto a causa di una ridotta capacità di assorbimento dell'acqua che ne pregiudica la capacità di lievitazione. Ma i fornai vogliono anche evitare di impastare troppo poco l'impasto, perché questo diminuisce la sua capacità di ritenzione del gas. Nonostante la necessità di impastare nel modo giusto, non esistono strumenti per controllare automaticamente il processo di impasto.

In Fisica dei fluidi , i ricercatori dell'Università tecnica di Monaco descrivono il loro lavoro esplorando i cambiamenti meccanici e microstrutturali locali che si verificano durante le diverse fasi del processo di impasto tramite simulazione numerica.

La pasta per il pane è un materiale complesso le cui proprietà meccaniche sono tra quelle di un liquido viscoso e di un solido elastico.

"Per la sua elasticità, l'impasto vince le forze gravitazionali durante l'impasto e si sposta verso l'asta rotante, poi lo sale. Se hai mai usato un'impastatrice o un mixer per fare l'impasto in cucina, probabilmente hai osservato questo fenomeno, ", ha affermato la co-autrice Natalie Germann.

I ricercatori stanno utilizzando simulazioni al computer 3D che considerano le proprietà viscose ed elastiche, così come la superficie libera che si forma tra l'aria e l'impasto. Quindi creano geometrie al computer basate su disegni CAD di vere impastatrici industriali per ottenere previsioni il più vicino possibile alla realtà.

Queste simulazioni forniscono informazioni essenziali su ciò che accade all'interno e sulla superficie dell'impasto nel tempo, come l'incorporazione di aria nella matrice, e formazione e rottura delle tasche di pasta.

Questa è la prima simulazione di impasto 3-D nota condotta all'interno di un'impastatrice industriale.

"I lavori precedenti consideravano solo le proprietà puramente viscose dell'impasto del pane e limitavano le loro simulazioni a geometrie estremamente semplificate come una configurazione di cilindri concentrici, " disse German.

In quegli altri lavori, senza considerare l'elasticità del materiale, sono assenti i normali effetti di stress responsabili del fenomeno del rod-climbing.

"Le nostre simulazioni al computer hanno mostrato che la miscelazione verticale non è buona quanto la miscelazione radiale nell'impastatrice a spirale che abbiamo considerato nel nostro lavoro. In futuro, le prestazioni di miscelazione possono essere migliorate utilizzando un braccio a spirale più curvo o due bracci a spirale simili all'impasto manuale."