Нарезанные кусочки моркови являются одними из самых популярных продуктов питания и основным продуктом перекуса — основой школьных ланч-боксов, пикников и праздничных блюд круглый год.

Теперь исследователи из Университета Бата раскрыли секретную науку приготовления популярных корнеплодов и количественно оценили процессы, которые заставляют их скручиваться, если их долго не есть.

Студент-механик Нгуен Во-Буи провел исследование в рамках своего последнего курса обучения в ограниченных обстоятельствах, связанных с блокировкой COVID-19 в 2021 году. Исследовательская работа «Моделирование скручивания продольно разрезанной моркови, вызванного сосудистым цилиндром-корой головного мозга давление помех», опубликовано в Королевское общество открытой науки.

Не имея доступа к лабораториям, Нгуен стремился определить геометрические факторы и факторы окружающей среды, которые оказывают наибольшее влияние на долговечность моркови. Работая на своей кухне, он охарактеризовал, аналитически смоделировал и проверил старение более 100 половинок ланкаширской нантской моркови, разрезанных вдоль, используя модели конечных элементов (FE), обычно используемые в строительном проектировании.

Исследовательская группа пришла к выводу, что остаточные стрессы и обезвоживание были двумя ключевыми факторами, вызывающими скручивание. Крахмалистый внешний слой моркови (кора) более жесткий, чем мягкая центральная вена (также известная как сосудистый цилиндр). При продольном разрезе две половинки моркови скручиваются, потому что разница в напряжениях становится несбалансированной. Обезвоживание приводит к дальнейшей потере жесткости, усиливая эффект завивки.

Их рекомендации производителям включают хранение моркови в холодных, влажных, воздухонепроницаемых средах с контролируемой влажностью, чтобы защитить ее природные свойства и увеличить срок ее годности в пищу.

Они говорят, что исследование обеспечивает методологию прогнозирования деформации разрезанных корнеплодов, добавляя, что эта процедура, вероятно, применима и к другим структурам растений. Исследование дает производителям продуктов питания новый математический инструмент, который можно применять при проектировании процессов упаковки и обработки пищевых продуктов, потенциально сокращая пищевые отходы.

Морковь, одна из лучших сельскохозяйственных культур в мире по рыночной стоимости, известна своей высокой эффективностью производства, но, несмотря на это, потери высоки. Около 25–30% этого происходит до обработки и упаковки — из-за деформаций, механических повреждений или зараженных участков. Свеженарезанная и минимально обработанная морковь представляет собой удобный, готовый к употреблению ингредиент, который позволяет использовать морковь, которую в противном случае можно было бы выбросить, сокращая пищевые отходы.

Доктор Элиза Пегг, старший преподаватель кафедры машиностроения Бата, является одним из авторов исследовательской работы и руководила исследованием. Она сказала: «Мы математически представили скручивание разрезанной моркови с течением времени и показали факторы, которые способствуют скручиванию.

«Нашей мотивацией было найти способы повысить устойчивость переработки моркови и сделать ее как можно более долговечной. Мы разработали методологию, которую производитель продуктов питания мог бы использовать для изменения своих процессов, сокращения пищевых отходов и повышения эффективности упаковки и транспортировки. Понимание поведения изгиба в таких системах может помочь нам проектировать и производить продукцию с более высокой прочностью.

«Подобный вопрос обычно исследуется с биологической точки зрения, но мы проделали эту работу, используя чисто механические принципы. Я так рад за Нгуена — это показатель его находчивости и преданности делу, чтобы провести такое интересное исследование в сложной ситуации. .»

В течение недели изгиб половинок моркови увеличился: средний радиус кривизны каждой морковки упал с 1,61 м до 1,1 м. Также наблюдалось снижение жесткости в 1,32 раза, что коррелирует с высыханием моркови; в среднем их вес снизился на 22%.

Нгуен добавил: «Это было интересное исследование — применять механические принципы к овощам было удивительно и весело.

«Одной из самых больших задач была разработка эксперимента, который можно было бы провести в условиях изоляции, без доступа к обычным лабораториям и оборудованию. Теперь у нас есть возможность опубликовать эту работу в академическом журнале и потенциально использовать в пищевой промышленности. промышленность действительно полезна.

«Этот проект вдохновил меня продолжить обучение в Университете Бата, и теперь я изучаю остаточные напряжения в пористой сегнетоэлектрической керамике для своей докторской диссертации».

Помимо необходимости использовать чемодан для сбора 30 кг моркови, которую эксперимент потребовал с фермерского рынка, еще одной проблемой было найти способы их последующего использования. Морковный пирог, индийский морковный десерт «Гаджар Ка Халва», морковный песто и многие другие блюда на несколько дней накормили Нгуена и его соседей по квартире.