Fein gehackte Karottenwürfel sind überall ein beliebter Snack, ein fester Bestandteil auf Schulmittagessen, Picknicks und Partytellern. Jetzt haben Forscher der University of Bath die wissenschaftlichen Geheimnisse dieses beliebten Wurzelgemüses gelüftet und den Prozess quantifiziert, der dazu führt, dass es sich kräuselt, wenn es zu lange nicht gegessen wird.

Der Maschinenbaustudent Nguyen Vo-Bui führte die Forschung im Rahmen seines letzten Studienjahres unter den eingeschränkten Bedingungen des COVID-19-Lockdowns 2021 durch.

Ohne ein Labor besteht Nguyens Ziel darin, die geometrischen und umweltbedingten Faktoren zu identifizieren, die den größten Einfluss auf die Lebensdauer von Karotten haben. Er charakterisierte, modellierte und reifte mehr als 100 längsgeschnittene Lancashire-Nantes-Karotten in seiner Küche mithilfe von Finite-Elemente-Modellen (FE), die häufig in der Bautechnik verwendet werden.

Im Laufe einer Woche nahm die Krümmung der beiden Karottenhälften zu, wobei der durchschnittliche Biegeradius pro Karotte von 1,61 Meter auf 1,1 Meter sank. Auch die Härte sank um den Faktor 1,32 und das Durchschnittsgewicht sank um 22 %, was mit dem Austrocknen der Karotten verbunden war.

Das Forschungsteam kam zu dem Schluss, dass Eigenstress und Dehydrierung zwei Schlüsselfaktoren sind, die zum Lockenverhalten beitragen. Die stärkehaltige Außenschicht (Cortex) von Karotten ist härter als die weichen Zentralvenen (auch Leitbündel genannt). Beim Längsschneiden verziehen sich die Karottenhälften und geraten aufgrund von Spannungsunterschieden ins Ungleichgewicht. Dehydrierung führt zu einem weiteren Verlust der Steifheit, was den Frizz-Effekt noch verstärkt.

Daher empfehlen sie den Produzenten, Karotten in einer feuchten, geschlossenen und feuchtigkeitskontrollierten Umgebung mit niedriger Temperatur zu verarbeiten, um ihre natürlichen Eigenschaften zu schützen und ihre Haltbarkeit zu verlängern.

Die Studie bietet eine Möglichkeit, Verformungen von geschnittenem Wurzelgemüse vorherzusagen, und fügt hinzu, dass das Verfahren wahrscheinlich auch auf andere Pflanzenstrukturen anwendbar ist. Diese Forschung stellt Lebensmittelherstellern ein neues mathematisches Werkzeug zur Verfügung, das auf die Gestaltung von Verpackungs- und Lebensmittelhandhabungsprozessen angewendet werden kann und so möglicherweise Lebensmittelverschwendung reduziert.

Die Auswirkungen von Karottenabfällen

Karotten gehören zu den wertvollsten Nutzpflanzen der Welt und sind bekannt für ihre hohe Produktionseffizienz, dennoch sind die Verluste auch hoch. Etwa 25–30 % dieser Abfälle fallen vor der Verarbeitung und Verpackung aufgrund von Verformungen, mechanischen Beschädigungen oder Infektionen an. Frisch geschnittene und minimal verarbeitete Karotten sind eine praktische, verzehrfertige Zutat, die Lebensmittelverschwendung reduziert, indem Karotten verwendet werden, die sonst weggeworfen werden könnten.

Dr. Elise Page, Dozentin an der Fakultät für Maschinenbau in Bath, ist eine der Autoren und betreute die Forschung. „Wir haben das Kräuseln geschnittener Karotten über die Zeit mathematisch dargestellt und die Faktoren aufgezeigt, die das Kräuseln verursachen“, sagte sie. „Unsere Motivation bestand darin, Wege zu finden, die Karottenverarbeitung nachhaltiger und so langlebig wie möglich zu gestalten. Wir haben eine Methode vorgeschlagen, mit der Lebensmittelproduzenten Verarbeitungsprozesse ändern, Lebensmittelabfälle reduzieren und die Verpackungs- und Versandeffizienz verbessern können.“ Das Verständnis des Biegeverhaltens in solchen Systemen hilft uns, langlebigere Produkte zu entwerfen und zu bauen. Probleme wie dieses werden oft aus biologischer Perspektive angegangen, aber ich freue mich, dass Nguyen dies mithilfe rein mechanischer Prinzipien erreichen konnte – das spricht Bände über seinen Einfallsreichtum und sein Engagement.“

Nguyen fügte hinzu: „Das ist eine interessante Forschung – die Anwendung mechanischer Prinzipien auf Gemüse ist sowohl überraschend als auch unterhaltsam.“

Neben dem Sammeln der für das Experiment benötigten 30 Kilogramm Karotten in einem Koffer auf dem Bauernmarkt bestand eine weitere Herausforderung darin, die Karotten nach dem Experiment zu verwenden. Karottenkuchen, indisches Karottendessert Gajar Ka Halwa, Karottenpesto und viele andere Gerichte hielten Nguyen und seine Mitbewohner tagelang satt.

Zusammengestellte Quelle: ScitechDaily