QUT-onderzoekers werken aan sneller ontwerpen, goedkoper, en betere manieren om voedsel op te slaan.

Gepubliceerd in tijdschrift PLOS One , onderzoekers gebruikten de supercomputerfaciliteiten van QUT om het micromechanische gedrag van plantenweefsels te onderzoeken en hoe biologische cellen zich gedragen terwijl ze uitgedroogd of gedroogd zijn.

Hoofdonderzoeker Dr. Charith Rathnayaka is een computationele wetenschapper van de Faculteit Wetenschap en Techniek van QUT die de fysica, wiskunde, en biologie van agrarische celstructuren om de voedselproductie te verbeteren.

"Door het rekenmodel te ontwikkelen, het is mogelijk om in te schatten hoe de cellen worden beschadigd wanneer ze worden verwerkt voor bewaring, opslag of verpakking, ' zei Dr. Rathnayaka.

"Deze innovatie heeft het potentieel om de toekomst van voedseldroogprocessen wereldwijd te beïnvloeden in termen van kostenverlaging, het optimaliseren van voedselverwerking, energiebesparing en het verlengen van de houdbaarheid van gedroogd voedsel."

Belangrijkste bevindingen:

• Studie bekijkt hoe plantencellen zich gedragen onder verschillende soorten mechanische krachten
• Onderzoek omvatte simulatie in twee stappen en experimentele fasen
• Het ontwikkelde rekenmodel heeft overtuigend aangetoond dat het het micromechanische gedrag van gedroogde plantencellen kan simuleren
• Inzicht geven in het verbeteren van het ontwerp van industriële machines voor voedseldroogprocessen
• Implicaties om verder te gaan dan plantencellen naar biomedische en menselijke cosmetische toepassingen.

Dr. Rathnayaka zei dat de bevindingen van deze studie zouden kunnen leiden tot betere ontwerpen voor het industrieel drogen van fruit, groenten, of enig ander plantaardig biologisch materiaal.

Als voorbeeld, hij beschreef het proces door gebruik te maken van vers fruit zoals appels die tegelijkertijd werden gedroogd en afgebeeld en vervolgens vergeleken met de voorspellingen van de simulaties.

De experimentele gegevens onthulden microscopisch kleine weefsels van de appel en de verschillen tussen verse omstandigheden en extreem gedroogde omstandigheden, met afbeeldingen in tijdschrift Zachte materie .

"Een specifieke reden om appel als representatief plantaardig voedselmateriaal te gebruiken, was de overvloedige beschikbaarheid van experimentele bevindingen, " hij zei.

"Het toonde aan dat door de verwerkingscondities zoals temperatuur, druk, vochtigheid en verwerkingssnelheid, het is mogelijk om de schade aan appelcellen te beheersen om de beste voedingswaarde te verkrijgen."

Hij zei dat de resultaten ook aantoonden dat bij extreme droogte, de cellen raken van nature beschadigd, zelfs zonder verwerking.

"Door de hoge druk in de cellen bij verse omstandigheden, ze zijn zeer kwetsbaar voor hogere krachten die optreden tijdens bewerkingen zoals snijden, inpakken, of extruderen, " hij zei.

"Dit levert waardevolle inzichten op voor niet alleen de verwerking van appels, maar ook voor veel andere vergelijkbare groenten en fruit."

Dr. Rathnayaka zei dat de bevindingen van het onderzoek implicaties hebben voor verder onderzoek naar voedselverwerking onder droogte.

Hij zei dat er behoefte is aan innovatieve manieren om het oogsten en verwerken van producten onder extreme klimatologische omstandigheden te onderzoeken.

"Momenteel is er een onderzoekskloof in het nauwkeurig evalueren en voorspellen van droogte- en hittebestendigheid van plantaardig voedselweefsel, " hij zei.

"De COVID-19-pandemie heeft nog meer de nadruk gelegd op het steeds groeiende belang van plant-voedselzekerheid en efficiëntere manieren om de prestaties van landbouwproducten tijdens droogtes te kwantificeren en te voorspellen."