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Tomaten und Quetschkräfte   

Ein EU-Team untersuchte die interne Anatomie von Tomaten und die Reaktion auf Quetschkräfte auf zellulärer Ebene. Die Forscher simulierten und bewerteten quantitativ die schädlichen Wirkungen solcher Kräfte, um Verbesserungen bei Ernte und Transport zu ermöglichen.
Tomaten und Quetschkräfte   
Tomaten sind weiche, empfindliche Früchte, die bei der Ernte und dem Transport erhebliche Schäden wie Quetschungen erleiden können.

Das von der EU finanzierte Projekt MMMDT (Multi-scale modelling of mechanical damage to tomatoes) modelliert die mechanischen Kräfte, die während der Handhabung auf Tomaten wirken. So konnte das Team ein internes Schadenvolumen auf die Frucht vorhersagen.

Zuerst bestimmt die Gruppe die innere Anatomie von Tomaten. Mithilfe von Rasterelektronenmikroskopie maßen die Forscher die Dicken der Oberhaut und Zellwände sowie die Anordnung und Größe von einzelnen Zellen in verschiedenen Tomatengeweben. Sie gaben die Mittelwerte in ein Finite-Elemente-Modell ein, was zu 3D-Elementen für jede Art von Gewebe führte.

Das Team beurteilte experimentell die vielfältigen mechanischen Eigenschaften von der gesamten Tomate, jedem Komponentengewebe und den Zellen innerhalb der Gewebe. Das Konsortium entwickelte und validierte Modelle für die Vollfrucht-Kompression. Mit einem Hertz-Maxwell-Modell ermittelten die Forscher die Spitzenkompressionskraft bei 15% Deformation, erste und zweite Relaxationszeiten sowie verschiedene andere technische Parameter. Weitere Daten wurden aus der Literatur gesammelt. Außerdem zerquetschten sie Früchte zwischen parallelen Platten, um die Bruchkraft zu bestimmen.

Die Projektmitglieder entwickelten und validierten mehrstufige Finite-Elemente- und mechanische Modelle von Tomaten. Die Modelle umfassten die verschiedenen Texturen der inneren Tomatengewebe und wurden dazu verwendet, um die Reaktionen der Früchte auf Kompression quantitativ zu simulieren und zu bewerten.

Simulationen von Fruchtverformung mit den Modellen zeigten, dass die Haut nicht zerriss. Beschädigte Zellen befanden sich meist in Perikarp-Geweben und in der Nähe des Stammes. Das beschädigte Innenvolumen erhöhte sich proportional zur Kraft.

Das Projekt konnte alle Ziele zufriedenstellend erreichen. Die Arbeit sagte erfolgreich die Menge der internen Schäden voraus, die bereits durch eine geringe Kompression verursacht wurden.

Die Arbeit von MMMDT veranschaulichte, wie Tomaten während der Handhabung und des Transports beschädigt werden können. Diese Arbeit wird dazu beitragen, Schäden und Schwund zu minimieren und dadurch die Gewinne verbessern.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Tomaten, Quetschkräfte, innere Anatomie, Versandschäden, Verpackung, MMMDT   
Datensatznummer: 198940 / Zuletzt geändert am: 2017-06-19
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