Pomidory kontra siły zgniatające
Pomidory są miękkimi i delikatnymi owocami podatnymi na uszkodzenia, w związku z czym ich zbiór i transport wiąże się z ryzykiem obtłuczenia. W ramach finansowanego ze środków unijnych projektu MMMDT (Multi-scale modelling of mechanical damage to tomatoes) stworzono model sił mechanicznych oddziałujących na pomidory podczas prowadzonych czynności manipulacyjnych. Umożliwiło to zespołowi projektowemu nakreślenie prognoz dotyczących rozmiaru uszkodzeń wewnętrznych w obrębie owocu. W pierwszej fazie badań naukowcy przyjrzeli się wewnętrznej budowie pomidorów. Wykorzystując możliwości skaningowej mikroskopii elektronowej, zmierzyli grubość kutykuli i ścian komórek oraz sprawdzili ułożenie i rozmiar pojedynczych komórek w różnych tkankach pomidora. Wartości średnie zostały wprowadzone do modelu elementów skończonych, dostarczając trójwymiarowych obrazów wszystkich rodzajów tkanek. W drodze eksperymentów zespół ocenił wielowymiarowe właściwości mechaniczne pomidorów w pojęciu całościowym, a także z podziałem na poszczególne tkanki i komórki je budujące. Konsorcjum opracowało i zweryfikowało modele kompresji całego owocu. Korzystając z modelu Hertza-Maxwella, badacze określili najwyższą wartość siły ściskającej przy założeniu 15-procentowej deformacji, pierwszy i drugi czas relaksacji, a także inne parametry techniczne. Pozostałe dane pozyskano z dostępnej literatury. Owoce były również ściskane za pomocą dwóch równolegle ustawionych płyt, co pozwoliło ustalić wartość siły rozrywającej. W kolejnej fazie badań członkowie zespołu opracowali i zweryfikowali wielowymiarowy model elementów skończonych oraz model mechaniczny pomidora. Modele te obejmowały zróżnicowaną budowę wewnętrznych tkanek pomidorów, aby umożliwić stworzenie symulacji reakcji owocu na kompresję i jej oznaczenie pod względem ilościowym. Przeprowadzone w oparciu o stworzone modele symulacje deformacji owoców wykazały, że skórka pomidora nie pękała. Uszkodzone komórki były zlokalizowane przede wszystkim w tkankach owocni i w pobliżu łodygi. Stopień uszkodzeń zwiększał się wprost proporcjonalnie do zastosowanej siły. Naukowcom udało się zrealizować wszystkie założenia projektu. Opracowano precyzyjne prognozy dotyczące uszkodzeń wewnętrznych spowodowanych przez nawet niewielki nacisk. Wyniki badań przeprowadzonych w ramach projektu MMMDT przedstawiły sposób, w jaki dochodzi do uszkodzenia pomidorów podczas czynności manipulacyjnych i transportu. Wiedza ta pomoże w przyszłości zredukować wspomniane uszkodzenia i ograniczyć straty, co pozwoli tym samym zwiększyć zyski.
