Une étude de l’Université de Bath révèle que le stress résiduel et la déshydratation font courber les carottes hachées. Dirigée par l’étudiant Nguyen Vo-Bui, la recherche fournit des informations précieuses pour prolonger la durée de conservation des carottes et réduire le gaspillage alimentaire, présentant une application innovante des principes du génie mécanique à la durabilité alimentaire.
Les recherches menées par des étudiants de premier cycle, menées dans une cuisine en pleine période de confinement, pourraient potentiellement réduire le gaspillage alimentaire et prolonger la fraîcheur des légumes.
Les morceaux de carottes, soigneusement hachés, sont une collation très appréciée par les gens du monde entier, et constitue un favori constant dans les repas scolaires, les pique-niques et les plateaux de fête tout au long de l’année.
Des chercheurs de l’Université de Bath ont découvert la science secrète de la préparation des légumes-racines populaires et quantifié les processus qui les font se recroqueviller s’ils ne sont pas consommés trop longtemps.
Nguyen Vo-Bui, étudiant en génie mécanique, a mené cette recherche dans le cadre de ses études de dernière année, dans les circonstances limitées des confinements liés au Covid-19 en 2021.
Le processus de recherche
Sans accès aux laboratoires, Nguyen avait pour objectif d’identifier les facteurs géométriques et environnementaux qui ont le plus d’influence sur la longévité des carottes. Travaillant dans sa cuisine, il a caractérisé, modélisé analytiquement et vérifié le vieillissement de plus de 100 moitiés de carottes Lancashire Nantes, coupées dans le sens de la longueur, à l’aide de modèles d’éléments finis (EF) normalement utilisés en ingénierie des structures.
L’équipe de recherche a conclu que le stress résiduel et la déshydratation étaient les deux facteurs clés à l’origine du comportement du curling. La couche externe amylacée de la carotte (le cortex) est plus rigide que la veine centrale molle (également connue sous le nom de cylindre vasculaire). Lorsqu’elles sont coupées dans le sens de la longueur, les deux moitiés de carotte s’enroulent car la différence de contrainte devient déséquilibrée. La déshydratation entraîne une perte supplémentaire de rigidité, renforçant ainsi l’effet de bouclage.
Recommandations et applications
Leurs recommandations aux fabricants incluent la manipulation des carottes dans des environnements froids, humides, hermétiques et à humidité contrôlée afin de protéger leurs propriétés naturelles et d’augmenter leur durée de vie comestible.
Ils affirment que l’étude fournit une méthodologie pour prédire la déformation des légumes-racines coupées, ajoutant que la procédure est susceptible de s’appliquer à d’autres structures végétales. L’étude donne aux producteurs de produits alimentaires un nouvel outil mathématique qui pourrait être appliqué à la conception de processus d’emballage et de manipulation des aliments, réduisant ainsi potentiellement le gaspillage alimentaire.
L’impact du gaspillage de carottes
La carotte, l’une des cultures les plus importantes au monde en termes de valeur marchande, est connue pour sa grande efficacité de production. Malgré cela, le gaspillage est élevé. Environ 25 à 30 % de ces problèmes se produisent avant le traitement et l’emballage, en raison de déformations, de dommages mécaniques ou de sections infectées. Les carottes fraîchement coupées et peu transformées sont un ingrédient pratique, prêt à l’emploi, qui permet d’utiliser des carottes qui autrement pourraient être jetées, réduisant ainsi le gaspillage alimentaire.
Le Dr Elise Pegg, maître de conférences au Département de génie mécanique de Bath, est l’un des auteurs du document de recherche et a supervisé l’étude. Elle a déclaré : « Nous avons représenté mathématiquement la courbure d’une carotte coupée au fil du temps et avons montré les facteurs qui contribuent à la courbure.
« Notre motivation était de rechercher des moyens d’améliorer la durabilité de la transformation des carottes et de la rendre aussi durable que possible. Nous avons produit une méthodologie qu’un producteur alimentaire pourrait utiliser pour modifier ses processus, réduire le gaspillage alimentaire et rendre l’emballage et le transport plus efficaces. Comprendre le comportement en flexion de tels systèmes peut nous aider à concevoir et fabriquer des produits plus durables.
« Une question comme celle-ci serait normalement étudiée d’un point de vue biologique, mais nous avons réalisé ce travail en utilisant des principes purement mécaniques. Je suis très heureux pour Nguyen – cela témoigne de son ingéniosité et de son dévouement à produire des recherches aussi intéressantes dans une situation difficile.
Réalisations personnelles et orientations futures
Au cours d’une semaine, la courbure des moitiés de carottes a augmenté – le rayon moyen de courbure de chaque carotte passant de 1,61 m à 1,1 m. Une réduction de 1,32 fois de la rigidité a également été observée, en corrélation avec le dessèchement des carottes : en moyenne, leur poids a diminué de 22 %.
Nguyen a ajouté : « C’était une recherche intéressante – appliquer des principes mécaniques aux légumes était surprenant et amusant.
« L’un des grands défis était de concevoir une expérience qui puisse être réalisée dans un environnement confiné, sans accès aux laboratoires et équipements normaux. Être désormais en mesure de publier ces travaux dans une revue académique et potentiellement d’être utilisé par l’industrie alimentaire est vraiment gratifiant.
« Ce projet m’a inspiré à poursuivre mes études à l’Université de Bath et j’étudie désormais les contraintes résiduelles dans les céramiques ferroélectriques poreuses pour mon doctorat. »
En plus de devoir utiliser une valise pour collecter les 30 kg de carottes exigées par l’expérience sur un marché de producteurs, un autre défi consistait à trouver des moyens de les utiliser par la suite. Le gâteau aux carottes, le dessert indien aux carottes Gajar Ka Halwa, le pesto de carottes et bien d’autres plats ont nourri Nguyen et ses colocataires pendant plusieurs jours.
