Wereldwijd gaan grote hoeveelheden fruit en groenten verloren. Meer dan 45% van de geoogste producten wordt nooit geconsumeerd. In ontwikkelingslanden treedt dit verlies vooral op tijdens transport en bewaring, aangezien de infrastructuur onvoldoende is om de kwaliteit van verse producten te behouden. Dit is onder meer het geval voor mango. Deze vrucht moet namelijk over lange afstanden getransporteerd worden en is zeer gevoelig aan bederf. Dit toont aan dat onderzoek en ontwikkeling van technieken nodig zijn om kwaliteitsachteruitgang tijdens transport te minimaliseren en verse mango’s tot bij de consument te garanderen.
Aangezien temperatuur de belangrijkste factor is voor kwaliteit, wordt mango na oogst zo snel mogelijk gekoeld. Een lage temperatuur is nodig om de respiratiesnelheid te verminderen, wat de houdbaarheid verlengt. In deze studie werd onderzocht of mango’s snel ingekoeld kunnen worden met behulp van koude lucht. Meer specifiek werd nagegaan of de verpakking die momenteel gebruikt wordt voor export vanuit Brazilië een homogene luchtdoorstroming toelaat voor een efficiënte koeling van het fruit. Met andere woorden: hoe kan de aerodynamica van het inkoelproces verbeterd worden?
Om daarop een antwoord te vinden is computational fluid dynamics (CFD) geschikt. Deze wiskundige modelleertechniek voorspelt de luchtstroming doorheen de verpakking door gebruik te maken van krachtige computers. Door de complexiteit van het inkoelproces werd gestart met een studie van de luchtstroming over één mango waarbij aandacht ging naar het oplossen van het complexe turbulente stromingsveld dat ontstaat. Daartoe werd in dit onderzoek de methode van LES (large eddy simulation) getest. Daarmee was het voor de eerste keer mogelijk de grote turbulente structuren in het stroomveld duidelijk zichtbaar te maken (figuur A), die uiteraard het koelproces beïnvloeden. Dit stroombeeld werd bevestigd met behulp van de geavanceerde beeldvormingstechniek PIV (particle image velocimetry) in een windtunnel. Voor de metingen werd gebruik gemaakt van een 3D-geprinte mango op basis van een computermodel dat via X-stralen beeldvorming was verkregen. Daarna werden verpakte mango’s in het computermodel onderzocht. De luchtstroming doorheen een vaak gebruikte doos werd berekend en het effect daarvan op de inkoelsnelheid van alle mango’s in doos werd bepaald. De mango’s in het midden van de doos koelden aanzienlijk sneller dan de vruchten aan de randen (figuur B). De huidige verpakking is dus verre van aerodynamisch perfect. De CFD modellen worden nu ingezet om een meer gestroomlijnde verpakking te ontwerpen voor een homogenere koeling.
Wil je Celine aan het werk zien? Kom dan naar de finale van de VBI Student Research Awards op 14 oktober in de Aula van de 2e Hoofdwet in Leuven en help haar de hoofdprijs te bemachtigen! Meer info