Navorsers van Empa se Biomimetika Membraan- en Tekstiellaboratorium in Switserland het danksy die hulp van hortoloë van die Universiteit Stellenbosch in Suid-Afrika 'n sogenaamde "digitale tweeling" vir sitrusvrugte ontwikkel. Dié virtuele simulasies bied 'n virtuele intydse prentjie van werklike toestande en temperature vandat uitvoervrugte geoes en verskeep word totdat dit uiteindelik oorsee bemark kan word. Sodoende kan veranderinge in bergings- en verkoelingstoestande gemaak word waar nodig, om sodoende onnodige skade en verliese te bekamp.
Hul navorsing daaroor verskyn in die vaktydskrif Nature Food.
Byna 'n derde van alle voedsel wat wêreldwyd geproduseer word, gaan verlore voordat dit op verbruikers se tafels land. Een rede hiervoor is ontoereikende bergingskondisies wat ervaar word met verloop van die produksie- en voorsieningsketting, asook hoe mense dit tuis stoor.
Die Empa-span van dr. Chandrima Shrivastava en dr. Thijs Defraeye werk reeds geruime tyd daaraan aan tegnologiese ontwikkelings om sulke voedselverliese te bekamp.
Prof. Paul Cronje en dr. Tarl Berry, twee navorsers wat albei deur Citrus Research International tot die Departement Hortologie van die Universiteit Stellenbosch gesekondeer is, het aan dié internasionale projek deelgeneem.
Die US-navorsers glo die projek sal ook vir die plaaslike bedryf van waarde wees.
Verdere navorsingswerk is nog nodig voordat die tegnologie in die praktyk gebruik kan word. Danksy die werk wat reeds gedoen is, is dit reeds duidelik hoedat maatskappye hulle produksie- en voorsieningsketting danksy virtuele of avatar-vrugte kan integreer om vir optimale hanteringspraktyke te sorg - en sodoende voedselverliese te bekamp.
“Dis uitdagend vir die Suid-Afrikaanse sitrusbedryf om jaarliks 2.4 miljoen ton vars sitrusvrugte te oes, te verpak, hawens toe te vervoer en dit dan na die noordelike halfrond uit te voer sonder dat die kwaliteit van die vrugte in die 161 miljoen kartonne skade ly. Die skaal, kompleksiteit en markgerigte bedryf benodig ontwikkeling van gesofistikeerde tegnologie om die volhoubaarheid daarvan te verseker," sê dr. Berry.
Optimale kondisies in die koueketting
“ʼn Digitale tweeling is basies 'n virtuele, rekenaargedrewe voorstelling van ʼn voorwerp, soos ʼn sitrusvrug, wat die lewensiklus daarvan dek. Inligting en data word ingewin uit die fisiese wêreld wat inspeel op die vrug se fisiologiese respons tot hierdie toestande waaraan dit blootgestel is. Dié word ideaal gesproke intyds deur sensors in die omgewing van die vrugte self ingewin. Danksy die inligting word modelle en simulasies ontwikkel waarmee besluite geneem kan word, byvoorbeeld oor hoe om skade te verhoed," verduidelik prof. Cronje.
“Byvoorbeeld, in die geval van sitrusvrugte sal ʼn persoon in beheer van ʼn koueketting kan optree op grond van terugvoer wat ons 'digitale tweeling' verskaf, en opbergingstoestande te verander voordat koueskade ontwikkel, wat vrugkwaliteit en die markwaarde van 'n vrug benadeel."
Die navorsingspan se “digitale tweeling" is opgebou danksy digitale inligting wat in elk geval as ʼn standaardpraktyk gedurende die uitvoerproses beskikbaar is, maar tot dusver onderbenut word.
"Elke vraghouer in die wêreld wat vrugte verskeep bevat een of meer temperatuursensor," vertel Empra se dr. Defraeye.
“Danksy inligting wat sulke sensors insamel, het ons die temperatuurgeskiedenis van 47 vraghouers wat sitrusvrugte vanuit Suid-Afrika vervoer het, regdeur die koueketting gemonitor," vertel prof. Cronje.
Die span het die fisiese prosesse wat die vrugte ondergaan wiskundig geëvalueer. Sodoende kon hulle die dat gebruik om belangrike eienskappe van die vrugte oor tyd heen te monitor. In die proses kon hulle kwaliteitsverliese en ander moontlike probleme wat die bemarking daarvan sou bemoeilik vasstel en selfs voorspel.
Daarvolgens is rekenaarsimulasies ontwikkel wat die waarskynlikheid kan bepaal van moontlike skade, byvoorbeeld dat vrugte sal uitdroog of tot bederf sal kan lei.
Hierdie simulasies het gelei tot 'n wye reeks gesimuleerde koueketting en ooreenstemmende kwaliteitsverliese wat ondersoek is.
"In ons studie het die helfte van alle hierdie verskepings buite die optimale kondisies vir behoud van kwaliteit geval," vertel Defraeye. “Die gevolg was heelwat bederf en koueskade. Na 30 dae se vervoer was heelwat vragte vrugte se raklewe nog net 'n paar dae."
Optimale kondisies in die koueketting
Die kenners sê die vervoer van vrugte behels meer as net die verkoeling daarvan. Presiese aanpassings is nodig om 'n kompromie te kan tref ten opsigte van verskepingskondisies, veral temperatuur en die tydsduur in die koueketting.
As voorbeeld: laer temperature help om die larwes van vrugtevlieë in vrugte te dood. Dit benadeel egter vrugte se kwaliteit en lei tot koueskade, wat die vrugte bykans onbemarkbaar maak.
Danksy die "digitale tweeling" kan die navorsingspan die optimale toestande vasstel wat relevante risiko's oor kwaliteitsaspekte opweeg teenoor die nodigheid om verkoeling teen sekere temperature toe te pas.
