Určite sa ti to už stalo. Krájal si cibuľu a krátko na to ťa začali štípať oči a potom sa ti z nich vynorili potoky sĺz. Rozmýšľal si niekedy nad tým, prečo ťa pri krájaní cibule vlastne plačeš a štípu ťa oči? Práve tejto problematike sa venovali vedci z Cornellovej univerzity vo svojej novej štúdii.
Krájanie cibule často vedie k uvoľňovaniu aerosólov, ktoré spôsobujú slzenie v kuchyni, no mechanizmy tvorby týchto kvapiek zostávajú málo preskúmané.
Výskumníci sa konkrétne venovali fyzike krájania cibule a špecificky mechanizmom, akými vznikajú slzy pri jej krájaní. Cieľom štúdie bolo pochopiť mechanizmus tvorby slzotvorných kvapiek počas krájania cibule, konkrétne, ako a prečo vznikajú tieto kvapôčky, keď sa cibuľa nareže, a ako na tento proces vplývajú rôzne faktory ako ostrosť noža a rýchlosť rezu. Vedci chceli vizualizovať a kvantifikovať správanie kvapiek, ktoré sa uvoľňujú do vzduchu, a zároveň preskúmať fyzikálne sily a deformácie, ktoré k ich vzniku vedú. Inými slovami, vedci sa snažili pomocou špeciálnych technológií sledovať a presne zmerať, ako sa kvapky z cibule uvoľňujú do vzduchu počas krájania, teda akým spôsobom a akou rýchlosťou vyletujú.
Vedci začali tým, že pripravili štvrtiny cibule, ktoré nastriekali čiernym sprejom (komerčná značka Rust-Oleum) a nechali zaschnúť 30 minút. Na krájanie použili vlastnoručne navrhnuté zariadenie podobné gilotíne. Skladalo sa z vertikálneho posuvného systému, v ktorom sa nôž spúšťal z výšky na cibuľu. Cibuľa bola pevne uchytená a nôž mohol byť pustený rôznou rýchlosťou a pod rôznym uhlom. Na vizualizáciu a kvantifikáciu pohybu kvapiek použili techniku nazývanú high-speed particle tracking velocimetry (PTV), čo je vysokorýchlostné sledovanie častíc. Súčasne použili digital image correlation (DIC), teda digitálnu koreláciu obrazu na mapovanie deformácií povrchu cibule počas rezu. Tieto metódy im umožnili získať presné údaje o tom, ako a kedy kvapky vznikajú.
Vedci použili rôzne čepele s rôznym stupňom ostrosti (šírka hrotu noža sa pohybovala od 5 do 200 milimetrov). Zároveň menili výšku pádu čepele, čím regulovali rýchlosť krájania. Týmto spôsobom mohli sledovať vplyv ostrosti a rýchlosti rezu na množstvo, veľkosť a rýchlosť kvapiek.
Ostrý nôž ako tvoj spojenec
Vedci zistili, že tvorba kvapiek pri krájaní cibule prebieha v dvoch fázach, najprv dôjde k prudkému výstrelu kvapaliny spôsobenému vnútorným tlakom v prvej vrstve cibule, a potom nasleduje pomalšie trhanie zvyškov kvapaliny vo vzduchu. Experimenty ukázali, že tupé nože spôsobujú výraznejšiu deformáciu cibule, čo vedie k silnejšiemu uvoľneniu kvapiek, ktoré sa navyše pohybujú vyššou rýchlosťou, v niektorých prípadoch až 40 metrov za sekundu. Naopak, ostré nože znižujú množstvo aj rýchlosť týchto kvapiek, pretože pri reze pôsobia menšou silou a menej stláčajú vnútorné vrstvy cibule.
Chladenie cibule je slepou uličkou, nepomáha to
Zaujímavé je, že ani chladenie cibule pred krájaním neznižuje podráždenie očí, práve naopak. Vedci zistili, že chladené cibule uvoľňujú ešte viac kvapiek. Tvrdenie, že studená cibuľa menej štípe, sa teda experimentálne nepotvrdilo.
Výskum tiež ukázal, že tvrdá pokožka cibule pôsobí ako bariéra, ktorá zadržiava vnútorný tlak, až kým sa pretrhne. Práve vtedy nastáva výbuch kvapaliny smerom von. Výskumníci vytvorili aj fyzikálny model cibule ako dvojvrstvového materiálu s pružinovým základom, ktorý potvrdil výsledky meraní. Model presne predpovedal silu potrebnú na pretrhnutie cibule, čo sa zhodovalo s výsledkami z mechanických testov vykonaných na zariadení Instron.
Výskum tak potvrdil, že najúčinnejšou ochranou pred slzami pri krájaní cibule je ostrý nôž a pomalý, kontrolovaný rez. Bonusom je aj to, že menej kvapiek znamená nižšie riziko šírenia baktérií vo vzduchu počas varenia – čím sa ukazuje, že pravidelné brúsenie nožov môže byť rovnako dôležité pre hygienu ako pre pohodlie v kuchyni.
