Pláčeš při krájení cibule? Věda má konečně odpověď, jak tento pláč účinně minimalizovat. Tohle radí fyzik!

Určitě se ti to už stalo. Král jsi cibuli a krátce na to tě začaly štípat oči a pak z nich vytryskly potoky slz. Přemýšlel jsi někdy nad tím, proč tě při krájení cibule vlastně bolí a štípají oči? Právě této problematice se vědci z Cornellové univerzity věnovali ve své nové studii.

Krájení cibule často vede k uvolňování aerosolů, které způsobují slzení v kuchyni, ale mechanismy vytváření těchto kapek zůstávají málo prozkoumány.

Výzkumníci se konkrétně věnovali fyzice krájení cibule a specifickým mechanismům, které vyvolávají slzy při jejím krájení. Cílem studie bylo porozumět mechanismu tvorby slz v průběhu krájení cibule, konkrétně, jak a proč vznikají tyto kapky, když je cibule nakrájena, a jak na tento proces ovlivňují různé faktory, jako je ostrost nože a rychlost řezu. Vědci chtěli vizualizovat a kvantifikovat chování kapek, které se uvolňují do vzduchu, a zároveň prozkoumat fyzikální síly a deformace, které k jejich vzniku vedou. Jinými slovy, vědci se snažili pomocí speciálních technologií sledovat a přesně měřit, jak se kapky z cibule uvolňují do vzduchu během krájení, tj. jakým způsobem a jakou rychlostí vyletují.

Vědci začali tím, že připravili čtvrtiny cibule, které nastříkali černým sprejem (komerční značka Rust-Oleum) a nechali zaschnout 30 minut. Na krájení použili ručně navržené zařízení podobné gilotíně. Skládalo se z vertikálního posuvného systému, v němž se nůž spouštěl z výšky na cibuli. Cibule byla pevně uchycena a nůž mohl být pěšputěn různou rychlostí a pod různým úhlem. Pro vizualizaci a kvantifikaci pohybu kapek použili techniku nazývanou high-speed particle tracking velocimetry (PTV), což je vysokorychlostní sledování částic. Současně použili digital image correlation (DIC), tj. digitální korelaci obrazu k mapování deformací povrchu cibule během řezu. Tyto metody jim umožnily získat přesné údaje o tom, jak a kdy kapky vznikají.

Vědci použili různé čepele s různou mírou ostrosti (šířka hrotu nože se pohybovala od 5 do 200 milimetrů). Současně měnili výšku pádu čepele, čímž regulovat rychlost krájení. Tímto způsobem mohli sledovat vliv ostrosti a rychlosti řezu na množství, velikost a rychlost kapek.

Ostrý nůž jako tvůj spojenec

Vědci zjistili, že tvorba kapek při krájení cibule probíhá ve dvou fázích, nejprve dochází k prudkému výstřelu tekutiny způsobenému vnitřním tlakem v první vrstvě cibule, a poté následuje pomalejší trhání zbytků tekutiny ve vzduchu. Experimenty ukázaly, že tupé nože způsobují výraznější deformaci cibule, což vede k silnějšímu uvolnění kapek, které se navíc pohybují vyšší rychlostí, v některých případech až 40 metrů za sekundu. Naopak, ostré nože snižují množství i rychlost těchto kapek, protože při řezu působí menší silou a méně stlačují vnitřní vrstvy cibule.

Chlazení cibule je slepou uličkou, nepomáhá to

Zajímavé je, že ani chlazení cibule před krájením nesnižuje podráždění očí, právě naopak. Vědci zjistili, že chlazené cibule uvolňují ještě více kapek. Tvzení, že studená cibule méně štípe, se tedy experimentálně nepotvrdilo.

Výzkum také ukázal, že tvrdá slupka cibule působí jako bariéra, která zadržuje vnitřní tlak, dokud nerozpraskne. Právě tehdy nastává výstřik tekutiny směrem ven. Výzkumníci vytvořili také fyzikální model cibule jako dvouvrstvého materiálu s pružinovým základem, který potvrdil výsledky měření. Model přesně předpověděl sílu potřebnou k prasknutí cibule, což se shodovalo s výsledky z mechanických testů provedených na přístroji Instron.

Výzkum tak potvrdil, že nejúčinnější ochranou před slzami při krájení cibule je ostrý nůž a pomalý, kontrolovaný řez. Bonusem je i to, že méně kapek znamená nižší riziko šíření bakterií ve vzduchu během vaření – což ukazuje, že pravidelné broušení nožů může být stejně důležité pro hygienu jako pro pohodlí v kuchyni.