基于离散元法的牛肉咀嚼破碎模型构建

来源：农业工程学报杂志2016年第4期北京时间：

作者：王笑丹,王洪美,韩云秀,焦娜,才英明,金佳慧,徐丽萍,刘爱阳,

摘要：为了实现准确、便捷、客观地牛肉嫩度分级检测。该文利用离散单元法构建牛肉块在口腔中咀嚼破碎模型,并进行仿真模拟。研究中选取50头牛的眼肉作为试验样品，30头牛用于构建模型，20头牛用于验证仿真模型的准确性。试验牛样品在75～80℃的恒温水浴中加热至样品内部温度达到70℃时取出，冷却至室温（20℃）。利用质构仪测得牛肉样品的剪切模量、法向刚度等参数，同时测得密度、碰撞恢复系数、摩擦系数等构建离散元模型需要的相关参数。利用测得的参数构建牛肉咀嚼破碎的离散元仿真模型。将咀嚼破碎的牛肉微颗粒作为离散单元模拟仿真中的最小单位，利用Hertz-Mindlin with bonding模型中的颗粒体积力将牛肉块替换为微颗粒黏结的颗粒簇。在咀嚼作用下，当任意2个微颗粒之间的法向应力和切向应力超过最大极限值时，颗粒簇就开始破碎，仿真牛肉的咀嚼破碎过程。研究中利用离散元模拟仿真4个咀嚼周期并记录力和牛肉颗粒的变化。采用感官评定法和剪切力测定分别验证仿真的准确性，准确率都达到90%。研究表明，利用离散元模拟仿真能有效地实现牛肉嫩度等级的预测评定，为牛肉嫩度品质检测提供新方法。

关键词：肉, 模型, 质构, 嫩度, 离散单元