Мясо - это не обычное твердое вещество. Состоящий из сложных сетей насыщенных влагой белков, он проявляет некоторые интригующие физические свойства при приготовлении. Несколько исследований в прошлом пытались воссоздать это поведение в компьютерных симуляциях, но, поскольку это требует такой большой вычислительной мощности, они достигли только упрощенного, одномерного воссоздания процесса, что не особенно точно. В новом исследовании, опубликованном в EPJ Plus, математики под руководством доктора Халы Нельсон из Университета Джеймса Мэдисона показывают, что, моделируя мясо как насыщенную жидкостью матрицу эластичных белков, которые деформируются при движении жидкости, можно более точно моделировать поведение при приготовлении пищи.
Информация, собранная командой, может иметь многочисленные преимущества, такие как улучшение правил безопасности, регулирующих потребление мяса; оптимизирует его качество и вкус; и новые способы максимально увеличить срок годности, чтобы обеспечить минимальные потери. В модели команды процесс приготовления пищи нагревал жидкость неравномерно, заставляя ее двигаться и деформировать белковую матрицу. В свою очередь, это искажение изменяет само движение жидкости. Результат демонстрирует довольно сильное совпадение с реальными наблюдениями, где влага частично испаряется, но также выталкивается внутрь с поверхности мяса во время нагревания, вызывая вздутие середины.
Нельсон и его коллеги основывали свою модель на фундаментальных принципах сохранения массы, энергии и импульса. Они вывели уравнения, описывающие, как полимеры будут вести себя при смешивании с молекулами жидкости, а затем точно настроили параметры своей модели, пока она не стала максимально реалистичной. Затем они сравнили результаты своего моделирования с экспериментальными измерениями того, как тонкие ломтики стейка сжимаются при приготовлении в духовке. В будущих исследованиях команда надеется распространить свое моделирование на 3D-модели. Это потребует гораздо большей вычислительной мощности, но если это будет достигнуто, это может повысить уровень нашего понимания важного источника пищи.