Mô hình hoá điều khiển đồng nhất trong không gian 3 chiều của thiết bị thanh trùng

Mô hình hoá điều khiển đồng nhất trong không gian 3 chiều của thiết bị thanh trùng

MÔ HÌNH HÓA NHẰM KIỂM SOÁT ĐỒNG NHẤT NHIỆT ĐỘ SẢN PHẨM TRONG

KHÔNG GIAN 3 CHIỀU CỦA THIẾT BỊ THANH TRÙNG

Thực hiện: Ths Lê Thị Hoa Xuân, Ts Võ Tấn Thành

Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm – Đại Học Cần Thơ

26/11/2010BÁO CÁO KHOA HỌC

Nội dung báo cáo

Đặt vấn đề

Phương pháp thí nghiệm

Kết quả thảo luận

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu

Kiểm soát nhiệt độ và sự đồng nhất của nhiệt độ trong không gian 3D của thiết bị thanh trùng.

Để đạt được mục tiêu này cần thực hiện:

(1) Khảo sát sự đồng nhất nhiệt độ để đánh giá các vùng

đồng nhất tiến đến việc xác định các vị trí cần kiểm soát.

(2) Mô hình hóa tìm các tham số vật lý có ý nghĩa có thể

sử dụng để kiểm soát trong vùng không gian đồng nhất đã được xác định.

Mục tiêu nghiên cứu

Để kiểm soát được nhiệt độ trong không gian 3D cần phải:

- Dùng cảm biến nhiệt độ để đo nhiệt độ của sản phẩm.

- Sử dụng mô hình tính toán phân bố nhiệt độ của sản phẩm nhằm kiểm soát đồng nhất hoặc điều chỉnh thiết kế.

Phương pháp thí nghiệm

Hệ thống gia nhiệt và kiểm soát nhiệt độ

Bơm nước nóng Thiết bị thanh trùng

Hệ thống thiết bị dùng trong nghiên cứu

3 11

28

3 10

34

3 13

3 14

38

39

3 16

3 17

3 18

37

3 15

35 23

24

36

Phương pháp thí nghiệm

Bao bì gắn cảm biến nhiệt độ ghi nhận nhiệt độ tâm

sản phẩm

Phương pháp thí nghiệm

Bố trí thí nghiệm và thu nhận kết quả trong quá

trình thanh trùng

Phương pháp thí nghiệm

một mức nhiệt độ khác biệt chấp nhận.

(2) Quá trình truyền nhiệt một chiều qua diện tích

xung quanh của vật thể, bỏ qua truyền nhiệt qua

2 nắp của hộp hình trụ.

thay đổi trong quá trình thí nghiệm.

Các giả sử dùng trong nghiên cứu:

Phương pháp thí nghiệm

Khảo sát sự thay đổi nhiệt độ của sản phẩm theo

sự thay đổi nhiệt độ của môi trường theo thời gian

- Đánh giá vùng cần kiểm soát bằng lý thuyết đồng nhất (WMZ) với khác biệt nhiệt độ có thể chấp nhận

1

Phương pháp thí nghiệm

trường đến nhiệt độ trung tâm sản phẩm với mục tiêu

kiểm soát đồng nhất nhiệt độ sản phẩm

Sử dụng mô hình hộp đen có chứa các tham số vật lý

(Data Based Mechanistic Modeling) để mô hình hóa quá trình truyền nhiệt từ môi trường đến sản phẩm

2

Đồng dạng hàm truyền

Kết quả thảo luận

Đồ thị biểu diễn nhiệt độ sản phẩm và môi trường

trong quá trình thanh trùng 1

Kết quả thảo luận

Biểu diễn phân bố 3D nhiệt độ của sản phẩm

và môi trường sau 20 phút gia nhiệt

Phân bố 3D nhiệt độ môi trường Phân bố 3D nhiệt độ sản phẩm

1

2.5

22.5 2.5

12.5 22.5 6.5 19.5 32.5

12.5 22.5 6.5 19.5 32.5

52.9 53.1 53.2 53.3 53.5 53.6 53.8 53.9 54 54.2 54.3 52.80 53 53.2 53.4 53.6 53.8 54 54.2 54.4 54.6 10

Kết quả thảo luận

2.5

22.5 2.5

12.5 22.5

12.5 22.5 6.5 19.5 32.5

Phương trình truyền thực tế

C : Nhiệt dung riêng sản phẩm

) ( )

(

1

t

t a s

b t

m m

C m

S k

Đồng dạng hàm truyền

= b 0 = a 1 2

Phân bố 3D hệ số trong thiết bị thanh trùng

Kết quả thảo luận

2.5

22.5 2.5

12.5 22.5 6.5 19.5 32.5

vị trí trong thiết bị thanh trùng và biểu diễn phân bố 3D hệ số

quan đến hệ số truyền nhiệt bề mặt k m) để kiểm soát trực tuyến

hoặc điều chỉnh thiết kế nhằm

đồng nhất cao 2

Kết luận

- Các tham số vật lý có ý nghĩa được xác định từ

nhất trực tuyến (online) hoặc điều chỉnh thiết kế