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 ThànhBộ môn Công Nghệ Thực Phẩm – Đại Học Cần Thơ

BÁO CÁO KHOA HỌC

Nội dung báo cáo

Đặt vấn đề

Phương pháp thí nghiệmKết quả thảo luận

Mục tiêu nghiên cứu

Kết luận

5

Mục tiêu nghiên cứu

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

Để đạt được mục tiêu này cần thực hiện:

(1)Khảo sát sự đồng nhất nhiệt độ đểđánh giá các vùngđồng nhấttiến đến việc xác định các vị trí cần kiểmsoát.

(2)Mô hình hóa tìm các thamsố vật lý có ý nghĩacóthểsử dụng để kiểm soát trong vùng không gian đồngnhất đã được xác định.

Mục tiêu nghiên cứu

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

- Dùngcảm biến nhiệt độ để đo nhiệt độ của sản phẩm.

- Sử dụng mô hình tính toán phân bố nhiệt độ của sảnphẩm nhằm kiểm soát đồng nhất hoặc điều chỉnh thiếtkế.

Phương pháp thí nghiệm

Hệ thống gia nhiệt và kiểm

soát nhiệt độ

Bơm nước nóngThiết bị thanh trùng

Hệ thống thiết bị dùng trong nghiên cứu

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

thayđổitrong quá trình thínghiệm.

Các giả sử dùng trong nghiên cứu:

- Đánh giá vùng cần kiểm soátbằng lý thuyết đồngnhất (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 hóaquá trìnhtruyền nhiệt từ môi trường đến sản phẩm

2

Phương pháp thí nghiệm

Từ các dữ liệu thu nhận trong thí nghiệm

Từ phương trình truyền lý thuyết

Biến đổiMô hình hóa

Hàm truyềnHàm truyền có R2 cao,

SE nhỏ, YIC thấp

Đồng dạng hàm truyền

Kết quả thảo luận

Thời gian (x 10 giây)

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 trườngPhân bố 3D nhiệt độ sản phẩm1

52.953.153.253.353.553.653.853.95454.254.352.80 5353.253.453.653.85454.254.454.610

Kết quả thảo luận

Đồng nhất nhiệt độ sau 20 phút gia nhiệt

giá nhiệt độ sản phẩm

[m,n,t]Các thamsốtrong mô hình

SER2Chỉ số YIC

Hàm truyền bậc 1 được lựa chọn để biểu diễn cho quá trình truyền

Phương trình truyền thực tế

Phương trình lý thuyết

tm(t): Nhiệt độ sản phẩmti(t): Nhiệt độ môi trườngs: Toán tử Laplace

b, a: Tham số của hàm truyền

km: Hệ số truyền nhiệt bề mặtSm: Bề mặt truyền nhiệt

m: Khối lượng sản phẩm

C: Nhiệt dung riêng sản phẩm

Đồng dạng hàm truyền

= b0= a12

Phân bố 3D hệ số

trong thiết bị thanh trùng

Kết quả thảo luận

00.10.10.10.10.10.10.20.20.20.20.020 0.040.060.080.10.120.140.160.180.20.2220

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

quanđến hệ số truyền nhiệt bềmặt km)để kiểm soát trực tuyến

hoặcđiều chỉnh thiết kếnhằm

đồng nhất cao2

Kết luận

- Các thamsố vật lý có ý nghĩa được xác định từ

nhất trực tuyến (online)hoặcđiều chỉnh thiết kế