Hvordan kan modellering og simulering af fødevareproduktionsprocesser bidrage til en øget effektivitet i fødevareindustrien?

Transkript

1 Hvordan kan modellering og simulering af fødevareproduktionsprocesser bidrage til en øget effektivitet i fødevareindustrien? Stina Frosch Lektor, PhD InnovationsFonden/inSPIRe Konference "Sådan produceres kvalitetsfødevarer effektivt i fremtiden" 11. september 2014 Food Production Engineering

2 Hvorfor modellere? Først og fremmest for at opnå en bedre forståelse af produkt-proces interaktioner à Optimere brugen af eksisterende udstyr à Optimeret design af produktionsprocesserne à Bedre procesovervågning & forward kontrol à Optimering af produktionsplanlægning à Målrettet og effektiv udvikling af udstyr inklusiv opskalering à Design og udvikling af nye produkter à Råvareudnyttelse og sikring af kvalitet 2 Food Production Engineering, DTU Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet

3 Stege- og bageprocesser hviler på tradition Den fysiske beskrivelse af processerne er stadig ufuldstændig Den manglende fysiske forståelse gør at teknologien udvikles skridtvis og på et empirisk grundlag 3 Food Production Engineering, DTU Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet

4 Moderne bageprocesser hviler stadig på håndværk og erfaring 4 Food Production Engineering, DTU Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet

5 Bedre forståelse af bageprocesser Simulering af en kontinuerlig bageproces Forsøgsovn på DTU bygget i samarbejde med en af verdens førende producenter af tunnelovne, Haas-Meincke A/S, DK-2740 Skovlunde 5 Food Production Engineering, DTU Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet

6 Bedre forståelse af bageprocesser Ref.: M. S. Andresen, Experimentally supported mathematical modeling of continuous baking processes, PhD Thesis, Food Production Engineering, DTU Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet

7 Bedre forståelse af bageprocesser Indirekte opvarmet konvektionsovn. Illustration fra: Simpel geometri til modellering 7 Food Production Engineering, DTU Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet

8 Bedre forståelse af bageprocesser Tværsnit af lufthastigheden på tværs af ovnkammeret Lufthastigheden lige under dyse udgangene 8 Food Production Engineering, DTU Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet

9 Modellering af varmetransmission under kogning af rejer kød kød skal 2D model skal 3D model Data Produktsammensætning (termiske egenskaber) Skal (tykkelse og sammensætning) Lokale temperaturprofiler (ved forskellige steder i produktet) til kalibrering og validering 9 Food Production Engineering, DTU Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet

10 Simuleret temperaturfordeling (2D) Overfladetemp. 2D temperaturfordeling i en reje under kogeprocessen ved t =70 s Koldeste pkt. 10 Food Production Engineering, DTU Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet

11 3D simulering af temperaturen for forskellige rejestørrelser Overfladetemp. Large Medium Small Koldeste pkt. 11 Food Production Engineering, DTU Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet

12 Damptemperatur indstillinger Betydningen af temperaturindstillingen Steam temp. in sec-ons T max [ o C] T min [ o C] Difference (ΔT=T max - T min ) [ o C] Food Production Engineering, DTU Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet

13 Simple analytiske modeller til industriel brug For at opnå simplificering og robusthed Numeriske modeller til at opnå større forståelse af processer Sensitivitets analyser T ρ m cp m + ( km T ) + ρwcp uw T = 0 t w From this to this 13 Food Production Engineering, DTU Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet

14 Workshop / regnedag Kontaktinfo: Stina Frosch, sfro@food.dtu.dk 14 Food Production Engineering, DTU Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet

15 Hvordan kan modellering og simulering af fødevareproduktionsprocesser bidrage til en øget effektivitet i fødevareindustrien? à Optimere brugen af eksisterende udstyr à Optimeret design af produktionsprocesserne à Bedre procesovervågning & forward kontrol à Optimering af produktionsplanlægning à Målrettet og effektiv udvikling af udstyr inklusiv opskalering à Design og udvikling af nye produkter à Råvareudnyttelse og sikring af kvalitet 15 Food Production Engineering, DTU Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet

16 Tak for opmærksomheden og tak til Det Strategiske Forskningsråd Rådet for Teknologi og Innovation (nu Innovationsfonden) Integrated modeling of food production chains Optimeret opvarmning og nedkølning af kød-, skaldyr- og osteprodukter 16 Food Production Engineering, DTU Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet