Design of the control system for canned-food sterilization

• Autorzy: Ryniecki A. , Wawrzyniak J. , Danyluk B.

Identyfikatory

DOI

10.15199/65.2015.8.7

Warianty tytułu

PL

Projektowanie systemu sterowania procesem sterylizacji konserw

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A properly designed control system for canned-food sterilization is able to achieve the final desired level of bacterial inactivation, irrespective of any disturbances, e.g. in the form of undesired changes of the heating- medium temperature, and with a minimum of over-processing. The feed-forward control system for canned- food sterilization was described in the article. The controller in such a system is able: (a) to anticipate the change of the final cumulative lethality in a situation when the disturbances of the process occurred during heating and (b) to take appropriate corrective actions that can eliminate such disturbances. The heating turn-off decisions in such a controller are based upon the prediction (in every second during heating) of cumulative lethality for the cooling stage. The prediction of the cooling phase is based on a simulation of temperature changes in the coldest point inside a can using the empirical m-th order step-response model.

PL

Właściwie zaprojektowany system sterowania procesem sterylizacji konserw mięsnych umożliwia osiągnięcie zadanego końcowego poziomu inaktywacji bakterii niezależnie od zakłóceń, np. w postaci niepożądanych zmian temperatury medium grzejnego, przy równoczesnym zachowaniu warunku minimum nadmiernego wyjałowienia konserw. W artykule przedstawiono system sterowania procesem sterylizacji ze sprzężeniem wyprzedzającym. Sterownik tego systemu umożliwia: (a) przewidywanie zmian końcowej letalności skumulowanej w sytuacji, gdy zakłócenia procesu występują w czasie ogrzewania, oraz (b) wprowadzenie odpowiednich sygnałów korekcyjnych, eliminujących te zakłócenia. W tym sterowniku, decyzje o zakończeniu ogrzewania podejmowane są w każdej sekundzie ogrzewania na podstawie przewidywania wartości sterylizacyjnej fazy chłodzenia. Przewidywanie to realizowane jest przy wykorzystaniu symulacji zmian temperatury w najmniej dogrzanym miejscu konserwy za pomocą empirycznego modelu inercyjnego m-tego rzędu.

Słowa kluczowe

EN

feedforward control; model-based control; sterilization; canned-food; cumulative lethality

PL

sterowanie ze sprzężeniem wyprzedzającym; sterowanie na podstawie modelu sterylizacja; żywność w konserwie; wartość sterylizacyjna

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Spożywczy
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 69, nr 8
• Strony: 62--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Ryniecki A.

• Process Engineering and Apparatus in the Food Industry Group

autor

Wawrzyniak J.

• Process Engineering and Apparatus in the Food Industry Group

autor

Danyluk B.

• Institute of Meat Technology, Poznań University of Life Sciences

Bibliografia

• [1] Alonso, A.A., Arias-Méndez, A., Balsa-Canto, E., García, M.R., Molina, J.I., Vilas, C., Villafín, M. (2013), Real time optimization for quality control of batch thermal sterilization of prepackaged foods. Food Control, 32, 392-403.
• [2] Awuah, G.B., Ramaswamy, H.S., Economides, A. (2007), Thermal processing and quality: Principles and overview. Chemical Engineering and Processing, 46, 584-602.
• [3] Ball, C.O. & Olson, F.C.W. (1957). Sterilization in food technology (Theory, practice and calculations). McGraw-Hill Book Co., Inc. New York.
• [4] Coroller, L., Leguérinel, I., Mafart, P. (2001), Effect of water activities of heating and recovery media on apparent heat resistance of Bacillus cereus spores. Applied and Environmental Microbiology, 67, 317–322.
• [5] Choi, S.H., Cheigh, C.I., Chung, M.S. (2013), Optimization of processing conditions for the sterilization of retorted short-rib patties using the response surface methodology. Meat Science, 94, 95–104.
• [6] Danyluk, B. (2007). Canned meat pasteurization process control based on a new model of lethality calculation (in Polish: Sterowanie pasteryzacją konserw mięsnych na podstawie nowego modelu wyznaczania stopni letalności – rozprawa habilitacyjna) Wyd. AR im. A. Cieszkowskiego w Poznaniu.
• [7] Datta, A.K., Teixeira, A.A. & Manson, J.E. (1986). Computer-based retort control logic for on-line correction of process deviations. Journal of Food Science, 51, 480-483, 507.
• [8] Kumar, M.A., Ramesh, M.N., Nagaraja Rao, S. (2001), Retrofitting of a vertical retort for on-line control of the sterilization process. Journal of Food Engineering, 47, 89-96.
• [9] Lequérinel, I., Couvert, O., Mafart, P. (2000), Relationship between the apparent heat resistance of Bacillus cereus spores and pH and NaCl concentration of the recovery medium. International Journal of Food Microbiology, 55, 223–227.
• [10] Lequérinel, I., Spegagne, I., Couvert, O., Gaillard, P., Mafart, P. (2005), Validation of an overall model describing the effect of three environmental factors on the apparent D-value of Bacillus cereus spores. International Journal of Food Microbiology, 100, 223–229.
• [11] Leszczuk-Piankowska, A., Pawlikowski, B., Bykowski, P. (2015), Effectiveness of thermal processing of canned fish products based on temperature penetration studies (in Polish: Ocena skuteczności procesu cieplnej sterylizacji konserw rybnych na podstawie testów penetracji ciepła). Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego – Polish Journal of Food Engineering 1, 24-27.
• [12] Mafart, P. (2000), Taking injures of surviving bacteria into account for optimising heat treatments. International Journal of Food Microbiology, 55, 175–179.
• [13] Ryniecki, A. & Jayas, D.S. (1993), Automatic determination of model parameters for computer control of canned food sterilization. Journal of Food Engineering, 19, 75-94.
• [14] Ryniecki, A. & Jayas, D.S. (1997), Process Control for Thermal processing. Ch. 9 in: Computerized Control Systems in the Food Industry (ed. by G.S. Mittal), Marcel Dekker, New York.
• [15] Ryniecki, A. &Wawrzyniak, J. (2011), Transient multi-modes heat transfer in heterogeneous food (in Polish: Złożony ruch ciepła w stanie nieustalonym w żywności o niejednorodnym składzie). Wydawnictwo. Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu.
• [16] Stumbo, C.R. (1973). Thermobacteriology in food processing. Academic Press, Inc., New York, NY, USA.
• [17] Syafiie, S., Tadeo, F., Villafin, M., Alonso, A.A. (2011), Learning control for batch thermal sterilization of canned foods. The International Society of Automation - ISA Transactions 50, 82-90.
• [18] Teixeira, A.A. & Tucker, G.S. (1997), On-line retort control in thermal sterilization of canned foods.