Kartläggning av processvariationer och optimering av värmebehandling i produktionen av gurkmix

Abstract

Cucumber relish is a classical Swedish product that is produced in large scale in an Automatic process. The goal of this project was to map the process variations and optimize the heating process. The heating process consists of one tubular heat exchanger where the cucumber relish is heated and one holding cell where it is kept warm. To be able to do that, the physical properties that affect the heating of cucumber relish were needed to be measured.
The properties that were measured were density, specific heat capacity, heat conduction and viscosity. The properties were measured on three different kinds of cucumber relishes. The results were compared to theoretical calculated values and the values were reasonable with a margin of error of 3-20 %.
Process variations were analyzed from actual process data from 6 different production dates. Average values and standard deviation was evaluated for the process data. It was found that the temperature measurements in the process had a margin of error of about 2 0C and the flow had a standard deviation of 10-20 % of the total flow.
A model of the process was produced with the measured physical properties and data from the process variation. Possible energy savings were calculated with the model and it was found that there were possible energy savings of up to 20 percent.

Popular Abstract (Swedish)

De flesta har säkert ätit en korv med gurkmix någon gång. Men de flesta har säkert inte vet är hur gurkmix produceras och att man ständigt strävar efter att förbättra produktionen. En sak som man har undersökt är om energiförbrukningen kan minskas.
När man går i en matbutik idag finns det en uppsjö av hel och halvfabrikat att köpa av alla olika slag. En sak som i princip alla dessa produkter har gemensamt är att de under produktionen blivit upphettade på något sätt. Det finns ofta två anledningar till att värma livsmedel, konsistens och känsla i munnen förändras och dessutom så dödas skadliga bakterier vilket gör produkten säker att äta utan att bli sjuk.

En av alla dessa produkter som man kan köpa är gurkmix. Gurkmix, detta populära korvtillbehör värms precis som många andra produkter upp under tillverkningen. Det går åt stora mängder energi när all gurkmix ska värmas upp och därför var syftet med detta projekt att undersöka om det gick att minska energiförbrukningen utan att kompromissa med produktsäkerheten.

En av anledningarna till att värmebehandla mat är för att avdöda skadliga bakterier. I allt runt omkring oss och i våra kroppar finns det olika sorters bakterier. Många är bra för oss medan andra kan förstöra mat eller göra oss sjuka. Om en bakterie trivs i sin omgivning delar den på sig och växer snabbt i antal men om om temperaturen blir för hög dör de istället och minskar i antal. Därför är det viktigt att säkerställa att mat blivit tillräckligt värmebehandlad.

För att kunna göra några energiberäkningar på gurkmix krävs det att man vet hur stora de egenskaper som påverkar uppvärmningen är. De tre viktigaste egenskaperna är: densitet vilket beskriver hur kompakt ett ämne är, värmeledningstal som beskriver hur bra värme transporteras genom ett ämne och specifik värmekapacitet som beskriver hur mycket värme som krävs för att höja temperaturen på ämnet. Eftersom att gurkmix är en ganska ovanlig produkt så gick det inte att hitta några värden på de aktuella egenskaperna. Därför gjordes experiment hemma i köket för att mäta de olika egenskaperna.

När man producerar något finns det alltid en inbyggd variation i allt man gör som beror på slumpmässiga fel både i mätning och process. Genom att analysera data från tidigare produktioner kunde storleken på denna variation bestämmas. Denna variation lades till som säkerhetsmarginal vid den kommande optimeringen för att man inte skulle kunna riskera att producera en osäker produkt på grund av de slumpmässiga variationerna.

Värmebehandlingen består av två delar, först värms gurkmix upp i en värmeväxlare och därefter hålls den varm i en hållarcell där den största avdödningen av bakterier sker. För att optimera värmebehandlingen gjordes en modell över processen. Modellen baserades både på teoretiska samband och mätvärden från faktisk produktion av gurkmix. Med modellen kunde värmebehovet beräknas för olika varianter av värmebehandling. De varianter som jämfördes var olika längder och isoleringar på hållarcellen. Resultaten från modellen visade att man teoretiskt kunde spara upp till 15 % energi genom att modifiera värmebehandlingen.

Det finns alltså teoretisk möjlighet att spara energi genom förändringar i värmebehandlingen. Även smak och känsla i munnen påverkas av värmebehandlingen. Därför måste man även kontrollera så att förändringarna inte påverkar smak och känsla på gurkmixen negativt för att fortsätta leverera en god och säker produkt.

• author: Hallbeck, Johan
• supervisor: Jenny Schelin
• organization: Applied Microbiology
• alternative title: Mapping of process variations and optimization of the heat treatment in the production of cucumber relish
• course: KMBM05 20202
• year: 2021
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Gurka, Värmebehandling, Livsmedelsteknik, Teknisk mikrobiologi, Cucumber, Thermal treatment, Food engineering, Applied microbiology
• language: Swedish
• id: 9066234
• date added to LUP: 2021-10-08 09:43:16
• date last changed: 2021-10-08 09:43:16