Modelleren van Afkoeltrajecten JuliĂŤn Voogt julien.Voogt@tno.nl
2
Introductie Modelleren: Empirische modellen Data analyse Fysische modellen Massa- en energiebalansen
Praktijkvoorbeeld: koelen van kalver- en runderkarkassen
3
Koelen van kalver- en runderkarkassen Huidige regelgeving: transport van kalver- en runderkarkassen binnen de EU is pas toegestaan als de temperatuur in zijn geheel beneden de 7°C is gebracht.
Echter: MicrobiĂŤle besmetting vindt alleen aan de buitenzijde van het karkas plaats. Tijdens het transport wordt ook gekoeld.
4
Koelen van kalver- en runderkarkassen De European Food Safety Authority (EFSA) overweegt nieuwe richtlijnen. Het (voormalige) Productschap Vee & Vlees heeft samen met een aantal slachterijen aan TNO gevraagd: Het koelen van karkassen in de slachterijen en tijdens het transport inzichtelijk te maken. De EFSA daarmee van informatie te voorzien.
5
Mathematisch model Eindige element methode / Finite Element Method (FEM) COMSOL Multiphysics
Geometrie van het karkas. De grootte van het karkas is instelbaar doordat de geometrie kan worden aangepast. Randvoorwaarden m.b.t. de energieoverdracht. Doordat de randvoorwaarden (tijdsafhankelijk) kunnen worden opgegeven, kunnen verschillende koelsecties worden meegenomen.
6
Geometrie
7
Symmetrie en Mesh
8
Modelvergelijkingen Warmtegeleiding in het vlees
Energieoverdracht van het vleesoppervlak naar de omgevingslucht
9
Validatie met experimentele data (1) Het model is gevalideerd met experimentele data van zowel kalverals runderkarkassen, verkregen bij verschillende slachterijen.
10
Validatie met experimentele data (2) Temperatuurmetingen in het deel van het karkas dat het langzaamst afkoelt: de stomp.
Oppervlak – 0 cm
6 cm
Kern – 12 cm
11
Temperatuurprofiel in de stomp (1) Voorbeelden: na 24 uur koelen (bij verschillende slachterijen)
Kalverkarkas van 180 kg
Half runderkarkas van 202 kg
12
T e m p e r a t u u r( 째 C )
Temperatuurprofiel in de stomp (2) 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
Sproeikoeling Luchtkoeling
Kern - A Kern - B 6 cm - A 6 cm - B Oppervlak - A
Bewaarcel
Oppervlak - B
Expeditie
Model - 12 cm
Trailer
Model - 6 cm Model - 1 cm Model - 0 cm Model - Gemiddelde
0
4
8
12
16 20 Tijd (uur)
24
28
32
36
13
Bevindingen De gemiddelde temperatuur van de stomp (het warmste deel van het karkas) is beneden de 7째C als de oppervlaktetemperatuur beneden de 5,5째C en de kerntemperatuur benden de 15째C is.
Vanaf dat moment kan de oppervlaktetemperatuur van het karkas niet boven de 7째C uitkomen door opwarming van binnenuit en kan het karkas dus worden vervoerd zonder afbreuk te doen aan de voedselveiligheid.
14
Beproeving van de bevindingen (1) Experiment met 131 karkassen met een gewicht tussen 150 kg en 180 kg. Ontheffing van de NVWA.
15
T e m p e r a t u u r( 째 C )
Beproeving van de bevindingen (2) 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2
Sproeikoeling 1 Sproeikoeling 2
Lucht koeling Kern - A Kern - B 6 cm - A
Expeditie
6 cm - B
Transport
Oppervlak - A Uitladen
Oppervlak - B Lucht Midden Lucht Boven
0
4
8
12 16 Tijd (uur)
20
24
28
16
Conclusies Het FEM-model is in staat het afkoeltraject van verschillende karkassen in verschillende slachterijen en tijdens transport goed te voorspellen.
De voorgestelde richtlijn betekent: Een vereenvoudiging van de logistieke keten voor de slachterijen. Een kwaliteitsverbetering voor de consument.