キャベツ中心温度のシミュレーションモデル式による推定

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要約

キャベツの冷却特性を精度良く把握できるモデル式により、キャベツ重量と初期温度が既知であれば、環境温度が時間的に変化する場合であっても有限要素法に基づくシミュレーションモデル式により最適予冷時間を精度良く推定できる。

キャベツの省力生産・集出荷システムの開発において、予冷の効率化のためには中心温度が所定の温度に到達する時間(最適予冷時間)の推定が必要である。そこで、キャベツの冷却特性を表すパラメータ(NTDと略す)を推定し、重量および初期温度から最適予冷時間を予測する方法を開発する。

球状物体の熱伝導方程式の解析解から、一定温度の予冷庫内におけるキャベツ中心温度の時間変化Tc(t)の実測値を精度良く近似するモデル式を見出した(図1)。モデル式は次の式で表され、γがキャベツ個体の冷却特性を表すパラメータ(NTD)である。
重量および貯蔵期間の異なるキャベツ個体のNTDをモデル式から計算した結果、重量とNTDの間に高い相関がある(図2)。したがって、予冷庫内温度が一定の場合には、重量からNTDを推測し、初期温度を与えることによりモデル式から所定の中心温度に到達する時間が推定可能である。
有限要素法によるシミュレーションにより、予冷庫やコンテナ内温度などの環境温度が時間的に変化する場合であっても中心温度の推定値は実測値と一致する(図3)。したがって、一般的な条件でキャベツの最適予冷時間の推定が可能である。

図1 キャベツ冷却特性のモデル化