1. IntroductionThermal processing i

1. Introduction
Thermal processing is an important method of food preservation in the manufacture of shelf stable canned foods, and has been the cornerstone of the food processing industry for more than a century (Teixeira, 1992, Chap. 11) the basic function of a thermal process is to inactivate bacterial spores of public health significance as well as food spoilage microorganisms in sealed containers of food using heat treatments at temperatures well above the ambient boiling point of water in pressurized steam retorts (autoclaves). Excessive heat treatments should be avoided because they are detrimental to food quality, and underutilize plant capacity (Simpson, Almonacid, & Teixeira, 2003).

Thermal process calculations, in which process times at specified retort temperatures are calculated in order to achieve safe levels of microbial inactivation (lethality), must be carried out carefully to assure public health safety and minimum probability of spoilage. Therefore, the accuracy of the methods used for this purpose is of importance to food science and engineering professionals working in this field, (Holdsworth, 1997). Considerable work has been reported in the literature showing that variable retort temperature (VRT) processing can be used to marginally improve quality of canned food and alternatively reduce the sterilization process time in comparison to traditional constant retort temperature (CRT) processing (Banga et al., 1991, Banga et al., 2003, Teixeira et al., 1975 and Almonacid-Merino et al., 1993).

Optimization of thermal sterilization is an optimal control problem, where it is necessary to search for the best retort temperature as a function of process time. Banga et al. (1991) showed that this optimal control problem could be transformed into a nonlinear programming (NLP) problem, and in most cases the NLP problem became a multi-modal optimization problem with several types of constraints. These types of optimization problems make use of classical deterministic optimization methods within a local search domain, such as Hooke–Jeeves, Nelder–Mead, and Quasi-Newton; and are frequently limited in their effectiveness. In order to ensure a global solution of these problems it would be more suitable to use global optimization methods.

The usefulness and advantages of some global optimization algorithm based on the utilization of Gaussian probability distribution for VRT thermal processing optimization were presented by Banga et al., 1991 and Banga et al., 2003. Other global optimization algorithms – genetic algorithms (GA) were also successfully implemented for VRT thermal processing Chen and Ramaswamy (2002).

This work deals with implementation of a global stochastic method – adaptive random search for finding the optimum VRT in thermal processing of conduction heated canned food. Specific objectives were to

•
search for the optimum variable retort temperature profile to maximize retention of a specified quality factor (thiamine) within the constraint of assuring minimum required target lethality.
•
search for the optimum variable retort temperature profile to minimize process time within the constraints of assuring both minimum required target lethality and quality retention.
•
explore the use of a cubic spline approximation for the optimum dynamic temperature profiles to simplify the problem by reducing the number of variables (dimensional space of the random search).

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

1. บทนำประมวลผลความร้อนเป็นวิธีการสำคัญในการถนอมอาหารในการผลิตอาหารกระป๋องของชั้นมีเสถียรภาพ และมีรากฐานที่สำคัญของอาหารแปรรูปอุตสาหกรรมมากกว่าศตวรรษ (Teixeira, 1992, Chap. 11) การทำงานพื้นฐานของกระบวนการความร้อนจะยกเพาะเฟิร์นแบคทีเรียสำคัญสาธารณสุขรวมทั้งจุลินทรีย์การเน่าเสียของอาหารในภาชนะบรรจุที่ปิดผนึกของอาหารที่ใช้รักษาความร้อนที่อุณหภูมิเหนือจุดเดือดสภาวะน้ำในไอน้ำทางหนีดี retorts ( autoclaves) รักษาความร้อนมากเกินไปควรหลีกเลี่ยง เพราะจะเป็นผลดีกับคุณภาพอาหาร และ underutilize โรงงานผลิต (ซิมป์สัน Almonacid, & Teixeira, 2003)การคำนวณความร้อน ในกระบวนการคำนวณเวลาที่ย้อนระบุอุณหภูมิเพื่อยกเลิกการจุลินทรีย์เรียก (lethality), ระดับปลอดภัยต้องทำอย่างระมัดระวังมั่นสาธารณสุขความปลอดภัยและความน่าเป็นต่ำสุดของเน่าเสีย ดังนั้น ความถูกต้องของวิธีการเป็นสำคัญอาหารวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมมืออาชีพทำงานในฟิลด์นี้, (Holdsworth, 1997) มีการรายงานการทำงานมากในวรรณคดีที่แสดงว่า สามารถใช้ย้อนตัวแปรอุณหภูมิ (VRT) ประมวลผล การปรับปรุงคุณภาพของอาหารกระป๋องดีหรือ ลดเวลาการฆ่าเชื้อ โดยประมวลผลอุณหภูมิ (CRT) แบบดั้งเดิมคงย้อน (Banga et al., 1991, Banga et al., 2003, Teixeira et al., 1975 และสแตนดาร์ด Almonacid et al., 1993)เพิ่มประสิทธิภาพของการฆ่าเชื้อที่ความร้อนจะมีปัญหาที่ตัวควบคุมที่เหมาะสม ที่จำเป็นเพื่อหาอุณหภูมิย้อนสุดเป็นฟังก์ชันของเวลา Banga et al. (1991) พบว่า ปัญหานี้ควบคุมเหมาะสมที่สุดที่สามารถเปลี่ยนเป็นปัญหา (NLP) เขียนโปรแกรมไม่เชิงเส้น และในกรณีส่วนใหญ่การ NLP ปัญหากลายเป็น ปัญหาหลายแบบปรับให้เหมาะสมกับข้อจำกัดต่าง ๆ เพิ่มประสิทธิภาพปัญหาชนิดนี้ให้ใช้วิธีเพิ่มประสิทธิภาพ deterministic คลาสสิกภายในโดเมนท้องถิ่นค้นหา เช่น Hooke – Jeeves, Nelder – ทุ่งหญ้า และ Quasi- นิวตัน และไม่บ่อยจำกัดในประสิทธิภาพ เพื่อให้ปัญหาสากลของปัญหาเหล่านี้ มันจะเหมาะจะใช้วิธีเพิ่มประสิทธิภาพระดับโลกประโยชน์และข้อดีของบางอัลกอริทึมปรับโลกให้เหมาะตามการใช้ประโยชน์ของ Gaussian แจกความน่าเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการประมวลผลความร้อน VRT ถูกนำเสนอ โดย Banga et al., 1991 และ Banga et al., 2003 อื่น ๆ ส่วนกลางปรับอัลกอริทึม – อัลกอริทึมทางพันธุกรรม (GA) ถูกนำมาใช้สำหรับการประมวลผลความร้อน VRT เฉินและ Ramaswamy (2002) ยังประสบความสำเร็จงานนี้เกี่ยวข้องกับการดำเนินงานของวิธีการแบบเฟ้นสุ่มสากล – ค้นหาสุ่มแบบอะแดปทีฟหา VRT สูงสุดในการประมวลผลการนำความร้อนอุ่นอาหารกระป๋อง วัตถุประสงค์เฉพาะได้•ค้นหาโพรไฟล์อุณหภูมิย้อนตัวแปรที่เหมาะสมเพื่อรักษาคุณภาพระบุตัว (ไทอามีน) ภายในข้อจำกัดของการ lethality เป้าหมายขั้นต่ำต้องมั่นใจสูงสุด•ค้นหาโพรไฟล์อุณหภูมิย้อนตัวแปรที่เหมาะสมเพื่อลดเวลาในกระบวนการภายในข้อจำกัดของมั่นใจเป้าหมายขั้นต่ำต้อง lethality และรักษาคุณภาพ•สำรวจการใช้ประมาณเหมือนลูกบาศก์สำหรับส่วนกำหนดค่าแบบไดนามิกอุณหภูมิเหมาะสมเพื่อลดความซับซ้อนของปัญหา โดยการลดจำนวนตัวแปร (มิติพื้นที่ของการค้นหาแบบสุ่ม)

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

1.
บทนำการประมวลผลความร้อนเป็นวิธีการที่สำคัญของการเก็บรักษาอาหารในการผลิตการเก็บรักษาอาหารกระป๋องที่มั่นคงและได้รับรากฐานที่สำคัญของอุตสาหกรรมแปรรูปอาหารมานานกว่าศตวรรษ(Teixeira 1992 Chap. 11) ฟังก์ชั่นพื้นฐานของ กระบวนการความร้อนคือการยับยั้งแบคทีเรียสปอร์ที่มีความสำคัญต่อสุขภาพของประชาชนเช่นเดียวกับเชื้อจุลินทรีย์เน่าเสียอาหารในภาชนะบรรจุที่ปิดสนิทของอาหารโดยใช้การรักษาความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดเดือดโดยรอบของน้ำในแรงดันไอน้ำโต้ (Autoclaves) การรักษาความร้อนมากเกินไปควรหลีกเลี่ยงเพราะพวกเขาเป็นอันตรายต่อคุณภาพของอาหารและ underutilize กำลังการผลิต (ซิมป์สัน Almonacid และ Teixeira, 2003). การคำนวณกระบวนการความร้อนซึ่งในครั้งกระบวนการที่อุณหภูมิโต้ระบุคำนวณเพื่อให้บรรลุในระดับที่ปลอดภัยของ ยับยั้งจุลินทรีย์ (ตาย) จะต้องดำเนินการอย่างระมัดระวังเพื่อความปลอดภัยต่อสุขภาพของประชาชนและความน่าจะต่ำสุดของการเน่าเสีย ดังนั้นความถูกต้องของวิธีการที่ใช้เพื่อการนี้มีความสำคัญกับวิทยาศาสตร์อาหารและผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมการทำงานในด้านนี้ (Holdsworth, 1997) การทำงานเป็นจำนวนมากได้รับการรายงานในวรรณคดีแสดงว่าอุณหภูมิโต้ตัวแปร (VRT) การประมวลผลสามารถใช้ในการปรับปรุงคุณภาพเล็กน้อยของอาหารกระป๋องและหรือลดเวลาในกระบวนการฆ่าเชื้อในการเปรียบเทียบกับอุณหภูมิโต้คงที่แบบเดิม (CRT) การประมวลผล (Banga et al, 1991 Banga et al., 2003 Teixeira et al., 1975 และ Almonacid-สเปน et al., 1993). การเพิ่มประสิทธิภาพของการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนเป็นปัญหาการควบคุมที่ดีที่สุดที่มีความจำเป็นในการค้นหาอุณหภูมิโต้ที่ดีที่สุดเป็น ฟังก์ชั่นของระยะเวลาดำเนินการ Banga et al, (1991) แสดงให้เห็นว่าปัญหาการควบคุมที่ดีที่สุดนี้อาจจะกลายเป็นการเขียนโปรแกรมเชิงเส้น (NLP) ปัญหาและในกรณีส่วนใหญ่ปัญหา NLP กลายเป็นปัญหาเพิ่มประสิทธิภาพหลายคำกริยาที่มีหลายประเภทของข้อ จำกัด ประเภทนี้ปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ประโยชน์จากวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพคลาสสิกที่กำหนดภายในโดเมนค้นหาท้องถิ่นเช่นฮุค-ฟส์ Nelder-ทุ่งหญ้าและกึ่งนิวตัน; และ จำกัด อยู่บ่อยครั้งในประสิทธิภาพของพวกเขา เพื่อให้แน่ใจว่าวิธีการแก้ปัญหาระดับโลกของปัญหาเหล่านี้ก็จะมีความเหมาะสมที่จะใช้วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพระดับโลก. ประโยชน์และข้อได้เปรียบของบางส่วนวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพระดับโลกบนพื้นฐานของการใช้ประโยชน์จากการกระจายเสียนสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการประมวลผลความร้อน VRT ถูกนำเสนอโดย Banga et al, 1991 และ Banga et al, 2003 ขั้นตอนวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพระดับโลกอื่น ๆ -. ขั้นตอนวิธีพันธุกรรม (GA) ก็ยังประสบความสำเร็จในการดำเนินการสำหรับการประมวลผลความร้อน VRT Chen และ Ramaswamy (2002). นี้ข้อเสนอที่ทำงานร่วมกับการดำเนินการตามวิธีการสุ่มทั่วโลก - การค้นหาสำหรับการปรับตัวแบบสุ่ม การหาที่เหมาะสม VRT ในการประมวลผลความร้อนของการนำความร้อนอาหารกระป๋อง วัตถุประสงค์เฉพาะจะ•ค้นหาโต้ตัวแปรที่เหมาะสมอุณหภูมิเพื่อเพิ่มการเก็บรักษาของปัจจัยคุณภาพที่กำหนด(วิตามินบี) ภายในข้อ จำกัด ของความเชื่อมั่นตายเป้าหมายต่ำสุดที่จำเป็น. •ค้นหาโต้ตัวแปรที่เหมาะสมอุณหภูมิจะลดเวลาในกระบวนการภายในข้อ จำกัด เชื่อมั่นต่ำสุดของทั้งสองตายเป้าหมายที่ต้องการและการเก็บรักษาที่มีคุณภาพ. •สำรวจการใช้ประมาณเส้นโค้งลูกบาศก์สำหรับโปรไฟล์อุณหภูมิแบบไดนามิกที่ดีที่สุดในการลดความซับซ้อนของปัญหาที่เกิดขึ้นโดยการลดจำนวนของตัวแปร (ช่องว่างมิติของการค้นหาแบบสุ่ม) คำ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

1 . กระบวนการเบื้องต้น
ที่สำคัญคือวิธีการของการเก็บรักษาอาหารในการผลิตชั้นมั่นคงอาหารกระป๋อง และเป็นเสาหลักของอุตสาหกรรมแปรรูปอาหารมานานกว่าศตวรรษ ( TEIXEIRA 2535 จาบ11 ) ฟังก์ชั่นพื้นฐานของกระบวนการทางความร้อนเพื่อยับยั้งแบคทีเรียสปอร์ของความสำคัญทางสาธารณสุข ตลอดจนการเน่าเสียอาหารจุลินทรีย์ ในภาชนะบรรจุปิดสนิทของอาหารโดยใช้ความร้อนที่อุณหภูมิเหนืออุณหภูมิจุดเดือดของน้ำแรงดันไอน้ำก็ยังย้อน ( autoclaves ) การรักษาความร้อนมากเกินไป ควรหลีกเลี่ยง เพราะจะเป็นอันตรายต่อคุณภาพอาหารunderutilize และการผลิต ( Simpson almonacid & TEIXEIRA , 2003 ) .

กระบวนการความร้อนการคำนวณซึ่งในกระบวนการฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิที่กำหนดเวลาคำนวณ เพื่อให้ปลอดภัย ระดับของการยับยั้งจุลินทรีย์ ( Lethality ) ต้องดำเนินการอย่างรอบคอบเพื่อให้มั่นใจความปลอดภัยสาธารณสุขและความน่าจะเป็นของความเสียหายขั้นต่ำ ดังนั้นความถูกต้องของวิธีการที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์นี้ เป็นสิ่งสำคัญเพื่อวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมมืออาชีพทำงานในด้านนี้ ( โฮลด์สเวิร์ท , 1997 )ทำงานมากได้ถูกรายงานในวรรณกรรมแสดงให้เห็นว่าตัวแปรอุณหภูมิฆ่าเชื้อ ( VRT ) การประมวลผลสามารถใช้เร่งปรับปรุงคุณภาพของอาหารกระป๋องและหรือลดกระบวนการฆ่าเชื้อในการฆ่าเชื้อแบบอุณหภูมิคงที่ ( CRT ) การประมวลผล ( Banga et al . , 1991 , Banga et al . , 2003 TEIXEIRA et al . 1975 และ almonacid Merino et al . , 1993 ) .

เพิ่มประสิทธิภาพของความร้อนฆ่าเชื้อเป็นปัญหาการควบคุมที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งมันเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อค้นหาที่ดีที่สุดอุณหภูมิฆ่าเชื้อที่เป็นฟังก์ชันของเวลากระบวนการ Banga et al . ( 1991 ) แสดงให้เห็นว่าปัญหาการควบคุมที่เหมาะสมที่สามารถแปลงเป็นเส้น Programming ( NLP ) ปัญหาและในกรณีส่วนใหญ่ปัญหาจะกลายเป็นปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพ NLP multi กับหลายประเภทของข้อจำกัด ชนิดของปัญหาเหล่านี้ การเพิ่มประสิทธิภาพให้ใช้คลาสสิก deterministic วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพภายในโดเมนการค้นหาในท้องถิ่น เช่น nelder –ของ– Jeeves , ทุ่งหญ้า , และกึ่งนิวตัน และมักจะ จำกัด ในประสิทธิภาพของพวกเขาในการสั่งซื้อเพื่อให้แน่ใจว่าโซลูชั่นระดับโลก ปัญหาเหล่านี้มันจะเหมาะสมกว่าที่จะใช้วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพระดับโลก

ใช้ประโยชน์ของโลกบนพื้นฐานของการใช้ขั้นตอนวิธีการหาค่าของการแจกแจงความน่าจะเป็นของเกาส์สำหรับความร้อนเพิ่มประสิทธิภาพการประมวลผลที่ถูกนำเสนอโดย Banga et al . , 1991 และ Banga et al . , 2003อัลกอริทึมอื่น ๆและเพิ่มประสิทธิภาพโดยขั้นตอนวิธีเชิงพันธุกรรม ( GA ) ก็เรียบร้อยแล้วใช้สำหรับระบายความร้อนของเฉินและ ramaswamy ( 2002 ) .

งานนี้เกี่ยวข้องกับการใช้วิธีการสุ่มแบบสุ่มทั่วโลก–ค้นหาการค้นหาที่เหมาะสมในกระบวนการการ VRT อุ่นอาหารกระป๋อง โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อ

-
ค้นหาโปรไฟล์ของตัวแปรอุณหภูมิฆ่าเชื้อที่เพิ่มการระบุปัจจัยคุณภาพ ( Thiamine ) ภายในข้อจำกัดของมั่นใจอย่างน้อยต้องค้นหาเป้าหมาย Lethality .
-
สำหรับโปรไฟล์ของตัวแปรอุณหภูมิฆ่าเชื้อที่เหมาะสมเพื่อลดเวลาในกระบวนการภายในข้อจำกัดของมั่นใจทั้งขั้นต่ำและการเก็บรักษาคุณภาพเป็นเป้าหมาย Lethality
-
.สำรวจการใช้การประมาณเส้นโค้งลูกบาศก์สำหรับสูงสุดที่อุณหภูมิแบบไดนามิกโปรไฟล์เพื่อลดความซับซ้อนของปัญหา โดยการลดจำนวนของตัวแปร ( ช่องว่างมิติของการค้นหาแบบสุ่ม )