Yogurt pada pengontrol PID

Bagaimana Anda mengubah penyetelan kontroler PID untuk menangani perubahan sifat termal?

Proyek: Saya membuat yogurt. Ia dikultur pada 110 derajat F selama setengah hari; Anda memasukkan susu dan sedikit biakan starter dan mendapatkan yogurt. Simpan sedikit untuk pemula untuk batch berikutnya dan makan sisanya. Mudah dan enak.

Setup: Saya mengambil wadah makanan aman (panci dengan tutup) menempatkannya di atas pemanas, menambahkan termokopel tipe k, pengontrol SSR dan PID semua kabel cukup banyak per implementasi referensi dari setiap pengontrol PID yang ingin Anda sebutkan. Ini berfungsi dengan baik jika saya menggunakan crockpot (225W, sekitar 3/4 gal) sebagai elemen panci dan pemanas, tetapi saya ingin melakukan batch yang lebih besar (1 gal).

Masalahnya: Dengan rasio massa pemanas dan termal yang lebih besar (1000W hot plate dan stainless steel pan, bukan keramik). Ada peningkatan ketidakstabilan selama bagian akhir siklus. Kontroler PID disetel dengan air (susu sedikit lebih mahal) dan menahan suhu dalam 2 derajat F untuk beberapa jam pertama, tetapi karena kultur yogurt saya memperhatikan perubahan suhu yang nyata, dan tidak seperti menggunakan crockpot saya melihat pemisahan whey (mungkin karena suhu berlebih atau peningkatan kondensasi pada tutupnya karena hal yang sama). Saya cukup yakin bahwa massa termal yang lebih besar mengurangi kebisingan dari perubahan konduktivitas termal selama kultur, tetapi saya tidak yakin bagaimana melanjutkan untuk lebih tepat mengontrol suhu selama tahap-tahap selanjutnya tanpa secara berlebihan mengkompromikan pengaturan suhu di awal.

Masalah sebenarnya tampaknya adalah pengaturan mekanik Anda, bukan detail kontrol PID. Kontrol PID bahkan mungkin bukan yang Anda inginkan sama sekali.

Saya akan mulai dengan meletakkan wadah kultur yogurt di dalam bak air, kemudian berupaya mengatur suhu bak air. Massa termal ekstra dari air akan memperpanjang konstanta waktu dominan, dan tidak akan terlalu bergantung pada apa yang terjadi di dalam wadah.

Dengan konstanta waktu yang lebih lama, pengontrol suhu on / off yang sederhana harus bekerja dengan cukup baik. Anda ingin daya pemanas cukup rendah sehingga penangas air hanya berubah sedikit, seperti mungkin 2-4 derajat, dalam satu waktu konstan. Kontrol on / off pendeteksi ambang sederhana akan bekerja dengan baik.

Alih-alih menambahkan histeresis untuk mencegah osilasi cepat pada setpoint, cukup tahan outputnya untuk waktu yang singkat, seperti 1/50 dari konstanta waktu atau lebih.

Dahulu kala, saya membuat pemandian air dengan pengontrol suhu untuk pemrosesan film fotografi. Susunan mekanisnya adalah salah satu dari bak plastik bergaya "Rubbermade", pompa tangki ikan untuk menjaga sirkulasi air, dan 300 W dari pemanas rak perendaman yang dimaksudkan untuk cangkir kopi. Dua termistor secara seri ditempatkan pada sisi berlawanan dari bak memberikan umpan balik suhu. Ini terjadi sebelum zaman mikrokontroler, jadi sebuah flip-flop dijadikan sampel dan menahan sinyal on / off setiap siklus 64 baris. Itu mengendalikan relay, yang menghidupkan dan mematikan pemanas celup. Itu bekerja dengan sangat baik. Begitu sampai pada pengaturan, suhu tetap tetap di sebagian kecil derajat F.

Anda terlalu memikirkan ini dengan pengontrol PID.

Saya membayangkan bahwa batch Anda menjadi lebih kental saat difermentasi. Perpindahan panas konvektif menjadi lebih lemah, sehingga konduktivitas termal secara keseluruhan menurun.

Salah satu solusi yang mungkin adalah dengan menggunakan pemanas rendam, yang akan didistribusikan secara merata di seluruh volume. Jarak rata-rata yang harus dilalui energi termal akan berkurang, dan pengaturan Anda akan kurang bergantung pada konduktivitas termal.

Solusi lain yang mungkin adalah memiliki beberapa set konstanta PID. Set pertama akan disetel untuk susu mentah yang lebih tipis. Set kedua akan disesuaikan untuk yogurt yang lebih tebal. Anda dapat beralih dari satu set konstanta ke konstanta lain setelah periode waktu tertentu yang mengenal apriori .

Karena utas sudah keluar dari PID dalam menggunakan energi listrik untuk membuat yogurt, saya pikir saya mungkin menyarankan pendekatan lain ...

Masukkan susu dan starter ke dalam crockpot Anda dan nyalakan tinggi-tinggi. Saat suhu campuran mencapai 160 derajat F, keluarkan panci dari panci tempayan dan tutupnya. Tanpa menunda, bungkus pot dengan satu atau dua handuk, dan taruh di dalam pendingin minuman terbaik Anda.

"Anda terlalu memikirkan ini dengan pengontrol PID" (Olin Lathrup, di atas) dan dengan banyak pengontrol (dan sirkuit overhead mereka), pemanas celup, atau COTS (saya, di sini).

Jika Anda benar-benar harus memiliki jejak kaki EE pada prosesnya, Anda dapat merancang pendeteksi suhu yang mendeteksi 160 derajat Fahrenheit dan menyebabkan bunyi bip atau dengung.

Saya mungkin agak terlambat ke permainan di sini, tapi saya mencari sesuatu dan menemukan utas ini. Saya membuat yogurt menggunakan ini - tidak perlu mandi air:

https://github.com/CapnBry/HeaterMeter/wiki

yang saya kumpulkan sendiri (tapi dia sekarang juga menjualnya; semuanya open-source). Maksud aslinya adalah untuk mengontrol bbq, tetapi saya telah menemukan itu berfungsi dengan baik untuk sous vide, dan juga untuk yogurt. Saya mengendalikan panci kuali paling bodoh yang ada (Off, Low, High), dan punya tutup dengan lubang di dalamnya; Anda bisa mendapatkannya di Sears dll jika Anda belum memilikinya.

Saya menggunakan probe yang dia rekomendasikan, tetapi juga memiliki probe independen kedua hanya untuk ketenangan pikiran! Saya membiarkan setup berjalan selama sepuluh jam, kemudian tuangkan campuran yogurt / whey ke saringan dilapisi dengan handuk kertas biasa dan biarkan mengalir. Waktu pengeringan bervariasi, dan Anda dapat berhenti mengeringkan ketika Anda telah mencapai konsistensi yang diinginkan.

Hanya untuk memberikan ikhtisar lengkap dari proses:

1) tuangkan 1 galon susu ke dalam panci besar, dan perlahan-lahan bawa ke 170F di atas kompor, diamkan pada suhu tersebut selama 5-10 menit

2) nyalakan oven dan masukkan mangkuk Crock Pot ke dalam, untuk menghangatkan sekitar 230F, hanya untuk membunuh bug (agak opsional, kadang-kadang saya malas tetapi belum pernah memiliki batch yang buruk)

3) mendinginkan panci stok di wastafel dengan mengapungkannya di air dingin, hingga suhu mencapai 100F

4) tarik mangkuk Crock Pot dari oven dan letakkan di Crock Pot, biarkan dingin tetapi nyalakan pengontrol PID dan Crock Pot (Rendah)

5) ke dalam susu yang disterilkan, kocok sekitar setengah dari panci kecil Yogurt Yunani (saya lebih suka Chobani, tetapi hampir semua yogurt biakan akan melakukan dan itu menyenangkan untuk bereksperimen, Fage baik)

6) tuangkan seluruh lot ke dalam Crock Pot (Saya punya Crock Pot yang secara ajaib menerima 1 galon - lucu cara kerjanya!)

7) Pasang tutup, masukkan probe, biarkan berjalan selama 10 jam

8) dapatkan semua culun dengan server web di HeaterMeter! (jangan khawatir tentang angka aktual dalam gambar - ada alasan bagus mengapa mereka berbeda dari yang saya sebutkan, terlalu banyak detail untuk dimasukkan ke sini)

9) ketika siap, tiriskan yogurt seperti dijelaskan di atas (whey cair sangat bagus untuk membuat roti di mesin, BTW)

10) dimasukkan ke dalam wadah kecil, dinginkan, makan!

Saya harap ini membantu seseorang di suatu tempat menikmati menggunakan teknologi tinggi untuk membuat makanan paling dasar - saya pasti menikmatinya!