Možnosti automatizace fermentačních procesů v agropotravinářském komplexu

Ing. Jakub Vošahlík

Disertační práce

Possibilities of automation of fermentation processes in the agro-food industry

Anotace:

Disertační práce s názvem „Možnosti automatizace fermentačních procesů v agropotravinářském průmyslu“ obsahují literární rešerši k dané problematice. Rešerše se zabývá problematikou automatizačních prvků, zejména v oblasti internetu věcí, které v současnosti nacházejí uplatnění také v procesech fermentace v agropotravinářském průmyslu. Rešerše také obsahuje problematiku samotného procesu fermentace a následného použití prvku míchadla v procesu fermentace. Došlo k realizaci experimentálního prostředí pro proces fermentace domácího rýžového vína, také byla navržena a vytvořena dvě experimentální míchadla. Realizace prvního vyrobeného míchadla proběhla v dílnách univerzity z nerezové potravinářské oceli. K výrobě druhého míchadla byla použita moderní technologie 3D tisku z filamentu. Výroba z různého materiálu zapříčinila redukci hmotnosti experimentálního míchadla. Při průběhu fermentace byla zaznamenávána data, která zajištovala senzorika připojená k mikropočítači Raspberry Pi. Tento celek představuje soustavu, která je lehce modifikovatelná, programovatelná a aplikovatelná na jiné možné případy měření. Představuje také moderní možnosti automatizace sběru dat, vyhodnocování, přenosu a zpracování. Dosažené výsledky aplikováním statistických testů dokazují, že použití experimentálního míchadla dopomáhá k snížení pH výsledného produktu lepším uvolněním aplikovaných ingrediencí do roztoku. Zároveň dokazuje, že různorodost použitého materiálu vytvořeného experimentálního míchadla nemá vliv na významný rozdíl výsledného pH.

Abstract:

This dissertation entitled "Possibilities of automation of fermentation processes in the agri-food industry contains a literature search on the given issue. The research deals with the issue of automation elements, especially in the area of the Internet of Things, which are currently also used in fermentation processes in the agri-food industry. The research also includes the issue of the fermentation process itself and the subsequent use of the stirrer element in the fermentation process. An experimental environment for the fermentation process of homemade rice wine was realized, and two experimental stirrers were also designed and created. The realization of the first manufactured mixer took place in the university's workshops from stainless food grade steel. Modern 3D filament printing technology was used to produce the second stirrer. The production from different material caused a reduction in the weight of the experimental stirrer. During fermentation, data was recorded, which was ensured by sensors connected to the Raspberry Pi microcomputer. This unit represents a system that is easily modifiable, programmable, and applicable to other possible measurement cases. It also presents modern options for automating data collection, evaluation, transmission, and processing. The results obtained by applying statistical tests prove that the use of an experimental stirrer helps to reduce the pH of the final product by better releasing the applied ingredients into the solution. At the same time, it proves that the diversity of the material used in the created experimental stirrer does not affect the significant difference in the resulting pH.

Klíčová slova

automatizace, fermentace, internet věcí, rýžové víno, senzorika, mikropočítač

Keywords

fermentation, automation, internet of thing, rice wine, sensors, microcomputer

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 24. 2. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Ing. Ladislav Chládek, CSc.
• Oponent: Barbora Tamelová, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Technická fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Zemědělské inženýrství / Technika výrobních procesů