Sữa chua trên bộ điều khiển PID

Làm thế nào để bạn thay đổi điều chỉnh bộ điều khiển PID để đối phó với việc thay đổi tính chất nhiệt?

Dự án: Tôi đang làm sữa chua. Nó nuôi cấy ở 110 độ F trong khoảng nửa ngày; bạn cho sữa vào và một ít văn hóa khởi đầu và lấy sữa chua. Tiết kiệm một chút cho một món khai vị cho mẻ tiếp theo và ăn phần còn lại. Dễ dàng và ngon miệng.

Thiết lập: Tôi đang lấy một hộp đựng an toàn thực phẩm (chảo có nắp) đặt nó trên lò sưởi, thêm một cặp nhiệt điện loại k, bộ điều khiển SSR và PID đều có dây khá nhiều theo cách triển khai tham chiếu của bất kỳ bộ điều khiển PID nào mà bạn quan tâm. Điều này hoạt động tốt nếu tôi đang sử dụng một crockpot (225W, khoảng 3/4 gal) làm cả chảo và bộ phận làm nóng của tôi, nhưng tôi muốn làm các lô lớn hơn (1 gal).

Vấn đề: Với một lò sưởi lớn hơn tỷ lệ khối lượng nhiệt (tấm nóng 1000W và chảo inox thay vì gốm). Có sự mất ổn định trong phần sau của chu kỳ. Bộ điều khiển PID được điều chỉnh bằng nước (sữa đắt hơn một chút) và giữ nhiệt độ trong vòng 2 độ F trong vài giờ đầu tiên, nhưng khi nuôi cấy sữa chua, tôi nhận thấy sự thay đổi nhiệt độ rõ rệt, và không giống như sử dụng crockpot (có lẽ do nhiệt độ quá cao hoặc tăng ngưng tụ trên nắp do giống nhau). Tôi khá chắc chắn rằng khối nhiệt lớn hơn đã làm giảm tiếng ồn của sự thay đổi độ dẫn nhiệt trong quá trình nuôi cấy, nhưng tôi không chắc làm thế nào để tiến hành kiểm soát nhiệt độ chính xác hơn trong các giai đoạn sau mà không ảnh hưởng quá mức đến nhiệt độ lúc ban đầu.

Vấn đề thực sự có vẻ là thiết lập cơ học của bạn, không phải chi tiết điều khiển PID. Điều khiển PID thậm chí có thể không phải là những gì bạn muốn.

Tôi sẽ bắt đầu bằng cách đặt thùng chứa văn hóa sữa chua vào bồn nước, sau đó cố gắng điều chỉnh nhiệt độ nước tắm. Khối lượng nhiệt tăng thêm của nước sẽ kéo dài hằng số thời gian chi phối, và sẽ không phụ thuộc nhiều vào những gì đang diễn ra bên trong thùng chứa.

Với hằng số thời gian dài hơn, điều khiển nhiệt độ bật / tắt điều chỉnh nhiệt độ đơn giản sẽ hoạt động đủ tốt. Bạn muốn công suất máy sưởi đủ thấp để nước tắm chỉ thay đổi một chút, như có thể 2-4 độ, trong một thời gian không đổi. Kiểm soát bật / tắt ngưỡng đơn giản sau đó sẽ hoạt động rất tốt.

Thay vì thêm độ trễ để ngăn dao động nhanh tại điểm đặt, chỉ cần giữ đầu ra cố định trong một thời gian ngắn, như 1/50 của hằng số thời gian hoặc lâu hơn.

Cách đây rất lâu, tôi đã thực hiện một bể nước kiểm soát nhiệt độ để xử lý phim ảnh. Thiết lập cơ học là một trong những bồn kiểu "Rubbercraft" bằng nhựa, bơm bể cá để giữ cho nước lưu thông, và một lò sưởi ngâm 300 W có nghĩa là cho một tách cà phê. Hai nhiệt điện nối tiếp được đặt ở hai bên đối diện của bồn cung cấp thông tin phản hồi nhiệt độ. Đây là trước thời đại của vi điều khiển, do đó, một flip-flop đã lấy mẫu và giữ tín hiệu bật / tắt sau mỗi 64 chu kỳ dòng. Điều đó đã điều khiển một rơle, bật và tắt lò sưởi ngâm. Nó hoạt động rất tốt. Một khi nó đã được điều chỉnh, nhiệt độ vẫn cố định ở một phần của độ F.

Bạn đang suy nghĩ quá mức với bộ điều khiển PID.

Tôi tưởng tượng rằng lô của bạn trở nên nhớt hơn khi nó lên men. Sự truyền nhiệt đối lưu trở nên yếu hơn, do đó độ dẫn nhiệt tổng thể giảm.

Một giải pháp khả thi là sử dụng lò sưởi ngâm, được phân bổ đều trong toàn bộ âm lượng. Khoảng cách trung bình mà năng lượng nhiệt sẽ phải di chuyển sẽ giảm và thiết lập của bạn sẽ ít phụ thuộc vào độ dẫn nhiệt.

Một giải pháp khả thi khác là có một vài bộ hằng số PID. Bộ đầu tiên sẽ được điều chỉnh cho sữa nguyên chất mỏng hơn. Bộ thứ hai sẽ được điều chỉnh cho sữa chua dày hơn. Bạn có thể chuyển từ một bộ hằng số này sang một bộ khác sau một khoảng thời gian cố định mà biết một tiên nghiệm .

Vì chủ đề đã tránh xa việc sử dụng năng lượng điện để làm sữa chua, tôi nghĩ rằng tôi có thể đề xuất một cách tiếp cận khác ...

Đặt sữa và khởi động trong crockpot của bạn và bật nó lên cao. Khi nhiệt độ của hỗn hợp lên tới 160 độ F, lấy nồi ra khỏi nồi sành và đậy nắp lại. Không chậm trễ, bọc nồi bằng một hoặc hai chiếc khăn, và đặt nó vào trong ngăn mát đồ uống tốt nhất của bạn.

"Bạn đang suy nghĩ quá mức về điều này với bộ điều khiển PID" (Olin Lathrup, ở trên) và với nhiều bộ điều khiển (và mạch trên cao của chúng), lò sưởi ngâm hoặc COTS (tôi, ở đây).

Nếu bạn hoàn toàn phải có dấu chân EE trong quá trình, bạn có thể thiết kế một máy dò nhiệt độ phát hiện 160 độ F và gây ra tiếng bíp hoặc tiếng vo vo.

Tôi có thể hơi muộn với trò chơi ở đây, nhưng tôi đang tìm kiếm thứ gì đó và tình cờ thấy chủ đề này. Tôi làm sữa chua bằng cách này - không cần tắm nước:

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

mà tôi tự kết hợp với nhau (nhưng bây giờ anh ấy cũng bán chúng; tất cả đều là nguồn mở). Mục đích ban đầu là kiểm soát một bbq, nhưng tôi đã thấy nó hoạt động hoàn hảo cho sous vide, và cả cho sữa chua. Tôi điều khiển Crock Pot ngu ngốc nhất có (Tắt, Thấp, Cao) và có một cái nắp có lỗ; bạn có thể lấy chúng tại Sears, v.v. nếu bạn chưa có.

Tôi sử dụng đầu dò mà ông đề xuất, nhưng cũng có một đầu dò độc lập thứ hai chỉ để yên tâm! Tôi để thiết lập chạy trong mười giờ, sau đó đổ hỗn hợp sữa chua / váng sữa vào một cái chao được lót bằng khăn giấy thông thường và để cho ráo nước. Thời gian thoát nước khác nhau, và bạn có thể ngừng thoát nước khi bạn đã đạt được sự thống nhất mong muốn.

Chỉ cần đưa ra một danh sách đầy đủ của quá trình:

1) đổ 1 gallon sữa vào một cái nồi lớn, và từ từ đưa nó lên đến 170F trên bếp, để nó ở nhiệt độ đó trong 5-10 phút

2) bật lò nướng và đặt bát Crock Pot vào, để làm nóng lên khoảng 230F, chỉ để tiêu diệt bất kỳ lỗi nào (tùy chọn, đôi khi tôi lười biếng nhưng chưa bao giờ có một đợt xấu)

3) làm mát nồi trong bồn bằng cách ngâm trong nước lạnh, cho đến khi nhiệt độ đạt 100F

4) kéo bát Crock Pot ra khỏi lò và đặt nó vào Crock Pot, để nguội nhưng bật bộ điều khiển PID và Crock Pot (Thấp)

5) vào sữa tiệt trùng, cho vào một nửa nồi sữa chua Hy Lạp nhỏ (tôi thích Chobani, nhưng hầu như bất kỳ loại sữa chua văn hóa sống nào cũng sẽ làm được và thật vui khi thử nghiệm, Fage rất tốt)

6) đổ toàn bộ lô vào Crock Pot (Tôi có một Crock Pot chấp nhận một cách kỳ diệu 1 gallon - thật hài hước khi nó hoạt động!)

7) Đậy nắp, lắp đầu dò, để nó chạy trong 10 giờ

8) nhận được tất cả các geeky với máy chủ web trong HotMeter! (đừng lo lắng về những con số thực tế trong hình ảnh - có một lý do chính đáng để chúng khác với những gì tôi đã đề cập, quá nhiều chi tiết để đi vào đây)

9) khi sẵn sàng, để ráo sữa chua như mô tả ở trên (whey lỏng rất tốt cho việc làm bánh mì trong máy, BTW)

10) cho vào hộp nhỏ, để trong tủ lạnh, ăn!

Tôi hy vọng điều này sẽ giúp ai đó thích sử dụng công nghệ cao để chế biến những món ăn cơ bản nhất - tôi chắc chắn thích nó!