Å lage spekeskinke inneber mellom anna å tørke skinka i fleire månader. Riktig luftsirkulasjon, temperatur og fukt er svært viktig. Når vatn fordampar frå skinka minkar sjølvsagt vekta. Målet i prosjektoppgåva eg har jobba med på masterstudiet ved NTNU var å finne eit matematisk uttrykk for kva vekta av skinka er på eitkvart tidspunkt, avhengig av fysiske forhold.

Først vil eg rette ei stor takk til den internasjonale kjølekonferansen ICR2015 som ga meg 1. plass i studentkonkurransen deira for prosjektarbeidet mitt med tittelen «Vurdering av tre modellar for spekeskinke». SINTEF skal òg ha takk som betalte for at eg skulle få reise og presentere dette på konferansen i Japan.

Tallerken med blant annet spekeskinke
Tallerken med blant annet spekeskinke. Foto av Bernt Rostad (Flickr: Food at Skjenkestova) [CC BY 2.0], via Wikimedia Commons

Kvifor er eit slikt matematisk uttrykk interessant? Svaret er litt innvikla: Tørkinga krev mykje energi og dermed pengar. Å redusere energibruken vil dermed redusere kostnadene. For å redusere energibruken kan ein teste ut andre løysingar enn dei noverande for å levere luft med rett temperatur og fukt, men å teste dette krev innkjøp av dyrt utstyr og mange månader med tørking.

Eventuelt kan ein bruke datasimulering til å teste ulike løysingar. Då må ein berre programmere dei ulike løysingane, ikkje bygge dei, og simuleringa kan ta nokre sekund eller timar, ikkje månader. For at eit slikt program skal gje realistiske svar, må det nytte matematiske uttrykk som stemmer godt med røynda, og då treng ein eit godt matematisk uttrykk for vekta av skinka som tørkar.

Kva er mest eigna? Strømmen vs Weibull vs Fick

I oppgåva samanlikna eg tre slike uttrykk, eller modellar, med målingar frå tørking av skinke i laboratorium, for å finne ein modell som var godt eigna. Den modellen som var «best» vart fyrst skildra av Strømmen i 1980, og ga då veldig gode resultat for tørking av klippfisk. Det var likevel eit problem med denne modellen: Tørkinga tok aldri slutt. Det matematiske uttrykket sa at vekta alltid ville minke, og skinka fekk då negativ vekt etter kvart.

Grafar for vekt av salta skinke over tid
Målt (blå) og simulert (grøn og raud) vekt av salta og usalta skinke, vha. Strømmen-modellen. For usalta skinke vart den grøne kurva justert etter alle dataa, den raude berre til den fyrste tredelen av dei.

Dette var sjølvsagt feil. Om skinka kan tørke eller ikkje, avheng av kor mykje vatn som er igjen i skinka og kor tørr lufta er. Når skinka inneheld mindre vatn, vil ho tørke saktare. Ein kan seie at potensialet for tørking vert mindre. Difor vart modellen endra litt i dette arbeidet, slik at vassinnhaldet i skinka påverka tørkinga. Ein realistisk måte å gjere dette på var å nytte det som vi kallar for sorpsjonsisotermar. Dette er røft sagt målingar av vassinnhald versus tørkepotensiale (dersom ein trekk frå til fuktinnhaldet i lufta), og akkurat det modellen trengde for å gje svært nøyaktige resultat:

Graf med ny og betre modell for vekt av salta skinke over tid
Resultatet for usalta skinke etter endringa av Strømmen-modellen.

Å etterlikne duger ikkje til å føreseie

Dei to andre modellane eg nytta var Weibull-modellen (Corzo, 2010), som faktisk var meir nøyaktig enn Strømmen-modellen, og Fick-modellen (Bantle et al., 2014, Gou et al., 2004), som er vanleg å bruke, men som hadde litt større avvik enn Strømmen-modellen. Alle modellane nyttar parametrar som i utgangspunktet er ukjende. Ved å prøve mange ulike verdiar finn ein kva parametrar som gjer at dei kan vise vekta til skinka mest nøyaktig som funksjon av tid. Desse parametrane bør avhenge av fysiske forhold, og berre det. Like forhold burde gje like parametrar og lik tørking.

Weibull-modellen sine parametrar avheng ikkje av fysiske forhold. Fick-modellen sine avheng av fysiske forhold i nokre studium, i andre ikkje, men parametrane varierer sterkt i ulike studium (Bantle et al., 2014, Gou et al., 2004). Mykje tyda på at desse to berre kan gje nøyaktige resultat dersom ein allereie har målingar å tilpasse parametrane til.

Dei kan altså etterlikne, men ikkje føreseie korleis ei skinke vil tørke, og det var jo det som var poenget. Strømmen-modellen var òg meir nøyaktig enn Fick-modellen.

Modellen som klarte seg best

Strømmen-modellen inkluderte effekten av fysiske forhold, men hadde òg fleire ukjende parametrar som ein måtte finne. Dette er ikkje feil, men dei bør altså ikkje variere sterkt mellom ulike studium, berre med forholda. Dermed kan denne modellen vere realistisk, god og i stand til å føreseie tørking, men han kan òg ha same feilen som dei to andre syntest å ha. Dessverre var det for få data for hand til å avgjere dette spørsmålet, men modellen klarte seg bra trass variert temperatur, luftfukt, skinkestorleik, salt- og feittinnhald.

Strømmen-modellen kan altså godt brukast i simuleringar for å redusere energibruk og kostnader.

Vegleiarane mine, Trygve M. Eikevik, Michael Bantle og Inna Petrova skal ha takk for all hjelp. Inna Petrova skaffa meg eksperimentelle data som ho og Michael Bantle hadde tørka og målt, og dei var svært støttande då vi drog til Japan der dei presenterte sine arbeid og eg dette.

Dette blogginnlegget ble først publisert 10.09.2015 på www.ntnutechzone.no

Profilbilde av Karoline Husevåg Kvalsvik
Karoline Husevåg Kvalsvik

Karoline Husevåg Kvalsvik, nå uteksaminert student ved Institutt for energi- og prosessteknikk, NTNU. Vegleiar hennar var professor Trygve M. Eikevik.