Droonilla take away -ruokaa kotiin – miten käy annoksen lämpötilan?

Lämpötilan todellisiin mittauksiin perustuva jäähtymismalli mahdollistaa lämpötilaltaan laadukkaan ruuan toimittamisen asiakkaalle sekä järjestämään kuljetuslogistiikka siten, että ruuan lämpötila on asiakkaalle toimitushetkellä sitä mitä pitää. Tämä tieto oletettavasti auttaa myös lämpötilaketjun verifioinnissa niissä tapauksissa, kun yksi kuljetuksen osa toteutetaan drooni-lennoin. Riittävän kattavat lämpötilamallit mahdollistavat paremman reaaliaikaisen ruuan lämpötilatiedon ennusteen saamisen ilman erillisen reaaliaikaisen mittauksen järjestämistä.

RUOKO-hankkeen mittauksissa pakkauksiin kiinnitettiin lämpötila-anturi, joka seurasi ruoka-annosten lämpötilaa jatkuvatoimisesti sekunnin välein koko testilennon ajan. Testilennot toteutettiin VTOL-ilma-aluksella Orivedellä, ja ne kestivät pääsääntöisesti noin 10–15 minuuttia. Lennoilla mitattiin annosten lämpötilan muutosta sekä kylmille take away -annoksille (esim. salaatit) että lämpimille take away -annoksille (lämmin ateria).

Testilennoilta kerätyn mittausdatan perusteella muodostettiin matemaattinen malli, jonka perusteella pystytään arvioimaan take away -annosten lämpötilan muutosta pidemmällä aikavälillä. Tarkoituksena on ennustaa, miten ruokapakkausten lämpötila muuttuu kuljetuslennon aikana kolmen erilämpöisen ruoka-annoksen osalta.

Tavoitteena oli arvioida lämpötilan muutosta lämpimille ruokapakkauksille kuljetuslennon aikana. Simulaatioissa lasketaan lämpötilat 30 minuuttia kestävän kuljetuslennon aikana sekä 12 tunnin kuljetuksen aikana. Jälkimmäinen tarkastelu toteutetaan sen takia, jotta nähdään, miten malli ennustaa lämpötilan muutoksen pitkällä aikavälillä. HUOM. Lisää simulaatiomalleja RUOKO-nettisivun julkaisussa.

Simulaatiossa asetetaan ulkolämpötilaksi 20 celsiusastetta, ja ruokapakkausten lämpötilat ovat 40, 60 ja 80 celsiusastetta. Kuvioon 1 on piirretty lämpötilakuvaajat kaikille kolmelle ruokapakkaukselle 30 minuutin lennon aikana. Kuten voisi olettaa, mitä korkeampi alkulämpötila ruokapakkauksella on, sitä jyrkemmin lämpötila lähtee tasoittumaan kohti ulkolämpötilaa. Esimerkiksi 80 celsiusasteen ruokapakkauksella lämpötila laskee simulaation perusteella 5 celsiusastetta puolessa tunnissa, kun taas 40 celsiusasteen ruokapakkauksella lämpötila laskee vain n. 1,5 celsiusasetta. Simulaatiot vahvistavat käsitystä, että kotiinkuljetus ei saa kestää liian kauan, tai muuten ruokien lämpötila laskee liian paljon. Kahden tunnin kuljetusten aikaiset lämpötilanmuutoskuvaajat löytyvät julkaisusta.

Lämpötilasimulaatioiden perusteella huomataan, että mitä korkeampi ruokapakkauksen alkulämpötila on, sitä jyrkemmin lämpötila muuttuu. Ruokapakkauksen lämpötila pyrkii tasoittumaan ulkolämpötilan arvoon, ja mitä kauempana ruokapakkauksen lämpötila on ulkolämpötilasta, sitä jyrkemmin lämpötila laskee.

Matemaattisen mallin parametrit perustuvat droonilentojen mittauksiin, jotka tehtiin noin 45 celsiusasteen ruokapakkauksille hieman yli 20 celsiusasteen ulkolämpötilassa. Kun ruokapakkausten lämpötila tai ulkolämpötila muuttuvat, on mahdollista, että mallin parametrit vaativat myös hienosäätöä, jotta malli ennustaisi lämpötilan muutoksia realistisesti muuttuneissa lämpötiloissa. Tämän takia olisi tärkeä päästä testaamaan ja mittaamaan luonnossa, kuinka nopeasti lämpimät ruoka-annokset jäähtyvät esim. 0 – 20 celsiusasteen ja  ulkolämpötiloissa, tai miten nopeasti kylmät ruokapakkaukset (esim. salaatit ja maidot, tai jäätelöt ja pakasteet) lämpenevät kesäisinä hellepäivinä, kun ulkolämpötila on yli 30 celsiusastetta.

Lähteet

Deborah Hughes-Hallett, Andrew M. Gleason & ym. 1998. Calculus: Single Variable. 2. painos. New York. John Wiley & Sons.

Lentola Logistics Oy. https://www.lentola.com

Kirjoittajat:

Miika Huikkola, lehtori, Pedagogiset ratkaisut ja kulttuuri, TAMK
Sara Nortunen, lehtori, Pedagogiset ratkaisut ja kulttuuri, TAMK

Pääkuva: Sanni Joukainen, kuvan muokkaus Minttu Rantanen