高温高压罐头食品蒸汽灭菌是食品加工业中的重要生产环节,它是现代工业灭菌过程最常见、最普遍的方法,具有十分广阔的工业应用。同时,该过程是一个具有危险性、不易控制的高能耗生产过程。为了使该生产过程更加安全、可靠、可控、节能,有必要对该过程进行建模、仿真、控制方法及优化设计等方面的深入研究。　　 本论文首先,从物质守恒和能量守恒两方面出发,建立了高温高压罐头蒸汽灭菌系统的数学模型。该数学模型由灭菌锅模型和罐头模型共同构成,而两者又通过能量传递而相互关联。该模型还包含系统中的执行装置——调节阀的动态模型,这使得整个模型不仅能够完整反映生产过程的动态,还能够模拟各种操作条件的变化对生产过程的影响。在此模型基础上,通过仿真实验来确定传热系数等模型参数值,得到了完整的灭菌过程数学模型。并最终通过对灭菌过程各阶段及整个完整灭菌过程的仿真实验分析,验证了模型的合理性。　　 其次,对罐头蒸汽灭菌过程进行了控制策略设计。对灭菌过程的主要变量:温度、压力、液位等分别设计了工业上应用最普遍的PID控制系统以及近几年快速发展的先进控制技术——内模控制(IMC),并比较了两者的控制效果,反映了内模控制在工业过程控制应用方面的优势。并最终在仿真模型上建立了灭菌过程的全自动操作和控制模拟。　　 最后,对罐头蒸汽灭菌系统进行了能耗分析与操作优化方面的探索研究。以整个灭菌过程的高效、节能运行为目标,力求寻找最优的操作条件以在过程能耗最小和用时最短寻求平衡点,并对不同操作条件及控制系统下灭菌过程的能耗进行分析。同时在基于对过程了解的基础上,初步确定出了合理的操作条件,使整个灭菌过程得到优化。