автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Модели и алгоритмы адаптации режимов термической обработки рыбных продуктов

оа

скгдовшщев станйс:).лр плздсеа;

7Д.ч оЬ4.051.2(043 )

УГ-ГХМ И АЛГОРИТМЫ АДАПТАЦИИ РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЫКНЫХ ПРОДУКТОВ

Специальность 05.13.07 - Авточ’к’кэац»:? у«

пр;--л

ЛэтогччИрл ‘-/иссогтат« н<< соисканз» ученой степени доктора техничог*”': V

Калининград 1996

На правах рукописи

СЕРДОБИНЦЕВ СТАНИСЛАВ ПАВЛОВИЧ

'' УДК 664.951.2(043)

МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ АДАПТАЦИИ РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЫБНЫХ ПРОДУКТОВ

Специальность 0Ь.13.07 - Автоматизация технологических

процессов и производств

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Работа выполнена в Калининградском государственном техническом университете.

Научный консультант: доктор технических наук, профессор,

лауреат Государственной премии СССР Попов В.И.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Благовещенская М.И.

' - заслуженный деятель науки и техники,

доктор технических наук, профессор

Медведев B.C.

- доктор технических наук, профессор

Протопопов И.И.

Ведущая организация - Атлантический научно-исследовательский

институт рыбного хозяйства и океанографии

199£г.

Защита диссертации состоится

часов на заседании Диссертационного совета Д 063.51.06 при Московской государственной академии пищевых производств по адресу: 125080, Москва, Волоколамское воссе, 11. £ &

Просим Бас принять участие в заседании диссертационного Совета или прислать отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, по адресу: 125080, Москва А-80, Волоколамское шоссе, 11, МГАПП, Ученому секретар».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан " 3 " г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, кандидат технических наук, доцонт

Н.О.Воронина

- 3 -

' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАКШ!

Asc*vaai>HocTb пробяемн. В условиях i-врмиро'лаиг^:: ркночгш отноэаннй предупреждение порчи, сочрлимна качества, мкоиомкоо расходование сырья и другие мероприятие тю снияонию соСосгои-ности продукции являются *а*пвйвики проблемами гн^иой отрасли.

Значительные объемы рыбы, подгифгаю^еЛся холодильному йоисарвированию и тепловой обработке, делают актуальним ~~пег ш»ис»*5Ч5НИй данных протестов и ойо«*дояя|»ч~ ,г,лп «я роалиэа-ц:ы.

Общим для холодильной и тепловой обработки является отвод либо подвод теплоты, поэтому эти виды обработки нохно рассматривать с единых позиций, как процессы термической обработки. Процессы тепло- и массообмена имеют домиинруеаее значение в производствах консервов, пресервов, копчений, ЯЯЯ**!!ОЙ, гу?;еной рыб:; и других рыбных продуктов.

Изменчивость свойств сырья, i'r-poüM'i'CH pproHi--птс,г.:иü , производительности смахник участков. отклонения «“’и-.ног. обра-йстип на предиествуящих операциях, с-чЗхк nmi ноСг'Ггл’ая работа операторов, отказы оборудования, хопоОэ»ия текпоратури я зяая-иости озеружавдего воздуха приводят к разбросу пар-гио гров, г.а-р<«>:т'эризутзих качастпо продукта.

Повышение пищевой, потребктазлсхоЗ ДМШОСТК в конкурентноспособности рнбпмх продуктов позпо’гяэ на осис&о совер-сэаствования базовых схеи производства, применения перспективных технологий, оборудования и видов сырья.

Многообразие футоров, влияхуздх ча свойства при тор-

îîM’i.'icxott обработке, но позволяет участь ах при сортировании СаЙЬЯ и априорной определении рацчоп.чльння технологических ро-гггк'оя. В условиях дойстнуецкх процзтаддстз качество получаемой рыоноЯ продукции существенно зависит от технолога, адаптирую-г,ого резины обработки к свойствам сырья, возкожностян оборудования и предшествующий операциям.

Обоснование целесообразности и разработка способов адап-

Ч

тация рзгянов термической обработки в темпе производственного

процесса к свойствам сырья и другим дестабилизирующим факторам составляет основное содержание работы.

Цель и задачи исследования. Цель работы заключается в локализации приоритетных объектов и задач управления технологическими процессами рыбообрабатывающих производств, разработке способов, моделей и алгоритмов адаптации режимов термической обработки к свойствам сырья и предложений по их реализации .

В работе решаются следующие задачи:

- разработка процедуры локализации приоритетных с точки

зрения целесообразности автоматизации технологических процессов рыбообрабатывающих производств и задач управления; '

- анализ процессов термической обработки рыбных продуктов как объектов управления, определение целей и критериев управления;

- синтез математических моделей управления процессами размораживания рыбы в дефростерах оросительного типа, бланширования в аппаратах непрерывного действия, обезвоживания при копчении в туннельных установках, замораживания в плиточных аппаратах и производства пресервов;

- разработка способов и алгоритмов адаптации режимов термической обработки рыбных продуктов к свойствам сырья с оценкой эффективности предложенных решений;

- разработка схемных решений и специализированных устройств для автоматизации управления процессами термической обработки рыбных продуктов.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие научные результаты: .

- изложены научно обоснованные технические решения по созданию систем адаптивного управления процессами термической обработки рыбных продуктов, внедрение Которых вносит значительный вклад в ускорение научно - технического процесса в области ресурсосберегающих технологий;

- разработана ¥оицдпа.чя аятстзлтрзацп!« гмбообрл^й'гычахздх

теоичрсдеп»; ____—--------

- на о>:н«зв Я1>лдвг*».«цн»^о cMocof*« упряв.тят. проц *uT!.i:it!(3 в оросительных /к»*г>г>ст,'>ра>: (плт«"Н? !■£ Н2С ; f-''М :-s)

Г<Чт.1-',чро1|.:Н г1Л1>(ТН»№*Я Л >114;ритк, ИИЛ«М»*2И1*У S.tuS liO-

'^т-хч"-thij:-. слое» рАзноражипа«»»г>Ч js#5;r

•7гчЛ!-огг.ши>гу »■’•..•!.дрт«>. ivs'wu&w унрав-л<-MV 4”3i«C-CwH холодного копчения рыбы (A.C. K17628S7» ботан адаптиои!oi/иг« , o«r>rr.i ¡«ьчилии ;-лцм

(жя'ччт .-.¡лч^чий вла; осодер-жапня продукта в условиях максимально возможной производительности туннельной устаноя-к и;

- составлена модель динамики соиовмделепия из блашяируе-

мой рыбы, отвечающая основным концептуальным представлениям о механизме процесса и упрощающая процедуру 'Гс^т.г:«^ ^ г -п.

v cju'vtc'^-^m счгл>ч;

r.;p ггроц.-гси i' . y'J,k“

;;у- ф гк:,тп '■^гчЛА‘?/’>>' ^ ';-’то^лч‘: 'iKnaif-’ -

v*'i .ЧлГр,5 fü I*; «y.t*.Н<?Г¥viiO»«wi; -:t- • t»t> -

VT1* i;o к(н:н<л’п;л''; из;%ер<гиия плотности поверхност-

ного теплового потока;

Р 0 -> Ci T‘-t' ’iiJ' > v,0 Д v •' *-> И К р* - Л-'’"' i< * ’* •’ ’•’О *■ v ‘ ' !U £*© —

:;:h;v работы холодильной установка, улучяающнй равномерность поступления холодильного агента р компрессор (Л.с. 31002753) при переменной тепловой н*г*руз%ге;

• рг*Г1Г-.»(?отАк*-« недель cuQcoi- лтрч^г.огж•? лиил^Л av лроиз-

J. ;Д^'т.и\ НИЙОСОЛОИЫХ npecepi»0!2 , * VT; ;>ГЧЛЛ1„Гг*Й V-"

:< созрез<9*!?5ч

методика исследований. Б работ© «спояьзуптсл нетоды системного анализа, &кспорккента«ьно-^?атх1стическне я экспериментально-аналитические подхода к исследование технологических процессов, методы теории автоматического управления, теории

ч»

вероятностей и математической статясгэкн, пяанироваичя sxene-

римвнта, метрологической оценки результатов измерений и имитационного моделирования.

Практическая значимость работы. Показана эффективность использования промышленных исследований при репении задач по совершенствованию технологических процессов действующих рыбообрабатывающих производств. В ходе исследований разработаны устройства управления тепловыми процессами при консервировании (A.c. N1511438), процессом замораживания в плиточных аппаратах роторного типа (A.c. N1027484), устройство, обеспечивающее

равномерное распределение соли по поверхности рыбы в банке

(A.c. N1763295), а также линия по производству малосоленых

пресервов (A.c. N1824151). Технические решения отрабатывались

методами моделирования, макетирования и при испытаниях в производственных условиях.

Обоснована целесообразность адаптации технологически*

режимов термической обработки рыбных продуктов и использования для ее достижения двухуровневой системы многоцелевое управления, верхний уровень которой по выбранному критерш достижения цели и модели заданной структуры в циклическом режиме работы синтезирует программу, отрабатываемую подсистемам! нижнего уровня. Показано, что наивысвшй приоритет для процессов термической обработки рыбных продуктов имеют частит критерии управления, определяющие точность достижения квазиоп тимальных значений потерн массы, конечной температуры продук та.

Предложенные способы, модели, алгоритмы, средства системы управления позволяет оптимизировать и стабнлиэироват технологические режимы, повысить точность управления, ритмич кость производства, что, в езею очередь, дает возкохност улучшить качество продукции, культуру обслуживания, уменьшит потребление сырьевых и энергетических ресурсов.

Научные положения, выпоенные на защиту.

1. Концепция автоматизация технологических процессе рыбообрабатывающих производств.

2. Математические модели процессов торнической обработл

рыбных продуктов.

3. Принципы построения систок,___________способы" к алгоритмы

управления пр'оцэссами теркнчесхой; обрлботки рыбных продуктов .

Рлвлячация результатов ряботк. Результаты исследовании реализовав« ь ьиде моделей, алгоритмов, лрогракм, методических рв*ом*ндац»'К, устройств и макчтоь скутчи управления процессами ТОРМИЧКОХОЙ ОбрабС'ГУК рыби при выполнении в КГТУ с 1982 по 1996гг. научно-нсслодоият^.-п.гких работ яг томе.« "Т«хш*ко -зхс-иом~исс:^йй виялиз обьск-к-ов автоматизации рыбообрабатывающих производств" (Н гр. 01890055999, N гр. 01860015102); "Анализ целесообразного уровня автоматизация технологических процессов обработки рыбы на береговых предприятиях Западного бассейна" (Н гр. 01878863851); "Исследование и разработка систем автоматизации технологических процессов и установок рыбной ПРЭНЧЩ-ленности" (И гр. 81С5Р070), "Исслед эя.чнид и разработка '¡ипопих схем двтсммТиийцяи гспполых аппарг1"!оп рыбоконсервного лрскз-зод-чгв«»" (К гр 0187С0006;')7 ); "Разработка тб.?нкко~зкомонм-

■¡.гсчого о&о<"ио*чнкя мл аптог«г‘тизировиннус систему упрапяе-кли рибод>ис«ра:;зй линией" (К ¿’р. 01й?0055999), "Исследованко

п разработка систем автоматизации гвхкоАОгичесхи» участков р«бс'о0ргбати».-1)!>*и;< производств Западного бассейна" (К гр. 010У0С&8«32).

По.чуч?!()!.ио результаты использояаяис». НПО Ирыбтч»хцвитрн при «г.дорпн 1лц1-1и плиточного аппарата, дефростера оросительного типа, бланиироватепя непрерывного действия; НПО по технике проныяленного рыболовства и заволоч-тртулором “Теидра" при р*??'350'Г)1!» к коигате отдельных устройств к «ашнз по прама-аодстпу калгсолоних пресервов в целом; 5ЯТО Эзприбтвхцчнтр при рязработка йоятнльной установки 5511-ИКД .00 . С00; ?КК "Кайа" яри соЕ^раеиствосании процесса сушки рыбы в туннельных почах И11-ЯКВ. Результата исследований использовались к для совер-яэнствопания учебного процесса в КГТУ. Для обучения студентов, специализирующихся по технологии рыбных продуктов и автомата-

Ч . .

зации технологических процессов и производств, в лаборатории

- (і -

"Автоиатгізацка технологических процессов’' КГТУ иаедоны в учебный процесс :ю дисщжпнкак "Осковы автонатиаи" м "Автоматизация технологических процессов отрасли" стеидм, отракай.чно специфику управления иссяодуеюсчи процессами и установками.

Технические решжия по автоматизации технологических процессов, основные результаты промышленных исследований н обследований рыбообрабатывающих производств нашли отражение в учебнике для студентов вузов по специальности 27.09 "Технология рыбных продуктов" (С.П.Сердсбиицев. Автоматика н автоматизация производственных процессов в рыбной иромжалешюсти. М.: Копос, 1994. - 335с,).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работа на различных этапах ее выполнения докладывались и обсуждались на международных, всесоюзных, республиканских и иежву-зоьсісих конгрессах, конференциях, семинарах и совещаниях, в частности:

- XVI международном конгрессе по холоду (Париж, 1983г.);

- 5 симпозиуме ’’Насосы и компрессоры“ (Магдебург, ГДР, 1985г. );

- Республиканской научно-технической конференции "Проблемы автоматизации перенастраиваемых производств" (Волгоград, 1983г. );

- Всесовзной научно-тйхиической конференции "Автоматизация технологических процессов и производств в пищевой промышленности" (Москва, 1989г.);

- Межвузовской научно-практической конференции "Социаль-но-энононические и научно-твхничеекке пробивки АПК" (Одесса, 1989г.);

- Республиканском научно-практическом сокииаре "Микропро-

цессорные системы управленая технологическими процессами пищевой промышленности: ошп разработки и эксплуатации” (Киев,

1991г.;

- Республиканской научио-тсхаичоекой конференции "Биоие-

дициноксо и экологическое приборостроение: наука, проннилек-

кость, рынок" (Рязань, 1992г.);

- 9 -

- Мдсдумлродноч «сонгрйссо по уогэду__________________^!!0*ла*явип« ч-

к^р'Гііои транспорте-счгохаг. й е ЬулУЪс*" Поліса.

! ;

- Международно# яг»учн»-т<»хначі'сво''. рч.-тда ,'л>,",оч.гг>:

-j.it,і-гі :ігіїтсхн:ічо .;ччх .:»стеи а •>< воаиах рыночной »»пгте«."-. -л не;.версии" (Могк»я. І^іг. ];

[V Ъ:'!'Р‘:(-С-.'.р-К'.>?! г».і учко- Т«2ІШЧЄСКОЯ ХОНфервНЦИН "ДИНЙ-«:«в процессов и аппаратов химической — 42^.10« нп’’

ЮШ" •

- Мовдународной конференции "Математические метода в химии к химччесхой технологии" (Тверь, 1995г.);

- Всероссийской иаучно-прахтичзсхой конференции "Пкщепро-иавтоматизация - 96" (Москва, 1996}.

Публикации. По результатам исследований опублт?чог;пно Гі7 печатных работ, в том чис»с С. «ччг.*г? •' I г.«-, -1.“ Г' -.

V * <‘У р -I ч ї-с’5' ': і “ Г' * • ї * ■‘г I :■ »т ‘ ‘ Мі -!-<-*■ -'* >■ "1 • Л-'.? ст.\ -

І:;.Л''*УРГ и (КУ^.'ННИ

-Г --.<>.'*’1 -л и' ’ .< ;4л Л О 3 ■' '/'0>ч: г гі

'"д-чт ''-2 у'-'.-р:г <1 . ’• 0 т^о;пь гмяс-.. ;■ 'и: ,?;<л "ууц Из ¿-1-3

■ , пгшюлвиия яа 29 страницах, всего 334 г—г- — ;.;

СОДЕРЖАНИЙ РАБОТЫ

Введена» 05оС:!'>,іл‘іі ау.гус;іь’.'-',::'?> . 'Vлі.-;і-о,ї

:5.-<дй!,я !«гг (»«дотация. лоуізяка иг<-ыэх новизкя г 'ч>дг.*гнч<»сч<л«* ампчииость р»??!-.тн.

Гйаеа Кокцоптуальане ґ.оііросм автоматизации технологических процессов рыбообрабатывающих производств

Суцэствувчио методы построения систем управления и технические срадствз принципиально позволяют реазть большинство задач автоматизации дискретних и нег-рорм*’«?: производств. В этих

Ч

усдовнах аыбор направлений автокатизаіпш, скдмчая форхираванко

критериев предпочтения, определение технологических объектов управления (ТОУ) и оценку целесообразного уровня их автоматизации, является ключевой проблемой, определяемой эффективность интеллектуальных и материальных затрат.

Процедура выбора ТОУ рассматривается как итерационный процесс выделения приоритетных видов продукции, определения базовых производств из числа наиболее подготовленных к автоматизации и типичных для отрасли предприятий. Потенциально эффективные объекты автоматизации исследовались с целью конкретизации функций и критериев управления, выбора принципа построения, структуры и параметров управляющих подсистем. Сравнение альтернатив базировалось на многокритериальных методах принятия решений, как более приспособленных по сравнению с методами системного анализа для решения задач выбора в условиях риска и неопределенности. Формирование, ранжирование и оценка значимости показателей выполнялись экспертными методами с использованием результатов обследований, проведенных по единой методике.

Основные работы, связанные с исследованием производств приоритетных видов продукции как объектов управления, выполнялись на базовых предприятиях: Калининградском, Балтийском и

Рижском рыбоконсервных комбинатах, плавучих заводах "Тендра" к "Агат". На ограниченных интервалах времени обследуемые производства рассматривались как квазистационарные объекты, целесообразность совершенствования которых определяется потенциалом производства, оценка которого выполнялась ресурсным методом, позволяющим получать сопоставимые результаты для предприятий, работающих в различных условиях.

Анализ работы поточных линий рыбообрабатывающих производств показал, что важнейший причинами образования потенциала, зависящего от управления, являются использование режимов обработки, не дифференцированных к фактическому состояние» сырья; значительный разброс показателей, характеризующих дозирование компонентов; несовершенство учета материальных, сырь- ] евых и энергетических ресурсов. Фактический уровень автомати-

зацин процессов тепловой обработки рыбшх продуктов, исключая

стерилизацию, в 2 - 3 раза ниге рационального. ___________-—

Показано, что приоритзтнннк с"'точкя ''Г целесообраз-

ное* и явтонатлпадик являются проичі'.одствл стбрнллэованных комсервос . ¡¡уесйриов , копченой к ••«мороконной рыбной продукции. Оддимк дял е.ндялекних производств ЯЭ:(ЯОТСЯ процессы тер-н.ічоский обработки, окаэмйпеди«? оиребвдивдор вяиккио на кя-•-сство готоууг-о ародук id , ere ион t исг. о* ьзоаакйя сырья и заграні энергии при соблюдении требований по том“"'???: д><¿гіронлччт ХОИПОНвИТП» Г 'iZ-.^C'iUy y«fWT!Cp;wiKH>S t ДЯ« ПРОС«»)йОВ и хонсер-

ВОВ * -

Наиболее полно использовать резерви производства с различными уровнями механизации и автоматизации отдельных технологических операций позволяют персональные системы управления, рациональная архитектура которых определяется подготовленностью объекта к автоматизации. Для скстг.% управления про• цвг-саиіг т*рпич*<:кой оСрг.ьо-сии рибкач HV'-’-l'i«'■ -1'1 принят *{<xtr?«K• гурный япсн&чг, а кото; ом nt-рсоня.чъ:и/Р, кокпыггвр елрвдозя¿1

',/;.!ДаЧИЯ Г»СГ<’”ДВ Р<'Гуі;м;.'ОВи..'ИЯ аар4М«Т?С» твх^п^отчисехх НрО • «•jccus г г. вы т.'ікого у, пасса, докапаяси'л в гл>сй*=дцк« годи

с\>;.-я гОаость мри реасппк задач управления рьзлачными

ТОХИОЛОГЯЧеС» ИК\! ЇЦ-ОЦЄССММ!! , ОТЛИЧаЮ’СЯ ВОЗНО?.!ЮСГ1.Ы принеи«-

ння разнотншшх ««куонрочиссорных контроллеров в ранках одной станции управления, допускапт зппарa-r/piijn чоьааиовку, наладку и nycu скланл »одк-'оіі-їтєяой и "разинг‘.аь\ю ыгдороін.

Сйойстад рыОиых продуктов как объектов термической обработки зависят не только от их вида, рззнарного ряда, состэяа к способа разделывания, но к от продоаягтод? ,to гтл к условий хра-г«і»м,їііогкп ох:і4КЦ«ни>і, зэлора^.ияаигли л других факторов, йредЕкл-гаукяімх окончательной оСработл е. Участь eve ?тк факторы !5>'И сорїіірОБ.іні-и сирья и априорном определении режимов обработал! К^илТИЧОСКИ невозможно.

Вопросы научного обеспечения решения проблемы адаптации термической обработки рыбных продуктов к перерабатывазному

• Ч

сырью рассматриваются в последующих главах.

- 12 -

Глава 2. Идеализация процессов тепаовой обработки рыбных продуктов

Определенна актуальных дзч кониротного рыбообрабатывавце-го производства задач автоматизации, рациональной очередности их реализации, необходимых технических средств к систем целесообразно начинать с создания сзовго рода исходной среды автоматизации в рамках система ироныжаенных исследований. Этой средой служили экспериментальные системы контроля и управления, разрабатыьаекае и эксплуатируемые с участием производственного персонала.

Целевым назначением промышленных исследований как информационной базы автоматизации рыбообрабатывающих производств является выявление, локализация и ранжирование факторов, дестабилизирующих показатели качества продукции, ритмичность производства или приводящих ц нерациональному расходованию ресурсов с последующей идентификацией взаимосвязей показателей качества продукции со свойствами сырья и режимами обработки, зависимости последних от загрузки оборудования, потребляемых потоков энергии и состояния внеанай среды.

Разработанный алгоритм прокыавешшх исследований предусматривает комплексное использование информации, полученной при обследовании всей технологической цепочки по производству рассматриваемого продукта, экспериментировании «а действующем объекте и математическом моделировании процессов обработки рыбных продуктов.

Экспериментальные исследования в условиях действующего производства проводились сериями, охватывающими основные ситуации, вызванные колебаниями потоков продукции, воды и энергоносителей, изменениями свойств сырья и параметров ьнеаней среды. Дли уменьшения корреаировакиостн переменных в увеличения "раскачивания'' анавизируемых фажторов исследования выполнялись по активно-пассивной схеме. Б группу активных переменных относились, в основном, возможнее уиравмавгцке воздействия, характеристики сырья и потоков продукции, оказивашцие наибольшее

- 13 -

влияние на поквэлтзнй заш*равнности спороц^и. _____

Ряэдоражягеанип рыЬ'н. 3 качеств»-- ,>*;»,«м?'. r¡j>n.

.иссдвло*»чшг пг-Бцисся ральорахтговрим г<мбм - о.чанизкро-

г.яииуй лнух^С1><глй“С,.>н;5 оросительный дсфрос- «f действия ТИТ! Л V?.-5fTA -1 1 2 .

«5>.-!Н1'Ш!1*',иъмс мсспедования поч».гп."« , пиГ'-нцк;-<.ч •

bowo-v^-tií of-ocií’-oui-i-.o.-o í'.í'-.k' д ::tойэъодетваиных

»■<•• .i-i'jf. f-t j {%} ■:■::i ,»ь полностью. Диапазон измен«*«“?4 r¡..,..«o»-тури тела рыб на выхг>*? т;2 «^иг^лт is с, что

uoví’«"'- "cao от^ут;’ úiinrt свягзи режима размораживания с нччапь-ной температурой, размером рыбы з блоке и другими свойствами сырья, загрузкой аппарата и насвоеврс*и«>иным удалением отдолип-яойся от блока рнС>ы я;< зоны орошения. Перегрев рабы приводит к перерасходу воды, энергии, повышонному соховыделению, ухудтааст показатели качества и повывает трудоемкость <>*?•=*>• :>.Jvr Г'-: сенного СЫрЬЯ.

- ..V ;■ ..Vм ■>

о- - перепад температур oíwwpt-;:.

рыбы.

v;í.no,r:,-,Typ,-¡ ЕОД!>- равна

____Д£Л ^ I кг\

С S ■ Do,1/ г> ( //V

ter. ex. (&$) t-RM г -л _ fu г> / Ггг:-'&£>

Т.«Ь Г-ГГС'ЛХ ПТ Т^'П'.'Г'-‘‘'г УРЯ В r-£i f! £; ч> ¿ .í,y , блс^ои //¿LB,

.'íía’-fvn^t'ínMx mi ветви sr?víT**vVpa, p^-j-no^ -í cpr^-?=:-r!¡í

во км Л./7 и -íojtPoc^H /í\£ , Vi rf,i ра^лоуддизаняс , в

и»'',>Гч<Т np«>?OU»í

> - j^L -54, (3)

' ¿ tí* *’

где -¿Я ¿/ü - длина ветви и скорость двихения конвейера.

Мощность /tfe, подводикгя к блоку п номелт »рекони í^, за-

- 14 _

висит от темпа размораживания Я :

Мб(г) =■ [¿(^) - <~{¿p^)] ■ 3^(гпд%^ , <4)

где - энтальпия рыбы при среднемассояой температуре

блока íf)^ на входе в дефростер.

Расчеты показывают, что условие

может быть обеспечено при выборе температуры ороваккцвй воды с учетом свойств замороженного сырья и удалении отделившейся от блока рыбы из зоны орошения без задержки.

Результаты математического моделирования динамических характеристик дефростера в пределах погрешности измерений и исходных данных согласуются с натурным экспериментом. Экспериментально показано, что повыяение температуры орешающей воды £-0/} на ~ 1°С в диапазоне 14 ^ £о» 4, 22 "с сокращает продолжительность размораживания на 3%, а среднее квадратичное отклонение температуры поверхностных слоев рыбы 6^ находится в пределах 2.5 - З^С. Вид, размерный ряд и состояния сырья при замораживании могут в 1.6 - 2 раза изменять время размораживания .

В совокупности подученные данные служат исходной базой для реализации системы адаптации параметров технологического процесса размораживания к свойствам сырья.

Предварительная тепловая обработка консервов. Основное внимание уделялось бланшированию в паровой среде как более предпочтительному виду обработки по ряду показателей, учитывающих органолептические сценки и пищевую ценность получаемых консервов, техническую реализацию оборудования, возможность механизации и автоматизации, затраты ресурсов к область использования.

Экспериментальному исследовашш динамики потери массы'как важнейшему показателю заворнонностн процесса предварительной тепловой обработхи посвящено значительное число работ. Результаты исследований (рис.1), полученные сотрудняхаки АтлантНИРО при обработке скуибрки (кривые ”1,2,3), ставрида (4), трески

о

10 20 30 40 50 60

Рис. I . Динамика потери массы различите видов рыбы при предварительной тгяаошЗ обработке

(5), борикса (6), макруруса (?) свидетельствует о значительном разбросе данных, что обусловлено условиями экспериментов, видом, жирностью, лродаествумцой обработкой сырья м другими факторами .

В экспериментальных зависимостях можно видедять две ста-дни, первая из которых характеризуется увеличенном температуры и уменьшением массы сырья, а вторая - относительно медленным еоиовыдоленион в условиях, близких к изотермическим.

На основе совместного рассмотрении процессов переноса энергии, вещества и кинетики конфориационных превращений белка разработана математическая модель соковыделения при бланшировании рыбы, отражающая особенности динамики потери массы и позволяющая оценить влияние главных дестабилизирующих факторов и управляющих воздействий на выход продукции.

При построении модели учитывалось, что процессы денатурации белка удовлетворительно описывадося уравнением кинетики первого порядка. ДаяьнеКгше конформацнонные изменения белка (коагуляция, агрегирование) наиболее вероятны при высокой концентрации денатурированного белка, т.е. характерны для завер-пасщих стадий обработки продукта.

Учитывая, что хинформационные изменения белка споеобству- . ют переходу иммобилизованной воды в свободную, возникновению напряжений сжатия и выпрвссоиыванюа бульона. Соковыделешш, вызванное процессом коагуляции, рассматривалось как результат двух последовательно протекающих необратимых химических реакций - денатурации к собственно коагуляции.

Процесс накопления коагулированного бсяха описывается системой трех уравнений первого порядка, реыеаиа которых удобно представить в слодутщем виде: •

«■>

где О, §. С - соответственно концентрации нативного, денатурированного и коагулированного бсяка;

- константы скорости реакций денатурации к коагуляции.

Зактичесхс«» еохоамдплекг»* яропорцион г. л >«« с» су "«о продуч-оз де’.мту!>л]»‘!>’ и коагуляции -----------------------------------

6 т С -- -Г“; Г -¡/¿¿г-*'<}{■/- е ) /~е II " '

л'-г-А/г. '' ' '.,-

яочлпмапг-т, что дчн-'^мча щгл;-.; '■■■ г\-и 7! 'Т'^ой

'зрицасса со£овндвявияя «я'»,'*"Г"Г7С'' -•..-■ и.-.-дя

мй:ч:о1?сй •.гг-.-.'мратуг^ гбрз^тупм-'ксч-е :’-=-»•>*■ •"•.

йр'Л {\<* \< /Г/ И ОТКОСИТЙЗШО НвСОЛМЮЙ ПрОДОЛ)ШТОЛ^Илг—и

бланширо»

х » »тпмрг**

1,ь^. ЬйССЫ .

^ом*ни >н ~ //XV . нохио описать приЗлижопчой эависи--КССТМО, удобной ДЛЯ 1фаКТИЧ<?СК01*0 применения-

У> А/ --- /'#£■#(/ ~ гг Г/ ^ (7}

где - время;

(&*£)-ЯГ;

и*-

Г'ЛДь--* ‘>Л^!27*^ 'ЗЧ</.‘-V Г. 'Дг^Г.г'? .

у) '¡¡I: 4 л *"Ч’ :~:

о »ч/чт? -»чсис-рм*^*.^ а я •-'

г; ¡о-_'о»;ог;> }и:полт.*?.о,ч..-,*-‘.,< ”. (**'

/ п -1^»' •( •’ - ИТ'-.-/П>- ;;

¡ь'..М ' - 7 I. ^ - 0. 2. Л ,$ у •- 0Г *7.

Диапазон влияния згириостн, пи^^гт* ■у.;т';>о".’п )(ччо Л 1*£>мом * о , и ¿к':*»-!

гл'-'ч;-, (,- по ириаын 6,9 ДО (рис.I). Кривая в соответствует мелкой, немирной рыбе, неплотно укохенной в банку. Кризис- 9 И 10 построены ИСХОДЯ ИЗ Д0ПУЩ«*И1*<*, *ГГГ, ?-;•<,^¡:с:'■-■■ > ■ »•,,,

иг*'. О ) и т'й Ир\*й:> {1.0} .

^начипость вида, *ГИрЧОГТ57 Т* -■-•• • }1 < \ф ^

?»•■«•■ :гя , ч^съвнно от>п/и--:-‘п^г»;*->гп р^чнеьша/* рчл . '.л*' -.-оСа разделы^

и укладывания рыбы в банку, и других факторов, влияющих на выходные показатели качества процесса бланширования, после предварительного экспертного анализа исследовалась методом мгновенных выборок п условиях действующего производства, Огхслернменталькмс данное » целом согласуются с результатами

теоретического гш&югза в похаЗыва»?, что сортировка рыбы по виду, жирности, размерному ряду, обеспечение постоянства дозы, укдадываекой в банку, является необходимыми условиями стабильности процесса бсакаарования ло потере массы.

Среднеквадратичные отклонения потери массы при бланшировании, полученные в ходе промышленных исследований, находятся в пределах 2.3 - 3.8%, что значительно превышает требования

технологических инструкций (,<1%). Анализ математической модели показывает, что умеиьзшть разброс по потере массы можно увели~ чениен продолжительности бланяирования. Средним значением потери массы можно управлять, изменяя расход пара, продолаитель-ность бланширования и скорость потока в камере подсушивания.

Модель динамики потеря массы дополнялась системой уравнений, описывасгрмс процессы в основных подсистемах бланшировате-ля, включая паропровод, калорифер, камеры проваривания и подсушивания.

Полученная система из 29-ти уравнений позволяет исследовать влияние нагрузка, расхода пара, параметров внешней среды, числа включенных вентиляторов и конструкции отдельных элементов на динамиау изменения температуры и влагосодержания в камерах бланпирователя непрерывного действия.

Результаты моделирования динамических характеристик блан-пщрователя по основным каналам передачи воздействий в пределах 20%-ной погрешности совпадают с экспериментальными данными, аппроксимация которых передаточными функциями приведена в табл.1.

Полученные модели служат основой для синтеза рациональной системы управления процессом бланяирования.

Тепловая обработка при холодном копчении рыбы. Совер-юеиствование технологии дымового копчения на современном этапе направлено на улучшение качества продукции, получаемой кэ нежирного сырья, снижение затрат энергии, повывеиие производительности и уненьввине эмиссии дыма. При использовании нежирного сырья определяющее значение приобретает процесс обезвоживания полуфабриката, который необходимо рассматривать ао взаи-

Пврвдиточт**»" фуішіим Сланинрсйа?

_________Таблица-1

ка я {\>,()Очем режима

Передаточная $7гкции

,,уи- О.О^с^50

'‘Г'ЛУ '«26 Я * У

' 1 ' *■ У

,у,_ 6-/е~2£^ ^ ~69&/7+~і!

Ш‘ -в6л1р2

262р * У

мосвязи с содгразниеи г.х«« :: язиё^чаяс

д/кта. г.")!;>;оилл{.вЫ? подход >. "?;м:ч>

с5с*.ч>«ччонии равновесия ¡да.-аыего

Вкходкм в-вл-ічяма.» Ечодпля пеличи«а| I

г1‘вНП»--р-Д'Уу£УЗ Т> Ї-Ліїо ■ Подача сырья, і

ре лро^ариэааал, “с % загрузки

Температура о у - ї:мр>’4 ,

Г*» г.1дсутз;^а;*а», “ь % загрузки

Температура в каме- Расход пара,

ре проварішания, "с кг/с

Температура в кане- Расход пара.

е ре подсушивания, С кг/с

; яг>:.«і*ХИОСТИ Про-иі!.:і;:иї' бо чік-/іітсч н;. ос :■ гі'- '. кассои^р?лс.си ,

ііі і-і'-мої •: - Н )П';.р<’«‘<т;>с1! ДВС .

Гпдкс.іл^оть потерч насси о-.’ (>:>».нй ;ій(;-..м’м уо'.-.іноіікп , .чи-;і а . ‘'поі';’6і і.азделнвсінкч , «дрноотг., ,;:г. ■ :,чм >■ :^.д--1: обработки и /іруг'и.т свсйста сырья ограничивает ¡¡г.пчожно,' ть испо^ымкания для построения систем управления моделей без их экспериментального утеччачяя п ходе 1і р О И 'і К О ДС' У 7я.-. і !:іО Г • > !:р01ІЬ-;"М ,

З д.лічой работе ос.коьног т<:и.'і:иНйо уделялось разработке модели, связивасщей потери массы с параметрами технологического процесса, и алгоритмов, обесаечньающих адаптации рот:ч-зв обработки к с»іні>т>,зк і’ирьл л." ;:■(?.г,\г;г.,'.ччмергний массы

•< .••(••.•и с прг-ду ктси. Клг./чы к лс-тъ рассматривалась как подсист» -ма, послодоиатольнос со?дкнояч“ когг.ри.;: .м абра чуі-т тунно-иьную печь Течкой подход дзет вс-ішоішос'Го создавать системы управления коптильными установками любой конструкции, используя, в основное, общепроныпленньш технические средства.

Значительное число клетей (р исследуемой установке 15), отсутствие, как показали промышленные исследования, застойных зон и изменений резгкмных параметров но объему клати соот-

ветстьует основюш допущениям,' положенный в основу ячеистой модели. Анализ иоказшше?, что процесс транспорте влаги в основно» проходит в изотермических условиях и подчиняется закономерности« регулярного ражена.

Разработанная математическая модель включает в себя совокупность уравнений материального баланс« для потоков сухого воздуха и влаги, энергетического баланса дяя массы воздуха, элементов конструкций в рыбы, находящейся в і -ой клети, корпуса туннеля, в котором расположена указанная клеть, и заваси-ьостк скорости обезвоживания от начального /И? и равновесного ІУ/Р влагосодерхания продукта в I -ой клеш:

--Д-тро-ехр(-'гуг), 1 1

¿■¿г

где /»/^-^-/7//-^ С10)

Т - ^ Р Од^

¿6 ¿Л'- (11)

Коэффициенты вяагообмеиа /3 и диффузии влаги Од вычислялись по зависимостям, пожученная аппроксимацией опытных данных. Плотность сухого вещества ррс , характерный размер & , пло-цадь поверхности Р/ш ркбы в клети и коэффициент, связывающий с ее начальной массой РПрй , определялись по среднестатистическим значеннии для ставриды неразделанной, которая в основном использовалась яа базовом комбинате "Кайя".

Экспериментальные данные по зависимости равновесного вла-госодержания от относительной влажности _у,% аппроксимировались выражением:

=. ? * 0,002-р <12> Р « ■■ 0,002*

Исследования тепловяажностных полей туннельной печи показали, что параметры ДВС в рабочем пространстве установки существенно зависят от *р«иеии года, равномерности подачи, качества опилок я других факторов. Промышленный исследования подтвердили перспективность разделения туннеля на зоны копчений и сушки, позволил« количественно оценить эффективность замены огневой тонки калорифером и использовании камеры ороаанкя

а системе иодготов*ч ДЕС. С®а»швимв-Р9Эуяьтчточ-м^тсиагГгї? :.-«;о~ гс. МОЛвКйрООЯЧ!» С Иа17{!5Ш5* ЗДГСОбриМІПТ'/» ;;!>с<''гд,-)'етгя и «итоЗ

І'ЛПЧО .

Лрокзводст/ю їіалосолгеких ьдосчдоов. Неййзюдчнос ті» четного с*.'!;ол:!еиия техим:огнч«сігого рвгааийнтя р огсЗай с г.глена отис я и г.ро‘чя".одс?/8у ^г. ’!.■*'I'■ сгерног без

г:і.і'Л-^ірі'лсльііого посола офъя, технология которых предполагает значитвльиу» пгл-ютіїіїДмилі««» и!"<! продукта 5сл его ствракиззіїии.

Важнейшим показателем, характеризующим производственный процесс, является безопасность иресервоз, определяющая возможность их употребления без рисха для потребителя. Обследования действующих производств и экспертный опрос персонала показали (рис. 2), что основными д&стабзяиэнрутояими Факторами . нр«?ег.~:

п.мки х глгг)уСїу иоч’*че с'тпопнпп г;- •;: и Л.Г-

.,-'ч,з -г урн. о г с а па з»0'Х з1;®' г с им г*. -■

члгго;:,_ї - -ї.>г\ і .■'>],., і:■ ,

ік^г.чпаа ухупорна ирьг-^.яс-в к г<&'.ох*н сС-г-.•.<'••.<•» <-> • гь ■■.

Оїслк'рич.мп'.іль^о ;шо. что «■•-теч'л.<чи о!>.;л'д, ог -

р'іЛОЛї'.х'.Е'.ииЯ стабильно?-^;. г.гричй Ч’.ііям і•;> лоуол зо ■

носл ь і! уровень соля п бункере л^"'*'пї-. Лско.аьзувмыв дозаторы ( В4-ИДА, Н2-ИДТ. Н2-ИДЛ, Баадер) ие оГюст-'т-ігт- :>лг и. ч«-р> і, ГТе д>-ї'-іг,’« голі! по гюиор^юсг)" продуйте ;ч:;і :..'.■ • г г: ■■ щ> -

ч.^/.інмь <чіли на «рай банки и росту брака при закатке. По результатам экспериментальных исследований предложено устройство дозирования соли з движущуюся тару, *>•!-.:<• р.л'нсі*---р :ан

'і'ч:'',-р“дс п--нк‘; голі* го поверхности и уск'

чро'^чгтлн'ля.

Ра^работаЧл нодоль, легко ¿длитррувмя V ко.!ікр«гной гох-іюлсгии и учктывагчая взаимосвязь процесса просаливания, температурного реяима и логики работы линии как важнейших факторов, определяющих динамику микробиологической обсомеиенности.

С точки зрения оценки кзнеионпя температуры сырья и полуфабриката по ходу технологического процесса все внешние воздействия разделялись на три группы: операции дозирования, вогэ-

Рио.2. Фактору, влияющие на микробиологическую обсемененность пресервов

действия, пригодччао к 1*>гулярпым и еу8і%стзонно иэст&ционарнык тоиаовкм режимам. Взмеиемиа токиорлтура продукта,__________________вызванное—

--дмярэяанйёП^онпомеито*, интегрально олрадоаяо-s гк уравнением тоало 'їого бллляса. Операции ра'дзаизшы, мойки, набивки, СЗОДСТлИеМ SOTOpijX ИЬЯЗІЮТСЯ суЗЮСТВвКНО Н«ОТсіЦИОВаріШЄ тенло-аыо процессы в ироду«?«, приводит при рабо*» линии в номиналъ-'ЛС'П рожимо а с-ге-пленки, которое, как. сох-чамвішт расисты, ьожет finí-ь. \очявиойрсвэно *оордхниру ьнын охлаждением заливки. Теория ' регулярного режима НСП0«К90Ч>» !*’*'*>• ДЛЛ i,U04fe'fe ОХ (ГЯЭГДОуич jii-иСсйиом j» суча^кя?: уедевлях н отопления банок с рыбой, находящихся на ионвейэра более 300с.

Для гарантированного получения качественной продукции верхняя граница рекомендуемого температурного режима просаливания пресервав tпк ~ -2°С должна достигаться за время 'Z' = 35 + 5ч, что, как показывают расчеты, может быть выполне-тк>» еси® •сг.-*,»^-“.ассот}г»я температура лр«еервов д , посту-

пав л;:гч мл с. ил-

t - //- /- ! j (ІЗ)

¿-.'■'/паї - ! Г ач -/ r¿ij t: - ¿ со

¡¡і> uv><-hl>i:m';t І С при T0Nn3pj'."i'ptí охл:<*,дапщ('го го іду:---і

¿':/¡ - -5 í: й тенае охлаждения, cooiвртсг *у*дом центру плотно уло*еш!і;.-о ші'лбг-ля. Результаты код^лмроьааич /допл«творит<*льно согласуются с рекомендациями по технологии пресервного произ-Г! одет в а.

('0^сиом<-'.і!і(; оглимаяміих условий созревания пресервов в наименее благоприятных условиях функционирования линии может бить достигнуто управляемым охлаждением в специячънеч уст

iJ-í'crv.e , и темн'ратура •:«рь‘Л f-j у'ги'тк*' ¿ к:; риоы a ban -

к у превысит допїегикое заачения í-• /їх;к.

ПроДОПЕИТЄльнссть охлаждения продукта с предельным отец -.к єни-ж n.jx в таком їстройстве определяется следующим вы-

ражением:

'¿У = /7>С__________—_______¿у / ^or /rJoy ~¿CQ <)

л Í /¿5 ¿ск'.тау - ¿ср ’

где /77, С, f - соответственно иасса, эквивалентная удельна«

- 24 -

теплоемкость к плочадь поверхности банки с рыбой.

%

В цехом задача управления безопасность» продукта с микробиологической точки зрении сведена к входному контролю обсене-иенности сырья, тары и добавок, стабилизации температурного резиша на участках лиивп и масс доз сырья и добавок при равномерном распределении соли по поверхности рыбы и гарантированном качестве укупоривания.

Глава 3. Алгоритмизация управления процессами тепловой обработки рыбных продуктов

Особенности задач управления процессами тепловой обработки. Анализ кехаиизка формкрозакк« прибили как важнейшей меры эффективности производственной системы в целом показывает, что применительно к процессам термической обработки частные критерии, влияющие на'получение прибыли, могут быть разделены на три группы.

Оптимизация управления по минимуму энергетических затрат относится к первой группе задач и включает в себя подзадачи: оптимизация процесса подготовки оборудования к рабочему режиму и минимизация потерь энергии А'лог при работе установки в рабочем режиме

//Л^о/х)-Fc’tfxjJ —mir/, УеХ (15)

Вторая группа критериев определяет точность достижения заданной (оптимальной) потери массы, конечной или среднемассо-бой температуры продукта. Достигнутые значения этих критериев являются показателями качества продукции массового производства .

К третьей группе относится критерий, характеризующий производительность установки.

Высиий приоритет, как показывают численные оценки и результаты экспертизы, имеют критерии второй группы.

Возмокность изменения приоритетов в зависимости от сложившейся ситуации и предпочтений лица, принимающего решение, делает целесообразным использование стратегии многоцелевого управления, позволяющей изменять цель без существенной коррек-

їди« технической структуры н алгоритма фукацкснкроиашп скотч-

3 соответсгвя» с «р'таятой »рхнточуугой л c's'-tt-nrix упу^з-пыыя прочеесаил -їсрйачвсаой обработки рыбопродуктов чмл<*ля-яись л** уровня. Еорхиий уровень на оснозо уярс"і**<:инх :ю;;ел&й ряуян« ЦНКЛИ'ЮСХОГО повторения процедур ПР'Т’ЧО-’Т-Т'ОГ.Шк” IS роалет задача досп»**»!«?» х<чиоч>'г>а цепі р.і-.ч.*>і.«тр« *.че

■ : ' стадии обработки рчбу и определения программ работы ПОДСИСТЯМ И«»ЧРГГ ’~ЇУ2ІШ, <а.^чал£ЬЛиЮИЖІг ¿..,л1И

пардкетро». Рвссиа'їркзааїшй кусочно-програнинмй принцип улравяения применим при довольно обитах предположениях относительно случайных возмущений при условии эффективного построения прогноза. Б целом выбранная стратегия сводит задачу синтеза управления для болывинства процессов, включая замораживание, размораживание, бланкирование, х параметрической иденти-±п«г*цич катомзтичесчо^ иодсля, опрч/'.елиЕ'ЭсЛ npoi р.'щ.і у Т'лг,'пь г.|.'/.^пст!'н« :шяь.его уроянв. Сгрухтурл иол^-пм г .:■■■ т * ■:: ■ : ■, он-

j... !1л агипрг a.’PH'.iCiiofl ич^опи.-игп; її у, '•.»»■мі-,, » /о-»:

нссясдоланий. Воч.чсуїкость нопг'ч’.ч'.итп'.ч дотації -нирі.г./*иі«.->й «оде.тч в кахдоч ц!';к.пе ps'jorn <T,-'7’?fV.j (■‘‘г/стл/vv-ia

д-VT то иной ТОЧМ*СТЬЮ измерений (Ь'.І’ПМ')ТРОВ , i.f'P«.-.' П'ІІЙІЇИЛ і. ••■и

т^ї'Чй досткярни« 4*>j!K vrij-.iгок ^:ir:. ї «ччрстчо очн;ьногс; і;ар,ісін-

та алгоритма идентификации параметров модели оапгкятр»»?г"г'т

■’с'ї-'-иииропан(ім.1 МЄ7 0Д cvoxactTKMocsr.ro оценив ■»:»!*« ч1; -..чн ,

я." гф-'їл^чалялвдї ¿»есшнх трасований х априорной информации и обеспечивающий быстрый вывод в окрестность решений, после чего попедрние прнблиіений хорово опиенваетги =<'«>т .р о г. -

пулами. 0<1ть;ш'-мц!1» процесс-') сутя: rwf.r; го п-.кп

де глц'аеїси исііи-ііьзованием поисковых иото гз ипзчгр і !<?■ л .

їпрлнлечн» Гф<’'!ОСС'.)Н рЛЗМОР.1К1!ВЛ1!МИ Г-рОР'СНИОМ НІ’Д-'-Й С

;іс;іользованнем предложенного способа управления процессом размораживания рыбн в оросительных дофростерах (патент Pi N2016518) синтезирован адаптивный алгоритм, обеспечивающий достижение рациональных значений скорости разнораживания в условиях фиксированной я максимально возможной производитель-

ности аппарата. Алгоритм реалйзуется двухуровневой системой, верхний уровень которой по результатам измерений температуры замороженного к размороженного сырья, априорной информации о рекомендуемых значениях температуры и темпа размораживания для блоков рыбы заданного вида, жирности и размерного ряда определяет управляющие воздействия, обеспечивающие минимизации нагрева поверхностных слоев размороженной рыбы.

Коррекция температуры оропаюцей воды выполняется в начале каждого технологического цикла работы аппарата по результатам вычислений среднего арифметического значения ¿р^л и среднего квадратичного отклонения 6^- температуры поверхностных слоев рыбы на выходе из дефростера, выполненных на основе измерительной информации, полученной в ходе текущего и предшествующего циклов. Для оценки разброса температуры поверхностных слоев рыбы принят иитерквантнлышй промежуток с 90%-ной вероятностью, протяженность которого А С>? однозначно связана со средним квадратичным отклонением 6^- для широкого класса наиболее употребительных законов распределения вероятности. Критерий управления сформулирован в виде:

(16)

при *'

(£р«,? [»] + 16[л]} * ¿ср V 22 Г. < Г«, (17 ’

где /7 - порядковый номер технологического цикла;

- область допустимых режимов работы. •

При построении алгоритма ситуационного управления скоростью удаления размороженного сырья из дефростера принято, что задержка рыбы в зоне орошения имеет место, если

(18)

где А - допустимая разность температур орошающей воды и поверхностных слоев рыбы.

Давление и расход ороваящей воды стабилизируются системой управления на допустимом для рассматриваемого сырья уровне. В

- 7.1 -

Н*пбо«19Є$ ПрСЯЗВ0ЛКТЬГ:ЬК0Сг;і_а.0РР9ХТИРУ«ч,<?<*“Т;“СГ"__Г-г.’ ■

__иоражч*ян'*я_"Яд>"" по рязуяьтл-гам >:.'!<?;■?•,<■■■& “.-.н,- -_■• ■ •*•/» ,* )•..<:.>• -;-о-

Сиръя я СЯРвД«ЯОНиОЙ С ходе іфОИМШГОННН« »!■?’;: - ¡.-'і;

зависимости:

Л ¿я “ ~ '^2"’' ^ ! '

■ :пл'.’¡-о;;*',-,;*, учдовлошія вклвчае* в себя систекн регулирования температур« оро»аг«г®* п.-?ді; .. с*.и»м»«'"»« «и>т»-

и»г” лг--

Управление процоссом бланширования. Основной недост^то^ управления процессом бланширований рн5н измененном темпер.»-.* ирного режима, хгі£ показывавт результати пронмтленных исследований, связан с низкой чувствительностью температуры в камере пропаривания к изменении расхода пара: уменыаени» рлсг.ода п-*-

ра, подзиаекого « бяато-чюпат-« ~. г. -ч ...................... •• -

''СЧ-.чдч " '-.чей,' и _• ff_v.ii ж-'лч-ччг.-.' Г: >■.. ■_ ■

Р V ' І К<’.ЄГО и,< о • ю .

■Ц'ч .ДЛ'4 4 КИЧ ••< ' : м. • ' ' ■ , .. •

:ті' і , : _->)НЧ>> ■>. її” 4 с- Л :>■■■ р і -

): Ьми!.;’,.*") )!<.’’з’»_ О’ЧЧ.'Ч ;0 !' ’.'ОГ" ' V" _ “'Ч .>• ‘ ’ і

чр. г.'_••_• д о дчетчгг::>.!;!!1й

Цель управления заключается в минимизации "«"""г'и-.

НОСИТОП»,ЧПГО : >" '.';ііІС'С'рЧ И іСГ,!' : . . ’ ,

¿//,; ¡¿¿Щ - л М£пЦ О )

/7 ' ?

АІ €

где " _ _ ,

. , г ..

">> ’/' г. ) ' '

?гпп-нич 1 ' : онргд^пі;!!'! -;ч :ч, ч.’1;.”-.' : ‘ . ,

•¿•огиируеной л.гч іч'дд-;;і і. аппарат в тачание ¿'/і/б , каждого технологического цикла продолжительностью ¿'и.

В области малих отклонений управляющих воздействий из виражання (7) следует: ’

А /V А>Чз - А М — (д ^ у' А&) ' ? (22)

Г*Д® ^ ^ I

Ке - ЛЛ« - ехе(- ф **„, (23)

<«». у^), (2..

Начальные значения коэффициентов идентификации Л?& и ,

вычисленные по приведенный зависимостям или полученные при выполнении промышленных исследований, уточняйте« в ходе производственного процесса комбинированным методом стохастического оценивания параметров.

Обнаружение грубых погрешностей результатов измерений потери нассы, вызванных главным образом выпадением кусочков рыбы из банок, находящихся в бланширователе в положении "днои вверх", определяется с использованием статистики:

_ М 4 ГГЦ - л т/г ) { 25)

-Ср - —---—— -----

. 0/7} (с )

Для определения И (¡/п{/) применяются рекуррентные алго-

ритмы :

¿т(ь) - АГГ)/1 - /) + (26)

£)т{с) - ~-2-1 / 4- ¡¿/Ш/'с)-л/Ъ(г-/)7" (27)

(й - 1) <- с

~ 7 Ят (г ) (28)

В процедуре коррекции расхода за базовое принято значение расхода Вн , необходимое для поддержания температуры в камере проваривания незагруженного блакширователя на уровне 92 ± 2 С. При подаче сырья в прогретый бланширователь расход пара увеличивается по отноиению к незагруженному бланиирователю на величину, обеспечивающую иагрев продукта в камере проваривания до указанного значения. Одновременно с включением вентиляторов дополнительно увеличивается подача пара так, чтобы общее про-выяание расхода пара по отнояени» к незагруженному бланиирова-телв составило:

а Л ~ Св не • />(> ($2 ~ ¿рях) ~2г^> 1

где С2, ¿л'- эитзпьпна дара На входе и камеру проп^рнтг-ппип и образующегося конденсата;

-- вреив ирсаарниания.

Прл отклонении тоипаратурм а канере проваривании ¿-а да за првделм 92 С s ás^io < 100*0 расход пара корректируется на ве-

'.К‘П1Я;'

AD = tb-¿*j {30)

Г’"" • ЛГ ¿á//p, вели £аЛ*> < 92 С;

>d¿ - J/JÜ- если /¿5 /}А > 100 V

Для аппарата Н2-НТА-206 в диапазоне температур 92 - 97°С экспериментально получено значение tft ^ 1•10^кг/(с•К). Нижний предел указанного диапазона выбран с учетом необходимости прогрева кусочков бланшируемой рыбы до среднемассовой темпера-

С

■гуГ”. ттррЕМаавгцсй ño С.

В целок, сунтез^роь на основе предложенного уст-

ройств- 1"тои iтс {'-сксгс управление т^плобыяи процессами при ьеисрродрсванип (Л.с К841930) алгоритм обеенрчигаот достижение гацич'пчяьиого срадиестаг истического -.‘наченля потери масги при S4.¡:¡wupon.t»iiii р^бы н ус и о пуму: фиксированной и максимально воз-мехной производительности аппарата Верхний уровень упранления по результатам измерений потери массу, температур п камерах :1ро:',ариилн)1я я подсушивания, загруз*'и аипар.-пм, расход.», теп '.'.■■■р'лгууи я д.щлоы:я пара, температуры сырья определяет управляющие воздействия, обеспечивающие минимизацию выбранного критерия. Нижний уровень управления включает в себя системы регу-скорости двии^.-ння бенконос;; г-ша, температуры и камерах проаарииааия и подсушивания, расхода пэра, причем расход «ара изнвняотся о упреждением по прогнозируемой нагрузке.

Управление процессом копчения рыбных продуктов в установках туннельного типа. Производства однородной продукции, включая копчение рыбы, работают в областях, близких к глобальному оптимуму. В этих условиях возможны лишь относительно малые улучшения средних почаэатвлай, характеризующих качество продукции и зконоиичесхув 5ф$вК¥ИВНОСТЬ производства в целом,

- зо -

дос-етзгаекыо испоиьзовааяви прсцЪдур стохастической оптимизации. Еа основа првдзоашшого способа автоматического управлений процессом холодного копчения рыбы (A.c. K17622S2) синтезирован алгоритм, обеспечивающий достижение рациональных значений вяагосодержання продукта в условиях заданной и максимально возможной производительности туннельной установки.

По результатам акализа параметрической чузстьительности потери касса к изменениям температуры, относительной влажности, скорости ДВС и зависимости коэффициентов диффузии От и вяагообнена /5>о о s температуры принята стратегия управления, базярузжзаися на стабилизации скорости движения и температуры ДВС и изменении её относительной влажности для достижения целей управления. Для • предотвращения колебаний относительной юдахносїя, вызванных влиянием контура регулирования температури, приоритет в очередности операций регулирования отдается температурному контуру как более инерционному.

Прв работе коптильной устаноеки с заданной производительность» цель управления, как и при бланшировании рыбы, заключается в минимизация отклонения потери массы Л/Ч[п] от заданного значения. Если

У А, (31)

где Л - зона нечувствительности, определяемая погрзшностью измерений, то корректируется задание САР относительной влажности ДВС в контуре суики на величину

A f[ /7.7 - - л-V • <!н[ Ш)

По мере накоплении статистических данных 4у уточняется комбинированны« методом стохастического оценивания. Принятый ал-, горитн на требует модернизации коптильных туннелей, поскольку при расчете коррекции управления используются результаты вззеаивания клети с рыбой до начала и после завершения процесса копчения. .

S режим«! максимального быстродействия управление процессом обоэзскиваися осуществляется на основе адаптивного ал-

- 31 ■ _

ГГфЧ’ГМа О И(ЮР«ОЗКру*а|вЙ— НЛСТРП'ВгПО!«ОЙ 40.V: . г: . -| :п<;!

го--! клоп* % г. ~ о« пози^'лп г.о'г^рн клс.»:»; р '; эстдъът:

.,'л■./.,; = ¿¡Гюро!**#!- 1^~~Л.т01 ■ сир¡- 1±-'А ■>)/*' / / ,лЭ)

ГЛ“ 1с ~ Т.1КТ работы УСТЛИСВЬ'И, :П:с Г:^1’, .-¡аксймяльную

продолжительность нахождения клети в -он яоложпии»

т-”ст^>; £яо»в п о^ут~/*с-Т;а:п;;о;1 •« »иив» "> - 120 мим, что

1.^^по^1Ч“т 1!дгл 1Т>*ф;£с.кроплVъ /? и 7 пс результата« Бпве'мпамкй клети с погрортностьо 0.14 в начале* и хонпо одного т^кта:

. Г= То Сп ¿ЮР,с'-/ 434)

¿/Г! р,. '

Л - лтр1 (т¿ог)' ^/~/ - - 1я^/ . ¿и-/? / ^/ т: / (зэ >

^"г- ^°ИТп£Д!ХГ. услоя?-^’, СГТ'З-С.'О^С-Т г ■</•'.Ч’И’С Г,с.г . .,-,.г. • “.• . •-,

¿►Г’, '-М1?1Хг-.г^”,'''й ли'^^нс^п.-огтъ .'¡,,,\г/' ’ ■ • ' . .-м., м->уг, !юл»'Гп зр.^одь'.т ^ояа ЗсМ -гль . ■ * . ••-••

иг"1:.-: о '1чис},г;*си*лис^ >;•>т-'■-.гч' -кк < ' ' ' , .

,//•//- .V ■,)'/.

< < - уу

При поиске экстремума ,^т.- .ч . «: ; - -

. •■; ч- •' '1-:т1ДЧ^гт1Г-;^ ¡кт(..71»оу*г ■ г, ,и;»>*:' • : • -■'*'. .¿.л,

.;л^ук.1цеи отношение расходов воздуха, засасываемого из камеры орошения, и рециркулирут-цей ДВС. Признаком достижении продельной интенсивности СУ"*ТМ Г“7^7 \тг‘^Н^Г*'Ии.; }.• *

м- V ,3 Л Т *'• - 7 Я ИР ИЛ тзе . »>• „¿.¿.¿«т&йцую зону

нечувствительности Г^СТОК« уЬрайЛ«М?'‘ • С ТН'*- ;‘-н-:-'!и

г,;. . - ¿грг»дпол:аГ.*и** лмг.кг/.-ггясс' упр;|п''.'Ч1*»ч'- •'

¿[{ ]--<[0_], (37)

¿1'’] - х[л- /] / если ) >■ / а ¿1_п ] < Хптак,

¿[л2 - я£п -1] - осли У ^ Р > О. 9,

л]-- ] ~а2 > еслк С\ 9 // Х/,1]

гдп Л[.0]~ пояснение заслонки, при которой относительная члахяость ДВС равна среднему значению диапазона, определяемого

- 32 -

тохнологсгчесхнм регламентом; '

J Зг - паг перокецоиия заслонки.

По идоиткфт.цироьлпиьш параметрам прк достижении условия 1 > ? > 0.9 и заданному значении потери массы рассчитывается

оптимальное {желаемое) вреия выстоя клети 7Öj>t в ¿ -ом положении. Если

1Го*~Го/ > ¿Го, (38)

где i 7с - зона нечувствительности, определяемая погрешностью измерений параметров в вычисления Тсж, то в алгоритме управления движением конвейера 7о заменяется на 7сж.

Реализация алгоритма, обеспечивавшего максимальную производительность, требует дооборудования туннельной установки дополнительными весоизмерительными устройствами.

Нижний уровень управления включает в себя традиционные для установок холодного копчения системы автоматического регулирования скорости движения конвейера, скорости, относительной влажности, температуры и оптической плотности ДБС.

Управление линией по производству малосоленых пресервов. Разработанные математические модели динамики тепловых процессов, предложенные способы управления процессами размораживания и построения линии ло производству пресервов из разделанной рыбы (A.c. Н1824151) в совокупности позволяют использовать двухуровневую систему управления с взаимодействием уровней по принципу прогнозирования. Нижний уровень включает в себя девять локальных подсистем, обеспечивающих стабилизацию режимных параметров и компенсацию основных возмущающих факторов на отдельных участках линии. Верхний уровень определяет последовательность пуска и останова аппаратов и устройств линии, обеспечивает адаптивную координацию работы локальных подсистем с целью достижения микробиологической безопасности продукта, позволяет оператору следить за ходом технологического процесса и вносить необходимые коррективы. Задания локальных подсистем определяются на основа прогнозирования процессов охлаждения, просаливания и роста микрофлоры.

- 33 -

Информационной основой управления служат матемлтическгш модели, условия размещения продуктанасаладе, результаты те-у уцих измерений температури, доз рмбн я добавок, температуры воздуха, »оды н продолжительности операций на основных технологических участках, температуры н скорости воздуха в устройстве охлаждения блкої п на складо, уровня соли и заливки в нмкостдк дозаторов, числа а массы блоков, подаваемых в единицу времени в дефростер. Данные о виде пресервов и характеристиках «•»»рх-л заносятся технологом един раз, ямачения pH и обсеменен-ности компонентов по результатам лабораторных исследований фиксируются 4-7 раз в смену.

Важнейшей подсистемой управления линией по производству пресервов является подсистема, обеспечивающая необходимую скорость охлаждения и поддержания температуры продукта в период созревания в регламентируемом диапазон» Алгоритм работы -зтой пг.ис-темы предполагает вычисление яа основе исходных данних и а«спарнмевтаяьных коэффициентов, определяющих темп ох«аждения, предельно допустимой температура '¿о.-^о.ч продукт-ч , пос гупаюгдо-го из склад. Параллельно с испочьпованием текущих изнурений "’лрсделчется вероятная температура продукта пород складированием Т.-к. . По результатам сравненнп Л** г. Г. с к ,,-с/> принимается решение о возможности складирования пресервов, изготовленных при заданных условиях работы линии я охлаждения ні складе, необходимости дополнительного ох л ладош-і записки, интенсификация процесса охлаждения на складе или дополнительного охлаждения пресервов перед складированием потоком воздуха в специальном аппарате. В делом рассиатрияяены* алгоритм о6*синчи»а*г с нтчрованное выполнение оптимальних услосиЛ созревания пресервов.

Глава І. Совершенствований процессов холодильной обработки рыбных продуктов

Стабилизация тепловой нагрузки холодильных установок. Колебания тепловой нагрузки отражаются на параметрах холодильного агента, всасываемого компрессором, что приводит к отклонения от расчетного режима и ухудшению энергетических характе-

ристик установки. Снизить капитальные н эксплуатационные зат-

Ч

раты, обусдоіілеіїіша нестабззяьноЗ тепловой нагрузкой, мохио вы-ратшявгшпбн когробгзщга холода. Првдпохена схема холодильной установка с насосно - циркуляционным способом подачи хладагента, позволяющая стабилизировать его параметры на вход© в компрессор (A.c. К1002753). Стабилизация тепловой нагрузки дости-

гается ислояьзоваиксм запаса хладагента в циркуляционном ресивере за счет подачи пара под уровень жидкости или специальных топлообненкаков - аккумуляторов холода, содержащих, вещества, претерцоиаюдне фазовые превращения при отклонении от расчетного режима. Элементы установки, способствующие выравниванию тепловой нагрузки, будем называть стабилизирующими элементами (СЭ).

С использованием понятий степени неравномерности потребления холода /Г), равиой отношению минимального значения плотности теплового потока ф/п/п к его максимальному значению ф/мог, и коэффициента заполнении графика нагрузки У, определяемого отношением среднего значения плотности теплового потока фэр к |f/mx• получено выражение для расчета энергоемкости СЭ:

& * Л . [ V - r(-f - СП *-)], (39)

£п(//т) 1 U ’

где - время цикла загрузки-выгрузки при периодическом

поступлении продукта на обработку;

/■ - оклагсдаемая поверхность продукта.

Степень неравномерности тепловой нагрузки компрессора при наличии стабилизатора fik. связана с следующей зависимостью

гПс - (40)

т(-/ *(Л/гч)й>/7?) [ ?ц('гн- /) ‘

¿¿</•4 \1<"г t'1 ( /,гп'1 іJ

- і

где /с - постоянная вренени СЭ, определяемая его энергоемкостью.

Оценки показывают, что уменьшение степени неравномерности потребления холода в диапазоне от 0.9 до 0.1 снижает удельные

■зэтрлтн тжорткй на получение холода на 0. .1 - 9%.

Анализ процесса- замораяпмитчг-риви '*ах гб^як я уг»р -т:-<■?-та:, зспечнап течоар-чттоа продукта в продоичпггадьиость л-1к--ч>*~ аяи»а»н, как яаязшйага» покаг»*т*мп* тяппстча і е чн->.г<г>гпческ и'о ярог.-'ссл, иепользокзлись дли сравнитольаог».■ з>іалч:>а м^ч-сдлии ТООр.пЧ чувствительности ПЛГТ*!*?”\"? СГОСОООГ! ^•■4(>прл'ї,і31і4-г.'> •; .т>-обеїш^чеі’.кя стлбиг.ькогч*« «оє.>:уі~<»л-*й Січїіттелі»шй

анализ показал, что контактные плиточные аппараты обладают ми...... \ 1 Л ^ і ЇІНТНТІ^иПі---- — ^5іілЯоЙІ>У»І«ИМ фау---,-;,; ^ ; (;<

•імвчкгея теплофизчческие характеристики и геометрию продукта, термическое сопротивление упаковкл и условия замораживания. Этот тип оборудования может служить рациональной основой для создания многофункционального оборудования для замораживания, подмораживания и размораживания рыбы и других продуктов.

Гистограмма распределения теиператутвы *» »-»«»г-:

-лі-. .;»>71”:чн» г< іілкто'!!іо;( лгіи.чргїТ'Т , г я-.-о-/ "і"; і-хо1 і; уїм т.

. 'Гр::-' о С ус- новіюча , ч'ах' го*. азгіял-»'!- - ' ? - ■ , г ,,,

оГ г г. > у 7ГТ;--; ї: !■; гї п;>і' укі • > г; ^ і. ’Ц'у-

л>'>'Ч'>вчч продуктов. -«уь'кнкп ;л: г>- '* - ■. ■■

;■ -у'-- т.чім:’* г’ре дгт.з ьнт .'-> н псдо с/кяь- дг-/' т •; •- ііслк'.чч .

«■•Л!--1 чоторых оии^лас'ггг: к<.г,*л»:.-чим г-<?ко----'ч, ,-і ьтор-,-;

р.:<-ир»’д.їлс н и с к Пуас-спиа:

^,1 » і'.:;

гло 9 гіт

I ■ ' ,

- ■ -■ КОПІІЧН.ІР Г!:НІ!(;р,'і •■ /р 1 V :; ; , ■ ОЛСІїа пргі

отсутствии густот и -іч »мтємйтичопко? оіспдашь».

3*І<ІЧЄН«Є СрОДИОГ'! і!валрат!5440»4.' О ГУ Ч(,*|.•>:!!«; ' определяется изменениями теплофизнческях характеристик продукта, упаковочного материала и холодильного агента в блоках без воздушных включений. Значение <Л зависит от гида, размерного ряда рнбн и давления подпрессовквания. Сравнение экспериментальной и рассчитанной по приведенной формуле ¿//¿х-) функций

распределения подтверждает право&ерностъ выдвинутой гипотезы о характере влияния возлудмаеих факторов на конечную температуру в центре блока. Компенсация термического сопротивления воздувных включений приводит к нормальному закону распределения в значительному уменьшению дисперсии температуры в центре замороженных блоков. При этом отклонение тенпоратуры от среднего значения составит ±1.65 6^ (с вероятностью 0.9) или +3.5*С (для блоков ставриды).

Построение систем управления тепловой обработкой продуктов в плиточных аппаратах. В отечественных и зарубежных плиточных аппаратах продолжительность процесса определяется системой программно - логического управления. Подобные системы не способны компенсировать возмущения, связанные с термическим сопротивлением перехода "продукт - плита аппарата" и случайными изменениями других факторов, что приводит к рассеянию выходных показателей. Системы управления указанного типа не учитывают и значительные изменения тепловой нагрузки на каждую секцию аппарата, следствием чего являются повышенные энергетические затраты.

Для оптимизации процесса замораживания по минимуму дисперсии конечной температуры в центре блоха предложен алгоритм адаптивного управления (рис.З). базирующийся на использовании настраиваемой модели динамики плотности поверхностного теплового потока, измеряемого косвенным методом, и системы стабилизации термического сопротивления перехода "продукт -плита аппарата”. Последнее достигается тем, что непосредственно перед загрузхой поверхность блока покрывается слоем снежного или чешуйчатого льда.

При построении алгоритма управления структура модели динамики плотности поверхностного теплового потока задавалась в виде:

где ^ С- - коэффициенты идентификации.

• |

Приведенная формула позвозяет аппроксимировать эксперименталь- I

(43)

|Вхл. САР продолжит. |

! . и г. л от- I

I костя теичор,. потока!

1__________________________*

ь VI Л, рыб и; вид разделки; млссоьая доля жира; р'Л‘*«чр»чый р11 д; т^илофиньчоски** хдрся: -т‘*ристн?;и рибы; условия теплообмена; геометричс»г*кн» рз^?:ог1;

с^оди&массован тейпе -ратура замороженного блока;

вреионная задержка

?.дггтсп Ох.с "¿уу,* ,?>г

4;.г.

Г

14

Е

^счот с ¿>

Г- 7 1- 15

В НА, ¿¿М | Золочение САР

Изнсрение | врливц« * ^.смс-ра ¿и г а н и я 1 _Г. _J

ВиОгСй,

**'- г~, -—1 7 у

г в------1~

1 Измерение Ьм,а1^*Л

9 Расчет ftcp,bb

Определ. 5НИ6 Q-J

Рис.З. Блок-схема аагориуяа управлення нроцессои замораживания

- 39 -

апвисимоста с погрешностью, но прд&ыамшэдей. ±2.5%_________во всем-

г.\- КНТОХ В9Л9 .

'< о с кору алгсрзггид упраало.ша процессом положен способ

V ■■.■ЧЧО -- Программ И‘ К'О СИН'ГСЗа, !-> -.\ •Л'"'•<« V' "V И ••' ’{(■ТОТ'.-чМ ••■ОГМЧ

1 |рг: д с т. VI- х о л * *»ос ч* ь техислогичесиого цикла ¿<4 разделялась »•» №

•Т~‘'УЪЛ'ЛОЬ

Клчуч.тс-о управления оценивается функционалом:

^цо

*/// 1 ~- (> - */1 4 г'‘ п /' 1 1, ! / _/ - ' 5 ’; • и ' ' , + , С, > и* "■ <-- > - -г> '■ ’ ' '•*' '

- * ■ ' 1

где

с - ! си('1-») - ¿* <- '1^-] > н»Ин) I, (45)

Г’ 1- .1 / ’ ■ ' > 1

<;У

¿¿¿¿г ' базовое значение продолжительности обработки;

П1/г} Юу - масса продукта и упаковки;

. : '■ Г Т '/!>■"' • ЛГ.Н.

■^птт^за:^»? - лри >■... -;гсд..л ?ч .-'»л ь<<о; т з.-«

т. - " '{’./'л :

' п •■-'/; ^ 46 /

£ е

: 1 ;.,11Г?к н-' 5 С <-«^5»а*гх затраты энергии на 1Ъ - 20%.

По результатам измерений температуры продукта, его тепло-физическин свойствам, геометрии блока и залзннпиу "."г^сг^/п гг.'' д:;<;г;?1ссс вой зт/рм , и '¡■'оро «ч? р ;г.'одл .У'" -1 рл^.ьосгц

' * аГ ч '•«)!?р»туг> хладагента на входе ¿-ж/ и внход« то яг* сг*-цнч .»■ппзргтч расспчтув::»«;:я пэрзмотр-1 /-■ « <'. у щ/г/Рмлочгонии

¿.цо/У ~ 2_ , (47)

где Фу о - продолжительность обработки, рассчитанная по формуле Д.Г.Ргтоаа. Последнее соответствует экспериментальным данкин при закораатотния блоков рнбм массой /77,7 = 10-12 кг в плиточном аппарате с температурой хладагента -40 ± 2*0,

Непрерывное с л еже (»то за" яиачоияем позволяет сделать

обоснованное заключение о целесообразности включения системы стабилизации термического сопротивления участка "продукт -плита аппарата" нетодон кумулятивных сумм (кусумм). Необходимое при применении этого метода эталонное значение фэ/С) определяется на этапе "обучения" статистического автомата.

Нахождение наилучкей аппроксимации ^ (с") при реализации кусочно - программного синтеза достигается уточнением параметра идентификации Сг :

По найденному рассчитывается программа работы системы управления в течение (г ■*/)-го шага:

Нижний уровень управления включает в себя подсистемы управления дозированием продукта, стабилизации термического перехода "продукт - плита аппарата", регулирования расхода п< заданной верхним уровнем программе. Система стабилизации тер мического сопротивления вводится в работу по сигналу статисти ческого автомата релейного действия. В основу реализаци системы управления процессом замораживания продуктов положен техническое предложение, изложенное в A.c. Н1027484.

Глава 5. Моделирование систем управления процессами тег мнческой обработки рыбных продуктов

Разработка специализированных измерительных устройств Анализ требований к информационному обеспечении процессов те! мической обработки показывает целесообразность разработки cm

где

= (Q-j - Ci)- е*р(- t'Z/) -r-fi

<51)

где

_ * 'v' / OS"

О — С Ощ T~ I .с.

(52)

циалиэированных устройств на основе контактных способов для нчнерения температури риб«, поступчїедой на обработку, на выходе. ИЗ- двфросрврл-и-моряпияьного~аппарата, укладываемой в байки при производство пресервов .

Температура поверхности замороженных блоков измеряется термпіі-чрам.і типа XX, приваренными к тонкостенной пластики из пружчинстоЯ стали, закрепленной в отверстии СЮЛЛ, ПО Г.ОВерУ. ннсти которого ііеремеаіавтся блоки. Надежность теплового контакта пружины С продуктом К поддержание рабочей Ловопу'-ссТ!!

пуи ге^авратурв. оливкой к пэперясмсЯ, обеспечивают приемлемую точность измерений при периодическом перемещении блоков по столу. Среднее квадратичное отклонение температуры при длительности контакта 30с находится в пределах 0.2еС. Тер-мсстабилизация устройства достигается установкой замороженного блока в полость стола. При измерении температуры рыбных продуктов, загружаемых в окантовку ”чч ззкер^хивани*, ас’.кякаеі ДОПОЛНИ ГОЙЫ13П ПОГрО»ИОСТЬ ИЛ- 3.2 ІМЛИЧИЧ УПАКОВОЧНОГО материя -

ля. Температурная сгтаЗилнаацнк изчврлтеяьнсго устройства поз-г/:.мет снизить .*■.”/ состойл^гмцую пегреаности до значения, но

пре ЧЧПЛГ.ЦС ¡'О 0 .1 °С ,

Лия измерений температуры рыбы, дозируемой ь банку при Пі.'ОИЗГ.ОДСТВа нрисервоэ или консервси. термометр сопротивления предложено устанаыжвать на поверхность рыбовода набивочной мааины. Конструкция устройства с ептинзлнюй толщиной слоя тепдояяояятора, кокрырадокч'о рыбовод с т?ркометуо:і сопротивления, обеспечивает измерение температуры продукта спустя 50с после пуска линии с погремиостьь в пределах одного градуса.

Устройство, разработанное г.яч измерения температуры раз-И.фОЯГЧШЮЙ риб«, СЗДерУДТ 15 1 ерМСЭ)10КТ1'«Г!ССХИХ преобразовате--пй, устаасвлекннх и конце лотка, по которому рыба отводится і::> дефростера. Спай каждого преобразователя приварен к торцевой станке инъекционной иглы. Иглы,’ размещенные в шахматном порядке в три ряда с расстоянием друг от друга в 5мм, выступают над поверхностью лотка на Змм. Для снижения динамической

погрешности каждый преобразователь подключается к корректирующей цепочке со свойствами пассивного дифференцирующего звена. Устройство обеспечивает измерение температуры с погрешностью 3 - 3.5% б рабочей диапазоне (от 0 до 18 С).

Имитация процессов термической обработки. Имитация объектов имела целью исследование динамических сеойств объектов в ситуациях, приоли&енных к реальным, и чувствительности технологических процессов к параметрическим и координатным возмущениям. Моделирование выполнялось на ПЭВМ типа IBM PC/AT с использованием пакетов прикладных программ "SIAM" и “СС", предназначенных для исследовании непрерывных и дискретных систем. Коэффициенты моделей вычислялись для среднестатистических свойств сырья кассового применения (ставрида, скумбрия), условий обработки и загрузки оборудования, наблюдаемых в ходе промышленных исследований.

Анализ результатов моделирования зависимости температуры в с -ой клети коптильной установки от важнейших влияющих факторов показывает, что динамика процессов в основном определяется сочетанием трех постоянных времени, соответственно характеризующих продолжительность подогрева ДЕС в клети, нагрева к обезвоживания продукта. Выделение характерных постоянных времени позволяет приближенно аппроксамнрозать динамику изменения температуры ¿¿. в ¿' -ой клети сочетанием апериодических звеньев и звена запаздывания. Точный расчет по неделям, представленным во второй главе, приводит к передаточный функциям вида:

W г№го* №лр у ^ -fif}ir (53)

j ( чр /У тгр * /)(Ир-> 71(Ърл)

Сравнение результатов моделирования по упрощенным и полным моделям с экспериментальныи;! данными представлено на рис.4.

Моделирование подтвердиао правомерность допущений, принятых при выборе стратегии управления процессом копчения.

Результаты моделирования распределения температуры в центре замороженных блоков в агрегате, оснащенной системами стабилизации термического сопротивления и управления плот-

Ряс,4. Переходные характерной;«* по ¡«налу "те температура ДЗС на эы-одз из устансяки'" модели, 3 - рассчитанная по злтрс^емно''!

•ívypa воздуха в системе воздухоподгоїсзки -

- т-'сперммйнтальнал,

’М,

рассчитанная по

костью поверхностного теплового потоха, показаны на рис.5. Полученное распределение температуры близко к нормальнону со среднеквадратичным отклонением <> - 1.7°С. При этом отклоне-

О

ние температуры от среднестатистического значения (-21 С) с вероятностью 0.9 не превышает + 2.8 °С. Тен самым существенно уменьшаются основные недостатки, наблюдаемые при управлении по жесткой програнме: недомораживание блоков и нерациональный

расход энергии, вызванный сверхнормативным понижением температуры.

В целом, результаты математического моделирования динамики процессов термической обработки с точностью до 20% совпадают с экспериментальными данными, что позволяет использовать синтезированные модели в разработках автоматизированного технологического оборудования.

Анализ алгоритмов адаптации режимов термической обработки . При управлении конечными стадиями термической обработки рыбных продуктов автоматическая адаптация режимов в определенном технологическими инструкциями допуске базируется, в основном , на стохастических процедурах оптимального выбора параметров линейной модели. Скорость сходимости алгоритма оценивания параметров повышается при использовании квазиоптимальных значений весовых коэффициентов )Г , формируемых в ходе следующей процедуры:

Г[п-и]^ Г£п] ^¿&дл Я£п] ; (54)

¡1, если г >- 0 \ (55)

-1, если г < 0 // Г/-/?> ¡Гю > О •

0, если 2 < 0 и <Г£п]~ & >

¿[п] -(с[«]-с[п-а)(с£п-а-с[п-2]) (5б)

Применение комбинированного алгоритма стохастического оценивания коэффициента идентификации С [¡п] модели

с£п у -/] ~с[»] ~ г*£*]£г£п]сСг13-у£»3)/ п^ло, <57 >

с£п ■*■/] с[п]-¿г£п]х£п](*£г>]с£г>3 -У£»]) }

_ , X I ’\л?Ло (58)

С[п < и =:- сШ + (С[п] -с£п])/(п + -/) J

Рис.5. Плотность распределения темлерятугхг в центральном сеченки блоков:

1 - без использования системи управления,

2 - а использованием систем управления,

3 - а учетом погрешности средств кг<м«р5нил.

позволяет в темпе с технологическим процессом адаптировать режим термической обработки к свойствам сырья. Усреднение ве-дагся параллельно основному процессу для /7 = По — 20 и сравнивается

Если первая разность велика по сравнению со второй, то процесс усреднения начинается заново, если мала, то берется П = ГЬ.

Существенное упрощение алгоритма управления возможно, если случайная погрешность измерения показателя завершенности технологического процесса значительно меньше диапазона его неопределенности в .условиях неуправляемого процесса обработки. Рассмотренная ситуация характерна, в частности, для процессов предварительной термической обработки. При этом коэффициент идентификации определяется по результатам измерений координат объекта в начале технологического цикла работы аппарата. Повторение процедуры идентификации в начале каждого цикла позволяет своевременно реагировать на возможные вариации свойств сырья и уменьшать влияние случайных погрешностей измерения.

Макетирование систем управления. Вахнейвими показателями выбора аппаратных и программных средств систем управления являются стоимость при достаточной надежности к гарантированном обслуживании. Удовлетворительными показателями в этом отношении обладают микропроцессорные контроллера Р-130 к PK-13I. Контроллеры этого типа’использовалась для регулирования режимных параметров при функциональной макетировании большинства систем управления процессами ч'орийческой обработки рыбных продуктов, а для отработки алгоритмов адаптации - ПЭВМ типа 1БН PC/AT.

Результаты опытной эксплуатации разработанных макетов подтвердили работоспособность предложенных алгоритмов и возможность нк реализации в двухуровневой системе управления.

со средним значением

С г /

ОСИОНЧЧЕ РКЗ'/ПЬГЛТП Я ГЛВОДЫ

1 - й'чявжечы научно обоСНГВ ЛУ!’№.: рОШиКНН и«

систем с;;\г.ч~'г.а:гэго утфзнироцогг-•)>■*;; гг>г,■ \гг,’>.

рыГчи-’>: чро^учтоп, Г'ПеДь'енае которьи лноси-г зиачи-

:'!'Л ¡;г” ьклад II УО'0;><Ч:1!Г К. 1уЧ>'-С -?<! Ч.У.1Ч- : Г : : " 'М ■'. ГО

.”• '■>".! р-.ту1>С<П.‘0'!реГЯГХ-1>- Т0.Ч11ОЛО1*и<Х.

2. Разработана концепция »««»•»•»»•«»•» ___

ииоичво*г*т1> «п:я'”1а«'г;-зп ^ыЗс^ абг^ьцн^льш) эфф*»8тивнык г'.н.ех-тоа, задач автоматизации и технических прадлохоний по репснию.

3. Показано, что адаптация режимов термической обработки рыбных продуктов в темпе технологического процесса к свойствам сырья является основным механизмом реализации потенциала производств приоритетных видов продукции.

пЯГ'^!!оглт1П т;г 77ггл..,0[>^з!|';с г ь 'У- ■' ■’-1 У •>

О}' :-■■■■-: утсулуг 01И:о^оГ' >.-у \ г

:'•! к у итоуочЧ по V;-п.-уч;1-.! ^ ь'у’',г:'- у^:х; ^ ,)Л'-

■ ' г О'\ опе рации V ./у:1;'’ ::1;; Г г :;:<г

; ¿.‘■'..-‘ч у- --г . ,, >.;'.-;-акиУ , ;,, ■ ./ 'л:'.'

■1 '■ к.:р. г-:, урн.чни . Вчср^”:’.!'! ги’Х;>’:ч''У'уп.-* ~.и1>'ги уг. г « • п гозт"’'-о^Е'ПИТЬ сфорпп сон^рцемчой *ч '¡’Оуг,~',; кщ«« у ^у; ;:У ' ;^ ющке производства с различной долей ручного труда.

-•. ГачрзГ-от недель ди«-д»и*к>г г*»-:*,рв -ял-сч ".с - бч.. «»«ц’«

рчбныл п^ол/ктог.. огевчол^ал основным концептуальный представлениям О механизме СОКОВ?)!ДелеНИЯ ИЗ СЫРЬЯ 1ШВОТНОГО происхождения и приспособленная для инженерных расчетов систем :ч •• 1Ч-Н!(Ч . ПрсгД.,;сч,‘-’<ч сиссоО;/ сг;/У/?Л!5 гс.кп-

!■■:■ ч:(’<7 кояодкаиюй '/СЬЭЙО»*** и терикческого сопротивления 'Чтлукт - г^ята ап'мрата”, о(5ос'1-',,п?!,».м:'!',ил '-•!;а,.:г<5ТИ~

чсг^иа затрат и выравнивание конечной температуры в центре замораживаемых ( размораживаемых ) блоков р&бных продуктов .

5. На основа разработанной модели туннельной установки как совокупности последовательно «кяячепикх гзатай и предло-

Ч

тскного способа автоматического упраяле:я',1 процессом холодного

копчения синтезированы алгоритмы, обеспечивающие достижение рациональных значений влагосодержания в условиях заданной и максимально возможной производительности коптильной иечи.

6. Предложен н разработан алгоритм управления процессом размораживания в оросительных дефростерах, минимизирующий нагрев поверхностных слоев рыбы.

7. Синтезирован алгоритм и разработана система управле-

ния, обеспечивающая достижение рационального значения показателя завершенности процесса бланширования рыбы в условиях фиксированной и максимально возможной производительности аппарата. .

8. Задача управления безопасностью пресервов сведена к входному контролю обсемекенности, стабилизации температурного режима и масс доз сырья и добавок при равномерном распределении соли по поверхности рыбы и гарантированном качестве ухупо-ривания. Система управления линией по производству малосоленых пресервов с взаимодействием уровней по принципу прогнозирования обеспечивает на основе разработанной модели адаптивную координацию работы технологической подсистемы с целью достижения микробиологической безопасности продукта.

9. Предложены и апробированы устройства для управления процессами консервирования, замораживания в плиточных аппаратах , равномерного распределения соли по поверхности рыбы в банке, измерений температуры поверхности замороженных блоков, размороженной рыбы на выходе из дефростера и дозируемой в банку (при производстве консервов, пресервов).

10. Проверки адекватности моделей и работоспособности алгоритмов методом математического и физического моделирования подтвердили возможность использования результатов работы при совершенствовании автоматизированного оборудования для термической обработки рыбных продуктов.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Сердобинцев С.П., Иояов А.Г. Стабилизация тепловой

- 4У -

нагрузки холодильной установки с морозндьннни аппаратами прерывистого действия/Сбтнаучных трудов "Пссявдойакне тепло- и массообмена при холодильной обработав". - Л., 1982.

2. Ионов А.Г., Сердобинцев С.П., Эрлмхман В.Н. Динамическое равновесие холодильных установок с морозильным аппаратом/XVI международный конгресс по холоду. - Парил, 1983.

3. Нонов А.Г., Сердобинцев С.Л. Соверпенстяование холодильной установки//Рыбное хозяйство, 1985, ИЮ. I

- t 1

4. Нино В.П., Сердсбиицоз С.Я. , Эйдальгатейн И,.П. Bt:5op !

базового объекта АСУТП обработки рябы//Рыбное хозяйство, 1985,

N 6.

5. Воеводина В.В., Грошев В.Н., Сердобинцев С.П. Потенци- ,

ал автоматизации производства на КРКК//Рыбное хозяйство, 1985,

И 8.

6. Ионов А.Г., Сердобинцев С.П. Насосно-циркуляционн^ч

система со стабилизированной тепловой нагруэхсй/5 Sympesium.

Pumpenud und Verdichter. Magdeburg. DDR. 1980.

7. Кузнецов A.A., Сердобинцев C.П., ЭЯделыптейн И.Л. Исследование бланширования рыбы при производстве консер-вов//Рыбное хозяйство, 1987, И5.

8. Зайцев В.П., Ионов А.Г., С«рдоС>иицев С.П. О проблеме

использования холодной глубинной воды Мирового океана//Рыбное * хозяйство, 1987 ,.N5. ■

9. Ионов А.Г., Сердобинцев С.П. Стабилизация тепловой нагрузки холодильных установок/Холоднльная промышленность и транспорт, - М. :АгроНИИТЭИММП, 1987, КЗ.

10. Сердобинцев С.П., ЗЗдельщтейи И.Л., Якубович В.В.

АСУТП рыбоконсервного производства//Пир$евая промыпленность,

1988, N1.

11. Сердобинцев С.П. Качественный анализ объектов и зада-

чи автоматизации технологических процессов переналаживаемых производств/Сб.тезисов докладов VI всесоюзной конференции "Автоматизация поискового конструирования и подготовка кадров", ;

АПК, 1987. •

, |

■ . !

- 50 -

12. Ильцевич Н.Ю., Сердобинцев С.П. Модель управления

туннельной печью/Сб.тезисов докладов семинара "Методы обеспечения эффективности и качества автоматизированных систем". -Куйбышев, 1989.

13. Елтарев Д.К., Сердобинцев С.П. Управление процессом, размораживания рыбы/Сб.научных трудов КТИРПиХ "Автоматизация технологического и энергетического оборудования". - Калининград, 1989.

14. Кузнецов A.A., Сердобинцев С.П. Автоматизированная

система управления бланширователем//Рыбное хозяйство, 1989, НЮ.

15. Ильцевич Н.Ю. , Сердобинцев С.П.Анализ целесообразного уровня автоматизации отделения производства рыбы холодного копчения РКК "Кайя"/Сб.научных трудов КТИРПиХ "Автоматизация технологического и энергетического оборудования рыбной промышленности". - Калининград, 1989.

16. Ильцевич Н.Ю., Сердобинцев С.П., Устич В.И. Анализ

процесса производства рыбы холодного копчения в туннельных

печах как объекта управления/Сб.научных трудов КТИРПиХ "Автоматизация технологического и энергетического оборудования рыбной промышленности". - Калининград, 1989.

17. Ахремчик О.Л., Петелин В.П., Сердобинцев С.П. Структура системы управления судовым бланширователек/Сб.тез.докл. 18 межвуз. науч.-техн.конф. проф.-преп. состава, асп. и сотр. Калининград, вузов Минрыбхоза СССР. - Калининград:Б.и., 1989.

18. Ахремчик O.JI. , Сердобкацев С.П. Система управления

линией по производству бланшированных рыбных консервов/Тез. докл. Всесоюз. конф. "Автоматизация технологических процессов и производств в пищевой промышленности". - М.:Б.и., 1989.

19. Ильцевич Н.Ю., Отрошко Ю.И., Сердобинцев С.П. Система управления туннельной установкой//Рыбное хозяйство, 1990, N12.

20. Ильцевич Н.Ю., Сердобинцев С.П. Управление процессом холодного копчения рыбы в установках непрерывного действия/Сб.тез.докладов Республиканского семинара "Микропроцессорные системы управления технологическими процессами пище-

вой промышленности: опыт разработки и эксплуатации"-Киев,-------------

- 1991.------------------------

21. Ахремчии О.Л., Семенов А.А., Сердобинцев С.П. Автоматизация линии по производству пресервов//Рыбное хозяйство,

1992, N5.

22. Ахремчик О.Л., Сердобинцев С.П. Стабилизация температурного режима в процессе производства малосоленых пресер- *

вов/Теэ.докл.научно-техн. конф. "Висиздкщшское и экологическое приборостроение: наука, промышленность, рынок". - Рязань: Б. и. , 1992. .

23. Сердобинцев С.П. Автоматика и автоматизация производственных процессов рыбной промышленности: Учебник для .

ВУЗов. - М..-Колос, 1994.

24. Ионов А.Г., Сердобинцев С.П., Устич В.И. Система уп-

равления морозильными комплвксами/Сб.трудов комиссии Д2/3 Мек-дунар. института холода "Охлаждение на морском транспорте сегодня и в будущем", Гданьск, Польпа, 1994. ■ '■

25. Дхромчик О.Л., Сердобинцев С.П, Управление охлажденном малосоленых продуктов/ Сб.трудов Междунар. института холода "Охлаждение на морском транспорте сегодня и в будущем",

Гданьск, Польша, 1994.

26. Ильцевич Н.50., Сердобинцев С.П. Адаптивные алгоритмы 1

управления коптильными установхакн/Сб.тез.докладов Международной науч.-тех. конф. "Автоматизация биотехнических систен в условиях рыночной экономики и конверсии". -хМ.:Б.и., 1994.

27. Сердобинцев С.П., Шевчук Ю.В. Оптимизация управления многокомпрессорной установкой/Сб.тез.докладов Международной науч.-тех. конф. "Автоматизация биотехнических систем в условиях рыночной экономики и конверсии". - М.:Б,и., 1994.

28. Сердобинцев С.П., Шевчук Ю.в. Алгоритм управления хо-

лодильной установкой по минимуму эксвргетических зат-рат/Сб.докладов науч.-тех. конф. "Современные технологии и '

оборудование для переработки гидробионтов". - Мурманск:МГАР5,

1994.

29. Сердобинцев С.П., Устич В.И. Система управления мно- ,

гофункциональным аппаратом для тепловой обработки лицевых про-дуктов/Сб.докладов науч.-тех. конф. "Совренениыв технологии и оборудование для переработки гидробионтов”. - Мурманск:МГАРФ,

1994.

30. Сердобинцев С.П., Устич В.И. Моделирование процессов тепловой обработки в контактных плиточных аппаратах/Сб.тезисов докладов XV Всероссийской научной конф. "Динамика процессов и аппаратов химической технологии". - Ярославль, 1994.

31. Сердобинцев С.П., Шевчук Ю.В. Оптимизация управления холодильной установкой по минимуму эксергетических зат-рат/Сб.тезисов докладов IV Всероссийской научной конф. "Динамика процессов и аппаратов химической технологии". -Ярославль, 1994.

32. Сердобинцев С.П., Устич В.И. Управление плиточным аппаратом по эталонной модели/Сб.тез.докладов Международной конф. "Математические методы в химии и химической технологии" ММХ-9. - Тверь, 1995.

33. Ильцевич Н.Ю., Сердобинцев С.П. Программно-логическое управление производством копчено-вяленой продукции/Сб.научных трудов КГТУ "Повышение надежности машин и механизмов пищевых производств”, Калининград, 1995.

34. Ионов А.Г., Сердобинцев С.П., Устич В.И. Многофункциональный плиточный аппарат//Рыбное хозяйство, 1995, N5.

35. Холодильная установка:А.с.Н 1002753/Ионов А.Г., Сердобинцев С. П.

36. Коллектор роторного морозильного аппарата: A.c.

15 1027484/Ионов А.Г., Сердобинцев С.П. .

37. Устройство автоматического управления тепловыми процессами при консервировании: A.c. К 1521438/Сердобинцев С.П.,

Юсупов М.З.

Зв. Устройство для дозирования соли в банки с продуктами: A.c. И1763295/Ахренчик О.Л., Сердобинцев С.П.

39. Способ автоматизированного управления процессом холодного копчения рыбы: A.c. Н 1762852/Ильцович Н.Ю., Сёрдобин-цев С.П. I

'О Л>ши -I длч производства п; из р .•мнь'о-Ч :«;ч•

Л . <• . И 1? '11 Ы/Сердобинцев-С,П.-г *УпЛ^''!Г"'ГГЛ .

II у'!Ц),Ч1! -ь .! >‘1

»<•<<!■!'' ииЧСйЫХ продуктов : Пя^Р КТ Г'? " 7"\‘‘ >1 •’-Г-ДОПиМ!-'-!. . ■; ,

А:'|-ч О Л.

4^. СердобинпйТ» Г П, П.,' -т; ■ -и п- .

¡К'“ '<■■’•: ".'“П'г Т'О:' ..'..:ТЧ!] ;-!ЦГ М;:: >• ■■■■.'./СС . О’Л. докладов I

Всероссийской научно-практической конФ. уи^,_

Л г! С К и V гт^'-'тт.-' - ' г ^ м тгоцт»'' .. ¡■И'.М! У, Лрв ДПр;ТТгП -

я>; теневой промышленности". - Моокна, 1996.

4?. Сердобинцев С П. Моделирование динамики потери мдсоя при бланиирояаник/Сб. научны:: трудов КГТУ "Совершенствование пищевых производств с использованием холода”. - Калининград, 1996 .

4 л Тердобинцое г'. " ^' :т’.Г" \ ■■

■-! » г и: ;г- .;л-.я;; м холода'-. - Калининград,

1996 .