ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Публикационная активность

(сведения по итогам 2017 г.)
2-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,500
2-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,405
Двухлетний импакт-фактор РИНЦ с учетом цитирования из всех
источников: 0,817
5-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,319
5-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,264
Суммарное число цитирований журнала в РИНЦ: 6012
Пятилетний индекс Херфиндаля по цитирующим журналам: 404
Индекс Херфиндаля по организациям авторов: 338
Десятилетний индекс Хирша: 17
Место в общем рейтинге SCIENCE INDEX за 2017 год: 527
Место в рейтинге SCIENCE INDEX за 2017 год по тематике "Автоматика. Вычислительная техника": 16

Больше данных по публикационной активности нашего журнале за 2008-2017 гг. на сайте РИНЦ

Вход


Забыли пароль? / Регистрация

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

4
Ожидается:
16 Декабря 2018

Система мониторинга и регулирования температурных режимов инфракрасной обработки мясопродуктов

The system of monitoring and regulation for temperature regime infrared treatment meat products
Статья опубликована в выпуске журнала № 3 за 2009 год.[ 17.09.2009 ]
Аннотация:Рассмотрена система мониторинга и регулирования температурных режимов инфракрасной обработки мясопродуктов. Отражена численная реализация решения конечно-разностным методом системы уравнений тепломассопереноса, разработаны обобщенная модель, критерии минимизации потерь пищевой и биологической ценности, даны практические рекомендации по технологическим регламентам тепловой обработки мясных полуфабрикатов. Система мониторинга предназначена для поддержания оптимальной температуры в камере инфракрасной печи.
Abstract:In the article information technology of system monitoring and optimization of technological processes and big technological systems is considered. Information technology includes parametrical descriptions and regression analysis of connections between product quality, bio raw material and processing for optimational technological regimes and constructional decisions.
Авторы: Беляева М.А. (Belyaevamar@mail.ru) - Государственный университет управления, Москва, Россия, доктор технических наук
Ключевые слова: критерии минимизации, обобщенная модель, функционал качества, система дифференциальных уравнений, тепломассоперенос, система мониторинга
Keywords: optimal approach for design, principal model, performance functional merit functional, differential system, heat and mass transfer, system monitoring
Количество просмотров: 6495
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (4.21Мб)

Размер шрифта:       Шрифт:

Одним из этапов производства мясных полуфабрикатов является тепловая обработка, которую можно описать системой дифференциальных уравнений тепломассопереноса для обобщенных переменных в критериальной форме при любых условиях. Однако аналитическое решение уравнений представляется сложными выражениями с разложением в ряд с громоздкими коэффициентами и многостадийными вычислениями, что делает их практически неприемлемыми для вычисления температурных и влажностных полей.

Для численного решения задачи необходимо знать параметры внутреннего переноса энергии и вещества, критерии внутреннего переноса тепла и влаги, суммарный критерий фазового перехода. Считая образец полубесконечным тонким стержнем, 0<х<∞ и d

;

,                               (1)

где N – толщина образца (безразмерная величина); Т – относительная безразмерная температура.

Критериальные уравнения можно привести к параметрическому виду:

,                              (2)

где t – температура продукта, К; U – влагосодержание, %; t  – время, сек.; a, am – коэффициенты температуропроводности и влагопроницаемости, м2/cек.; с – удельная теплоемкость продукта, Дж/кг·К; e – критерий фазового перехода «жидкость – пар»; rП – удельная теплота парообразования, Дж/кг; ρ – плотность вещества продукта, кг/м3; ω – мощность объемного равномерно распределенного источника тепла, Bт; δ – коэффициент термодиффузии, кг/К.

Это позволяет без упрощений с заданной точностью исследовать процесс тепловой обработки мясопродуктов с помощью конечно-разностной имитационной модели тепломассообменного процесса в цилиндрических координатах [Беляе- ва М.А.].

Граничные условия на боковой и торцевой поверхностях продукта цилиндрической формы для симметричного нагрева записываются условиями третьего и второго рода для одной четверти осевого сечения цилиндра в конечно-разностной форме

· для теплообмена:

                                     (3)

где a – коэффициент теплоотдачи, Вт/м²; l – коэффициент теплопроводности, Вт/м;

· для массообмена:

     (4)

 

где au, lu – коэффициенты влагоотдачи и влагопроводности.

При изменении влажности и температуры нагрева продукта происходят массообменные процессы, связанные с изменениями массовых долей биологических компонентов: амино- и жирных кислот, витаминов, белковых и липидных фракций. В результате обработки экспериментальных данных получены уравнения регрессии массовых долей компонентов пищевой и биологической ценности от температуры в виде степенных полиномов (фрагмент представлен в таблице).

Объединив уравнение тепломассопереноса с уравнениями регрессии, получим обобщенную модель процесса тепловой обработки, а на ее основе – алгоритмы оптимизации по критериям минимизации потерь пищевой и биологической ценности продукта [Беляева М.А.].

Изменение массовых долей ингредиентов биологической ценности

Аминокислоты (г/100 г белка)

Математические описания

Треонин

Ma=0.48 – 0.09tij – 0.001t²ij

Серин

Ma=2.205 – 0.066tij – 0.001t²ij

Глутаминовая кислота

Ma=11.178 + 1.212tij – 0.014t²ij

Жирные кислоты (%)

 

Пальмитолеиновая

Mq=7.843 – 0.144tij + 0.002t²ij

Гептадеценовая

Mq=1.974 – 0.107tij + 0.001t²ij

Олеиновая

Mq=36.945 – 0.175tij + 0.005t²ij

Линолевая

Mq=26.706 – 0.874tij + 0.01t²ij

Гадолеиновая

Mq=2.307 – 0.069tij + 0.001t²ij

Эйкозендиеновая

Mq=1.184 – 0.058tij + 0.001t²ij

Витамины (мг, %)

 

Рибофлавин (витамин В2)

Mv=0.515 – 0.0066t ij – 0.003t²ij

Тиамин (витамин В1)

Mv=0.791 – 0.0088t ij – 0.00002t²ij

Пиридоксин (витамин В6)

Mv=2.076 – 0.00207t ij – 0.005t²ij

Оптимальная температура по каждому критерию минимального отклонения от исходных определялась методом дробного шага на унимодальном участке изменения критерия в интервале t0, tmax или методом прямого перебора от 0 до tmax с нахождением всех локальных экстремумов и выделением унимодальных участков функции. Из совокупности локально-оптимальных решений лучшая альтернатива находится по функционалу качества, преобразованному в функцию полезности Φк с минимальной суммой квадратов отклонений получаемых значений критериев Ψkl от их локальных экстремумов Ψkopt:

; k=1,n,                      (5)

где Ψkopt – оптимальная величина k-го критерия; Ψkl – значение k-го критерия в l-й альтернативе.

Разработан программный комплекс, модули компьютерной системы функционируют в средах Windows 95/NT/98/ME/2000/ХР/2003,2007, для вывода результатов вычислений на экран были использованы элементы MSFlexGrid языка программирования VBA, интерфейсы написаны в Delphi, основные процедуры – в Object Pascal, графическая среда Labview [Беляева М.А.].

Подпись:  
Схема контроля и регулирования температуры
в камере печи с инфракрасным энергоподводомДля поддержания оптимальных температурных режимов разработана система мониторинга и регулирования температуры в печи с инфракрасным энергоподводом на базе персонального компьютера с использованием программной среды Labview и NI DAQ-плат PCIX-модулей. Данная система была использована в связи с относительной простотой аппаратурного оформления, надежностью и визуальностью интерфейса программного обеспечения (см. рис.).

Разработанная система функционирует следующим образом: аналоговые сигналы с датчика температуры поступают на DAQ-плату – многофункциональное устройство сбора данных, где преобразуются в цифровой код, фильтруются от помех и преобразуются в величины, соответствующие выбранным единицам измерения (в данном случае преобразование производится в вольтах). Далее сигнал в цифровом виде вводится в компьютер, где с помощью программного продукта «Контроль и регулирование температуры», разработанного в среде Labview, усредняется за заданный временной интервал, тарируется с помощью коэффициентов в градусы Цельсия, выводится на монитор виртуального осциллографа и сравнивается с критическими величинами. Использование виртуального осциллографа позволяет отслеживать изменение температуры во времени. Если текущее значение сигнала выходит за заданный предел, на экране монитора загорается сигнальная лампа. Далее сигнал поступает на регулирующее устройство включения-выключения инфракрасной лампы.

Использование среды графического программирования Labview позволяет быстро создавать виртуальные приборы с большими возможностями для анализа и с интерфейсом, удобным для пользователя (Компьютерная система контроля и регулирования температуры в научном эксперименте с использованием среды LabVIEW. М.Н.Орешина, М.А. Беляева. Свид-во об офиц. регистр. прогр. для ЭВМ № 2007611824 по заявке № 2007610997).

Применение NI DAQ-устройств позволяет быстро и безопасно изменять способы подключения датчиков к измерительным цепям. Ранее разработчики системы сбора данных затрачивали большое количество времени, определяя типы сигнала, подключения, уравнения преобразования и единицы измерения. Применение современных информационных технологий устраняет эти недостатки и совершенствует работу системы в целом.

Литература

Беляева М.А. Моделирование и оптимизация управления качеством мясных изделий в процессе тепловой обработки. М.: ООО «Франтера», 2006. 248 с.


Постоянный адрес статьи:
http://swsys.ru/index.php?page=article&id=2348
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (4.21Мб)
Статья опубликована в выпуске журнала № 3 за 2009 год.

Возможно, Вас заинтересуют следующие статьи схожих тематик: