Введение к работе
- З -
Актуальность темы. Необходимость консервирования значительного количества скоропортящихся продуктов ставит задачу совершенствования оборудования для его проведения. Из применяемых промышленных методов консервирования процессы холодильной обработки и замораживания являются наиболее прогрессивными как по органолептическим показателям, так и по экономической эффективности. Так как многие замороженные продукты предназначены для дальнейшей промышленной обработки, то необходимо рассматривать технологическую цепочку "замораживание - хранение - размораживание пищевого продукта" в комплексном плане.
Обследование предприятий показало, что оборудование для тепловой обработки пищевых продуктов имеет в основном узкую специализацию и как следствие непостоянную загрузку в течении времени. Поэтому разработка и внедрение технологического аппарата, ориентированного на несколько тепловых процессов, таких как замораживание, подмораживание, размсрахгквание продуктов, является важной задачей.
В качестве базовых при создании многофункционального оборудования целесообразно использовать плиточные морозильные аппараты, широко распространненые на судах и береговых предприятиях Северо-Западного региона.
Однако недостаточная изученность этих аппаратов как объектов управления, отсутствие общепромышленных средств оперативного контроля выходных показателей процесса и обоснованных алгоритмов управления приводят к снижению качества продукта и неоправданным энергетическим затратам. Актуальной является задача разработки системы управления процессами тепловой обработки в плиточных аппаратах.
Цель и задачи исследования. Повышение эффективности эксплуатации плиточных аппаратов многоцелевого назначения для тепловой обработки ( замораживания, подмораживания, размораживания ) пищевых продуктов на основе адаптивного метода управ-
- 4 -ления.
В соответствии с целью исследований в диссертационной ра боте решались следующие задачи:
- анализ существующих способов и оборудования для замора
живания и размораживания пищевых продуктов и факторов, влияю
щих на качество продукта, с точки зрения создания иногофункци
онального оборудования и системы управления процессами;
- выбор технологической схемы многофункционального плиточ ного аппарата и анализ состояния автоматизации основных техно логических операций;
определение целей и критериев управления процессам; тепловой обработки пищевых продуктов;
разработка способов стабилизации термического сопротивления системы "продукт - плита аппарата" и управления процессами по тепловой нагрузке на секцию многофункциональной аппарата;
разработка математической модели для управления процессами тепловой обработки в многофункциональных плиточных аппаратах;
выбор средств измерений и исследование возможності косвенного измерения плотности теплового потока;
разработка алгоритма и синтез системы управления процессами тепловой обработки в многофункциональных аппаратах.
Научная новизна. Выбран критерий управления процессами тепловой обработки в многофункциональных плиточных аппаратах. Разработана адаптивная система управления, обеспечивающая минимизацию выбранного критерия { дисперсии конечной температурь в центре блока ) и снижение энергетических затрат.
Предложены технологические схемы размораживания пищевых продуктов в многофункциональных плиточных аппаратах, исключающие промежуточный теплоноситель.
Предложен способ стабилизации термического сопротивления системы "продукт - плита аппарата" при замораживании и подмораживании .
Предложен способ управления процессами тепловой обрабсз*.
- 5 -пищевых продуктов в плиточных аппаратах по модели плотности теплового потока.
Разработаны модель процесса замораживания, учитывающая случайный характер изменения термического сопротивления системы "продукт - плита аппарата", и адаптивный алгоритм управления тепловыми процессами в многофункциональных плиточных аппаратах.
Практическая ценность. Предложен вариант использования плиточных морозильных аппаратов ( в том числе и роторных ) в многофункциональном режиме.
Предложено решение задачи стабилизации конечной температуры в центре блока продукта при помощи двухуровневой адаптивной системы управления, реализованной с использованием общепромышленных средств автоматизации.
Предложена аппроксимирующая зависимость изменения плотности теплового потока.
Реализация результатов работы. Результаты проведенных исследований применены при выполнении научно-исследовательских работ по теме "Технико - экономический анализ объектов автоматизации рыбообрабатывающих производств" ( N гр. 01860015102 ); использованы в качестве прототипа системы управления при модернизации плиточного аппарата, проведенной НПО "Рыбтехцентр"; включены в учебный процесс в качестве лабораторного стенда на базе ремиконта Р-130 в лаборатории "Автоматизация производственных процессов" и модели плиточного аппарата в лаборатории "Холодильная техника" Калининградского государственного технического университета.
Апробация работы. Основные положения и научные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих конференциях и семинарах: научно - техническом семинаре "Проблемы совершенствования технологии и оборудования для обработки объектов морского промысла" ( Калининград, 1990 ), конференциях секций В2, С2, Dl, D2/D3 Международного института холода ( Дрезден, 1990; Гданьск, 1994 ), научно - технических конфе-rori'iffTK п;ігфсгссрс::с- г.ггпоа^ептсльслого ссстаъа, асплрантсь и
- б -
сотрудников КТИРПХ ( Калининград, 1993, 1994 ), научно - тех нической конференции "Современные технологии и оборудовани: для переработки гидробионтов" ( Мурманск, 1994 ), международ ной научно - технической конференции "Автоматизация биотехнических систем в условиях рыночной экономики и конверсии" ( Москва, 1994 ), 4 всероссийской научной конференции "Динамика процессов и аппаратов химической технологии" ( Ярославль 1994 ), 9 международной научной конференции "Математические методы в химии и химической технологии" ( Тверь, 1995 ).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 10 работ.
Объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 129 страницах, содержит 3 приложения, 31 рисунок, список литературы из 103 наименований.
