Содержание к диссертации
Введение 4
Глава 1. Методы микробиологической защиты б зоне розлива и их
влияние на качество пива 9
-
Микробиологическая защита пива в технологических операциях розлива. 9
-
Источники микробиологического заражения в зоне розлива и методы борьбы с ними 13
-
Анализ и выявление наиболее эффективного дезинфектанта 16
-
Оценка применения озона в качестве дезинфектанта для ПЭТ-бутылок.... 22
1.5 Выводы 26
Глава 2. Исследование процесса дезинфекции ПЭТ-бутылок озоном и
методов контроля его состояния 27
-
Экспериментальное исследование эффективности дезинфекции газообразным озоном 27
-
Разработка принципиальной схемы ведения процесса дезинфекции ПЭТ-бутылок предназначенной для дальнейшей автоматизации 30
-
Анализ процесса дезинфекции ПЭТ-бутылок как объекта контроля 32
-
Методы контроля состояния процессов дезинфекции 36
-
Применение методов факторного и компонентного анализа для исследования технологических процессов 39
2.6 Выводы 45
Глава 3. Разработка метода кластеризации процессов дезинфекции
ПЭТ-бутылок в реальном времени 46
-
Методы кластеризации объектов по совокупности признаков 46
-
Аналитическое исследование применимости нейронных сетей для задач кластеризации процессов дезинфекции. Самоорганизующиеся
карты Кохенена 51
-
Разработка алгоритма настройки карты и его реализация применительно к процессу дезинфекции ПЭТ-бутылок 68
-
Результаты моделирования по экспериментальным данным и их анализ... 72
-
Выводы 76
Глава 4. Разработка метода контроля процесса дезинфекции бутылок
по обобщённым показателям 77
-
Математическое описание процесса дезинфекции с использованием обобщенных показателей 78
-
Исследование процессов дезинфекции в пространстве обобщенных показателей 90
-
Рекомендации по реализации системы управления в пространстве главных компонент 99
4.4 Выводы 103
Глава 5. Разработка технических решений для реализации метода
контроля процесса дезинфекции 104
-
Разработка алгоритма контроля состояния технологического процесса дезинфекции ПЭТ-бутылок 104
-
Разработка структуры и функций автоматизированной системы контроля технологического процесса дез инфекции ПО
-
Выбор оборудования, необходимого для реализации системы 113
-
Структурам состав программного обеспечения 117
-
Выводы , 119
Основные результаты работы 120
Библиографический список использованных литературных источников 121
Приложения 130
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время пивоваренная промышленность вступила в период бурного развития. В связи с ростом конкуренции на данном рынке для каждого отдельного предприятия актуален вопрос производства высококачественного пива с длительным сроком хранения. Для повышения конкурентоспособности показатели качества готовой продукции должны соответствовать международному стандарту ISO 9000.
Дезинфекция технологического оборудования, производственных помещений, тары и т.д. является обязательной и в то же время трудоемкой операцией на всех пивоваренных предприятиях, во многом предопределяющей биологическую ценность, сроки хранения и безопасность потребления пищевых продуктов.
На сегодня основным проблемным местом производства пива по микробиологической нестабильности является конечный этап, а именно, его розлив, Это объясняется тем, что воздух внутри цеха розлива не стерилен, внутренняя и наружная поверхности бутылок и пробок не стерильны, бутылки и пробки транспортируются цеховым воздухом в зону розлива, принося в неё большое количество бактерий и создавая эффект накопления. Известные решения проблемы обеспечения микробиологической чистоты ПЭТ-бутылок, пока не соответствуют современному уровню техники и технологии, каковым является розлив пива в ПЭТ-бутылки.
Анализ современных тенденций в исследованиях ведущих отечественных и зарубежных ученых показывает, что для дезинфекции наиболее перспективным является способ, реализующий обработку поверхностей бутылок озоно-воздушной смесью. Одним из неоспоримых преимуществ этого способа является возможность механизации и автоматизации процесса.
Решение данной проблемы позволит значительно повысить и стабилизировать качество производимых напитков, избежать длительных, в течение 48 часов, лабораторных анализов. Кроме того, своевременная корректировка процесса дезинфекции ПЭТ-бутылок с учетом оперативно получаемой информации об основных показателях состояния процесса позволит достичь оптимального соотношения между себестоимостью и качеством готовой продукции, решить чрезвычайно важную задачу экономии энергоресурсов.
Цель работы. Целью диссертации является разработка научных основ автоматизации процесса дезинфекции ПЭТ - бутылок в потоке с помощью озона, в том числе разработка, научное обоснование и создание методов и средств контроля состояния этого процесса, обеспечивающих выработку пивоваренной продукции стабильно высокого качества с повышенным сроком ее хранения,
Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели определены следующие задачи исследований: обоснование принципов решения проблемы и выбор средства дезинфекции ПЭТ-бутылок, отвечающего возможностям автоматизации; разработка принципиальной схемы ведения процесса дезинфекции ПЭТ-бутылок, предопределяющей дальнейшую автоматизацию; выявление и анализ основных особенностей и закономерностей процесса дезинфекции ПЭТ-бутылок с применением озона; проведение анализа и классификация градаций качества дезинфекции ПЭТ-бутылок на основе исследования экспериментальных данных по контролируемым параметрам этого процесса; разработка метода, позволяющего в реальном времени установить соответствие процесса дезинфекции определенной градации качества; разработка математического описания технологического процесса дезинфекции с взаимозависимыми параметрами; разработка и обоснование математической модели контроля состояния процесса дезинфекции в пространстве значений обобщенных показателей; разработка алгоритма контроля состояния технологического процесса дезинфекции; разработка на базе современного программного и аппаратного обеспечения технических решений АСУ ТП для реализации предложенного метода контроля процесса дезинфекции ПЭТ-бутылок.
Методы и средства исследований. Для решения поставленных задач в работе используются методы индукции и дедукции, теории автоматического управления, математического и физического моделирования, элементы теории принятия решений, теория множеств, методы системного анализа, планирования и обработки результатов экспериментов. Экспериментальные исследования проведены с помощью стандартных методик и поверенных приборов, персонального компьютера (ПК) Pentium-4 с -6-использованием пакетов прикладных программ Neural Analyser 3.0, MatLab 6.5.
Научная новизна исследования, обеспечившая достижение цели работы, заключается в следующем:
Разработана принципиальная схема ведения процесса дезинфекции, а также не применявшийся ранее способ решения проблемы обеспечения микробиологической чистоты ПЭТ-бутылок в процессе розлива с помощью озоно-воздушной смеси, отвечающий возможностям автоматизации и соответствующий современному уровню техники и технологии.
Разработан общий подход к контролю состояния процессов дезинфекции ПЭТ-бутылок с помощью озона.
Впервые решена задача группирования процессов дезинфекции по градациям качества с применением нейросетевого подхода.
На основе использования модели главных компонент получено математическое описание процесса дезинфекции ПЭТ-бутылок.
Создана математическая модель контроля состояния процесса дезинфекции ПЭТ-бутылок по обобщенным показателям. Проведено исследование адекватности полученной математической модели.
Разработана методика ее построения.
Разработаны оригинальные алгоритмы и предложены новые технические решения для реализации метода и автоматизированной системы контроля состояния процессов дезинфекции ПЭТ-бутылок.
Практическая значимость работы:
Предложены способы и устройства для реализации процесса дезинфекции ПЭТ-бутылок озоно-воздушной смесью в производственной автоматизированной линии розлива. Поданы две заявки на изобретения.
Создана и апробирована методика автоматического контроля качества процессов дезинфекции в режиме реального времени,
Разработано и обосновано математическое и алгоритмическое обеспечение для задач контроля состояния процессов дезинфекции ПЭТ-бутылок.
Создана автоматизированная система контроля состояния процессов дезинфекции ПЭТ-бутылок. Данная разработка позволит отказаться от длительных по времени 48 часов) микробиологических анализов, необходимых для контроля качества процессов дезинфекции.
Отдельные результаты работы включены в курсы лекций по дисциплинам: «Технические средства автоматизации», «Технологические измерения в пищевой промышленности», «Моделирование систем управления», «Автоматизированные системы управления технологическими процессами отрасли», «Автоматизация технологических процессов и производств», «Принципы и методы создания и эксплуатации автоматизированных систем на предприятиях АПК», читаемых в ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» на кафедре «Автоматизация технологических процессов» для студентов специальностей: 21.01.00 «Управление и информатика в технических системах» и 21.02,00 «Автоматизация технологических процессов и производств».
6. Разработанные технические решения и практические рекомендации по синтезу системы управления на базе современных и недорогих средств автоматизации реализованы на ЗАО Московский пиво-безалкогольный комбинат «Очаково», что подтверждается соответствующим документом.
Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается использованием поверенных приборов и утвержденных методик лабораторного анализа, апробированных расчетных методик, выбором метода статистической обработки результатов, согласованием расчетных данных и результатов эксперимента.
На защиту выносятся разработанные автором:
Методика исследования градаций качества процессов дезинфекции ПЭТ-бутылок с применением озона.
Метод, реализующий разделение процесса дезинфекции на группы, соответствующие различным градациям качества.
Классификация градаций качества процессов дезинфекции.
Математическое описание технологического процесса дезинфекции с взаимозависимыми параметрами.
Методика автоматического контроля качества процессов дезинфекции в режиме реального времени.
Математическая модель контроля состояния процесса дезинфекции в пространстве значений обобщенных показателей качества.
Алгоритм контроля состояния технологического процесса дезинфекции в пространстве значений обобщенных показателей.
Автоматизированная система контроля состояния процессов дезинфекции
ПЭТ-бутылок.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации докладывались, обсуждались и были одобрены на:
Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Качество и безопасность продовольственного сырья и продуктов питания», Москва, МГУПП, 18-19 декабря 2002 г.;
Всероссийской научно-технической конференции-выставке с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации», Москва, МГУПП, 21-22 октября 2003 г.; - отчетной научно-технической конференции «Технологии живых систем», Москва, МГУПП, ноябрь 2003 г.; - Второй Всероссийской научно-технической конференции-выставке с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации», Москва, МГУПП, 19- 20 октября 2004 г.
На различных этапах выполнения результаты исследований докладывались и обсуждались также на заседаниях кафедры «Автоматизация технологических процессов» ГОУ ВПО МГУПП.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, поданы две заявки на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, заключения, списка литературы включающего ИЗ отечественных и зарубежных источников, приложения. Работа изложена на 135 страницах машинописного текста и содержит 24 рисунка, 11 таблиц.
