Введение к работе
Актуальность работы. Одной из важнейших задач предприятий, работающих в жёстких условиях рыночной экономики, является конкурентоспособность: стабильность высокого качества продукции, снижение себестоимости вследствие снижения энергетических и трудовых затрат, и, как следствие увеличение спроса, а следовательно и увеличение производительности.
Наиболее энергоёмким и длительным процессом в производстве колбасных и мясных изделий является термическая обработка, отличающаяся от других этапов производства низкой интенсивностью, большими потерями массы обрабатываемой продукции, громоздким и металлоёмким оборудованием.
В связи с этим актуальное значение приобретает поиск новых способов термической обработки и конструктивных решений оборудования для термической обработки на основе применения научного подхода к разработке современных методов термической обработки, контроля качества продукции и разработки оптимальной системы управления универсальными термокамерами, которые позволили бы интенсифицировать процесс термической обработки, снизить энергозатраты, обеспечить стабильно высокое качество и повысить выход продукции.
Цель и задачи исследований. Целью данной работы является аналитическое и экспериментальное исследование температурно - влажностных режимов термической обработки колбасных и мясных изделий, поиск оптимального подхода к организации процесса термообработки и разработка системы автоматического управления, реализующей возможность гибкого управления режимами термообработки и контроля качества термообработки продукции.
ffvc&gi
Основные задачи исследований. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследований:
- рассмотреть особенности процессов тепло и массопереноса при термической
обработке колбасных и мясных изделий при переменных температурно -
влажностных режимах;
- определить влияние режимных факторов на продолжительность процессов
термообработки, потери массы и показатели качества продукции;
- разработать методику оптимального проведения процесса термообработки;
- установить диапазон оптимальных переменных параметров температурно -
влажностных режимов;
разработать по результатам исследования температурного поля в термокамере математическую модель термокамеры для применения в системах автоматического управления процессами термической обработки колбасных и мясных изделий;
разработать рекомендации по принципиальным решениям технических средств для промышленной реализации переменных температурно - влажностных режимов при термической обработке колбасных и мясных изделий;
- разработать оптимальную- систему управления термической обработкой
колбасных и мясных изделий на основе разработанной математической модели;.
- разработать автоматическую систему управления, реализующую возможность
применения переменных, температурно - влажностных режимов при
термической обработке колбасных и мясных изделий и возможность контроля
качества продукции.
Методы и средства исследования. В теоретической части работы используются основные положения законов математического моделирования: В теоретических расчётах применялись:
- статистические методы анализа полученных экспериментальных данных;
- методы физического и аналитического (математического) моделирования и
оптимизации;
методы, разработанные в теории автоматического управления;
технологический метод опробования в производственных условиях с приемосдаточными испьпаниями при > внедрении разработанных способов и средств < управления процессами термической обработки колбасных и мясных изделий.
Экспериментальные исследования проведены с помощью стандартных, поверенных приборов и персональной ЭВМ,, а так же специально сделанных приспособлений.
Научная новизна. В работе аналитически и экспериментально исследованы закономерности тепло и массопереноса в системе греющая среда -обрабатываемый продукт при переменном температурно - влажностном режиме. На основании выполненных исследований получено математическое описание процессов нагрева колбасных и мясных изделий и испарения влаги из продукта. Предложены зависимости для расчёта продолжительности; термической обработки колбасных и мясных изделий, потерь массы и затрат тепла на нагрев продукции. Методом планирования эксперимента оптимизированы, режимы термической обработки продукции, разработаны способы термической обработки и автоматического управления процессами термической обработки колбасных и мясных изделий.
Практическая ценность работы. Применение разработанного способа термической обработки колбасных и мясных изделий и способа автоматического управления процессом термообработки при переменном температурно -влажностном режиме даёт возможность сократить время термообработки на 10 -15 %, энергозатраты на 30%, увеличить ресурс двигателей в 2-3 раза, сократить потери массы продукции на 0,5 - 1,2 % по сравнению с существующими способами при показателях качества готовой продукции, отвечающих требованиям ГОСТ.
Внесены конкретные предложения по модернизации существующих термокамер и систем их автоматического управления для осуществления
термической обработки колбасных и мясных изделий при переменном температурно - влажностном режиме термообработки.
Разработана система автоматического управления- позволяющая' производить автоматическую обработку данных о ходе процесса термообработки и осуществлять автоматический контроль качества термообработки продукции.
Реализация и внедрение результатов исследований.. На основании< выполненных исследований и предложенных технических решений разработаны требования - по модернизации промышленных термокамер и систем их автоматизации для реализации предложенного переменного температурно -влажностного режима термической обработки колбасных и мясных изделий, которые включены в проект по модернизации системы АСУТП термического отделения ОАО «Дзержинский мясокомбинат». По этому проекту произведена модернизация трёх термокамер.
Экономический эффект от внедрения составляет 88,6 млн. рублей в год на одну установку.
Апробация работы. Основные результаты исследований обсуждались и получили одобрение: на Н-й Всероссийской научно - технической конференции "Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве" (г. Нижний Новгород: НГТУ, 2000); Н-й Всероссийской научно - технической конференции (Нижний; Новгород, НГТУ, 2001); 2-й международной конференции молодых учёных и студентов "Актуальные проблемы современной науки" (г. Самара, 2001г.); W-й Всероссийской научно - технической конференции (г. Нижний Новгород, НГТУ, 2002 г.); VII-й нижегородской сессии молодых учёных -Технические науки (г. Нижний. Новгород, НГТУ, 2002г.); Региональном молодёжно-техническом форуме "Будущее технической науки нижегородского региона" (г.Нижний Новгород, 2002г.); XVмеждународной научной конференции -"Математические методы" в технике и технологиях" (г.Тамбов, 2002г.); Всероссийской научно - технической конференции - выставке «Высокоэффективные пищевые технологии - и технические средства для их
реализации» (г.Москва, 2003 г.); VIII-й нижегородской сессии молодых учёных -Технические науки (г. Нижний Новгород, 2003г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 11 тезисов докладов, 1 статья.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, заключения, списка использованной литературы включающего 128 отечественных и зарубежных источников, 2 приложений. Работа содержит 150 страниц текста, 62 рисунков, 19 таблиц.
