Введение к работе
Актуальность проблемы. Процесс копчения является традиционным способом обработки рыбы, который обеспечивает получение деликатесной продукции, пользующейся неизменным спросом у населения.
Одним из путей решения вопросов экологии и гигиены копченой продукции является обработка изделий из мяса и рыбы коптильными препаратами с целью придания продукции специфических свойств, таких как цвет, вкус и аромат, свойственных копченым продуктам. Применение коптильных препаратов позволяет интенсифицировать процесс обработки, получать однородную по качеству копченую продукцию, избежать накопления в продукте канцерогенных веществ, уменьшить загрязнение окружающей среды вредными выбросами. Для приготовления коптильных препаратов существуют различные технологии, многие из которых несовершенны, требуют значительных энерго- и трудозатрат. В настоящее время определение компонентного состава коптильного препарата производится по стандартным методикам (ГОСТ Р 51650, МУК 4.4.1.011-93, ГОСТ 18995.1), требующим наличия специального оборудования и высокой квалификации обслуживающего персонала. В силу отсутствия эффективных средств получения информации о ходе технологического процесса приготовления коптильного препарата сдерживается и комплексная автоматизация рассматриваемых процессов.
Таким образом, разработка автоматизированных методов контроля концентрации веществ в жидких коптильных средах, обеспечивающих получение коптильных препаратов стабильного химического состава, не содержащих вредных для здоровья человека веществ, является актуальной задачей.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка и научное обоснование методов контроля состава коптильных препаратов. Для достижения поставленной цели сформулированы и решаются следующие задачи:
исследование существующих методов контроля состава коптильных препаратов;
исследование и обоснование радиоволновых методов контроля концентрации компонентов в коптильных препаратах;
разработка конструкции датчика для определения состава коптильных препаратов;
выявление информативных параметров устройств для измерения концентрации коптильных препаратов;
экспериментальное изучение работы устройств для измерения концентрации компонентов коптильных препаратов;
разработка и реализация алгоритмов получения и хранения данных о составе коптильных препаратов, а также расчета информативных параметров;
разработка структуры прибора контроля концентрации коптильных препаратов на основе предложенного метода.
Научная новизна. В диссертации впервые решены следующие задачи:
научно обоснованы радиочастотные методы определения концентрации компонентов в контролируемых жидкостях в течение всего процесса приготовления коптильного препарата;
предложена конструкция радиочастотного датчика для применения в системе автоматизированного контроля процесса приготовления коптильного препарата;
разработана электрическая схема замещения радиочастотного датчика для контроля компонентного состава коптильных препаратов;
разработаны методика экспериментального исследования и алгоритм реализации радиочастотных измерений для контроля концентрации компонентов в коптильных препаратах.
Практическая ценность работы. Разработан и изготовлен опытный образец радиочастотного датчика. Разработанные алгоритмы, методики и программно-аппаратный комплекс могут быть использованы проектно-конструкторскими организациями для создания промышленных образцов приборов и устройств для исследования состава жидких сред, создания автоматизированных систем управления процессом приготовления коптильных препаратов. Получен патент на изобретение "Способ измерения физических свойств вещества".
Методы исследования. В работе используются методы теории автоматического управления, планирования эксперимента, теоретические основы информационно-измерительной техники и цифровой обработки сигналов. Обработка данных эксперимента выполнена на ЭВМ по разработанным алгоритмам с использованием языка программирования C++ в среде Borland C++ Builder 6.
Внедрение. Результаты диссертационной работы в виде программно-аппаратного комплекса для контроля процесса приготовления коптильного препарата "СКВАМА-2" внедрены в лаборатории "Современных технологий производства продуктов из гидробионтов" (СТППГ) кафедры "Технологии пищевых производств" (ТПП) ФГОУ ВПО "Мурманский государственный технический университет" (МГТУ). Принципы работы разработанных устройств рассматриваются в учебном процессе студентов, обучающихся по специальности 220301.65 "Автоматизация технологических процессов и производств" по дисциплинам "Технические средства автоматизации", "Технические измерения и приборы", в дипломном проектировании студентов той же специальности, а также в учебном процессе специальности 260302.65 "Технология рыбы и рыбных продуктов" по дисциплине "Технология рыбной отрасли".
Основные положения, выносимые на защиту:
Применение радиочастотных методов для получения информации о компонентном составе коптильных препаратов.
Конструкция радиочастотного датчика состава коптильного препарата в виде отрезка коаксиальной длинной линии с U-образным внутренним проводником.
Установленные зависимости между общим количеством кислот, содержащихся в пробах коптильного препарата, и модифицированным интегральным показателем.
Структурная схема микроконтроллерного радиочастотного концентра-томера для автоматизации процесса контроля компонентного состава коптильных препаратов.
Апробация полученных результатов. Основные положения диссертационной работы представлены на следующих конференциях:
Международная научно-техническая конференция "Наука и образование". Мурманск, 2007-2010.
Международная научно-техническая конференция "Датчики, приборы и системы - 2007". Ялта, 2007.
Третья международная научно-техническая конференция "Автоматизация и энергосбережение машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования". Вологда, 2007.
XI Международная научно-практическая конференция "Современные технологии в машиностроении". Пенза, 2007.
Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Молодежь и современные информационные технологии". Томск, 2008, 2010.
Российская конференция с международным участием "Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения (УКИ'08)". Москва, ИПУ РАН, 2008.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ (из них в изданиях, рекомендованных ВАК РФ - шесть). Получены четыре свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ, патент на изобретение № 23332659.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 174 страницах, содержит 12 таблиц и 53 рисунка. Список литературы включает 134 наименования.
