CC BY
23
граница зоны самосогревания зерновой массы проходит по изотерме
г/ , \/. , \ 1
У^вА<-<в; = -^ если очаг критический, то к моменту времени
У'.',
• ^л0в = и'о)/0н)
с?Тш
■Л
должно вьшолняться равенство теплоотвода и тепловыделения. Указанный момент времени характеризует окончание адиабатического периода индукции самосогревания.
Тогда критические параметры 7в и Д/,кр пластового очага связаны соотношением [13],
— « erf С
0я
V
(14)
М„,
/?,('в-ОДО
Разрешив неявно заданное уравнение (14) относительно любого из корней 7в и ДАкр , подстановкой в (11) можно оценить величину ц. Заметим, что (14) может быть использовано для определения критических параметров пластового очага самосогревания вместо соотношения (11).
• вывод
Проведено моделирование и оценка состояния зерновой массы с влажностью выше критической как си-нергетически активной среды при хранении в невенти-лируемых емкостях. Из анализа температурных полей, возникающих в результате развития очагов самосогревания, получены аналитические выражения для расчета критических размеров и температуры очагов различной геометрической формы. Полученные соотношения позволяют выявить очаги самосогревания, кото-
рые приводят к формированию волны активизации и возникновению процесса сплошного самосогревания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Усатаков С.В., Шаззо А.Ю. Зерновая масса как синергетиче-ски активная среда // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2002. -№2-3.-С. 56-61.
2. Усатаков С.В., Шаззо А.Ю. Волна активизации самосогревания зерновой массы // Изв.вузов. Пищевая технология. - 2002. -№ 4. _ с. 45^9.
3. Трисвятский JI.A, Хранение зерна. - М.: Агропромиздат, 19S6.-350 с.
4. Хранение зерна и зерновых продуктов / Под ред. К.М. Кристенсен. — М.: Колос, 1978. - 472 с.
5. Сергунов B.C. Дистанционный контроль температуры зерна при хранении. - М.: Агропромиздат, 1987. - 174 с.
6. Файн А.М. Математические модели самосогревания зерновой массы для регулирования процесса хранения // Теоретические основы сохранения зерновой массы. - М.: Колос, 1981. - С. 16-77.
7. Зельдович Я.Б., Бареиблатт Г.И., Либрович В.Б., Махви-ладзе Г.М. Математическая теория горения и взрыва. - М.: Наука, 1980. - 478 с.
8. Лоскутов А.Ю., Михайлов А.С. Введение в синергетику. -М.: Наука, 1990. - 272 с.
9. Васильев В.А., Романовский Ю.М., Яхно В.Г. Автоволно-вые процессы. - М.: Наука, 1987. - 240 с.
10. Свирежев Ю.М. Нелинейные волны, диссипативные структуры и катастрофы в экологии. - М.: Наука, 1987. - 368 с.
11. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массоперено-са. -М.-Л.: ГЭИ, 1963. - 536 с.
12. Мержанов А.Г., Барзыкин В.В., Гонтковская В.Т. Задача об очаговом тепловом взрыве // Докл. АН СССР, 1963. -148. - № 2. -С. 380-383.
13. Сеплярский Б.С., Афанасьев С.Ю. Анализ нестационарной картины воспламенения очага разогрева // ФГВ. - 1989. - 25. -№ 6. - С. 9-13.
14. Гуревич А.В., Минц Р.Г., Пухов А.А. Критические возмущения для систем с тепловой бистабильностью // Докл. АН СССР. -1988.-301.-№5.-С. 1104-1107.
15. Пухов А.А. Критические возмущения в моностабильной активной среде // Письма в ЖТФ. - 1998. - 24. - № 22. - С. 76-80.
16. Ибрагимов Н.Х. Группы преобразований в математической физике. - М.: Наука, 1983. - 280 с.
Кафедра общей математики
Кафедра технологии переработки зерна и комбикормов
Поступила OS. OS. 02 г.
664.78.002.51.001.57
АНАЛИЗ, СИНТЕЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ « КОМПАКТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА ;,АГРЕГАТНЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ
Л.И. ГРОСУЛ
Одесская государственная академия пищевых технологий
Решение проблемы децентрализации производства продовольственных товаров из зерна сдерживается возможностями создания компактных технологий и агрегатного оборудования для автономного использования в фермерских хозяйствах и на малых перерабатывающих предприятиях.
Известные технологии производства, например крупы, условно делятся на этапы очистки зерна от примесей, подготовки его к производству, непосредственного изготовления и формирования готовой продукции. Принимая во внимание особенности каждого этапа и учитывая требования к предназначенному для автономного использования оборудованию с агрегатной компоновкой, для их реализации целесообразно преду-
сматривать отдельные функциональные элементы в виде технически законченных устройств, приспособлений и машин. Комплексное использование таких блоков позволяет собрать в агрегате любую линию для производства крупы из зерна различных культур. Совокупность этапов, а соответственно и блоков для их реализации в конкретных условиях, зависит от назначеній линии и свойств перерабатываемого зерна. Но независимо от этих особенностей определяющим элементом в таких линиях является последовательность нескольких устройств для реализации основного этапа
- непосредственного изготовления крупы.
Обобщение технологических схем переработки в крупу, например зерна гречихи, являющейся культурой со слабыми связями оболочки и ядра, позволяет выделить стадии отдельного этапа изготовления крупы, который включает классификацию исходного сырья по крупности, отделение покровных тканей, сепарирование продуктов обрушивания и получение готовой продукции.
Анализ принципиальной схемы [1] переработки зерна гречихи и, в частности, этапа непосредственного изготовления крупы, проведенный с использованием теории графов [2], позволяет построить потоковый граф технологического процесса гречекрупозавода. Его вершины представляют собой графическое отображение функциональных устройств для выполнения по -следовательности операций преобразования исходного зерна в готовую продукцию. Обозначения вершин графа приняты с учетом требований к размещению соответствующего оборудования по вертикали, обеспечивающему максимальное использование возможности гравитационной передачи обрабатываемых продуктов от вышеустановленного оборудования к нижерасположенному. Первая цифра в обозначении указывает на номер группы однотипных, параллельно установленных на соответствующей высоте устройств аналогичного функционального назначения, а вторая - номер устройства в группе. Стрелки между вершинами (дуги) являются графическим отображением материальних связей между соответствующими устройствами с указанием направлений движения потоков зернопродук-тов.
Известные технологические параметры рабочих органов позволяют установить осуществляемые преобразования поступающих в любую вершину зерно-продуктов и определить количественные и качественные характеристики их выходящих потоков. Предложенное преобразование общепринятой схемы технологического процесса в форму графа существенно повышает ее информативность и открывает возможности формализовать процедуру исследования ее структуры с целью обоснованного сокращения длины производственной линии и создания компактной технологии переработки зерна гречихи в крупу на агрегатном оборудовании.
Дуги прямого направления (от вершин с меньшим к вершинам с большим номером) отображают переме-
щение потоков зернопродуктов гравитационным способом с помощью самотеков без использования приводных механизмов и затрат энергии. Дуги обратного или поперечного направления (к вершинам с большим или таким же номером) образуют байпасные или замкнутые маршруты - циклы, являющиеся нежелательными элементами технологий, которые свидетельствуют о необходимости применения приводных подъемно-транспортных устройств и требуют дополнитель-
НЫХ ЗЗХраГ ЭКСрГйй.
Анализ полученного графа позволяет выявить од-нотипные вершины, дуги, цепи, образующие соответствующие маршруты, циклы и петли. Стягиванием взаимозаменяемых вершин, удалением петель и сокращением цикломатического числа графа обеспечивается сокращение маршрутов, а использование в них устройств повышенной эффективности позволяет избежать повторения операций и сократить количество циклов. Применение устройств многофункционального назначения способствует возможности совмещения либо последовательного выполнения однотипных операций.
Проведение дополнительных научных исследований по интенсификации технологических операций открывает существенные возможности дальнейшего совершенствования структуры и компоновки функциональных элементов. Использование, например, рекомендаций [3] по упрощению технологии изготовления гречневой крупы предоставило перспективу уменьшения количества фракций с 6 до 4 при классификации исходного зерна. Это позволило не только сократить состав необходимого оборудования, но и улучшить условия его компоновки в агрегатных установках.
Рассмотренный подход предлагается использовать для обоснования компактной технологии переработки зерна гречихи в крупу и может применяться как для исследования развитого технологического процесса, так и для анализа отдельных его этапов. В последнем слу-
чае получают подграф, отображающий компактную технологию только одного этапа, например, непосредственного изготовления крупы.
Вершины полученного подграфа (рисунок) компактной технологии непосредственного изготовления гречневой крупы представляют собой графическое отображение оборудования для выполнения последовательности операций смешивания необрушенного зерна с исходным и подачи его на обработку (нория 0.1), классификации (сита 1.1, 1.2 и 1.3), обрушивания (устройства 2.1, 2.2, 2.3 и 2.4), крупоотделения (сига
3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 и 3.6), сепарирования (аспираторы
4.1, 4.2 и 4.3), удаления металлопримесей (магниты
5.1), а также сбора готовой продукции (бункеры 6.1 и
6.2) и отходов производства (емкости 6.3,6.4 и 6.5).
Известные технологические параметры рабочих
органов позволяют установить количественные и качественные преобразования поступающих в любую вершину зернопродуктов с постоянной интенсивностью потока Q и определить количество выходящих потоков их расходы (), и свойства полученных продуктов. Например, при диаметре круглых отверстий сита 1.1 4,5 мм поступающая на него смесь зерна с интервалом варьирования ширины частиц от 7,0 до 2,4 мм после просеивания преобразуется в два выходящих потока с интервалами размеров соответственно схода от 7,0 до 4,5 мм и прохода - от 4,5 до 2,4 мм.
При этом известный закон распределения размеров частиц дает возможность рассчитать соотношение и конкретное количество продуктов в сходе и проходе данного сита, для которых из условий материального баланса выполняется равенство () - Qox + ()пр. Такая методика позволяет решать как прямую задачу - определение характеристик всех дуг графа по известным параметрам функциональных устройств, так и обратную - изыскание параметров разрабатываемых функциональных элементов по требуемым характеристикам потоков зернопродуктов графа компактной технологии производства гречневой крупы на агрегатном оборудовании.
Но предложенный метод анализа существующих развитой и синтез-компактной технологий является формализованной процедурой и не учитывает конкретных требований относительно рациональности принятой последовательности технологических операций, целесообразности возможных эффективностей обработки и оптимальности предложенных производительностей функциональных элементов. Решение перечисленных вопросов возможно путем составления математической модели компактной технологии и оптимизации режимов ее реализации.
Приняв норию 0.1 за исток графа (рисунок), вершину, с которой начинаются все маршруты и истекает максимальный поток подаваемого в переработку зерна О, получаем возможность определить вершины 6.1, 6.2,6.3,6.4 и 6.5 как стоки крупы ядрицы 64.2-6.1, продела 64.3-6.2, кормовой мучки Qз.6-6.3, ЛуЗГИ (<24.1-6.4 +64.2-6.4 + 64.3-6.4) и металлопримесей 65.1-6.5- Учитывая относи-
тельно незначительный поток 65.1-6.s-> 0 и пользуясь основным свойством потокового графа (сумма выходящих потоков всех истоков равна сумме входящих потоков всех стоков), можно записать . .. .... .... . ,
64.2-Й.1 + 64.3-6.2 + 6з.б-б.з + (64.1-6.4 + 64.2-6.4 + 64.3-6.4) = - бяд + бпр + 6МЧ + блз ~ Q’
где <2,2„д, <2пр, бмч и - производительность агрегатной установки
по исходному зерну, эдрице, проделу, мучке и лузге.
В относительных единицах измерения получим
б4.2-6.]/6+б4.3-б.2/'6 + бз.б-б.з/'б + (64.1-6.4 + 64.2-6.4 +
+ 64.3-0.4V6 = 0,01(Вад + Впр + Вт + Вт) = 1,
где Вт, Впр, Вш и ВЛ1 - соответственно выход (%) ядрицы, продела, мучки и лузги.
При известной производительности обрушивающего устройства <2ш=<2/ЕТ есть возможность рассчитать величины выходных потоков графа (входных потоков к стокам) компактного технологического процесса переработки зерна гречихи в крупу как в абсолютных, так и в относительных единицах:
64.2-6.1/6111 ~ б4.3-6.2^6ш + бзб-б.З^бш ^ (64.1-6.4 ’
+ 64.2-6.4 + Я4.3-б.4УЯш = (бяд + бпр + бмч + 6лз)/6ш = Чяя ' 9пр п + 9лз (?4.2-6 1 94.3-6.2 + 93.6-6.3 +
+ (94.1-6.4 + 94.2-6.4 + <74.3-6.4) = Ет,
где Ет - технологическая эффективность операции обрушивания, которая определяется отношением количества отделенных оболочек лузги Влз к наличию (содержанию В(^ ИХ В зерне ■!,и ■ -ЦИЛ1 ■ 4 ..
Ет Вя/В[1.
Таким образом, получаем возможность рассчитать в относительных единицах величины потоков: рециркулирующего зерна
94.1-5.1 = (Qш-QУQш “(1-Q/Qш) -1-Е,; с,к исходного зерна
<Ьк Q,JQul + О^ш + бмн^бш ! QsalQm смеси исходного и рецирку лиру ю щего необрушенного зерна
9вх+94.1-5. 1 —
Для составления математической модели компактной технологии переработки зерна гречихи в крупу на базе ее графа составим матрицу, элементы которой по строкам представляют все выходящие потоки 9,.* из вершин / до вершин к, отмечаемые в соответствующих им столбцах. При соблюдении такого порядка составления матрицы расположенные в строках элементы характеризуют все выходящие потоки каждой из соответствующих вершин, а элементы, расположенные в столбцах к матрицы, характеризуют все входящие потоки в каждую из соответствующих вершин. Таким образом, из условий материального баланса - сумма входящих в каждую вершину потоков всегда равна сумме выходящих из нее потоков - очевидно утверждение, что сумма элементов в каждой из строк матрицы равна сумме элементов соответствующих им столбцов. Указанная закономерность подтверждает основное свой-
ство потокового графа - сумма всех истоков равна сумме всех стоков.
Приравнивая суммы элементов в соответствующих строках и столбцах, получаем систему уравнений, которая по сути является математической моделью переработки зерна гречихи в крупу на основе компактной технологии с использованием агрегатной установки. В случаях достаточно простых матриц указанная модель может быть получена и путем прямого составления материального баланса для каждой из вершин (функциональных элементов) графа в виде системы равенств сумм входящих и выходящих потоков. Независимо от способа получения математической модели, для синтезированной компактной технологии переработки зерна гречихи в крупу получим
90.1-1.1 = 91.1-2.1 + 91.1-1.2 = 91 1-2.1 + 91.2-2.2 + 41.2-1.3 =
= 91.1-2.1 + 91.2-2.2 + 91-3-2.3 + 91.3-2.4 = 92.1-3.1 + 92.2-3.2 +
+ 92.3-3.3 + 92.4-3.4 = 93.1-3.5 + 93.1-4.1 + 9з.2-3.5 + 93.2-4.1 + + 93.3-3.5 + 93.3-4.1 + 93.4-3.5 + 93.4-4.1;
91.1-2.1 = 92.1-3.! = 9з.1-з.5 + 9з.1-4.1;
41-2-2.2 = 12.2-3.2 = Яз.2-3.5 + 9з.2-4.Ь _ ^ 91.3-2-3 = 92.3-3.3 = 93.3-3.5 + 93.3-4.1;
91.3-2.4 = 92.4-3.4 = 93.4-3.5 + 9з.4-4.Ь
93.1-3.5 + 93.2-3.5 + 93.3-3.5 + 93.4-3.5 = 93.5-3.6 + 93.5-4.2 =
= 93.6-6.3 + 93.6-4.3 + 94-2-6.4 + 94.2-6.1 = 93.6-6.3 + 94.3-6.4 +
+ 94.3-6.2 + 94.2-6.4 + 94.2-6.1;
93 1-4,1 + 93.2-4.1 + 93.3-4.1 + 93.4-1.1 = 94.1-5.1 + 94.1-6.4-
Используя свойство графов о равенстве минимального разреза максимальному потоку, для случая
95.1-6.5 = 0 получим
90.1-1.1 = 1; 91.1-2.1 + 91.1-1.2 = 1; 91.1-2.1 + 91.2-2.2 +
+ 91.2-1.3 = 1; 91.1-2.1 + 91.2-2.2 + 91.3-2.3 + 91.3-2.4 = 1;
92.1-3.1 + 92.2-3.2 + 92.3-33 + 92.4-3.4 = 1;
94.1-5.1 + 9вх = 95.1-0.1 = 9о.1-1.1 = 1-
Известные либо прогнозируемые выходы продуктов переработки зерна гречихи в крупу {Вт В„р Вт и Влз) позволяют определить как показатели качества промежуточных продуктов в потоках, так и их интенсивности (расход продуктов), обеспечение которых требует использования функциональных элементов соответствующей производительности.
Особенностью синтезированной компактной технологии является отделение лузги от продуктов обрушивания на воздушных сепараторах только после кру-поотделения, что способствует поступлению лузги в потоки обрушенного целого и колотого ядра. Эго может считаться недостатком предложенной схемы, а его устранение возможно путем изменения последовательности выполнения указанных операций. Но выполнение воздушной сепарации перед крупоотделени-ем сопровождается образованием трудноразделимой
смеси лузги и мучки, что ухудшает качество последней вследствие появления в ней примесей лузги и повышает потери мучки как кормового продукта с лузгой.
Кроме того, указанная замена последовательности операций исключает возможность окончательной очистки готовой продукции отвеиванием мучки. Таким образом, во втором случае создается более нежелательная ситуация, которая и является основанием для окончательного выбора варианта выполнения операции крупоотделения перед провеиванием. А характер распределения общего количества лузги с потоками определяется на основе пропорционального соотношения количеств необрушенного зерна, ядра и мучки.
С учетом показателя эффективности обрушивания получим
93.1-3.5 + 93.2-3.5 + 93.3-3.5 + 93.4-3.5 = 93.5-3.6 + 9з.5-4 2 =
= 0,0 КДщ + Впр + Выч + ВизЕТ)ЕТ',
93.1-4.1 + 93.2-4.1 + 93.3-4.1 + 9з.4-4.1 = 94.1-5.1 + 94.1-6.4 =
= 94.1-5.1 + 0,01ВтЕт( 1 - Ет);
94.1-6.4 + 94.2-6.4 + 94.3-6.4 = 0,0!
93.5-3.6 + 9з 5-4.2 + 94.1-6.4 “ 0,01 (/^яд + ВПр + В,лч + ВЛЗ)ЕТ.
Исходя из требований унификации функциональных элементов агрегатной установки, обрушивающие устройства должны иметь одинаковую производительность. Это требование может быть удовлетворено соответствующим выбором технологических параметров сит классификатора зерна, которые обеспечат разделение поступающего зерна на четыре равных по интенсивности отдельных потока. Ожидаемый при этом режим классификатора обусловит не только одинаковую производительность обрушивающих устройств, но и соответствующее распределение получаемых продуктов между ситами крупоотделителя.
91.1-2.1= 92.1-3.1= 0,25; 93,1-3.5 + 93.1-4.1= 0,25;
91.2-2.2 92.2-3.2 = 0,25; 93.2.3.5 + 93.2-4.1 = 0,25;
91.3-2.3= 92.3-3.3= 0,25; 93.3-3.5 + 93.3-4.1 = 0,25;
91.3-2.4 = 92.4-3.4= 0,25; 93.4.3.5 + 93.4-4.1 = 0,25;
91.1-1 2 = 0,75; 91.2-1.3= 0,5.
Полученные зависимости дают возможность вычисления интенсивностей всех материальных потоков графа компактного технологического процесса переработки зерна гречихи в крупу
93.1-3.5 = 9з.2-3.5 = 93.3-3.5 = 9з.4-3.5 = 0,0025(Вцд +
+ ВПр + Вмч + В1ПЕ,)ЕТ,
93.1-4.1 = 93.2-4.1 = 93.3-4.1 = 9з.4-4. I = 0,25(1 + -
+ 0,ОЩвЕг)(1-£г);
93.5-3.6 = 0,01[йпр + Вмч + Вт(В„р -г Ва^)Ет!{Вял +
+ ^пр + ВМЧ)]ЕТ;
9з.5-4.2 = 0,01{5ЯД + 5лз[1 - (Вщ, + Вмч)/(Вт +
+ 5пр + Вмч)]Ет,- }ЕТ;
9з.б-б.з ~ 0,01ВМЧЕГ.
Таблица
Мощность Значения мощностей, кВт-ч/'т, в зависимости от Ет
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 1 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
% 3,05 2,761 2,468 2,171 1,872 1,568 1,262 0,951 0,638 0,321 0,0
Мв 0,0 0,538 1,082 1,628 2,179 2,734 3,293 3,857 4,423 4,995 5,57
N 3,05 2,539 2,190 2,009 1,995 2,151 2,481 2,984 3,667 4,528 5,57
<73.6-4.3 = 0,01 {[Дп(бпр + Вмч)/(йяд +
+ Вп р + Вич)\Ет + Впр}Ет\
<74.1-5.1 = 1 -Ет)
<74.1-6.4 “ 0,01ВЛз(1 — АТ)АТ,
94.2-6.1 = О^ОШлд^;
94.2-6.4 = 0,01{Влз[1 - (Вщ, + Вич)/(ВЯд +
+ й„р +5МЧ)]£Г}£Т;
<74 3-6.2 = 0,01Д1р£г;
94.3-6.4 = 0,01 [Влз.Ег(Д1р + Вмч)/(£та + Впр + Вмя)]^.
Представленная система алгебраических уравнений является математической моделью компактного технологического процесса переработки зерна гречихи в крупу, отражает характеристики штоков в дугах графа компактной технологии и подлежит оптимизации. Последняя может быть выполнена методами линейного программирования и сводится к нахождению всех неотрицательных значений £'т, при которых линейная форма Ф приобретает наименьшее значение.
Функция линейной формы характеризует общие затраты энергии на реализацию компактного технологического процесса и определяется как сумма произведений удельных затрат энергии на выполнение каждой обработочной операции и величин потоков на рассматриваемом маршруте
^ ^ -^0<7г.0-0./' + 7]^, 1-1.7 _ Ы 12-2] +
~ ^ 3<71.3-3.у ' Y4Qi.4-A.j->
где = N'0 - удельные затраты энергии в типовых технологических машинах и транспортных средствах с известной потребляемой мощностью N и производительностью в абсолютных <2 или относительных д единицах.
С использованием справочной литературы и технических характеристик оборудования отрасли переработки зерна установлены средние значения удельных затрат энергии, кВт-ч/т: в нориях 70 = 0,6; ситовых сепараторах 7] = 0,6; обрушивающих машинах 7? = 3; ситовых крупоотделителях Уъ = 0,6 ; воздушных сепараторах )'4 = 0,2.
Суммарные мощности, необходимые для обработки известных количеств продуктов в вершинах рассматриваемых маршрутов, представляют собой линейные функции и вычисляются как для линии рециркуляции так и для главного направления Мд.
Ад = «7о.1-1л(1 - -£т)[7о + (<71.1-2.1 + 91.1-1.2 + <71.2-2.2 +
+ 91.2-1.3 + 91.3-2.3 + 91.3-2.4) 1'1 + (9.2.1-3 1 + 92.2-3.2 + 92.3-3.3 + + <72.4-3.4)(1-Т1)Г2] + (93.1-4.1 + 93.2-4.1 + 93.3-4.1+ 9з.4-4л)Уз + +(94.1-5.1+ 941-6.4)14 = О-ОТо + 2,257, + (1 - 0,9)72 + +(1 + 0,01ВЛ&)¥3 + (1 + О.ОШдзВД];
Щ = 9о.1-1л£т[Уо + (91.1-2.1 + 91 1-1 2 + 91.2-2.2 + 9) 2-1.3 + + 91.3-2.3 + 91.3-2.4)71 + (9.21-3.1 + 92-2-3 2 + 92.3-3.3 +
+ 92.4-3.4)Т11г]+(9з 1-3.5 + 93.2-3.5 + 93.3-3.5 + 93.4-3.5 +
+ 9з.5-з.б)73 + (93.5-4.2 + 9з.6-4.з)74 = Ет[70 + 2,257] +
+ 0,972] + 0,01Ет{(Вт + Впр + Д,ч + ВлгЕт) + В^ + Выч + +Вю(Вщ, + ВЫЧ)ЕТ/(ВЯ д + Впр + 5МЧ)]73 + 0,01Ет{Вт +
+ Вю[\ - (Д,р + £мч)/(5ад + Вщ, + +
+ Вп р + Вт(Вщ, + ВЫ^)ЕТ1{ВЯД + Вщ, + 2?мч)}74.
После приведения подобных выражений, подстановки значений удельных затрат энергии и прогнозируемых выходов всех продуктов (например, при про-
изводстве гречневой крупы: Ляд = 60,9; Впр = 10,9; /Змч = 6,5; и Влз = 21,7%) будем иметь
/Ук= (1 -£т)(3,05 + 0,1736£’х),
'•* Лс, - А'-:(5.3678 + 0.2025/*;). ;-
Данные уравнения соответствуют общей мощности на маршрутах рециркуляции и главного потока и позволяют рассчитать средние значения удельных затрат энергии для рассматриваемой схемы переработки зерна гречихи в крупу
Уяср = АУ(9к + 9 4.1-5.1) и 7^ = Д/е/(9вх + 94.1-5.])-
Таким образом, общие затраты энергии на реализацию компактной технологии представляют собой параметр оптимизации и имеют вид линейной функции
N — Ф ~ 7/?Ср^4 1_5 ] + 7^Ср9вх ~ 7Яср(1 — Ет) + 7дсрЕт.
Подставив значения удельных затрат энергии на соответствующих маршрутах, окончательно получим зависимость общей мощности, необходимой для реализации компактной технологии переработки зерна гречихи в крупу, от технологической эффективности выполнения основной операции обрушивания
N=(1 -Ет)\3,05 + 0,1736£т) + £*(5,3678 + 0,2025£,.).
Полученная квадратическая зависимость N = /(Е?) существенно усложняет решение задачи линейного программирования по определению величины Ет, которая обспечивает минимизацию линейной функции Ф, и подтверждает целесообразность поиска оптимума проведением аналитического исследования функции N на экстремум.
Приравняв первую производную к нулю
Л'4 = 1,ШЗ£Г2 + 16,1412£- 5,9264 = 0,
вычислим оптимальное из условий минимизации общих затрат энергии значение Ет — 0,403 на интервале 0<£'т< 1.
Подстановкой величины Ет во вторую производную
.Vй = 0,2566Е? + 16,1412 = 16,245
.4
отмечаем ее положительное значение, что подтвер-ждает наличие минимума в общих затратах энергии на реализацию процесса синтезированой компактной технологии переработки зерна гречихи в крупу при технологической эффективности операции обрушивания Ет = 0,403.
Данные выполненных контрольных расчетов общей мощности Ы, необходимой для реализации всего процесса переработки зерна гречихи в крупу, мощности на выполнение обработочных операций Ыд и мощности на рециркуляцию зернопродуктов Л'й приведены в таблице.
Благодаря этим результатам можно рассчитать сокращение необходимой для реализации компактного технологического процесса переработки зерна гречихи в крупу мощности при Ет = 0,403
Ее = (ААя=1 -Л/е=о,4)/А^=1 = (3,05 - 1,995)/3,05 = 0,3459.
Это свидетельствует о том, что в оптимальном режиме функционирования предложенной компактной технологии максимально возможное снижение количества подводимой энергии на производство крупы достигает 34,59%.
Описанная методика анализа, синтеза и оптимизации компактных технологий переработки зерна гречихи в крупу может служить руководством при разработке и создании агрегатного оборудования автономного использования как на малых перерабатывающих предприятиях, так и в фермерских хозяйствах. Она позволяет провести оптимизацию режимов функционирования компактного технологического процесса при условии минимизации общих затрат энергии на выполнение обработочных операций. Относительное снижение общих затрат энергии на реализацию компактной тех-
нологии следует рассматривать как показатель энергетической эффективности технологического процесса. Сравнение расчетных значений показателей энергетической эффективности нескольких параллельно синтезированных схем открывает возможности для объективного анализа альтернативных вариантов и принятия обоснованных решений при выборе перспективных технологий. , ,;1П А;;,
ЛИТЕРАТУРА
1. Правила организации и ведения технологического процесса на крупозаводах. - М.: Заготиздат, 1984.
2. Мартыненко Я.Ф., Чеботарев О.Н. Проектирование мукомольных заводов с основами САПР. — М.: Агропромиздат, 1992. -238 с.
3. Оре О. Графы и их применение. - М.: Мир, 1965. - 174 с.
Поступила 11.09.2000г. . ...
664.951.3:658.562.012
С1 ,;ГОЬ, \17- •>'' НС1;' ■: V ; '“Хг.г ' ■■ : ■ - - ' ; - л;! ’
КРИТИЧЕСКИЕ КОНТРОЛЬНЫЕ ТОЧКИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ РЫБЫ ХОЛОДНОГО КОПЧЕНИЯ - .
И.Н.КИМ, Г.Н.КИМ
Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет
Для ликвидации выпуск! недоброкачественной продукции, довольно часто встречающейся в последние годы, необходима тщательная сертификация производства со стороны государственных контролирующих органов в лице санитарно-эпидемиологического и ветеринарного надзоров, торговой инспекции и других служб, причем приоритетным направлением их деятельности должны быть прежде всего аспекты безопасности [1]. Следует отметить, что до 1992 г. Россия относилась к немногим промышленно развитым странам, где отсутствовала общегосударственная система сертификации, являющаяся в странах с рыночной экономикой основным механизмом обеспечения контроля качества и безопасности пищевых изделий [2].
В настоящее время на пищевых предприятиях промышленно развитых стран с рыночной экономикой идет активный процесс внедрения и модернизации разработанной в США программы «Анализ рисков и критические точки управления» (Hazard Analysis and Critical Control Poits - HACCP) [3]. Государственные системы качества, созданные на принципах НАССР с учетом национальной специфики, обеспечивают высокие результаты в области производства и инспекции продукции во всех промышленно развитых странах с рыночной экономикой.
Сущность программы НАССР заключается в установлении и контроле «критических точек» технологического процесса, т.е. параметров, определяющих
безопасность производимой продукции. По своей сути данная программа не является для нас совершенно новым направлением, поскольку в нашей практике при проведении сертификации производств также выявляются критические контрольные точки - параметры, определяющие качество изготавливаемой продукции [4]. Основное отличие заключается в том, чго у нас это делается по всей номенклатуре требований нормативной документации, а в предлагаемой программе исследуются параметры, влияющие только на безопасность.
В то же время данная программа представляет для нас безусловный интерес, поскольку позволит разработать системы контроля технологических процессов по требованиям безопасности, а их апробация и внедрение обеспечат в ближайшей перспективе значительное повышение качества отечественной продукции [5]. Очевидно, создание таких систем должно проводиться на базе существующих типовых схем производственного контроля, разработанных отраслевыми институтами для большинства видов пищевых изделий.
Разработка схем контроля технологических процессов по требованиям безопасности позволит также в какой-то мере ограничить обязательными параметрами область допустимого вмешательства в дела предприятий со стороны государственных контролирующих органов, что представляется необходимым аспектом в условиях становления рыночной экономики [4].
Цель настоящей работы - определение критических контрольных точек в процессе приготовления рыбы холодного копчения применительно к системе требований НАССР.
