Формализация технологического процесса производства йогуртных продуктов на базе системного анализа Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

637.146.34.002.2

ФОРМАЛИЭШшИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ЙОГУРТНЫХ ПРОДУКТОВ НА БАЗЕ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

Н.С. КОНОНОВ , Н.И. ДУНЧЕЫКО , Э.Э. АФАНАСОВ

Московский государственный университет приклаиной биот ехн олова и

В последние годы наиболее динамично развивающимся сектором молокоперерабатывающей отрасли является производство йогурта и термизированных йо-гуртных продуктов с использованием пищевых стабилизирующих добавок. Сотрудниками МГУПБ были проведены научные исследования с целью анализа существующих производственных линий. В их основу была положена теория технологических потоков, разработанная под руководством проф. В. А.. Панфилова.

сухие компоненты'

Технологическая схема производства термизиро-ванного йогуртного продукта представлена на рис. 1:1

- подающий насос; 2 - промежуточная емкость с термоизоляцией; 3 - сепаратор-нормализатор; 4 - емкость для смешивания молока с сухими компонентами; 5 -пластинчатая пастеризационно-охладительная установка; 6 - деаэратор; 7 - гомогенизатор; 8 - ферментационный танк; 9 - пластинчатый охладитель; 10- промежуточная емкость с термоизоляцией; 11 - двухсекционный пластинчатый теплообменник; / 2 - емкость для смешивания сгустка с джемом.

г .1 і 1

і;.

Рис. 2

Сначала сухие компоненты растворяют в нормали-ЗОВайКОМ холодном (4-7°С) молоке. Полученную смесь вымешивают з танке для набухания стабилизатора. Готовую смесь гомогенизируют при давлении 10-15 МПа, пастеризуют при температуре 80-90 °С и охлаждают до температуры сквашивания. Затем в обработанную смесь вносят производственную закваску и ферментируют ее до значения pH сгустка 4,5-4,3. Сгусток перемешивают, гомогенизируют и термизиру-ют при температуре 70-80°С в течение 10-30 с. Затем проду кт охлаждают, смешивают с джемом и фасуют.

Массовое производство продукции, как на данной технологической линии, так и на любой другой, неизбежно влечег за собой проблемы, связанные с обеспечением заданного уровня качества. На качество готового продукта в этой ситуации помимо качества исходного сырья и влияния человеческого фактора начинают оказывать воздействие закономерности функционирования отдельных объектов машинно-аппаратурного обеспечения как единого целого. Чем сложнее структура технологического потока, чем больше в нем операций и связей, тем больше требуется усилий для организации его нормального функционирования. Проф. В.А. Панфилов предложил рассматривать технологическую линию в виде системы, т. е. упорядоченного определенным образом множества разнородных элементов, взаимосвязанных между собой и образующих некоторое целостное единство, свойства которого больше суммы свойств составляющих его элементов [1].

Сущность системного анализа заключается в расчленении единого целого на образующие его компоненты, в изучении функций каждого из них в общей с груктуре системы. Системный анализ позволяет разделить сложную задачу на совокупность простых задач, сложную технологическую систему на элементы.

Технологические системы можно представить различными моделями: словесным описанием, математическим описанием и при помощи графического изображения технологических операций. Из этих трех только последняя дает возможность моделировать само строение технологической системы и выполнить системный анализ. Приняв за элемент технологической системы технологическую операцию, границы которой в современных технологических потоках, как правило, совпадают с границами машин и аппаратов, можно систему процессов представить в виде операторной модели. В этом случае технологическая операция представляет собой совокупность типовых физических, химических и микробиологических процессов, условные обозначения которых (процессоры) показа-

Таблица 1

Подсистема

А: нормализация молока и составление смеси

Вщ. обработка смеси и приготовление закваски

С: образование готового сгустка

О: фасовка и охлаждение готового продукта

Контролируемые параметры на выходе

Коэффициент весомости т

Массовая доля жира от 2,60 до 2,75%

» » белка от 2,80 до 3,00%

» » сухих веществ от 19 до 20%

Уровень pH смеси от 6,65 до 6,70 ' Температура нагрева смеси от 85 до 90°С \ ; *'Г

» охлаждения смеси от 38 до 41°С

Уровень pH закваски от 4,65 до 4,70 Количество закваски от 1,5 до 2,0%

Уровень pH сгустка от 4,3 до 4,5 Температура охлаждения сгустка от 15 до 20°С Массовая доля жира до смешивания с джемом от 2,58 до 2,72% Массовая доля белка после смешивания с джемом от 2,6 до 2,8% Масса одного стаканчика от 120 до 125 г Средняя производительность фасовочного автомата от 4400 до 4800 кг/ч

0,3

0,3

0,15

0,25

0,25

0,5

0,25

0,15

0,4

0,15

0,2

0,1

0,6

0,4

Рис. 3

ны на рис. 2 [1]: 1 - соединение без сохранения поверхности раздела (смешивание сред); 2 - соединение с сохранением поверхности раздела (образование слоя); 3

- разделение на фракции; 4 - измельчение; 5 - сложный процесс преобразования (комплекс физических, химических и микробиологических процессов); б-дозирование; 7 - формообразование; 8 - ориентирование (в частности предметов); 9 - термостатирование (поддержание постоянной температуры); 10 - нагревание; 11 - охлаждение; 12 - изменение агрегатного состояния; 13 - хранение.

С помощью этих 13 условных обозначений типовых процессов графически изображается любая технологическая операция.

Нами разработана операторная модель производства термизированного йогуртного продукта, состоящая из 4 подсистем. Модель представлена на рис. Ъ\ А -подсистема нормализации молока и составления смеси, имеющая операторы: 1 - предварительная очистка и нормализация молока, 2 - внесение сухих компонентов (сложным процессом является процесс набухания стабилизатора); В - подсистема обработки смеси и приготовления производственной закваски, имеющая операторы: 1 - деаэрация и гомогенизация смеси, 2 -термическая обработка смеси, 3 - приготовление производственной закваски (сложным процессом является процесс ферментации); С — подсистема ооразования готового сгустка, имеющая операторы: / - ферментация, 2 - вытягивание сгустка и охлаждение полученной йогуртной основы, 3 - термизация и смешивание основы с джемом; О - подсистема фасовки и охлаждения йогуртного продукта, имеющая операторы: 1 - фасовка, 2 - укладка в лотки, 3 - укладка на поддоны.

Данная операторная модель является основой для дальнейшего выполнения процедуры системного анализа - расчета уровня целостности технологической системы. Задача расчета уровня целостности, по В.А. Панфилову, решается через определение стабильности технологических подсистем с привлечением некоторых положений кибернетики [1 ].

Диагностика подсистем проводилась в течение 14 дней. Оценка уровня целостности системы за меньший период (смену, сутки) нецелесообразна, так как про-

должительность цикла производства термизированно-го йогуртного проду кта составляет около 12 ч. Таким образом, был получен статистический материал, состоящий из результатов измерений параметров выхода каждой из подсистем. Количество замеров за данный период для разных подсистем варьировало от 25 до 30. Выход каждой из подсистем оценивался параметрами, допустимые значения которых и коэффициенты весомости представлены в табл. 1.

В результате расчетов по методике проф. В. А. Панфилова были получены характеристики подсистем, представленные в табл. 2 (Р, - вероятность выхода из ПОДСИСТСМЫ ПрОДуКТл СО СТаДЦарТНЫМ КСМПЯСКСНЫМ

показателем качества):

... Таблица 2

Подсис- тема л 1 -Р, -ЛИЛ ~(1-Л)1о§2(1 -Л) Я,- 3,

А 0,84 0,16 0,2266 0,4245 0,6511 0,3489

В 0,88 0,12 0,1629 0,0442 0,2071 0,7929

С 0,87 0,13 0,1754 0,3840 0,5594 0,4406

В 0.90 0,10 0,1373 0,3333 0,4706 0,5294

Уровень целостности системы, состоящей из 4 подсистем, определяется по формуле:

0 = ^-3. '

Для данной производственной системы уровень целостности

0 = 0,3489 + 0,7929 + 0,4406 + 0,5294 - 3 = - 0,8882.

Были построены графики, связывающие среднюю стабильность подсистем, количество подсистем Г| в системе и уровень ее целостности ©. На основании полученной графической зависимости установлено, что уровень целостности рассмотренной технологической системы низок и расположен в области суммативных систем, что свидетельствует о необходимости пересмотра существующих технологий и аппаратурного обеспечения процесса.

Для технологического потока производства терми-зированного йогуртного продукта наиболее низкий уровень стабильности - 0,3489 - в подсистеме А. Это связано с тем, что максимальное влияние на контролируемые параметры оказывает качество процесса дозирования компонентов, велики также затраты физического труда. Следовательно, наиболее эффективным каналом повышения уровня стабильности подсистемы является внедрение более точных контрольно-измерительных приборов для дозирования как жидких, так и сыпучих компонентов.

В подсистеме С уровень стабильности снижается из-за того, что массовые доли жира и белка зависят от качества исходного потока и от количества внесенного джема. Наиболее перспективным способом усовершенствования процесса дозирования джема является внедрение технологии смешивания двух жидких сред в потоке. Температуру охлаждения йогурта можно стабилизировать путем оснащения охладителя автоматическим регулирующим клапаном на линии подвода ледяной воды.

Повысить уровень стабильности в подсистеме О может работа механиков по усовершенствованию работы фасовочного автомата, подбор более качественных упаковочных материалов (полистирола и фольги) и хранение картонных лотков при влажности не более 60%.

Осуществление мер, повышающих уровень стабильности каждой из подсистем, позволит повысить целостность производственной системы, поднять ее до уровня высокоорганизованной. Тем самым удастся стандартизировать качество выпускаемой продукции и снизить ее себестоимость, будут также сформированы предпосылки для создания комплексной автоматической системы управления процессом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Панфилов В.А. Технологические линии пищевых производств (теория технологического потока). - М.: Колос, 1993.

Поступила 28.03.02 г.

663.241:663.229.002.56

УСТАНОВЛЕНИЕ ГР УБОЙ ФАЛЬСИФИКАЦИИ КОНЬЯКА С ПРИМЕНЕНИЕМ МАТРИЦЫ ПЬЕЗОСЕНСОРОВ

Т.А. КУЧМЕНКО, Ж.Ю. КОЧЕТОВА, Е.В. ФЕДОРОВА,

Л.П. БОНДАРЕВА, Ю.К. ШЛЫК, Я.И. КОРЕНМАН

Воронежская государственная технологическая академия

Практика экспертизы и сертификации показывает,

что к наиболее часто фальсифицируемым относится

алкогольная продукция, в первую очередь ее элитный

вид, пользующийся устойчивым спросом и имеющий

вместе с тем высокую стоимость, - коньяк [1].

Наиболее грубо коньяк фальсифицируется путем полной или частичной замены коньячного спирта ректификованным. Для увеличения стоимости продукта высокий сорт коньяка подменяют напитком с небольшим сроком выдержки или коньячным спиртом без выдержки (при этом напиток подкрашивают настоем чая). Известны и другие более изощренные способы фальсификации коньяка.