CC BY
149
показателей потребительских требований (важность) и предложить формулу КПК йогуртов:
КПКп.п = 16,7 ^ + 4^2 + 9,2 kз + 2,2k4 + 12,1 k5 +
+ 12,1k6 + 8^7 + 15,0 k8 + 9,2 + 2,4 ^о + 8,3 kll,
где КПКпп - КПК йогуртных продуктов, учитывающий показатели потребительских предпочтений, %; ..., kll - относительный пока-
затель качества йогуртного продукта: 1 - вкус, 2 - запах, 3 - консистенция, 4 - цвет, 5 - отсутствие отделения сыворотки, 6 - количество наполнителя, 7 - срок годности, 8 - полезности, 9 - отсутствие консервантов, ароматизаторов и красителей, 10 - калорийность, 11 -приемлемая цена.
Предложенная формула КПК позволяет в сочетании с древовидными диаграммами свойств продукции, матрицами структурирования функции качества провести оценку качества продукции, ее конкурентоспособности и степени удовлетворенности потребителя.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 15467-79*. Управление качеством продукции. Ос -новные понятия. Термины и определения. - М.: Изд-во стандартов, 1991.
Поступила 30.01.09 г.
COMPLEX ESTIMATION OF QUALITY OF YOGHURT PRODUCTS
N.I. DUNCHENKO, VS. YANKOVSKAYA, S.N. KUSCHYOV
Moscow State University of AppliedBiotechnology,
33, Talalihina st., Moscow, 109316; ph.: (495) 670-06-17
The formula of a complex indicator qualities (CIQ) of the yoghurt products, considering indicators of safety and identification indicators as «veto factors», and also the relative indicators of quality considering consumer preferences is offered. The formula of a CIQ allows in a combination to treelike diagrammes of properties of production, matrixes of structurization of function of quality to spend an estimation of quality of production, its competitiveness and degree of satisfaction of the consumer.
Key words: dairy products, a complex indicator of quality, safety of products, consumer properties of production.
б41.524.б:бб4.85
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ЭКСТРАКТОВ ИЗ ПЛОДОВО-ЯГОДНОГО СЫРЬЯ
С.Н. КРАВЧЕНКО 1, Е С. КАГАН 2, А.А СТОЛЕТОВА 2
1 Кемеровский технологический институт пищевой промышленности,
650056, г. Кемерово, Бульвар Строителей, 47; факс: (384-2) 73-40-07, электронная почта: k-sn@yandex. ru
2Кемеровский государственный университет,
650043, г. Кемерово, ул. Красная, 6; факс: (384-2) 58-38-85, электронная почта: [email protected]
Предложена методика оценки качества технологической системы на основе метода анализа иерархий и теории нечетких множеств, позволяющая получать количественную оценку показателей качества продукции, которые не подлежат непосредственному количественному измерению.
Ключевые слова: экстракты, оценка качества, технологическая система, иерархия, декомпозиция, иерархический синтез, разнородные данные.
Основу многих продуктов питания составляют экстракты из плодово-ягодного и лекарственно-технического сырья, содержащие широкий комплекс витаминов, аминокислот, белков, минеральных веществ и др.
В современных условиях производство экстрактов является одним из приоритетных направлений научно-технического развития как в нашей стране, так и за рубежом. Об этом свидетельствует большое количество теоретических и прикладных разработок, способов получения экстрактов, многообразие конструкций аппаратов для экстрагирования и растущее количество научных публикаций.
В настоящее время совершенствование технологического потока производства экстрактов затруднено из-за отсутствия системного подхода и единой системы обеспечения качества сырья и готового продукта на каждой стадии технологического процесса.
Цель настоящего исследования - разработка методики оценки качества технологической системы произ-
водства экстрактов различных форм из плодово-ягодного сырья.
Как известно, управление качеством достигается через управление процессами и требует исследований и анализа технологического потока производства как системы на разных иерархических уровнях - от предприятия до технологической операции. Однако технологический поток переработки плодово-ягодного сырья в экстракты нельзя рассматривать как сумму отдельных технологических процессов. Каждый отдельный агрегат, работающий в составе линии, влияет как непосредственно, так и косвенно на работу других машин и аппаратов. Поэтому для совершенствования технологического потока необходим его анализ как системы [1].
Модель технологической системы производства экстрактов (рис. 1: A - подсистема инспектирования сырья; B - подсистема подготовки и хранения сырья; C - подсистема экстрагирования; D - подсистема под-
Рис. 1
готовки сухой основы; E - подсистема измельчения сырья и разделение его на составляющие; F - подсистема выпаривания; G - подсистема формирования гранул; J - подсистема сушки и классификации гранул; K -подсистема упаковки продукции в тару) в соответствии с методологическими принципами системного анализа была организована по блочно-модульному типу [2].
Качественное исследование подсистем разработанной модели предполагает выбор показателей, которые отражают систематическую оценку качества, устойчивости и управляемости технологических процессов на выходе из этих подсистем и отдельных операторов, а также эффективность переработки плодово-ягодного сырья в полуфабрикаты, готовую продукцию, и необходимы при оценке стабильности технологии в целом [3].
Сложность технологии производства на современных предприятиях заключается в большом количестве стадий и широком спектре взаимосвязей между ними, что является причиной возникновения ряда трудностей, обусловленных использованием разнородных показателей при оценке качества подобных технологических систем. Вторая проблема состоит в том, что не все показатели, участвующие в оценке, одинаково значимо влияют на нее, что также необходимо учитывать при
разработке методики оценки качества технологической системы.
Для решения этих проблем предлагается использо -вать метод анализа иерархий, разработанный Т. Саати. Данный метод основывается на осуществлении декомпозиции проблемы на сравнительно простые составляющие части с дальнейшей обработкой последовательности суждений лица принимающего решение, посредством осуществления парного их сравнения [4, 5].
При анализе рассматриваемой структуры в случаях, когда число элементов и их взаимосвязей чрезвычайно велико, система делится на подсистемы и представляется в виде иерархии. Иерархическое представление системы используется для описания того, как влияют изменения приоритетов на верхних уровнях на приоритеты элементов нижних уровней.
Исходя из изложенного, на первом этапе исследова -ния (этап декомпозиции) факторы, влияющие на качество технологической системы, были представлены в виде иерархии (рис. 2).
Для анализа приоритетов уровней иерархии формируется матрица парных сравнений, позволяющая одновременно рассматривать только два признака. Таким образом выясняется, как признаки соотносятся друг с другом. Для проведения субъективных парных сравнений элементов применялась шкала Саати [4], в которой
КАЧЕСТВО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
(производства экстрактов)
л
2
Ф
&
§
Ф
ш
<9
£
о
2 О
9*
£ -00 О ■
X
(О
ш
о
о.
X
>*
-9-
§
5
О
т
.а
2
Ф
.о
&
О
X
«
ф
§
С
О
о;
3
а-
со
«о
X
£5
о.
О
Возможности
модификации
Ресурсы
і_к
Осуществимость
Технология
Рецептура
Вспомогательные
вещества
Растительное
сырье
Наличие сырья
Наличие технологии
Затраты
Обучение
персонала
Техническое
перевооружение
Стоимость
Надежность
Устойчивость
Чувствительность
Точность
Качество
управления
Важность -1
Функциональность
экстрактов
гП
Безопасность
Характеристика
экстрактов
Область
применения
Сложность
Режим (работы) функционирования
Совершенство
структуры
■с
Производственные
затраты
Себестоимость
продукции
Себестоимость сырья
Корректоры цвета продуктов
Ароматизаторы
Корректоры вкуса продуктов
Стабилизаторы при хранении
Повышение биологически активных свойств продуктов
Поддерживающие функции органов пищеварения
Влияющие на функции сердечно-сосудистой системы
Источники веществ антиоксидантного действия
Поддерживающие функцию иммунной системы
Влияющие на процессы тканевого обмена
Влияющие на функции центральной нервной системы
Микробиологические
показатели
Токсичные элементы
Структурно-механические
показатели
Органолептические
показатели
Содержание БАВ
Химический состав
Химическая
промышленность
Парфюмерно-косметическая
промышленность
Фармацевтическая
промышленность
Пищевая
промышленность
Полунепрерывный
Непрерывный
Периодический
Гибкая
“С
-С
-с
к
Порошкообразные
Таблетированные
Гранулированные
Жидкие (густые)
—| Связывающие вещества~
Разрыхлители
“С
к
Наполнители
Экстрагент
І
Культивируемое
Дикорастущее
Патогенные, в т. ч. сальмонеллы
-С
“С
к
гС
-с
-с
“С
“С
-с
Дрожжи и плесени
МАФАнМ
БГКП
Кадмий
Ртуть
Мышьяк
Свинец
Сыпучесть
Насыпная масса
Распадаемость
“С
к
г~С
Прочность
Растворимость
Цвет
Вкус и запах
Внешний вид и консистенция
Органические
кислоты
Полифенол ьные соединения
ч:
Витамины
Минеральные
вещества
-С
“С
“С
-с
Пищевые волокна
Жиры
Белки
Углеводы
Массовая доля сухих веществ
—| Дубильные вещества |
і—і а
Рис.
баллы расставляются следующим образом: 1, 3, 5, 7, 9 -основные значения; 2, 4, 6, 8 - промежуточные; 1 балл - одинаковая значимость, 3 балла - преобладание одного действия над другим, 5 баллов - сильная значимость, 7 баллов - очень сильная значимость, 9 баллов -абсолютная значимость.
Матрица парных сравнений представляет собой обратно симметричную матрицу, на главной диагонали которой стоят 1:
A
l
1 a 12 1 * a2n
* * * *
1 aln V a2n * 1
К основным результатам обработки информации, содержащейся в матрице, относятся: вектор приоритетов 1тах - наибольшее собственное значение матрицы суждения А; ИС = (1т ах - п)/(п - 1) - индекс согласованности (дает информацию о степени нарушения согласованности оценок экспертов), где п - размерность матрицы; ОС = ИС/а - отношение согласованности, где а - случайная согласованность (значение этого показателя зависит от размера матрицы). Принято считать, что значение ОС не должно превышать 0,10.
Так, матрица парных сравнений для составляющей
III уровня иерархии «Содержание БАВ» состоит из четырех сравниваемых показателей. На основе экспертных оценок показатель «Витамины» имеет приоритет над показателем «Полифенольные соединения», рав -ный 2, над показателем «Органические кислоты» - 3, над показателем «Дубильные вещества» - 4 и т. д. Обратные приоритеты соответственно вычисляются как обратные величины к перечисленным выше.
После того как построены все матрицы сравнений и найдены приоритеты сравниваемых критериев, начинается второй этап, называемый иерархическим синтезом Иерархический синтез осуществляется в целях определения вектора приоритетов составляющих нижнего уровня (которые непосредственно поддаются измерению) относительно фокуса иерархии - качество технологической системы.
Например, для определения вектора приоритетов составляющей «Содержание БАВ» на качество технологической системы необходимо вектор приоритетов
IV уровня иерархии, полученный из соответствующей матрицы парных сравнений IV уровня иерархии (так, показатель «Витамины» имеет приоритет 0,429, «Полифенольные соединения» - 0,321, « Органические кислоты» - 0,164, « Дубильные вещества» - 0,086), умножить на приоритет « Содержание БАВ», составляющий 0,48, полученный из вектора приоритетов III уровня иерархии и на приоритет составляющей «Характери-
стика экстрактов» - 0,25, полученный из вектора приоритетов II уровня иерархии и т. д. В результате получим вектор весовых коэффициентов составляющей «Содержание БАВ» по отношению к верхнему уровню: «Витамины» - 0,023, «Полифенольные соединения» - 0,017, «Органические кислоты» - 0,008, «Дубильные вещества» - 0,004.
Таким образом, после иерархического синтеза каждый показатель нижнего уровня имеет свой весовой коэффициент, характеризующий степень его влияния на качество технологической системы.
Следующий этап - оценка значений показателей нижнего уровня иерархии. Проблема заключается в разнородности этих показателей. Имеется группа показателей, значения которых оцениваются через процентное содержание, например, химический состав. Другая группа показателей представляет собой экспертную оценку, измеряемую в баллах, например, органолептические показатели. Третья группа показателей, значение которой можно оценить только через дихотомическую переменную: 1 - значение показателя в норме, 0 - значение показателя не в норме (выше, ниже) и т. п. Для того, чтобы все показатели были сопоставимы, их значения переводятся в интервал (0; 1). После чего по измеренным показателям с учетом их значимости рассчитывается оценка качества технологической системы, значение которой также будет принадлежать интервалу (0; 1), где 0 - низкое качество, 1 - высокое качество.
В результате была разработана методика оценки качества технологической системы производства экстрактов различных форм из плодово-ягодного сырья с использованием метода анализа иерархий и теории нечетких множеств, позволяющая получать количественную оценку показателей качества продукции, которые не подлежат непосредственному количественному измерению.
ЛИТЕРАТУРА
1. Панфилов В .А. Технологические линии пищевых производств (теория технологического потока). - М.: Колос, 1993. -288 с.
2. Кретов И.Т., Остриков А.Н., Кравченко В.М. Техно -логическое оборудование предприятий пищеконцентратной про -мышленности. - Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 1996. - 448 с.
3. Никифорова Т.А., Гуревич М.А., Рябчеев А .К. Развитие системы технологических процессов и оборудования крупно -тоннажного производства лимонной кислоты // Хранение и переработка сельхозсырья. - 1998. - № 4. - С. 26-28.
4. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. - М.: Радио и связь, 1993. - 320 с.
5. Андрейчиков А.В., Андрейчикова О.Н. Анализ, синтез, планирование решений в экономике. - М: Финансы и статистика, 2004. - 464 с.
Поступила 20.03.09 г.
PRODUCTION QUALITY ESTIMATION METHODS OF TECHNOLOGICAL SYSTEM OF PLANT EXTRACT FROM FRUIT-AND-BERRY RAW MA TERIAL
S.N. KRAVCHENKO
a
a
l2
E.S. KAGAN 2. A.A. STOLETOVA 2
1 Kemerovo Technological Institute of the Food Industry,
47, Stroitelei boul., Kemerovo, 650056; fax: (384-2) 73-40-07, e-mail: [email protected]
2 Kemerovo State University,
6, Krasnaya st., Kemerovo, 650043; fax: (384-2) 58-38-85, e-mail: [email protected]
Technological system of plant extract production quality estimation methods has been proposed on basis of analytic hierarchy process and fuzzy-set theory enabled to receive components production quality quantitative estimation without directly quantitative terms.
Key words: extracts, quality estimation, technological system, hierarchy, decomposition, hierarchical synthesis, variegated data.
66.06і/542.6і
ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДА ЧИ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ КОНТАКТЕ ФАЗ
В.С. КОСАЧЕВ, Е.П. КОШЕВОЙ, А Н. МИХНЕВИЧ, НА. МИРОНОВ
Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; электронная почта: [email protected]
Представлено обоснование численного решения дифференциальных уравнений описания теплообмена при попереч -ном контакте фаз. Точность численного решения оценена сравнением его с аналитическим решением. Для достижения приемлемой для технических расчетов точности достаточно иметь 256 узлов по каждой координате разностной схемы. В этом случае средняя ошибка аппроксимации составит 0,1%, а величина максимального отклонения численного решения от аналитического - менее 0,4%.
Ключевые слова: теплообмен, поперечный контакт фаз, дифференциальные уравнения, численное решение.
Для моделирования теплообмена при ступенчатом и циклическом контакте фаз необходимо получить решение при исходном неравномерном распределении температур. При исходном равномерном распределении температур возможно аналитическое решение [1], которое с учетом уточнения [2] может использоваться как эталонное при разработке численного решения.
Представим значения производных для температуры Т1 выражения (11) из [1] в виде разностных схем:
"2Tj +3TL +3TL = 0 dadb da db ’
(і)
kY
где a =--------------x и b =
kX
- y- переменные; k- коэффициент теп -
d2
dadb
T^a, b) =
і
4 h2
-^(a, b) = —(T da 2 h
T — T -
* іо( і,Ь ( і іо ( і,Ь— і — T1a— і,Ь( і ( T1a— і,Ь— і
- T^,);
dTl(a, b) =—(T -Tx ).
da 1 2h la-b (і ^ —і
(2)
(3)
(4)
Аналогичные аппроксимации могут быть получены и на основе правых разностей:
d2 T ( Ь) і ------T (a, b) = —
dadb h2
TK d,
— T,
—T —
‘■a (і,b
+ T
(1 іо ь
(5)
dT,(a, Ь) = -(T — T1 ); (6)
da 1 h la (іЬ 1a-1'Ь
d T1 (a,Ь) = -(T -Ta ). (7)
da 1 h (і 1a'Ь-1
Используем представленные соотношения для численного интегрирования дифференциального уравнения (1). Начальная точка интегрирования разностной схемы соответствует координатам сетки (а = 0) и (Ь = 0). Для этой угловой точки уравнение (1) для безразмерной температуры примет вид
лопередачи; х, у - направления потоков; X, У - координаты; Мі, М2 — массовые расходы потоков; С^, С^ — теплоемкости потоков.
В этом случае производные, входящие в это выражение, могут быть представлены через центральные разности следующего вида:
h2
0U і, Ь (і 0U і, Ь 0і , Ь ( і*
+ 0L Ь
= 0
-і (0іі,і — 0іі,0 — 0і0,і ( 0і0,0)- = 0
( h (0іі 0 — 0і0,0)• + і (0іо,і — 0і0,0)
Смешанная производная по жидкой фазе в этой точке равна 1, первая производная по (Ь) равна 0, а сама функция 1. После подстановки этих значений в разностную схему этой точки имеем:
А (Ши -Ш1,0) + ^ (01,о -1) = 0. (8)
