CC BY
67
Литература
1. Аймухамедова М.Б. Способы получения пектиновых веществ // Пищ. пром-сть. - 1998. - № 5. - С. 19-20.
2. Зубченко А.В. Технология кондитерского производства. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2002. - 430 с.
3. А.с. 2065706 Россия. МКИ A23L1/06. Способ получения желейного мармелада / Н.П. Шелухина [и др.]. - № 5067485/19; заявл. 20.08.92; опубл. 27.08.96.
4. А.с. 2079225 Россия. МКИ A23L1/06. Способ производства желейного мармелада / Т.Б. Цыганова [и др.]. - № 94001643; заявл.17.01.94; опубл.10.05.97.
УДК 664 Н.В. Цугленок, Г.И. Цугленок, Д.А. Кривов
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПРОИЗВОДСТВА БЕЗАЛКОГОЛЬНОГО ЯБЛОЧНОГО
НАПИТКА
В статье рассматриваются результаты исследований по моделированию процесса переработки сырья мелкоплодных яблок и тонизирующих трав, начиная от начального звена линии - бункера с сырьем, до готового продукта - безалкогольного яблочного напитка. Предложенные методы проектирования позволяют отладить режимы работы технологической линии каждого составляющего ее звена для получения качественной продукции.
Ключевые слова: безалкогольный яблочный напиток, мелкоплодные яблоки, звенья, сырье, линия, моделирование.
N.V. Tsuglenok G.ITsuglenok, D.A. Krivov MODELING OF THE TECHNOLOGICAL LINE FOR THE NON-ALCOHOLIC APPLE BEVERAGE PRODUCTION
The article discusses the research results of the process modeling for the raw material processing of small fruited apples and tonic herbs, ranging from the entry-level line - hopper with raw materials to the finished product -non-alcoholic apple beverage. The proposed design methods enable to debug modes of the technological line for each constituent unit for quality products receiving.
Key words: non-alcoholic apple beverage, small-fruited apples, links, raw material, line, modeling.
Введение. Перспективным направлением исследования и создания функционального продукта является переработка мелкоплодных яблок и тонизирующих трав, произрастающих на территории Восточной Сибири. В последние годы во всем мире получило широкое развитие функциональное питание на основе местных ресурсов. Употребление пищевых продуктов из мелкоплодных яблок Восточной Сибири оказывает регулирующее действие на отдельные системы и органы человека.
Изменение образа жизни, характера труда, возрастание стрессовых нагрузок, ситуаций и невысокая продолжительность жизни населения Восточной Сибири выдвигают на первый план решение важнейшего комплекса научных проблем по разработке высокоэффективных технологий и созданию на их основе нового поколения отечественных продуктов здорового питания повышенной пищевой и биологической ценности.
Мелкоплодные яблоки и тонизирующие травы Восточной Сибири являются уникальным источником сырья для полуфабрикатов пищевой промышленности, поскольку обладают необходимым количеством полезных веществ, витаминов, минералов, микро- и макроэлементов. Использование безалкогольного яблочного напитка при разумном употреблении насыщает организм человека полезными микро- и макроэлементами.
Актуальность исследований. Создание новой технологической линии с регулирующими параметрами переработки мелкоплодных яблок в конечный пищевой продукт с натуральными биологически активными веществами, способствующими оздоровлению и повышению качества питания людей [1-5].
Цель исследований. Разработка технологии и модели процессов получения продукта из мелкоплодных яблок Восточной Сибири для улучшения качественного питания населения.
Объекты и методы исследований. Объектами исследований являются звенья технологической линии производства безалкогольного яблочного напитка. Использованы методы теории дифференциальных
уравнений и переходных процессов для установления состояния отдельных звеньев линии и описания динамики в целом.
Результаты исследований и их обсуждение. Предлагаемая схема линии (рис. 1) включает в себя цикл переработки исходного сырья на входе в готовый продукт на выходе.
Рис. 1. Схема линии по производству безалкогольного яблочного напитка
Мелкоплодные яблоки в качестве исходного сырья поступают в бункер (В), затем на сортировку (А), где некачественное сырье уходит в отходы (0), яблоки, прошедшие сортировку, поступают на мойку (М). Далее сырье подается на пресс-фильтр (р4), где производится отделение жидкой массы (сок) от твердой (яблочного жмыха). Жмых поступает во вторичный продукт переработки (Ш), а сок в общий купажный чан (К). В общий чан также поступают настои имбиря, гвоздики и полыни после грубой фильтрации (р1,р2,рз) из емкостей (K1.K2.K3) и мед (Д
В общей емкости (К) происходит перемешивание для однородности состава и уже перед получением безалкогольного яблочного напитка (N1) осуществляется последняя стадия - тонкая фильтрация, розлив и пастеризация напитка (Р5).
Результатом данного исследования стало получение напитка с новыми показателями, основанного на производстве из местного растительного сырья с меньшими затратами, что позволило расширить ассортимент безалкогольных напитков.
Для моделирования процесса переноса массы сырья при обработке мелкоплодных яблок и тонизирующих трав введем обозначения:^(ь) - функция состояния бункера с мелкоплодными яблоками; ША(Ь)-функция состояния звена сортировки; (£) - мойка; Шс (£) - вырезание сердцевин; (ь) - спиртование; ^ (0 - приготовление глазури;И^4 (0 - пресс-фильтр; Ш¥ (О, И^ (О, (ь)- фильтр грубой очистки; №К123 (0- фильтры купажного чана № 1,2,3; (О-фильтр общего купажного чана; 0) - фильтр тонкой очистки в соответствии со структурой технологической линии (см. рис. 1).
Представим производительности звеньев интенсивностями выходных потоков: Два - перемещение сырья из бункера на сортировку; Дам - перемещение отсортированных яблок на мойку и т.д.
Для представления взаимодействий звеньев технологической линии в первом приближении предложена следующая система дифференциальных уравнений:
м
йЖоЮ
= лВА • - лА0 • ВД) - лАМ • шА(0 - лАУ • ША(РУ,
= ^АО^А (О;
^^ = Ьл • ^ (О - Лр4К • а) - Лгм • Шр4 (I); (V = я
—— = ^ Шр4 (1);
Шр(€)- лК1^шК1 (Ь) -\¥1Гщ (0;
м
^г1 = лК2Р1 • а) - • щ а);
^•Мкз (Ь) -ЛР2К^ШР2 (1);
(V =
м ¿мк(г)
м м
= • (0 + лРК • ш¥+ лок • + Лр1К ■ Щ (I);
= ^ (I).
Аналитическое решение задачи Коши является адекватной моделью функционирования технологической линии и ее звеньев:
) _227403 _ 13411678599 (г) _ 909440 _ 56893173820 е
29 г 10
6988113 9589000
67 г 100
5034447 784000
48 г 25
74151
+--е
148216
99 г
100
127481607
+________ е
49 г 25
19211626
( 29 г
Л7, ч 2297 135471501
211761
67 г 100
4640 605246530
т.,^ 98 98
р1( г) _ 99 _ 99е
99 г
100
223000
( 99_г
Р2( г) = 9 _ 9 е (_100
50853 196000
48 г 25
749
+--е
1528
99 г
100
™ ч 94 94 р3( г) _ 99 _ 99 е
99 г
100
Р5(г)_
1185794629 131447861948799 450172800 _2075519874127420
5482512783 753424000
48 г 25
68490495513 9819136000
29 г 10
67 г 100
1249447230207
+--е
180762189034
49 г 25
99 г )
2736164673 1_ 100 ) 2
--е( у г2
2964320000
3809041340096497 6810074623360000
99 г
100
е
590940931448041279862477
г + _____________________ е
123909281621348646297600
т„ ч 1185794629 1327756181301 (_ 1т] 691823187
К(г) _ ____+______________е( у _ .........е
99 г
100
67 г 100
450172800
166136751
+--е
24304000
10866596199620 27638027
48 г 25
3809041340096497 6741973877126400
14821600
99 г
100
_ 22058091 г 1300932824103 ^г) _ 90944000 + 16499020407800 е
162780453
+--е
50176000
48 г 25
749 1528
99 г
100
99 г
100
е
г _
306848000
12620679093 1863527722
49 г 25
29 г 10
67 г
677846961 (._ 100
+--е
642463000
127481607 38819368
49 г 25
16734097912331 27707217305600
е
е
е
е
е
е
е
е
е
е
е
29 г Л ( 49 г
_ ч 13013338332931101 ) 123695275790493
М г) =-е4 у--е4
^ ' 601900763496951800 35429389050664
( 48 г Л ( 67 г
180922921839 [_ ) 1185794629 г 6780559055787 [_ Т00
+--е +---1--е
48219136000 454720000 657882112000
( 99 г Л ( 99 г Л
2736164673 [_100 ] 2 16507874550575697 [_Т00]
+--е г2 +--е г
2964320000 6810074623360000
( 99 г Л
_ 287546270783913469050029 [_100)_22680418742290307 _ 123909281621348646297600 е _ 2743014513254400
Рис. 2. Изменение объёмов сырья и готовой продукции в звеньях с течением времени от момента запуска
технологической линии
Методом вычислительного эксперимента при варьировании интенсивностей переходных процессов и начальных данных показано, что технологическая схема устойчива, и построен график изменения массы сырья при обработке (рис.3).
/
Рис. 3. Накопление безалкогольного яблочного напитка в лимитирующем звене массы сырья при обработке на технологической линии: 1 - Мв (0) = ть 2 - Мв (0) = т2; 1в - начало и Ь - конец выхода продукции
Таким образом, проектирование технологической линии обработки мелкоплодных яблок с оптимальными интенсивностями процессов, сохраняющих функциональность конечного продукта, позволяет определить и установить временные границы технологического производства с учетом выбранных режимов переработки.
Выводы
1. Предложенная модель получения функционального продукта - безалкогольного яблочного напитка на основе местного растительного сырья мелкоплодных яблок, меда и тонизирующих трав - позволяет выбрать оптимальные режимы переработки и сохранить большинство полезных свойств сырья.
2. При моделировании технологической линии с изменением времени t масса накопленного продукта увеличивается до уровня загружаемого сырья за вычетом технологических потерь. Установлено, что в конечный момент обработки tK масса сырья достигает своего предельного значения.
Литература
1. Кривов Д.А. Получение полуфабрикатов функциональных продуктов из мелкоплодных яблок Восточной Сибири // Актуальные проблемы и перспективы инновационной агроэкономики: тр. III Всерос. науч.-практ. конф. - Саратов: Изд-во Саратов. гос. аграр. ун-та, 2011.
2. Кривов Д.А. Насыщение продуктов питания функциональными свойствами сырья мелкоплодных яблок Восточной Сибири // Технология и продукты здорового питания: сб. ст. VI Междунар. науч.-практ. конф. - Саратов: Изд-во Саратов. гос. аграр. ун-та, 2011.
3. Формирование научно-исследовательской системы аналитического мониторинга и моделирования / Н.В. Цугленок, Г.И. Цугленок, Д.А. Кривов [и др.]; под общ. ред. Н.В. Цугленка. - Красноярск: Изд-во ФГУП НТЦ "Информрегистр", 2010. - 319 с.
4. Моделирование научно-технологических программ развития АПК / Н.В. Цугленок, Г.И. Цугленок, Д.А. Кривов [и др.]; под общ. ред. Н.В. Цугленка. - Красноярск: Изд-во ФГУП НТЦ "Информрегистр", 2010. -838 с.
5. Вентцель Е.С. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения: учеб. пособие для втузов / Е.С. Вентцель, А.А. Овчаров. - Изд. 2-е, стереот. - М.: Высш. шк., 2000. - 383 с.
