В статье описывается метод бережливости, разработанный авторами, который может использоваться при разработке и научном обоснование экспериментальных режимов термообработки консервированных пищевых продуктов для промышленного автоклава на стадии предварительного отбора. Рассматриваются способы улучшения метода бережливого метода к модернизации с использованием методов и средств автоматизации. Модернизированное приложение метода позволит рыболовным предприятиям повысить эффективность в концепции Lean Production. Описаны лабораторные автоклав AVK-30M, промышленный автоклав ASCAMAT-230 и их автоматические системы управления. Описание экспериментального исследования для режимов термообработки консервированных пищевых продуктов.
Введение
Разработка режимов тепловой обработки для консервированных продуктов питания из водных организмов является важной задачей для российской рыбной промышленности. Режим стерилизации (пастеризации) консервированных продуктов одобряется на территории Российской Федерации в соответствии с установленной процедурой и требует научного оправдания. Если фактический смертельный эффект процесса превышает нормативную ценность, то микробиологические показатели продукта соответствуют требованиям промышленного бесплодия, а органолептические и физико-химические свойства соответствуют требованиям технической документации.
Соответствие нормативным требованиям обеспечивает безопасность и качество готового продукта. С 2010 года по настоящее время сотрудники Департамента автоматизации и компьютерной инженерии (A & CE) вместе с сотрудниками Министерства технологий производства продуктов питания (FPT) на образовательном и экспериментальном семинаре (EEW) Государственного университета Мурманска (MSTU) проводил исследования технологических процессов тепловой обработки водных организмов, направленных на повышение эффективности производства консервированных продуктов с помощью методов и средств автоматизации.
Исследовательская работа была заявлением, которое приехало в MSTU от рыболовных предприятий в регионе Мурманск (в то время The Companies Group Fest — Murmansk Trawl Fleet). Была необходимость разработать новые режимы стерилизации и изучить возможность проведения процессов пастеризации в промышленном автоклаве ASCAMAT-230 для повышения экономической эффективности производства и повышения качества консервированных продуктов питания. Аналогичные автоклавы используются на рыбацких и рыбных судах для производства консервированных продуктов в довольно больших объемах.
Тем не менее, прямое использование промышленных автоклавов для разработки режимов является сложным и экономически непрактичным из -за высокого потребления энергии и ресурсов. В 2015 году, с целью решения этой проблемы, метод универсального лабораторного автоклава AVK-30M с использованием для выполнения режимов, предназначенных для промышленного автоклава ASCAMAT-230, был предложен сотрудниками A & CE и FPR MSTU Полем В настоящее время авторы статьи улучшили метод Lean для разработки режимов тепловой обработки консервированных продуктов питания, что позволит рыболовным предприятиям повысить эффективность в рамках концепции Lean Production.
Объекты исследования
Объектами исследовательских работ являются промышленный автоклав Ascamat-230 и универсальный лабораторный автоклав AVK-30 м с проприетарными системами автоматического управления. Автоклавы Основные технические характеристики представлены для сравнения.
Лабораторный автоклав AVK-30м представляет собой модернизированный медицинский стерилизатор VK-30, который был модернизирован и оснащен техническими средствами автоматизации от Ассоциации производства Оуэна (Российская Федерация). Автоклавская система управления AVK-30M была разработана в отделе MSTU A & CE. Он состоит из программируемого логического контроллера PLC-154, сенсорной панели SP270, аналогового входного модуля MVA-8 и дискретного модуля ввода-вывода MDVV.
Система управления получает задачу от сенсорной панели оператора, а также данные от датчиков температуры и давления, на основе которой она контролирует автоклав с использованием трубчатых электрических обогревателей и соленоидных клапанов Danfoss (Дания). Автоклав ASCAMAT-230, изготовленный ASCA GmbH (Германия), представляет собой промышленную вертикальную пакетную операцию пищевого питания, с мощностью 230 литров и электрическим нагревом [2, 3]. Температурное поле автоклава однородное и однородное, за исключением стадии охлаждения с прохладной водой.
Автоклав ASCAMAT-230 оснащен регулярной системой управления (показан на рис. 1), которая состоит из микропроцессорного контроллера MRA 590, двух датчиков температуры, датчика давления и набора контакторов, которые подают питание к электрическим нагревателям. В 2017 году персонал отдела A & CE модернизировал систему управления ASCAMAT-230 для проведения исследований в области тепловой обработки консервированных продуктов. Модернизированная система управления (показанная на рис. 2) состоит из программируемого логического контроллера PLC-154, единицы контроля TRIAC из производственной ассоциации Owen и соленоидных клапанов Danfoss.
Результаты и обсуждение метод LEAN, разработанный в 2015 году, уменьшает количество процессов автоклав, когда разработка и научно обосновала экспериментальные режимы термообработки консервированных пищевых продуктов для промышленного автоклава на стадии предварительного отбора. Метод включает в себя использование лабораторной автоматической системы автоматического управления AVK-30M для реализации различных режимов термической обработки с помощью программного обеспечения реконфигурировать любую стадию в соответствии с его продолжительностью.
Предлагаемый метод был протестирован в экспериментальных исследованиях по режиму стерилизации разработки консервированной пищи «печени трески» для промышленного автоклавного Ascamat-230. Ellab Tracksense Pro и Leggers Data Loggers (наборы регистраторов, которые измеряют и регистрируют температуру в наименее нагретой площади продукта в оловянном банке, а также в камере стерилизации автоклава) были использованы для определения фактического летального эффекта (F-эффекта).
Программный процесс был разработан для расчета фактического эффекта летального процесса из данных о динамике температуры продукта. Согласно результатам исследования, были получены следующие результаты:
-температура камеры стерилизации AVK-30 м. Оловянные банки между лабораторным и промышленным автоклавом составляют менее одного процента после 70 ° C;
— Конвергенция стадий охлаждения камеров стерилизации автоклавов существует только в течение первых двух минут из -за конструктивных особенностей охлаждающего водоснабжения и отходов (решающий скачок температуры происходит в течение этого времени оба в автоклавах стерилизационные камеры и внутри оловянных банок с продуктом);
— Окончательные фактические значения летальности в лабораторных и промышленных автоклавах различаются не более чем на 0,2 Cond. минуты (от 1 до 3 процентов);
— AVK-30M потребляет в 7 раз меньше энергии, чем ASCAMAT-230 при выполнении идентичного процесса термической обработки, что значительно снижает затраты на энергию, сырье, оловянные банки и прохладную воду для разработки режима стерилизации с использованием лабораторного автоклава AVK-30M (энергия Экономия — до 85 процентов и экономия потребления сырья — до 90 процентов за один тест -процесс автоклав).
Основываясь на анализе результатов экспериментального исследования, предлагается модернизировать метод LEAN в двух направлениях: 1) разработка сложной модели моделирования для промышленного автоклава на основе лабораторного автоклава AVK-30M; 2) Реал Тестирования Автоклав процесс частичной замены с результатами моделирования термической обработки на персональном компьютере (ПК).
Модернизированный метод. Результаты и обсуждение
Модернизированный метод бережливания можно разделить на две части: 1) Разработка модели моделирования промышленной автоклав, основанной на лабораторной автоклаве AVK-30 м, которая воспроизводит температурную динамику камеры стерилизации с достаточной степенью точности; 2) Моделирование ПК процесса термообработки, используя адекватные математические модели промышленного автоклава и продукта, для частичной замены тестовых процессов автоклав, проводимых на реальном оборудовании.
Давайте подробно рассмотрим функции модернизированного метода Lean. Разработанная система автоматического управления для Autoclave AVK-30M позволяет реализовать практически любые алгоритмы управления. Таким образом, профиль температуры камеры стерилизации может быть изменен программно. Это позволит разработать новые режимы термообработки консервированных пищевых продуктов для промышленных автоклавов на лабораторном автоклаве AVK-30 млн, в частности, для Ascamat 230.
Конкретная особенность модернизированного метода-достижение, с достаточной степенью точности, динамика температуры, динамика температуры. среды стерилизации в лабораторном автоклаве аналогично динамике температуры промышленной камеры стерилизации автоклав. Это связано с реализацией программных алгоритмов для лабораторной системы управления AUTOCLAVE AVK-30M, которая решает дифференциальные уравнения, описывая модель промышленного автоклава, численными методами в программируемом логическом контроллере. На основании экспериментальных данных была рассчитана средняя температурная динамика среды в исследуемых автоклавах.
Скорость температуры изменения среды в камере стерилизации AVK -30 м на стадии нагрева составляет 1,2 ° C/мин, на стадии охлаждения — 10 ° C/мин (максимум 20 ° C/мин). В то же время, аналогичные усредненные показатели для исследуемого промышленного автоклава Ascamat-230 следуют: на стадии нагрева-1 ° C/мин; На стадии охлаждения — 15 ° С/мин (максимум 30 ° С/мин). Поскольку скорость температуры изменений в среде камеры стерилизации AVK-30 м, а затем изменение алгоритма в системе автоматического управления AVK-30 мл. Промышленный автоклав. Чтобы уменьшить количество процессов автоклавных испытаний, был разработан программный комплекс TPM и PRSC.
Это программное обеспечение использует результаты численного моделирования процессов тепловой обработки консервированных пищевых продуктов на ПК в качестве тестовых процессов автоклава без использования реального технологического оборудования [2]. Программный комплекс TPM & PRSC позволяет выбрать параметры тепловой обработки консервированных продуктов питания и уменьшить количество процессов испытательных автоклав с 5-7 до 2-3, тем самым снижая потребление энергии на 50 процентов. Сокращение количества реальных процессов автоклавного тестирования достигается путем замены их результатами моделирования процесса термической обработки с использованием адекватных математических моделей.
Заключение
Таким образом, модернизированный метод Lean снижает до 95 процентов при потреблении энергии и до 95 процентов при потреблении сырья для выполнения разработки тепловой обработки консервированных продуктов питания на стадии предварительного отбора для промышленного автоклава. Сравнение энергии и потребления сырья для различных методов развития режима термообработки консервированной пищи на предварительной стадии отбора показано. Дальнейшее направление для улучшения мышления будет посвящено использованию режимов тепловой обработки с переменным автоклавом температура Многие ученые в своих исследованиях уделяют большое внимание переменному режиму как многообещающему методу тепловой обработки, который имеет большой потенциал. Термическая обработка при переменной температуре камеры стерилизации автоклавной камеры может улучшить качество готового продукта и достичь эффективности всего процесса автоклав.