Взаимодействие входных, управляющих и выходных параметров технологического процесса переработки яиц


подписаться на рассылку анонсов статей:
 
 
поиск по разделу «Статьи»

всего статей: 1517


Взаимодействие входных, управляющих и выходных параметров технологического процесса переработки яиц



Агафонычев В.П., начальник ЦВТ, д-р техн. наук

Петрова Т.И., ведущий научный сотрудник, канд. техн. наук

Кругалев С.С., заведующий лабораторией Дмитриенко И.С., младший научный сотрудник

ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт птицеперерабатывающей промышленности (ГНУ ВНИИПП)

Известно, что эффективно ре­шать задачи по разработке и совершенствованию технологических процессов можно путем си­стемного подхода.

При системном подходе объект исследований (исследуемый про­цесс) должен быть представлен в виде системы, имеющей вход, выход и управляющие параметры (рис. 1).

Рисунок 1. Схема процесса.

31

Математическая форма зависи­мости между входными, управляю­щими и выходными параметрами процесса отражена в математиче­ской модели. Анализ научно-техни­ческой литературы свидетельствует о наличии работ по математическо­му моделированию различных технологических процессов в пищевой области.

В соответствии с системным под­ходом представим технологический процесс переработки куриных яиц в виде укрупненной схемы, включаю­щей следующие блоки (рис. 2):

Рисунок 2. Технологический процесс производства яичных продуктов (блок-схема)

32

1. Общая часть процесса:

1.1 Производство жидких яич­ных продуктов.

1.2 Производство концентриро­ванных яичных продуктов.

1.3 Производство сухих яичных продуктов.

На входе в данную систему (под­систему 1) поступают яйца в скорлу­пе, которые характеризуются опре­деленным комплексом параметров: номером партии; продолжитель­ностью хранения; pH компонентов яйца (меланжевой, белковой и желт­ковой массы); содержанием сухих веществ в компонентах яйца; темпе­ратурой яиц; температурой воздуха и его влажностью при предваритель­ном хранении яиц.

Выход подсистемы 1 является од­новременно входом подсистем 1.1; 1.2; 1.3 и характеризуется следующими параметрами: pH компонентов яйца (меланжевой, белковой и желтковой массы); содержанием сухих веществ в яйца; температурой, со­держанием желтка в белковой массе.

Каждый технологический процесс (подсистемы 1.1; 1.2; 1.3) имеет на выхо­де свои конечные продукты: соответ­ственно жидкие, концентрированные и сухие, свойства которых (выходные параметры указанных процессов) дол­жны соответствовать требованиям стандарта и/или - заказчика.

Представленный укрупненный технологический процесс управля­ется и контролируется параметрами технологических операций, входя­щих в состав каждого блока.

Целью работы является повыше­ние степени управляемости техно­логического процесса переработки яиц, которая основывается на зна­нии механизма взаимодействия его входных, управляющих и выходных параметров. Выявление этих связей позволяет целенаправленно влиять на ход технологического процесса для обеспечения заданных свойств конечной продукции.

Для достижения указанной цели необходимо решить задачу по пре­образованию исходной информа­ции в управляющие сигналы (руко­водящие действия) для конкретных этапов технологического процесса.

Эффективное управление техноло­гическим процессом возможно лишь при наличии его математического описания. Если же оно отсутствует, то единственная возможность изучения объекта управления заключается в его экспериментальном исследовании.

С этой целью реальный объект необходимо оснастить измеритель­ными средствами и выполнить до­статочно большой объем экспери­ментов, результаты которых носят локальный характер, затрудняющий распространение полученного опыта даже на аналогичные производства.

Для выявления значимых пара­метров технологического процес­са переработки яиц, определяю­щих конечные свойства продукции, был выполнен анализ его алгорит­ма. Значимые параметры основных этапов технологического процесса переработки куриных яиц приведе­ны в таблице. После выявления значимых пара­метров технологического процесса переработки яиц была определена структура их взаимных связей.

Таблица. Значимые параметры основных этапов переработки яиц.

Этап технологического процесса

Значимые параметры

Поступление яиц на переработку

Номер партии; продолжительность хранения яиц; pH компонентов яиц (меланжа, белковой и желтковой массы); содержание сухих веществ в компонентах яиц; температура яиц; температура и влажность воздуха при предварительном хранении яиц.

Санитарная обработка поверхности скорлупы яиц

Температура воды и моющее-дезинфицирующих растворов, продолжитель­ность санитарной обработки, концентрация растворов, рH воды, состояние скорлупы, микробиологические показатели.

Разбивание скорлупы яиц, извлече­ние содержимого и разделение (при необходимости) на белок и желток

Состояние скорлупы, температура воздуха в помещении, температура со­держимого разбиваемых яиц, доля желтка в белке после их разделения.

Пастеризация яичной массы: мелан­жевой, белковой, желтковой

Вязкость, количество сухих веществ, pH, глубина процесса ферментирования, микробиологические показатели.

Выход жидких яичных продуктов (меланжа, белка, желтка)

Номер партии, даты выработки и фасовки, температура продукта, орга­нолептические, физико-химические, микробиологические показатели продукции, их соответствие требованиям нормативной документации.

Замораживание яичных продуктов (меланжа, белка, желтка)

Номер партии, даты выработки и фасовки, температура продукта, органо­лептические, физико-химические, микробиологические показатели про­дукции, их соответствие требованиям нормативной документации, темпе­ратура воздуха в морозильной камере, продолжительность замораживания.

Сушка жидких яичных продуктов (меланжа, белка, желтка)

Номер партии, даты выработки и фасовки, начальная и конечная темпера­тура продукта; температура теплоносителя на входе в сушилку и выходе из нее; конечная влажность продукта; гранулометрический состав сухого продукта; соответствие качества и безопасности продуктов требованиям нормативных документов или заказчика.

Термообработка яичного сухого белка

Номер партии, даты выработки и фасовки, температура воздуха в тер­мокамере, продолжительность термообработки, соответствие качества и безопасности продуктов требованиям нормативных документов или заказчика.

Входная информация (входные параметры) используется для обес­печения целенаправленного управ­ления процессами: например, ферментирования (pH меланжевой, белковой и желтковой массы), нор­мализации и купажирования соста­ва готового продукта (содержание сухих веществ в компонентах яйца), пастеризации (pH меланжевой, бел­ковой и желтковой массы, их вяз­кость), сушки (pH объекта сушки и его вязкость).

Оперативный анализ входной ин­формации позволит своевременно вносить необходимые коррективы в ход технологического процесса с це­лью предотвращения появления не­стандартной продукции на выходе. Например, обнаружение недопусти­мо высокого содержания желтка в белковой массе, ухудшающее функ­циональные свойства белка, позво­лит изменить область использова­ния нестандартного полуфабриката и отрегулировать работу яйцеразбивальной машины, а знание концен­трации сухих веществ в компонен­тах яйца на входе процесса позволит в случае необходимости нормализо­вать состав готовой продукции.

Установлено, что один из важных показателей яичных продуктов - растворимость - определяется сле­дующими параметрами:

- продолжительностью хранения сырья,

- обессахариванием (белка),

- режимом пастеризации (скоро­стью нагрева и охлаждения про­дукта, максимальной величиной температуры нагрева продукта и продолжительностью ее воздей­ствия на продукт),

- значением максимальной тем­пературы продукта в ходе его сушки и продолжительностью ее воздействия,

- конечной влажностью высу­шенного продукта,

- скоростью охлаждения продук­та после окончания сушки,

- условиями и продолжительно­стью хранения.

Данные параметры можно систе­матизировать следующим образом:

- входной параметр - продол­жительность хранения сырья;

- управляющие параметры - обессахаривание белка, режи­мы пастеризации, максималь­ная температура продукта в ходе сушки, длительность ее воздействия, скорость охла­ждения высушенного продукта, условия и продолжительность хранения;

- выходные параметры - конеч­ная влажность продукта и его растворимость.

Указанные параметры влияют на растворимость сухих яичных продук­тов следующим образом. Например, с потерей свежести pH яичного мелан­жа сдвигается в сторону увеличения, что приводит к усилению процесса денатурации. В результате после суш­ки растворимость продукта снижа­ется. В ходе сушки, по мере уменьше­ния влажности продукта, повышается его устойчивость к воздействию тем­пературы. Например, пороговой вели­чиной (после которой устойчивость существенно возрастает) для белка яв­ляется влажность 35-40%, а для ме­ланжа - 20-25%. Температура продук­та оказывает существенное влияние на растворимость сухого продукта. Например, продукт, высушенный в диапазоне температур 50-б0°С, име­ет меньшую растворимость, чем про­дукт, высушенный при 45-50°С. Сни­жение растворимости сухих яичных продуктов может быть скомпенсиро­вано путем внесения в жидкий про­дукт перед сушкой лактозы или неко­торых аминокислот.

Эффект пастеризации во многом зависит от равномерности темпера­турного поля в объекте пастериза­ции. При движении яичных продук­тов в пастеризаторе по трубам или пластинам распространение тепла от слоя к слою происходит благодаря теплопроводности. При этом существует неравномерность распределе­ния температуры в объекте пастери­зации за счет перепада по толщине слоя продукта. Величина перепада в первую очередь зависит от теплопро­водности продукта и толщины слоя, которая определяется вязкостью. От­сюда следует, что с целью повышения эффекта пастеризации необходимо снижать вязкость продукта (при этом уменьшится толщина слоя), а также повышать температуру пастеризации (в пределах допустимых значений) путем использования специальных добавок к продукту.

Информационно-управляющие сигналы передаются как по ходу тех­нологического процесса, так и про­тив его хода (обратная связь - кор­ректирующие действия). Обратная связь показана на рисунке 2 пунк­тирными линиями.

По мере прохождения яичной мас­сой технологического процесса на каждом этапе должны оперативно со­ставляться документы, отражающие его фактические параметры.

В результате систематизации по­лученной информации можно опре­делить структуру связей параметров процессов, формирующих функ­циональные свойства яичных про­дуктов.

Необходимо отметить, что задача управления формированием функ­циональных свойств яичных продук­тов, в частности пенообразования, пока находится в стадии решения в связи с отсутствием фундаменталь­ных теоретических исследований и сложностью изучаемых объектов.

В настоящее время нами разра­ботан ряд математических моделей, позволяющих обеспечивать задан­ные конечные свойства некоторых яичных продуктов.

Например, допустим, требует­ся увеличить массовую долю сухих веществ в жидком яичном меланже до заданного значения. Необходи­мо определить количество яично­го желтка, которое следует добавить в исходный меланж для получения продукта с заданным содержанием сухих веществ.

Инструментом для решения дан­ной задачи служит аналитическая зависимость, описывающая связь между содержанием сухих веществ в исходном меланже и в яичном желт­ке, используемом в качестве добавки к исходному меланжу, массой добав­ляемого желтка и заданным содер­жанием сухих веществ в полученном купажированном яичном продукте.

Указанная формула имеет сле­дующий вид:

Мж = Мм × (Пм.с.в. - Псм.с.в.) : (Псм.с.в. - Пж.с.в.),

где                  Мж - масса яичного желт­ка, добавляемого в исходный меланж с целью получения купажированно­го яичного продукта с заданным со­держанием массовой доли сухих ве­ществ (Псм.с.в).

Мм - масса исходного яичного меланжа.

Пм.с.в. - массовая доля сухих ве­ществ в исходном меланже, %.

Псм.с.в. - массовая доля сухих ве­ществ в купажированном яичном продукте, %.

Пж.с.в. - массовая доля сухих ве­ществ в яичном желтке, который ис­пользуется в качестве добавки, %.

Индексы:

м - меланж; с.в. - сухие вещества; ж - желток; см. - смесь.

Предложена также математиче­ская модель варки яичного руле­та, которая описывает связь пяти параметров процесса варки: диаме­тра и длины объекта, его начальной температуры, температуры греющей воды и конечной температуры в цен­тре объекта. Она позволяет по заданным любым четырем параметрам определять значение пятого.

Поскольку в основу данной мо­дели положены физические зако­номерности и объект варки харак­теризуется только физическими величинами (без использования эм­пирических коэффициентов), она может применяться для расчета про­цесса варки продуктов цилиндри­ческой формы различного состава с известными теплофизическими свойствами компонентов и заданными (либо реальными) геометриче­скими размерами объекта.

Таким образом, анализ технологи­ческого процесса производства яич­ных продуктов позволил определить комплекс значимых для формирова­ния конечных свойств продукции параметров, осуществить их система­тизацию на входные, управляющие и выходные, а также выявить их взаимо­связи, позволяющие прогнозировать конечные свойства продукции на качественном и количественном уровне.

Данный подход является основой для повышения управляемости тех­нологического процесса переработ­ки куриных яиц и совершенствова­ния на этой базе систем качества и безопасности яичных продуктов.

Источник: журнал «Птица и птицепродукты» №2, 2014 г.







 

администрация сайта: ООО «Фаулер»
ждем ваших писем: deneb@webpticeprom.ru

 
птицеводство
Webpticeprom птицеводство
  1. Главная
  2. Статьи про птицеводство
  3. Переработка птицы, продукция птицеводства
  4. › Взаимодействие входных, управляющих и выходных параметров технологического процесса переработки яиц
 
Переработка птицы, продукция птицеводства
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
на сайте страниц: 13688