СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ПРИГОТОВЛЕНИЯ САХАРО-ПАТОЧНОГО СИРОПА В ДИССУТОРЕ

УДК 658.5 Шепелева Татьяна Николаевна студентка 2 курса магистратуры, институт автоматики и информационных технологий Тамбовский государственный технический университет, Россия, г. Тамбов e-mail: tatiyanashep@yandex.ru Научный руководитель: Назаров В.Н., кандидат технических наук, доцент Тамбовский государственный технический университет, Россия, г. Тамбов Слепцова Алёна Александровна студентка 2 курса магистратуры институт автоматики и информационных технологий Тамбовский государственный технический университет, Россия, г. Тамбов Научный руководитель: Третьяков А.А., кандидат технических наук, доцент Тамбовский государственный технический университет, Россия, г. Тамбов СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ПРИГОТОВЛЕНИЯ САХАРО-ПАТОЧНОГО СИРОПА В ДИССУТОРЕ Аннотация: В статье предложен подход к внедрению современных технологий автоматизации процесса приготовления сахаро-паточного сиропа в диссуторе с использованием средств имитационного моделирования. Ключевые слова: диссутор, гранулометрический состав, автоматизированная система управления, сахаро-паточный сироп. Shepeleva Tatiana Nikolaevna 2nd year master student, Institute of Automation and Information Technologies Tambov State Technical University, Russia, Tambov Scientific adviser: Nazarov V.N., candidate of technical sciences, associate professor Tambov State Technical University, Russia, Tambov 1 Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 03/2021 https://tribune-scientists.ru Sleptsova Alena Aleksandrovna 2nd year master student, Institute of Automation and Information Technologies Tambov State Technical University, Russia, Tambov Scientific adviser: Tretyakov A.A., candidate of technical sciences, associate professor Tambov State Technical University, Russia, Tambov MODERN TECHNOLOGIES OF AUTOMATION OF THE PROCESS OF PREPARATION OF SUGAR AND TAPE SYRUP IN THE DISSATOR Abstract: The article proposes an approach to the introduction of modern technologies for automating the process of preparing sugar-treacle syrup in a dissulator using simulation tools. Key words: dispersant, particle size distribution, automated control system, sugar-syrup syrup. Кондитерские изделия очень питательны и легко усваиваются. Это достигается за счет использования в их производстве разнообразного по химическому составу и свойствам сырья. Благодаря разнообразию компонентов формируется широкий ассортимент кондитерских изделий. Но в связи с этим появляется ряд сложностей в управлении этим процессом. Отсутствие контроля над гранулометрическим составом используемого сахара приводит к тому, что управление реализует явно неоптимальные режимы: сахар растворяется в избытке воды и происходит длительный процесс в диссекторе, что приводит к чрезмерному использованию греющего пара и увеличению стоимость продукции [1]. Серьезное негативное воздействие на качественные показатели продукции оказывает колебание состава и кислотности поставляемой патоки. Несмотря на широкое распространение представленного способа приготовления конфетных масс до сих пор не найдены эффективные алгоритмы управления процессом. Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 03/2021 https://tribune-scientists.ru 2 Основными производственными стадиями приготовления помадных конфетных масс являются: - подготовка основного и вспомогательного сырья; - получение помадного сиропа растворением и увариванием сахара и патоки; - уваривание помадного сиропа; - охлаждение и кристаллизация помадного сиропа; - получение конфетной массы путем темперирования и смешивания помадной массы с ароматическими добавлениями и красителями [2]. Одной из наиболее энергоемких стадий, является стадия приготовления сиропа. Сироп представляет собой водный раствор сахара-песка в воде с массовой долей влаги 16-20 %. Сахарные сиропы целесообразно получать при более высокой температуре, чтобы процесс растворения протекал как можно быстрее. Необходимо помнить, что в большинстве случаев сахар-песок имеет слабокислую реакцию (рН = 6,3), поэтому при высокой температуре сиропа в нем может происходить частичный распад сахарозы на фруктозу и глюкозу [3]. На рисунке 1 представлена упрощенная схема диссутора. Рисунок 1. Упрощенная схема диссутора Диссутор представляет собой сосуд, на дне которого расположен барботер. В средней части диссутора установлен змеевиковый теплообменник. Нагрев и 3 Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 03/2021 https://tribune-scientists.ru упаривание раствора осуществляется подачей греющего пара в змеевиковый теплообменник и барботер. Подачей греющего пара в барботер обеспечивается также перемешивание раствора. Для снижения теплопотерь в окружающую среду между стенками диссутора помещен слой теплоизоляции. Змеевиковый теплообменник служит для нагрева и уваривания сахаро- паточного сиропа за счет тепла, выделившегося в результате конденсации греющего пара [4]. Основными технологическими параметрами процесса получения сахаро- паточного сиропа в диссуторе являются масса не растворившегося сахара, масса и температура сиропа, концентрации сухих и редуцирующих веществ. Связь между основными технологическими параметрами (выходными переменными модели) с входными переменными иллюстрирует рисунке 2. Рисунок 2. Структура математической модели процесса получения сахаро-паточного сиропа в диссуторе Входными переменными математической модели процесса приготовления сахаро-паточного сиропа в диссуторе являются масса загружаемого сахара 4 Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 03/2021 https://tribune-scientists.ru Gсах0; функция плотности распределения кристаллов по размерам ; функция управления барботером ; степень открытия заслонки на линии подачи пара в змеевиковый теплообменник ; масса и температура заливаемой воды; температура окружающей среды ; давление подаваемого греющего пара ; момент подачи патоки ; температура , масса и химический состав - массовые доли каждой из патоки, где компонент (мальтоза, глюкоза, декстрины, вода) патоки; патоки. Выходными параметрами модели являются масса не растворившегося и температура сиропа, концентрация сухих сахара , масса веществ в сиропе [5]. и редуцирующих веществ В результате численного эксперимента исследовано влияние изменения гранулометрического состава на динамику растворения сахара. Режим ( ; кг; кг; C; C; ; Па). Под режимом понимается набор входных переменных математической модели, при которых исследуется технологический процесс. Рассмотрено растворение сахара с различным гранулометрическим составом. Результаты моделирования процесса растворения сахара, имеющего различный гранулометрический состав, представлены на рисунках 3 и 4. Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 03/2021 https://tribune-scientists.ru 5 ()r0()1()дGж0дtвtсрpппатtпатGпат=237,,,в237,,,вpH()Gсахд()Gжд()tд()bсвд()bрвд()11=()д=0Gсах0д=350Gж0д=80tвода=60tср=20pп=5105 Рисунок 3. Динамика изменения массы не растворившегося сахара при растворении сахара различного гранулометрического состава Рисунок 4. Динамика изменения температуры сиропа при растворении сахара различного гранулометрического состава. Благодаря внедрению современных технологий в автоматизацию процесса приготовления сахаро-паточного сиропа в диссуторе, позволят выявить управляющие и возмущающие воздействия, наиболее сильно сказывающиеся на качественных показателях процесса приготовления сиропа. Список литературы: 1. Сапронов А.Р., Жушман А.И., Лосева В.А. Общая технология сахара и сахаристых веществ. М.: Пищевая промышленность, 1979. 464 с. 6 Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 03/2021 https://tribune-scientists.ru 2. Кормаков С.И., Кокашинский Г.Р., Кряжевская Л.И., Никитина А.А. Производство конфет. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. 176 с. 3. Попов В.Д. Основы теории тепло- и массообмена при кристаллизации сахарозы. М.: Пищевая промышленность, 1973. 320 с. 4. Островский Г.М., Волин Ю.М. Моделирование сложных химико- технологических схем. М.: Химия, 1975. 312 с. 5. Кафаров В.В., Дорохов И.Н, Кольцова Э.М. Системный анализ процессов химической технологии // Процессы массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы. М.: Наука, 1983. 394 с. Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 03/2021 https://tribune-scientists.ru 7