Диссертация (1152187), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Результат формализации технологического процесса — посторенние его модели. Разработка модели основывается на представлении технолопиеского процесса как сложной системы, параметры которой в общем случае зависят от времени и носят вероятностный характер. Сложность построен1и математического описания конкретного технологического процесса обусловлена степенью его изученности и требуемой детализацией модели. 2.1 Параметрическая модель Хранение муки является неотьемлемой и важной частью общего технологического процесса приготовления хлеба и хлебобулочных нзделМ.
При правильном хранении муки процессы, протекающие при этом в муке, до известного предела в основном улучшают качество муки„ однако в конечном итоге каждая мука по-разному реагирует на хранение. Одним из параметров качества муки, на который влияют условия бестарного хранения, являются кислотность муки ~рН). Установлено, что кислотность муки зависит от исходной кислотности зерна, обусловленной наличием в ней кислых фосфатов, Поскольку они преобладают в оболочках и алейроновом слое зерна, то с увеличением выхода муки повышается и ее кислотность.
Кроме того, кислотность объясняется содержанием в муке продуктов гидролического расщепления жира — жирных кислот и д.р. При хранении муки кислотность, как правило, возрастает в результате накопления свободных кислот. Повышение температуры и влажности муки за счет повышения температуры окружающей среды и относительной влажности воздуха интенсифицирует этот процесс, вследствие чего мука может прокиснуть.
При хранении муки кислотность по сравнению с кислотностью муки до направления ее в силосы возрастает особенно в летние месяцы и почти не изменяется зимой, исходя из чего необходимо серьезно подходить к выбору периода хранения муки на складе. Не менее важным параметром является влажность муки, которая определяет направление и интенсивность процессов, протекающих при хранении муки. Т.к. мука обладает свойством гигроскопичности (способность быстро реап~ровать на влажность окружающей среды), во влажной атмосфере мука быстро поглощает воду, тем самым образуя прекрасную питательную среду для вредных микроорганизмов„что в итоге ведет к порче муки.
Для создания условий устойчивого хранения муки необходимо поддерживать относительную влажность воздуха на определенном уровне, который должен устанавливаться в зависимости от влажности муки„ времени года и требуемой продолжительности хранения. Так же в зависимости от необходимой продолжительности хранения муки и ее качества (' главным образом влажности) должны определятся и температурные условия хранения. Температура муки является немаловажным фактором при определении условий хранеши.
Бели температура муки при поступлении в силос слишком велика, что к примеру, может являться результатом 59 предварительной сушки муки, то неверный температурный режим хранения, а также сезонные колебания температур, могут привести к потери хлебопекарных свойств муки. Чтобы избежать подобного развития событий после тепловой обработки муку необходимо охладить примерно до 25'С.
Стоит отметить, что при длительных сроках хранения наиболее эффективным является поддержание низкой температуры. При силосном хранении муки вентиляция имеет минимальное значение, однако не стоит исключать необходимость регулярного обмена воздухом в силосном помещении. Вентиляция муки целесообразна в неблагоприятных климатических условиж~ и при особых требованиях к срокам хранения муки. Так как применение холодного воздуха для вентиляции муки мало эффективно, целесообразно сушить муку воздухом с температурой ЗО'- 120'С„но только если температура муки меньше 50'С.
Вообще температуры выше 50'С при неумелом применении несут муке больше вреда, чем пользы, поэтому такая тепловая обработка должна проводится только испытанным способом, не раз доказавшим свою безопасность. Под тяжестью собственного веса в муке происходит уплотнение, крайней стадией которого является слеживание, поэтому выбор высоты силосов имеет немаловажное значение при проектировании складов БХМ. И хоть процесс уплотнения и слеживание никак не влияет на качество муки, он затрудняет истечение муки из силосов, что препятствует нормальному протеканию технологического процесса в целом. Таким образом„исходя из проведенных исследований построена параметрическая модель склада бестарного хранения муки в силосах ~рис.
2.1) ~59, 1091. 60 Рис. 2.1. Параметрическая модель склада БХМ. Где: ~р — относительная влажность воздуха (20-90%); 1' — влажность муки ~13,5-14,5%); рН вЂ” кислотность муки (2,5-5 Т); 1 — температура муки (25-40'С); 1 веипияннн — температура вентиляции ~ 1 6-25 С); Р— расход воздуха ~вентиляция и пневмотранспорт) на 1 тонну муки ~1200- 1500 м'~т); Ъ'~ - критерий качества. Далее необходимо описать математическую модель технологического процесса бестарного хранения муки. 2.2. Математическое моделирование.
Хранение муки на складах бестарного хранения представляет собой сложный технологический процесс, который в значительной степени подвержен воздействию окружающей среды ~температура„давление„ влажность и др.). Если не принимать соответствующих мер, то под влиянием указанных факторов технологические свойства муки будут изменяться и выходить за пределы допустимых значений, т.е. мука изменяет свое состояние и переходит из начального в промежуточное состояние 1технологические показатели находятся в пределах нормы), а затем - в конечное (мука становится непригодной для изготовления сырья). В связи с этим возникает необходимость разработки математической модели в пространстве состоянтп~ 11101.
Пусть имеется склад бестарного хранения муки. Под воздействием факторов окружающей среды состояния муки переходят в промежуточные, а затем в конечные состояния. Требуется найти математическую модель процесса хранения муки на складе. Начальное состояние муки будем моделировать множеством У =1у,.1,(1 = 1,...,п). Промежуточные и конечное состояния — множеством при этом ~и ~ л, Воздействующие факторы 1'интегральными операторами) и 11'1=~1Х1 где а - символ интегрального отображения, ~ - линейный интегральный оператор . Для сохранения качества муки при хранении ее размещают в силосы, которые способны противодействовать атмосферным воздействиям. Степень противодействия будет зависеть от типа силоса и условий окружающей среды будем моделировать множеством $' = (~, 1,(1 = 1,...,1), а процессы, возникающие под воздействием этих факторов, отображением множества Ъ в У, т.е. а, =11'1=~Щ, где а - символ пропорционального 4 отображения элементов одного множества в другое; Ь,, - коэффициент пропорциональности, учитывающий влияние атмосферных факторов на продукт.
Процессы перехода муки пз одного состояния в другое происходят в результате накопления влияний атмосферных факторов, поэтому эти процессы будем моделировать интегральными отображениями хранения. Следовательно, в процессе хранения имеет место пропорциональное отображение, которое учитывает сопротивляемость муки атмосферным влияниям я„(Х~ ~ Щ, а,, где - коэффициент пропорциональности. Таким образом, процесс хранения можно представить в виде направленного динамического графа бф, вершинами которого являются начальные, промежуточные, конечные состояния и факторы атмосферного воздействия. Дугами направленного динамического графа являются: а, = ~~')=~ ~У) - процессы атмосферного воздействия на продукт.
и ~Ц = (Х 1, и (Х 1 =~ (Х) - процессы, возникающие при переходе из одного состояния в другое. и„~ Л.') =-~ ~); Х) - процессы сопротивляемости продукта атмосферным воздеиствиям. Исходная математическая модель процесса хранения может быть представлена направленным динамическим графом йф) ~~Щ Ъ(~), Х(~) АЩ Бп) 1 с отображениями Коэффициенты и линейные операторы являются функциями времени. Индекс ~- исходящий адрес отображения, индекс ) - адрес, куда направлено отображение вершины графа ~рис.
2.2.). Рис. 2,2. Граф С((). Выражения (2.1,) и (2.2.) описывают исходную математическую модель процесса хранения во множественной форме. Для простоты дальнейшего изложения метода примем: 1=2, п=З, гв=б. Пользуясь выражениями «2.1) и (2.2), построим направленный динамический граф Йф на множестве вершин как некоторую топологическую фигуру. Учитывая сопротивляемость муки атмосферным воздействиям, коэффициент отображения а,,(~1 будет иметь знак, противоположный знаку коэффициента, учитывающего воздействие атмосферных факторов Ь,... (~1. Анализ направленного динамического графа показывает, что исходные состояния у,(~) муки определяются алгебраической суммой результатов атмосферных воздействий и реакций изделий на эти воздействия.
Таким образом, исходное состояние процесса хранения можно представить в виде системы уравнений: Для моделирования графа программой Ма(1аЬ моделируем исходное состояние сумматорами, интегральное отображение графа интеграторами, а дуги пропорционального отображения соответствующими коэффициентами, Из полученной схемы переменных состояний получаем: зарх) = х,(Р), Ф(~) = -а.„(~)х,(~) — а, (~)х, (~) + Ь-„(~) ъ, (~) + Ь,,(~) ~.,(~), Полученная система дифференциальных уравнений представляет собой искомую математическую модель процесса хранения изделий и описывает его поведение при воздействии атмосферных факторов в форме Коши.
Полученную систему можно представить в более компактной векторно-матричной форме: Уравнение (2.6.) описывает поведение процесса хранения, а уравнение (2.7.) - это уравнение измерения состояния (фазовых координат) процесса, где: х(~) = ~.-,(г),..., т„р))' - вектор фазового состояния; ХР) = (х,(й).....л.„(~Я' - производная вектора фазового состояния; А(1) - динамическая матрица процесса хранения, характеризующая его параметрическое пространство и определяемая из системы уравнений (2.5.) в виде: О 1 О о о о — а0) 0 О о о Π— а„(~) — а,,(~) О 0 О 0 0 О О -а,,(~) -а„,М В(1) - матрица атмосферных воздействий на хранимые изделия, О О Ь„(~) Ь„(~) о о Ьц (~) Ь„(к) о о ь„Ек) ь,.„.(т) У(1) - вектор, характеризующий атмосферные воздействия, (2.10.) Матрица измерений Н указывает на то, сколько и какие фазовые координаты измеряются.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
